Materia seca y macroelementos primarios en la biomasa foliar de la caña de azúcar fertilizada con diferentes dosis de potasio

Dry matter and primary macroelements on the foliar biomass of sugarcane with different fertilizer rates of potassium

Juan Alejandro Villazón Gómez¹, George Martín Gutiérrez², Yakelín Cobo Vidal², Yunior Rodríguez Ortiz² y Beatriz Montero Sarría²

RESUMEN

El trabajo consistió en determinar las cantidades de materia seca y de macroelementos primarios en la biomasa foliar que aporta al suelo la caña de azúcar fertilizada con diferentes dosis de potasio, en un experimento con un diseño en bloques completos al azar (8 tratamientos x 6 repeticiones) sobre un Vertisol Crómico. Fueron cortadas 5 plantas antes de la cosecha de los cuatro retoños, en cada uno de los surcos dos y tres de las parcelas de la 3ra repetición. Al cogollo de las muestras se le determinaron los porcentajes de materia seca, nitrógeno, fósforo y potasio; se realizó un conteo de tallos en cada parcela para expresar los porcentajes en magnitudes de masa. Se efectuó un Análisis de Varianza de clasificación simple mediante la prueba de rangos múltiples de Duncan a un 95 % de probabilidad. El tratamiento V fue el de mayor contenido de materia seca, con 11,04 t ha-1. La cepa 2do retoño mostró el mayor contenido de materia seca en los cogollos, con 11,13 t ha-1. En las interacciones puede apreciarse la mayor influencia de la cepa sobre la materia seca. El tratamiento V fue el de mayor contenido de nutrientes, con 83, 16 y 197 kg de N, P y K, respectivamente. En el caso del nitrógeno la mejor interacción fue el tratamiento V en el 3er retoño, en el fósforo también el tratamiento V en el 2do y 3er retoños y el tratamiento IV en el 4to retoño, mientras que en el potasio fue la interacción del tratamiento V en el 2do retoño.

Palabras clave: Aportes de nutrientes al suelo, NPK, residuos de cosecha, retorno de nutrientes, Saccharum.

The research consisted of determining the quantities of dry matter and primary macroelements on the foliar biomass that contributes to the soil the sugarcane fertilized with different fertilizer rates of potassium in an experiment with a design in complete blocks at random (8 treatments x 6 repetitions) on a Chromic Vertisol. Five plants were cut in the furrows 2 and 3 of the plots of the 3rd repetition before the harvest of each one of the four ratoons. To the sugarcane top of the samples were determined the percentages of dry matter, nitrogen, phosphorus and potassium; was carried out a count of sugarcane stalk in each plot to express the percentages in magnitudes of mass. An analysis of variance of simple classification was executed and means were compared by Duncan test at 95 % of confidence. The treatment V was the one of bigger dry matter content, with 11.04 t ha-1. The 2nd ratoon showed the bigger dry matter content in the sugarcane tops, with 11.13 t ha-1. In the interactions the bigger influence of the sugarcane stubble phase on the dry matter can be appreciated. The treatment V was the one of bigger nutrient content, with 83, 16 and 197 kg of NPK, respectively. In the case of nitrogen the best interaction was the treatment V in the 3rd ratoon, in the phosphorus also the treatment V in the 2nd and 3rd ratoons and the treatment IV in the 4th ratoon, in potassium the interaction of the treatment V in the 2nd ratoon.

Key words: Nutrient inputs to the soil, NPK, Residues of harvest, nutrient return, Saccharum.

INTRODUCCIÓN

El impacto negativo de las actividades agrícolas sobre el medioambiente puede ser atenuado mediante manejos que permitan un aprovechamiento más eficiente del agua y los fertilizantes. En el caso de los agroecosistemas cañeros esta influencia se ve afectada por determinadas condiciones locales como son el tipo de suelo y los factores climáticos.

Los residuos de cosecha dejados en el campo constituyen una de las entradas, relacionadas con el manejo, que aportan materia orgánica y nutrientes al sistema químico del suelo (Bertsch, 1998). En el caso de la caña de azúcar, contienen una cantidad de nutrientes mucho más elevada que los restos de las quemas en el campo (Sandhu et al., 2013), e incrementan los rendimientos agrícolas (Muñoz y Quintero, 2010). En países como Argentina, según Kwong (2010), es notable la diferencia entre dichos rendimientos en las áreas donde se incorporan los residuos de cosecha (83,5 t ha-1) comparados con aquellos donde los mismos son eliminados del campo (53,7 t ha-1).

La caña de azúcar es uno de los cultivos de más altos rendimientos en biomasa expresados en función del área y el tiempo. Además de reincorporar al suelo parte de los nutrientes extraídos del mismo durante su crecimiento, la fijación de CO2 por parte de la planta es comparable con la de los bosques tropicales. Estas características la convierten en un paradigmático cultivo dentro de la agricultura sostenible (Cuéllar et al., 2003). Su sistema radicular constituye para el suelo una fuente importante de materia orgánica, sin embargo, los mayores aportes provienen de la parte aérea de la planta (Carvalho et al., 2013).

El potasio, a pesar de que numerosas investigaciones han esclarecido su función metabólica en las plantas, continúa como el nutriente que mayor conjetura levanta entre los fisiólogos. Sin embargo, se acepta que el mismo participa directa o indirectamente en la mayoría de los procesos vitales de la caña de azúcar (Cabrera y Bouzo, 1999). Es el elemento que en mayores cantidades extrae del suelo este cultivo (García y Fernández, 2000; Bolio et al., 2008; Kölln et al., 2013) y uno de los que más limita sus rendimientos (Pérez et al., 2011). ]]> El objetivo de este trabajo es determinar las cantidades de materia seca y de macroelementos primarios en la biomasa foliar que aporta al suelo la caña de azúcar fertilizada con diferentes dosis de potasio.

MATERIALES Y MÉTODOS

El trabajo se realizó durante el 3er ciclo de un experimento de larga duración de caña de azúcar con un diseño de bloques completos al azar (8 tratamientos x 6 repeticiones). Se estudió la variedad C120-78, plantada en el Área Experimental localizada en el km 27, perteneciente a la Estación Provincial de Investigaciones de la Caña de Azúcar (EPICA) de Holguín. El experimento se encuentra asociado al perfil 889, perteneciente a la Red Geográfica Experimental del Instituto de Investigaciones de la Caña de Azúcar (INICA, 1986).

El suelo es un Vertisol Crómico Cálcico Gléyico con profundidad sobre un material de origen de corteza arcillosa carbonatada y variablemente salinizada (Hernández et al., 1999). El horizonte superficial es un Ap, con un espesor de 0-18 cm, pardo amarillento, arcilloso, terroncillo terronoso, seco, compactado, con muchas raíces y transición hacia el horizonte inferior notable. La topografía es llana. El drenaje superficial es bueno y el interno moderado. La vegetación está representada por caña de azúcar. Los resultados de los análisis de suelo al comienzo y finalización del experimento se muestran en la (Tabla 1).

Las muestras foliares fueron tomadas una semana antes de la cosecha de las cepas 1er, 2do, 3er y 4to retoño, en el segundo y tercer surco de cada una de las ocho parcelas correspondientes a la tercera repetición. Para conformar las muestras se seleccionaron cinco plantas (tallo y cogollo) por surco. Los tratamientos evaluados, con una dosis de fondo de 120 kg ha-1 de N y 50 kg ha-1 de P, fueron:

T I: 0-0-0 (control absoluto)
T II: 120-50-0 (control)
T III: 120-50-160 (anual desde el segundo ciclo) ]]> T IV: 120-50-160 (anual desde el tercer ciclo)
T V: 120-50-120 (anual)
T VI: 120-50-160 (anual)
T VII: 120-50-600 (al inicio de cada ciclo)
T VIII: 120-50-800 (al inicio de cada ciclo)

Al cogollo de las muestras se le determinaron los porcentajes de materia seca, nitrógeno, fósforo y potasio; además, se realizó un conteo de tallos en cada una de las parcelas para expresar los porcentajes en magnitudes de masa (t ha-1 y kg ha-1). Se efectuó un Análisis de Varianza de clasificación simple y las medias se compararon mediante la prueba de rangos múltiples de Duncan a un 95 % de probabilidades, para determinar si el conjunto de tratamientos considerados produce un efecto estadísticamente diferenciado en cuanto al comportamiento de los mismos. El procesamiento de los datos obtenidos fue realizado con el uso del software Statistica 7.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El análisis sobre el efecto de las diferentes dosis de potasio sobre el comportamiento de la materia seca procedente del cogollo de la caña de azúcar (Figura 1) muestra que los mayores valores se obtuvieron en el tratamiento en el que se aplicaron 120 kg ha-1 de K anual (Tratamiento V), donde los aportes de materia seca fueron de 11,04 t ha-1, el cual difiere de forma altamente significativa con el resto de los tratamientos. Posiciones intermedias ocupan los tratamientos IV, VIII, III y II, entre los que no se encontraron diferencias significativas. Los tratamientos mencionados, excepto el IV, no mostraron diferencias con el VII. Este último, al igual que el tratamiento II, no mostró diferencias con los tratamientos de más bajo contenido de materia seca que fueron aquellos donde se fertilizó con 160 kg ha-1 de K todos los años y el Control absoluto, con 8,18 y 8,11 t ha-1 de materia seca producida por la biomasa aérea de la caña de azúcar, respectivamente.

Resulta notable la disminución de la materia seca, cuya cantidad se asocia con el rendimiento agrícola y el número de tallos, en la dosis 120-50-160 anual (Tratamiento VI). Rossetto et al. (2010) encontraron en Oxisoles y Ultisoles del estado de São Paulo que los rendimientos agrícolas disminuían cuando las dosis de K se elevaban por encima de los 125 kg ha-1.

Muñoz y Quintero (2010) al evaluar el comportamiento de los rendimientos agrícolas de la caña de azúcar en un Vertic Haplustoll determinaron que el rendimiento de caña por hectárea aumentaba con el aumento de las dosis de NPK, aunque el efecto de los nutrientes sobre este incremento se optimizaba con la combinación de la fertilización y los residuos de cosecha dejados en el campo. De la misma forma, García et al. (2010), en un Typic Haplustox del estado de São Paulo determinaron un aumento de los rendimientos cañeros al aumentar las dosis de nutrientes, tanto en la fertilización mineral como en la órgano-mineral. Estos autores encontraron para 10-50-50, 20-100-100 y 30-150-150 de NPK rendimientos de 74,07, 85,63 y 85,42 t ha-1 en el primer tipo de fertilización mencionado; mientras que para dosis de 7,5-50-50, 15-100-100 y 22,5-150-150 de NPK (órgano-mineral) obtuvieron rendimientos de 75,37; 92,54 y 93,82 t ha-1. Todos los tratamientos superaron al control (0-0-0) que rindió 54,78 t ha-1.

Los aportes de materia seca, según las cepas, fueron de 11,13; 9,69; 8,95 y 6,54 t ha-1 en las cepas 2do, 3er, 4to y 1er retoños, respectivamente (Figura 2). Entre todas las cepas se encontraron diferencias altamente significativas. El contenido de la materia seca, en la medida en que transcurre el ciclo está influenciada por el número de tallos producidos en las diferentes cepas. Por esta razón la soca fue el retoño que menos materia seca procedente de los cogollos pudo haber aportado al suelo. Lazo (2000) reporta una correlación positiva entre el número de tallos y el rendimiento agrícola de la caña de azúcar.

El constante aporte de materia seca por los restos de cosecha en los sucesivos retoños implica un aumento del contenido de materia orgánica en el suelo, lo cual quedó demostrado con los análisis químicos realizados. Se pudo verificar que hubo un incremento permanente en los valores de esta propiedad química durante todo el período de estudio, y que este aumento fue más notable entre el 3er y 4to retoño.

Muñoz y Quintero (2010) en un Vertic Haplustoll colombiano plantado con caña de azúcar, encontraron un efecto beneficioso de los restos de cosecha en las propiedades del suelo. También Cabrera et al. (2001) en un Vertisol plantado con caña de azúcar en el norte de la provincia de Ciego de Ávila descubrieron que al aumentar la materia orgánica, aumenta el grado de agregación, el coeficiente de estructura y los agregados estables.

Gutiérrez et al. (2012) en un Vertisol del centro de México confirmaron que la materia orgánica disminuye la resistencia del suelo a la penetración, y eleva los niveles de fertilidad y retención de humedad, con el mejoramiento consiguiente de las propiedades químicas y físicas del suelo. Ohu et al. (2009) en un suelo arcilloso ubicado en el noreste de Nigeria encontraron que con la aplicación de restos de cosecha de maní disminuía la tensión de ruptura; y que el incremento del contenido de este material orgánico en el suelo mejoraba la retención de humedad del mismo. Igualmente, Mamman et al. (2007), en un Typic Pellustert también del noreste de Nigeria, apreciaron que con el aumento de la materia orgánica, mediante la incorporación al suelo de restos de cosecha de maní, disminuían la densidad del suelo y la resistencia a la penetración, lo que sugiere una disminución de los efectos de la compactación.

Los mayores valores de materia seca se produjeron en el 2do retoño donde se fertilizó con 120 kg ha-1 anual y 800 kg ha-1 de K al inicio del ciclo (V y VIII), y en el 3er retoño del primer tratamiento mencionado (Tabla 2). Entre estos tratamientos no se encontraron diferencias significativas. Las menores cantidades de materia seca fueron observadas, de forma general, en la soca y, como caso excepcional, en el 3er retoño del Tratamiento VIII, respuesta que también coincide con la disminución de los rendimientos agrícolas.

Entre estas interacciones no se encontraron diferencias significativas. Sin embargo, la influencia que ejerce la cepa sobre los contenidos de materia seca es mayor que la de las dosis aplicadas durante la fertilización. Según Fernández et al. (2012) a medida que se suceden los retoños aumenta la influencia de la cepa sobre los rendimientos agrícolas.

Al evaluar el fósforo, el Tratamiento V mostró los mayores niveles de este nutriente con 16 kg ha-1. A este tratamiento le siguieron (en cuanto a los tenores de este nutriente en la materia seca de los cogollos) el Tratamiento IV, con diferencias altamente significativas. Una posición intermedia la ocuparon los tratamientos donde se fertilizó con 160 kg ha-1 de K anualmente a partir del 2do ciclo (T III), y 600 y 800 kg ha-1 de K al inicio de cada ciclo (T VII, T VIII), el Control y el tratamiento VI.

Este último, en oposición a los demás, no mostró diferencias significativas con el control absoluto. Si se sigue la conducta del potasio, se observa que al Tratamiento V le continúan los tratamientos III y IV. Valores inferiores de K arrojaron los tratamientos VI, VII y el control absoluto. Los dos primeros con diferencias altamente significativas respecto al control que fue el de menor contenido. Cuéllar et al. (2002) reportan que la cosecha en verde (no quema) de la caña de azúcar, con la incorporación de los residuos al suelo, mejoran la retención de humedad del mismo, aporta grandes cantidades de nutrientes y materia orgánica y permiten un control más efectivo de las malezas, aspectos todos que contribuyen a la disminución del uso de agroquímicos en el campo.

El comportamiento del contenido de NPK en los diferentes tratamientos está dado por el contenido de materia seca y la composición de la misma, en lo que a estos macroelementos se refiere.

Las variaciones en el contenido de nutrientes a medida que transcurre el ciclo de plantación (Figura 4) muestran que el nitrógeno fue superior en el 3er retoño (91 kg ha-1), con diferencias altamente significativas respecto a las otras cepas. El nitrógeno encontrado en la materia seca de los cogollos es inferior en el 1er retoño (12 kg ha-1). Según Cuéllar et al. (2003) las necesidades de nitrógeno por parte del cultivo de la caña de azúcar aumentan con el número de cortes, resultado con el cual se corresponde el obtenido en nuestro trabajo.

En el caso del fósforo puede apreciarse que los mayores contenidos de este nutriente en la materia seca de la biomasa aérea de la caña de azúcar se localizaron en el 2do, 4to y 3er retoños (15 kg ha-1 en los dos primeros y 14 kg ha-1 el último), los cuales mostraron diferencias altamente significativas con los valores fijados en la soca (4 kg ha-1). Este nutriente fue el que en menor porcentaje se encontró en el cogollo de las plantas, lo cual coincide con lo descrito por Cuéllar et al. (2002), al referirse a las exportaciones de este elemento con la cosecha de la caña.

El potasio fue el nutriente que en mayores cantidades se encontró en el cogollo de la caña de azúcar, destacándose el 2do retoño con 224 kg ha-1. El 1er retoño fue la cepa con menor contenido de este elemento (28 kg ha-1), ocho veces menos que el 2do retoño. Según García y Fernández (2000), Cuéllar et al. (2002), Fernández et al. (2012) y Kölln et al. (2013) las cantidades de potasio que la caña de azúcar extrae del suelo son más abundantes que las de los demás nutrientes.

Para un mejor aprovechamiento de los nutrientes, es necesario evitar la compactación a la que son tan propensos los Vertisoles Crómicos. Por ende, menores valores de densidad del suelo y resistencia del mismo a la penetración, favorece el desarrollo radicular de la caña de azúcar y el aprovechamiento más eficiente de los fertilizantes, con el aumento consiguiente  de los rendimientos, más residuos de cosecha y materia orgánica. También en estos suelos deber prestarse especial atención a los inconvenientes del mal drenaje, pues donde existen problemas de hidromorfía aumentan las pérdidas de nitrógeno (Cuéllar et al., 2003). 

El contenido de NPK en la biomasa aérea a dejar en el campo en dependencia de la dosis aplicada en cada una de las cuatro cepas (Tabla 3) muestra que en la interacción donde se fertilizó con 120-50-120 anual en el 3er retoño, seguida por la de la dosis 120-50-160 anual desde el 2do ciclo en la misma cepa, es donde se manifiestan los mayores contenidos de nitrógeno.

Referente a los contenidos de potasio, se observó que las combinaciones de mejor respuesta se concentran en el 2do retoño, destacándose el tratamiento V con diferencias altamente significativas, seguida por las dosis 120-50-800 al inicio de cada ciclo, 120-50-120 anual (esta, en el 3er retoño), 120-50-160 anual desde el 3er ciclo 120-50-160 anual desde el 2do ciclo. Los tenores de K en la materia seca de los cogollos se concentran en las combinaciones que coinciden con el 1er retoño.

CONCLUSIONES

1. El mayor contenido de materia seca en la biomasa aérea de la caña de azúcar se obtiene al aplicar una dosis de 120 kg ha-1 de potasio todos los años.

2. La cepa de segundo retoño mostró el mayor contenido de materia seca en los cogollos, con una disminución gradual de la misma hasta el final del ciclo; el primer retoño fue el de menores aportes.

3. Las combinaciones de 120 kg ha-1 de K2O anual y 800 kg ha-1 de K2O residual en el 2do retoño y 120 kg ha-1 de K2O anual en el 3er retoño fueron las de mayor contenido de materia seca. Lasinteracciones con el desempeño más pobre se concentraron, generalmente, en el 1er retoño. Puede apreciarse la mayor influencia de la cepa en el contenido de materia seca.

4. La fertilización con 120 kg ha-1 de K2O anual fue la que produjo mayores acumulados de N, P y K en la materia seca de los cogollos.

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]]> Recibido: 23/10/2014
Aceptado: 25/07/2015