Cultivos Tropicales Vol. 44, No. 3, julio-septiembre, 2023, ISSN: 1819-4087
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Artículo original

Efectividad agronómica y socioeconómica del manejo de arvenses por métodos mecánicos en el arroz de riego

 

iDDeborah González-Viera1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700. Email: deborah@inca.edu.cu. *✉:deborah@inca.edu.cu

iDMiguel Socorro-Quesada2Universidad Agraria de La Habana (UNAH), carretera Tapaste y Autopista Nacional, km 23½, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700. Email: randisoto86@nauta.cu.

iDTeodoro López-Betancourt2Universidad Agraria de La Habana (UNAH), carretera Tapaste y Autopista Nacional, km 23½, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700. Email: randisoto86@nauta.cu.

iDJosé Marcelino Galbán-Méndez1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700. Email: deborah@inca.edu.cu.


1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700. Email: deborah@inca.edu.cu.

2Universidad Agraria de La Habana (UNAH), carretera Tapaste y Autopista Nacional, km 23½, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700. Email: randisoto86@nauta.cu.

 

*Autor para correspondencia: deborah@inca.edu.cu

RESUMEN

El presente trabajo tuvo como objetivo evaluar el efecto agronómico y socioeconómico de diferentes métodos de siembra directa, en combinación con el manejo de arvenses, por métodos mecánicos, en el cultivo del arroz de riego. Para ello, se condujeron experimentos en las condiciones de la producción popular de arroz en el municipio Madruga (provincia Mayabeque, Cuba) sobre suelo Gley Vértico Crómico, durante los meses de mayo a agosto. Se utilizó un diseño cuasiexperimental con tres tratamientos y cuatro repeticiones, donde se evaluó el rendimiento agrícola al 14 % de humedad del grano y sus componentes. El procesamiento estadístico consistió en el cálculo de los intervalos de confianza de las medias por tratamiento de las variables evaluadas, para un nivel de confianza del 95 %. En el análisis económico; se determinaron los Ingresos, el Costo de Producción, la Ganancia y la Relación Beneficio-Costo. Desde la perspectiva social, la socialización de los resultados y la retroalimentación se realizaron en un taller participativo con los actores locales de la innovación. Los resultados demostraron que el tratamiento T3 (SDM) permitió el incremento del rendimiento agrícola del arroz un 21 %, por encima de la Tecnología Convencional y alcanzó los mejores resultados económicos. En el taller participativo, los actores identificaron los aspectos que podrían incidir en la adopción de la mejor alternativa tecnológica. Se sugiere profundizar en el efecto de estas alternativas tecnológicas sobre las variables de crecimiento y desarrollo del cultivo del arroz de riego.

Palabras clave: 
anegamiento, control cultural, fincas experimentales, investigación sobre sistemas de producción agrícola

Recibido: 05/8/2021; Aceptado: 07/12/2021

Conflicto de intereses: Los autores declaran no tener conflicto de intereses.

Contribución de los autores: Conceptualización- Deborah González-Viera, Miguel Socorro-Quesada, Teodoro López-Betancourt. Investigación- Deborah González-Viera, Miguel Socorro-Quesada, José Marcelino Galbán-Méndez. Metodología y Supervisión- Miguel Socorro-Quesada, Teodoro López-Betancourt. Escritura del borrador inicial, Escritura y edición final y Curación de datos- Deborah González-Viera, Miguel Socorro-Quesada

Conflict of interest: The authors declare that they have no conflict of interest.

Author contributions: Conceptualization- Deborah González-Viera, Miguel Socorro-Quesada, Teodoro López-Betancourt. Research- Deborah González-Viera, Miguel Socorro-Quesada, José Marcelino Galbán-Méndez. Methodology and Supervision- Miguel Socorro-Quesada, Teodoro López-Betancourt. Initial Draft Writing, Final Writing and Editing, and Data Curation- Deborah González-Viera, Miguel Socorro-Quesada.

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

 

La competencia de las arvenses con los cultivos de importancia económica es una de las principales restricciones biofísicas en los sistemas agrícolas. En este sentido, las arvenses pueden ocasionar la disminución del rendimiento de forma significativa, ya que inciden en el crecimiento y el desarrollo de las plantas. Con respecto a las pérdidas ocasionadas por el daño de las arvenses, estudios realizados en el Instituto Internacional de Investigaciones del Arroz (IRRI) refieren que, en el cultivo del arroz de siembra directa, los detrimentos productivos pueden alcanzar hasta el 50 % (11. Singh Chauhan, B. Weed management in direct-seeded rice systems. [en línea], edit. International Rice Research Institute (IRRI), Los Baños, Philippines, 2012, p. 20, ISBN 978-971-22-0294-0, [Consultado: 25 de mayo de 2021], Disponible en: <http://books.irri.org/9789712202940>.).

Ante esta realidad, el manejo de arvenses por métodos mecánicos representa una opción ecológica y viable para los agricultores de escasos recursos (22. Khaliq, A.; Ahmad, H.B.; Nadeem, M.A.; Mehmood, A.; Ahmad, N.; Yasin, M. y Sher, R. ul. ‘‘Valuation of Weed Control Methods by using Inter Row Rotary Weeder in Sugarcane Crop.’’, Indian Journal of Agricultural Research, vol. 54, 2020, pp. 666-670, DOI 10.18805/IJARe.A-549.). Esta alternativa tecnológica constituye una de las vías empleadas en la disminución de las poblaciones, particularmente, en el manejo de especies con resistencia a herbicidas (33. Tippe, D.E. ; Rodenburg, J. ; Schut, M. ; Ast, A.V. ; Kayeke, J. y Bastiaans, L. ‘‘Farmers’ knowledge, use and preferences of parasitic weed management strategies in rain-fed rice production systems.’’, Crop Protection, vol. 99, 2017, pp. 93-107, DOI https://doi.org/10.1016/j.cropro.2017.05.007.). A su vez, diferentes autores refieren niveles de eficiencia en la evaluación de dicho método, tanto en variantes individuales (44. Weerasooriya, G.V.T.V. ; Jayatissa, D.N. y Rambanda, M. ‘‘Comparative Assessment of Newly Designed Burial Type Lowland Power Cultivator for Weed Control.’’, Tropical Agricultural Research, vol. 29, no. 1, 2017, pp. 1-11.-88. Sai Mohan, S. ; Sanjana, G. ; Avinash, D. ; Rohitha, M. y Anil Kumar, D. ‘‘Performance Evaluation of Power Weeder in Sugarcane Crop.’’, Current Journal of Applied Science and Technology, vol. 39, no. 38, 2020, pp. 70-81.) como unido a las labores de fertilización (99. Venkat, R. y Dharmendra, P. ‘‘Evaluation of Mini Tractor Operated Rotary Weeder Cum Fertilizer Drill.’’, Agricultural Science & Green Energy e-Newsletter, vol. 1, no. 3, 2020, pp. 37-44.).

Al respecto, las investigaciones cubanas se centran en la evaluación de la productividad del escardador rotatorio manual (1010. Arrastia, M.O. y Olivares, E. ‘‘Influencia del escardador manual sobre el control de malezas y el rendimiento agrícola en el arroz.’’, Revista Cubana del Arroz, vol. 9, no. 2, 2007, pp. 51-63, ISSN 1607-6273.), las comparaciones de los rendimientos agrícolas en la siembra directa semimecanizada y a voleo (1111. Cruz, F. ; Suárez, E. ; Navarro, I. ; Arrastia, M. y García, A. ‘‘Tecnologías y prácticas de cultivo mejoradas para la producción popular de arroz a pequeña escala.’’, Revista Cubana del Arroz, vol. 11, no. 1, 2009, pp. 70-82, ISSN 1607-6273.,1212. Rodríguez, R. ; García, J. ; Meneses, P. ; Pérez, R. ; Sanzo, R. ; Saborit, R. ; Valle, J.A. y Delgado, M. ‘‘Comportamiento del rendimiento agrícola y el manchado del grano en diferentes tecnologías de siembra del arroz popular.’’, Revista Cubana del Arroz, vol. 11, no. 1, 2009, pp. 83-89, ISSN 1607-6273.), la definición de la zona de trabajo de los elementos mecánicos (1313. Romero, L. y Díaz, M.E. ‘‘Control de malezas por medios mecánicos en el cultivo del arroz en el sector no especializado. Primera parte’’, Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, vol. 20, no. 1, 2011, pp. 12-15, ISSN 1010-2760, 2071-0054.) y la evaluación de los impactos económicos y ambientales en variados sistemas de manejo de arvenses (1414. Rodríguez, D. ; Nivardo, R. y Rodríguez, E. ‘‘Manejo de arvenses en caña de azúcar, impacto ambiental, efectividad económica y de control.’’, Centro Agrícola, vol. 46, no. 2, 2019, pp. 64-71.). Sin embargo, se requieren estudios integrales que comparen las alternativas tecnológicas anteriores, desde el punto de vista agronómico y económico, debido a su utilidad práctica por parte de los productores de arroz popular (1515. Socorro, M. y Sánchez, S. ‘‘Capítulo 16.- Producción de arroz con bajos insumos.’’, eds. Funes-Aguilar, F. y Vázquez, L.L., Avances de la Agroecología en Cuba. Sección C: Sistemas agroecológicos de cultivos., Primera Edición, edit. Estación Experimental de Pastos y Forrajes Indio Hatuey, Matanzas., La Habana, Cuba, 2016, pp. 263-278, ISBN 978-959-7138-21-1.). A partir de los antecedentes expuestos, se desarrolló este trabajo con la finalidad de evaluar la efectividad agronómica y socioeconómica de diferentes manejos de arvenses, por métodos mecánicos, en el cultivo del arroz de riego.

MATERIALES Y MÉTODOS

 

La investigación se desarrolló en la finca del productor José Antonio Monteagudo (Figura 1), localizada a los 22°93' latitud norte y los 81°87' longitud oeste, a 119 m.s.n.m. (1616. Google Imágenes [en línea], Datos de mapas, Repositorio de mapas, 2016, [Consultado: 20 de junio de 2016], Disponible en: <http://googleearth.es/>.), la cual pertenece a la Cooperativa de Créditos y Servicios (CCS) Rolando Concepción (municipio Madruga, provincia Mayabeque. Cuba).

Figura 1.  Localización del área experimental

El clima del agroecosistema es tropical de sabana, según la clasificación climática de Köppen-Geiger (1717. Cruz, D.M. ; Gómez, R.A. y Cordovés, C. Clasificación climática de Köppen. Orientaciones para su estudio. [en línea], Ilustrados, Repositorio de documentos, 2007, [Consultado: 22 de octubre de 2019], Disponible en: <http://www.ilustrados.com/tema/10346/Clasificacion-climatica-Koppen-Orientaciones-para-estudio.html>.), con temperatura media anual de 23,9 °C y fluctuaciones de valores mínimo y máximo entre 18,1 y 29,8 °C, respectivamente. La humedad relativa alcanzó el 80 % y en las precipitaciones, el valor acumulado ascendió a 2028 mm, de mayo a octubre y correspondió al 80 % de la cifra anual. A pesar de la variabilidad, las condiciones climáticas del área experimental fueron propicias para el cultivo del arroz, ya que los valores de temperatura fueron superiores a 10 °C e inferiores a 35 °C; por lo tanto, se encontraron en el rango óptimo.

El tipo de suelo del área experimental se clasificó como Gley Vértico Crómico, de acuerdo con la Nueva Versión de Clasificación Genética de los Suelos de Cuba (1818. Hernández, A. ; Pérez, J.M. ; Bosch, D. ; Rivero, L. y Camacho, E. Nueva versión de clasificación genética de los suelos de Cuba. [en línea], edit. AGRINFOR-Ministerio de la Agricultura, La Habana, 1999, p. 66, ISBN 978-959-246-022-5, [Consultado: 19 de noviembre de 2019], Disponible en: <http://repositorio.geotech.cu/jspui/handle/1234/2946>.). Estos suelos se localizan en relieves llanos, son arcillosos, con pH≥6,5 y Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC) alta. El proceso principal de formación es la gleyzación, lo que genera un horizonte gléyico, debido a la saturación por un manto freático, ya sea permanente o temporal, que provoca fenómenos de oxidación-reducción en cualquier parte del perfil (1919. Vantour, A. ; Hernández, A. y Garea, E. ‘‘Características de los suelos predominantes en los agroecosistemas arroceros de Cuba.’’, En: Memorias XX Congreso Científico Internacional, XX Congreso Científico Internacional. V Simposio de Edafología y Nutrición de las Plantas, edit. Ediciones INCA, Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), San José de las Lajas, Mayabeque. Cuba, 23 de noviembre de 2016, ISBN 978-959-7023-89-0.). Estas características constituyen potencialidades para el cultivo del arroz de riego, aunque debe considerarse que estos suelos tienden a la salinización.

Con la asesoría del extensionista municipal, tres agricultores-experimentadores montaron y condujeron los experimentos en un sistema de sucesión arroz-barbecho, durante los meses de mayo a agosto, con cuatro repeticiones (años 2011, 2012, 2013, 2014). Fueron evaluados tres métodos de siembra directa en combinación con el manejo de arvenses por métodos mecánicos (Tabla 1), mediante el uso de implementos manuales para superficies menores de 10 ha (2020. González, F. ; Navarro, I. y Sotolongo, A. ‘‘Mecanización de la producción de arroz en parcelas y fincas pequeñas’’, Ingeniería Agrícola, vol. 1, no. 1, 2011, pp. 33-37, ISSN 2227-8761.).

Tabla 1.  Descripción de los tratamientos
Tratamiento Método de siembra directa Norma de siembra (kg ha-1) Manejo de arvenses por métodos mecánicos
T1 (SVE) A voleo manual 120 Escarda manual
T2 (SDE) En línea y a chorrillo manual 75 Escarda manual
T3 (SDM) En línea y a chorrillo semimecanizada (sembradora de arroz SAM-160) 75 Con Máquina (escardador rotativo manual ER-15)

SVE (representa la Tecnología Convencional): siembra directa a voleo manual a una norma de 120 kg ha-1 y escarda manual. SDE: siembra directa en línea y a chorrillo manual a una norma de 75 kg ha-1 y escarda manual. SDM: siembra directa en línea y a chorrillo con la sembradora de arroz manual SAM-160 a una norma de 75 kg ha-1 y manejo de arvenses con máquina mediante el escardador rotativo manual ER-15

Se utilizó semilla básica del cultivar de ciclo corto Reforma, con 92 % de poder germinativo y proveniente del Instituto de Investigaciones de Granos. Se realizó la selección de la semilla por el método de gravedad en solución salina, con masa específica de 1,13 g cm-3 (2121. Matsushima, S. ‘‘Simple Methods for Estimating the Actual Yield in Individual Rice Fields.’’, Japan A Research Q, vol. 5, no. 3, 1970, pp. 7-11.). Las semillas que emergieron a la superficie, se eliminaron y se utilizaron las que quedaron en el fondo, puesto que se correspondían con el peso específico. Después; se enjuagaron para efectuar la pre-germinación durante 24 horas.

La tecnología de preparación de suelos fue fangueo directo y la siembra directa se efectuó con semilla pregerminada. En las atenciones culturales, el riego fue por aniego permanente con lámina de agua de 10 cm y el resto de las labores se efectuó de acuerdo a la tecnología del cultivo del arroz a pequeña escala (2222. Socorro, M. y Sánchez, S. Tecnología del cultivo del arroz a pequeña escala., edit. Asociación Cubana de Técnicos Agrícolas y Forestales (ACTAF), La Habana, Cuba, 2008, p. 36.), con excepción del manejo de arvenses, lo cual fue objeto de estudio.

Se utilizó un diseño cuasiexperimental con 1 ha por parcela, área útil de 0,96 ha y bordes de 1 m. Las variables evaluadas fueron el rendimiento agrícola, al 14 % de humedad del grano (expresado en t ha-1) y sus componentes, según lo descrito en la literatura (2323. Amador, M. y Peña, R. ‘‘Tamaño óptimo de muestras para evaluar rendimiento y sus parámetros en el cultivo de arroz en la Estación Experimental de «Jucarito».’’, Ciencia y Técnica en la Agricultura, vol. 5, no. 2, 1982, pp. 41-62.). El procesamiento estadístico consistió en el cálculo de los intervalos de confianza de las medias por tratamiento de las variables evaluadas, para un nivel de confianza del 95 %.

El análisis económico se realizó en pesos cubanos (CUP), sobre la base de los resultados experimentales. La propuesta descrita en el Texto de Economía Agrícola de la Universidad Agraria de La Habana (2424. Trujillo, C.M. ; Cuesta, E. ; Díaz, I. y Pérez, R. Libro de texto Economía Agrícola para las carreras de Agronomía e Ingeniería Agropecuaria. Universidad Agraria de la Habana., 2007, p. 334.), permitió el cálculo de los indicadores siguientes: los Ingresos, el Costo de Producción, la Ganancia y la Relación Beneficio-Costo; por lo tanto, el producto del rendimiento agrícola y el precio de venta del arroz cáscara húmedo (expresado en $ t-1), según la Dirección de Contabilidad y Precios del Ministerio de la Agricultura (2525. MINAG, Dirección de Contabilidad y Precios. ‘‘Ficha de precios y su componente en pesos convertibles. Producto: Arroz cáscara húmedo (campaña primavera).’’, Manual de fichas de costos tecnológicos para la elaboración del Plan 2019 de la Economía, edit. Ministerio de la Agricultura, La Habana, Cuba, mayo de 2019, p. 66.) precisó el valor de los ingresos (expresado en $ ha-1).

La ficha de costo de cada tratamiento aportó el Costo de Producción (expresado en $ ha-1). La diferencia entre los Ingresos y los Costos de Producción reflejó el valor de la Ganancia (expresada en $ ha-1), mientras que la división de los Ingresos y los Costos de Producción determinó la Relación Beneficio-Costo.

Por último, la socialización de los resultados de la experimentación se ejecutó en un taller participativo. Además, se realizó la retroalimentación, donde se cuantificaron los principales criterios acerca de las ventajas y las desventajas del uso del manejo de arvenses por métodos mecánicos, que pueden incidir en la adopción de la mejor alternativa tecnológica. Dicho taller contó con la participación de 38 actores locales de la innovación (30 agricultores, tres agricultores-experimentadores, un extensionista municipal y cuatro decisores) y dos investigadores de las ciencias agrícolas. Se efectuó en el momento de la madurez fisiológica del cultivo del arroz y se sustentó metodológicamente en las experiencias del Proyecto de Apoyo al Sistema de Extensión Agraria en Cuba (2626. Marzin, J. ; Benoit, S. ; López, T. ; Cid, G. ; Peláez, O.V. ; Almaguer, N. ; Herrera, J.A. y Mercoiret, M.R. Herramientas Metodológicas para una Extensión Agraria Generalista, Sistémica y Participativa., Primera Edición, edit. Editora Agroecológica, La Habana, Cuba, 2014, p. 150, ISBN 978-959-7210-70-2.).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

 

El análisis de los intervalos al 95 % de confianza, para los componentes del rendimiento, mostró que las medias de los tratamientos no difirieron estadísticamente, de acuerdo con los resultados de la experimentación que se aprecian en la Tabla 2.

Tabla 2.  Rango del rendimiento agrícola y sus componentes en la evaluación del efecto de los tratamientos
Tratamientos Panículas/m2 Granos llenos/panícula Masa de 1000 granos (gramos) Rendimiento agrícola al 14 % de humedad del grano (t ha-1)
T1 (SVE) 280,2 ± 40,51 49,8 ± 9,01 26,93 ± 1,45 3,88 ± 0,26
T2 (SDE) 305,6 ± 82,90 57,8 ± 19,85 27,22 ± 1,88 4,79 ± 0,90
T3 (SDM) 308 ± 37,38 59,2 ± 12,82 26,11 ± 2,54 4,90 ± 0,73

± representa el intervalo de confianza de las medias, n=5

Sin embargo, se evidenció que los tratamientos T2 (SDE) y T3 (SDM) alcanzaron resultados superiores del rendimiento agrícola del 19 % y 21 %, en relación con la Tecnología Convencional T1 (SVE), respectivamente; el incremento de los rendimientos estuvo motivado por la contribución del número de panículas/m2 y los granos llenos/panícula.

Aunque el intervalo de confianza para la media del número de panículas/m2 y los granos llenos/panícula del tratamiento T2 (SDE) comprendió los valores de estos componentes en el resto de los tratamientos, se encontró que el número de panículas/m2 en el tratamiento T3 (SDM) fue 0,8 % y 9 % superior, en comparación con T2 (SDE) y T1 (SVE) y el número de granos llenos, mostró similitudes con incrementos del 2 y 16 %, respectivamente.

Relacionado con este tema, trabajos similares realizados en el arroz popular (1111. Cruz, F. ; Suárez, E. ; Navarro, I. ; Arrastia, M. y García, A. ‘‘Tecnologías y prácticas de cultivo mejoradas para la producción popular de arroz a pequeña escala.’’, Revista Cubana del Arroz, vol. 11, no. 1, 2009, pp. 70-82, ISSN 1607-6273.) indican que la siembra directa en línea supera en 9 % el número de panículas/m2, en comparación con la siembra a voleo, con la peculiaridad de no encontrar diferencias significativas en el período lluvioso, lo cual coincide con los resultados de esta investigación.

Por otra parte, la alta densidad de población en la Tecnología Convencional T1 (SVE), en comparación con los tratamientos restantes, pudo ocasionar la afectación por organismos nocivos que provocan el vaneo y el manchado del grano, lo cual incide en la disminución del número de granos llenos/panícula y limita la obtención de altos rendimientos (1212. Rodríguez, R. ; García, J. ; Meneses, P. ; Pérez, R. ; Sanzo, R. ; Saborit, R. ; Valle, J.A. y Delgado, M. ‘‘Comportamiento del rendimiento agrícola y el manchado del grano en diferentes tecnologías de siembra del arroz popular.’’, Revista Cubana del Arroz, vol. 11, no. 1, 2009, pp. 83-89, ISSN 1607-6273.).

Asimismo, desde el punto de vista fisiológico, las diferencias significativas del rendimiento agrícola de los tratamientos T3 (SDM) con la Tecnología Convencional T1 (SVE) pudieran atribuirse a varias causas. Entre ellas, la literatura señala que el arreglo espacial del cultivo en hileras, permite la ubicación apropiada y rápida emergencia de la semilla. Este aspecto, de conjunto con el reblandecimiento y la aireación del suelo, producto de la acción del manejo de arvenses por métodos mecánicos, específicamente con máquinas manuales, genera efectos beneficiosos en la altura de la planta, el crecimiento y la emisión de tallos fértiles (2727. Kaur, J. y Singh, A. ‘‘Direct Seeded Rice: Prospects, Problems/Constraints and Researchable Issues in India’’, Current Agriculture Research Journal, vol. 5, no. 1, 2017, pp. 13-32, ISSN (PRINT) 2347-4688 (ON-LINE) 2321-9971, DOI http://dx.doi.org/10.12944/CARJ.5.1.03.-2929. Wang, W. ; Du, J. ; Zhou, Y. ; Zeng, Y. ; Tan, X. ; Pan, X. ; Shi, Q. ; Wu, Z. y Zeng, Y. ‘‘Effects of different mechanical direct seeding methods on grain yield and lodging resistance of early indica rice in South China.’’, Journal of Integrative Agriculture, vol. 20, no. 5, 2021, pp. 1204-1215.).

En sentido general, el resultado del análisis económico reveló que los indicadores evaluados presentan diferentes valores, de acuerdo con las características de cada tratamiento, en cuanto a las atenciones culturales, la utilización de la fuerza de trabajo y los insumos requeridos, los cuales se registran en las Tablas 3 y 4.

Tabla 3.  Costos de producción ($ ha-1) en cada tratamiento
Concepto Tratamientos
T1 (SVE) T2 (SDE) T3 (SDM)
Fuerza de trabajo 1 790,00 2 372,00 1 329,00
Alquiler maquinaria y consumo de combustible para la preparación de suelos 2 085,00 2 304,00 2 304,00
Insumos 786,00 527,00 527,00
Riego 340,00 340,00 340,00
Siembra/Semillero y trasplante 723,00 642,00 642,00
Nutrición vegetal 155,00 155,00 155,00
Manejo de plagas arvenses 576,00 1 026,00 384,00
organismos nocivos 89,00 89,00 89,00
Total 6 544,00 7 455,00 5 770,00
Tabla 4.  Efecto de los métodos de siembra y el manejo de arvenses por métodos mecánicos sobre los costos de producción, los ingresos, la ganancia y la relación Beneficio:Costo
Tratamientos Rendimiento agrícola al 14 % de humedad del grano (t ha-1) Ingresos ($ ha-1) Costos de Producción ($ ha-1) Ganancia ($ ha-1) Relación Beneficio:Costo
T1 (SVE) 3,88 16 280,17 6 544,00 9 736,17 2,49
T2 (SDE) 4,79 20 098,46 7 455,00 12 643,46 2,70
T3 (SDM) 4,90 20 560,01 5 770,00 14 790,01 3,56

A pesar de los gastos incurridos en las labores de preparación de suelos, se evidenció que en la parcela donde se aplicó el tratamiento T3 (SDM), mostró una reducción de los costos de producción en 774,00 $ ha-1 y se incrementó el rendimiento en 1,02 t ha-1, con respecto a la Tecnología Convencional T1 (SVE). Esto se debió a la disminución de los gastos en 259,00 $ ha-1, donde incidieron diferentes conceptos como: la fuerza de trabajo, la adquisición de insumos externos (semilla), el establecimiento del cultivo en la siembra semimecanizada y el manejo de arvenses, por métodos mecánicos, con el uso de máquinas manuales. En consecuencia, el tratamiento T3 (SDM) obtuvo un incremento de la ganancia en 5 053,84 $ ha-1.

Una situación similar se halló en la comparación del tratamiento T3 (SDM) con el tratamiento T2 (SDE). En este caso, la elevación de los gastos del tratamiento T2 (SDE) estuvo dado por la intensificación de las actividades manuales en la siembra del cultivo en hileras y la escarda manual, lo que conllevó a la contratación de mayor cantidad de trabajadores para estas labores.

Resultó interesante comprobar que el tratamiento T3 (SDM) alcanzó la mayor relación Beneficio:Costo, dado por el empleo de la sembradora manual, unido al manejo de arvenses con el escardador, que permitieron la humanización de las atenciones culturales, lo cual incidió en la disminución de los costos de producción en 70 y 88 %, comparado con los tratamientos T2 (SDE) y T1 (SVE), respectivamente. Estos resultados corroboran investigaciones similares expuestas en la literatura (1111. Cruz, F. ; Suárez, E. ; Navarro, I. ; Arrastia, M. y García, A. ‘‘Tecnologías y prácticas de cultivo mejoradas para la producción popular de arroz a pequeña escala.’’, Revista Cubana del Arroz, vol. 11, no. 1, 2009, pp. 70-82, ISSN 1607-6273.,1212. Rodríguez, R. ; García, J. ; Meneses, P. ; Pérez, R. ; Sanzo, R. ; Saborit, R. ; Valle, J.A. y Delgado, M. ‘‘Comportamiento del rendimiento agrícola y el manchado del grano en diferentes tecnologías de siembra del arroz popular.’’, Revista Cubana del Arroz, vol. 11, no. 1, 2009, pp. 83-89, ISSN 1607-6273.), en cuanto a la trascendencia económica que reviste el manejo de arvenses, por métodos mecánicos, en el cultivo del arroz de siembra directa y en condiciones de riego.

La reducción del costo de producción es la base esencial del aumento de la eficiencia económica en el sector agropecuario y la introducción de los adelantos de la ciencia y la técnica constituye una de las vías para lograr este objetivo (2424. Trujillo, C.M. ; Cuesta, E. ; Díaz, I. y Pérez, R. Libro de texto Economía Agrícola para las carreras de Agronomía e Ingeniería Agropecuaria. Universidad Agraria de la Habana., 2007, p. 334.). Particularmente en esta investigación, el empleo de cultivar Reforma (con resistencia al ácaro del arroz Steneotarsonemus spinki Smiley) contribuye a la eliminación de todo tipo de pérdidas y mermas debido a la afectación por este organismo nocivo.

Otras vías conducen al mismo objetivo, y estas son: el aumento de los rendimientos de los cultivos agrícolas, la reducción de los gastos de la fuerza de trabajo y por concepto de insumos externos (semilla), la utilización correcta de las normas científicamente argumentadas en el desarrollo de las atenciones culturales y la reducción de los costos a través de la mecanización.

En la retroalimentación realizada durante el taller participativo, más de la mitad de los criterios de los actores concordaron en que las ventajas y desventajas se centran en dos aspectos concretos: la implementación de la alternativa tecnológica (definido por la utilidad, fácil operación de los equipos agrícolas y la competitividad) y las posibilidades de adquisición, respectivamente.

Con referencia a la implementación, el 76 % de los actores (con predominio de 21 agricultores) resaltó la utilidad práctica del tratamiento T3 (SDM), como una ventaja y alternativa agroecológica, motivado por el manejo de arvenses sin insumos externos (herbicidas). Otro criterio positivo, expuesto como ventaja por el 92 % de los actores (de ellos, 29 agricultores), fue la facilidad de operación de la sembradora de arroz manual SAM-160 y el escardador rotativo manual ER-15.

Relacionado con este criterio, los actores argumentaron que este podría ser un elemento determinante para garantizar una rápida difusión de la alternativa tecnológica, en el escenario de la producción popular de arroz. Estos razonamientos refuerzan las características intrínsecas de esta forma de producción del arroz en Cuba, que se realiza a pequeña y mediana escala, con amplio uso del trabajo manual y, además, se emplean, fundamentalmente, los métodos agrotécnicos de manejo del cultivo, a fin de reducir la competencia de las arvenses (1515. Socorro, M. y Sánchez, S. ‘‘Capítulo 16.- Producción de arroz con bajos insumos.’’, eds. Funes-Aguilar, F. y Vázquez, L.L., Avances de la Agroecología en Cuba. Sección C: Sistemas agroecológicos de cultivos., Primera Edición, edit. Estación Experimental de Pastos y Forrajes Indio Hatuey, Matanzas., La Habana, Cuba, 2016, pp. 263-278, ISBN 978-959-7138-21-1.).

Aunque la experimentación demostró que, la uniformidad de la población en el tratamiento T3 (SDM) permite la obtención de rendimientos por encima de 4 t ha-1, con menores costos de producción, existen otros métodos prácticos, como el Sistema Intensivo del Cultivo del Arroz (SICA) con rendimientos que superan las 6 t ha-1. Por tales razones, solo el 58 % de los actores (entre ellos, 17 agricultores) señaló que dicha alternativa tecnológica es muy competitiva para la producción de arroz a pequeña escala, en caso de no contar con la fuerza de trabajo suficiente para el trasplante y las atenciones culturales.

Este punto de vista coincide con la literatura (1010. Arrastia, M.O. y Olivares, E. ‘‘Influencia del escardador manual sobre el control de malezas y el rendimiento agrícola en el arroz.’’, Revista Cubana del Arroz, vol. 9, no. 2, 2007, pp. 51-63, ISSN 1607-6273.-1212. Rodríguez, R. ; García, J. ; Meneses, P. ; Pérez, R. ; Sanzo, R. ; Saborit, R. ; Valle, J.A. y Delgado, M. ‘‘Comportamiento del rendimiento agrícola y el manchado del grano en diferentes tecnologías de siembra del arroz popular.’’, Revista Cubana del Arroz, vol. 11, no. 1, 2009, pp. 83-89, ISSN 1607-6273.) sobre la validación de esta alternativa tecnológica en escenarios cubanos. Por otra parte, el manejo de arvenses por métodos mecánicos posee amplia difusión en Asia y África; por sus ventajas en la respuesta agronómica, la reducción de las labores y la minimización de los daños al cultivo del arroz (3030. Ragesh, K.T. ; Jogdand, S.V. y Victor, V.M. ‘‘Field Performance Evaluation of Power Weeder for Paddy Crop’’, Current Agriculture Research Journal, vol. 6, no. 3, 2018, pp. 441-448, ISSN (PRINT) 2347-4688 (ON-LINE) 2321-9971, DOI http://dx.doi.org/10.12944/CARJ.6.3.24.-3232. Kathia, M.K. ; Mati, B. ; Ndiiri, J. y Wanjogu, R. ‘‘Integrating Mechanical Weeding and Planting for Reduced Labour Input in Paddy Rice under System of Rice Intensification (SRI).’’, Agricultural Sciences, vol. 10, 2019, pp. 121-130.).

Por último, el 87 % de los actores (con preponderancia de 27 agricultores) declaró, como desventaja, la existencia de dificultades para la adquisición de los implementos utilizados en el tratamiento T3 (SDM), ya que no se realiza la fabricación de los mismos a gran escala. En referencia a este criterio, la construcción con materiales reciclables podría ser una propuesta de solución a este problema (1010. Arrastia, M.O. y Olivares, E. ‘‘Influencia del escardador manual sobre el control de malezas y el rendimiento agrícola en el arroz.’’, Revista Cubana del Arroz, vol. 9, no. 2, 2007, pp. 51-63, ISSN 1607-6273.).

En virtud de ello, uno de los desafíos de la extensión agraria es la evolución hacia la flexibilidad de su organización, donde se concrete la interrelación entre los servicios técnicos agrícolas, como la reparación de máquinas e implementos agrícolas con la extensión agraria a escala municipal, con la finalidad de hallar soluciones a las demandas de los agricultores, con recursos endógenos de la localidad (3333. Pérez, J. ; Caballero, R. ; Blanco, J. ; Perera, E. ; Pérez, M. del C. ; Pavón, M.I. ; Almenares, G.R. y Pérez, Y. ‘‘Contribución al perfeccionamiento de los servicios técnicos de apoyo a la agricultura a escala municipal.’’, Cultivos Tropicales, vol. 37, no. 2, 2016, pp. 15-21, ISSN (IMPRESA): 0258-5936 (DIGITAL): 1819-4087, DOI http://dx.doi.org/10.13140/RG.2.1.3844.2484.).

El análisis de los criterios emitidos por los actores reveló que el Tratamiento T3 (SDM) podría tener aceptación en productores y productoras populares de arroz, con superficie mayor de 1 ha, por causa de los beneficios económicos y sociales que aporta la siembra semimecanizada y el manejo de arvenses con máquinas manuales de fácil operación; que implican menos gastos por fuerza de trabajo, mayor productividad de la labor y bajo empleo de insumos externos que puedan afectar el medio ambiente.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

 
  • El método de siembra directa en línea y a chorrillo semi-mecanizada, con el manejo de arvenses mediante máquina manual, representa una oportunidad para los agricultores cubanos, ya que produjo incrementos del 21 % del rendimiento agrícola del arroz y ganancias superiores en $ 5 000,00 $ ha-1; con respecto a la Tecnología Convencional.

  • Las principales ventajas que, a criterio de los actores locales, favorecen la adopción de esta alternativa tecnológica son: la utilidad práctica, la facilidad de operación de los equipos agrícolas y la competitividad; mientras que la adquisición de los implementos se considera un aspecto restrictivo.

  • Se requiere profundizar en investigaciones futuras que aborden el efecto combinado de los métodos de siembra directa en línea y el manejo de arvenses por métodos mecánicos, sobre el crecimiento y desarrollo, así como en la emersión de los tallos fértiles, en el cultivo del arroz de riego.

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Cultivos Tropicales Vol. 44, No. 3, julio-septiembre, 2023, ISSN: 1819-4087
 
Original article

Agronomic and socioeconomic effectiveness of the weed management by mechanical methods at irrigated rice crop

 

iDDeborah González-Viera1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700. Email: deborah@inca.edu.cu. *✉:deborah@inca.edu.cu

iDMiguel Socorro-Quesada2Universidad Agraria de La Habana (UNAH), carretera Tapaste y Autopista Nacional, km 23½, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700. Email: randisoto86@nauta.cu.

iDTeodoro López-Betancourt2Universidad Agraria de La Habana (UNAH), carretera Tapaste y Autopista Nacional, km 23½, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700. Email: randisoto86@nauta.cu.

iDJosé Marcelino Galbán-Méndez1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700. Email: deborah@inca.edu.cu.


1Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), carretera San José-Tapaste, km 3½, Gaveta Postal 1, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700. Email: deborah@inca.edu.cu.

2Universidad Agraria de La Habana (UNAH), carretera Tapaste y Autopista Nacional, km 23½, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba. CP 32 700. Email: randisoto86@nauta.cu.

 

*Author for correspondence: deborah@inca.edu.cu

ABSTRACT

The present work aimed to evaluate the agronomic and socioeconomic effect of different direct seeding methods in combination with weeds management, by mechanical methods, in irrigated rice crop. Therefore, experiments were conducted in conditions of popular rice production in Madruga municipality (Mayabeque province, Cuba) on a Gley Vertic Chromic soil, during May to August. It was used a quasi-experimental design with three treatments and four repetitions, where crop yield was evaluated at 14 % grain humidity and its components. The statistical processing consisted of calculating the means confidence intervals by treatments of the variables evaluated, for a 95 %confidence level. In the economic analysis; the Gross Return, Production Cost of, the Net Return and the Benefit-Cost Ratio were determined. From the social perspective, the results socialization and the feedback were carried out in a participatory workshop with the local innovation actors. The results showed that the T3 treatment (SDM) allowed an increase in crop yield of rice by 21 %, above the Conventional Technology and achieved the best economic results. In the participatory workshop, actors identified the aspects that could influence the adoption of the best technological alternative. It is suggested to deepen the effect of these technological alternatives on growth and development variables of the irrigated rice crop.

Key words: 
cultural control, farming systems research, pilot farms, waterlogging

INTRODUCTION

 

Weed competition with economically important crops is one of the main biophysical constraints in agricultural systems. In this respect, weeds can cause significant yield reduction by affecting plant growth and development. With regard to losses caused by weed damage, studies carried out at the International Rice Research Institute (IRRI) report that, in direct-seeded rice cultivation, yield losses can reach up to 50 % (11. Singh Chauhan, B. Weed management in direct-seeded rice systems. [en línea], edit. International Rice Research Institute (IRRI), Los Baños, Philippines, 2012, p. 20, ISBN 978-971-22-0294-0, [Consultado: 25 de mayo de 2021], Disponible en: <http://books.irri.org/9789712202940>.).

In view of this situation, mechanical weed management represents an ecological and viable option for farmers with limited resources (22. Khaliq, A.; Ahmad, H.B.; Nadeem, M.A.; Mehmood, A.; Ahmad, N.; Yasin, M. y Sher, R. ul. ‘‘Valuation of Weed Control Methods by using Inter Row Rotary Weeder in Sugarcane Crop.’’, Indian Journal of Agricultural Research, vol. 54, 2020, pp. 666-670, DOI 10.18805/IJARe.A-549.). This technological alternative is one of the ways used to reduce populations, particularly in the management of herbicide-resistant species (33. Tippe, D.E. ; Rodenburg, J. ; Schut, M. ; Ast, A.V. ; Kayeke, J. y Bastiaans, L. ‘‘Farmers’ knowledge, use and preferences of parasitic weed management strategies in rain-fed rice production systems.’’, Crop Protection, vol. 99, 2017, pp. 93-107, DOI https://doi.org/10.1016/j.cropro.2017.05.007.). At the same time, different authors report levels of efficiency in the evaluation of this method, both in individual variants (44. Weerasooriya, G.V.T.V. ; Jayatissa, D.N. y Rambanda, M. ‘‘Comparative Assessment of Newly Designed Burial Type Lowland Power Cultivator for Weed Control.’’, Tropical Agricultural Research, vol. 29, no. 1, 2017, pp. 1-11.-88. Sai Mohan, S. ; Sanjana, G. ; Avinash, D. ; Rohitha, M. y Anil Kumar, D. ‘‘Performance Evaluation of Power Weeder in Sugarcane Crop.’’, Current Journal of Applied Science and Technology, vol. 39, no. 38, 2020, pp. 70-81.) and in combination with fertilization (99. Venkat, R. y Dharmendra, P. ‘‘Evaluation of Mini Tractor Operated Rotary Weeder Cum Fertilizer Drill.’’, Agricultural Science & Green Energy e-Newsletter, vol. 1, no. 3, 2020, pp. 37-44.).

In this respect, Cuban research focuses on the evaluation of the productivity of the manual rotary weeder (1010. Arrastia, M.O. y Olivares, E. ‘‘Influencia del escardador manual sobre el control de malezas y el rendimiento agrícola en el arroz.’’, Revista Cubana del Arroz, vol. 9, no. 2, 2007, pp. 51-63, ISSN 1607-6273.), comparisons of agricultural yields in semi-mechanized and broadcast direct sowing (1111. Cruz, F. ; Suárez, E. ; Navarro, I. ; Arrastia, M. y García, A. ‘‘Tecnologías y prácticas de cultivo mejoradas para la producción popular de arroz a pequeña escala.’’, Revista Cubana del Arroz, vol. 11, no. 1, 2009, pp. 70-82, ISSN 1607-6273.,1212. Rodríguez, R. ; García, J. ; Meneses, P. ; Pérez, R. ; Sanzo, R. ; Saborit, R. ; Valle, J.A. y Delgado, M. ‘‘Comportamiento del rendimiento agrícola y el manchado del grano en diferentes tecnologías de siembra del arroz popular.’’, Revista Cubana del Arroz, vol. 11, no. 1, 2009, pp. 83-89, ISSN 1607-6273.), the definition of the working area of the mechanical elements (1313. Romero, L. y Díaz, M.E. ‘‘Control de malezas por medios mecánicos en el cultivo del arroz en el sector no especializado. Primera parte’’, Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, vol. 20, no. 1, 2011, pp. 12-15, ISSN 1010-2760, 2071-0054.) and the evaluation of the economic and environmental impacts in various weed management systems (1414. Rodríguez, D. ; Nivardo, R. y Rodríguez, E. ‘‘Manejo de arvenses en caña de azúcar, impacto ambiental, efectividad económica y de control.’’, Centro Agrícola, vol. 46, no. 2, 2019, pp. 64-71.). However, comprehensive studies are required to compare the above technological alternatives from an agronomic and economic point of view, due to their practical use by popular rice producers (1515. Socorro, M. y Sánchez, S. ‘‘Capítulo 16.- Producción de arroz con bajos insumos.’’, eds. Funes-Aguilar, F. y Vázquez, L.L., Avances de la Agroecología en Cuba. Sección C: Sistemas agroecológicos de cultivos., Primera Edición, edit. Estación Experimental de Pastos y Forrajes Indio Hatuey, Matanzas., La Habana, Cuba, 2016, pp. 263-278, ISBN 978-959-7138-21-1.). Based on the above-mentioned background, this work was developed to evaluate the agronomic and socioeconomic effectiveness of different weed management, by mechanical methods, in irrigated rice cultivation.

MATERIALS AND METHODS

 

The research was carried out on the farm of the producer José Antonio Monteagudo (Figure 1), located at 22° 93' north latitude and 81° 87' west longitude at 119 m a.s.l. (1616. Google Imágenes [en línea], Datos de mapas, Repositorio de mapas, 2016, [Consultado: 20 de junio de 2016], Disponible en: <http://googleearth.es/>.), which belongs to the Rolando Concepción Credit and Services Cooperative (Madruga municipality, Mayabeque province, Cuba).

Figure 1.  Location of the experimental area

The climate of the agro-ecosystem is tropical savannah, according to the Köppen-Geiger climate classification (1717. Cruz, D.M. ; Gómez, R.A. y Cordovés, C. Clasificación climática de Köppen. Orientaciones para su estudio. [en línea], Ilustrados, Repositorio de documentos, 2007, [Consultado: 22 de octubre de 2019], Disponible en: <http://www.ilustrados.com/tema/10346/Clasificacion-climatica-Koppen-Orientaciones-para-estudio.html>.) with mean annual temperature of 23.9 °C and fluctuations of minimum and maximum values between 18.1 and 29.8 °C, respectively. Relative humidity reached 80 % and in precipitation, the cumulative value amounted to 2028 mm from May to October and corresponded to 80 % of the annual figure. Despite the variability, the climatic conditions of the experimental area were favorable for rice cultivation, as the temperature values were above 10 °C and below 35 °C; therefore, they were in the optimum range.

The soil type of the experimental area was classified as Chromic Vertic Gley, according to the New Version of the Genetic Classification of the Soils of Cuba (1818. Hernández, A. ; Pérez, J.M. ; Bosch, D. ; Rivero, L. y Camacho, E. Nueva versión de clasificación genética de los suelos de Cuba. [en línea], edit. AGRINFOR-Ministerio de la Agricultura, La Habana, 1999, p. 66, ISBN 978-959-246-022-5, [Consultado: 19 de noviembre de 2019], Disponible en: <http://repositorio.geotech.cu/jspui/handle/1234/2946>.). These soils are located on flat reliefs, are clayey, with pH≥6.5 and high Cation Exchange Capacity (CEC). The main formation process is gleyzation, which generates a gleyic horizon, due to saturation by a water table, either permanent or temporary, which causes oxidation-reduction phenomena in any part of the profile (1919. Vantour, A. ; Hernández, A. y Garea, E. ‘‘Características de los suelos predominantes en los agroecosistemas arroceros de Cuba.’’, En: Memorias XX Congreso Científico Internacional, XX Congreso Científico Internacional. V Simposio de Edafología y Nutrición de las Plantas, edit. Ediciones INCA, Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), San José de las Lajas, Mayabeque. Cuba, 23 de noviembre de 2016, ISBN 978-959-7023-89-0.). These characteristics constitute potential for irrigated rice cultivation, although it should be noted that these soils tend to salinize.

With the advice of the municipal extensionist, three farmer-experimenters set up and conducted the experiments in a rice-silverbush successional system, during the months of May to August, with four replications (years 2011, 2012, 2013, 2014). Three no-tillage methods were evaluated in combination with mechanical weed management (Table 1), using hand implements for areas smaller than 10 ha (2020. González, F. ; Navarro, I. y Sotolongo, A. ‘‘Mecanización de la producción de arroz en parcelas y fincas pequeñas’’, Ingeniería Agrícola, vol. 1, no. 1, 2011, pp. 33-37, ISSN 2227-8761.).

Table 1.  Description of treatments
Treatment Direct seeding method Sowing standard (kg ha-1) Management of weeds by mechanical methods
T1 (SVE) By hand (broadcast) 120 Manual weeding
T2 (SDE) In-line and semi-mechanized broadcasting 75 Manual weeding
T3 (SDM) In-line and semi-mechanized broadcasting (rice seed drill SAM-160) 75 With Machine (manual rotary weeder ER-15)

SVE (stands for Conventional Technology): direct seeding by hand broadcasting at a norm of 120 kg ha-1 and hand weeding. SDE: direct seeding in line and manual broadcasting at a standard of 75 kg ha-1 and manual weeding. SDM: direct seeding in line and by hand with the manual rice seeder SAM-160 at a standard of 75 kg ha-1 and weed management by machine with the manual rotary weeder ER-15

Basic seed of the short-cycle cultivar Reforma, with 92 % germination power and from the Grain Research Institute, was used. Seed selection was carried out using the gravity method in saline solution, with a specific weight of 1.13 g cm-3 (2121. Matsushima, S. ‘‘Simple Methods for Estimating the Actual Yield in Individual Rice Fields.’’, Japan A Research Q, vol. 5, no. 3, 1970, pp. 7-11.). The seeds that emerged to the surface were removed and those that remained at the bottom were used, as they corresponded to the specific weight. They were then rinsed for pre-germination for 24 hours.

The soil preparation technology used was direct drilling and direct sowing was carried out with pre-germinated seed. In the cultural attentions, irrigation was by permanent watering with a 10 cm water sheet and the rest of the work was carried out according to the technology of small-scale rice cultivation (2222. Socorro, M. y Sánchez, S. Tecnología del cultivo del arroz a pequeña escala., edit. Asociación Cubana de Técnicos Agrícolas y Forestales (ACTAF), La Habana, Cuba, 2008, p. 36.), with the exception of weed management, which was the subject of the study.

A quasi-experimental design was used with 1 ha per plot, a usable area of 0.96 ha and 1 m borders. The variables evaluated were agricultural yield, at 14 % grain moisture (expressed in t ha-1) and its components, as described in the literature (2323. Amador, M. y Peña, R. ‘‘Tamaño óptimo de muestras para evaluar rendimiento y sus parámetros en el cultivo de arroz en la Estación Experimental de «Jucarito».’’, Ciencia y Técnica en la Agricultura, vol. 5, no. 2, 1982, pp. 41-62.). Statistical processing consisted of calculating the confidence intervals of the means by treatments of the variables evaluated, for a confidence level of 95 %.

The economic analysis was carried out in Cuban pesos (CUP), based on the experimental results. The proposal described in the Text of Agricultural Economics of the Agrarian University of Havana (2424. Trujillo, C.M. ; Cuesta, E. ; Díaz, I. y Pérez, R. Libro de texto Economía Agrícola para las carreras de Agronomía e Ingeniería Agropecuaria. Universidad Agraria de la Habana., 2007, p. 334.), allowed the calculation of the following indicators: Income, Cost of Production, Profit and Profit-Cost Ratio; therefore, the product of the agricultural yield and the selling price of wet paddy rice (expressed in $ t-1), according to the Accounting and Prices Directorate of the Ministry of Agriculture (2525. MINAG, Dirección de Contabilidad y Precios. ‘‘Ficha de precios y su componente en pesos convertibles. Producto: Arroz cáscara húmedo (campaña primavera).’’, Manual de fichas de costos tecnológicos para la elaboración del Plan 2019 de la Economía, edit. Ministerio de la Agricultura, La Habana, Cuba, mayo de 2019, p. 66.) specified the value of the income (expressed in $ ha-1).

The cost sheet for each treatment provided the Cost of Production (expressed in $ ha-1). The difference between Income and Cost of Production reflected the value of Profit (expressed in $ ha-1); while the division of Income and Cost of Production determined the Benefit-Cost Ratio.

Finally, the socialization of the experimentation results was carried out in a participatory workshop. In addition, feedback was given, where the main criteria about the advantages and disadvantages of the use of mechanical weed management, which can influence the adoption of the best technological alternative, were quantified. The workshop was attended by 38 local innovation stakeholders (30 farmers, three farmer-feeders, one municipal extension worker and four decision-makers) and two agricultural science researchers. It took place at the time of physiological maturity of the rice crop and was methodologically based on the experiences of the Project to Support the Agricultural Extension System in Cuba (2626. Marzin, J. ; Benoit, S. ; López, T. ; Cid, G. ; Peláez, O.V. ; Almaguer, N. ; Herrera, J.A. y Mercoiret, M.R. Herramientas Metodológicas para una Extensión Agraria Generalista, Sistémica y Participativa., Primera Edición, edit. Editora Agroecológica, La Habana, Cuba, 2014, p. 150, ISBN 978-959-7210-70-2.).

RESULTS AND DISCUSSION

 

The analysis of 95 % confidence intervals for the yield components showed that the means of the treatments did not differ statistically, according to the experimental results shown in Table 2.

Table 2.  Range of agricultural yield and its components in the evaluation of treatment effect
Treatments Panicles /m2 Full grains/panicle Mass of 1000 grains (grams) Agricultural yield at 14 % grain moisture (t ha-1)
T1 (SVE) 280.2 ± 40.51 49.8 ± 9.01 26.93 ± 1.45 3.88 ± 0.26
T2 (SDE) 305.6 ± 82.90 57.8 ± 19.85 27.22 ± 1.88 4.79 ± 0.90
T3 (SDM) 308 ± 37.38 59.2 ± 12.82 26.11 ± 2.54 4.90 ± 0.73

± represents the confidence interval of the means, n=5

However, it was evidenced that treatments T2 (SDE) and T3 (SDM) achieved higher agricultural yield results of 19 and 21 %, in relation to Conventional Technology T1 (SVE), respectively, and the increase in yields was motivated by the contribution of the number of panicles/m2 and filled grains/panicle.

Although the confidence interval for the mean number of panicles/m2 and filled grains/panicle of treatment T2 (SDE) comprised the values of these components in the rest of treatments, it was found that the number of panicles/m2 in treatment T3 (SDM) was 0.8 and 9 % higher compared to T2 (SDE) and T1 (SVE) and the number of filled grains showed similarities with increases of 2 and 16 %, respectively.

Related to this topic, similar works carried out in popular rice (1111. Cruz, F. ; Suárez, E. ; Navarro, I. ; Arrastia, M. y García, A. ‘‘Tecnologías y prácticas de cultivo mejoradas para la producción popular de arroz a pequeña escala.’’, Revista Cubana del Arroz, vol. 11, no. 1, 2009, pp. 70-82, ISSN 1607-6273.) indicate that direct sowing in line increases the number of panicles/m2 by 9 % compared to broadcast sowing, with the peculiarity of not finding significant differences in the rainy period, which coincides with results of this research.

On the other hand, the high population density in the Conventional Technology T1 (SVE) in comparison with the remaining treatments, could have caused the affectation by harmful organisms that cause the grain to become vain and stained, which affects the decrease in the number of full grains/panicle and limits the obtaining of high yields (1212. Rodríguez, R. ; García, J. ; Meneses, P. ; Pérez, R. ; Sanzo, R. ; Saborit, R. ; Valle, J.A. y Delgado, M. ‘‘Comportamiento del rendimiento agrícola y el manchado del grano en diferentes tecnologías de siembra del arroz popular.’’, Revista Cubana del Arroz, vol. 11, no. 1, 2009, pp. 83-89, ISSN 1607-6273.).

Also, from the physiological point of view, the significant differences in the agricultural yield of the T3 (SDM) treatments with the Conventional Technology T1 (SVE) could be attributed to several causes. Among them, the literature points out that the spatial arrangement of the crop in rows allows the appropriate location and rapid emergence of the seed. This aspect, together with the softening and aeration of the soil, resulting from the action of weed management by mechanical methods, specifically with manual machines, generates beneficial effects on plant height, growth and the emission of fertile stems (2727. Kaur, J. y Singh, A. ‘‘Direct Seeded Rice: Prospects, Problems/Constraints and Researchable Issues in India’’, Current Agriculture Research Journal, vol. 5, no. 1, 2017, pp. 13-32, ISSN (PRINT) 2347-4688 (ON-LINE) 2321-9971, DOI http://dx.doi.org/10.12944/CARJ.5.1.03.-2929. Wang, W. ; Du, J. ; Zhou, Y. ; Zeng, Y. ; Tan, X. ; Pan, X. ; Shi, Q. ; Wu, Z. y Zeng, Y. ‘‘Effects of different mechanical direct seeding methods on grain yield and lodging resistance of early indica rice in South China.’’, Journal of Integrative Agriculture, vol. 20, no. 5, 2021, pp. 1204-1215.).

In a general sense, the results of the economic analysis revealed that indicators evaluated show different values, according to the characteristics of each treatment in terms of cultural attentions, use of labor force and inputs required, which are recorded in Tables 3 and 4.

Table 3.  Production costs for each treatment
Concept Treatments
T1 (SVE) T2 (SDE) T3 (SDM)
Work force 1 790.00 2 372.00 1 329.00
Rental of machinery and fuel consumption for soil preparation 2 085.00 2 304.00 2 304.00
Inputs 786.00 527.00 527.00
Irrigation 340.00 340.00 340.00
Sowing/seeding and transplanting 723.00 642.00 642.00
Plant nutrition 155.00 155.00 155.00
Management of pets weeds 576.00 1 026.00 384.00
harmful organisms 89.00 89.00 89.00
Total 6 544.00 7 455.00 5 770.00
Table 4.  Effect of planting methods and weed management by mechanical methods on production costs, income, profit and Benefit:Cost ratio
Treatments Agricultural yield at 14 % grain moisture (t ha-1) Inputs ($ ha-1) Production Costs ($ ha-1) Profit ($ ha-1) Benefit:Cost Ratio
T1 (SVE) 3.88 16 280.17 6 544.00 9 736.17 2.49
T2 (SDE) 4.79 20 098.46 7 455.00 12 643.46 2.70
T3 (SDM) 4.90 20 560.01 5 770.00 14 790.01 3.56

In spite of the expenses incurred in the soil preparation works, it was evidenced that in the plot where the T3 treatment (SDM) was applied, it showed a reduction of the production costs in 774.00 $ ha-1 and the yield was increased in 1.02 t ha-1 with respect to the Conventional Technology T1 (SVE). This was due to the decrease in costs by 259.00 $ ha-1 where different concepts such as labor force, the acquisition of external inputs (seed), the establishment of the crop in the semi-mechanized sowing and the management of weeds, by mechanical methods, with the use of manual machines, had an impact. Consequently, treatment T3 (SDM) obtained an increase in profit of 5 053.84 $ ha-1.

A similar situation was found in the comparison of treatment T3 (SDM) with treatment T2 (SDE). In this case, the higher costs of treatment T2 (SDE) were due to the intensification of manual activities in row planting and hand weeding, which led to the hiring of more workers for these tasks.

It was interesting to note that treatment T3 (SDM) achieved the highest Benefit:Cost ratio, due to the use of the manual planter together with the management of weeds with the weeder, which allowed the humanization of the cultural attentions, which had an impact on the reduction of production costs by 70 and 88 % compared to treatments T2 (SDE) and T1 (SVE), respectively. These results corroborate similar research in the literature (1111. Cruz, F. ; Suárez, E. ; Navarro, I. ; Arrastia, M. y García, A. ‘‘Tecnologías y prácticas de cultivo mejoradas para la producción popular de arroz a pequeña escala.’’, Revista Cubana del Arroz, vol. 11, no. 1, 2009, pp. 70-82, ISSN 1607-6273.,1212. Rodríguez, R. ; García, J. ; Meneses, P. ; Pérez, R. ; Sanzo, R. ; Saborit, R. ; Valle, J.A. y Delgado, M. ‘‘Comportamiento del rendimiento agrícola y el manchado del grano en diferentes tecnologías de siembra del arroz popular.’’, Revista Cubana del Arroz, vol. 11, no. 1, 2009, pp. 83-89, ISSN 1607-6273.) on the economic importance of mechanical weed management in direct-seeded rice under irrigated conditions.

Reducing the cost of production is the essential basis for increasing economic efficiency in the agricultural sector, and the introduction of advances in science and technology is one of the ways to achieve this objective (2424. Trujillo, C.M. ; Cuesta, E. ; Díaz, I. y Pérez, R. Libro de texto Economía Agrícola para las carreras de Agronomía e Ingeniería Agropecuaria. Universidad Agraria de la Habana., 2007, p. 334.). Particularly in this research, the use of the cultivar Reforma (with resistance to the rice mite Steneotarsonemus spinki Smiley) contributes to the elimination of all kinds of losses and losses due to the affectation by this harmful organism.

Other avenues lead to the same objective and these are: increased yields of agricultural crops, reduction of labor and external input costs (seed), and correct use of scientifically argued standards in the development of cultural care, and cost reduction through mechanization.

In the feedback during the participatory workshop, more than half of the stakeholders' criteria agreed that the advantages and disadvantages are centered on two concrete aspects: the implementation of the technological alternative (defined by usefulness, easy operation of the agricultural equipment and competitiveness) and the possibilities of acquisition, respectively.

With reference to the implementation, 76 % of actors (with a predominance of 21 farmers) highlighted the practical usefulness of the T3 treatment (SDM) as an advantage and agroecological alternative, motivated by the management of weeds without external inputs (herbicides). Another positive criterion, mentioned as an advantage by 92 % of the stakeholders (including 29 farmers), was the ease of operation of the manual rice seeder SAM-160 and the manual rotary weeder ER-15.

Related to this criterion, the actors argued that this issue could be a determinant element to guarantee a fast diffusion of the technological alternative, in the scenario of popular rice production. This reasoning reinforces the intrinsic characteristics of this production form in Cuba, which is carried out on a small and medium scale with extensive use of manual labor and, in addition, mainly employs agro-technical methods of crop management in order to reduce competition from weeds (1515. Socorro, M. y Sánchez, S. ‘‘Capítulo 16.- Producción de arroz con bajos insumos.’’, eds. Funes-Aguilar, F. y Vázquez, L.L., Avances de la Agroecología en Cuba. Sección C: Sistemas agroecológicos de cultivos., Primera Edición, edit. Estación Experimental de Pastos y Forrajes Indio Hatuey, Matanzas., La Habana, Cuba, 2016, pp. 263-278, ISBN 978-959-7138-21-1.).

Related to this criterion, actors argued that this issue could be a determining element to guarantee a rapid diffusion of the technological alternative, in the scenario of popular rice production. This reasoning reinforces the intrinsic characteristics of this production form in Cuba, which is carried out on a small and medium scale with extensive use of manual labor, and in addition, agro-technical methods of crop management are used fundamentally in order to reduce competition from weeds (1515. Socorro, M. y Sánchez, S. ‘‘Capítulo 16.- Producción de arroz con bajos insumos.’’, eds. Funes-Aguilar, F. y Vázquez, L.L., Avances de la Agroecología en Cuba. Sección C: Sistemas agroecológicos de cultivos., Primera Edición, edit. Estación Experimental de Pastos y Forrajes Indio Hatuey, Matanzas., La Habana, Cuba, 2016, pp. 263-278, ISBN 978-959-7138-21-1.).

Although experimentation has shown that the uniformity of the population in the T3 treatment (SDM) allows yields of over 4 t ha-1 with lower production costs, there are other practical methods such as the Intensive System of Rice Cultivation (SICA) with yields of over 6 t ha-1. For these reasons, only 58 % of the stakeholders (including 17 farmers) indicated that this technological alternative is very competitive for small-scale rice production, in case they do not have sufficient labor force for transplanting and cultural attentions.

This point of view coincides with the literature (1010. Arrastia, M.O. y Olivares, E. ‘‘Influencia del escardador manual sobre el control de malezas y el rendimiento agrícola en el arroz.’’, Revista Cubana del Arroz, vol. 9, no. 2, 2007, pp. 51-63, ISSN 1607-6273.-1212. Rodríguez, R. ; García, J. ; Meneses, P. ; Pérez, R. ; Sanzo, R. ; Saborit, R. ; Valle, J.A. y Delgado, M. ‘‘Comportamiento del rendimiento agrícola y el manchado del grano en diferentes tecnologías de siembra del arroz popular.’’, Revista Cubana del Arroz, vol. 11, no. 1, 2009, pp. 83-89, ISSN 1607-6273.) on the validation of this technological alternative in Cuban scenarios. On the other hand, the management of weeds by mechanical methods is widely used in Asia and Africa, due to its advantages in agronomic response, the labor reduction and the damage minimization to the rice crop (3030. Ragesh, K.T. ; Jogdand, S.V. y Victor, V.M. ‘‘Field Performance Evaluation of Power Weeder for Paddy Crop’’, Current Agriculture Research Journal, vol. 6, no. 3, 2018, pp. 441-448, ISSN (PRINT) 2347-4688 (ON-LINE) 2321-9971, DOI http://dx.doi.org/10.12944/CARJ.6.3.24.-3232. Kathia, M.K. ; Mati, B. ; Ndiiri, J. y Wanjogu, R. ‘‘Integrating Mechanical Weeding and Planting for Reduced Labour Input in Paddy Rice under System of Rice Intensification (SRI).’’, Agricultural Sciences, vol. 10, 2019, pp. 121-130.).

Finally, 87 % of the stakeholders (with a preponderance of 27 farmers) stated, as a disadvantage, the existence of difficulties in acquiring the implements used in the T3 treatment (SDM), as they are not manufactured on a large scale. In reference to this criterion, construction with recyclable materials could be a proposed solution to this problem (1010. Arrastia, M.O. y Olivares, E. ‘‘Influencia del escardador manual sobre el control de malezas y el rendimiento agrícola en el arroz.’’, Revista Cubana del Arroz, vol. 9, no. 2, 2007, pp. 51-63, ISSN 1607-6273.).

Therefore, one of the challenges of agricultural extension is the evolution towards flexibility in its organization, where the interrelation between agricultural technical services such as the repair of agricultural machinery and implements with agricultural extension at the municipal level, with the aim of finding solutions to the demands of farmers, with endogenous resources of the locality (3333. Pérez, J. ; Caballero, R. ; Blanco, J. ; Perera, E. ; Pérez, M. del C. ; Pavón, M.I. ; Almenares, G.R. y Pérez, Y. ‘‘Contribución al perfeccionamiento de los servicios técnicos de apoyo a la agricultura a escala municipal.’’, Cultivos Tropicales, vol. 37, no. 2, 2016, pp. 15-21, ISSN (IMPRESA): 0258-5936 (DIGITAL): 1819-4087, DOI http://dx.doi.org/10.13140/RG.2.1.3844.2484.).

The analysis of the criteria issued by actors revealed that the T3 Treatment (SDM) could be accepted by popular rice producers with an area larger than 1 ha, because of the economic and social benefits of semi-mechanized sowing and the management of weeds with easily operated manual machines, which imply lower labor costs, higher labor productivity and low use of external inputs that can affect the environment.

CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS

 
  • The method of direct sowing in line and in a semi-mechanized drip with the management of weeds with manual machines represents an opportunity for Cuban farmers, since it produced increases of 21 % in rice yields and higher profits of $5000.00 compared to conventional technology.

  • The main advantages that, according to local stakeholders, favor the adoption of this technological alternative are the practical utility, the ease of operation of agricultural equipment and competitiveness, while the acquisition of implements is considered a restrictive aspect.

  • Further research is needed on the combined effect of direct seeding methods and mechanical weed management on growth and development as well as on the emergence of fertile stems in irrigated rice.