INGENIO SAN MIGUEL DEL NARANJO, S.A. DE C.V.

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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 SAN MIGUEL DEL NARANJO, S.A. DE C.V. Enero, 2009

2 RESULTADOS DE LA EVALUACIÓN EDÁFICA DEL INGENIO 48 SAN MIGUEL DEL NARANJO, S.A. DE C.V. (SAN MIGUEL DEL NARANJO) Localización del Ingenio San Miguel del Naranjo, Tamaulipas-San Luis Potosí. El Ingenio San Miguel del Naranjo se encuentra situado en la parte este del estado de San Luis Potosí y al suroeste del estado de Tamaulipas. SAGARPA reporta una superficie de 16, 903 ha, el área de influencia determinada de acuerdo a los puntos de muestreo realizados en campo es de 63, 097 ha, distribuidas en los municipios de El Naranjo, Ocampo, Antiguo Morelos, Nuevo Morelos y Ciudad del Maíz, pero principalmente en el municipio de El Naranjo. Figura Localización geográfica del Ingenio San Miguel del Naranjo. Discusión sobre la Información de los Análisis Químicos del Suelo Se reportaron un total de 2607 muestras de suelo en las que se les determinó el ph, fósforo (método Bray), sodio, potasio, calcio, magnesio, materia orgánica, hierro, cobre, zinc y manganeso. Para ph faltó la información de 74 muestras (de la a la 13387, 13729, 13830, de la a la y la 15658) mientras que para las demás determinaciones faltaron las muestras y la Llama la atención los valores de 40 muestras correspondientes al municipio de Ocampo (de la a la 14445), las cuales representan el 7% de los datos de dicha zona y 1.6% de toda el área de abasto del Ingenio. Para el caso del fósforo en estos sitios se reporta una variación de fósforo entre 126 y 363 mg kg -1. En contraste, en el resto de la región en estudio los sitios con más de 100 mg kg -1 de fósforo se ubican en 5.8% de los terrenos y 94% no llegan a 50 mg kg -1. Lo anterior pudiese ser viable si se ha excedido en la aplicación de este nutriente, pero lo que hace dudar de la información es que lo mismo ocurre para el potasio con valores entre 5489 y mg kg -1, lo cual es improbable debido a que este catión estaría ocupando todos los sitios de adsorción de las arcillas, sin dejar prácticamente lugar a otros cationes como magnesio y sobre todo calcio, los cuales a su vez se encuentran en concentraciones inexplicablemente bajas por los procesos de formación que dieron origen a los suelos que predominan en la región y su ambiente químico edáfico. Los valores reportados para cobre y zinc en el conjunto de las 40 muestras en discusión también son inconsistentes, puesto que se reportan valores muy altos sin que haya una explicación coherente al respecto que la justifique (de 48 a 126 mg kg -1 para el cobre y de 29 a 49 mg kg -1 para

3 el zinc). A su vez, los datos de manganeso no son congruentes, puesto que variaron entre 0.4 y 1.7 mg kg -1 y el hierro entre 30 y 142 mg kg -1 y no se contó con mayor información que permitiese explicar dichas fluctuaciones. Indiscutiblemente algo ocurrió durante la determinación de la concentración de materia orgánica, puesto que se reportan valores entre 84 y 126%, lo cual permite concluir que hubo problemas ya sea en la colecta de las muestras o en las etapas de extracción y medición en el laboratorio. Por lo anterior, se decidió no tomar en cuenta las 40 muestras en discusión. Desórdenes no nutrimentales. La orografía de la región es muy variada. En Antiguo Morelos presenta en 60% de su territorio pendientes fuertes con alturas de 750 m sobre el nivel del mar, donde predomina el bosque mediano, en su mayoría matorral crasuláceo espinoso y al Oeste matorral alto espinoso. Cuenta con abundantes corrientes de agua, lo que hace que sea propicio para la producción de la caña de azúcar. Al igual que el caso anterior, en Ocampo se tiene una orografía accidentada con 55% de su superficie con pendientes fuertes con alturas hasta de 1500 m sobre el nivel del mar. Los asentamientos humanos se ubican principalmente en los valles que se forman en la Sierra Madre Oriental. La vegetación en las partes altas es de bosque caducifolio y selva media caducifolia, mientras que en las bajas hay selva baja caducifolia. En contraste, en Nuevo Morelos el relieve presenta pendientes suaves, donde la sierra forma un valle. La vegetación que predomina es la selva baja caducifolia. Hacia el Naranjo por ubicarse en las estribaciones de la Sierra Madre Oriental, 50% del territorio está ocupado por las sierras y entre estas forman pequeños valles agrícolas. La vegetación natural está distribuida en dos franjas, las que dividen el área de norte a sur. En una se encuentran bosques de encino y oyamel, en la otra hay selva baja caducifolia con vegetación arbórea entre 4 y 15 m de altura donde también se ubican zonas de pastizales naturales y cultivados. El clima es cálido húmedo en Antiguo Morelos, con temperatura media anual de 26ºC. y oscilaciones entre 10 y 14ºC. En Nuevo Morelos fluctúa entre 22ºC a los 26ºC, mientras que en Ocampo aunque se mantiene como promedio en 23ºC, la mínima es de 0ºC y la máxima de 43ºC. Hacia El Naranjo predomina el clima semicálido húmedo, con temperatura media anual de 19.2ºC. La precipitación pluvial media anual presenta un gradiente entre 1,200 y 1,650 mm dentro del área de abasto del Ingenio, siendo la parte que corresponde a Antiguo Morelos la menos húmeda y hacia El Naranjo la más lluviosa. La humedad se distribuye principalmente durante el verano. El período de lluvias inicia a partir de mayo y termina en octubre, ya que el volumen de lluvia recibido en la región entre noviembre y abril representa sólo 10% de la precipitación total anual. El mayor volumen pluvial se capta entre junio y septiembre donde el mes de agosto es el que presenta la mayor precipitación con un descenso notorio de la precipitación durante octubre y en diciembre inicia la etapa más seca. Lo anterior da idea de lo importante que es la planeación de las plantaciones de caña, sincronizando el crecimiento y desarrollo del cultivo con las condiciones climáticas, de tal manera que la maduración y cosecha coincidan con el período de estiaje y que las etapas críticas de requerimiento hídrico del cultivo (desde el inicio de la formación de tallos hasta la floración) concuerde con la etapa lluviosa. Por otro lado, la intensidad y cantidad de la lluvia captada en la zona puede originar diversos problemas como erosión, lixiviación de nutrientes y anegamiento prolongado sobre todo en los terrenos más arcillosos.

4 Figura Precipitación mensual y anual en la zona de abasto del Ingenio San Miguel del Naranjo, Tamaulipas- San Luis Potosí. Por las condiciones ambientales de la región, los suelos en Antiguo Morelos son Regosoles calcáreos y Rendzinas con suelos arcillo-limosos y arenosos. En Nuevo Morelos predominan los Vertisoles. En Ocampo abundan los Litosoles aunque hay una pequeña zona con Vertisoles pélicos. En El Naranjo son frecuentes los Litosoles asociados con Rendzinas y Vertisoles pélicos de origen aluvial. Es probable que haya terrenos susceptibles a problemas con posible anegamiento prolongado, cuyo efecto negativo sobre la producción de la caña de azúcar dependerá de la frecuencia e intensidad de la precipitación en las partes planas, aunado a condiciones de mal drenaje natural. Por lo tanto, cuando esto sea una condición recurrente es conveniente hacer las obras correspondientes para drenar los excesos. En el área de abasto del Ingenio todavía se encuentran suelos con suficiente cantidad de materia orgánica, lo cual hace propicio una serie de condiciones físicas de los terrenos para la producción de la caña, pero si no se tiene el cuidado de preservarla a través de prácticas apropiadas de manejo (aportes de los residuos de cosecha, compostas de los materiales de desecho de la agroindustria, entre otros), dicha condición se perderá paulatinamente causando problemas de compactación, aireación y disminución de la productividad, lo cual puede ya estar ocurriendo en varios predios de la zona, donde se acentúan problemas de baja capacidad de almacenamiento de agua y baja productividad en general. Respecto a la reacción del suelo, sólo se apreció que pudiese haber problemas potenciales por la acidez de los suelos en menos del 2% de los terrenos donde es probable que el desarrollo de la raíz del cultivo se altere por efecto de la concentración excesiva del aluminio en el complejo de intercambio, aunque no hay suficientes evidencias como para recomendar la aplicación de alguna enmienda. Por el contrario, suelos con un medio muy alcalino que pudiesen limitar el crecimiento del cultivo se observó en menos de 1%, por lo que la gran mayoría de los terrenos presentan un ambiente químico edáfico satisfactorio para la producción de la caña de azúcar, aunque cabe señalar que no se reportó información relativa a la concentración de sales solubles, lo cual puede ser nocivo para las plantaciones si se encuentra en niveles mayores a las que las plantas puedan tolerar. Con respecto a la información otorgada por el ingenio, se han seleccionado las muestras que cuentan con la mayor cantidad de información posible, esto se observa en la continuidad del número de muestras, ya que no es consecutivo.

5 Desórdenes nutrimentales. Nitrógeno Desarrollo de un Modelo Integral de Sistema de Información Geográfica y Edáfica como No se proporcionó información que pudiese interpretar la disponibilidad de nitrógeno; sin embargo, de acuerdo a las condiciones del suelo y tipo de clima que predominan en el área de abasto del Ingenio, la oferta de nitrógeno de los sistemas de producción indican que para el nivel de rendimiento de la caña de azúcar en la región, la probabilidad de respuesta a la fertilización nitrogenada varía de muy alta a moderada, o en otras palabras, en todos los casos se requiere aplicar fertilizante nitrogenado para mantener o incluso incrementar su productividad. El principal aporte de nitrógeno proviene de la mineralización de las reservas orgánicas que aún tienen los suelos y, aunque en algunas zonas pudiesen ser abundantes, no son suficientes por sí mismos 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 del suelo también es escasa. Los tipos de suelo, condiciones topográficas donde se cultiva la mayoría de la caña de azúcar y el régimen climático que predomina, 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 del nitrógeno orgánico ocasionada por la quema durante la zafra, la reacción en el medio alcalino de la solución del suelo donde el amonio se transforma en amoniaco y por la desnitrificación. En este último aspecto, en los suelos donde predominan las texturas finas (terrenos arcillosos), la humedad alojada en los micrositios del espacio poroso fomenta la actividad de la biomasa microbiana anaerobia y acelera la reducción de los nitratos, transformándose a compuestos gaseosos como óxido nitroso y nitrógeno molecular, perdiéndose este nutriente por reducción (desnitrificación). Por las mismas razones, al fluir de manera lenta el nitrógeno inorgánico en la profundidad del suelo, es improbable que ocurra la lixiviación aún durante la temporada de lluvias, pero en los terrenos donde haya menos de 15% de arcilla, el transporte de este nutriente a través de la profundidad del perfil del suelo será más acelerado, incrementando de manera considerable el riesgo de que se pierda por lixiviación, lo que eventualmente contaminará los mantos freáticos y por ello, para disminuir el riesgo de ocasionar este impacto negativo sobre el ambiente, es indispensable aplicar el fertilizante de manera apropiada. En los terrenos donde prevalezca un ambiente químico ácido, no hay condiciones propicias para que el amonio se transforme a amoniaco, evitando así que se pierda el nitrógeno por volatilización, pero donde el ph es cercano a la neutralidad o que de plano haya condiciones alcalinas, dicho proceso se intensificará de manera considerable. De acuerdo al nivel de rendimiento actual del cultivo, clima, suelo, oferta de nitrógeno y su eficiencia de recuperación, 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 Miguel del Naranjo, Tamaulipas-San Luis Potosí. Frecuencia Riego Temporal kg ha -1 % % < a a >

6 Las variaciones en rendimiento ocasionadas por la cantidad y distribución del agua originan respuestas diferentes entre aquellos cultivos producidos bajo condiciones de temporal o riego. Incluso, esto mismo ocurre aunque haya riego, pero que se tengan diferencias significativas en la capacidad de almacenamiento de agua por el suelo, lo cual depende del tipo de terreno y manejo de las reservas orgánicas edáficas. Lo anterior hace propicio que haya respuestas distintas a la aplicación de nitrógeno en cultivos con más y mejor distribución del agua en comparación con aquellos que sólo dependen de lo que captan durante las lluvias o que su almacenamiento hídrico edáfico sea deficiente. En las zonas donde el comienzo del ciclo de la caña coincida con la época lluviosa, se recomienda aplicar la mitad 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. Es importante no dejar el fertilizante expuesto sobre la superficie del suelo, sobre todo si se tienen terrenos con pendientes pronunciadas o donde haya escurrimientos, puesto que se acarreará con las avenidas causadas por las lluvias y se perderá el fertilizante. La elección de las fuentes de nitrógeno que se pueden emplear en el área de abasto del Ingenio dependerá básicamente de la disponibilidad de los fertilizantes en la región y de su costo. Cabe mencionar que cualquiera de ellos que libere amonio tendrá un efecto residual ácido (sulfato de amonio, urea, nitrato de amonio, entre otros), lo cual es deseable para la gran mayoría de los suelos del área de abasto del Ingenio; sin embargo, cabe señalar que en los terrenos donde el suelo sea neutro o alcalino se incrementa el riesgo de volatilización del nitrógeno por la transformación del amonio al gas amoniaco cuando se emplean materiales con amonio. Esto se evita o disminuye considerablemente si el fertilizante se entierra y entra en contacto directo con la humedad, pero si se llega a dejar expuesto sobre la superficie del terreno, las pérdidas de nitrógeno serán muy altas. Fósforo En el Cuadro 48-2 se presenta la cantidad de fósforo disponible para la caña de azúcar, en los terrenos muestreados del área de abasto del Ingenio San Miguel del Naranjo, Tamaulipas-San Luis Potosí. Cuadro Distribución de frecuencia del fósforo disponible para la caña de azúcar en los suelos del área de abasto del Ingenio San Miguel del Naranjo, Tamaulipas-San Luis Potosí. Categoría Fósforo disponible Frecuencia mg P kg -1 % Bajo < Medio 6 a Alto 11 a Muy alto > Hay predios donde se encontró una alta concentración de fósforo en el suelo, lo cual se atribuye al efecto residual inducido por el historial de fertilización de los terrenos y al rendimiento del cultivo. Al respecto, es común que se relacione una baja disponibilidad de este nutriente independientemente del tipo de reacción del suelo (ácido o alcalino), porque se establece una reacción de adsorción entre los iones fosfato con los minerales del suelo, quedando sólo una fracción del nutriente aplicado de forma disponible para el cultivo. En el caso de los suelos ácidos abunda la forma

7 H 2 PO 4 - que reacciona con óxidos e hidróxidos de hierro y aluminio presentes en el suelo, mientras que en los alcalinos predomina la forma HPO 4 2- que reaccionará con los minerales asociados al calcio, primero como un proceso de adsorción y eventualmente podrá ocurrir la precipitación del compuesto. Sin importar qué tipo de ión se encuentre presente en la solución del suelo o con qué mineral reaccione, se restringirá la cantidad de fósforo que pudiese ser aprovechable por el cultivo y de ahí que se suelan aplicar dosis en suficiente cantidad como para superar las reacciones antes comentadas y que pueda quedar fósforo para el cultivo. En los terrenos donde hay una escasa cantidad de este nutriente, es probable que sea consecuencia de una deficiente aplicación de fertilizantes. Si esto es así, se limitará el rendimiento de la caña de azúcar y sin que necesariamente se aprecien de manera visual los síntomas de carencias nutrimentales. 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. Por lo tanto, 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 no se produce un equilibrio natural bajo estas condiciones, la magnitud de fósforo 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 menos que el suelo sea muy alcalino). 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 eutrofizar los cuerpos de agua, originado con el suelo que se transporte del terreno por erosión y que es depositado sobre los ecosistemas acuáticos. En el Cuadro 48-3 se presenta la distribución de frecuencia para las dosis de fósforo recomendadas para el área de abasto del Ingenio San Miguel del Naranjo, Tamaulipas-San Luis Potosí. 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 Miguel del Naranjo, Tamaulipas-San Luis Potosí. Frecuencia Riego Temporal kg P 2 O 5 ha -1 % % a a > La tendencia de la dosis recomendada concuerda con la distribución de frecuencia de los valores de fósforo disponible en la región que se presentaron previamente, lo cual pudiese ser obvio hasta cierto punto. Sin embargo, cabe recordar que la dosis no depende exclusivamente de la cantidad de nutriente disponible ni tampoco de su relación con la meta de rendimiento, puesto que también es fundamental considerar 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, lo cual se modifica de acuerdo a las características de cada uno de los predios del área de abasto del Ingenio. 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.

8 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 En el Cuadro 48-4 se presenta la cantidad de potasio disponible para la caña de azúcar en los terrenos muestreados del área de abasto del Ingenio San Miguel del Naranjo, Tamaulipas-San Luis Potosí. Cuadro Distribución de frecuencia del potasio disponible para la caña de azúcar en los suelos del área de abasto del Ingenio San Miguel del Naranjo, Tamaulipas-San Luis Potosí. Categoría Potasio disponible Frecuencia mg K kg -1 % Bajo < Medio 51 a Alto 101 a Muy alto > En condiciones naturales (no agrícolas), se espera que haya una abundante cantidad de potasio en suelos arcillosos, sobre todo en aquellos donde predominen arcillas del tipo 2:1 (caso de los Vertisoles o con características vérticas), en contraste a lo que suele haber en los suelos de texturas arenosas o con otro tipo de arcillas diferentes a las 2:1 (caso de las 1:1, sesquióxidos y óxidos de hierro y aluminio, alofanos, entre otras); sin embargo, esto no es una regla general en terrenos cultivados, ya que la variación del potasio depende de las prácticas de manejo, extracción de potasio asociado al rendimiento y productos cosechados, fertilización, entre otros. El potasio prácticamente no se mueve cuando se trata de suelos arcillosos, porque rápidamente es adsorbido en el complejo de intercambio e impide su desplazamiento hacia las partes inferiores del perfil del suelo. 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 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. Una causa adicional por la que se puede perder el potasio ocurre en los terrenos arenosos, donde se incrementa considerablemente el riesgo de que se lixivie. Considerando la meta de rendimiento bajo condiciones de riego y temporal, 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 48-5.

9 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 Miguel del Naranjo, Tamaulipas-San Luis Potosí. Frecuencia Riego 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 ubica en los que son producidos bajo condiciones de temporal o que la capacidad de almacenamiento de agua por el suelo no es suficiente, provocando menor rendimiento en contraste con la productividad que es factible lograr en terrenos irrigados o con buena disponibilidad de agua. Por el tipo de suelos de la región, la forma de aplicación de potasio es similar al fósforo, esto es, enterrarlo 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 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. En suelos muy arenosos, se sugiere fraccionar la aplicación del potasio en la misma proporción y oportunidad que la recomendada para el nitrógeno, para evitar o disminuir el riesgo de pérdidas por lixiviación.