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Agronomía Tropical 24(2): 113-125. 1974

EFECTO DE LA ÉPOCA DE SIEMBRA SOBRE EL RENDIMIENTO DEL FRIJOL 
(Phaseolus vulgaris L.) EN TURRIALBA - COSTA RICA

Javier Gracía Benavides* y Antonio Pinchinat**

*Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias.
Maracay, Venezuela.

**IICA-CTEI. Turrialba, Costa Rica.


INTRODUCCION

El crecimiento del frijol común (Phaseolus vulgaris L.) es particularmente susceptible a la escasez o al exceso de agua en el suelo. Es por ello que en medio tropical cálido, la producción de secano de este grano básico depende principalmente de la cantidad y distribución de las precipitaciones.

Para zonificar el cultivo, GARCÍA B. (5) esbozó una metodología basada en el régimen hídrico, la cual permite obtener épocas de siembra optima y aquellas donde la siembra puede efectuarse con altas probabilidades de éxito. Dicha metodología fue ampliada por GARCIA B. (6) Y aplicada por GARCIA B. y MONTOYA (8) para el caso de Turrialba, Costa Rica.

El presente trabajo informa sobre los primeros resultados obtenidos con el establecimiento de parcelas distribuidas en el tiempo, en Turrialba e ilustra la aplicabilidad de la metodología en la práctica bajo dos puntos de vista:

a) Relación fecha de siembra-rendimiento (determinación de fecha óptima).

b) Relación entre las variables agroclimáticas y el rendimiento (cuantificación del producto-3er. nivel de precisión en la zonificación). (6).

 MATERIALES Y METODOS

Tomándose en cuenta las predicciones de GARCIA B. y MONTOYA (8) se establecieron en terrenos del Centro Tropical de Enseñanza e Investigación del Instituto Interamericano de Ciencias Agrícolas (IICA-CTEI), en Turrialba, siembras escalonadas a intervalos de aproximadamente dos semanas del 15 de Diciembre de 1971 al 2 de Marzo de 1972. En cada fecha se sembraron dos cultivares de frijol común en parcelas separadas.

Uno de los cultivares ('27-R') era de crecimiento determinado y erecto (arbustivo) y de grano rojo. El otro ('Turrialba-4') era de crecimiento indeterminado con guías cortas (semi-guía) y de grano negro. Las parcelas median 10 m de largo y 5 m de ancho con una distancia de 0,5 m entre los surcos y de aproximadamente 0,1 m entre las semillas en el surco. Las prácticas de cultivo en general se basaron en las indicaciones de PINCHINAT (12) para Centroamérica.

En cada parcela las plantas se cosecharon sobre los 8 surcos centrales y 8 m de largo por surco, descartándose las cabeceras del mismo. El rendimiento del grano seco se determino al 13% de humedad.

Con el objeto de establecer la relación entre la fecha de siembra y el rendimiento promedio se ajusto un modelo geométrico de la forma:

yi = b0 ( 1-b1 ) Xi

donde b1 es la tasa geométrica de incremento negativo de la producción por cada unidad de tiempo (15 días) que aumenta la época. Asimismo se estableció la significación de los incrementos negativos encontrados entre los rendimientos de las diferentes épocas por una prueba de Duncan.

Con el fin de lograr la relación entre las variables agroclimaticas y el rendimiento, paso básico a realizar en el establecimiento de modelos de simulación y predicción, se calculó un balance diario de agua en el suelo para extractar las principales variables del régimen hídrico, si como discriminar su importancia en la obtención del producto. Los datos agroclimáticos proceden de la estación agroclimática de ler orden del IICA-CTEI. Los análisis de las propiedades físicas del suelo fueron tomados por AGUIRRE (1). La evapotranspiración potencial (ETP) fue calculada por el metodo de GARCIA B. Y LÓPEZ (7) el cual parece ajustarse mejor en condiciones tropicales cálidas (7, 11).

Para el calculo de la ETA acumulada se ajusto un modelo matemático derivado de las tablas de THORNTHWAITE y MATHER (13) que tiene la siguiente expresión:

 

donde: 

ETA = evapotranspiración actual acumulada
Ca = capacidad de almacenaje
ETP = evapotranspiración potencial acumulada

Para el calculo de la ETA diaria se tomó el modelo lineal propuesto por los mismos autores:

 

H = porcentaje de humedad total.

En cultivos anuales y sobre todo para aquellos de ciclo corto se hace indispensable usar un balance de agua en el suelo a nivel diario. Estaríamos entrando entonces dentro de lo que definimos como tercer nivel de precisión agroclimática (6). Solamente con este nivel estamos en capacidad de detectar los períodos con deficiencia o exceso que se intercalan en los meses y que no podíamos ver si efectuásemos balances de agua mensuales a la usanza tradicional. En efecto los balances de agua mensuales o aún los quincenales contabilizan al exceso y déficit totales indicándonos solamente cuál es superior en la suma algebráica, pero no nos indica la magnitud del inferior.

Las variables agroclimáticas usadas en este trabajo fueron 18 y todas provienen del balance de agua en el suelo. Las hemos agrupado en 4 grupos. El primero (X2, X3, X4, X5) se refiere a la magnitud de las deficiencias y excesos durante el ciclo calculadas a un nivel diario, siguiendo normas tradicionales (13):

                  Def = ETP -ETR
                  ETR = P + VA cuando P < ETP. 
donde: 
          ETP = evapotranspiración potencial 
                  ETR = evapotranspiración real
                  P = precipitación
                  Va = variación de almacenaje

También van incluidas en este grupo el numero de periodos con exceso y deficiencia.

El segundo grupo (X6, X7, X8, X9), son las diferencias entre P y ETP, tanto con signo negativo como positivo. Podríamos llamarlos "deficiencias y excesos climáticos" ya que no entra en juego el suelo y por lo tanto tampoco el cálculo de la ETA. Este tipo de cuantificación dio resultados halagadores en climas tropicales cálidos húmedos y muy húmedos (9). Van acompañándolas el número de períodos con excesos y deficiencias.

El tercer grupo (X10, X11, X12, y X13) se refieren a variables derivadas del almacenaje de agua en el suelo.

El cuarto grupo (X14, X15, X16, X17, X18 y X19)son las anteriores pero referidas al periodo principal de la floración de ambas variedades.

A priori podemos juzgar al tercer grupo de variables como las mas importantes. Las respuestas biológicas encontradas en pruebas de invernadero contra distintas succiones máximas confirman lo anterior (10).

En el caso concreto del clima de Turrialba el primer grupo debería fallar. En efecto la "deficiencia" de agua computada según el modelo de THORNTHWAITE comienza a detectarse cuantitativamente en el calculo luego de cierto número de días sin lluvia. Partiendo de un suelo saturado, este contribuye a satisfacer la demanda de agua expresada como la diferencia entre P y ETP sin que se llegue a obtener ninguna deficiencia o muy pequeña, cuando en realidad el almacenaje de agua en el suelo se ve mermado con el consiguiente efecto sobre la planta y su futuro rendimiento. En climas donde los períodos sin lluvia son frecuentes y largos el uso de esa "deficiencia" puede dar resultados halagadores. Uno de los efectos debidos al error estriba en una subestimación de la deficiencia de agua a raíz de un modelo del índice R (ETA/ETP) poco apropiado en el tipo de suelos de Turrialba, con índices de infiltración fuertes y puntos de marchitez permanentes (PMP) a porcentajes de humedad elevados. En trabajo en vías de publicación se trace una comparación entre distintos índices R dando mejores resultados en el cave de Turrialba un modelo propuesto basado en modificaciones al de EAGLEMAN.

En el cuadro Nº 1 indicamos la identificación de las variables usadas. La variable X1 se refiere al rendimiento (y) en Kg/Ha., considerada como X para integrar la matriz de correlación necesaria.

Para establecer la estructura la asociación entre las variables en estudio (X1, X2... X19) se procedió a calcular una matriz de correlación en cada cultivar. También se ajustó un modelo entre el rendimiento y combinaciones de dos variables para la variedad 'Turrialba-4' de acuerdo a un análisis standard de regresi6n lineal múltiple de la forma:

 y = b0 + b1 x1 + b2 x2

 RESULTADOS Y DISCUSION

En el cuadro Nº 2 expresamos los ciclos de cultivo y valores alcanzados por El rendimiento de los dos cultivares de frijol, tambien indicamos si las diferencias son o no significativas. Los rendimientos medios con la misma letra no son significativamente diferentes al nivel del 5% de probabilidad (DUNCAN). Las dos primera siembras en ambos cultivares no son significativamente diferentes; todos los demás presentan significación.

CUADRO 1. Variables agroclimaticas relacionadas con el rendimiento del frijol común.


Grupo

Variable

Significado


I

X2

Deficiencia de agua en mm.

X3

N6mero de periodos con deficiencia

X4

Exceso de agua en mm.

X5

Número de periodos con exceso.

II

X6

Diferencias negativos entre P y ETP en mm.

X7

Número de períodos con diferencias negativas

X8

Diferencias positivos entre P y ETP en mm.

X9

Uúmero de períodos con diferencias positivos

III

X10

Almacenaje promedio durante el ciclo (mm)

X11

Almacenaje mas bajo durante el ciclo (mm)

X12

Promedio de los almacenajes mas bajos (mm)

X13

Número de diez con suelo saturado

IV

X14

Deficiencia de agua en la floración (mm)

X15

Exceso de agua en la floración (mm)

X16

Diferencias negativas entre P y ETP durante la floración

X17

Diferencias positivos entre P y ETP durante la floración

X18

Almacenaje promedio durante la floración

X19

Almacenaje mas bajo durante la floración


  

CUADRO 2. Ciclo de cultivo y rendimiento de dos cultivares de frijol común, sembrados en seis siembras escalonadas en Turrialba, Costa Rica. Los rendimientos medios con la misma letra no son significativamente diferentes al nivel del 5%, de probabilidad (Duncan).

Fecha

Ciclo (días)

Rendimiento ( Kg/Ha )

'27-R'

'Turrialba4'

'27-R'

'Turrialba-4'


Dic 15

82

91

1547 a

2281 a

Dic 30

76

88

1672 a

2269 a

En. 15

72

81

1334 b

2134 b

En. 30

73

81

1078 c

838 c

Feb. 15

81

81

25 d

1219 d

Mar. 2

77

85

12 d

1078 e


 Los ciclos promedios de ambos cultivares fueron de 77 y 85 días para '27-R' y 'Turrialba4' respectivamente.

Fig. 1. Relación entre la fecha de siembra y el rendimiento del frijol seco.
Fig. 1. Relación entre la fecha de siembra y el rendimiento del frijol seco.

En la fig. N.° 1 hemos representado la relación existente entre la época y el rendimiento para el promedio de ambas variedades. La función que tuvo un mejor ajuste fue un modelo geométrico con la siguiente expresión:

ŷ = 3.198,1 (1-0,256) xi

El coeficiente de determinación tiene un valor del 90% (R2=0,90). La mejor época de siembra para este ano resultó ser la comprendida entre el 15 de Diciembre y el 8 de Enero aproximadamente, considerando 1.500 Kg/Ha como el rendimiento experimental mínimo de frijol de relieve econ6mico para el productor (4).

En el Cuadro N.° 3 expresamos las matrices de correlación para las 19 variables escogidas, en ambos cultivares. En el cave de la variedad '27-R' tomamos en cuenta únicamente dos grados de libertad debido a que las dos últimas siembras no pueden compararse directamente con las variables agroclimáticas, ya que están influenciadas por efectos indirectos del clima sobre la planta como son en este cave las enfermedades. La intermitencia de las lluvias durante el periodo de desarrollo de la planta en las últimas siembras, propiciaron el desarrollo de enfermedades que destruyeron bajo el punto de vista econ6mico la variedad '27-R', no así la 'Turrialba-4', que es más resistente.

La observación del Cuadro N.° 3 nos indica que en ambas variedades las variables que tuvieron significación son las X7, X10, X11 y X12; las tres últimas relacionadas con el almacenaje de agua en el suelo. Las variables del primer y segundo grupo presentan a excepción de la X7 bajas determinaciones e incluso no son consecuentes en signo. Si bien el valor de n no es suficientemente grande para esbozar conclusiones al respecto, nos trace pensar en la necesidad de ajustar un modelo de R más adecuado, así como el coeficiente K del cultivo.

En el cuadro N.° 4 hemos transformado los datos de producción a tasas de producción por unidad de variable en estudio. Presentamos cinco ecuaciones que relacionan el rendimiento con combinaciones de dos variables para la variedad 'turrialba-4'. La combinación que presenta la mejor confiabilidad (R2 = 0,98) es aquella que relaciona el número de periodos con exceso y el promedio de los almacenajes más bajos (tres almacenajes) con el rendimiento. Combinaciones con 3 variables en este caso no es conveniente realizarlas por el bajo valor de n, (n=6). En la determinación de superficies de respuesta a través de variables agroclimáticas para establecer modelos de simulación y predicción es deseable y práctico tratar de lograr altas confiabilidades con dos variables independientes. Generalmente el aumento logrado en la explicación de la producción cuando se usan más de dos variables independientes no justifica la complejidad del modelo.

El tratamiento de cálculo a realizarse entre cultivos anuales y perennes debe ser diferente. La obtención de significaciones estadísticas en cultivos anuales depende en parle de la buena escogencia de los modelos de estimación de ETP, factor R y K del cultivo. Para el momento de realizar el experimento no se disponían valores experimentales observados en las condiciones de Turrialba.

Cuadro 3. Matrices de correlación que expresan la asociación entre las variables usadas en el estudio. (X1 = Rendimiento)

CUADRO 4. Regresiones entre el rendimiento y combinaciones de dos variables. Variedad 'turrialba-4'


Combinación Ecuación R2 F

x5-x12 ŷ = -17346,04 - 43,13 x5 + 170,52 x12 0,986 119,46**
x5-x11 ŷ = -13261,27 - 60,42 x5 + 159,36 x11 0,984 100,13**
x7-x11 ŷ = - 8955,94 - 104,60 x7 + 126,36 x11 0,982 86,49**
x9-x11 ŷ = - 14237,6 - 39,08 x9 + 172,37 x11 0,972 52,73**
x8-x11 ŷ = - 15788,72 + 0,255 x8 + 182,43 x11 0,949 27,97**

*significación nivel 5%
**significación nivel 1%

El modelo de THORNTHWAITE para el cálculo del factor R no da buenos resultados. En el cuadro N° 5 exponemos los valores del factor R promedio obtenido por LEGARDA (10) en condiciones de invernadero para la variedad '27-R' y el mismo suelo en Turrialba y los derivados mediante un modelo creado ajustando las tablas de THORNTHWAITE. Asimismo LEGARDA y FORSYTHE, en fecha posterior a nuestros cálculos detectaron un factor f promedio de 11 edades (semanales) de 1,43 con extremos de 0,8 y 2,64. Esto equivale a un factor K para la ETP computada según el método de GARCÍA B. LÓPEZ de 1,76. Si bien la temperatura del invernadero era 1,5°C más elevada y la humedad relativa 6% inferior a la del campo, no son valores tan diferentes como para pensar que los valores f y K del campo sean considerablemente inferiores, Estos valores observados difieren ampliamente de los factores K del cultivo en latitudes medias y se acercan con los observados por otros autores en latitudes tropicales para el mismo cultivo (3) (f 1,0 a 1,2).

El presente trabajo sirve para confirmar que aquellas variables agroclimáticas (primero y segundo grupo) dependientes en su cálculo y estimación de un punto de equilibrio (ej. P - ETP = 0) necesitan estudios preliminares in situ para la obtención de los correspondientes índices o factores de apoyo, si el propósito es obtener un modelo de predicción confiable y con cierta distribución especial de la confiabilidad. Las variables como el almacenaje de agua en el suelo y sus diferentes intensidades, generalmente presentan buenas correlaciones con el rendimiento, aunque los valores estimados y reales difieran. 

CUADRO 5. Valores de R observados para la variedad '27-R' y valores calculados según (THORNTHWAITE), para distintos porcentajes de humedad total.

% humedad total

100

99,8

99,5

95,3

92,4

89,2

86,4

84,3

80,9

79,2

0,76

74,2

71,9

R observado

1

0,91

0,83

0,77

0,79

0,72

0,57

0,55

0,45

0,41

0,38

0,31

0,24

R calculado

1

0,99

0,99

0,95

0,92

0,89

0,86

0,84

0,81

0,70

0,76

0,74

0,72

Es decir la variancia puede ser elevada entre valores reales y estimados, pero existe una correlación altamente significativa entre ellos por haber una diferencia poco variable entre cualquier por de valores. Todo esto se traduce en una explicación del rendimiento significativa como la aquí encontrada. El modelo de predicción en este cave siempre es factible de aplicarse, pero no debería extrapolarse porque la distribución espacial de la estimación esta estrictamente limitada al tipo y características físicas del suelo en estudio.

 RESUMEN

En base a las predicciones realizadas en trabajos anteriores sobre épocas de siembra, se realizaron siembras escalonadas de frijol (Phaseolus vulgaris) en Turrialba, Costa Rica con objeto de determinar la relación fecha de siembra-rendimiento; a la vez que se efectúo el cálculo de 18 variedades agroclimáticas para delimitar el efecto explicativo de dichas variables sobre los rendimientos alcanzados. 

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