INGENIO EL CARMEN, S.A. DE C.V.

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 EL CARMEN, S.A. DE C.V. Enero, 2009

Desarrollo de un Modelo Integral de Sistema de Información Geográfica y Edáfica como RESULTADOS DE LA EVALUACIÓN EDÁFICA DEL INGENIO 12 EL CARMEN, S.A. DE C.V. (El Carmen) Localización del Ingenio El Carmen, Veracruz. El ingenio el Carmen cuenta con un área de influencia de 19785 has distribuidas principalmente en los municipios de Tierra Blanca, Ixtaczoquitlan, Atzacan, Córdoba, Fortín y Tlalixcoyan. Figura 12-1. Mapa de localización del ingenio El Carmen. DESORDENES NO NUTRIMENTALES El área de abasto del Ingenio comprende diversas condiciones topográficas y, por lo mismo, el gradiente térmico e hídrico muy amplio, de tal manera que la temperatura promedio anual varía desde menos de 20 C a zonas con 26 C o más y la precipitación fluctúa entre 800 mm y más de 2200 mm de lluvia al año.

Figura 12-2. Distribución anual de la precipitación en la zona de abasto del Ingenio El Carmen, Veracruz Dadas las condiciones edafoclimáticas de estas áreas, se observa que hay una notoria diferencia en la productividad de la caña de azúcar, de tal manera que los rendimientos obtenidos en los terrenos irrigados son al menos 40% mayores que los alcanzados en condiciones de temporal. En contraste, en la zona de Atzacán se tienen mejores rendimientos aún en terrenos de secano por tener una mejor distribución de la lluvia y a pesar de que predominan suelos de tipo acrisol, los cuales presentan acumulación de arcilla en el subsuelo, ácido y muy pobre en nutrientes, de colores rojos o amarillos. En Ixhuatlancillo predominan suelos de tipo litosol con abundantes rocas, tepetate y caliche duro. Las partes planas de Tlalixcoyan son muy escasas, donde abundan suelos de tipo Feozem y Vertisol, y se caracterizan por tener una capa superficial rica en materia orgánica y nutriente. En el Cuadro 12-1 se muestra la variación observada de algunos indicadores físicos y químicos del ambiente edáfico en el área de abasto del Ingenio El Carmen, Veracruz, que se relacionan con la precipitación y la capacidad de almacenamiento de agua por el suelo. Cuadro 12-1. Indicadores físicos y químicos de la condición edáfica en el área de abasto del Ingenio El Carmen, Veracruz. Parámetros *CE ph *MO *A Int. *SA *CC *PMP Arcilla Limo Arena ds m - 1 cmol Kg -1 % % % % Mínimo 0.0 4.3 1.5 0.00 27 11 10 17 3 9 Medio 0.2 6.1 3.7 0.41 52 37 25 41 26 32 Máximo 0.5 7.8 6.7 3.84 80 71 44 67 40 60 Observ. 93 93 93 93 93 93 93 93 93 93 *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 12-2 se muestran los indicadores del suelo y del riesgo de inundación prolongada en el área de estudio. Indicadores de la condición edáfica y riesgo de inundación en el área de abasto del Ingenio El Carmen, Veracruz Condición de los suelos *CE ph *MO *Ac lnt. *IRI Porcentaje de los valores observados Sin problemas 100 33 87 68 74 Con problemas 0 67 13 32 26 *CE=conductividad eléctrica; MO= materia orgánica; A Int.=acidez intercambiable; IRI= Índice del riesgo de Inundación prolongada. A pesar del amplio gradiente de precipitación que se presenta en el área de abasto del Ingenio en el que se encuentran zonas muy lluviosas, sólo 26% de los terrenos evaluados indican posibles

problemas de anegamiento prolongado en la profundidad del perfil de los suelos, sobre todo en aquellos predios que son arcillosos y con mal drenaje natural. En estos sitios será necesario drenar los excesos hídricos para que no afecte a la producción de la caña. La cantidad de materia orgánica de los suelos aún está en niveles aceptables; sin embargo, se aprecia una tendencia de disminución acelerada en la mayor parte del área de abasto del Ingenio, lo cual originará en el mediano plazo problemas asociados con la compactación del suelo, disminución de la tasa de difusión de oxígeno, acentuará el anegamiento, mayor vulnerabilidad a la erosión, entre otros aspectos, de tal manera que todo esto repercutirá de manera inexorable sobre la productividad de la caña de azúcar. Aunque por el momento no es necesario hacer aplicaciones de materiales orgánicos, se sugiere que se tomen las precauciones debidas y se implemente un programa de adición de enmiendas orgánicas al suelo para conservar las reservas que se tienen. Los suelos ácidos predominan en toda el área de abasto, donde 67% de los terrenos pudiesen presentar problemas potenciales para la caña de azúcar; sin embargo, al analizar la concentración de la acidez intercambiable se detectó que sólo en 32% 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 12-3 se presenta la cantidad de nitrógeno disponible para la caña de azúcar, en los terrenos muestreados del área de abasto del Ingenio El Carmen, Veracruz. Cuadro 12-3. Distribución de frecuencia del contenido de nitrógeno disponible para la caña de azúcar en los suelos del área de abasto del Ingenio El Carmen, Veracruz. Categoría Nitrógeno disponible Frecuencia Muy bajo <20 Bajo 21 a 30 Medio 31 a 40 kg ha -1 % 3.6 18.1 49.4 Alto >40 28.9 Los valores de nitrógeno disponible 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 alta a moderada, o en otras palabras, en todos los casos se requiere aplicar fertilizante nitrogenado para mantener o incluso incrementar 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 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 del suelo es escasa.

Figura 12-3. Rangos de frecuencia de Nitrógeno de acuerdo a la cantidad de arena en el suelo. 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 (>35% de arcilla en la mayoría de los casos), esto 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 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. De acuerdo al nivel de rendimiento actual del cultivo, clima, suelo, la oferta y eficiencia de recuperación de nitrógeno, se calcularon las dosis por terreno muestreado, cuya distribución de frecuencia para el área de abasto del Ingenio (Cuadro 12-4). Cuadro 12-4. 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 El Carmen, Veracruz. Frecuencia Riego Temporal kg ha -1 % % <50 0.0 16.1 50 a 100 1.1 32.3 101 a 150 23.7 48.4 >151 75.3 3.2 Las variaciones en rendimiento ocasionadas por la cantidad y distribución del agua pueden ser de 50% o más, dependiendo de la zona que se trate, lo que desde luego origina 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, así como en aquellas áreas donde el temporal sea muy bueno, aunado con prácticas de manejo que sean apropiadas. En las zonas donde precipitan más de 2000 mm de lluvia anual, si es viable por condiciones del terreno y mano de obra, sería recomendable parcializar la cantidad de nitrógeno a aplicar en tres oportunidades, esto es, 1/3 a la siembra (o rebrote), 1/3 en la primera labor y 1/3 antes de los 5 meses después de la siembra, para maximizar la eficacia del nitrógeno y disminuir el riesgo de que se pierda este

nutriente. Si lo anterior no es factible, se sugiere aplicar 1/3 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. Esto último coincide con lo que sugerimos hacer en las zonas donde llueve entre 1800 mm y 2000 mm al año. Donde la precipitación pluvial fluctúa entre 1400 mm y 1600 mm anuales, la mitad de la dosis de nitrógeno puede aplicarse a la siembra y el resto durante la primera labor, mientras que en las zonas donde llueven menos de 1200 mm al año, recomendamos aplicar 2/3 de la dosis a la siembra y 1/3 en la primera labor del cultivo. Es importante no dejar el fertilizante expuesto sobre la superficie del terreno sobre todo en los casos donde haya sitios ubicados en pendientes, para evitar su acarreo fuera del predio por los escurrimientos superficiales.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 insumos en la región y su costo. Cabe mencionar que cualquier fertilizante nitrogenado 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 suelos no hay. problemas preocupantes por acidez y, donde sí se presentan, se resuelve esto con el encalado. Fósforo En el Cuadro 12-5 se presenta la cantidad de fósforo disponible para la caña de azúcar, en los terrenos muestreados del área de abasto del Ingenio El Carmen, Veracruz. En más de 60 % de los casos evaluados se encontró una alta concentración de fósforon el suelo, lo cual se atribuye al efecto residual inducido por el historial de fertilización de los terrenos. 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, provocando a través del tiempo una acumulación de dicho nutriente. Cuadro 12-5. Distribución de frecuencia del fósforo disponible para la caña de azúcar en los suelos del área de abasto del Ingenio El Carmen, Veracruz. Categoría Fósforo disponible Frecuencia kg P 2 O 5 ha -1 % Bajo <5 14.0 Medio 6 a 10 23.7 Alto 11 a 15 3.2 Muy alto >15 59.1

Figura 12-4. Distribución de Fósforo en el suelo de acuerdo a la cantidad de arena. Los mecanismos de pérdida de fósforo se relacionan fundamentalmente por su cantidad contenida en los productos cosechados y la erosión del suelo. Por lo tanto, el fósforo tiende a incrementarse 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 tiempo dado llegará a encontrarse en un nivel de superávit, esto es, donde la oferta sea mayor a 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. 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, por el suelo que se transporta del terreno por erosión y que es depositado sobre los ecosistemas acuáticos. En el Cuadro 12-6 se presenta la distribución de frecuencia para las dosis de fósforo recomendadas para el área de abasto del Ingenio El Carmen, Veracruz. Cuadro 12-6. 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 El Carmen, Veracruz. Riego Frecuencia Temporal kg P 2 O 5 ha -1 % % <50 28.0 40.9 50 a 100 16.1 39.8 101 a 150 36.6 19.4 >151 19.4 0.0 La cantidad de fósforo que recomendamos aplicar concuerda con la disponibilidad de este nutriente en el suelo (cf. Cuadro 12-8), lo que explica de manera parcial por qué predominan las dosis bajas en los terrenos de temporal; sin embargo, es conveniente 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 de ahí las diferencias que se aprecian con las dosis que recomendamos para las zonas donde la caña de

azúcar es más productiva. 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 de la planta para que lo pueda alcanzar. 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 El predominio de suelos arcillosos en la mayoría de los terrenos del área de abasto del Ingenio, induce a que la concentración de potasio en el suelo tienda a variar de alta a muy alta. Esto se aprecia con claridad en el Cuadro 12-7, donde se muestra la distribución de frecuencia de la disponibilidad de potasio disponible para la caña de azúcar, en los terrenos muestreados del área de abasto del Ingenio El Carmen, Veracruz. Cuadro 12-7. Distribución de frecuencia del potasio disponible para la caña de azúcar en los suelos del área de abasto del Ingenio El Carmen, Veracruz. Categoría Potasio disponible Frecuencia Kg K 2 O ha -1 % Bajo <50 4.3 Medio 51 a 100 25.8 Alto 101 a 150 18.3 Muy alto >150 51.6 En suelos donde abundan las arcillas (sobre todo las del tipo 2:1), 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 terreno. Entonces, las vías por las que se pierde este nutriente del sistema de producción son: a) la cantidad de potasio contenida en los productos cosechados y; b) las pérdidas que se producen por la erosión del suelo.

Figura 12-5. Disponibilidad de Potasio 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 12-8. Cuadro 12-8. 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 El Carmen, Veracruz. Riego Frecuencia Temporal kg K 2 O ha -1 % % <50 44.1 76.3 50 a 100 8.6 11.8 101 a 150 15.1 5.4 >151 32.3 6.5 Los procesos que inducen la salida del potasio del suelo aparentemente no son significativos; sin embargo, 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 relaciona con los sitios de menor rendimiento, los cuales están ubican en terrenos de temporal y menor precipitación pluvial del área de abasto del Ingenio. 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.