ANÁLISIS DE LA ZAFRA AZUCARERA DE LA HUASTECA POTOSINA POR TÉCNICAS GEOMÁTICAS

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1 ANÁLISIS DE LA ZAFRA AZUCARERA DE LA HUASTECA POTOSINA POR TÉCNICAS GEOMÁTICAS Noé Aguilar Rivera, Guadalupe Galindo Mendoza, Javier Fortanelli Martínez y Carlos Contreras Servin Programa Multidisciplinario de Posgrado en Ciencias Ambientales. Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Av. Sierra Leona # 550, Col. Lomas 2a. Sección C.P San Luis Potosí S.L.P. México noe.aguilar@uaslp.mx RESUMEN La caña de azúcar (Saccharum spp.) es un cultivo perenne para la producción de azúcar y etanol. El objetivo de este trabajo fue determinar la distribución espacial de las zonas de abastecimiento de los Ingenios azucareros en la Huasteca de San Luis Potosí (Alianza Popular, Plan de Ayala, San Miguel El Naranjo y Plan de San Luis), y la zonificación productiva de áreas sembradas con caña de azúcar incorporando variables edafológicas y climáticas utilizando el método AHP (Proceso Analítico Jerárquico) en un SIG. Para el mapeo de áreas de caña de azúcar se utilizaron imágenes Landsat 7 ETM +. Para desarrollar mapas temáticos con el área cañera se utilizaron vectores clasificados (factores climáticos y edafológicos) utilizando software ILWIS 3.3 y ESRI ArcGIS 9.2. Los resultados demostraron que las imágenes de sensores remotos, el método multicriterio AHP y los SIG pueden servir como un eficaz herramienta a utilizar para implementar la agricultura de precisión del cultivo de caña de azúcar en la Huasteca, México. Palabras clave: Caña de Azúcar, AHP, SIG, Productividad, Huasteca Potosina. ANALYSIS OF HARVEST SUGARCANE BY GEOMATICS TECHNIQUES FROM HUASTECA POTOSINA ABSTRACT Sugarcane (Saccharum spp.) is a perennial crop for sugar and ethanol production. The goal of this paper was to determine the spatial distribution of supply areas of sugar mills in the Huasteca San Luis Potosi (Alianza Popular, Plan de Ayala, San Miguel El Naranjo and Plan de San Luis), and sugarcane zoning areas incorporating soil and climate variables by using AHP method (Analytic Hierarchy Process) in a GIS. For mapping sugar cane areas were used Landsat 7 ETM+ imagery. To develop thematic maps with the sugarcane area were generated using the classified vectors (climatic and edaphological factors) using ILWIS and ESRI ArcGis 9.2 software.the results demonstrated that remote sensing images, AHP and GIS can serve as an effective and easy-to-use tool to develop precision agriculture cultivation of sugarcane in the Huasteca, Mexico Keywords: Sugarcane crop, AHP, GIS, productivity, Huasteca Potosina 1

2 1. Introducción El cultivo de caña de azúcar en la Huasteca Potosina se localiza en la zona de abastecimiento de los ingenios Alianza Popular, Plan de San Luis, Plan de Ayala y San Miguel El Naranjo, en los que se tiene la necesidad de incrementar el rendimiento del cultivo, ya que, en México, estos ingenios azucareros se clasifican como medianamente productivos y sólo con la introducción de procesos más eficientes para mejorar la productividad y la calidad del producto primario junto con la reducción de los costos de producción la industria azucarera de la Huasteca Potosina podrá operar en mercados cada vez más competitivos (Aguilar et al. 2010). La evaluación del potencial productivo de la caña de azúcar (Saccharum officinarum L.), es llevado a cabo, generalmente, al finalizar cada zafra anterior a la cosecha, basándose en la experiencia de técnicos, a través de observaciones de campo y muestreos utilizando datos estadísticos de años anteriores, sin considerar la distribución espacial del área plantada y su variabilidad a diversos factores ambientales, lo que trae como consecuencia errores en los estimados de producción, principalmente en zonas agrícolas de gran heterogeneidad, como la Huasteca México (Figura 1) y solo los aspectos de aplicación de fertilizantes y riego en ciclos de plantilla, soca y resoca, constituyen los principales temas de estudio de este cultivo y no se dispone de una herramientas que permitan caracterizar las problemáticas asociadas a la producción de caña de azúcar en el ámbito regional como percepción remota y análisis de las fases fenológicas asociadas a factores limitantes agrícolas, edafológicos y climáticos que permita establecer espacial y cuantitativamente el área ocupada por el cultivo de caña de azúcar y su relación con los factores limitantes climáticos y edafológicos a la productividad (precipitación, evapotranspiración, ENSO, tipo de suelos, altitud, pendiente etc). 2

3 Figura 1. Distribución de las zonas cañeras de México 2. Antecedentes Scarpari et al. (2004) mencionaron que para evaluar el potencial de tierras al cultivo de caña de azúcar podemos considerar tres aspectos del impacto climático en el sistema de producción maduración y rendimiento cañero. En primer lugar, el clima determina directamente el proceso de crecimiento y la cantidad de azúcar producida. Segundo, las condiciones climáticas influyen en el desarrollo de enfermedades y plagas en el cultivo que restringen su desarrollo. Tercero, el clima, en particular la lluvia, determina el exceso o escasez de agua, como también el movimiento de nutrientes y pesticidas, sin embargo, es necesario determinar el peso específico de cada variable lo que implica el diseño de nuevas metodologías y esquemas de planeación para incrementar la productividad. Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) brindan la posibilidad de vincular espacialmente distintas fuentes de información (Salgado, 2010), y a partir del análisis de las imágenes generadas por sensores remotos, es posible obtener información de las características de las coberturas vegetales, utilizando diferentes técnicas de procesamiento de imágenes; entre ellas, el cálculo de índices de vegetación a partir de los valores de reflectividad a distintas longitudes de onda y pretende extraer la información relacionada con la vegetación, minimizando la influencia de otros 3

4 factores externos en la toma de decisiones (Hatfield, 2008); y junto a el análisis multicriterio (EMC) proporcionan el marco adecuado para la integración de los distintos factores (medio ambiente, economía y sociedad) que intervienen en la aptitud del suelo para cada uso. El Proceso de las Jerarquías Analíticas (AHP, Analytic Hierarchy Process) ha sido incorporado en distintas aplicaciones SIG para la realización de análisis de aptitud a nivel espacial (Santé Riveira, 2005). El objetivo del presente trabajo fue determinar la distribución espacial de las zonas de abasto de los ingenios azucareros de la Huasteca Potosina (Alianza Popular, Plan de Ayala, San Miguel El Naranjo y Plan de San Luis), y zonificar las áreas cañeras por nivel de productividad incorporando variables edafo-climáticas mediante el uso del método multicriterio AHP (Analytic Hierarchy Process) en un ambiente SIG. 3. Materiales y métodos El territorio conocido como Huasteca Potosina, se localiza en la parte oriental del estado de San Luis Potosí; tiene como límites por el occidente la Sierra Madre Oriental y los estados de Tamaulipas al norte, Veracruz al este, e Hidalgo y Querétaro por el sur. El contorno es irregular y comprende tierras planas hasta cañones y barrancas con más del 100% de pendiente. El área se encuentra delimitada en las coordenadas geográficas de latitud norte, longitud oeste en el Municipio de Ciudad del Maíz; latitud norte, longitud oeste en el Municipio de Ebano; latitud norte, longitud oeste en el Municipio de San Ciro de Acosta y latitud norte, longitud oeste en el Municipio de Tamazunchale (Galindo et al, 2009). Para el análisis del cultivo de caña de azúcar, como cobertura y uso del suelo en la zona de estudio, se empleó la metodología de análisis espacial, que ha sido ampliamente documentada (Hatfield, 2008; Knop, 2007; Almeida, 2006; Galvão et al. 2006) con datos del sensor Landsat Thematic Mapper (TM), el cual es capaz de discriminar caña de azúcar de otros cultivos usando compuesto falso color para caracterizar, monitorear, mapear y modelaje espacial de los factores que permiten explicar las fuentes de variación de la productividad en un área cañera (Lourenço, 2005). Las imágenes empleadas fueron 2645, 2745 y 2744 (órbita/punto) adquiridas el día 4 de abril de 2005; los cuales fueron reproyectados empleando el Datum Norteamericano de 1927 (NAD27), la proyección Transversal de Mercator (UTM zona 14 Norte) y considerando el elipsoide de Clarke de Las imágenes abarcaron el 100 % del área cultivada con caña de azúcar. En segundo lugar, se llevo a cabo la construcción de mapas temáticos tomando a priori en cuenta los requerimientos climáticos y edáficos necesarios como factores base para el cálculo del desarrollo del cultivo y posteriormente delimitar áreas con aptitud potencial similares en el software ILWIS 3.6 y ArcMap ESRI ArcGis 9.2, de acuerdo a la metodología de Marini et al (2008), Jiménez (2004) y CENGICAÑA (2004) mediante bases de datos meteorológicos y edáficos (Temperaturas, Régimen de Lluvias, Índice de Severidad a la Sequia, Climas, Suelos, Altitud y Pendiente) de la zona de estudio en formato digital desarrollados de acuerdo a la metodología de Galindo et al. (2009) El procedimiento de ponderación y comparación de dichos factores de aptitud entre si se llevo a cabo utilizando el método de evaluación multicriterio AHP (Analytic Hierarchy Process) o Método 4

5 de las Jerarquías Analíticas, desarrollado por Saaty en 1977 (Díaz, 2000) dentro del modulo AHP del software ESRI ArcGis Descripción y análisis de resultados. En la Figura 2 se muestra la distribución espacial de la zona cañera de la Huasteca potosina, la cual presento una superficie de 124,181 ha (89,158 ha correspondientes al Estado de San Luis Potosí y 35,023 al estado de Tamaulipas) Figura 2. Distribución espacial del cultivo de caña en la Huasteca potosina En la Tabla 1 se presenta la matriz de comparación y los pesos obtenidos a partir de la evaluación con la técnica multicriterio aplicada a la zona cañera. 5

6 Tabla 1. Matriz de ponderación de variables Variables Clima Índice de Sequia Precipitación Temperatura Tipo de suelo Pendiente Altitud Clima Índice de sequia Precipitación Temperatura Tipo de suelo Pendiente Altitud Para la zona cañera de la Huasteca México se generan los "pesos" para cada factor a partir de una matriz de comparaciones por pares y determinar el impacto de estos factores en forma particular para la aptitud al cultivo esta región (Tablas 2 y 3) que generaron el mapa de aptitud al cultivo de caña (Figura 2). Tabla 2. Pesos de las variables de diversificación de ingenios azucareros (Nivel de inconsistencia 0.05, aceptable por AHP) Variables de aptitud al cultivo Peso de caña de azúcar Precipitación Clima Índice de sequia Temperaturas Pendiente Tipo de suelo 0.06 Altitud Suma Tabla 3. Superficie cañera por aptitud Aptitud Área (ha) % Total Alta (Mayor a 70 t/ha) 60, Media (70 a 60 t/ha) 16, Baja (60 a 50 t/ha) 13, Muy Baja (Menor a 50 t/ha) 33, Total 124,

7 Figura 2. Distribución espacial por nivel de aptitud al cultivo de caña en la Huasteca potosina 5. Discusión Del total del nivel de aptitud el 75.7 % es explicado por las variables climáticas: precipitación (lluvias) que a su vez es la variable de mayor peso (37.9 %), elementos del clima e índice de sequia seguido de las variables edafológicas: pendiente, tipo de suelo y altitud para condiciones de temporal En este sentido, Santé Riveira, (2005) concluyo que la aptitud de la tierra para usos agrícolas depende cada vez menos de los factores edafológicos. La mejora genética y la capacidad de mejorar las condiciones naturales de los suelos han provocado que actualmente los factores más restrictivos para la implantación de un cultivo o aprovechamiento sean de carácter social, económico o político ya que la Huasteca Potosina, como área cañera, se caracteriza según Aguilar (2010), Pérez (2007) y Singelmann, (2003) por estar compuesta de pequeñas superficies minifundistas (<3,0 ha por productor) alta dispersión y variabilidad en el campo, lo cual dificulta el desarrollo de la zafra, control de madurez y otras labores como manejo agronómico diverso, retraso en la época de 7

8 aplicación del fertilizante, y a la falta de renovación de las variedades de caña de azúcar en campo, es decir, además de las características climáticas tales como la irregular precipitación, otros aspectos relacionados con las condiciones de la tierra como la topografía y las condiciones reales del suelo, se deben examinar como factores limitantes a fin de poder considerar las implicaciones que puede acarrear la adopción de ciertas prácticas agrícolas. 6. Conclusiones Dentro del mapa resultante, derivado de las metodologías empleadas, se puede distinguir claramente las zonas con una alta probabilidad de obtener buenos resultados agroindustriales debido a sus características edáficas y climáticas, ya que permite una visión amplia y panorámica de las posibilidades de manejo del cultivo. No obstante, esta macrozonificación debe ser considerada como referencial para la planeación de actividades de manejo (variedades, riego, fertilización, mecanización, compactación de superficies etc) acotando la superficie sobre la cual se deben realizar estudios más intensivos, pudiendo ser replicada en otros escenarios y enriquecida a través de la inclusión de nuevos criterios y variables que se ajusten mejor a la realidad estudiada (como el uso de índices de vegetación como NDVI, firmas espectrales y clasificaciones digitales) para generar otros productos todavía más específicos y precisos de forma espacial a nivel predios cañeros. Si se tienen en cuenta la variabilidad de los factores productivos, tales como el ambiente donde se encuentra el cultivo, variedades, tipo de suelo, fertilidad, rendimientos históricos, etc., se puede hacer un manejo más eficiente del cultivo, permitiendo la aplicación de insumos de acuerdo a las necesidades y al potencial de los predios cañeros. Referencias bibliográficas Aguilar, N.; Galindo, G.; Fortanelli, J. y Contreras, C Índice normalizado de vegetación en caña de azúcar en la Huasteca Potosina. Avances en investigación agropecuaria. AIA. 14(2): Almeida, T. I. R.; De Souza, C. R. y Rossetto, R ASTER and Landsat ETM+ images applied to sugarcane yield forecast. International Journal of Remote Sensing, 27(19): CENGICAÑA Avances del proyecto de zonificación agroecológica en la zona cañera de Guatemala. Memoria de Presentación de resultados de investigación. Zafra Guatemala. 208 p. Díaz S. J., J. L. Blanco Evaluación del potencial para acuacultura costera de camarón en el entorno de la laguna de Mar Muerto, mediante la aplicación de técnicas de análisis multicriterio con un SIG. Investigaciones Geográficas, Boletín del Instituto de Geografía, UNAM. 41:62-80 Galindo M. G., C. Contreras S. L. Olvera Metodología para determinar zonas de peligro al ataque de la langosta centroamericana (Schistocerca piceifrons piceifrons Walker) apoyados en sensores de alta resolución y SIG. Estudio de caso la Huasteca México. Conceptos de geomatica y estudios de caso en México. Compilado por Raul Aguirre Gomez UNAM-Ig serie libros de investigación No. 5, Mexico D.F. 8

9 Galvao, L.S., A. R. Formaggio and D. A. TISOT The influence of spectral resolution on discriminating Brazilian sugarcane varieties. International Journal of Remote Sensing. 27(4): Hatfield, Application of Spectral Remote Sensing for Agronomic Decisions. Agronomy Journal 100(3): Knop, I Precision agriculture options for the Australian sugarcane industry. AM SRDC Technical Report 3/2007 Sugar Research and Development Corporation 124 p. Jiménez C. A., V. Vargas T.,W. E. Salinas C., M. Aguirre B., D. Rodríguez C Aptitud agroecológica para el cultivo de la caña de azúcar en el sur de Tamaulipas, México. Investigaciones Geográficas, Boletín del Instituto de Geografía, UNAM Núm. 53, 2004, p. Lourenço, L Relação entre atributos do solo e da planta e a resposta espectral da cultura de cana-de-açúcar. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola 136 p. Marini F. R.; G. L. Carvalho; E. D. Assad Sugarcane crop efficiency in two growing seasons in São Paulo State, Brazil. PesquisaAgropecuária Brasileira, Brasília, 43: Pérez Z. A Tenencia de la tierra e agroindustria azucarera. Edit. Porrua, México 214 p. Salgado S Lotificación del campo cañero: una metodología para iniciar la agricultura de precisión en ingenios de México. Interciencia, 35 (3): Santé Riveira, I. y Crecente Maseda, R Evaluación de métodos para la obtención de mapas continuos de aptitud para usos agroforestales. GeoFocus 5: 40-6 Scarpari M. S, E. Gomes Ferreira de Beauclair Sugarcane maturity estimation through edaphic-climatic parameters. Sci. Agric. (Piracicaba, Braz.) 61(5): Singelmann, P. Otero R La transformación política de México y los gremios cañeros del PRI. Revista mexicana de sociología, 65(1): p. 9