INGENIO SAN NICOLAS, 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 NICOLAS, S.A. DE C.V. Enero, 2009

2 RESULTADOS DE LA EVALUACIÓN EDÁFICA DEL INGENIO 50 SAN NICOLAS, S.A. DE C.V. (SAN NICOLAS) Localización del ingenio San Nicolás, Veracruz. El ingenio san Nicolás cuenta con una superficie de has aproximadamente, distribuidas en las comunidades de Tétela, San José de tapia, Mata Tenatito (Casco hacienda), Paso de la Boca, Veinte de Noviembre y Trapiche Viejo. Figura Mapa de localización del ingenio San Nicolás. DESORDENES NO NUTRIMENTALES El área de abasto del Ingenio se encuentra en la zona central montañosa del estado de Veracruz, con suelos irregulares con abundancia de lomeríos con pendientes suaves de entre los 104 y los 280 metros en algunas partes y planos en otras. Las condiciones orográficas y la extensión de la superficie, hacen que el clima de la región sea muy heterogéneo, con un gradiente térmico que varía en razón inversa con la altura cuya temperatura media anual va de 18 C hacia las partes altas y de 26 C en las bajas. Esto mismo ocurre con la variación de la precipitación pluvial media anual, la cual presenta un gradiente hídrico desde 1300 mm o menor en las áreas menos húmedas hasta más de 2500 mm en las más lluviosas. Según su posición topográfica, los suelos pueden ser formados in-situ o tener un origen aluvio-coluvial, que se caracterizan por ser calizas e ígneos, arcillosos en elevado porcentaje con coloraciones café oscuro y susceptibles a la erosión sobre todo cuando están ubicados en pendientes. En los valles de Fortín y Córdoba se presentan suelos de tipo acrisol, con acumulación de arcilla en el subsuelo, ácidos, muy pobres en nutrientes y susceptibles a la erosión. Hacia las llanuras del Sotavento se encuentran suelos de tipo cambisol, gleysol y luvisol. Los de de tipo feosem presentan una capa superficial oscura, suave y rica en materia orgánica y nutrientes, mientras que los vertisoles forman grietas anchas y profundas en época de sequía, son suelos duros y de baja susceptibilidad a la erosión.

3 Figura Distribución anual de la precipitación en la zona de abasto del Ingenio Central Progreso, Veracruz En el Cuadro 50-1 se muestra la variación observada de algunos indicadores físicos y químicos del ambiente edáfico en el área de abasto del Ingenio San Nicolás, Veracruz, que se relacionan con la precipitación y la capacidad de almacenamiento de agua por el suelo. Cuadro Indicadores físicos y químicos de la condición edáfica en el área de abasto del Ingenio San Nicolás, 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 50-2, con los indicadores del suelo y del riesgo de anegamientos prolongados en el área de estudio. Cuadro Indicadores de la condición edáfica y del riesgo de inundación en el área de abasto del Ingenio San Nicolás, Veracruz. Condición de los suelos Sin problemas *CE ph *MO *Ac lnt. *IRI Porcentaje de los valores observados

4 Con problemas *CE=conductividad eléctrica; MO= materia orgánica; A Int.=acidez intercambiable; IRI= Índice del riesgo de inundacion La mayor parte de los terrenos evaluados indican que no presentan problemas severos de anegamiento prolongado, aunque en 19% de los casos sí se apreció esto, cuya severidad dependerá de la frecuencia e intensidad de la precipitación en las partes planas con mal drenaje natural. En estos predios será necesario drenar los excesos hídricos para que no afecte a la producción de la caña. La abundante cantidad de materia orgánica que contenían los suelos se ha perdido considerablemente. Al respecto, una ventaja importante que se tiene en la región es el contenido actual de materia orgánica que aún prevalece, lo cual puede brindar una serie de atributos positivos a los suelos como es el caso de su capacidad de almacenamiento de agua, resistencia al proceso erosivo, tasa de difusión de oxígeno libre, entre otras propiedades. No obstante lo anterior, también se apreció que las reservas orgánicas edáficas activas están disminuyendo por su escaso aporte nitrogenado, de tal manera que de seguir esta tendencia negativa, en poco tiempo se abatirá la fertilidad física de los suelos y causará problemas de compactación, aireación y retención de humedad, entre otras variables, lo que repercutirá de manera negativa sobre la productividad de la caña de azúcar. Un factor que también es necesario atender es la acidez de los suelos, puesto que en 32% de los terrenos se detectó valores bajos de ph; sin embargo, esto todavía no es una situación generalizable, porque por el momento sólo en 22% 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 50-3 se presenta la cantidad de nitrógeno disponible para la caña de azúcar, en los terrenos muestreados del área de abasto del Ingenio San Nicolás, 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 Nicolás, Veracruz. Categoría Nitrógeno disponible Frecuencia kg ha -1 % Muy bajo < Bajo 21 a Medio 31 a Alto >40 0.0

5 Figura Rangos de frecuencia de nitrógeno de acuerdo a la cantidad de arena en el suelo A pesar del alto contenido de materia orgánica que presentan en general los suelos del área de abasto del Ingenio, los valores de nitrógeno disponible son muy bajos. Esto se debe a que las reservas orgánicas activas son escasas, predominando básicamente los materiales más humificados, resistentes a la mineralización y a la protección que ejerce la matriz arcillosa del suelo contra la acción de la biomasa microbiana. Para el nivel de rendimiento de la caña de azúcar en la región, la probabilidad de respuesta a la fertilización nitrogenada es muy alta, lo que quiere decir que en todos los casos se requiere aplicar fertilizante nitrogenado para mantener o incluso incrementar la productividad del sistema de producción. 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 ocasionada por la quema durante la zafra y por la desnitrificación. En este último aspecto, como predominan las texturas finas ocasiona ciertos períodos en que se mantiene con humedad el perfil del suelo, donde se fomenta la actividad de la biomasa microbiana anaerobia y acelera la reducción de los nitratos, perdiéndose 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 a menos que el contenido de arcilla sea menor a 15%, acelerando entonces las pérdidas del nitrógeno por la infiltración hacia los mantos freáticos. A su vez, al prevalecer un ambiente químico ácido, no hay condiciones propicias para que el amonio se transforme a amoniaco, evitando así que se pierda el nitrógeno por dicha vía, aunque en los suelos alcalinos hay el riesgo de que se volatilice el nitrógeno si no se aplica de manera apropiada el fertilizante. 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 (Cuadro 50-4). 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 Nicolás, Veracruz. Riego Frecuencia Temporal kg ha -1 % % <

6 50 a a > Las variaciones en rendimiento ocasionadas por la cantidad y distribución del agua pueden llegar a ser hasta de un 50%, originando respuestas distintas a la aplicación de nitrógeno en cultivos irrigados en comparación con aquellos que sólo dependen de lo que captan durante las lluvias. Por lo anterior, los terrenos irrigados tendrán una mayor productividad y por ende, más necesidad de nitrógeno.en las zonas con menor precipitación y terrenos arcillosos, se recomienda 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 o suelos con menos de 15% de arcilla, se sugiere que se aplique al inicio 1/3 de la dosis total de nitrógeno y lo demás durante la primera labor. Si se tienen terrenos con pendientes pronunciadas o suelos alcalinos, es importante no dejar el fertilizante expuesto sobre la superficie del suelo, puesto que se acarreará con los escurrimientos superficiales o perderá por volatilización si se adicionan fuentes con amonio. 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). Sin embargo, no se sugiere que por esta razón se prefieran aquellas que sólo tengan nitratos, puesto que en la mayoría de los terrenos no hay problemas preocupantes por acidez y, donde sí se presentan, se resuelve esto con el encalado. Fósforo En el Cuadro 50-5 se presenta la cantidad de fósforo disponible para la caña de azúcar, en los terrenos muestreados del área de abasto del Ingenio San Nicolás, Veracruz. Cuadro Distribución de frecuencia del fósforo disponible para la caña de azúcar en los suelos del área de abasto del Ingenio San Nicolás, Veracruz. Categoría Fósforo disponible Frecuencia kg P 2 O 5 ha -1 % Bajo <5 6.5 Medio 6 a Alto 11 a Muy alto >

7 Figura Distribución de Fósforo en el suelo de acuerdo a la cantidad de arena En la mayoría de los casos evaluados (más del 85% de los terrenos) se encontró una alta concentración de fósforo en el suelo, lo cual se atribuye al efecto residual inducido por el historial de fertilización practicado en la región. Al respecto, es común que se relacione una baja disponibilidad de este nutriente con suelos ácidos, porque se establece una reacción de adsorción entre los iones fosfato (principalmente H 2 PO 4 - en este ambiente químico) con óxidos e hidróxidos de hierro y aluminio presentes en el suelo, restringiendo así la cantidad de fósforo que pudiese ser aprovechable por el cultivo y de ahí que se suelan aplicar dosis mucho mayores a las que realmente se ocupan, propiciando su acumulación. 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 ya ocurre en gran parte del área de abasto del Ingenio. 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. 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 50-6 se presenta la distribución de frecuencia para las dosis de fósforo recomendadas para el área de abasto del Ingenio San Nicolás, 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 Nicolás, Veracruz. Riego Frecuencia Temporal kg P 2 O 5 ha -1 % % < a a > En concordancia con lo expuesto en el Cuadro 50-8 referente a los niveles de disponibilidad de fósforo en la región, se puede apreciar que en el Cuadro 50-9 las dosis de fósforo son o muy bajas 50 kg de P 2 O 5 por hectárea o incluso no se sugiere aplicar este nutriente en algunos casos, indistintamente del rendimiento esperado (cultivos irrigados o temporal estricto). 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

8 del suelo, de ahí que en ciertos sitios se recomiende aplicar fertilizantes fosfatados a razón de 100 kg P 2 O 5 por hectárea o más. 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 cantidad de potasio en la mayoría de los terrenos del área de abasto del Ingenio es suficiente como para abastecer la demanda de este nutriente por la caña de azúcar en la mayoría de los casos, lo cual es consecuencia de 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 50-7, donde se presenta la cantidad de potasio disponible para la caña de azúcar, en los terrenos muestreados del área de abasto del Ingenio San Nicolás, Veracruz. Por el tipo de suelos que predominan en la región, el potasio prácticamente no se mueve, 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. Cuadro Distribución de frecuencia del potasio disponible para la caña de azúcar en los suelos del área de abasto del Ingenio San Nicolás, Veracruz. Categoría Potasio disponible Frecuencia Kg K 2 O ha -1 % Bajo < Medio 51 a Alto 101 a Muy alto >

9 Figura Disponibilidad de Fósforo en el suelo de acuerdo a la cantidad de arena. 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 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 Nicolás, Veracruz. Riego Frecuencia Temporal kg K 2 O ha -1 % % < a a > 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, que son de menor rendimiento en contraste con la productividad que es factible lograr en terrenos irrigados. 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. Además, aunque por el momento la oferta edáfica de este nutriente es suficiente, la concentración de potasio en los suelos está cercana a la crítica donde puede haber en el corto plazo respuesta a la fertilización potásica. 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 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.

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