Diagnostico, modelaje y recomendaciones

Transcripción

Desarrollo de un Modelo Integral de Sistema de Información Geográfica y Edáfica como
Fundamento de la Agricultura de Precisión en la caña de azúcar para México
Etapa I
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. Etapa I
INGENIO CIA. AZUCARERA
CUATOTOLAPAM, S.A DE C.V.
Enero, 2009
Etapa I
RESULTADOS DE LA EVALUACIÓN EDÁFICA DEL 11 CIA. AZUCARERA CUATOTOLAPAM,
S.A DE C.V. (Cuatotolapam)
Localización del Ingenio Cuatotolapam, Veracruz.
El Ingenio Cuatotolapam se encuentra situado en la parte sur del estado de Veracruz dentro de las
llanuras del sotavento. Con una superficie de aproximadamente 47 417 ha, distribuidas en los
Municipios de Acayucan, San Andrés Tuxtla, Juan Rodríguez Clara y Santiago Tuxtla, pero
principalmente en el Municipio de Hueyapan de Ocampo.
Figura 11-1. Localización geográfica del Ingenio Cuatotolapam.
El municipio de Hueyapan de Ocampo colinda al norte con los municipios de Catemaco y San
Andrés Tuxtla, al sur con Acayucan y Juan Rodríguez Clara, al este con Soteapan y al oeste con
los municipios de Isla, Juan Rodríguez Clara y Santiago Tuxtla. Entre las principales localidades
que comprenden el ingenio se encuentran Juan Díaz Covarrubias, Corral Nuevo, Hueyapan de
Ocampo, Estación Cuatotolapam, Mazumiapan y Quiamoloapan. La principal vía de comunicación
es la autopista La Tinaja-Cosoleacaque o la carretera Córdoba-Coatzacoalcos.
DESORDENES NUTRIMENTALES
El área de abasto del Ingenio se ubica en la zona sur del estado de Veracruz, en la región de las
llanuras del Sotavento, donde la formación de los suelos está bajo el área de influencia del
conjunto montañoso de la sierra Santa Marta Soteapan, Juan Martín o los Tuxtlas. Su clima es
cálido con temperatura promedio de 26 °C y la precipitación pluvial fluctúa entre 1174 mm al año
en zonas relativamente planas, hasta más de 1500 mm anuales en las partes cerriles. Dada la
frecuencia y distribución de la lluvia, es conveniente planear las prácticas de cultivo para que
coincida el crecimiento y desarrollo del cultivo con la precipitación, procurando que las etapas
críticas de requerimiento hídrico coincidan con el período de lluvias y donde no se necesita la
Etapa I
humedad no interfiera con el manejo. La intensidad y cantidad de la precipitación causa problemas
como erosión, acidez, acarreo de nutrientes y su lixiviación, así como zonas en el perfil del suelo
anegadas por tiempo prolongado.
Por sus condiciones orográficas, la topografía de la región va desde suavemente ondulada hasta
muy escarpada. En la zona de Acayucan, predominan los luvisoles y vertisoles, en Hueyapan de
Ocampo son cambisoles, luvisoles, y vertisoles con acumulación de arcilla en el subsuelo y muy
susceptibles a la erosión, mientras que en San Andrés Tuxtla son fundamentalmente acrisoles y
vulnerables a la erosión, lo cual se aprecia por la abundancia de Litosoles.
450
Cerrito, Juan Rodríguez Clara
400
Cuatotolapam
Precipitación (mm)
350
Los mangos Hueyapan
300
Nopalapan
250
Juan Rodríguez Clara
200
Lauchapan San Andrés Tuxtla
150
100
50
Dic
Nov
Oct
Sep
Ago
Jul
Jun
May
Abr
Mar
Feb
Ene
0
Mes
Figura 11-2. Distribución anual de la precipitación en la zona de abasto del Ingenio Cuatotolapam, Veracruz.
En el Cuadro 11-1 se muestra la variación observada de algunos indicadores físicos y químicos del
ambiente edáfico en el área de abasto del Ingenio Cuatotolapam, Veracruz, que se relacionan con
la precipitación y la capacidad de almacenamiento de agua por el suelo.
Cuadro 11-1. Indicadores físicos y químicos de la condición edáfica en el área de abasto del Ingenio Cuatotolapam,
Veracruz.
Parámetros
*CE
dS m-
pH
0.1
0.2
0.6
175
4.2
5.6
7.2
175
*MO
1
Mínimo
Medio
Máximo
Observ.
0.5
2.9
8.3
175
*A Int.
cMol
Kg-1
0.00
0.23
1.79
175
*SA
*CC
*PMP
%
17
47
83
175
6
30
60
175
2
21
48
175
Arcilla
Limo
Arena
%
%
%
7
42
76
175
8
22
45
175
5
36
81
175
*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 11-2 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
Veracruz.
Condición de los suelos
*CE
Sin problemas
100
área de abasto del Ingenio Cuatotolapam,
pH
*MO
*Ac lnt.
Porcentaje de los valores observados
51
75
73
*IRI
84
Etapa I
Con problemas
0
49
25
27
16
*CE=conductividad eléctrica; MO= materia orgánica; A Int.=acidez intercambiable; IRi= Índice del riesgo de tener condiciones de inundación prolongada
La mayor parte de los terrenos evaluados indican que no presentan problemas severos de
inundación prolongada, aunque en 16% 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 la productividad del
cultivo. La concentración de materia orgánica original del ecosistema ha disminuido
considerablemente en la mayoría de los terrenos destinados a la producción de la caña de azúcar
en la región. Si bien es cierto que aún no es un factor que esté condicionando el desarrollo de los
cultivos, de continuar la tendencia descendente de la cantidad de materiales orgánicos edáficos
acentuará diversos problemas físicos en el suelo y disminuirá la rentabilidad de los sistemas de
producción. Otro de los factores que potencialmente pueden afectar la productividad de la caña de
azúcar en el área de abasto del Ingenio es el ambiente químico ácido del suelo, donde 57% de los
terrenos muestreados presentan valores de acidez intercambiable que indica una posible alteración
del desarrollo de la raíz del cultivo por efecto de la concentración de aluminio en el complejo de
intercambio.
DESORDENES NUTRIMENTALES
Nitrógeno
En el Cuadro 11-3 se presenta la cantidad de nitrógeno disponible para la caña de azúcar, en los
terrenos muestreados del área de abasto del Ingenio Cuatotolapam, Veracruz.
Cuadro 11-3. Distribución de frecuencia del contenido de nitrógeno disponible para la caña de azúcar en los suelos
del área de abasto del Ingenio Cuatotolapam, Veracruz.
Categoría
Nitrógeno disponible
-1
Muy bajo
Bajo
Medio
Alto
kg ha
<20
21 a 30
31 a 40
>40
Frecuencia
%
84.0
15.4
0.0
0.6
Figura 11-3. Rangos de frecuencia de Nitrógeno aprovechable de acuerdo a la cantidad de
arena en el suelo.
Etapa I
La disponibilidad de nitrógeno en el área de abasto del Ingenio varía de baja a muy baja, por lo que
la probabilidad de respuesta del cultivo a la aplicación de fertilizantes nitrogenados es muy alta. Lo
anterior es consecuencia de un abatimiento severo en las reservas orgánicas edáficas activas, que
dan lugar a un empobrecimiento importante de los suelos y que los principales aportes de
nitrógeno provienen de la mineralización del reciclaje de las raíces del cultivo (figura 11-5). Los
tipos de suelos y condiciones topográficas donde se cultiva la mayoría de la caña de azúcar,
aunado con la intensidad y distribución de la lluvia en la región, permiten definir que las principales
pérdidas del nitrógeno edáfico estén asociadas a los siguientes factores: a) extracción de este
nutriente por el cultivo y su exportación en los productos cosechados; b) pérdidas durante la quema
en las zafras; c) desnitrificación. La mayor parte de los terrenos son de textura fina, ocasionando
un drenaje lento. Lo anterior hace que el transporte de nitratos a través del perfil no fluya de
manera acelerada y de tiempo a que las raíces puedan aprovechar el nitrógeno en capas
subyacentes a la superficie y disminuyendo, por lo mismo, que ocurra su lixiviación de manera
significativa, a pesar del régimen lluvioso; sin embargo, dichas condiciones edafoclimáticas
fomentan nichos con sitios ocupados con agua que abaten la tasa de difusión de oxígeno libre,
situación que hace propicia la proliferación de la biomasa microbiana anaerobia y se acentúen las
pérdidas de nitrógeno por formación de óxido nitroso o nitrógeno molecular (desnitrificación). Por
otro lado, como el tipo de suelo es ácido, esto impide que el amonio se transforme en amoniaco,
por lo que la volatilización es improbable. Con base en el nivel de rendimiento actual del cultivo en
la región, las condiciones de clima, suelo, oferta de nitrógeno y eficiencia de recuperación de
nitrógeno, se calcularon las dosis por terreno muestreado, cuya distribución de frecuencia para el
área de abasto del Ingenio se presenta en el Cuadro 11-4.
Cuadro 11-4. 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 Cuatotolapam, Veracruz.
Frecuencia
-1
kg ha
<50
50 a 100
101 a 150
>151
Riego
Temporal
%
0.0
0.0
69.7
30.3
%
0.0
44.6
55.4
0.0
La productividad de la caña de azúcar en el área de abasto del Ingenio es modificada por diversos
factores (disminución de las reservas orgánicas activas, condiciones de anaerobiosis, acidez del
suelo, entre otros), mismos que afectan a los cultivos producidos bajo condiciones de temporal y
riego. Por ello, las diferencias en rendimiento entre ambos es menor a 30% en general a favor de
los terrenos irrigados y dado a que es común en la región una escasa oferta de nitrógeno, las dosis
que se deben aplicar son altas si se desea mejorar la productividad de la caña de azúcar. Dado el
volumen de precipitación que se presenta en el área de abasto del Ingenio, se sugiere aplicar 1/3
de la dosis al momento de la siembra o inicio del rebrote de la caña y los 2/3 restantes adicionarlos
durante la primera labor del cultivo. Es recomendable no dejar el fertilizante expuesto sobre la
superficie del terreno para evitar pérdidas por acarreo del fertilizante con los escurrimientos
superficiales.
Etapa I
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. No
obstante lo anterior, es importante recordar que cualquier fertilizante que libere amonio tendrá un
efecto residual ácido (sulfato de amonio, urea, nitrato de amonio, entre otros), por lo que se sugiere
encalar en los terrenos indicados en el Cuadro 11-3 para que no se acentúe más la acidez del
suelo y tenga un efecto positivo la aplicación del nitrógeno sobre la respuesta de la caña de
azúcar.
Fósforo
En el Cuadro 11- 5 se presenta la cantidad de fósforo disponible para la caña de azúcar, en los
Cuadro 11-5. Distribución de frecuencia del fósforo disponible para la caña de azúcar en los suelos del área de
abasto del Ingenio Cuatotolapam, Veracruz.
Categoría
Fósforo disponible
-1
Bajo
Medio
Alto
Muy alto
kg P2O5 ha
<5
6 a 10
11 a 15
>15
Frecuencia
%
26.9
17.7
10.3
45.1
Figura 11-4. Distribución de Fósforo aprovechable en el suelo de acuerdo a la cantidad de arena.
A diferencia del nitrógeno, el fósforo se acumula en el suelo cuando se aplican dosis de fertilizante
fosfatado para corregir los niveles de este nutriente en el suelo. De hecho, más del 55% de los
terrenos muestreados presentan valores entre altos y muy altos, lo que se atribuye al efecto
residual inducido por el historial de fertilización de los terrenos, ya que no se tienen evidencias de
que se empleen otras fuentes de aporte fosfatado y la contribución que hace al respecto los
materiales orgánicos de estos suelos es exigua.
Etapa I
Cabe recordar que los mecanismos de reacción del fósforo en suelos ácidos (como es el caso de
gran parte de los terrenos del área de abasto del Ingenio) son las reacciones de adsorción que
ocurren entre los iones fosfato (H2PO4- principalmente y H2PO42- en menor medida en este
ambiente químico) y los óxidos e hidróxidos de hierro y aluminio presentes en el suelo, restringen
la cantidad de fósforo aprovechable para la caña de azúcar, pero sin lugar a dudas la condición
nutrimental variará desde suelos con déficit de fósforo a una situación de superávit como ya se
aprecia en parte de los terrenos evaluados.
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, como el
fósforo muestra una tendencia de acumulación en el suelo, si continúan las aplicaciones de este
nutriente a través de los ciclos en las mismas dosis, la oferta fosfatada edáfica superará la
demanda de la caña de azúcar o en otras palabras, el cultivo ya no tendrá respuesta a la aplicación
de fósforo. Como no se produce un equilibrio natural bajo estas condiciones, la magnitud de fósforo
en el suelo cada vez será mayor cuyo exceso aunque no causa problemas fisiológicos a la planta
ni interfiere con otros nutrientes por el tipo de ambiente químico edáfico que prevalece en la región,
repercutirá de manera negativa sobre la economía del productor por las aplicaciones innecesarias,
además de incrementar 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. Por lo
anterior, en esos casos es muy importante establecer un tope en el nivel de fósforo del suelo para
no extralimitarse en las aplicaciones de fertilizante. En el Cuadro 11-6 se presenta la distribución
de frecuencia para las dosis de fósforo recomendadas para el área de abasto del Ingenio
Cuatotolapam, Veracruz.
Cuadro 11-6. 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 Cuatotolapam, Veracruz.
Frecuencia
-1
kg P2O5 ha
<50
50 a 100
101 a 150
>151
Riego
Temporal
%
36.0
29.1
34.9
0.0
%
40.0
58.3
1.7
0.0
En concordancia con la información presentada anteriormente sobre la oferta fosfatada edáfica en
la región (cf. Cuadro 11-7), se puede apreciar que en el Cuadro 11- 8 la mayoría de las dosis que
sugerimos aplicar varían entre 50 y 100 kg de P2O5 por hectárea o incluso menores,
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
del suelo.
Etapa I
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
(>75% de los casos) se atribuye en primer lugar al tipo y cantidad de arcilla de los suelos de la
región, además, el nivel de rendimiento del cultivo y manejo que se practica (quema de hojas),
hace que las salidas de potasio del suelo sean escasas. Lo anterior se aprecia con claridad en el
Cuadro 11-7, donde se presenta la cantidad de potasio disponible para la caña de azúcar, en los
Cuadro 11-7. Distribución de frecuencia del potasio disponible para la caña de azúcar en los suelos del área de
abasto del Ingenio Cuatotolapam, Veracruz.
Categoría
Potasio disponible
-1
Bajo
Medio
Alto
Muy alto
Kg K2O ha
<50
51 a 100
101 a 150
>150
Frecuencia
%
2.3
23.4
18.9
55.4
Por el tipo de suelos que predominan en la región, el potasio prácticamente no se mueve, debido a
que interactúa fuertemente con la matriz arcillosa del suelo permaneciendo adsorbido en el
complejo de intercambio, lo que 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 reintegra al suelo.
Entonces, las vías por las que sale 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.
Etapa I
Figura 11-5. Disponibilidad de Potasio aprovechable 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 11-8.
Cuadro 11-8. Distribución de frecuencia de la dosis de potasio recomendada para la caña de azúcar en los suelos
del área de abasto del Ingenio Cuatotolapam, Veracruz.
Frecuencia
-1
kg K2O ha
<50
50 a 100
101 a 150
>151
Riego
Temporal
%
85.7
9.7
3.4
1.1
%
95.4
3.4
0.6
0.6
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, cuyo rendimiento es menor en
contraste con la productividad de los irrigados. Por el tipo de suelos de la región, se sugiere aplicar
todo el potasio al momento de la siembra o inicio del rebrote de la caña durante las socas,
procurando que quede a un lado y debajo de 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.

Diagnostico, modelaje y recomendaciones

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