ARTÍCULO ORIGINAL

Efectos en el suelo y la cepa de la actividad mecanizada en el cultivo de la caña de azúcar

Dr.C. Elvis López-Bravo^{I  *} 
http://orcid.org/0000-0002-2285-3413

Dr.C. Omar González-Cueto^I 
http://orcid.org/0000-0003-4296-1726

Ing. Luis Manuel Hernández-Pérez^I 
http://orcid.org/0000-0003-4399-3586

Dr.C. Miguel Herrera-Suárez^II 
http://orcid.org/0000-0003-4567-5872

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

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

RESUMEN

El presente trabajo tuvo como objetivo determinar los principales efectos sobre el suelo y la cepa, de las actividades mecanizadas en plantaciones de caña de azúcar. El mismo se realizó en la Unidad Básica de Producción Cooperativa (UBPC) ¨Máximo Gómez¨, perteneciente al municipio de Camajuaní, Villa Clara. Para la realización de la investigación se llevó a cabo una caracterización de la zona de estudio; se determinaron las variaciones del perfil de los surcos; la resistencia a la penetración y la humedad del suelo en la zona radicular y en la calle y se identificaron daños sobre la cepa de caña. Los principales resultados mostraron aglomeraciones de residuos de la cosecha anterior y espacios despoblados de cepas y nuevos brotes. La resistencia a la penetración del suelo, mostró valores de 0,8 y 1,2 kPa en la superficie de la calle y de la zona de la cepa respectivamente, aumentando con la profundidad del suelo hasta los 30 cm. La humedad del suelo en la cepa resultó mayor que en la calle hasta los 25 cm de profundidad, con valores de 28,6 y 30% respectivamente en la superficie. Por su parte, el perfil de los surcos mostró que existe una considerable variabilidad en cuanto a la geometría y la altura de los camellones. Se encontraron limitaciones en cuanto a la profundidad de las raíces principales, su vitalidad y cantidad, las raíces secundarias o capilares mostraron un bajo desarrollo.

Palabras clave: compactación; humedad; perfilómetro; radicular; cosecha

INTRODUCCIÓN

Para la producción sostenible de azúcar de caña se deben considerar su impacto desde el punto de vista ambiental, económico y social como pilares fundamentales de la sostenibilidad. La compactación de los suelos destinados a las plantaciones cañeras, es una de las causas de la caída de los rendimientos agrícolas, teniendo un efecto negativo en el crecimiento y desarrollo de las cepas, siendo uno de los principales problemas que hay que enfrentar en la agricultura cañera (^{R. Prado et al., 2018}; ^{Colombi y Keller, 2019}). Los suelos con valores altos de humedad respecto al límite de plasticidad, son más susceptibles a la compactación que los suelos secos en presencia de cargas externas generadas por las presiones de los medios de labranza, cosecha y transporte. Inciden además en los procesos de compactación propiedades de los mismos tales como el contenido de arcilla, la porosidad y la densidad aparente. En la medida que se logre una buena integración de las tecnologías que intervienen en la cosecha mecanizada, se podrán minimizar los efectos perjudiciales al suelo (^{González et al., 2013}; ^{Matos et al., 2014}; ^{Aguilera Esteban et al., 2019}).

En Cuba se han introducido sistemas tecnológicos que incluyen novedosas máquinas cosechadoras, sembradoras y transporte con auto-basculante. Con el objetivo de reducir los daños a los campos cañeros producto de la cosecha mecanizada, se introduce el sistema de transporte denominado tiro partido o trasbordo de caña mediante remolques o semirremolques auto basculantes tirados por tractor de mediana y alta potencia dentro del campo y el empleo de camiones con remolques para el tiro hacia el basculador de la industria. Se pretende con esta tecnología una disminución de los costos de la cosecha y la mejora de la calidad del material que va a la industria. De igual modo se emplean labores de subsolado y cultivo profundo de los suelos como parte de la atención agrotécnica (^{Morejón et al., 2016}; ^{Martínez et al., 2020}). Por su parte los agricultores han desarrollado métodos para prevenir la alteración perjudicial del suelo debido al cultivo excesivo y para reconstruir suelos que ya han sido alterados con graves daños (^{Colombi y Keller, 2019}; ^{Emmet-Booth et al., 2020}).

El descenso del rendimiento agrícola de los campos de caña ha estado vinculado principalmente a la reducción de la fertilidad de los suelos y la modificación de las propiedades físicas y mecánicas del mismo entre otros factores. Estas modificaciones tienen especial énfasis en suelos compactados, lo cual incluye una reducción drástica de la capacidad de infiltración del agua, el drenaje y la porosidad así como el incremento de la densidad aparente. Por su parte, la compactación del suelo es provocada principalmente por las operaciones mecanizadas como la cosecha, transporte y tratamientos agrotécnicos donde el peso de la maquinaria se transforma en mayor densificación de los suelos, daños a la cepa y la geometría de los surcos (^{Ahmed Chacón-Iznaga, 2019}; ^{Emmet-Booth et al., 2020}). El objetivo del presente trabajo es determinar los principales efectos sobre el suelo y la cepa de la caña de azúcar como resultado de las actividades mecanizadas en la plantación cañera.

MATERIALES Y MÉTODOS

El estudio realizado tuvo lugar en el campo 2, con una extensión de 17,5 ha perteneciente a la UBPC ¨Máximo Gómez¨, ubicado en las coordenadas 22,4827° Norte y 79,8070° Oeste del municipio de Camajuaní, Villa Clara (Figura 1). La cual cuenta con una extensión de 203 ha dedicadas al cultivo de la caña de azúcar de la variedad Cuba 86-12 (C86-12), de amplia extensión en la isla y favorable adaptación a zonas con estrés hídrico, producción de retoños así como adaptable a suelos de mal drenaje (^{González R.M. et al., 2011}). En esta área predominan los suelos pardos con carbonato de baja pedregosidad y geografía ondulada. Las mediciones se realizaron 26 días después de la cosecha, para la cual se empleó una cosechadora KTP-2M. Como atención agrotécnica se realizó el cultivo de la calle a los 16 días de la cosecha, empleando el apero M-160 formando agregado con el tractor MTZ-80. Como parte estudio se realizó la determinación del microrelieve en base a la geometría de los surcos, el índice de cono, la humedad del suelo y los daños a la cepa, para lo cual se tomaron un total de 20 puntos experimentales distribuidos de forma diagonal en el campo a una distancia de 30 m entre ellos y separados de la guardarraya.

FIGURA 1 Localización del campo 2. 

Para las mediciones del microrelieve del campo se empleó el perfilómetro de varillas metálicas de 2 m de alcance, una separación de 26 cm entre varillas y altura total de 50 cm para la determinación de la profundidad, las mismas están equipadas de señalizadores de profundidad (^{Cruz Díaz et al., 2015}).

Las mediciones de humedad se realizaron en el centro del surco, y próximo a la zona radicular en el camellón. En cada punto se tomaron cuatro réplicas a profundidades de 0-10, 10-20 y 20-30 cm (Figura 2).

FIGURA 2 Muestreo de la humedad del suelo. 

La humedad se determinó en base al suelo seco (%hbss) mediante el método gravimétrico, el cual se basa en el peso perdido de una muestra húmeda sometida a la estufa a 105°C durante 8 horas (Figura 3), se empleó una balanza analítica de precisión 0,0001 g. Se procesaron los datos obtenidos por el método gravimétrico utilizando el software: StatGraphics versión 5.1, para un nivel de confianza del 95%.

Para el cálculo se empleó la siguiente expresión:

[TeX:] % hbss = Agua / Pss ∙100 (1)

donde:

Agua,	agua perdida, g;
Pss,	peso del suelo seco, g.

FIGURA 3 Secado de las muestras del suelo. 

La resistencia del suelo a la penetración se determinó mediante el índice de cono, las mediciones se realizaron en el centro del surco, y próximo a la zona radicular en el camellón. Para cada punto se realizaron cuatro mediciones a las profundidades de 0, 10, 20, y 30 cm, Se tomaron tres réplicas de cada medición. Para ello se empleó el penetrómetro de lectura directa y punta cónica con área de 1,3 cm², la fuerza de penetración se determinó empleando la siguiente expresión:

[TeX:] IC = F / Ac (2)

donde:

IC,	índice de cono, Pa;
F,	Esfuerzo con que se realiza la penetración, N;
Ac,	Área frontal de la punta el cono, m^2.

El esfuerzo de penetración (F) se determinó mediante la siguiente expresión:

[TeX:] F = k ∙∆x / 1000 (3)

donde:

k,	Constante elástica del muelle del penetrómetro, 4,83 N/m;
∆x,	Lectura de la deformación del muelle, mm.

Para la determinación de los efectos mecánicos sobre las cepas de caña de azúcar, se seleccionaron un total de 10 muestras en el campo en correspondencia con los puntos experimentales seleccionados. Se excavaron calicatas dispuestas en orientación longitudinal a los surcos y profundidad de 50 cm, posibilitando la visualización de la estructura de la raíz. A las cepas seleccionadas se le determinó la cantidad de brotes y se realizó un examen macrocroscópico mediante imágenes digitales con el objetivo de determinar los daños estructurales y vitalidad del sistema radicular. Se seccionaron además las cepas dañadas para evaluar su desarrollo interno.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Resultados de la compactación del suelo

La resistencia a la penetración del suelo mostró un incremento asociado a la profundidad tomadas en la zona radicular de las cepas y en la calle (Figura 4). No obstante este incremento no se manifiesta de forma similar en ambos casos, ni para las diferentes profundidades. En la zona de la raíz de la cepa, la resistencia a la penetración IC fue de 1,2 kPa en la superficie y tuvo un incremento lineal hasta los 20 cm de profundidad, siendo menor el incremento entre los 20 y 30 cm hasta alcanzar los 3,5 kPa. Este comportamiento de la resistencia se justifica por las presiones laterales generadas por el paso de los neumáticos a las cuales está sometido el camellón, compactando el suelo en la zona radicular. Estas presiones son menores según aumenta la profundidad, lo que propicia menor resistencia del suelo justo debajo de la zona radicular y son parte de los resultados obtenidos con la modelación de los efectos de los neumáticos descritos por ^{González et al. (2013)}. Por su parte la resistencia en la calle resultó menor, como consecuencia de la operación de cultivo, mediante el mismo se separa la capa superficial del suelo, fraccionándose por la acción mecánica del apero, el efecto posterior del agua y el calor, entre otros factores. Este hecho justifica el valor de 0,8 kPa en la superficie, luego muestra un ligero incremento hasta la profundidad de 10 cm. No obstante, entre 10 y 30 cm de profundidad la resistencia se incrementa de forma lineal, mostrando una acumulación de tensiones, hasta alcanzar los 3,2 kPa.

FIGURA 4 Índice de cono a diferentes profundidades. 

Variación de la humedad del suelo

La humedad del suelo, tomada en la zona radicular de la cepa y en la calle, muestra una gran variabilidad respecto a la profundidad así como una diferencia de comportamiento para ambos casos (Figura 5).

FIGURA 5 Humedad del suelo a diferentes profundidades en la calle y la cepa. 

La humedad superficial del suelo en la cepa resultó mayor que en la calle, con valores de 30 y 28,6% respectivamente , este comportamiento se mantiene hasta los 28 cm de profundidad, donde la humedad en la calle sobrepasa la humedad en la cepa, favorecida por la acumulación de hojas secas y residuos de la cosecha, lo que evita la incidencia directa de los rayos solares y constituye uno de los métodos para la conservación y protección del suelo (^{Colombi y Keller, 2019}). Se muestra además una sensible disminución de la humedad después de los 25 cm de profundidad alcanzando valores de 31,2%. Por el contrario, la exposición al aire y el sol de la calle luego del cultivo mecanizado, así como la fragmentación de los agregados, propicia la reducción de la humedad en la superficie hasta los 15 cm de profundidad, el agua pasa a estratos inferiores aumentando así la humedad de forma no lineal hasta los 35 cm.

Evaluación del perfil de los surcos

Como resultado de las mediciones del perfil de los surcos, se elaboraron de forma digital las curvas que caracterizan los mismos. En la Figura 6 se muestra una de las mediciones realizadas donde se aprecia el microrelieve del surco y el camellón. El perfil obtenido muestra una distribución irregular, alcanzando valores de 17,1 cm de altura máxima y mínimo de 4,9 cm en el camellón respecto al fondo de la calle representada como línea cero. Se muestran además las irregularidades del perfil de la calle como resultado de la labor de cultivo, en esta sección predomina el levantamiento de terrones provocando apreciables diferencias de profundidad.

El análisis del perfil de los surcos mostró que existe una considerable variabilidad en cuanto a la geometría y la altura de los camellones en el perfil promedio del campo. En la Figura 7 se muestra el procesamiento gráfico de los resultados del perfil en uno de los puntos de muestreo, evidenciando que en todos los casos los valores de altura del camellón son inferiores a 25 cm para un promedio de 18 cm. Tales condiciones están vinculadas a deficiencias para el desarrollo radicular de los brotes por insuficiencia de nutrientes, así como posibilita la erosión por la lluvia y el viento en la zona de la cepa (^{Y. Betancourt Rodríguez, 2019}; ^{Awe et al., 2020}). De forma similar el promedio de la altura de todas las mediciones de perfil realizadas no rebasó los 25 cm manteniéndose el comportamiento irregular tanto en la zona del surco como en el camellón.

FIGURA 6 Medición del perfil del surco.  

FIGURA 7 Procesamiento del perfil de los surcos. 

Efectos sobre la cepa de la caña

En las muestras estudiadas, se obtuvo una profundidad máxima de las raíces principales de 45 cm, aunque solo hasta 30 cm se encontró suficiente vitalidad y cantidad de las mismas (Figura 8 (a)). Se identificaron además la presencia de cepas con bajo desarrollo foliar, representando el 8,2% del área de estudio, las cuales mostraron severas limitaciones de la zona radicular (Figura 8 (b)). Por su parte, las raíces secundarias o capilares mostradas en la Figura 9 (a), muestran un bajo desarrollo en las cepas dañadas, lo que propicia un deficiente proceso de succión del agua y los nutrientes del suelo. Estas cepas se caracterizan por solo tener entre uno y tres brotes, en tanto las cepas en mejores condiciones cuentan entre seis y doce brotes y se evidencia un mayor desarrollo de la zona radicular.

FIGURA 8 Cepas con desarrollo adecuado (a); cepas con insuficiencias (b). 

FIGURA 9 Zona radicular de las cepas de caña (a), sección de cepas dañadas (b). 

Finalmente, las cepas con severas limitaciones en su desarrollo mostraron un insuficiente volumen radicular, causado por el contacto directo con los medios de labranza en las actividades de cultivo, las presiones laterales de los neumáticos y el aplastamiento durante la cosecha. La Figura 9b muestra un ejemplar de las cepas recolectadas donde se aprecian los efectos de desecado interior que propicia la eventual desaparición de la misma.

CONCLUSIONES

La resistencia a la penetración del suelo, mostró valores de 0,8 y 1,2 kPa en la superficie de la calle y de la zona de la cepa respectivamente, en ambos casos el IC aumenta con la profundidad del suelo hasta los 30 cm, alcanzando valores de 3,2 y 3,5 kPa. La resistencia en la calle fue menor en todo el perfil como resultado del cultivo mecanizado.

La humedad del suelo en la cepa resultó mayor a la humedad en la calle hasta los 25 cm de profundidad, con valores de 28,6 y 30% respectivamente en la superficie, favorecida por la acumulación de residuos de cosecha.

El análisis del perfilado de los surcos mostró que existe una considerable variabilidad en cuanto a la geometría y la altura de los camellones, los cuales no rebasan los 25 cm de altura, así como una variación en el perfil de la calle como consecuencia de las operaciones de cultivo.

La zona radicular de las cepas mostró una profundidad máxima de las raíces principales de 45 cm, con insuficiente vitalidad y cantidad de las mismas en cepas dañadas por el contacto con aperos de labranza y neumáticos, en tanto las raíces secundarias o capilares muestran un insuficiente desarrollo.

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Recibido: 15 de Enero de 2021; Aprobado: 16 de Enero de 2021

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