Response of tanier (Xanthosoma spp.) to evapotranspiration deficits estimated with the FAO water balance method.

Abstract

Field experiments in Puerto Rico have shown that with adequate drainage and plant nutrition, good yields of tanier (Xanthosoma spp.) are consistently obtained under high frequency irrigation. Still lacking, however,is quantitative information on yield variations under different irrigation scheduling scenarios. A well-known tool for this purpose is the FAO (Food and Agriculture Organization) water balance model, which calculates relative decreases in crop yields (RYD) from relative evapotranspiration deficits (RETD) which are estimated from crop, soil, irrigation and weather data. A simple form of the FAO model calculates RYD as the product of RETD for the growing season multiplied times a proportionality constant or yield sensitivity coefficient (K), which must be experimentally determined for each specific crop. The objective of this study was to estimate K for tanier, by examining published data from three irrigation experiments conducted at various locations in Puerto Rico over a 20-year period. The FAO model was used to estimate seasonal RETD from crop and soil parameters and irrigation and weather records, and this value was used together with experimental yield data to calculate K. A first analysis yielded K values between 3.1 and 4.2, which considerably exceeded values on the order of 1.0 reported in the literature for most crops. Suspecting that the discrepancy could have been due to incorrect tanier crop parameters assumed in the FAO model, we adjusted crop parameters as far as seemed reasonable in ways which would minimize estimation of K. The minimum K values obtained in this manner ranged between 2.4 and 3.3, which are still quite high. They imply that a 10 percent water deficit relative to evapotranspiration demand is sufficient to reduce tanier yields between 24 and 33 percent. It is postulated that the high K values for tanier could reflect a synergistic effect of several plant stress factors associated with soil moisture, mainly water stress, soil mechanical impedance and pathogenic stress. Results in general confirm previous observations regarding sensitivity of tanier to drought stress, and indicate a significant response of tanier to irrigation under even moderate drought conditions.

RESUMEN: Experimentos de campo en Puerto Rico han demostrado que con buen drenaje y nutrición de las plantas se logran obtener buenos rendimientos de yautía (Xanthosoma spp.) utilizando riego de alta frecuencia. Sin embargo, aún se requiere información cuantitativa sobre las variaciones de rendimiento bajo diferentes escenarios de programación del riego. Una herramienta bien conocida para este propósito es el modelo de balance de agua de la FAO (por Food and Agriculture Organization), que calcula disminuciones relativas en los rendimientos de los cultivos (DRR) en función de déficits de evapotranspiración relativos (DETR), calculados a partir de datos de cultivos, suelo, evapotranspiración, precipitación y riego. Una forma sencilla del modelo determina la DRR como el producto del DETR promedio durante la vida del cultivo, multiplicado por una constante de proporcionalidad o coeficiente de sensitividad de rendimiento (K), el cual se determina para cada cultivo mediante experimentación. El objetivo de este estudio fue estimar K para yautía, examinando datos de tres experimentos de riego realizados en varios lugares en Puerto Rico durante un intervalo de 20 años. Se utilizó el modelo de la FAO para estimar DETR, y este valor se utilizó junto con los datos experimentales de rendimiento para calcular K. Un primer análisis arrojó valores de K entre 3.1 y 4.2, superando considerablemente los valores del orden de 1.0 reportado en la literatura para la mayoría de los cultivos. Ante la sospecha de que la discrepancia podría haber sido debido a parámetros incorrectos asumidos para yautía en el modelo de la FAO, se ajustaron los parámetros dentro de los límites razonables, de tal manera que se redujera al mínimo la estimación de K. Aún así se obtuvieron valores altos de K, entre 2.4 y 3.3. Tales valores indican que un déficit de agua de 10 por ciento, relativo a la demanda de evapotranspiración, es suficiente para reducir los rendimientos de yautía entre 24 y 33 por ciento. Se postula que los altos valores de K para yautía podrían reflejar un efecto sinérgico de varios factores de estrés de las plantas asociados con la humedad del suelo, principalmente estrés hídrico, la impedancia mecánica del suelo y el estrés patogénico. Los resultados en general confirman las observaciones previas sobre la alta sensitividad de la yautía a los déficits hídricos, e indican una respuesta significativa del cultivo al riego, aún bajo condiciones de sequía moderada.

Experimentos de campo en Puerto Rico han demostrado que con buen drenaje y nutrición de las plantas se logran obtener buenos rendimientos de yautía (Xanthosoma spp.) utilizando riego de alta frecuencia. Sin embargo, aún se requiere información cuantitativa sobre las variaciones de rendimiento bajo diferentes escenarios de programación del riego. Una herramienta bien conocida para este propósito es el modelo de balance de agua de la FAO (por Food and Agriculture Organization), que calcula disminuciones relativas en los rendimientos de los cultivos (DRR) en función de déficits de evapotranspiración relativos (DETR), calculados a partir de datos de cultivos, suelo, evapotranspiración, precipitación y riego. Una forma sencilla del modelo determina la DRR como el producto del DETR promedio durante la vida del cultivo, multiplicado por una constante de proporcionalidad o coeficiente de sensitividad de rendimiento (K), el cual se determina para cada cultivo mediante experimentación. El objetivo de este estudio fue estimar K para yautía, examinando datos de tres experimentos de riego realizados en varios lugares en Puerto Rico durante un intervalo de 20 años. Se utilizó el modelo de la FAO para estimar DETR, y este valor se utilizó junto con los datos experimentales de rendimiento para calcular K. Un primer análisis arrojó valores de K entre 3.1 y 4.2, superando considerablemente los valores del orden de 1.0 reportado en la literatura para la mayoría de los cultivos. Ante la sospecha de que la discrepancia podría haber sido debido a parámetros incorrectos asumidos para yautía en el modelo de la FAO, se ajustaron los parámetros dentro de los límites razonables, de tal manera que se redujera al mínimo la estimación de K. Aún así se obtuvieron valores altos de K, entre 2.4 y 3.3. Tales valores indican que un déficit de agua de 10 por ciento, relativo a la demanda de evapotranspiración, es suficiente para reducir los rendimientos de yautía entre 24 y 33 por ciento. Se postula que los altos valores de K para yautía podrían reflejar un efecto sinérgico de varios factores de estrés de las plantas asociados con la humedad del suelo, principalmente estrés hídrico, la impedancia mecánica del suelo y el estrés patogénico. Los resultados en general confirman las observaciones previas sobre la alta sensitividad de la yautía a los déficits hídricos, e indican una respuesta significativa del cultivo al riego, aún bajo condiciones de sequía moderada.