Análisis económico de la fertilización nitrogenada

Se realizó de acuerdo con la metodología del CIMMYT (3), donde el tratamiento óptimo económico es aquel que proporciona la máxima tasa de retorno. Para el cálculo de los costos variables de los tratamientos de fertilización, se consideraron los costos del flete del fertilizante a la parcela, carga y descarga, el costo de la aplicación manual y el costo del fertilizante tomando como referencia los precios de la Urea, SPT y KCl de FYPA S.A., precios vigentes al 18 de junio del 2015 (tabla 1).

Tabla 1. Cálculo de los costos variables (US$.ha^-1) para los tratamientos de fertilización.

Table 1. Calculation of variable costs (US$.ha^-1) for NPK fertilization treatments.

El precio de la caña para la zafra 2013/2014 para el IA fue US$ 20.96 t de caña (2), el cual, junto con el rendimiento (TCH) se usaron como base para determinar el ingreso neto más los costos fijos (IN+CF) (US$.ha^-1).

Análisis estadístico

Para las variables; rendimiento y consumo de nitrógeno, se realizó el análisis de varianza con el diseño de parcelas divididas y, la prueba de Tukey para determinar las diferencias significativas entre cultivares y dosis de N, utilizando para ello el paquete estadístico SAS versión 9,0.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Análisis de suelo

Según la Norma oficial mexicana (NOM-021-RECNAT-2000), el suelo presentó un pH medianamente alcalino, sin problemas de salinidad, el contenido de materia orgánica (MO) muy rico; contenidos altos de nitrógeno total, fósforo, potasio, calcio y magnesio y contenidos bajos de boro. Así como contenidos adecuados de hierro, cobre, manganeso y zinc; capacidad de intercambio catiónico (CIC) alta y una textura de clases franco arcilloso (tabla 2) (12).

Tabla 2. Concentración de macro y micro nutrientes de fertilidad, salinidad y clasificación de suelo del experimento Rancho Grande (RG).

Table 2. Concentration of macro and micronutrients fertility, salinity and soil classification experiment Big Ranch (BR).

Calidad de jugo de los cultivares de caña de azúcar

Los valores de referencia de los parámetros de la calidad del jugo en México son: 12,5% de sacarosa en jugo, grados Brix de 18-22%, pureza de 79 al 89%, fibra de 11 al 15%, humedad entre 73 a 75% y azúcares reductores cercanos a cero, los cuales son valores mínimos aceptados por la agroindustria azucarera en México (18).

En el tratamiento sin aplicación de fertilizante nitrogenado, el cultivar MEX 69-290 presentó los valores más altos de sacarosa y Pol de 17,43 y 20,3% en jugo respectivamente y los más bajos en cuanto a fibra y azúcares reductores.

Sin embargo, con la dosis alta de N obtuvo un contenido adecuado para estas variables (15,99 y 18,58%) lo cual indica que la calidad de jugo de este cultivar no se ve afectada (negativamente) con dosis altas de N. Estos resultados coinciden con lo reportado por Salgado et al. (2003) para este cultivar y el MEX 68-P23 (18), señala que la calidad de jugo de estos cultivares no fue afectada por la aplicación de diferentes tratamientos de fertilización nitrogenada.

Con la dosis de 0 kg.N.ha^-1, los cultivares COLPOSCTMEX 06-474, COLPOSCTMEX 06-2362 y CP 72-1210, no superaron el valor de referencia de calidad de jugo en cuanto a sacarosa. Esto indica que con dicho tratamiento, estos materiales aún no completaban su madurez al momento de la cosecha.

Con la dosis de 120 kg.N.ha^-1 los 10 cultivares superaron los valores de referencia de los parámetros de calidad de jugo. El contenido de sacarosa y pol en COLPOSCTMEX 06-271 y CP 72-1210 con 180 kg.N.ha^-1 disminuyó (tabla 3, pág. 51), en comparación con las dosis 0 y 120 kg.N.ha^-1, lo cual confirma que dosis altas de N afectan negativamente la calidad del jugo de estos cultivares.

Tabla 3. Calidad de jugo de 10 cultivares de caña de azúcar con diferentes dosis de nitrógeno.

Table 3. Juice quality of 10 sugarcane cultivar with different nitrogen rates.

Rendimiento

Se observaron diferencias altamente significativas para el rendimiento de caña con respecto a las dosis de nitrógeno (N), cultivar (C) y la interacción NxC.

El coeficiente de variación de 8,3% indica alta precisión en la determinación de este parámetro. Los cultivares de caña incrementaron el rendimiento conforme aumentó la dosis de N.

De acuerdo con la prueba de Tukey los materiales COLPOSCTMEX 05-223 y RD 75-11, presentaron el rendimiento más alto y MEX 69-290 y COLPOSCTMEX 06-271 presentaron el rendimiento más bajo (tabla 4, pág. 52).

Tabla 4. Rendimiento (t.ha^-1) de 10 cultivares de caña de azúcar con diferentes dosis de nitrógeno.

Table 4. Yield (t.ha^-1) of 10 cultivars of sugarcane with different nitrogen rates.

El rendimiento de los 10 cultivares osciló entre 84,1 y 128 t.ha^-1. Se considera alto en comparación con el rendimiento promedio del área de estudio (60 t.ha^-1) y los reportados por Palma-López et al. (2002) con valores de 71,1-123,2 t.ha^-1 en distintas unidades de suelo del área de abastecimiento del IA (13). Esto valores de cosecha, indican que la fertilización nitrogenada afectó positivamente el rendimiento de los cultivares evaluados y por lo tanto constituye una práctica necesaria en el área de estudio para incrementar el rendimiento del cultivo.

Con respecto a la interacción NxC, nueve de los diez cultivares en estudio presentaron el rendimiento más alto con la dosis de 180 kg.ha^-1 de N. Contrariamente, MEX 69-290 mostró mayor rendimiento con 120 kg N.ha^-1.

Los cultivares COLPOSCTMEX 06-039 y MEX 69-290 no mostraron un incremento lineal del rendimiento de acuerdo con el aumento en la dosis de N aplicada (tabla 4). Estos resultados son similares a los obtenidos por Fortes et al. (2013), quienes concluyeron que la fertilización nitrogenada promovió aumentos en el rendimiento durante el ciclo planta y socas 1 a 3, así como en el acumulado de los cuatro ciclos de cultivo (8).

Consumo de nitrógeno

Consumo de nitrógeno en tallos

De acuerdo con los valores del ANOVA de la tabla 5 (pág. 53), se encontró diferencia significativa para el consumo de nitrógeno por los tallos (CNT) con respecto a la dosis de N y no significativa para el efecto del cultivar y la interacción NxC.

Tabla 5. Consumo de nitrógeno (kg.ha^-1) de 10 cultivares de caña de azúcar con diferentes dosis de nitrógeno.

Table 5. Nitrogen consumption (kg.ha^-1) of 10 sugarcane cultivar with different nitrogen rates.

La prueba de Tukey muestra que el mayor CNT fue con la dosis de 180 kg.N.ha^-1 y el más bajo con la dosis testigo, lo cual indicaría que el CNT depende de la dosis de N aplicada e independientemente del cultivar utilizado (tabla 5, pág. 53).

El valor promedio del CNT de los 10 cultivares con las tres fue de 91 kg.ha^-1, indica la cantidad del nutriente que el cultivo de caña de azúcar extrae y que no se reintegra al ciclo del nitrógeno en el suelo, debido a la cosecha de los tallos y su posterior traslado a la fábrica.

Esta cantidad es la que se debería aplicar en las dosis de fertilizantes, lógicamente afectándola con la eficiencia de utilización del fertilizante.

Consumo de nitrógeno en la paja (CNP)

Para el consumo de nitrógeno de la paja (CNP) se observa diferencia altamente significativa para el efecto de dosis de nitrógeno (N) y cultivar (C), siendo no significativa para la interacción NxC.

Se observó una respuesta lineal en el CNP con respecto a las dosis de N aplicadas.

La prueba de Tukey indica que el CNP más alto lo obtuvo el cultivar RD 75-11, seguido del MEX 68-P23; mientras que el MEX 69-290 y CP 72-1210 presentaron el CNP más bajo. El resto de los cultivares formó un grupo con valores intermedios para esta variable.

El promedio del CNP en los 10 cultivares de caña de azúcar fue 103,4 kg.ha^-1, lo cual hace evidente la importancia de incorporar al suelo los residuos de cosecha de este cultivo para aumentar el contenido de materia orgánica del mismo. En su defecto esto aportaría a dicho sistema, cantidades importantes de N, lo cual puede contribuir a la disminución de las dosis de N recomendadas para el área de estudio (tabla 5, pág. 53). Tal como lo observó para el caso del fertilizante fosfatado que, al adicionarse con cachaza, mejoró la actividad microbiana, la disponibilidad del P en el suelo y su acumulación en las plantas de caña de azúcar (Saucedo et al., 2015).

Consumo de nitrógeno total (CNTo)

De acuerdo con los resultados del ANOVA, se encontró diferencia significativa para el consumo de nitrógeno total de los cultivares de caña de azúcar (CNTo) con respecto a las dosis de nitrógeno (N) y cultivar (C), y no significativa con respecto a la interacción NxC.

El CNTo presentó una respuesta lineal con respecto al incremento de la dosis de N aplicado, siendo mayor en la dosis de 180 kg.ha^-1. Los cultivares tienden a consumir más nitrógeno para producir mayor cantidad de materia seca total.

Con respecto a la prueba de Tukey, MEX 68-P23 presentó el más alto CNTo (232,5 kg.ha^-1), mientras que COLPOSCTMEX 06-271 y MEX 69-290 obtuvieron el CNTo más bajo (tabla 5, pág. 53).

El valor promedio de CNTo de los cultivares fue 194,4 kg.N.ha^-1, similar a 190 kg.N.ha^-1 reportado por Franco et al. (2011).

Los cultivares COLPOSCTMEX 06474 y MEX 68-P-23, presentan similar consumo de nitrógeno en tallo y paja (tabla 5, pág. 53), la CP72-1210 muestra mayor consumo de nitrógeno en tallo y el resto presentan el mayor consumo de nitrógeno en paja.

El consumo de nitrógeno de los 10 cultivares varía de 160,3 a 232,5 kg.ha^-1, y en todos los casos fue mayor que la dosis de N aplicado. Esto indicaría que cantidades importantes de N consumido por el cultivo fue derivado de otras fuentes como pueden ser la mineralización de la materia orgánica del suelo (7), la incorporación y posterior mineralización de los residuos de cosecha anterior (6, 8), la fijación biológica de N por microorganismos presentes en el suelo (24) y por las precipitaciones con tormentas eléctricas en el área de estudio durante el experimento.

Índice de eficiencia interna de utilización de nitrógeno (kg.N.t^-1 caña producida)

De acuerdo con el índice de eficiencia interna de nitrógeno (IE) los cultivares sin fertilizar se clasificaron en bajo < 1,7, medio >1,7-1,9 y alto >1,9; lo que permitió dividir los cultivares en cuatro grupos, de acuerdo con el rendimiento de tallos molibles y al IE (figura 2a, pág. 55): Como Grupo I el Cultivar COLPOSCTMEX-06-271 de bajo rendimiento y bajo IE, Grupo II los cultivares CP 72-1210 y MEX 69-290 de bajo rendimiento y medio IE. Grupo III con alto rendimiento y bajo IE los cultivares RD 75-11, ATEMEX 96-40, COLPOSCTMEX 06-039, COLPOSCTMEX 06-2362, y Grupo IV los cultivares COLPOSCTMEX 05-223, MEX 68-P-23, COLPOS-06-474 con alto rendimiento y medio IE, respectivamente.

Figura 2. Relación entre el rendimiento (t.ha^-1) y el índice de eficiencia interna de utilización de nitrógeno (EI) (kg.N.t^-1 caña producida) de diez cultivares de caña de azúcar.

Figure 2. Relationship among yield (t.ha^-1) and the index of internal efficiency of nitrogen utilization (EI) (kg.N.t^-1 cane produced) for ten cultivar of sugarcane

Al fertilizar con 120 kg.ha^-1 de N, se observa un cambio en el rendimiento y en el EI. El cultivar COLPOSCTMEX-06-271 al no responder a la fertilización, es la única en presentar bajo rendimiento y bajo índice de eficiencia. El resto de los cultivares se consideran de alto rendimiento y se pueden diferenciar por su bajo, medio y alto IE (figura 2b, pág. 55).

Con la aplicación de 180 kg.ha^-1 de N, se observa un incremento en el rendimiento y en el EI (figura 2c, pág. 55).

En los cultivares MEX 69-290 y COLPOSCTMEX 06-271, un mayor consumo de N, no conduce a un incremento en el rendimiento.

El índice de eficiencia varió de 1,5 a 2,4 en los 10 cultivares y se considera alto en comparación con el índice de utilización de N de 1,0-1,5 que reporta Pineda et al. (2014). Este autor, también señala que este índice en la práctica no se respeta, ya que es común encontrar valores por encima de 1,5 y ocasionalmente hasta de 3 o más, sin que los beneficios sobre el rendimiento justifiquen el exceso de nutrientes. Por ello, se sugiere utilizar esta información para ajustar la dosis de N según el EI de cada cultivar de caña de azúcar.

Análisis económico de la fertilización nitrogenada

Los cultivares COLPOS CTMEX 05-0223, RD 75-11 y MEX 69-290, con la dosis de 120 kg.N.ha^-1, generan una tasa de retorno al capital variable (TRCV) de US$ 0,10 respectivamente, por cada US$ 0,05 invertido en fertilizante nitrogenado; lo cual corrobora que la dosis recomendada por Salgado et al. (2008) para este suelo es adecuada al producir los mayores incrementos en el rendimiento de caña de azúcar (tabla 6, pág. 57).

Tabla 6. Análisis económico de la fertilización nitrogenada para 10 cultivares de caña de azúcar y tres dosis NPK en el Ingenio HG.

Table 6. Economic analysis of nitrogen fertilization of 10 sugarcane cultivars and three rates NPK in Sugar mill HG.

Los cultivares COLPOSCTMEX 06-039, COLPOS CTMEX 05-0223, RD 75-11 y MEX 68 P23, con la dosis de 160 kg.N.ha^-1, generan una tasa de retorno al capital variable (TRCV) > US$ 0,09, por cada US$ 0,05 invertido en fertilizante nitrogenado.

Corroborando la alta rentabilidad de la fertilización nitrogenada en el cultivo de caña de azúcar.

Los valores de la TRCV son bajos por el bajo precio de la caña, ya que incrementos de rendimiento > 10 t.ha^-1, se consideran alentadores en muchas regiones cañeras del mundo, pero no en este caso. El resto de los cultivares, no superó la tasa de retorno mínima del 50% para productores de capital limitado, lo cual indicaría que en el ciclo de plantilla no deben fertilizarse ya que económicamente no es rentable (3).

CONCLUSIONES

Altas dosis de nitrógeno pueden afectar negativamente la calidad de jugo de caña de azúcar, aunque esto depende directamente del cultivar utilizado. El rendimiento de caña fue diferente entre cultivares. Se observó una respuesta lineal positiva con respecto al incremento en la aplicación de fertilizante N, a excepción del MEX 69-290 que presentó el rendimiento más alto con la dosis 120 kg.N.ha^-1. En el suelo Cambisol háplico (límico-éutrico-calcárico), el rendimiento de caña depende del cultivar utilizado y la dosis de N aplicada, así como de las condiciones edáficas, ambientales y la fecha de siembra y cosecha.

El consumo de nitrógeno del cultivar aumentó conforme se incrementó la dosis de N aplicada.

El MEX 68-P23 fue el cultivar con el mayor consumo de N (232,5 kg ha^-1); mientras que el MEX 69-290 y COLPOSCTMEX 06-271 fueron los cultivares con el menor consumo de N (160,9 y 160,3 kg.ha^-1 respectivamente).

El índice de consumo interno de nitrógeno varió de 1,5 a 2,4 kg de N.t de tallo^-1 en los 10 cultivares. Los cultivares COLPOSCTMEX 05-0223, RD 75-11 y MEX 69-290, con la dosis de 120 kg.N.ha^-1, generan una tasa de retorno al capital variable (TRCV) de US$ 0,10.

Por su parte los cultivares COLPOSCTMEX 06-039, COLPOS CTMEX 05-0223, RD 75-11 y MEX 68 P23, con la dosis de 160 kg.N.ha^-1, generan una TRCV > US$ 0,09, respectivamente, corroborando la rentabilidad de la fertilización nitrogenada en edad de caña planta, bajo las condiciones agroecológicas del área de estudio.

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AGRADECIMIENTOS

Al Grupo MASCAÑA del Colegio de Postgraduados, a la Universidad Autónoma de Chiapas Escuela Maya de Estudios Agropecuarios, a la Fundación Produce Tabasco, A.C., a la Asociación Local de productores de caña de azúcar CNPR del IA. A Don Gustavo Morales Barrada por el financiamiento y el apoyo logístico otorgado a esta investigación.