Diagnostico, modelaje y recomendaciones

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 AZSUREMEX
Enero, 2009
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
RESULTADOS DE LA EVALUACIÓN EDÁFICA DEL INGENIO 05 AZSUREMEX (AZSUREMEXTENOSIQUE)
Localización del Ingenio Azsuremex-Tenosique, Tabasco.
El Ingenio Azsuremex-Tenosique se encuentra situado en la zona sureste del estado de Tabasco.
SAGARPA reporta una superficie de 2, 963 ha, el área de influencia determinada de acuerdo a los
puntos de muestreo realizados en campo es de 4, 415 ha, distribuídas en los municipios de
Tenosique y Balancán, pero principalmente en el municipio de Tenosique.
Figura 05-1. Localización geográfica del Ingenio Azsuremex-Tenosique.
Desórdenes no nutrimentales
En el área de abasto del Ingenio se encuentran terrenos que generalmente planos con pequeños
lomeríos, cuya altitud promedio sobre el nivel del mar es de 30 m, fluctuando entre 10 m y 50 m
como cotas extremas. El clima es cálido-húmedo con abundantes lluvias en verano, con
temperatura media anual de 32ºC (la mínima absoluta alcanza los 20ºC). El régimen de lluvia es
más abundante en septiembre y la mínima en abril. La humedad relativa se estima en un máximo
de 90% en los meses de septiembre y octubre, con un mínimo de 74% entre abril y mayo. En la
región noroeste, limitando con el estado de Campeche y la República de Guatemala, se tiene un
clima cálido-subhúmedo con lluvias en verano, la cual es la zona menos húmeda de la entidad, con
un régimen de precipitación no mayor de 1900 mm en promedio y temperatura media anual de
26°C. En Balancán se tiene como vegetación original praderas y pequeñas porciones de bosques y
selvas en la zona limítrofe con Guatemala, con una gran diversidad de suelos. En el noroeste,
limitando con el municipio de Emiliano Zapata y el estado de Campeche así como una pequeña
área al este, se encuentran Gleysoles, que son generalmente de texturas arcillosas o francas y
presentan problemas de exceso de humedad por un drenaje natural deficiente. Hacia la zona
centro-sur hay Vertisoles, que son muy arcillosos, presentan agrietamientos muy evidentes durante
el estiaje y drenaje impedido durante el período lluvioso. En el centro-norte abundan los
Cambisoles, al oeste en los límites con el estado de Campeche y la República de Guatemala se
tienen rendzinas, con alto contenido de materia orgánica y materiales calcáreos, generalmente
asociadas a pendientes abruptas. En los límites con los municipios de Emiliano Zapata y
Tenosique se tienen Regosoles arenosos, ácidos, deficientes en fósforo y de mediana fertilidad. En
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Etapa I
menor proporción cuenta con Feozems, que son ricos en materia orgánica, así como Fluvisoles
asociados generalmente a las márgenes de los ríos.
En la zona de influencia del ingenio se encuentran suelos de bajo relieve y lomeríos aislados de
escasa pendiente. No hay elevaciones que sean representativas por su altura excepto en la parte
sur, donde se localiza un pequeño macizo montañoso con altitud máxima de 250 metros. El clima
es cálido húmedo con abundantes lluvias en verano, temperatura media anual de 30.5° C y la
mínima absoluta alrededor de 27º C. En la parte sur, limitando con la sierra de Chiapas y
Guatemala, con clima cálido–húmedo con lluvias todo el año, las cuales decrecen ligeramente en
invierno, período en el cual se registra el 14.4 % del total anual. Aquí, la temperatura media anual
es menor (26°C) y el régimen de precipitación se caracteriza por un total de caída de agua de 3300
mm, con un promedio máximo mensual de 400 mm en el mes de septiembre y una mínima
mensual de 50 mm en abril. Las mayores velocidades del viento se registran en los meses de
noviembre con velocidades que alcanzan los 30 Km/h.
Figura 05-2. Precipitación mensual y anual en la zona de abasto del Ingenio Azsuremex-Tenosique, Tabasco.
La vegetación original es de selva media perennifolia con árboles de más de 30 metros de altura,
aunque ha sufrido una tala exagerada con el propósito de implementar explotaciones ganaderas.
Los tipos de suelos que predominan son muy diversos y cambian en toda la geografía de la zona,
esto es, al Este limitando con el municipio de Balancán y la República de Guatemala se tienen
Vertisoles, que son suelos muy arcillosos que forma grietas anchas y profundas en la época de
sequía, con problemas de drenaje durante el período lluvioso. En la parte central se tienen
Cambisoles y Gleysoles, que generalmente son de texturas arcillosas o francas, presentan
problemas de exceso de humedad por su mal drenaje natural. También se encuentran Fluvisoles
asociados a las márgenes de los ríos. En la parte noroeste del municipio y en pequeñas áreas del
sur hay Regosoles arenosos, ácidos y deficientes en fósforo. Al sur del municipio, en los límites de
Chiapas y la República de Guatemala se tienen Litosoles, que son suelos de escasa profundidad,
limitados por estratos duros y coherentes (rocas) dentro de los primeros 10 cm.
Para puntualizar más sobre los problemas relacionados con desórdenes no nutrimentales, en el
Cuadro 05-1 se muestran los indicadores de la condición edáfica y del riesgo de inundaciones
prolongadas en el área de estudio.
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Etapa I
Cuadro 05-1. Indicadores de la condición edáfica y del riesgo de inundaciones prolongadas en el área de abasto
del Ingenio Azsuremex-Tenosique, Tabasco.
Condición de los suelos
*CE
Sin problemas
Con problemas
100
0
pH
*MO
*Ac lnt.
Porcentaje de los valores observados
84
38
90
16
62
10
*IRI
31
69
*CE=conductividad eléctrica; MO= materia orgánica; A Int.=acidez intercambiable; IRI= Índice del riesgo de tener condiciones de inundación prolongada.
Aunque hay terrenos susceptibles a problemas con posible anegamiento prolongado, la severidad
de su efecto 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 ya se aprecia en
varios predios de la zona, donde se acentúan problemas de baja capacidad de almacenamiento de
agua y baja productividad en general.
Desórdenes nutrimentales
Nitrógeno
En el Cuadro 05-2 se presenta la cantidad de nitrógeno disponible para la caña de azúcar, en los
terrenos muestreados del área de abasto del Ingenio Azsuremex-Tenosique, Tabasco.
Cuadro 05-2. Distribución de frecuencia del contenido de nitrógeno disponible para la caña de azúcar en los suelos
del área de abasto del Ingenio Azsuremex-Tenosique, Tabasco.
Categoría
Nitrógeno disponible
-1
Muy bajo
Bajo
Medio
Alto
Kg ha
<20
21 a 30
31 a 40
>40
Frecuencia
%
90.7
7.0
2.3
0.0
Figura 05-3. Distribución de Nitrógeno aprovechable en el suelo de acuerdo a la cantidad de arena.
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Etapa I
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 muy 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 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 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 el
proceso denominado desnitrificación. Por las mismas razones, al fluir de manera lenta el nitrógeno
inorgánico en la profundidad del suelo, es improbable que ocurra la lixiviación a pesar del régimen
lluvioso, 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 05-3.
Cuadro 05-3. 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 Azsuremex-Tenosique, Tabasco.
Frecuencia
-1
kg ha
<100
100 a 150
150 a 200
>200
*Riego
%
0.0
0.0
100.0
0.0
Temporal
%
0.0
100.0
0.0
0.0
*Suelos con capacidad de almacenamiento de agua adecuada aunque no sean de riego.
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 no 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
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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 y 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 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. Si se empieza en abril o
mayo, se puede aplicar la mitad de la dosis al inicio del ciclo y el resto a la primera labor. 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). Sin embargo, no se sugiere que por esta razón se
prefieran aquellas que sólo tengan nitratos, puesto que aunque se trate de terrenos con problemas
de acidez, se resuelve esto con el encalado. En los sitios 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
significativas.
Fósforo
En el Cuadro 05-4 se presenta la cantidad de fósforo disponible para la caña de azúcar, en los
terrenos muestreados del área de abasto del Ingenio Azsuremex-Tenosique, Tabasco.
Cuadro 05-4. Distribución de frecuencia del fósforo disponible para la caña de azúcar en los suelos del área de
abasto del Ingenio Azsuremex-Tenosique, Tabasco.
Categoría
Fósforo disponible
-1
Bajo
Medio
Alto
Muy alto
kg P2O5 ha
<5
6 a 10
11 a 15
>15
Frecuencia
%
7.0
5.8
2.3
84.9
Figura 05-4. Distribución de Fósforo en el suelo de acuerdo a la cantidad de arena.
Desarrollo de un Modelo Integral de Sistema de Información Geográfica y Edáfica como
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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. 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 H2PO4- que reacciona con óxidos e
hidróxidos de hierro y aluminio presentes en el suelo, mientras que en los alcalinos predomina la
forma HPO42- 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 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 05-5 se presenta la distribución de frecuencia para las dosis de fósforo recomendadas para
el área de abasto del Ingenio Azsuremex-Tenosique, Tabasco.
Cuadro 05-5. 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 Azsuremex-Tenosique, Tabasco.
Frecuencia
-1
kg P2O5 ha
0
50 a 100
101 a 150
>151
*Riego
%
76.7
10.5
10.5
2.3
Temporal
%
84.9
10.5
4.7
0.0
*Suelos con capacidad de almacenamiento de agua adecuada aunque no sean de riego.
La tendencia de la dosis recomendada está en el sentido inverso a los valores de fósforo
disponible en la región ya comentados, 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, también es fundamental considerar la
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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 varía en los distintos 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.
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 05-6 se presenta la cantidad de potasio disponible para la caña de azúcar en los
terrenos muestreados del área de abasto del Ingenio Azsuremex-Tenosique, Tabasco.
Cuadro 05-6. Distribución de frecuencia del potasio disponible para la caña de azúcar en los suelos del área de
abasto del Ingenio Azsuremex-Tenosique, Tabasco.
Categoría
Potasio disponible
-1
Bajo
Medio
Alto
Muy alto
Kg K2O ha
<50
51 a 100
101 a 150
>150
Frecuencia
%
8.1
18.6
0.0
73.3
Figura 05-5. Disponibilidad de Potasio aprovechable en el suelo de acuerdo a la cantidad de arena.
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
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Etapa I
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 05-7.
Cuadro 05-7. 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 Azsuremex-Tenosique, Tabasco.
Frecuencia
kg K2O ha-1
0
50 a 100
101 a 150
>151
*Riego
%
79.1
4.7
10.5
5.8
Temporal
%
94.2
3.5
2.3
0.0
*Suelos con capacidad de almacenamiento de agua adecuada aunque no sean de riego.
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.