PRODUCTIVIDAD DE LA CAÑA DE AZÚCAR POR RÉGIMEN HÍDRICO Y USO DE FERTILIZANTES EN SUELOS SOMEROS
PRODUCTIVITY OF SUGARCANE BY WATER REGIME AND FERTILIZERS USED IN SHALLOW SOILS
PRODUCTIVIDADE DA CANA DE AÇÚCAR EM REGIME HÍDRICO E USO DE FERTILIZANTES EM SOLOS RASOS
PRODUCTIVIDAD DE LA CAÑA DE AZÚCAR POR RÉGIMEN HÍDRICO Y USO DE FERTILIZANTES EN SUELOS SOMEROS
Interciencia, vol. 42, núm. 4, pp. 218-223, 2017
Asociación Interciencia
Recepción: Noviembre , 04, 2016
Corregido: Febrero , 03, 2017
Aprobación: 03 Junio 2017
Resumen: Se evaluó el efecto de la disponibilidad de humedad y manejo de la fertilización sobre la productividad de la caña de azúcar en la zona central del estado de Veracruz, México (18º51’24’’ y 19º05’47’’N; 96º26’52’ y 96º48’25’’O), en un área de 1024km2 donde predominan suelos con <50cm de profundidad. La región se clasificó en cuatro ambientes, tres por su pluviometría anual (seca: 1085±258mm; transicional: 1517±313mm; y húmeda: 2104±390mm) y una con riego. Para generar información del uso de fertilizantes, se elaboró una encuesta exprofeso y se aplicó a 500 agricultores que constituyen 20% del total en la zona de interés. En la parcela de cada uno de ellos se registró el ciclo de la caña y se midió su rendimiento, agrupando los resultados por ambiente hídrico. El gradiente de lluvia fue significativo, pero no influyó en el uso de fertilizantes, ya que no hubo diferencias estadísticas en el nitrógeno (F3, 500=0,67; p<0,57), fósforo (F3, 500=2,13; p<0,10) o potasio (F3, 500=0,45; p<0,72) aplicados, a consecuencia de que en toda la región se aporta la misma dosis de nutrientes por tonelada de caña (2,5±1,1kg·t-1N; 0,55±0,31kg·t- 1P2O5; 1,01±0,75kg·t-1K2O) y fuente de fertilizante (20-05-25) sin importar el ciclo de producción o régimen hídrico. Esto explica la baja eficiencia en las toneladas de caña producidas por mm de lluvia (de 17mm·t-1 en la zona seca a 25mm·t-1 en la zona húmeda y riego), por lo que resulta indispensable promover un manejo de nutrientes acorde al ciclo de cultivo y las condiciones ambientales predominantes.
Palabras clave: Manejo Nutrimental, Precipitación, Rendimiento en Socas, Saccharum officinarum..
Abstract: The effect of moisture availability and fertilization management on the productivity of sugarcane was evaluated in the central area of the state of Veracruz, Mexico (18º51’24” and 19º05’47”N; 96º26’52”and 96º48’25”W), in an area of 1024km2 where dominated soils with less than <50cm deep predominate. The region was classified in four environments, three by annual rainfall (dry: 1085 ±258mm, transitional: 1517 ±313mm and wet: 2104 ±390mm) and another one where irrigation was applied. To generate information about fertilizer use, a survey was developed and applied to 500 farmers, who constitute 20% of the total in the area of interest. On the plot of each one, cycle cane it was recorded and its performance was measured by grouping the results for water environment. The rainfall gradient was significant, but this did not influence fertilizer use, since there were no statistical differences in nitrogen (F3, 500=0.67; p<0.57), phosphorous (F3,500=2.13; p<0.10) or potassium (F3, 500=0.45; p<0.72) applied, which is a consequence of that throughout the region the same dose of nutrients is provided per ton of cane (2.5±1.1kg·t-1N; 0.55±0.31kg·t-1P2O5; 1.01±0.75kg·t-1K2O) and fertilizer source (20-05-25) regardless of the production cycle or water regime. This explains the low efficiency in tons of cane produced by mm of rain (17mm·t-1 in the dry zone and 25mm·t-1 in the wet area), so it is essential to promote nutrient management according to the crop cycle and the prevailing environmental conditions.
Resumo: Foi avaliado o efeito da disponibilidade de umidade e manejo da fertilização sobre a produtividade da cana de açúcar na região central do estado de Veracruz, México (18°51’24’’ e 19°05’47’’N; 96°26’52’ e 96°48’25’’O), em uma área de 1.024km2 onde predominam solos com profundidade <50cm. A região foi classificada em quatro ambientes, três segundo sua pluviometria anual (seco: 1085±258mm; transicional: 1517±313mm; e úmido: 2104±390mm) e um com irrigação. Para gerar informação do uso de fertilizantes, foi manifestamente elaborada uma pesquisa e aplicada em 500 agricultores que constituem 20% do total na área de interesse. Na área de terreno de cada um deles foi registrado o ciclo da cana e foi medido seu rendimento, agrupando os resultados por ambiente hídrico. O gradiente de chuva foi significativo, mas não influenciou no uso de fertilizantes, devido a que não houve diferenças estatísticas no nitrogênio (F3, 500=0,67; p<0,57), fósforo (F3, 500=2,13; p<0,10) ou potássio (F3, 500=0,45; p<0,72) aplicados, com a consequência de que em toda a região se aplica a mesma dose de nutrientes por tonelada de cana (2,5±1,1kg·t-1N; 0,55±0,31kg·t-1P2O5; 1,01±0,75kg·t-1K2O) e fonte de fertilizante (20-05-25) sem importar o ciclo de produção ou regime hídrico. Isto explica a baixa eficiência nas toneladas de cana produzidas por mm de chuva (de 17mm·t-1 na zona seca a 25mm·t-1 na zona úmida e com irrigação), então resulta indispensável promover um manejo de nutrientes de acordo com o ciclo de cultivo e as condiciones ambientais predominantes.
Introducción
Las estadísticas oficiales en México (Infoazucar, 2016) permiten inferir que la molienda bruta de caña ha crecido a razón de 750000t anuales durante las 18 zafras más recientes a la fecha, pero sin mejorar el rendimiento (70,7 ±4,0t·ha-1 en promedio). Por ello, la producción se atribuye al aumento de la superficie cañera nacional en 10400ha cada año, en el que el estado de Veracruz contribuyó con una tasa de 51000ha nuevas por zafra, donde 72% es de secano y 28% de riego (Oeidrus, 2014).
Las plantaciones cañeras en secano son más vulnerables a las condiciones climáticas y en particular a la lluvia (Ibarra et al., 2015), porque el estrés hídrico es de los factores que más limitan al cultivo (Inman y Smith, 2005). Su impacto varía según el estadio de desarrollo de la caña de azúcar, siendo más severo cuando está totalmente establecido el dosel que cuando coincide en sus primeras etapas de crecimiento (Robertson et al., 1999). Durante la escasez de agua se reduce la tasa de crecimiento del follaje, se acelera la senescencia foliar y disminuye la producción de materia seca y sacarosa (Lopes et al., 2011). La manifestación de la falta de agua inicia con la disminución de la conductancia estomática, lo que provoca menor tasa de asimilación de CO2 (Du et al., 1996). Si continúa esta situación, mermará la actividad de diversas enzimas (Du et al., 1996) hasta incluso inhibir la fotosíntesis (Ghannoum, 2009). En contraste, cuando el estrés hídrico ocurre durante la madurez es posible que se incremente el contenido de azúcar en los tallos, pero si se prolonga ocasionará el efecto adverso (Robertson et al., 1999).
Según Martin et al. (2007) el requerimiento hídrico varía de 10 a 12mm·t-1 de caña, lo que conlleva a una extracción considerable de nutrientes (Singh et al., 2007). Esto ha obligado a emplear fertilizantes sintéticos para proveer aquellos elementos que demanda el cultivo cuando el suelo no es capaz de hacerlo en tiempo y forma; sin embargo, de acuerdo con Garside et al. (2005), cuando se procede sin prevenir el deterioro del suelo, se corre el riesgo de abatir el rendimiento del cultivo o de ocasionar problemas de contaminación (Landeros et al., 2016). Por ello, se ha considerado al medio edáfico como otro factor principal que limita la producción (Singh et al., 2007) e incluso Sánchez et al. (2002) aseveran que el suelo afecta más a la caña de azúcar que la precipitación pluvial. También hacen énfasis en la relevancia de los aspectos edafológicos Palma et al. (2002) y Salgado et al. (2008), quienes proponen incluso ajustar las dosis de fertilizante por tipo de suelo en las áreas de abasto de los ingenios azucareros de la zona sur de México.
Es posible resolver la escasez de edulcorantes a corto plazo cuando se elige incrementar su producción mediante la disposición de más superficie agrícola, pero si no se prevé su impacto sobre la conservación de los recursos, ocasionará el deterioro de los ecosistemas y de la biodiversidad (Totten et al., 2003). Como alternativa está el emplear prácticas de manejo eficaces que repercutan sobre la rentabilidad agrícola sin afectar al ambiente (Singh et al., 2007). Por ello, el objetivo de esta investigación fue evaluar la productividad de la caña de azúcar cultivada en secano en la zona central del estado de Veracruz, en tres distintas condiciones de pluviometría y una zona con riego como referencia, donde se plantea que además de la disponibilidad de humedad, el manejo de la fertilización es un factor adicional que pudiese limitar el éxito de las plantaciones cañeras.
Materiales y Métodos
El estudio se llevó a cabo en la zona central del estado de Veracruz, México, entre las coordenadas: 18º51’24’’ y 19 º 05’47’’N; y 96º 26’52’’ y 96º48’25’’O, en una extensión territorial de 1024km2, cuyo nivel de aptitud cañera varía de acuerdo con Aguilar (2014) de media a baja en 70 y 30% del área, respectivamente. Para delimitar zonas razonablemente homogéneas por su precipitación pluvial se usaron los registros históricos de la precipitación total anual captada en la región evaluada (Tabla I) y con ello se definió un gradiente de humedad (Figura 1).
Como el conocimiento local es una herramienta que permite evaluar la problemática técnica de una región (Sánchez et al., 2002; Ramburan et al., 2011), se elaboró una encuesta para captar la percepción del agricultor preguntando la cantidad aplicada de nitrógeno, fósforo y potasio, así como las fuentes de fertilizantes empleadas. Con base en su motivación para participar en la encuesta, se seleccionaron 490 cañeros. Aunque las condiciones de producción son de secano, hay algunos aprovechamientos hídricos que se utilizan para aplicar riegos de auxilio, por lo que a manera de referencia, se incluyó a 10 cañeros más que cultivan en dichas circunstancias, lo que dio una muestra total de 500 individuos, que abarcó al 20% de los productores de la zona de interés.
La superficie de cada terreno es de 5,6 ±3,4ha en promedio (62% ejidal y 38% pequeña propiedad). El suelo es arcilloso en 92% de los casos y 84% tiene piedras en alguna parte del perfil, cuya profundidad efectiva es de 39,7±13,6cm. La variedad CP 72-2086 es la más frecuentemente utilizada y en 192 sitios estuvo en plantilla, en 176 en soca y 436 en resoca. Estas cifras no coinciden con el total de productores considerados porque en el momento del estudio 55,8% mantenían solo un ciclo y en otros casos había dos o más ciclos del cultivo de manera simultánea en la misma parcela (30,2% con dos ciclos y 14% con tres ciclos). Cabe agregar que 9,8% de los productores conservan la caña durante cinco ciclos; 12,7% en seis, 22,3% en siete y 55,2% en ocho o más ciclos. En cada una de las 500 parcelas se midió el rendimiento de caña in situ. La información obtenida en campo (rendimientos y ciclo actual) y de las encuestas realizadas (sobre uso y manejo de los fertilizantes) se agrupó según la condición de humedad donde se ubicó cada terreno en el área de abasto del Ingenio Central rogreso.
Figura I
Área de abasto del ingenio azucarero Central Progreso en Veracruz, México, los municipios que abarcó este estudio, así como las tres zonas de humedad identificadas con su correspondiente climograma de Thornthwaite. El mapa base se tomó de INEGI (2017).
Se calcularon las medidas de tendencia central de las variables estudiadas (precipitación pluvial, rendimientos en plantilla, soca y resoca, fuente de fertilizante y nutrientes aplicados). Para evaluar el tipo de fertilizante empleado por zona climática del área cañera de interés se empleó la prueba de la bondad de ajuste (Sokal y Rohlf, 1994) y con el análisis de varianza se probó la tendencia de las variables en los ambientes considerados y se compararon las diferencias de las medias por pares (.=0,05) a través del método de Tukey-Kramer (Zar, 2010).
Resultados y Discusión
La comparación de la precipitación total anual promedio registrada entre las diez estaciones climáticas fue significativamente heterogénea ( F9, 165=36,962; p<0,001), lo que indica que existe un gradiente de humedad notorio, cuyas diferencias estadísticas se presentan en la Tabla II.
Las diferencias estadísticas en el volumen que precipita anualmente en la región en estudio permitió delimitar la variación de la lluvia en tres zonas climáticas, las cuales fueron i) zona seca: 1085 ±25mm (estaciones 30002, 30364, 30047, 30225 y 30295); ii) zona de transición: 1517 ±313mm (estaciones 30105 y 30145); y iii) zona húmeda: 2104 ±390mm (estaciones 30155, 30296 y 30010).
† Los números en la parte superior derecha representan las diferencias mínimas significativas de la prueba Tukey-Kramer (P<0,05). En la parte inferior se presenta el valor absoluto de la diferencia de las medias entre cada par, si es significativamente diferente se indica con asterisco.
Con base en el análisis de la distribución de la lluvia y por las condiciones de secano en que se cultiva la caña de azúcar en la región, es de esperarse que también existan diferencias en el rendimiento del cultivo (Tabla III).
La comparación del rendimiento promedio por ciclo de la caña de azúcar entre zonas climáticas fue significativamente heterogénea para plantilla (F3, 192=7,3; p<0,001), soca (F3,176=7,4; p<0,001) y resoca (F3, 436=6,5; p<0,001), cuyas diferencias se muestran en la Tabla IV.
Los rendimientos de la caña de azúcar cambian en razón directa al gradiente de humedad en la que se ubica cada parcela, donde los promedios de lluvia total anual y rendimiento en plantilla son: riego =zona húmeda (2104mm y 83t·ha-1) >zona de transición =zona seca (1301mm y 74,5t·ha-1). La tendencia anterior coincide con lo señalado por diversos autores, ya que según Ramburan et al. (2011), la variación genotipo × ambiente es explicada por la precipitación pluvial de una región, porque la producción de caña de azúcar es función de la disponibilidad de agua (Wiedenfeld, 2000). En riego, Méndez (2012) considera que el rendimiento de la caña de azúcar aumenta si se suspende el mismo de 45 a 60 días antes de su cosecha. Sin embargo, hay discrepancias en los valores del volumen de agua requerido para este cultivo, ya que Dabrowski et al. (2009) reportan que la planta consume 1252mm de agua durante todo su ciclo, mientras que Goldemberg et al. (2008) indican entre 1500 y 2500mm por año, con lo cual podría suponerse que la zona seca en el área cañera en evaluación no sería viable para la producción de caña de azúcar; pero esto es discutible, ya que en regiones como el sur de Asia se producen en promedio 60t·ha-1 en 4,2×106ha (Singh et al., 2007), cuyo gradiente de lluvia anual fluctúa de 775 a 2160mm del noroeste al noreste de la India, respectivamente (Sontakke et al., 2008).
Las diferencias en rendimiento son más evidentes al comparar la productividad por ciclo en las plantaciones evaluadas, porque la comparación del promedio de la producción del cultivo sin distingo de la zona climática resultó significativamente heterogénea (F2, 804=246,802; p<0,001), de tal manera que las diferencias absolutas de las medias de cada par fueron mayores que el valor mínimo significativo de la prueba Tukey-Kramer (p<0,05), donde: plantilla >soca= 16,4t·ha-1; plantilla >resoca= 20,6t·ha-1; y soca >resoca= 4,3t·ha-1. En adición a lo anterior, todo indica una productividad baja en la zona de estudio puesto que es viable alcanzar eficiencias de 10 a 12mm·t-1 (Martin et al., 2007) o incluso 8mm·t-1 (Stone et al., 2010), cifras muy alejadas de las observadas en este estudio porque en el ciclo plantilla se calculó 17mm·t-1 para la zona seca y 25mm·t-1 en la zona húmeda, que es donde se observó el mayor rendimiento.
En la zona cañera evaluada, 65% de los productores usan únicamente la fórmula de fertilizante 20-05-25 (N-P2O5-K2O), lo que equivale a una aplicación en promedio de 122 ±22, 31 ±6 y 31 ±6kg·ha-1 de N, P y K. El resto de los agricultores (35%) la complementan con otra fuente o modifican el insumo en su totalidad aportando 195 ±66kg·ha-1 de N, 36 ±28 kg·ha-1de P2O5 y 107±33kg·ha-1 de K2O, lo cual es coincidente con los resultados reportados por Moreno et al. (2016) para la zona central de Veracruz. Cuando se generaliza el uso de fórmulas de fertilizantes para una región, como en el caso actual, puede convenir desde el punto de vista económico por su facilidad en el acopio y distribución, pero en el aspecto técnico se limita la versatilidad para aportar los nutrientes que se amerite en cada caso. Para verificar lo anterior, se evaluó el criterio para decidir el uso del material fertilizante y si se modifica por la zona climática donde se ubica cada terreno (Tabla V).
La hipótesis nula es que el número de observaciones en cada situación es igual al que se tiene en toda la zona cañera. La diferencia de la relación observada no fue significativa en ningún caso, por lo que se rechaza la hipótesis alterna, esto es, el gradiente de humedad no influye en la decisión del agricultor para elegir la fuente del fertilizante que emplea en su plantación, ya que las decisiones técnicas sobre el uso de fertilizantes en las áreas de abasto de los ingenios azucareros en México suelen quedar supeditadas a razones de índole económica y de ahí la escasa diversidad en las fuentes empleadas, situación que corrobora lo que ya habían mencionado Salgado et al. (2003). En la Tabla VI se reporta el promedio de las dosis de nutrientes aplicados en el área de estudio.
n= número de observaciones.
H: zona húmeda, T: zona de transición, S: zona seca, R: riego. Los números en la parte superior derecha representan las diferencias mínimas significativas de la prueba Tukey-Kramer (P<0,05). En la parte inferior se presenta el valor absoluto de la diferencia de las medias entre cada par, si es significativamente diferente se indica con asterisco.
La variación de la cantidad de nutrientes aplicados por zona climática no fue estadísticamente diferente para nitrógeno (F3, 500=0,67; p<0,57), fósforo (F3, 500=2,13; p<0,10) y potasio (F3, 500=0,45; p<0,72). Más aún, los productores emplean la misma dosis de fertilizante, independientemente del ciclo de la caña de azúcar. Debido a que se observaron diferencias en el rendimiento entre zonas y ciclos del cultivo, se esperaría que también esto afectara la relación de los kilogramos de nutriente aplicado por tonelada de caña producida (Tabla VII). La comparación de la cantidad de nutrientes aplicados por tonelada de caña producida entre ciclos (plantilla, soca y resocas) por zona climática fue diferente estadísticamente para nitrógeno (F11, 804=8,04; p<0,001), fósforo (F11, 804=5,92; p<0,001) y potasio (F11, 804=1,87; p=0,039).
* Valores esperados de acuerdo con la prueba de bondad de ajuste.
n: número de observaciones.
Las medias que explican los resultados en comento se presentan en la Tabla VIII. Con el propósito de tener una referencia de la variación en la cantidad de nutrientes aplicados por tonelada de caña, se compararon los resultados de este estudio con lo reportado por diversos autores en otras áreas cañeras (Tabla IX). La respuesta de la caña de azúcar a la aplicación de fertilizantes es función de la cantidad de nutrientes que requiere el cultivo para producir una determinada biomasa y de la disponibilidad del nutriente en el suelo, sin menoscabo desde luego de la calidad del producto a cosechar. Si la demanda de la planta resulta mayor que el suministro del suelo, el déficit deberá superarse a través de la aplicación de fertilizantes, cuya dosis dependerá de la eficiencia con la que la planta aproveche los nutrientes de los insumos adicionados (Rodríguez et al., 2001). Por lo anterior, dada la heterogeneidad de las condiciones edáficas, climáticas y de manejo agronómico, hasta cierto punto es obvio que haya discrepancias entre los valores reportados por los distintos autores listados en la Tabla IX; sin embargo, resaltan las diferencias en la aplicación de nitrógeno con las del presente estudio, lo que indicaría que este nutriente se adiciona en exceso en la zona evaluada o bien, dada la naturaleza del suelo (ácido, arcilloso, pedregoso y somero), es posible que predomine la desnitrificación o escorrentía y que se compensen las pérdidas nitrogenadas con el incremento en la cantidad de fertilizante aportado.
Conclusiones
Se detectó un gradiente significativo de precipitación pluvial, por lo que fue factible delimitar la zona de estudio en tres zonas ambientales; no obstante lo anterior, el rendimiento de caña de azúcar sólo fue estadísticamente diferente entre las áreas con mayor disponibilidad de humedad (riego y zona húmeda) respecto a las de menor pluviometría (zona de transición y seca). El manejo de la fertilización no es apropiado porque se generaliza la misma fuente y dosis en toda la superficie cañera sin importar el ciclo (plantilla, soca o resoca), meta de rendimiento ni volumen de lluvia captado, por lo que es indispensable que se promueva un manejo de nutrientes acorde a cada caso, conciliando el requerimiento nutrimental de cada plantación cañera (aspectos técnicos) con el acopio y distribución de insumos en la región.
NUTRIENTES APLICADOS POR TONELADA DE CAÑA PRODUCIDA REPORTADA POR DIVERSOS AUTORES Y PROMEDIOS OBTENIDOS EN ESTE ESTUDIO SIN DISTINGUIR ENTRE CICLOS O ZONAS CLIMÁTICAS
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