T-ESPE-IASA I-004537

ESCUELA POLITCNICA DEL EJRCITO DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA VIDA CARRERA DE INGENIERA EN CIENCIAS AGROPECUARIAS

ZONIFICACIN AGROECOLGICA DEL CULTIVO DE PAPA (Solanum tuberosum) EN EL CENTRO - NORTE DE LA SIERRA ECUATORIANA

PREVIA LA OBTENCIN DEL TTULO DE: INGENIERA AGROPECUARIA

ELABORADO POR: GISSELA PATRICIA DIAZ RIVADENEIRA

SANGOLQUI - ECUADOR 2011I

I.A.S.A.

ZONIFICACIN AGROECOLGICA DEL CULTIVO DE PAPA (Solanum tuberosum) EN EL CENTRO - NORTE DE LA SIERRA ECUATORIANA

2011

II

RESUMEN

En Ecuador, un total del 0,4% del territorio de uso agropecuario se dedica a la produccin de papa, lo que corresponde a 479,17 hectreas. La mayor produccin se concentra en la sierra, debido a que se adapta fcilmente a los pisos climticos de esta regin interandina. Sin embargo, existen problemas en el uso de los recursos naturales, pues se est degradando los bosques ya que se ha extendido la produccin de cultivos en zonas de pramo. La planificacin productiva es inexistente, razn por la cual la produccin se concentra en determinados meses y en otras pocas escasea. A esto se suman los fenmenos climatolgicos que elevan el riesgo del cultivo y ocasionan graves prdidas para los agricultores. Por ello es necesario, hacer nfasis en la investigacin y generacin de herramientas que permita disponer de informacin actualizada y accesible para facilitar el desarrollo de tcnicas agrcolas adecuadas que tiendan a mejorar la produccin del cultivo de papa y por consiguiente la productividad y la calidad de vida de los pequeos y medianos productores; posibilitando de esta manera la correcta planificacin y la conservacin de los recursos naturales.

El estudio se llev a cabo en la provincias de Carchi, Imbabura, Pichincha, Cotopaxi, Bolvar, Tungurahua y Chimborazo. Los objetivos principales fueron: Elaborar el mapa digital de zonificacin agroecolgica del cultivo de papa en las provincias del centro norte de la sierra ecuatoriana; y caracterizar el rea de estudio en funcin de los factores que inciden en el desarrollo del cultivo de papa, agroclimticos y edafolgicos.

III

Se desarroll una metodologa de evaluacin de aptitud de la tierra en condiciones naturales para el cultivo de papa, basado en la disponibilidad climtica y edfica de la zona, y en los requerimientos agroecolgicos de la papa. La base de datos de clima se estableci utilizando informacin de temperatura y precipitacin de 54 estaciones meteorolgicas para un periodo de 20 aos. Para el rgimen trmico y de precipitacin se determin el promedio mensual y anual en cada una de las estaciones meteorolgicas localizadas en el rea de estudio. Con esta informacin se generaron las deficiencias y los excesos de agua en el suelo a travs del mtodo de Thornthwaite. La informacin edfica se obtuvo de los trabajos realizados por PRONAREG-ORSTOM. Para la interpolacin y sntesis cartogrfica de la informacin se us ArcGIS 9.3.

Del estudio se determin que entre los principales factores limitantes del cultivo, desde el punto de vista edfico, lo constituyen la altitud menor a 2 400 m donde la papa no tuberiza y reas mayores a 3 600 m donde el tubrculo se demora en desarrollar; la pendiente menor a 6%, de textura arenosa o muy fina, pH menor a 5,5, caractersticas encontradas bsicamente en las zonas de menor aptitud para el establecimiento del cultivo.

Del anlisis agroclimtico se detect que temperaturas entre 8 y 12C y precipitaciones que oscilan entre 750 a 1 250 mm media anual son los ms adecuados para el establecimiento del cultivo, por ende estn localizados, dichos parmetros, en las zonas con aptitud agrcola. Adems, para el rea en estudio se determin dos perodos de lluvias siendo sus picos mximos en abril y octubre, con

IV

un perodo seco entre junio y septiembre, siendo las pocas lluviosas las ms aptas para el crecimiento y desarrollo del cultivo.

Finalmente, se estableci cuatro categoras de aptitud para el desarrollo del cultivo de papa en el centro norte de la sierra ecuatoriana y son: Apta, 22%; Medianamente apta, 56%; Marginal, 14%; y No apta, 4%; siendo la zona medianamente apta la de mayor superficie con 1 096 127,189 ha y slo 4% resultaron no aptas (79 795,329 ha).

V

ABSTRACT

In Ecuador, 0.4% of the land for agricultural use is devoted to potato production, equivalent to 479.17 hectares. The majority of the production is concentrated in the highlands, because of its easy adaptability to climatic zones of this Andean region. However, there are some problems in the use of natural resources, due to the forest degradation and the crops expansion in moor zones. Production planning is nonexistent, which is why production is concentrated in certain months and shortage at other times. Moreover, weather events increase the risk and cause serious crop losses for farmers. Therefore, it is necessary to emphasize at researching and generation of tools that allows to get updated information and accessible to facilitate the development of appropriate agricultural techniques that tend to improve potato production and consequently the productivity and quality of life of small and medium producers, thus allowing proper planning and natural resource conservation. The study was carried out in the provinces of Carchi, Imbabura, Pichincha, Cotopaxi, Bolivar, Tungurahua and Chimborazo. The main objectives were: To develop a digital map of agroecological zones for potato crop in the north central provinces located in the highlands of Ecuador, and characterize the study area based on the factors affecting the development of the potato crop, agroclimatic and soil. We developed a methodology to evaluate the aptitude of the land for potato crop, in natural conditions, based on climatic and soil availability of the area, and and agroecological requirements of the potato. The climate database was established using temperature and precipitation data from 54 weather stations for a period of 20 years. For the temperature and precipitation regime was established monthly and annual average in each of the meteorological stations located in the study area. With thisVI

information we generated the deficits and excesses of soil water by the Thornthwaite method. The soil information was obtained from the work of PRONAREGORSTOM. We used ArcGIS 9.3 for interpolation and synthesis mapping information. From this analysis we were able to obtain that altitudes lower than of 2 400 m and higher than 3 600 m are limiting factors for growing, because the potato can not tuberize or its development is delayed. Other limiting factors, since the soil point of view, such as the slope less than 6%, very fine sandy texture, pH less than 5.5, were found primarily in areas less suitable for crop establishment. From the agroclimatic analysis, we determined that temperatures between 8 and 12 C, and rainfall ranging from 750 to 1 250 mm annual average are most suitable for plant establishment; these parameters are located in areas suitable for agriculture. In addition, for the study area was determined two periods of rain being their peaks in April and October, with a dry period between June and September, being rainy seasons the most suitable for crop growth and development. Finally, in this region there were four classes of aptitudes for the development of the potato crop, the optimum area represented 22%; Moderately apt 56%, Marginal 14%, and not apt 4%; moderately apt area was the largest zone with 1 096 127.189 ha and only 4% were not apt (79 795.329 ha).

VII

ZONIFICACIN AGROECOLGICA DEL CULTIVO DE PAPA (Solanum tuberosum) EN EL CENTRO NORTE DE LA SIERRA ECUATORIANA

GISSELA PATRICIA DAZ RIVADENEIRA

REVISADO Y APROBADO

Ing. Juan Tigrero COORDINADOR DE CARRERA

Ing. Emilio Basantes DIRECTOR

Ing. Marco Luna CODIRECTOR

Abg. Carlos Orozco SECRETARIO ACADEMICA

VIII

ZONIFICACIN AGROECOLGICA DEL CULTIVO DE PAPA (Solanum tuberosum) EN EL CENTRO NORTE DE LA SIERRA ECUATORIANA


APROBADO POR LOS SEORES MIEMBROS DEL TRIBUNAL DE CALIFICACION DEL INFORME TECNICO.

CALIFICACIN

FECHA


__________

________


__________

________

CERTIFICO QUE ESTAS CALIFICACIONES FUERON PRESENTADAS EN ESTA SECRETARIA.

Abg. Carlos Orozco SECRETARIA ACADEMICA

IX

CERTIFICACIN

Ing. Emilio Basantes

Ing. Marco Luna

CERTIFICAN: Que el trabajo titulado ZONIFICACIN AGROECOLGICA DEL CULTIVO DE PAPA (Solanum tuberosum) EN EL CENTRO NORTE DE LA SIERRA ECUATORIANA, realizado por Gissela Patricia Daz Rivadeneira, ha sido guiado y revisado peridicamente y cumple normas estatutarias establecidas por la ESPE, en el Reglamento de Estudiantes de la Escuela Politcnica del Ejrcito. Debido a que el presente estudio ha sido realizado en forma tcnica y bien elaborada SI recomiendan su publicacin. El mencionado trabajo consta de un documento empastado, mapas temticos y cinco discos compactos el cual contiene los archivos en formato porttil de Acrobat (pdf). Autorizan a Gissela Patricia Daz Rivadeneira que sea entregado al Ing. Juan Tigrero, en calidad de Coordinador de la Carrera.

Sangolqu, 17 de febrero de 2011.



X

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA VIDA CARRERA DE INGENIERIA EN CIENCIAS AGROPECUARIAS

DECLARACIN DE RESPONSABILIDAD


Declaro que:

El proyecto de grado denominado ZONIFICACIN AGROECOLGICA DEL CULTIVO DE PAPA (Solanum tuberosum) EN EL CENTRO NORTE DE LA SIERRA ECUATORIANA, ha sido desarrollado con base a una investigacin exhaustiva, respetando derechos intelectuales de terceros, conforme las citas que constan al pie de las pginas correspondientes, cuyas fuentes se incorporan en la bibliografa. Consecuentemente este trabajo es de nuestra autora.

En virtud de esta declaracin, nos responsabilizamos del contenido, veracidad y alcance cientfico del proyecto de grado en mencin.


________________________________ Gissela Patricia Daz RivadeneiraXI

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA VIDA CARRERA DE INGENIERIA EN CIENCIAS AGROPECUARIAS

AUTORIZACIN

Yo, Gissela Patricia Daz Rivadeneira

Autorizamos a la Escuela Politcnica del Ejrcito la publicacin, en la biblioteca virtual de la Institucin del trabajo ZONIFICACIN AGROECOLGICA DEL CULTIVO DE PAPA (Solanum tuberosum) EN EL CENTRO NORTE DE LA SIERRA ECUATORIANA, cuyo contenido, ideas y criterios son de nuestra exclusiva responsabilidad y autora.


____________________________ Gissela Patricia Daz Rivadeneira

XII

DEDICATORIA

A mis padres, quienes con su infinito amor, sacrificio y apoyo, han sido el pilar fundamental en mi vida y fortaleza en el logro de mis objetivos. A mis hermanas por ser mi mayor inspiracin, mis mejores amigas y compaeras, y el regalo ms preciado.

XIII

AGRADECIMIENTO

A Dios, por ser esa fuerza espiritual tan grande e inexplicable que me ha impulsado a no desistir.

A mis padres por ser la mejor gua y ejemplo a seguir, pues, a travs de sus consejos y apoyo he logrado salir adelante.

A todos quienes conforman la Escuela Politcnica del Ejrcito por brindarme la oportunidad de dar un paso importante hacia el crecimiento profesional.

Al Director y Codirector de Proyecto, por sus acertadas recomendaciones para el desarrollo de esta investigacin.

Un especial reconocimiento a los ingenieros Yamil Cartagena, Xavier Cuesta, Trajano Yugcha, Carlos Montfar, Julia Carrin, Gustavo Tapia, Blanquita Simbaa, Gilma Carvajal y Ren Moya, por sus valiosos aportes cientficos, experiencias y acertada direccin durante el transcurso de la investigacin.

A la Estacin Experimental Santa Catalina del Instituto Nacional Autnomo de Investigaciones Agropecuarias INIAP, en especial al Departamento de Suelos y Aguas, por la oportunidad y confianza brindada para la realizacin de este trabajo.

Al IPNI, en especial al Dr. Jos Espinosa por ser el facilitador del material para la ejecucin del proyecto de investigacin. A las diferentes instituciones y empresas: INAMHI, MAGAP SIGAGRO, CLIRSEN, CELIR, IGM, AGROPRESICIN, Consejo Provincial de Pichincha, quienes de una u otra manera colaboraron para la ejecucin de esta investigacin.

XIV

HOJA DE LEGALIZACION DE FIRMAS

ELABORADO POR

_____________________________________ Gissela Patricia Daz Rivadeneira

DIRECTOR DE LA CARRERA DE INGENIERIA EN CIENCIAS AGROPECUARIAS

____________________________ Ing. Juan Tigrero

DELEGADO UNIDAD DE ADMISION Y REGISTRO

_____________________________________ Ab. Carlos Orozco

Lugar y fecha: __________________________________

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NDICE DE CONTENIDOS

Pgina I. INTRODUCCIN.. 1.1. ANTECEDENTES....... 1.2. OBJETIVOS.... 1.2.1. Objetivo general.. 1.2.2. Objetivos especficos II. REVISIN DE LITERATURA 2.1. El cultivo de la papa. 2.1.1. Etapas fenolgicas. 2.1.2. Factores que influyen en el crecimiento y desarrollo del cultivo 2.1.2.1. Temperatura... 2.1.2.2. Precipitacin... 2.1.2.3. Intensidad luminosa.... 2.1.2.4. Topografa.... 2.1.2.5. Suelo..... 2.2. Balance hdrico.... 2.3. Zonificacin agroecolgica. 2.4. Sistemas de informacin geogrfica... 2.4.1. Cartografa y SIG..... 2.4.1.1. Sistema de coordenadas... 2.4.2. Elementos de los SIG.... 2.4.3. Funciones de los SIG.... 2.4.3.1. Ingreso de datos.... 2.4.3.2. Almacenamiento de datos..... 2.4.3.3. Manipulacin y procesamiento de datos.... 2.4.3.4. Produccin de datos....... 2.4.4. Aplicaciones de los SIG..... 2.4.5. Aplicaciones de los SIG en el Ecuador.. 1 1 4 4 4 5 5 5 6 6 7 8 8 9 10 11 14 14 15 16 17 17 18 19 20 20 22

XVI

III.

MATERIALES Y MTODOS 3.1. Descripcin de la zona de estudio................................................................ 3.1.1. Ubicacin geogrfica y poltica. 3.1.2. Caractersticas edafoclimticas.. 3.2. Metodologa 3.2.1. Delimitacin del rea de estudio.... 3.2.2. Estandarizacin y validacin de la informacin cartogrfica............ 3.2.3. Elaboracin de la cartografa temtica, escala 1:50000. 3.2.3.1. Mapa geomorfolgico (pendientes). 3.2.3.2. Mapa de suelos.. 3.2.3.3. Mapa de isotermas........ 3.2.3.4. Mapa de isoyetas...... 3.2.3.5. Clculo del rgimen de humedad..... 3.2.3.6. Establecimiento de las variables a considerar dentro de la Zonificacin..... 3.2.3.7. Clasificacin por aptitud en base a las coberturas... 3.2.3.8. Elaboracin del mapa de zonificacin agroecolgica, escala 1:50000................. 3.2.3.9. Elaboracin del lenguaje estructurado de consulta (SQL)...

24 24 24 25 26 27 28 28 28 29 30 30 31 34 37 39 40 41 41 42 44 45 48 50 52 59 63 66

IV.

RESULTADOS Y DISCUSIN.... 4.1. Anlisis de la aptitud agroclimtica 4.1.1. Rgimen de precipitacin... 4.1.2. Rgimen de evapotranspiracin potencial ..... 4.1.3. Balance hdrico climtico .. 4.1.4. Periodo vegetativo.. 4.6.5. Rgimen de temperatura. 4.2. Anlisis de la aptitud edfica... 4.3. Zonificacin agroecolgica...

V. VI.

CONCLUSIONES... RECOMENDACIONES.XVII

VII.

BIBLIOGRAFA.

68 77

VIII. ANEXOS...

XVIII

NDICE DE CUADROSPgina Cuadro 1. Relacin entre las fases fenolgicas del cultivo y las condiciones climticas de la zona, en el estudio fenolgico de cinco variedades de papa. Cutuglahua, Pichincha, 1996... Aplicaciones en tecnologa SIG en el Ecuador. Divisin poltica de las provincias en estudio...... Parmetros Cartogrficos para la Zonificacin Agroecolgica del cultivo de papa (Solanum tuberosum). Rangos de precipitacin y temperatura promedia anual utilizados en la zonificacin agroecolgica del cultivo de la papa (Solanum tuberosum) en el centro norte de la Sierra Ecuatoriana. 2011...... Rangos de pendiente para la zonificacin agroecolgica del cultivo de la papa (Solanum tuberosum) en el centro norte de la Sierra Ecuatoriana. 2011....... Rangos de textura, pedregosidad y profundidad del suelo utilizados en la zonificacin agroecolgica del cultivo de la papa (Solanum tuberosum) en el centro norte la Sierra Ecuatoriana. 2011... Rangos de drenaje, nivel fretico e inundabilidad del suelo utilizados en la zonificacin agroecolgica del cultivo de la papa (Solanum tuberosum) en el centro norte de la Sierra Ecuatoriana. 2011. Rangos de toxicidad, pH, materia orgnica y nivel de fertilidad utilizados en la zonificacin agroecolgica del cultivo de la papa (Solanum tuberosum) en el centro norte de la Sierra Ecuatoriana. 2011.. Requerimientos climticos y edafolgicos del cultivo de la papa....... Aptitud climtica y edfica utilizada en la zonificacin agroecolgica del cultivo de la papa (Solanum tuberosum) en el centro norte de la Sierra Ecuatoriana. 2011..... Aptitud agroecolgica esgrimida en la zonificacin agroecolgica del cultivo de la papa (Solanum tuberosum) en el centro norte de la Sierra Ecuatoriana. 2011..................................... Rangos de precipitacin presentes en la zona de estudio. Rangos del periodo vegetativo presentes en la zona de estudio... Rangos de temperatura presentes en la zona de estudio...XIX

6 23 24 28

Cuadro 2. Cuadro 3. Cuadro 4. Cuadro 5.

35

Cuadro 6.

35

Cuadro 7.

36

Cuadro 8.

36

Cuadro 9.

36 37

Cuadro 10. Cuadro 11.

38

Cuadro 12.

38 44 50 52

Cuadro 13. Cuadro 14. Cuadro 15.

Cuadro 16. Cuadro 17. Cuadro 18. Cuadro 19. Cuadro 20. Cuadro 21. Cuadro 22. Cuadro 23. Cuadro 24. Cuadro 25. Cuadro 26.

Superficie y porcentaje de ocupacin en base a la clasificacin por Orden del suelo presentes en el rea de estudio................................... Superficie y porcentaje de ocupacin de los diferentes rangos de pendiente en el rea de estudio. Superficie y porcentaje de ocupacin de las diferentes clases de textura en el rea de estudio... Superficie y porcentaje de ocupacin de la pedregosidad del suelo en el rea de estudio... Superficie y porcentaje de ocupacin de profundidad del suelo en el rea de estudio...... Superficie y porcentaje de ocupacin de drenaje, nivel fretico e inundabilidad del suelo en el rea de estudio Superficie y porcentaje de ocupacin de los diferentes rangos de pH en el rea de estudio... Superficie y porcentaje de ocupacin de materia orgnica del suelo en el rea de estudio... Superficie y porcentaje de ocupacin del nivel de fertilidad del suelo en el rea de estudio... Superficie y porcentaje de ocupacin de salinidad y toxicidad del suelo en el rea de estudio... Superficie y porcentaje de ocupacin de las diferentes clases de aptitud en el rea de estudio...

53 54 54 55 55 56 57 58 58 59 60

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NDICE DE FIGURAS

Pgina Figura 1. Figura 2. Figura 3. Figura 4. Figura 5. Figura 6. Figura 7. Figura 8. Figura 9. Figura 10. Figura 11. Figura 12. Representacin de latitud y longitud en el globo terrestre Elementos de un SIG Modelos raster y vectorial de un SIG Sobreposicin de capas. Ubicacin de las provincias en estudio. Ubicacin de las estaciones meteorolgicas en el rea de estudio Precipitacin por estaciones durante el periodo de 1 980 2 008. Precipitacin en la zona norte y centro de la Sierra... Evapotranspiracin potencial de las estaciones meteorolgicas en estudio. Comparacin entre la cantidad total de exceso y dficit hdrico presente en el area de estudio.. Periodo Vegetativo para el rea en estudio Datos de temperatura para el rea en estudio 15 17 18 20 25 41 42 43 45 46 48 51

XXI

NDICE DE GRFICOS

Pgina Grfico 1. Procedimiento para la zonificacin agroecolgica propuesta por la FAO (1997). ....... Grfico 2. Esquema para la zonificacin agroecolgica del cultivo de papa (Solanum tuberosum)...... 13 27

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NDICE DE ANEXOS

Pgina Anexo 1. Duracin media del resplandor solar posible en el hemisferio sur, expresado en unidades de 30 das de 12 horas cada uno. De Burgos y Vidal... Ubicacin geogrfica de las estaciones meteorolgicas del rea de estudio. Datos de la precipitacin media correspondiente a un periodo de 28 aos para cada una de las estaciones meteorolgicas en estudio... Valores de evapotranspiracin (ETP) obtenidos para cada una de las estaciones meteorolgicas en estudio Dficit y exceso obtenidos mediante balance hdrico de la zona en estudio pocas de siembra definidas de acuerdo al periodo vegetativo para cada una de las estaciones meteorolgicas en estudio... Periodo vegetativo en nmero de das en el rea de estudio. Datos de la temperatura media correspondiente a un periodo de 28 aos para cada una de las estaciones meteorolgicas en estudio... Historial de las estaciones meteorolgicas en estudio con su respectivo balance hdrico para la zonificacin agroecolgica del cultivo de papa (Solanum tuberosum) en la Sierra ecuatoriana. 2011................................ Mapa de precipitacin (isoyetas) media anual para un periodo 1980 2008... Mapa de temperatura (isotermas) media anual para el periodo 1980 2008... Mapa del periodo vegetativo para el rea de estudio (1980 2008). Mapa de zonificacin agroecolgica del cultivo de papa en las provincias del centro norte de la Sierra ecuatoriana. 2011...

77 78 80 82 84

Anexo 2. Anexo 3. Anexo 4. Anexo 5. Anexo 6.

86 88 90 92144 145 146 147 148

Anexo 7. Anexo 8. Anexo 961. Anexo 62. Anexo 63. Anexo 64. Anexo 65.

XXIII

NOMENCLATURA

AP SIG GPS UTM WGS84 ETP ETR BHC SQL INAMHI MAGAP SIGAGRO MAG

Agricultura de precisin. Sistema de Informacin Geogrfica. Sistema de posicionamiento global. Universal Transversal Mercator. Word Geodesic System (1984). Evapotranspiracin potencial. Evapotranspiracin potencial real. Balance hdrico climtico. Lenguaje Estructurado de Consulta. Instituto Nacional de Meteorologa e Hidrologa. Ministerio de Agricultura, Ganadera, Acuacultura y Pesca del Ecuador. Sistema de Informacin Geogrfica y del Agro. Ministerio de Agricultura y Ganadera del Ecuador.

PRONAREG Programa Nacional de Regionalizacin Agraria. IGM CLIRSEN FAO Instituto Geogrfico Militar. Centro de Levantamientos Integrados de Recursos Naturales y Sensores Remotos. Food and Agriculture Organization of the United Nations.

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I. INTRODUCCIN

1.1.

ANTECEDENTES

El cultivo de la papa (Solanum tuberosum) constituye uno de los productos agrcolas que ms se producen y consumen en el Ecuador, especialmente en la sierra andina, donde es considerado como producto importante de la canasta bsica. Las condiciones de clima y suelo, sumado a la amplia diversidad de variedades y ecotipos de papa, han permitido la adaptacin de este tubrculo a la regin y facilitado su siembra casi todo el ao en una amplia gama de suelos y microclimas.

En la actualidad aproximadamente cerca del 0,4% del territorio nacional que tiene uso agropecuario se destinan al cultivo y produccin de papa, que corresponde a 49 719 hectreas; de este total aproximadamente, el 75,6% de esta superficie se encuentra bajo la propiedad de pequeos agricultores que poseen extensiones de tierra de 1 y 5 hectreas, as mismo el 11,9% son productores y propietarios de tierras cuyas extensiones fluctan entre 5 a 10 hectreas, el 10,7% de la zonas aptas para el cultivo de papa se concentra en productores que poseen de 10 a 50 hectreas y del total de hectreas de este cultivo aproximadamente 1,8% est distribuido en manos de productores grandes cuyas extensiones bordean ms de las 50 hectreas (Devaux et al. 2010).

Segn datos que se desprenden del III Censo Agropecuario, la frontera agrcola del Ecuador experimenta un crecimiento importante en aproximadamente 375% en los ltimos 25 aos, pasa de 3.5 millones de hectreas a 12.654 millones de hectreas cultivables (SICA, 2004), se observa una creciente utilizacin de las zonas de1

pramos y se ha deforestado reas considerables de bosque primario, provocando una creciente degradacin de los suelos, externalidad negativa que amenaza con destruir la capacidad productiva de gran parte de las tierras agrcolas de mayor aptitud agrcola y potencial de produccin creando problemas ambientales cada vez ms graves (Noni y Trujillo, 2008).

Segn Pla (2010), la degradacin del suelo y escasez de agua constituyen hoy por hoy los principales factores que afectan la sostenibilidad de la utilizacin agrcola en todo el mundo, efecto negativo que trae como consecuencias la prdida de la fertilidad del suelo y disminucin en su productividad, factores que limitan el rendimiento de los cultivos y la produccin de alimentos que demanda una poblacin cada vez ms creciente.

La zonificacin agroecolgica es un trabajo especializado que reviste gran importancia en el desarrollo agrcola de un pas, debido a que con los resultados obtenidos en estos estudios se puede definir las zonas ms aptas para el establecimiento de cultivos, permite as disear estrategias para alcanzar una explotacin racional, de acuerdo con la capacidad productiva de los recursos naturales y conservacin de los ecosistemas (Cortz et al. 2005). La FAO (1997), manifiesta a la zonificacin agroecolgica como una aplicacin que combina los requerimientos climticos y edficos de los cultivos con los estudios de suelos, y delimita zonas homogneas que renen caractersticas ptimas para su desarrollo.

En 1974, el Ministerio de Agricultura y Ganadera (MAG) en coordinacin con la ORSTOM elaboraron las cartas de suelos por regiones adaptadas a distintas

2

condiciones, con miras a la planificacin agrcola del pas. Estos estudios fueron desarrollados en el marco del Programa Nacional de Regionalizacin Agraria (PRONAREG), actualmente SIGAGRO, con el propsito de evaluar los recursos naturales renovables y complementar acciones de planificacin agrcola (MAG, 1985).

En la actualidad, el uso de sistemas de informacin geogrfica como una actividad que complementa el estudio de uso del suelo, a travs de entidades nacionales CLIRSEN y SIGAGRO, han permitido el desarrollo de proyectos de generacin de informacin dirigida a conocer las potencialidades y limitaciones de las tierras vistas desde la ptica de la explotacin agropecuaria y forestal, con el fin de conocer la aptitud natural de las tierras y lograr en el mediano plazo elevar o por lo menos mantener los rendimientos actuales sin alterar las condiciones naturales del medio edfico; y de esta manera, establecer programas que contribuyan al restablecimiento y conservacin de la calidad de las tierras del pas.

Con estos antecedentes y dada la importancia del cultivo, se estableci la elaboracin de un mapa de zonificacin agroecolgica, de las provincias ubicadas en la Sierra ecuatoriana, con la finalidad de generar una herramienta que permita disponer de informacin actualizada y accesible a las instituciones pblicas y privadas y as facilitar el desarrollo de tcnicas agrcolas adecuadas que tiendan a mejorar la produccin del cultivo de papa y por consiguiente la productividad y la calidad de vida de los pequeos y medianos productores; posibilitando de esta manera la correcta planificacin y la conservacin de los recursos naturales.

3

1.2.

OBJETIVOS

1.2.1.

General

Elaborar el mapa digital de zonificacin agroecolgica del cultivo de papa en las provincias de Carchi, Imbabura, Pichincha, Chimborazo, Tungurahua, Bolvar y Cotopaxi.

1.2.2.

Especficos

-

Caracterizar el rea de estudio en funcin de los factores que inciden en el desarrollo del cultivo de papa, agroclimticos y edafolgicos.

-

Aplicar Sistemas de Informacin Geogrfica (SIG) para el modelamiento, anlisis y procesamiento de la informacin que coadyuven a la realizacin de los distintos mapas temticos y la toma de decisiones.

-

Delimitar las zonas con caractersticas homogneas considerando los requerimientos agroclimticos para el cultivo de papa.

-

Difundir la investigacin a travs de su publicacin en artculos cientficos y poner a disposicin de entidades pblicas y privadas.

4

II. REVISIN DE LITERATURA

2.1.

EL CULTIVO DE LA PAPA

Se origin en la cordillera andina de Amrica del Sur en donde se la cultiva desde hace 4 000 aos (Pumisacho y Velsquez, 2009); en este continente surgieron dos pueblos cuya alimentacin bsica fue la papa: los colla, que habitaban en los altiplanos del Lago Titicaca y los araucanos, que vivan al sur del Ro Bio Bio, Chile (Montaldo, 1984).

La papa cultivada fue vista por primera vez por los espaoles en el valle de Grita, Colombia, as como en Popayn, Pasto y Quito, en 1 573 (Graves y Cabieses, 2006).

En el Ecuador la papa se siembra sobre los 2 800 msnm. Se identifican tres zonas dedicadas a su cultivo: norte (Carchi e Imbabura), centro (Pichincha, Cotopaxi, Tungurahua, Chimborazo y Bolvar), y sur (Caar, Azuay y Loja) (Pumisacho y Velsquez, 2009).

2.1.1.

Etapas fenolgicas

El periodo de crecimiento determina el nmero de meses que transcurren desde la siembra hasta la madurez del cultivo; para variedades de papa muy precoces (3 meses), hasta aquellas muy tardas (7 meses) (Egsquiza, 2000).

5

Ynez (1999), al estudiar la fenologa de cinco variedades de papa determin ocho etapas, que inician con la siembra y finalizan con la cosecha de los tubrculos. En el cuadro 1, se detalla los parmetros establecidos:

Cuadro 1.

Relacin entre las fases fenolgicas del cultivo y las condiciones climticas de la zona, en el estudio fenolgico de cinco variedades de papa. Cutuglahua, Pichincha, 1996.DDS1 21 21 - 74 21 - 61 74 114 61 142 114 122 114 131 131 162

FASES FENOLGICAS Siembra - Emergencia Emergencia - Floracin Emergencia - Inicio tuberizacin Floracin final floracin Inicio tuberizacin - Madurez fisiolgica Final floracin Tubrculo semilla Final floracin - Senescencia Senescencia - Cosecha FUENTE: YANEZ, 1999.

TEMP. (C) 11,51 11,80 11,80 11,50 11,60 12,10 11,90 11,70

HR (%) 83,00 77,50 80,20 70,90 68,50 66,40 66,70 66,60

PRECIPIT. (mm) 7,40 5,80 7,50 1,90 1,40 0,60 1,00 1,10

2.1.2.

Factores que Influyen en el Crecimiento y Desarrollo del Cultivo Temperatura

2.1.2.1.

La temperatura interviene en la brotacin de los tubrculos semillas, en la utilizacin de nutrimentos, prdida de agua y en las etapas fenolgicas del cultivo (INTA, 2004).

La papa se adapta a climas templados fros, a altitudes que van desde los 2 500 a 3 500 metros, la temperatura ptima para el cultivo es de 9 a 11 C con una temperatura mxima de 18 C. y que se encuentre exenta de heladas y granizadas (INIAP, 1984).1

Das despus de la siembra.

6

El fro excesivo perjudica, ya que los tubrculos quedan pequeos y sin desarrollar. Los tubrculos corren el riesgo de helarse en el momento en que las temperaturas sean inferiores a -2 C. (Estrada, 2000).

Bajo temperaturas altas (20 a 29C), las plantas producen ms follaje, se induce el desarrollo de tallos, pero las hojas son ms pequeas debido a la reduccin en la expansin del rea foliar, los niveles de almidn se reducen en las hojas, se incrementa el nmero de internados y estolones son ms largos. Se retrasa el comienzo del crecimiento del tubrculo y se demora el inicio del llenado del mismo (CORPOICA, 2000). Temperaturas elevadas, tambin, favorecen el desarrollo de plagas y enfermedades. La humedad ambiental excesiva favorece el ataque de lancha negra (Estrada, 2000).

2.1.2.2.

Precipitacin

La disponibilidad de agua en el suelo, influye directamente en el crecimiento, fotosntesis y absorcin de nutrientes, si existe poca disponibilidad provoca clorosis y marchitamiento, por consiguiente disminucin en el rendimiento, un exceso de humedad favorece el desarrollo de enfermedades (Parsons, 1978), un rango ptimo de precipitacin para el cultivo de papa es de 800 a 1200 milmetros durante el ciclo (INIAP, 1984).

7

2.1.2.3.

Intensidad luminosa

La intensidad luminosa favorece la floracin y fructificacin, recibida al inicio del crecimiento del tubrculo tendr un marcado efecto sobre su posterior desarrollo, pues, este es un factor importante en la sntesis de carbohidratos a travs del proceso de fotosntesis (CORPOICA, 2000).

La luminosidad, adems de influir en la fotosntesis, denota radical importancia en los fotoperodos requeridos por las plantas. Un fotoperodo corto restringe el crecimiento vegetativo, pero se acumula mayor cantidad de carbohidratos que inducen a una mayor produccin de tubrculos, y los fotoperiodos largos inducen el crecimiento (INTA, 2004). La cantidad ptima de horas luz para el cultivo son 12 horas al da. Su mejor desarrollo se localiza en las zonas de vida: bs MB, bh-M, bhMB, bmh-M (MAG, 1985).

2.1.2.4.

Topografa

La topografa se caracteriza por el porcentaje de las pendientes y por la longitud y forma de las mismas. La topografa es un importante factor para determinar la erosin del suelo, las prcticas de control de la erosin y las posibilidades de labranza mecanizada del suelo, y tiene una influencia sobre la aptitud agrcola de la tierra (FAO, 2000).

8

Debido al grado de movimiento de suelo que demanda el cultivo, para evitar la erosin de suelos, no se recomienda utilizar terrenos con pendientes mayores al 20% (Pumisacho y Sherwood, 2002).

2.1.2.5.

Suelo

El cultivo de la papa prefiere suelos ricos en materia orgnica (> 2%) y profundos, mnimo 35 cm de la capa cultivable (MAG, 1985). Soporta pH entre 5.0 a 6.0 (INIAP, 1984). Los suelos de textura francos, franco arenosos, franco-limosos yfranco-arcillosos franco son los que presentan las mejores condiciones para el cultivo,

adems, el suelo tiene que ser permeable, suelto y bien aireado (INTA, 2004).

Corbaoui (1988), indica que los niveles compactados del suelo restringen el drenaje del agua; de la misma manera, los terrones y piedras reducen el contacto de las races con el suelo provocando deformacin de los tubrculos en crecimiento y su deterioro durante la siembra, el desarrollo del cultivo y la cosecha.

En la regin interandina, el cultivo de la papa se realiza en una gran diversidad de suelos, entre los cuales predominan en la cordillera oriental los Vitrandepts (40% de la superficie de papa) y los Argiudolls (40%), relativamente ms favorables a la produccin de papa que los Durustolls y Ustorthents (35%), los Hapludolls y Eutrandepts (45%) ms frecuentes en la cordillera occidental (SICA, 2004).

9

2.2.

BALANCE HDRICO

Introducido por Thornthwaite en 1944; ste evala la cantidad de agua que realmente se evapora del suelo y transpiran las plantas en un lugar determinado, as como la cantidad de agua almacenada por el suelo (Carvajal et al., 1995). Por lo tanto, el balance hdrico es el sistema por el cual se comparan la cantidad de agua que ingresa (precipitaciones) y la cantidad que egresa (evapotranspiracin potencial) y, consecuentemente la cantidad de agua que permanece en un determinado volumen de suelo durante el periodo de crecimiento de un cultivo (Basantes, 2010).

Para UNER (2010), en los procesos que ocurren en el ciclo hidrolgico, se destaca la Evapotranspiracin, que constituye la prdida de agua en forma de vapor, que contiene la evaporada directamente del suelo y la transpirada por las plantas, a la atmsfera. A su vez, la energa con que est disponible en el suelo y el grado de cobertura vegetal de ste, limitan y diferencian dos formas de Evapotranspiracin:

- Evapotranspiracin potencial (ETP) es la mxima evaporacin posible en un intervalo de tiempo, bajo condiciones climticas existentes, cuando el suelo se encuentra en su contenido ptimo de humedad (capacidad de campo) y cubierto totalmente con una capa vegetal de baja altura en activo crecimiento y cuyo albedo sea de alrededor de un 25 %.

- Evapotranspiracin real o actual (ETR) es la producida en condiciones reales, teniendo en cuenta que la cobertura vegetal no siempre es completa y que los niveles de humedad en el suelo son variables.10

De las definiciones se desprende que la ETP depende nicamente de factores meteorolgicos y la ETR de la estructura y composicin del suelo, la anatoma y fisiologa de las plantas.

Por medio de la comparacin de la marcha estacional de la precipitacin media mensual con relacin a la evaportranspiracin, tambin media mensual, puede calcularse la magnitud de otros parmetros que se encuentran relacionados, tales como el exceso de agua, la deficiencia de agua, el almacenaje de humedad del suelo y el escurrimiento de agua mensuales.

2.3.

ZONIFICACIN AGROECOLGICA

La conservacin de la sustentabilidad de la tierra para el uso agrcola es desde hace mucho una cuestin de extremada importancia para los pases latinoamericanos, ya que implica poder subsistir con la naturaleza y usar inteligentemente los recursos naturales que nos rodean y nos dan bienestar, con un enfoque agroecolgico (Blauert y Zadek, 1999; Alcocer, 2008).

La agroecologa implica la aplicacin de conceptos y principios ecolgicos para la designacin y manejo de sistemas agrcolas sostenibles (Gliessman, 2002). El mirar a un agroecosistema como un sistema funcional de relaciones complementarias entre el ambiente y los organismos vivientes, manejados por humanos con el propsito de establecer produccin agrcola, provee una base para integrar o superponer caractersticas ambientales y ecolgicas con caractersticas sociales, econmicas y11

otras componentes de la agricultura. Todas ellas pueden variar en el espacio y tiempo, por lo tanto los mtodos de manejo tienen diferentes ptimos en diferentes lugares (Sivakumar y Valentin citados por Arango, 2007).

SENPLADES citado por Sevillano (2010), indica que la produccin agrcola puede mantener niveles satisfactorios para cubrir las necesidades humanas sin sobreexplotar a las personas ni a la naturaleza, siendo posible conociendo exhaustivamente los recursos naturales disponibles a travs de la aplicacin de tecnologas modernas tales como la zonificacin agroecolgica. La zonificacin agroecolgica de cultivos consiste en determinar reas fsicas homogneas que puedan responder a un uso determinado con prcticas de manejo similares2.

De acuerdo con los criterios de la FAO (1997), la zonificacin agroecolgica se refiere a la divisin de la superficie de tierra en unidades ms pequeas, que tienen caractersticas similares relacionadas con la aptitud de tierras, la produccin potencial y el impacto ambiental. Define zonas en base a combinaciones de suelo, fisiografa y caractersticas climticas. Los parmetros particulares usados en la definicin se centran en los requerimientos climticos y edficos de los cultivos y en los sistemas de manejo bajo los que stos se desarrollan.

En el ao 1987, la FAO, con la colaboracin internacional, defini una metodologa para la realizacin y homogenizacin de la zonificacin agroecolgica, los elementos esenciales de esta propuesta metodolgica comprenden (Grfico 1):2

YUGCHA, T. 2010. Zonificacin Potencial de cultivos. Quito (Ecuador), Ministerio de Agricultura, Ganadera, Acuacultura y Pesca (Comunicacin Personal).

12

-

Inventario de recursos de tierras. Inventario de tipos de utilizacin de tierras y requerimientos de los cultivos. Evaluacin de la aptitud de tierras.

La metodologa de la FAO para la zonificacin agroecolgica (ZAE) fue diseada para computadoras, mediante el uso Sistemas de Informacin Geogrfica (SIG), el cual implica la combinacin de capas de informacin espacial para definir zonas. Las investigaciones ms avanzadas de ZAE incorporan una serie de bases de datos, enlazadas a un SIG y relacionadas con modelos computarizados, que tienen mltiples aplicaciones potenciales en el manejo de los recursos naturales y la planificacin del uso de las tierras. Utilizando estas tcnicas, la ZAE proporciona un marco global para la evaluacin y planificacin de los recursos de tierras (FAO, 1997).METODOLOGIA DE LA ZONIFICACIN AGROECOLGICA (FAO)

Seleccin de usos de la tierra

Seleccin de exigencias climticas

Seleccin de exigencias edficas

Compilacin de inventario climtico y edfico de las tierras (celdas/zonas agro-ecolgicas)

Comparacin de las exigencias con el inventario de las tierras y clculo de produccin

Clasificacin de las tierras por aptitud y rendimientos agronmicos potenciales

Grfico 1.

Procedimiento para la zonificacin agroecolgica propuesta por la FAO (1997). 13

Rojas citado por Cortez et al. (2005), indic que en la planeacin de cualquier programa de desarrollo agrcola, es indispensable definir las zonas ms propicias para el establecimiento de cultivos, ya que esto permitir realizar una explotacin racional, de acuerdo con la capacidad productiva de los recursos naturales y conservacin de los ecosistemas.

2.4.

SISTEMAS DE INFORMACIN GEOGRFICA

Un Sistema de Informacin Geogrfica (SIG), es un conjunto de elementos fsicos y lgicos, de personas y metodologas, que interactan de manera organizada, para adquirir, almacenar y procesar datos georeferenciados, para luego producir informacin til en la toma de decisiones (NCGIA citado por Vergara, 2008).

La utilidad principal de un Sistema de Informacin Geogrfica radica en su capacidad para construir modelos o representaciones del mundo real a partir de las bases de datos digitales y utilizarlos en la simulacin de los efectos que un proceso de la naturaleza o una accin antrpica produce sobre un determinado escenario en una poca especfica (IGAC, 1995). Indudablemente la tecnologa SIG, permite almacenar y manipular informacin usando la geografa, contribuyendo a tomar mejores decisiones para solucionar amplias necesidades tcnicas y al mismo tiempo, espaciales o territoriales (Zamora, 2009).

2.4.1.

Cartografa y SIG

La cartografa automatizada constituye la principal vertiente de la cartografa contempornea. Comprende un conjunto de tcnicas para el diseo y produccin de14

mapas mediante computadoras, basado en la creacin y aplicacin de paquetes y programas para el manejo de cartografa digital (Franco y Valdez, 2003).

2.4.1.1.

Sistema de coordenadas

Un sistema de coordenadas geogrficas es un sistema de referencia usado para localizar y medir elementos geogrficos. Para representar el mundo real, se utiliza un sistema de coordenadas en el cual la localizacin de un elemento esta dado por las magnitudes de latitud y longitud en unidades de grados, minutos y segundos (Figura 1) (Butler et al., 1990).

Figura 1.

Representacin de latitud y longitud en el globo terrestre.

La longitud vara de 0 a 180 grados en el hemisferio Este y de 0 a -180 grados en el hemisferio Oeste, mide el ngulo (al Este o al Oeste) entre cualquier punto y el Ecuador (Parra et al., 1997).

15

La latitud vara de 0 a 90 grados en el hemisferio norte y de 0 a -90 grados en el hemisferio sur, mide el ngulo (al Norte y al Sur) a lo largo del Ecuador desde cualquier punto de la Tierra (Parra et al., 1997).

El sistema de cuadrcula Universal Transversal de Mercator (UTM) es un sistema internacional que consta de un conjunto de coordenadas planas, que cubren la superficie de la tierra comprendida entre los 80 de latitud sur y los 80 de latitud norte. Esta superficie se divide en 60 zonas rectangulares denominadas husos cada una de 6 de longitud en amplitud. Su magnitud se expresa en metros (Butler et al., 1990). El sistema se bas en un modelo elipsoidal de la Tierra. Actualmente se usa el elipsoide WGS84 (Sistema Geodsico Mundial 1984) como modelo de base para el sistema de coordenadas UTM (Letham, 2001).

El WGS84 es un sistema de coordenadas cartogrficas mundial que permite localizar cualquier punto de la Tierra. Consiste en un patrn matemtico de tres dimensiones que representa la tierra por medio de un geoide (un tipo de elipsoide), un cuerpo geomtrico ms regular que la Tierra, que se denomina WGS 84 (Letham, 2001).

2.4.2.

Elementos de los SIG

Los sistemas de informacin geogrfica se caracterizan por cuatro componentes: hardware del computador (parte fsica del sistema), software del computador (programas de aplicacin), datos o informacin y liveware o equipo humano (Gmez y Barredo, 2006). Adems, es necesario que un SIG, disponga de un buen diseo y se

16

base en reglas de actividad definidas, que son los modelos y las prcticas operativas exclusivas en cada organizacin (Figura 2) (Pea, 2008).

Figura 2. Elementos de un SIG.

2.4.3.

Funciones de los SIG

Rodgers (1993), menciona algunas de las operaciones de un SIG conforme la entrada y salida de datos:

2.4.3.1.

Ingreso de datos

El ingreso de datos se refiere a todas las operaciones por medio de las cuales los datos espaciales de mapas, sensores remotos y otras fuentes son convertidos a un formato digital. Se deben ingresar dos tipos diferentes de datos al SIG: referencias17

geogrficas y atributos. Los datos de referencias geogrficas son las coordenadas (latitud y longitud) que fijan la ubicacin de la informacin que se est ingresando, los datos de atributos asignan un cdigo numrico a cada conjunto de coordenadas y a cada variable, sea para representar los valores actuales (precipitacin) o para connotar tipos de datos categricos (usos del terreno, tipo de vegetacin, etc.).

2.4.3.2.

Almacenamiento de datos

Almacenamiento de datos se refiere al modo como los datos espaciales son estructurados y organizados dentro del SIG, de acuerdo a la ubicacin, interrelacin, y diseo de atributos. La estructura de la base de datos espaciales puede ser representada de dos formas: el modelo vectorial y el modelo raster (Figura 3) (Bernhardsen, 2002).

Figura 3.

Modelos raster y vectorial de un SIG.

18

El modelo raster funciona a travs de una retcula que permite asociar datos a una imagen; es decir, se pueden relacionar paquetes de informacin a los pixeles de una imagen digitalizada (Bernhardsen, 2003).

El modelo vectorial almacena tres objetos cartogrficos bsicos: puntos, lneas y polgonos, los mismos que se almacena como una coleccin de coordenadas x,y. La ubicacin de una caracterstica puntual (casas, ncleos de poblacin), pueden describirse con un slo punto x,y. Las caractersticas lineales (vas, curvas de nivel, ros), pueden almacenarse como un conjunto de puntos de coordenadas x,y. Las caractersticas poligonales (lmites administrativos, parcelas), pueden almacenarse como un circuito cerrado de coordenadas (Musso y Cotos, 2005).

2.4.3.3.

Manipulacin y procesamiento de datos

La manipulacin y procesamiento de datos se hace para obtener informacin til de los datos previamente ingresados al sistema. La manipulacin de datos abarca dos tipos de operaciones: (1) operaciones para eliminar errores y actualizar conjuntos de datos actuales (editar); y (2) operaciones que hacen uso de tcnicas analticas para dar respuesta a preguntas especficas formuladas por el usuario. El proceso de manipulacin puede ser desde una simple sobreposicin de dos o ms mapas, hasta una extraccin compleja de elementos de informacin dispares, de una gran variedad de fuentes (Figura 4).

19

Figura 4.

Sobreposicin de capas.

2.4.3.4.

Produccin de datos

La produccin de datos se refiere a la exhibicin o presentacin de datos empleando formatos comnmente utilizados incluyendo mapas, grficos, informes, tablas y cartas.

2.4.4.

Aplicaciones de los SIG

La principal utilidad de un SIG radica en su capacidad para construir modelos o representaciones del mundo real, a partir de una base de datos digital (SIGAGRO, s.f.). Entre las primeras aplicaciones que empezaron a estudiarse estaban la aplicacin selectiva de fertilizantes, la aplicacin de herbicidas y la realizacin de mapas de cosecha (lamo et al., 2002).

20

Adems, los SIG pueden ser usados en gran variedad de aplicaciones agrcolas, pecuarias y agroindustriales, entre ellas: manejo de campos de cultivos, monitoreo de la rotacin de cultivos, proyeccin de prdida de suelos y manejo de sistemas de irrigacin (Escobar, 1997).

En los ltimos aos se han utilizado imgenes satlite para inventariar y monitorear los cultivos, lo que permite hacer anlisis de crecimiento, de produccin, predicciones de demanda y abastecimiento, conflictos de uso del suelo, entre otras (Escobar, 1997).

La Agricultura de Precisin (AP) pretende tener en cuenta la variabilidad de una superficie agrcola con respecto a su manejo, y sustituir los tratamientos indiscriminados por un manejo individualizado y especfico. Para lograrlo requiere un conocimiento profundo de la propia explotacin; tanto de aspectos generales como puntuales, que determinan una variabilidad espacial de la produccin. Es decir, es necesario el manejo de una cantidad ingente de datos y de su distribucin espacial, para lo cual la herramienta ideal es un Sistema de Informacin Geogrfico (S.I.G.) (lamo et al., 2002).

Segn Chartuni et al. (2007), La adopcin de esta tecnologa representa un potencial para la racionalizacin del sistema de produccin agrcola moderno, pues permite:

-

Optimizar la cantidad de agroqumicos, fertilizantes o correctivos aplicados en los suelos y cultivos.21

-

Determinar la disponibilidad de nutrientes, materia orgnica, acidez, disponibilidad de agua, textura, distribucin de enfermedades, plagas, malezas, entre otros.

-

Reducir costos de produccin y de la contaminacin ambiental. Mejorar la calidad de las cosechas.

2.4.5.

Aplicaciones de los SIG en el Ecuador

En el Ecuador, instituciones pblicas as como empresas privadas han empezado a desarrollar el uso de esta tecnologa en el campo agropecuario. El Sistema de Informacin Geogrfica y Agropecuaria (SIGAGRO), perteneciente al Ministerio de Agricultura, Ganadera, Acuacultura y Pesca (MAGAP); es una institucin encargada de levantar informacin primaria para coadyuvar a la planificacin territorial. Desarrolla proyectos tales como:

Pronsticos de produccin Estimaciones de cosechas Intenciones de siembras Costos de produccin Ubicacin de productores. Zonificacin de cultivos Impacto agroclimtico (prdidas de cosechas, plagas y enfermedades).

En el cuadro 2 se registran las caractersticas principales del estado de avance de las aplicaciones en tecnologa SIG, en algunas instituciones pblicas y privadas:

22

Cuadro 2.Aplicacin Amenazas por deslizamiento en zonas de montaa.

Aplicaciones en tecnologa SIG en el Ecuador.Objetivos Detectar zonas por deslizamiento en reas de montaa. Escala 1: 250 000 Estado En desarrollo Entidad CENTRO DE LEVANTAMIENTOS INTEGRADOS DE RECURSOS NATURALES Y SENSORES REMOTOS CLIRSEN CENTRO DE LEVANTAMIENTOS INTEGRADOS DE RECURSOS NATURALES Y SENSORES REMOTOS CLIRSEN INSTITUTO GEOGRFICO MILITAR

Conflictos de uso en el oriente ecuatoriano.

Obtener las diferentes capacidades de uso de la tierra, y detectar los conflictos de uso

1: 100 000

En desarrollo

Sistemas de Informacin Geogrfica aplicada a aspectos militares.

Analizar y manipular informacin grfica y alfanumrica, enfocada a aplicaciones militares Proyecto para Proveer a los el manejo de organismos del un escenario de Gobierno terremoto en Central y local Quito. y a las instituciones pblicas y privadas, un programa que les permita estar preparados para una pronta recuperacin de los efectos y daos provocados por un posible terremoto en torno a Quito.Fuente: IGAC, 1995.

1: 100 000

En desarrollo

1: 25 000

En funcionamiento

SISTEMA URBANO DE INFORMACIN METROPOLITANA (SUIM)

23

III.

MATERIALES Y MTODOS

3.1.

DESCRIPCIN DE LA ZONA DE ESTUDIO 3.1.1. Ubicacin Geogrfica y Poltica

El rea de estudio se ubic a lo largo del callejn interandino, que comprendi las provincias: Carchi, Imbabura, Pichincha, Cotopaxi, Tungurahua, Bolvar y Chimborazo; con una superficie total 1 939 194,76 ha (Cuadro 3). El espacio

geogrfico se localiz entre las coordenadas extremas: 11119 y 0397 latitud norte; 23339 y 12030 latitud sur; 783033, 773151, 802657 y 792548 longitud oeste (Figura 5).

Cuadro 3.Provincia Carchi Imbabura Pichincha

Divisin poltica de las provincias en estudio.Cantn Superficie (km2) Tulcn Espejo, Montfar, Mira, Bolvar y Huaca. 3 699 Ibarra Antonio Ante, Otavalo, Cotacachi 4 986 Pimampiro y San Miguel de Urcuqu. Quito, Cayambe, Meja, Pedro Moncayo, 13 075 Rumiahui, San Miguel de los Bancos, Pedro Vicente Maldonado y Puerto Quito. Latacunga, La Man, Pangua; Pujil, Salcedo y 5 958 Sigchos. Ambato, Baos Cevallos, Mocha, Patate, Quero, 3 481 San Pedro de Pelileo Santiago de Pllaro y Tisaleo. Guaranda, Chimbo, Echeanda, San Miguel, 3 939 Chillanes, Caluma, Las Naves. Riobamba, Alaus, Colta, Chunchi, Guamote, 6 160 Guano, Penipe, Pallatanga, Chambo y Cumand.

Cotopaxi Tungurahua

Bolvar Chimborazo

Fuente: SIGAGRO, 2010.

24

Figura 5.

Ubicacin de las provincias en estudio.

3.1.2.

Carctersticas Edafoclimticas

La altitud del rea de estudio se encuentra en un rango de 2 400 a 3 600 m, la precipitacin va desde 470 y 4 800 mm distribuidos en el ao. En la sierra, se presenta un carcter bimodal de lluvias: de enero a mayo y de octubre a diciembre con un periodo seco o escaso de precipitaciones entre los meses de junio a agosto. La temperatura media anual se encuentra entre 8 y 25C.

25

El tipo de suelo en la Sierra se caracteriza por presentar un terreno irregular, de origen volcnico, predomina en orden de importancia, los Inceptisoles, Entisoles, Vertisoles, con Mollisoles y Alfisoles en menor proporcin.

3.2.

METODOLOGA

La zonificacin agroecolgica del cultivo de papa en las provincias de la Sierra del Ecuador a escala 1:50000, se elabor siguiendo el modelo metodolgico para la zonificacin agroecolgica generado por el SIGAGRO (Grfico 2), basado en la Zonificacin agro ecolgica propuesta por la FAO, 1997.

Este modelo inicia de la recopilacin de informacin climtica, edfica y de los requerimientos del cultivo a partir de una serie de fuentes bibliogrficas, entre las cuales se encuentran instituciones pblicas y privadas. El proceso que sigue el modelo se caracteriza por construir una base de datos o inventario de cada una de los factores en estudio, clima, suelo, requerimientos agroecolgicos del cultivo, cada base con sus propiedades a analizar, con el fin de constituir una fuente que permita al usuario manejar de forma ordenada y efectiva los sistemas de informacin geogrfica y as obtener los mejores resultados en el proceso de zonificacin.

En la base de datos correspondiente a la disponibilidad climtica, se anota el registro de las estaciones meteorolgicas en estudio, cada una con su respectiva referencia geogrfica (latitud y longitud), zona geogrfica y altitud. Con respecto al inventario de disponibilidad edfica, se reporta la identificacin de cada unidad de suelo

26

presente en el rea de estudio, simbologa, taxonoma, caractersticas fsicas y qumicas, y superficie por unidad.

Grfico 2.

Esquema para la zonificacin agroecolgica del cultivo de papa(Solanum tuberosum).

3.2.1.

Delimitacin del rea de Estudio

Para la delimitacin del rea de estudio se utiliz las cotas de los 2 400 m a

27

3 600 m por ser las alturas donde predomina el cultivo de papa y por incidir en factores paisajsticos, hidrogrficos, climticos y topogrficos adecuados para el cultivo.

3.2.2.

Estandarizacin y Validacin de la Informacin Cartogrfica

Este proceso comprendi la estandarizacin de parmetros cartogrficos y georeferenciacin de la informacin existente mediante la utilizacin de sistemas de informacin geogrfica (Cuadro 4).

Cuadro 4.

Parmetros Cartogrficos para la Zonificacin Agroecolgica del cultivo de papa (Solanum tuberosum).

Coordenadas Proyeccin Cartogrfica Zona Cartogrfica Datum Formato Escala

Coordenadas planas (metros) Universal Transversa de Mercator (UTM) Zona 17 Sur Sistema Geodsico Mundial 1984 (WGS 84) Digital en ArcGis 1:50 000

3.2.3.

Elaboracin de cartografa temtica, escala 1:50 000 Mapa geomorfolgico (pendientes)

3.2.3.1.

La elaboracin del mapa geomorfolgico comprendi el siguiente proceso: Recopilacin de informacin digital del mapa de pendientes del SIGAGRO escala 1:50 000 y 1: 250 000, cartas topogrficas del IGM escala 1:50000 y 1: 250000, imgenes en formato PNG y JPG, para la generacin de informacin en zonas donde no se dispona de informacin.28

Se procedi a la digitalizacin del mapa, edicin, estructuracin de la base de datos y generacin de topologa, transferencia del mapa temtico al mapa base y elaboracin del mapa definitivo.

Para la determinacin de las clases y rangos de pendientes a partir del mapa de pendientes del terreno, se adopt la Clasificacin de Pendientes propuesta por el Programa MAG-PRONAREG ORSTOM de 1 983 (SIGAGRO, 2008).

3.2.3.2.

Mapa de suelos

La informacin edfica se obtuvo de los trabajos realizados por PRONAREG-ORSTOM (1 984) a escala 1:50 000, que comprenden, los mapas morfopedolgicos basados en la descripcin de la SOIL TAXONOMY-USDA de 1 998. Adems, se utiliz la imgenes PNG y JPG, e informacin de suelos generada de la Zonificacin Agroecolgica de las provincias de Bolvar, Chimborazo, Tungurahua y Cotopaxi, a escala 1:50 000, para las zonas sin informacin.

La elaboracin del mapa de suelos comprendi la generacin de informacin de las provincias de Carchi, Imbabura, Bolvar, Chimborazo, Tungurahua y Cotopaxi, la misma que se incorpor al mapa en formato digital a escala 1:50 000 del SIGAGRO. Posteriormente se edit, corrigi la base de datos de los atributos morfoedafolgicos, se transfiri el mapa temtico al mapa base y se elabor el mapa definitivo.

29

La definicin de los atributos morfo-edafolgicos se fundament en la informacin del proyecto Generacin de informacin georeferenciada para el desarrollo sustentable del sector agropecuario publicada por el SIGAGRO (2008).

3.2.3.3.

Mapa de isotermas

Se procedi a tabular la informacin extrada de los anuarios meteorolgicos del INAMHI, en una serie de 20 aos, obteniendo la temperatura promedio por estacin. Posteriormente, se georeferenci las estaciones meteorolgicas para el modelamiento de las lneas de igual temperatura mediante el uso del programa ArcGis 9.3, el cual por interpolacin gener el mapa de isotermas. Se edit y ajust el mapa temtico al mapa base para obtener el mapa definitivo.

3.2.3.4.

Mapa de isoyetas

Se proces la informacin de precipitacin media de las estaciones meteorolgicas localizadas dentro del rea de estudio, en una serie de 20 aos. Despus de ubicadas las estaciones meteorolgicas, se model para definir las isolneas que generaron mapa de isoyetas, siguiendo similar tratamiento para obtener el mapa de isotermas.

Con la base de datos de los parmetros climticos se procedi a la determinacin del balance hdrico para cada una de las estaciones meteorolgicas ubicadas dentro del rea de estudio (literal 3.2.3.5.), con el fin de obtener datos viables de evapotranspiracin, dficit y exceso de agua para el cultivo en funcin del periodo

30

vegetativo, informacin que servir de base para definir la poca de siembra del cultivo de papa.

3.2.3.5.

Clculo del rgimen de humedad

Se desarroll la metodologa empleada por el INAMHI para la determinacin de la evapotranspiracin y el balance hdrico. El balance hdrico se comput para todas las localidades del rea tomando como base tres variables importantes (Carvajal et al., 1995):

-

Datos de Evapotranspiracin Potencial (ETP) Precipitacin media de la serie seleccionada Capacidad de almacenamiento de agua en el suelo

a. Estaciones de referencia

Para la evaluacin de este parmetro, se consideraron 54 Estaciones Meteorolgicas, ubicadas en las diferentes provincias en estudio, que cuentan con un amplio historial de informacin meteorolgica ( Anexo 2).

b. Periodo de registro

Para el clculo del balance hdrico, se utilizaron dos tipos de informacin: Evapotranspiracin Potencial y precipitacin. Todos ellos obtenidos a nivel mensual multianual; cubren en la mayora de los casos un perodo de 28 aos (1 980 - 2 008)31

que corresponden al 80 % del total de estaciones tomadas como referencia, lo que permite una mayor confiabilidad y exactitud en todos los clculos del balance hdrico, puesto que la precipitacin es la nica fuente de humedad de la que dispone el suelo (Carvajal et al., 1995).

c. Evapotranspiracin potencial

Para el clculo de la evapotranspiracin potencial (ETP) se aplic el mtodo de Thornthwaite, que considera informacin sobre temperatura del aire y duracin del da (Arellano et al., 1992); valedera para regiones semiridas y lluviosas, mediante la cual se pueden obtener los valores de ETP sin ajustar; es decir correspondientes a un mes tipo 30 das, de 12 horas de heliofana posible (Prez, 1992). La frmula hallada es la siguiente:

ETPs.aj. = 16(10T/I)a ; donde: ETPs.aj. = evapotranspiracin potencial sin ajustar en mm. T = temperatura media mensual en C a = 0,000000675*I3 - 0,0000771* I3 + 0,01792* I3 + 0,49239 I = ndice calrico anual, que se obtiene mediante la suma de los 12 valores mensuales i, que a su vez obedece a la frmula:

i = (T/5)1,514 ; en donde: i = ndice calrico mensual. T = temperatura media mensual en C

32

Los valores de ETP sin ajustar, se corrigieron posteriormente de acuerdo con el nmero de horas de brillo solar para la zona ecuatorial, considerando 0 de latitud3, y el nmero de das del mes, multiplicndolos por los respectivos valores de correccin de la tabla de duracin media del resplandor solar posible en el hemisferio sur (Anexo 1), expresado en nmero de das de 12 horas cada uno (Withers y Vipond citado por Prez, 1992).

d. Balance hdrico

Se efectu para todas las estaciones en estudio. De acuerdo con la metodologa empleada por el INAMHI, el proceso fue el siguiente:

-

Determinacin de los periodos de exceso y deficiencia de humedad, P (precipitacin) ETP (evapotranspiracin potencial).

-

Prdida potencial de Agua acumulada (P ETP), se consign como la suma de los valores negativos de P menos ETP que representan una deficiencia potencial de agua para posteriormente convertirlos en humedad retenida por el suelo.

-

Almacenaje, se consider la cantidad de 100 mm como capacidad de almacenaje de agua, mediante el uso de las tablas de retencin de Thornthwaite Mater.

-

Variacin de almacenaje mes a mes. Evapotranspiracin real, la ETR es igual a la ETP si los meses presentan P mayor a ETP; caso contrario, es decir si los meses presentan mayor ETP que P, la ETR es igual a la P mensual ms la variacin de almacenaje sin considerar el signo.

3

LUCERO, R. 2010. Ajuste de la ETP de acuerdo con el nmero de horas de brillo solar y la latitud. Quito (Ecuador), Ministerio de Agricultura, Ganadera, Acuacultura y Pesca (Comunicacin Personal).

33

-

Exceso de agua, se estableci como la cantidad de agua (precipitacin) que excedi a la capacidad mxima de retencin.

-

Deficiencia de agua, se determin por la diferencia entre ETR y ETP.

e. Periodo vegetativo

El periodo vegetativo puede optarse por un mtodo simple que compara P y ETP, siendo la fecha inicial cuando P = 0.5 * Ep y la final con la misma expresin y hasta el consumo de 100 mm remanentes del mes previo. (FAO, 1987).

Sin embargo, acorde con el proceso metodolgico empleado por SIGAGRO y disponiendo de los datos de BHC se adopta el ndice ETR/ETP x 100 como indicador de los extremos de los periodos de humedad en el ciclo anual (Pascale et al. citado por IDEA, 1988). De esta manera, se consider como periodo vegetativo al lapso que va desde 75% de ETR/ETP pasando por (ETR/ETP) x 100 = 100 que finaliza en (ETR/ETP) x 100 = 75, valorando que el 75 % inicial en aumento garantiza la humedad edfica suficiente para realizar la siembra y el crecimiento del cultivo, y el 75 % final en disminucin ptimo para realizar la cosecha sin problemas de exceso de humedad (IDEA, 1988).

3.2.3.6.

Establecimiento de las Variables Definitivas a considerar dentro de la Zonificacin

Tras la seleccin de los mapas correspondientes a cada variable, se procedi a determinar los parmetros a considerarse en el modelo. Para el establecimiento de34

parmetros y clases se requiri de un anlisis de la informacin existente dentro de cada mapa y su relevancia o afectacin directa dentro del estudio, seleccionando las de mayor trascendencia dentro del modelo de zonificacin (Cuadros 5 al 10). Los cuerpos de agua, reas urbanas y nieve no entran en este anlisis ya que son coincidentes en todos los mapas.

Cuadro 5.

Rangos de precipitacin y temperatura promedia anual utilizados en la zonificacin agroecolgica del cultivo de la papa (Solanum tuberosum) en el centro norte de la Sierra Ecuatoriana. 2011.Precipitacin (mm) Temperatura (C) 0 500 501 750 751 1000 1001 1250 1251 1500 1501 1750 1751 2000 2001 2500 2501 3000 3000 4000 4000 5000 02 24 46 68 8 10 10 12 12 14 14 16 16 18 18 20 20 22

Cuadro 6.

Rangos de pendiente para la zonificacin agroecolgica del cultivo de la papa (Solanum tuberosum) en el centro norte de la Sierra Ecuatoriana. 2011.Rango (%) 0-5 5 12 12 25 25 50 50 70 > 70 Descripcin Plano a casi plano Suave o ligeramente inclinado Ligeramente ondulado (micro relieve) Moderadamente ondulado Colinado Escarpado Montaoso

35

Cuadro 7.

Rangos de textura, pedregosidad y profundidad del suelo utilizados en la zonificacin agroecolgica del cultivo de la papa (Solanum tuberosum) en el centro norte la Sierra Ecuatoriana. 2011.

Textura Gruesa Moderadamente gruesa Media Fina Muy fina

Pedregosidad (%) 75

Profundidad (cm) 0 20 21 50 51 100 >100

Cuadro 8.

Rangos de drenaje, nivel fretico e inundabilidad del suelo utilizados en la zonificacin agroecolgica del cultivo de la papa (Solanum tuberosum) en el centro norte de la Sierra Ecuatoriana. 2011.

Drenaje Excesivo Bueno Moderado Mal drenado

Nivel fretico (cm) Superficial (0 - 20 ) Poco profundo (21 - 50 ) Mediano (51 - 100) Profundo (>100 )

Inundabilidad Ninguna a ocasional inundacin Con agua menos de 3 meses Con agua de 3 a 6 meses Anegados todo el ao

Cuadro 9.

Rangos de toxicidad, pH, materia orgnica y nivel de fertilidad utilizados en la zonificacin agroecolgica del cultivo de la papa (Solanum tuberosum) en el centro norte de la Sierra Ecuatoriana. 2011.

Toxicidad Sin toxicidad o nula Ligera toxicidad Mediana toxicidad Alta toxicidad

pH Muy cido (> 4,5) Acido (4,6 - 5,5) Ligeramente cido (5,6 - 6,5) Neutro (6,6 - 7,4) Moderadamente alcalino (7,5 - 8,5) Alcalino (> 8,6)

Materia Orgnica (%) Muy bajo ( 10,1)

Nivel de fertilidad Muy baja Baja Mediana Alta

36

Cuadro 10.Altitud Clima Precipitacin Temperatura Luminosidad

Requerimientos climticos y edafolgicos del cultivo de la papa.2500 3500 m.s.n.m. Templado y frio 800 1200 mm. ptima 9 11C, mxima 18C 12 h/d C3 Mnima 35 cm. de la capa cultivable Franco, Franco - Arcilloso ptimo 5 6 Suelos ricos en materia orgnica (> 2%), bien aireados bs MB, bh M, bh MB, bmh - M

Asimilacin fotosinttica Profundidad Textura pH Tipo

Zonas de vida

3.2.3.7.

Clasificacin por Aptitud en base a las Coberturas

Definidas las variables que intervienen en la zonificacin agroecolgica se procedi a efectuar una clasificacin por aptitud para cada una de las ellas identificando los parmetros ms adecuados y adaptados a la realidad del rea de estudio. Como resultado de la homologacin de los diferentes parmetros de las variables clima y suelos, incluyendo geomorfologa, se estableci la clasificacin que muestra cada unidad de suelos para el cultivo en estudio (Cuadro 11).

37

Cuadro 11.

Aptitud climtica y

edfica

utilizada

en la zonificacin

agroecolgica del cultivo de la papa (Solanum tuberosum) en el centro norte de la Sierra Ecuatoriana. 2011.

APTITUD CLIMATICA C1 C2 C3Fuente: Adaptado Yanchapaxi, 1993.

APTITUD EDAFICA S1 S2 S3

DESCRIPCION APTO MARGINAL NO APTO

De la combinacin entre la aptitud edfica y la aptitud climtica se obtuvo la clasificacin agroecolgica que defini el nivel de aptitud presente en el area de estudio necesarios en la zonificacin agroecolgica del cultivo de papa para determinar las zonas homogeneas y la medida en que satisfacen los requerimientos del cultivo ( Cuadro 12).

Cuadro 12.

Aptitud agroecolgica esgrimida en la zonificacin agroecolgica del cultivo de la papa (Solanum tuberosum) en el centro norte de la Sierra Ecuatoriana. 2011.APTITUD AGROECOLGICA DESCRIPCION REAS APTAS REAS MEDIANAMENTE APTAS REAS MARGINALMENTE APTAS REAS NO APTAS

SIMBOLOGIA S1.C1 S1.C2 S2.C1 S2.C2 S1.C3 - S2.C3 - S3.C3 C1.S3 - C2.S3

Fuente: Adaptado Yanchapaxi, 1993.

La aptitud agroecolgica para la zonificacin se clasific en las siguientes categoras: Apto y medianamente aptos: agrupa a las caractersticas edafolgicas y climticas que en conjunto permiten el establecimiento sostenido del cultivo y no38

ofrecen limitaciones o ellas son leves y pueden ser corregidas con sencillas prcticas de manejo. Marginalmente Aptos: Comprende las caractersticas edafolgicas y climticas que en conjunto presentan una o mas limitaciones moderadas a graves, para cuya correccin es necesario acudir a practicas de manejo algo complicadas. No apto: Corresponde a las caractersticas edafolgicas y climticas que en conjunto presentan limitaciones muy graves que impiden la posibilidad de establecimiento de un determinado cultivo.

3.2.3.8.

Elaboracin del mapa de zonificacin agroecolgica, escala 1:50 000

Se realiz una unin grfica de la disponibilidad agroclimtica con la disponibilidad edfica mediante la aplicacin de SIG. Se gener la base de datos que contiene la informacin de los atributos de las coberturas utilizadas mediante el establecimiento de las variables definitivas a considerar dentro de la zonificacin.

Luego de preparada la base de datos, a travs de lenguaje estructurado de consulta (SQL) se defini las zonas homogneas aptas para el cultivo de papa. Se realiz una reclasificacin final de la aptitud agroecolgica obtenindose una calificacin zonal en: aptos, medianamente aptos, marginales y no aptos; esta cobertura se edit, model y se obtuvo el mapa de zonificacin definitivo.

39

3.2.3.9.

Elaboracin del Lenguaje Estructurado de Consulta (SQL)

Este modelo agrolgico es una funcin matemtica en el que, a partir del lenguaje estructurado de consulta a los atributos del mapa agroecolgico, dentro de un SIG, se va generando las zonas ptimas, las cuales poseen las mejores condiciones edafolgicas y climticas naturales para el desarrollo del cultivo. El resultado final es la obtencin de reas representadas en mapas, zonas con condiciones homogneas limitantes o satisfactorias para el desarrollo del cultivo. Este modelo permite tener un mejor control al definir las reas, ya que limita la seleccin en funcin de los requerimientos del cultivo a zonificar (Lasso et al., 2010).

El SQL elaborado para la zonificacin agroecolgica del cultivo de papa en condiciones naturales, incluy una combinacin de todas las variables que componen la aptitud climtica (isoyetas e isotermas) y la aptitud edfica (propiedades fsicas y qumicas del suelo), basados en los requerimientos agroclimticos del cultivo de papa.

40

IV.4.1.

RESULTADOS Y DISCUSIN

ANLISIS DE LA APTITUD AGROCLIMTICA

Los resultados obtenidos en el presente estudio permiten conocer la variacin de la humedad en los suelos de las localidades consideradas y determinar los perodos en los que se registran excesos y dficits. Se analizaron 54 estaciones meteorolgicas completas en un rea de 1 939 194,76 ha que comprende la zona de estudio (Figura 6).

Figura 6.

Ubicacin de las estaciones meteorolgicas en el rea de estudio.

41

4.1.1.

Rgimen de Precipitacin

Considerando que el aporte hdrico para el balance de agua proviene de las precipitaciones (IDEA, 1988), se estableci que durante el periodo en estudio la mayor cantidad de precipitacin se registr en las estaciones de Lumbaqui y Caluma, superior a 3 000 mm de lluvia media anual, siguiendo las estaciones de Lita y Patate, con un rango de 2 200 a 2 700 mm de lluvia media anual (Figura 7; Anexo 3).

Figura 7.

Precipitacin por estaciones durante el periodo de 1 980 2 008.

El registro de datos de las localidades en estudio (Figura 8), present mayor pluviosidad entre los meses de enero a mayo y octubre a diciembre; corroborado por Carvajal et al. (2004), quien indica que en la sierra en la mayora de casos se observa dos perodos con lluvias considerables siendo sus picos mximos en abril y octubre, con un perodo seco entre junio y septiembre en el cual las precipitaciones son escasas o nulas.

42

En la zona norte y centro de la regin interandina, se aprecia que las estaciones que registran mayor cantidad de lluvia corresponden a Lumbaqui (4 831 mm) y Caluma (2 951 mm) localizadas en las provincias de Cotopaxi y Bolivar; mientras que las estaciones Rumipamba y Pllaro registraron menor pluviosidad media anual, 553 mm y 578 mm, respectivamente, ubicadas en las provincias de Cotopaxi y Tungurahua.

Figura 8.

Precipitacin en la zona norte y centro de la Sierra

En el rea de estudio predominaron las preciptaciones entre 500 a 1000 mm promedio anual ocupando una superficie de 518 508,35 y 444 271,95 hectreas,respectivamente (Cuadro 13); que corresponden a zonas semihmedas donde el cultivo de papa no encuentra limitaciones con respecto a pluviosidad, siendo este rango el recomendable para su establecimiento. Este rango se destaca en la provincia de Carchi y hacia la parte sur de la zona de estudio, en las provincias de Chimborazo, Bolvar, Tungurahua y Cotopaxi (Anexo 62).

43

Cuadro 13.

Rangos de precipitacin presentes en la zona de estudio.

Rango (mm) 0-500 500-750 750-1000 1000-1250 1250-1500 1500-1750 1750-2000 2000-2500 2500-3000 3000-4000 4000-5000 TOTAL

Superficie (ha) 88790,37 518508,35 444271,95 300812,53 240707,79 132097,09 81967,76 71983,98 31735,06 24272,31 3962,91 1939110,11

% 4,58 26,74 22,91 15,51 12,41 6,81 4,23 3,71 1,64 1,25 0,20 100

4.1.2.

Rgimen de Evapotranspiracin Potencial

Carvajal et al. (2004), indican que la clasificacin climtica de Thornthwaite pone especial nfasis en la evapotranspiracin potencial (ETP) y descarta las clasificaciones que nicamente se basan en el comportamiento de la temperatura y la lluvia, por cuanto considera a la ETP como: un factor climtico de igual importancia que la precipitacin, pues representa una transferencia de calor y humedad hacia y desde la atmsfera hasta el suelo, las plantas y viceversa. Por lo tanto, la evapotranspiracin potencial determina la necesidad de agua que requerira una vegetacin continua de altura uniforme sino tuviera suministro hdrico (IDEA, 1988).

Considerando lo expuesto, se adopt el mtodo de Thornthwaite para el clculo de la evapotranspiracin potencial, ya que se adapta a las condiciones existentes en el territorio ecuatoriano.

44

Para todas las estaciones meteorolgicas incluidas en el rea de estudio se estim la evapotranspiracin (Anexo 4), utilizando las temperaturas medias mensuales. Se obtuvo como resultado una evapotranspiracin que oscila entre los 500 mm y 1 500 mm. Las estaciones que presentaron valores entre 1 100 y 1 500 mm., fueron Lita, Caluma, Lumbaqui y Zapotillo, en orden de menor a mayor. Las localidades de Pachamama, Cotopaxi y El Labrado, mostraron menor cantidad de

evapotranspiracin, 560 mm a 580 mm (Figura 9), denotando as un mayor consumo de agua que necesita ser repuesta.

Figura 9.

Evapotranspiracin potencial de las estaciones meterorologicas en estudio (periodo 1 980 2 008).

4.1.3.

Balance Hdrico Climtico

Para su determinacin se compar las ganancias de agua (precipitaciones) y prdidas (evapotranspiracin potencial), considerando como intermediario al suelo, mediante una capacidad mxima de retencin de humedad de 100 mm. En general se45

report mayor exceso que dficit, con un total de 23 778 mm frente a un dficit de 5 430 mm (Figura 10). Esto demuestra que, durante el periodo analizado, hubo mayor ganancia de agua (precipitaciones) con relacin a las prdidas (evapotranspiracin potencial), por lo tanto, el cultivo no ha sufrido escasez de agua. Sin embargo, debe notarse que este exceso de agua se reporta en determinados meses (febrero y marzo), en tanto que hay periodos de muy poca pluviosidad lo que si influye en las necesidades hdricas del cultivo en ese periodo.

Figura 10.

Comparacin entre la cantidad total de exceso y dficit hdrico presente en el area de estudio.

En el periodo de enero a abril, donde la precipitacin supera ampliamente a las necesidades de evapotranspiracin potencial, resulta un exceso de agua, con el mximo de lluvias en los meses de febrero y marzo; mientras que para los meses de junio a septiembre donde, la evapotranspiracin es mayor a la cantidad de agua

46

depositada a nivel de precipitaciones, se observa un periodo seco, que registra dficit (Anexos 9 - 61).

Las estaciones meteorolgicas que presentan un marcado exceso hdrico para el periodo en estudio son: Lumbaqui, Lita y El Corazn localizados en las provincias de Cotopaxi e Imbabura, con valores superiores a 1 500 mm. Entre las estaciones que manifiestan un evidente dficit se encuentran: Zapotillo, Santa Isabel, Amaluza, Chunchi, Malacatos, Celica y La Victoria, registrando rangos entre los 200 a 800 mm (Anexo 5).

Las deficiencias de agua se relacionan con el agua almacenada en el suelo durante el periodo hmedo. Este aporte del agua al suelo efectuada a travs de siete meses, contrasta con la rpida reposicin del agua al final del periodo seco pues en un solo mes, despus del equilibrio entre la precipitacin y la evapotranspiracin potencial en diciembre, en enero el brusco incremento de las precipitaciones no solo lleva el almacenaje al mximo de 100 mm de agua del suelo, sino que comienza los excesos de agua del periodo hmedo (Anexo 9 - 61).

Estas variaciones de contenido de humedad tienen un efecto directo sobre las condiciones edficas, pues, desde la siembra, el estado hdrico del suelo influye sobre toda la evolucin del cultivo; el exceso de agua reduce el porcentaje de almidones y favorece el desarrollo de enfermedades.

Las variaciones de perodos secos y hmedos dan lugar a modificaciones en la velocidad de engrosamiento de los tubrculos, ya que son el origen de ciertos47

defectos como: grietas, surcos, estrechamientos, entre otras malformaciones. Antes de la tuberizacin un ligero dficit hdrico favorece el desarrollo de las races, stas se alargan, el nmero de tubrculos aumenta pero su tamao se reduce considerablemente.

Para cubrir las necesidades hdricas del cultivo se puede recurrir al riego en pocas de sequa con el fin de mantener una produccin constante. Sin embargo, en el Ecuador este sistema es escaso o nulo debido a un sinnmero de factores que condicionan su uso, entre ellos estn la innaccesibilidad a fuentes de agua cercana, ausencia del servicio y falta de infraestructura, entre otros. Segn Devaux et al. (2010), slo el 33% de la superficie cultivable a nivel nacional estn bajo riego.

4.1.4.

Periodo Vegetativo

Para la zona en estudio se registr un periodo vegetativo que oscila entre un mnimo de 89 das y un mximo 325 das, mediante el cual es posible identificar las pocas de siembra (Anexo 6). Las estaciones que registraron mejores condiciones con valores aproximadamente de 300 das fueron: Iaquito, Otavalo e Izobamba. Periodos vegetativos de 272 das, 270 das y 258 das se observaron para las estaciones de Baos, Palmas y Patate, respectivamente (Figura 11; Anexo 7).

Se estableci un valor promedio de 7 meses (210 das), cuyo rango corresponde al 15, 8% de la superficie en estudio (296 077,91 ha); la mayor superficie se estableci para el rango de 218 233 das que ocupa el 24% de la superficie (462 766,16 ha), seguido por el rango de 207 a 218 das, cubriendo, ambos rangos, aproximadamente48

el 30% de la superficie total de estudio (Cuadro 14). Estas categoras se encuentran localizados en gran parte de las provincias del centro de la sierra, Cotopaxi, Chimborazo, Bolvar y Tungurahua (Anexo 64).

Cuesta4 (2010), considera que los periodos vegetativos recomendables para la papa se encuentran entre 120 a 150 das y, 150 a 179 das con ligeras limitaciones. Las provincias de Bolvar y Chimborazo (Anexo 64) renen una considerable rea con dichas caractersticas, que representan aproximadamente el 8% de la superficie total, lo que significa que durante este periodo existir una humedad aprovechable por el cultivo para su establecimiento y desarrollo.

El periodo vegetativo est directamente relacionado con la precipitacin y el almacenaje de agua en el suelo, por lo tanto, se estableci mediante la relacin entre la ETR y la ETP que existen dos pocas marcadas de humedad aprovechable para el cultivo, enero a mayo y octubre a diciembre.

Esto se debe principalmente a la variacin climtica que presenta el Ecuador, as como a las condiciones del suelo, suelos con alto nivel de humedad dan lugar a periodos vegetativos ms extensos (Seplveda et al., 2000). Otro factor importante es la variedad de la semilla sembrada, las variedades nativas tienen un ciclo de cultivo aproximado de 90 das (tempranas), mientras que, las variedades mejoradas (tardas y semitardas) tienden a incrementar su ciclo alrededor de 200 das (Pumisacho y Velsquez, 2009), por lo que es importante conocer sus caractersticas de adaptacin a la zona y tiempo de madurez.4

CUESTA, X. 2010. Requerimientos agroecolgicos del cultivo de papa. Quito (Ecuador). Instituto Nacional Autnomo de Investigaciones Agropecuarias. (Comunicacin Personal).

49

Figura 11.

Periodo vegetativo para el rea en estudio.

Cuadro 14.

Rangos del periodo vegetativo presentes en la zona de estudio.Rango (das) 89 - 150 150 - 181 181 - 196 196 - 203 203 - 207 207 - 211 211 - 218 218 - 233 233 - 264 264 - 326 TOTAL Superficie (ha) 31,82 21285,36 129941,07 120712,07 146623,15 296077,91 292403,75 462766,16 243854,92 150880,42 1864576,63 % 0,002 1,142 6,969 6,474 7,864 15,879 15,682 24,819 13,078 8,092 100

4.1.5.

Rgimen de Temperatura

Dentro del rea de estudio, se registr una temperatura media anual que supera los 21 C alcanzando valores de 26 C para las estaciones meteorolgicas de Zapotillo, Quinara, Lita, Caluma y Lumbaqui. Los valores mnimos de temperatura

50

se registraron para las estaciones: Cotopaxi y Pachamama localizadas en la provincia de Cotopaxi, cuya temperatura vari entre 8,3 y 7,8 C, respectivamente (Figura 12; Anexo 8).

Figura 12.

Datos de temperatura para el rea en estudio.

El 33% de la superficie total en estudio registr temperaturas entre 8 - 10C, representando la mayor extensin, 642 884,33 hectreas; seguido por el rango de 10 a 12C con 469 794,44 ha (24%), que corresponde a zonas de clima fro mesotrmico, donde la papa no sufre limitaciones de temperatura (Cuadro 15), por ende, las condiciones son adecuadas para el establecimiento del cultivo. Estos rangos cubren, en su mayora, las provincias de Chimborazo, Bolvar, Tungurahua y Cotopaxi (Anexo 62). Temperaturas elevadas inhiben la tuberizacin, mientras que temperaturas bajas, causan disminucin en la produccin y prdida del cultivo por quemazn como en el caso de las heladas.

51

Cuadro 15.

Rangos de temperatura presentes en la zona de estudio.Rango (C) 0-2 2-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-16 16-18 18-20 20-22 TOTAL Superficie (ha) 2803,55 19587,88 71975,01 271710,11 642884,33 469794,44 260643,38 129448,01 45177,74 23687,69 1397,83 1939109,94 % 0,14 1,01 3,71 14,01 33,15 24,23 13,44 6,68 2,33 1,22 0,07 100

4.2.

ANLISIS DE LA APTITUD EDFICA

El anlisis edfico se realiz con base en las caractersticas del suelo que limitan el buen desarrollo del cultivo en estudio, considerndose as las caractersticas fsicas, qumicas y rgimen climtico del suelo.

Los suelos Inceptisoles predominaron en el rea de estudio, con una superficie de 1 049 655,5 ha, que corresponde al 57 % de ocupacin, seguido por los Mollisoles con el 11% y Entisoles 8% de ocupacin de la superficie total localizada dentro del rea de estudio (Cuadro 16).

Los Inceptisoles son suelos de origen volcnico que no tienen estructura cristalina bien formada como en los minerales de arcilla ya formados, presentando caractersticas de ser suelos con alto contenido de manganeso, negros, amorfos, y que cuando pierden humedad, retienen elevadas cantidades de potasio y NH 4+; por lo que, para mantener condiciones apropiadas del manejo del cultivo, se debe tener un52

suelo en capacidad de campo o cercano a ello. Estos suelos se localizan indistintamente a lo largo y ancho de toda la regin interandina. A este orden pertenecen los Subrdenes Ustepts, Aquepts y Udepts.

Cuadro 16.

Superficie y porcentaje de ocupacin en base a la clasificacin por Orden del suelo presentes en el rea de estudio.

Orden Histosoles Alfisoles Entisoles Mollisoles Inceptisoles SUBTOTAL OTROS TOTAL

Superficie (ha) 1677,37 4372,86 162499,35 208378,33 1049655,5 1426583,41 408770,76 1 835 354,18

Ocupacin (%) 0,09 0,24 8,85 11,35 57,19 77,73 22,27 100

La zona en estudio present pendientes mayores al 25%, lo que corresponde al 84% (1579512,07 ha) de la superficie total en estudio. A pesar de que suelos con pendientes entre 12 y 25% son aptos para la agricultura, se registr una reducida superficie, ocupando el 3,68%. Pendientes mayores al 25% bajo condiciones de elevada pluviosidad, provocan grandes prdidas de suelo y aparecimiento de suelos desrticos por erosin. Los suelos con pendientes ligeras (70 OTROS

Descripcin Plano a casi plano Suave o ligeramente inclinado Ligeramente ondulado (micro relieve) Moderadamente ondulado Colinado Escarpado Montaoso SUBTOTAL Nieve, rea urbana, Roca y Cuerpos de agua TOTAL

Superficie (ha) 66995,014 120254,954 68699,98 261510,12 397609,22 920392,733 1835462,02 33099,826 1868561,85

(%) 3,59 6,44 3,68 14,00 21,28 49,26 1835462,02 1,77 1868561,85

Se identific la estructura moderadamente gruesa como predominante con 39% de ocupacin de la superficie (Cuadro 18), que corresponde a las texturas franco arcilloso y franco limoso adecuadas para el cultivo de la papa. La estructura

predominante se localizan en mayor proporcin hacia el occidente del callejn interandino, en las provincias de Carchi, Imbabura, Pichincha, Cotopaxi, Bolvar, y la zona occidental de Tungurahua; mientras que las texturas gruesa y media del suelo se ubican hacia el oriente.

Cuadro 18.

Superficie y porcentaje de ocupacin de las diferentes clases de textura en el rea de estudio.

Clase 1 2 3 4 OTROS

Descripcin Gruesa Moderadamente gruesa Media Fina SUBTOTAL Nieve, rea urbana, Roca y Cuerpos de agua TOTAL

Superficie (ha) 343917,208 722148,145 284774,891 77738,874 1428579,12 408773,579 1837352,7

Ocupacin (%) 18,72 39,30 15,50 4,23 77,75 30,56 100

54

Con respecto a la pedregosidad del suelo, se encontr que el 73% representa las zonas con menor pedregosidad lo que favorece el desarrollo radicular del cultivo y por ende la formacin de los tubrculos de la planta. La pedregosidad no es un limitante en las labores de labranza, crecimiento de races y el movimiento de agua (Cuadro 19).

Cuadro 19. Superficie y porcentaje de ocupacin de la pedregosidad del suelo en el rea de estudio.Rango (%) < 10 10 25 25 50 50 75 > 75 OTROS Descripcin Sin Pocas Frecuentes Abundantes Pedregosos o rocosos SUBTOTAL Nieve, rea urbana y Cuerpos de agua TOTAL Superficie (ha) 1355933,95 943,443 45964,371 23227,178 999,777 1427068,72 408773,579 1835842,3 Ocupacin (%) 73,86 0,05 2,50 1,27 0,05 77,73 22,27 100

El rango de profundidad predominante en el rea de estudio corresponde a mayor a 100 cm que representa el 50% de la superficie (Cuadro 20). El rango ptimo de profundidad para el cultivo de la papa es mayor a 35 cm, lo que indica que no es un limitante para su desarrollo.

Cuadro 20.

Superficie y porcentaje de ocupacin de profundidad del suelo en el rea de estudio.

Rango (cm) 0 20 20 - 50 50 - 100 > 100 OTROS

Descripcin Superficial Poco profundo Moderadamente profundo Profundo SUBTOTAL Nieve, rea urbana, Rocas y Cuerpos de agua TOTAL 55

Superficie (ha) 157556,033 207610,47 142723,151 920718,001 1428607,66 408753,379 1837361,03

(%) 8,58 11,30 7,77 50,11 77,75 22,25 100

Con respecto a las caractersticas de drenaje, nivel fretico e inundabilidad del suelo dentro del rea de estudio no presentan mayores limitaciones, ocupando mayor superficie las mejores caractersticas. El drenaje de clase buena corresponde al 51% de la superficie total. In

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