PRONAC. Digitalización del Campo Cañero en México para Alcanzar la Agricultura de Precisión de la Caña de Azúcar RESUMEN

Transcripción

1 Desarrollo de un Modelo Integral de Sistema de Información Geográfica y Edáfica como PRONAC Digitalización del Campo Cañero en México para Alcanzar la Agricultura de Precisión de la Caña de Azúcar RESUMEN Desarrollo de un Modelo Integral de Sistema de Información Geográfica y Edáfica como Fundamento de la Agricultura de Precisión en la Caña de Azúcar en México. INGENIO IMPULSORA DE LA CUENCA DEL PAPALOAPAN, S.A. DE C.V. Enero, 2009

2 RESULTADOS DE LA EVALUACIÓN EDÁFICA DEL INGENIO 43 IMPULSORA DE LA CUENCA DEL PAPALOAPAN, S.A. DE C.V. (SAN CRISTÓBAL) Localización del ingenio San Cristóbal, Veracruz. El Ingenio San Cristóbal se encuentra situado en la parte sur del estado de Veracruz dentro de las llanuras del sotavento. Con una superficie de aproximadamente 123,355 has, distribuidas en los Municipios de Cosamaloapan, José Azueta, Chacaltianguis, Ixmatlahuacan, Acula, Tlacojalpan, Amatitlan, Tuxtilla isla, Tlacotalpan, Otatitlan pero principalmente en el Municipio de Carlos A. Carrillo. Figura Localización geográfica del Ingenio San Cristóbal. Entre las principales localidades que comprenden el ingenio se encuentran Cosamaloapan, Carlos A. Carrillo, Tlacojalpa, Chacaltianguis, Paraíso Novillero y Acula. DESORDENES NO NUTRIMENTALES El área de abasto del Ingenio se encuentra en las llanuras del Sotavento, cuyas condiciones topográficas ocasiona la presencia de terrenos bajos, regulares y cenagosos en gran parte de la región. La temperatura media anual fluctúa entre 25 C y 30 C, con dos zonas diferentes en cuanto a la humedad; una donde llueve 1400 mm o menos al año y otra donde se capta un volumen de precipitación pluvial incluso superior a los 2000 mm anuales. En la region se encuentran cambisoles son propicios para la agricultura, pero como sólo se cuenta con producciones en secano, se obtienen rendimientos inferiores a 60 t ha -1. Los gleysoles predominan en la región por ser de textura fina, donde el agua se estanca el agua durante la época de lluvia, por lo que si se drenan, pueden ser suelos muy productivos.

3 Figura Precipitación mensual y anual en la zona de abasto del Ingenio San Cristóbal, Veracruz. Para apreciar de manera más evidente los efectos edafoclimáticos sobre los problemas relacionados con los desórdenes no nutrimentales, en el Cuadro 43-2 se muestran los indicadores del suelo y del riesgo de inundación prolongada en el área de estudio. Cuadro Indicadores físicos y químicos de la condición edáfica en el área de abasto del Ingenio San Cristóbal, Veracruz. Parámetros *CE ph *MO *A Int. *SA *CC *PMP Arcilla Limo Arena ds m -1 cmol Kg -1 % % % % Mínimo Medio Máximo Observ *CE= conductividad eléctrica; MO= materia orgánica; A Int.= acidez intercambiable; SA= saturación con agua; CC= capacidad de campo PMP= punto de marchitamiento permanente En el Cuadro 43-2 se muestran los indicadores del suelo y del riesgo de inundación prolongada en el área de estudio. Cuadro Indicadores de la condición edáfica y del riesgo de inundación en el área de abasto del Ingenio San Cristóbal, Veracruz. Condición de los suelos *CE ph *MO *Ac lnt. *IRI Porcentaje de los valores observados Sin problemas Con problemas *CE=conductividad eléctrica; MO= materia orgánica; A Int.=acidez Intercambiable; IRI= Índice del riesgo de inundación prolongada Como era de esperarse, cerca de la mitad de los terrenos evaluados presentan problemas de inundación prolongada, cuya severidad dependerá de la frecuencia e intensidad de la precipitación en las partes planas con mal drenaje natural. En estos predios es indispensable drenar los excesos

4 hídricos para que no afecte al crecimiento y desarrollo de la caña si se desea mejorar la productividad y rentabilidad del sistema de producción, ya que de lo contrario no tendrá sentido la aplicación de enmiendas o fertilizantes, porque el factor más limitante es la pobre aireación y exceso de agua en el subsuelo. Además de lo anterior, es importante resaltar que la abundante cantidad de materia orgánica que contenían los suelos se ha perdido considerablemente, de tal manera que ahora la mitad de los terrenos presentan bajos contenidos de reservas orgánicas y 25% más están cerca de los límites críticos. Por lo anterior, si no se tiene el cuidado de preservarla a través de prácticas apropiadas de manejo, se incrementarán los problemas relacionados con los desórdenes no nutrimentales, como es el caso de la compactación, falta de aireación y abatimiento de la productividad. Un factor adicional que también es necesario atender es la acidez de los suelos, puesto que en 40% de los terrenos se detectó presencia de aluminio intercambiable; sin embargo, esto todavía no es una situación generalizable porque por el momento sólo en 15% de los sitios es factible que se esté alterando el desarrollo de la raíz del cultivo por efecto de la concentración de aluminio en el complejo de intercambio, ocasionando pérdidas en la productividad de la caña de azúcar. DESORDENES NUTRIMENTALES Nitrógeno En el Cuadro 43-3 se presenta la cantidad de nitrógeno disponible para la caña de azúcar, en los terrenos muestreados del área de abasto del Ingenio San Cristóbal, Veracruz. Cuadro Distribución de frecuencia del contenido de nitrógeno disponible para la caña de azúcar en los suelos del área de abasto del Ingenio San Cristóbal, Veracruz. Categoría Nitrógeno disponible Frecuencia kg ha -1 % Muy bajo < Bajo 21 a Medio 31 a Alto > Los valores de nitrógeno disponible son consecuentes con las condiciones edafoclimáticas que se presentan en el área de abasto del Ingenio e indican que para el nivel de rendimiento de la caña de azúcar que se obtiene, la probabilidad de respuesta a la fertilización nitrogenada varía de alta a muy alta, o en otras palabras, en todos los casos se requiere aplicar fertilizante nitrogenado para mantener la productividad del sistema de producción. Los principales aportes de nitrógeno provienen de la mineralización de las reservas orgánicas que aún tienen los suelos y, aunque en algunas zonas todavía son abundantes, no son suficientes como para satisfacer la demanda del cultivo. Otra fuente de nitrógeno es el contenido en las raíces que quedan después de la cosecha, pero su contribución a la oferta nitrogenada del suelo también es escasa (Figura 43-5).

5 Figura Rangos de frecuencia de amonio de acuerdo a la cantidad de arena en el suelo Los tipos de suelo y el régimen climático que predomina donde se cultiva la mayoría de la caña de azúcar, apuntan a que las principales pérdidas de nitrógeno del suelo estén relacionadas con la cantidad de este nutriente contenida en los productos cosechados, la volatilización ocasionada por la quema durante la zafra y por la desnitrificación. En este último aspecto, como es frecuente la condición del drenaje impedido, ocasiona el anegamiento de los terrenos y hace propicias las condiciones para el desarrollo de la actividad de la biomasa microbiana anaerobia, acelerando la reducción de los nitratos y fomentando su pérdida por desnitrificación. Por las mismas razones, al fluir de manera lenta el nitrógeno en la profundidad del suelo, es improbable que ocurra la lixiviación a pesar del régimen lluvioso. En los terrenos donde prevalece un ambiente químico ácido, no se reúnen las condiciones para que el amonio se transforme a amoniaco, evitando así que se pierda el nitrógeno por dicha vía; sin embargo, esto puede ocurrir en aquellos terrenos que tengan un ph alcalino. De acuerdo al nivel de rendimiento actual del cultivo, clima, suelo, oferta de nitrógeno y eficiencia de recuperación de este nutriente, se calcularon las dosis por terreno muestreado, cuya distribución de frecuencia para el área de abasto del Ingenio se muestra en el Cuadro Cuadro Distribución de frecuencia de dosis de nitrógeno que se recomienda aplicar a la caña de azúcar en los suelos del área de abasto del Ingenio San Cristóbal, Veracruz. Dosis de nitrógeno Riego Frecuencia Temporal kg ha -1 % % < a a > En el área de abasto del Ingenio no se cuenta con riego, lo cual se refleja en el bajo rendimiento de la caña de azúcar obtenido en zonas donde no tienen problemas de drenaje y que hace falta humedad en el suelo sobre todo en las etapas críticas del requerimiento hídrico de la caña. En

6 contraste, el exceso hídrico que prevalece en la mayor parte de la región hace que los rendimientos sean muy bajos, de ahí su baja respuesta a la aplicación de nitrógeno a pesar de la escasa oferta nitrogenada del suelo. Cabe hacer la aclaración de que se propone la aplicación de nitrógeno en sistemas irrigados por si se decidiera implementar sistemas de riego donde esto pueda ser factible, por lo que el incremento en rendimiento que se ocasionará por la cantidad y distribución del agua es viable que sea del orden de un 50%, originando respuestas distintas a la aplicación de nitrógeno en cultivos irrigados en comparación con aquellos que sólo dependan de lo que captan durante las lluvias y sin que estén afectados por el mal drenaje. Por lo anterior, los terrenos irrigados tendrán una mayor productividad y por ende, más necesidad de nitrógeno. En las zonas donde precipitan alrededor de 1400 mm de lluvia anual o menos y que no tengan problemas de anegamiento, se sugiere aplicar 2/3 de la dosis al momento de la siembra o inicio del rebrote de la caña y el resto adicionarlo durante la primera labor del cultivo. En las áreas más lluviosas sin mal drenaje, se sugiere que se aplique al inicio 1/3 de la dosis total de nitrógeno y el resto durante la primera labor. Para los terrenos con exceso hídrico se sugiere que a la brevedad posible se hagan las labores necesarias para evacuar el agua estancada, ya que la fertilización no será relevante mientras no se resuelvan de manera apropiada este problema. En todo caso, si no hay manera de llevar a cabo dichas labores, con el propósito de propiciar un mejor aprovechamiento del nitrógeno se sugiere aplicar el nitrógeno en tres oportunidades, esto es, dividir la dosis en tres partes iguales adicionando 1/3 al inicio del ciclo, 1/3 a la primera labor y 1/3 en la segunda labor. Las fuentes de nitrógeno que se pueden emplear en el área de abasto del Ingenio deberán contener amonio y evitar los nitratos para disminuir lo más que se pueda las pérdidas por desnitrificación. Cabe mencionar que cualquier fertilizante que libere amonio tendrá un efecto residual ácido (sulfato de amonio, urea, nitrato de amonio, entre otros). Sin embargo, en la mayoría de los terrenos no hay problemas preocupantes por acidez y, donde sí se presentan, esto se resuelve con el encalado. En las zonas con suelos alcalinos el fertilizante deberá ser enterrado para evitar pérdidas por volatilización Fósforo En el Cuadro 43-5 se presenta la cantidad de fósforo disponible para la caña de azúcar, en los terrenos muestreados del área de abasto del Ingenio San Cristóbal, Veracruz. En la mayoría de los casos evaluados (casi el 80%) se encontró una baja concentración de fósforo en el suelo, lo cual se atribuye a las condiciones edáficas y climáticas que prevalecen en la región que aunado al tipo de manejo practicado, propician rendimientos bajos de la caña de azúcar y, por ende, una escasa aplicación de fertilizante fosfatado. Además, el ambiente químico de los suelos hace que de manera natural sea escasa la disponibilidad de este nutriente, porque se establece una intensa reacción de adsorción entre los iones fosfato con los minerales del suelo, restringiendo así la cantidad de fósforo que pudiese ser aprovechable por el cultivo. Cuadro Distribución de frecuencia del fósforo disponible para la caña de azúcar en los suelos del área de abasto del Ingenio San Cristóbal, Veracruz. Categoría Fósforo disponible Frecuencia kg P 2 O 5 ha -1 % Bajo < Medio 6 a

7 Alto 11 a Muy alto > Figura Distribución de Fósforo en el suelo de acuerdo a la cantidad de arena. Los mecanismos de pérdida de fósforo se relacionan fundamentalmente por la cantidad de este nutriente contenida en los productos cosechados y la erosión del suelo. En los casos donde hay una mayor aplicación de fertilizantes, el fósforo tiende a acumularse en el suelo y, si a través de los ciclos continúan las aplicaciones de este nutriente en cantidades mayores a las que la caña de azúcar aprovecha, en un determinado tiempo llegará a encontrarse en un nivel de superávit, esto es, la oferta superará la demanda del cultivo, como ocurre ya en 20% de los terrenos evaluados. Como no se produce un equilibrio natural entre el fósforo aplicado y su reacción con los minerales del suelo, la magnitud de este nutriente en el suelo cada vez será mayor cuyo exceso no causará problemas fisiológicos a la planta ni interferencias con otros nutrientes por las condiciones edáficas de la región, a excepción de los terrenos con suelos alcalinos, donde pudiese propiciar una baja disponibilidad de elementos menores, especialmente de hierro, manganeso y zinc. De ahí la importancia de establecer un tope para no extralimitarse en las aplicaciones de fertilizante, porque además de repercutir negativamente sobre la economía del productor, incrementa el riesgo de ocasionar problemas de contaminación de los ecosistemas acuáticos de la región. En el Cuadro 43-6 se presenta la distribución de frecuencia para las dosis de fósforo recomendadas para el área de abasto del Ingenio San Cristóbal, Veracruz. Cuadro Distribución de frecuencia para la dosis de fósforo que se recomienda aplicar a la caña de azúcar en los suelos del área de abasto del Ingenio San Cristóbal, Veracruz. Dosis de fósforo Frecuencia Riego Temporal kg P 2 O 5 ha -1 % %

8 < a a > En concordancia con lo expuesto en el Cuadro 43-7 referente a los niveles de disponibilidad de fósforo en la región, se puede apreciar que en el Cuadro 43-8 las dosis recomendadas fluctúan básicamente entre 50 y 100 kg de P 2 O 5 por hectárea, mientras que si se decidiera por establecer sistemas de riego donde sea propicio en el área de abasto del Ingenio, las dosis tendrían que ser mayores. Cabe recordar que la dosis no depende exclusivamente de la cantidad de nutriente disponible ni tampoco de su relación con la meta de rendimiento, sino también de la eficiencia de recuperación del fósforo, la cual está condicionada en la zona por la intensidad de la reacción de los fosfatos con los minerales del suelo y las condiciones de reducción que predominan en la región. El fósforo debe ser incorporado al suelo en su totalidad al momento de la siembra o inicio del rebrote de la caña durante las socas. No tendrá ningún efecto positivo si esto se hace ya avanzado el ciclo del cultivo o si se deja el fertilizante sobre la superficie del terreno. El fósforo en el subsuelo prácticamente no se mueve y, por lo mismo, debe procurarse que este quede cercano a la raíz del cultivo. Dadas las condiciones climáticas, edáficas y de manejo, se pueden emplear como fuente de fósforo cualquier fertilizante sólido soluble (superfosfato de calcio triple o simple, fosfato diamónico o monoamónico, mezclas físicas, entre otras), por lo que el criterio de selección debe estar de acuerdo con la disponibilidad de insumos en la región y su costo, siempre y cuando se sigan las sugerencias de su aplicación aquí presentadas. Potasio La abundante cantidad de potasio en la mayoría de los terrenos del área de abasto del Ingenio obedece a la cantidad y tipo de arcilla de los suelos de la región, el nivel de rendimiento del cultivo y manejo que se practica. Lo anterior se aprecia con claridad en el Cuadro 43-7, donde se presenta la cantidad de potasio disponible para la caña de azúcar, en los terrenos muestreados del área de abasto del Ingenio San Cristóbal, Veracruz. Cuadro Distribución de frecuencia del potasio disponible para la caña de azúcar en los suelos del área de abasto del Ingenio San Cristóbal, Veracruz. Categoría Potasio disponible Frecuencia Kg K 2 O ha -1 % Bajo < Medio 51 a Alto 101 a Muy alto > El potasio prácticamente no se mueve a través del perfil del suelo por el tipo de minerales que predominan. Esto hace que este catión sea rápidamente adsorbido en el complejo de intercambio e impide su desplazamiento hacia los horizontes subyacentes. Además, como no se pierde por volatilización durante las quemas provocadas en las zafras, el potasio contenido en la biomasa remanente después de la cosecha se reintegrará al suelo. Entonces, las vías por las que sale este

9 nutriente del suelo son básicamente dos: a) la cantidad de potasio contenida en los productos cosechados y; b) las pérdidas que se producen por la erosión del suelo. Figura Disponibilidad de Potasio en el suelo de acuerdo a la cantidad de arena. Considerando la meta de rendimiento bajo condiciones de temporal y de los sistemas de riego hipotéticos, así como la disponibilidad de potasio en el suelo y la eficiencia de recuperación de este nutriente, se calculó la dosis correspondiente por terreno muestreado, cuya distribución de frecuencia para toda el área de abasto se presenta en el Cuadro Cuadro Distribución de frecuencia de la dosis de potasio que se recomienda aplicar a la caña de azúcar en los suelos del área de abasto del Ingenio San Cristóbal, Veracruz. Dosis de potasio Riego Frecuencia Temporal kg K 2 O ha -1 % % < a a > Cabe mencionar que aunque los procesos que inducen la salida del potasio del suelo son aparentemente no significativos, sin duda alguna la cantidad de este nutriente se abatirá a través del tiempo si no se toma la precaución de reponerla mediante la adición de materiales fertilizantes, ya sean químicos u orgánicos, lo cual se puede evaluar de manera eficaz a través de estudios como es el caso del presente trabajo. Lo anterior es particularmente importante para suelos arcillosos, debido a que superar una deficiencia de potasio resultará más costoso en comparación a la que se presente en suelos arenosos, por la interacción entre este nutriente y la fracción fina edáfica, lo que modifica la eficiencia de recuperación del potasio. La menor proporción de dosis de potasio requerida por los cultivos del área de abasto del Ingenio, se debe a la escasa productividad de la caña de azúcar, ya sea por falta de humedad o excesos hídricos prolongados, siendo ambos de menor rendimiento en contraste con la producción que es factible lograr en terrenos donde se pudiera implementar la irrigación. Por el tipo de suelos de la región, la forma de aplicación de potasio es similar al fósforo, esto es, incorporarlo todo al momento de la siembra o inicio del rebrote de la caña durante las socas, procurando que quede cercano a la raíz del cultivo. Dadas las condiciones climáticas, edáficas, de manejo y cantidad recomendada, se puede emplear como fertilizante el cloruro de potasio sin ningún riesgo. No es necesario aplicar otras fuentes (como

10 sulfato o nitrato de potasio), a menos que se justifique por su disponibilidad en la región y su precio por unidad de nutriente en el fertilizante.