ARTÍCULO ORIGINAL

Efectos de la cosecha mecanizada de la caña de azúcar sobre el suelo

0000-0002-2285-3413Elvis López-Bravo^{I  *}  , 0000-0001-7070-6154Eduardo Rafael Saucedo-Levi^II  , 0000-0003-4296-1726Omar González-Cueto^I  , 0000-0003-4567-5872Miguel Herrera-Suárez^IV  , 0000-0002-4109-8775Yoel Betancourt-Rodríguez^III 

^IUniversidad Central “Marta Abreu” de Las Villas, Facultad de Ciencias Agrícolas, Departamento de Ingeniería Agrícola, Santa Clara, Villa Clara, Cuba.

^IIDelegación Provincial de la Agricultura, Departamento de Mecanización, Santi Spíritus, Cuba.

^IIIEstación Territorial de Investigaciones de la Caña de Azúcar (ETICA Centro-Villa Clara), Ranchuelo, Villa Clara, Cuba.

^IVUniversidad Técnica de Manabí, Facultad de Ingeniería Mecánica, Portoviejo, Manabí, Ecuador.

RESUMEN

El presente trabajo aborda el efecto sobre el suelo del paso del sistema de máquinas para la cosecha de caña de azúcar (saccharum officinarum). La investigación tuvo lugar en áreas de tres unidades de producción de caña, de la UEB Héctor Rodríguez, en la costa Norte de Villa Clara. Se emplean para el estudio la cosechadora CASE IH 8 800 y el autobasculante tirado por el tractor Maxxum CASE 150. Se determinaron las principales características de los suelos predominantes, así como las variaciones del microrrelieve, la densidad aparente y los valores de humedad. Los resultados demostraron afectaciones en el suelo debido al tráfico de los equipos durante la cosecha, destacándose el efecto del agregado tractor-autobasculante que afecta considerablemente el microrrelieve por desplazarse sobre el cantero y afectar las cabeceras de los surcos por el viraje y parqueo inadecuado de los equipos. Se encontraron valores de densidad aparente característicos de los suelos arcillosos pesados y un aumento considerable de este valor debido al paso de la maquinaria. Por su parte los niveles localizados de humedad de 64,0%, provocaron serios problemas de traficabilidad para los agregados tractor-autobasculante y ocasionando reiterados atascaderos.

Palabras-clave: Labranza; compactación; maquinaria; humedad; tráfico

INTRODUCCIÓN

En Cuba existen alrededor de 257 700 ha con suelos arcillosos pesados y problemas de mal drenaje dedicados al cultivo de la caña de azúcar. Dentro de dichos suelos se encuentran los que tienen características edafoclimáticas específicas, muy susceptibles al sobre-humedecimiento creado por los períodos lluviosos, que requieren de la atención fitotécnica de la caña, mediante un manejo diferenciado en el proceso de su cosecha. A las áreas con estas características se les ha denominado áreas con condiciones de alta humedad (^{Cid et al., 2011}).

La cosecha es una de las etapas de mayor importancia en la producción de caña de azúcar. Es por ello que como proceso exige un alto grado de organización y coordinación de todos los factores que en ella intervienen, desde el campo hasta el basculador (^{Rodríguez y Valencia, 2012}; ^{Aguilera Esteban et al., 2019}). Varios son los principios básicos para una buena cosecha, entre ellos: cosechar la caña en su máximo punto de madurez, cumplir los índices de eficiencia, gasto de combustible, pérdidas, limpieza y productividad y reducir al mínimo los daños a la cepa (^{Rodrígues et al., 2002}; ^{Matos et al., 2014}; ^{Guimarães Júnnyor et al., 2019}).

La compactación del suelo que es uno de los factores que más contribuyen a su degradación, el más preocupante de los problemas ambientales globales. La compactación es una de las causas de la caída de los rendimientos agrícolas, principalmente en los retoños; por lo que se le considera uno de los principales problemas que hay que enfrentar en la agricultura cañera. El suelo húmedo es mucho más susceptible a la compactación que el suelo seco. De los factores básicos que más afectan el grado de compactación del suelo, la humedad es el más importante (^{García Ruiz et al., 2010}; ^{Guimarães Júnnyor et al., 2019}; ^{Emmet-Booth et al., 2020}).

La compactación en los suelos agrícolas es un problema que conlleva a la utilización de energía en las labores, alto consumo de recursos y la degradación del suelo, provocando la pérdida de sus propiedades y bajas tasas de rendimiento en la producción (^{Colombi y Keller, 2019}; ^{Awe et al., 2020}). Dicho factor ocurre cuando se aplica presión o carga a la superficie del mismo, como resultado de pisoteo de animales, personas y la inadecuada utilización de equipos como tractores, especialmente cuando el suelo está húmedo. La compactación causa cambios en las propiedades físicas del suelo, aumentando la resistencia a la penetración, la densidad aparente, provocando una reducción de la porosidad (^{González et al., 2013}; ^{Mesa et al., 2016}).

Considerando la importancia del cultivo de la caña en la zona norte de la provincia de Villa Clara tanto en rendimiento como en área cultivada, las cuales tienen lugar en suelos pesados que se caracterizan por mal drenaje y condiciones de cosecha adversas por la elevada humedad el presente trabajo se propone como objetivo determinar los efectos sobre el suelo relacionados con el paso del sistema de máquinas durante la cosecha de la caña de azúcar en ésta zona geográfica.

MATERIALES Y MÉTODOS

El estudio se desarrolló en la Unidad Empresarial de Base (UEB) Héctor Rodríguez, en tres Unidades Básicas de Producción Cañera (UBPC): Carlos Perera, Antonio Bacallao y Monte Lucas, situadas en el macizo cañero de la costa norte de Villa Clara. Los estudios se realizaron en plantaciones de caña en condiciones de secano. Los suelos de la zona en estudio son del tipo Oxisol, con pendientes inferiores al 2% y profundidad efectiva menor a 20 cm, de consistencia compacta y deficiente drenaje, propensos a mantener en etapas lluviosas una alta humedad. Se caracterizan además por un bajo índice de pedregosidad (^{Cid et al., 2011}). Los equipos que participaron en la cosecha de la caña en las zonas evaluadas fueron la cosechadora CASE IH 8 800 y el remolque autobasculante tirado por el Tractor Maxxum Case IH 150 (Figura 1).

FIGURA 1 Cosechadora y medios de transporte. 

Como área experimental se tomó una parcela rectangular de 6.0 ha (2.0 ha de ancho y 3.0 ha de largo), separadas a 20 m de los bordes del campo para evitar las afectaciones causadas por el viraje y el tráfico de la maquinaria. Para realizar las mediciones de humedad, perfil del suelo y densidad aparente, se tomaron 5 puntos experimentales, distribuidos de forma uniforme en la diagonal del área experimental, conforme a las metodologías establecidas en la Norma Cubana ^{NC 3447-2003}. Se evaluaron además los daños relacionados con el tránsito del tractor y el remolque referentes al desprendimiento del suelo y el patinaje.

La humedad en base al suelo seco (hbss)%, se determinó por el método Gravimétrico antes de la cosecha en las tres parcelas. Para ello se tomaron seis muestras de suelo en el centro del surco y en el camellón en cada punto experimental a una profundidad de 0-10, 10-20 y 20-30 cm, para un total de 12 muestras. El muestreo se realizó tres horas antes de la cosecha, posteriormente se realizó el traslado al laboratorio según lo establecido por la ^{NC 3447-2003}.

La variación del perfil del suelo se determinó solamente en la parcela de la UBPC Carlos Perera, la misma tuvo lugar: antes del paso de la cosechadora, después del paso de la cosechadora y después del paso del tractor con el autobasculante, realizando para ello cinco mediciones en cada punto experimental, se empleó para ello un nivel de burbuja y el perfilómetro con divisiones en el plano horizontal cada 5 cm y apreciación en la medición en el plano vertical de 1 mm. Las mediciones se realizaron en un ancho total de 3,20 m. Para la determinación de la densidad aparente se utilizó el método del Cilindro Biselado. Para ello se tomaron seis muestras de suelo en el centro del surco y el camellón antes y después del paso de la maquinaria, a profundidades de 0-10, 10-20 y 20-30 cm en cada punto experimental, utilizando para ello un cilindro de 5 cm de altura y 5 cm de diámetro. Se procedió al secado de las muestras mediante una estufa a una temperatura constante de 105 °C, determinándose su masa con la utilización de una balanza con valor de división no mayor que 0,1 g hasta obtener valores constantes de las masas de suelo (^{NC 3447-2003}).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Variaciones en el perfil del suelo

El perfilado del suelo en la parcela estudiada mostró variaciones debido al tráfico de los diferentes equipos que intervienen en la cosecha y transporte de la caña. Como se muestra en la Figura 2, en las mediciones del microrelieve del suelo antes de la cosecha se definen variaciones de altura entre el surco y el camellón con un valor promedio de 8,13 cm, de igual modo se define el ancho del surco con un promedio de 59,6 cm. Estos valores se ajustan de forma parcial a las demandas agrotécnicas del cultivo y posibilitan el drenaje durante la estación lluviosa lo que resulta especialmente importante en la zona de estudio.

Como se muestra el perfil B de la figura, el pase de la cosechadora no produce deformaciones significativas en la geometría del camellón, en tanto la misma se desplaza sobre los surcos, los cuales muestran valores promedio de hundimiento de 2,8 cm lo que no afecta la estructura del mismo. Por su parte, la máquina cosechadora fue capaz de desplazarse satisfactoriamente en todas las condiciones estudiadas sin atascamientos.

Finalmente, como consecuencia del paso del tractor y el remolque dentro del campo, en el perfil del suelo se reduce la altura del camellón con un valor promedio de 3,8 cm respecto al valor inicial y se mantiene en valores constantes la profundidad del surco, esto se justifica ante el aumento del área de contacto entre el neumático y los laterales del camellón lo que reduce la presión específica, similar a lo obtenido por otros autores (^{Gutiérrez-Rodríguez et al., 2012}; ^{Rodríguez y Valencia, 2012}; ^{Mesa et al., 2016}).

FIGURA 2 Variaciones promedio del perfil del suelo. 

Las variaciones del perfilado del suelo demuestran el proceso de compactación de la capa superficial del suelo y modificación de la geometría de la plantación. En este proceso inciden tanto los medios para el corte como el transporte intermedio de la caña, no obstante, la mayor incidencia la tiene el tractor con el remolque autobasculante, como consecuencia de las dimensiones de su trocha que no se ajustan al ancho de siembra, transitando sobre parte del camellón plantado. Este hecho afecta considerablemente la germinación de los retoños de la caña debido fundamentalmente a las altas presiones a que son sometidas según estudios de ^{Aguilera Esteban et al. (2019)}.

Se constataron además daños ocasionados en las cabeceras de los surcos debido al viraje y aparqueamiento de los diferentes equipos que participan en la cosecha mecanizada. Este hecho, cuando se convierte en una práctica habitual durante la cosecha ocasiona destrucción localizada de la totalidad de la estructura de los surcos.

Variaciones en la humedad del suelo

La humedad de los suelos en las diferentes unidades productivas (Figura 3), reflejó un aumento respecto a la profundidad para los tres casos de estudio y todos estuvieron por debajo del 65% en los tres niveles de profundidad; siendo este el límite superior de humedad para suelos arcillosos (^{Rodríguez, 2015}). Para estas condiciones deben ser capaces de traficar los diferentes medios que intervienen en la cosecha y transporte de la caña, según sus exigencias de traficabilidad.

FIGURA 3 Humedad del suelo antes de la cosecha. 

En las tres condiciones evaluadas, la cosechadora CASE IH 8800 fue capaz de desplazarse satisfactoriamente, debido al sistema de rodaje por esteras, el cual genera bajas presiones sobre el suelo. Sin embargo, no se produjo el mismo comportamiento para el caso del agregado formado por los tractores Maxxum CASE con el autobasculante debido al incremento de los valores de humedad presentes en zonas puntuales del campo, dando como resultado la aparición de atascaderos (Figura 4). Este fenómeno tuvo lugar indistintamente en todos los campos estudiados con mayor intensidad en los campos con mayor humedad del suelo.

FIGURA 4 Zona del atascamiento del transporte intermedio. 

Las huellas producidas por el atascamiento provocaron serias deformaciones en el perfil de suelo y como consecuencia en el desarrollo posterior del cultivo; para cuya recuperación son necesarias diferentes labores adicionales que incrementan los costos y limitan la productividad.

Variaciones de la densidad aparente del suelo

Las variaciones referentes a la densidad aparente promedio, antes y después del paso de la maquinaria utilizada en la cosecha mostraron valores entre 0,8 y 1,38 (g/cm³), donde los valores mayores de densificación del suelo se encontraron en la UBPC Monte Lucas (Figura 5). Las UBPC Carlos Perera y J.A. Bacallao mostraron un ligero incremento de la densidad aparente respecto a la profundidad en los primeros 20 cm en las mediciones realizadas antes de la cosecha, tanto en el camellón como en el surco. La UBPC Monte Lucas por su parte, mostró un incremento considerable de 1.33 (g/cm³) hasta los 20 cm de profundidad y luego se mantiene este valor hasta los 30 cm, este mismo patrón se muestra en el camellón donde alcanza densidades de hasta 1,38 (g/cm³). La causa de este comportamiento de la densidad en esta unidad puede estar vinculada a las labores relacionadas con el cultivo en el surco durante el crecimiento de la caña.

FIGURA 5 Comportamiento de la densidad aparente promedio antes y después de la cosecha. 

Para los tres casos de estudio se verifica un incremento en la densidad aparente después del paso de la cosechadora y el transporte intermedio lo que afecta en mayor cuantía la capa superficial del suelo.

CONCLUSIONES

Se constataron variaciones del perfilado del suelo causadas por el paso de la cosechadora, el tractor y el remolque autobasculante, así como el parqueo y viraje de los medios auxiliares en las cabeceras de los surcos, incidiendo con mayor intensidad el paso del autobasculante el cual no se ajusta al marco de siembra empleado.

La humedad del suelo no sobrepasó los valores máximos de traficabilidad establecidos, con valores entre 24,1 y 64%, no obstante, solamente la cosechadora fue capaz de trasladarse sin dificultades en tales condiciones. El tractor con el remolque autobasculante experimentó atascaderos relacionados a la alta humedad en depresiones del suelo.

La densidad aparente del suelo antes de la cosecha mostró promedios entre 0,90 y 1,32 g/cm³, constatándose en las tres unidades estudiadas un incremento de esta propiedad después del paso del sistema de máquinas para la cosecha, tanto en el surco como en el camellón con valores entre 0,98 y 1,37 g/cm³.

REFERENCES

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Recibido: 09 de Mayo de 2021; Aprobado: 12 de Noviembre de 2021

^*Author for correspondence: Elvis López-Bravo, e-mail: [e-mail]