RESPUESTA DE LA
CAÑA DE AZÚCAR (Saccharum spp.) AL
POTASIO BAJO DIFERENTES REGÍMENES DE PRECIPITACIÓN
POTASIUM SUGARCANE
(Saccharum spp.) RESPONSE UNDER DIFFERENT PRECIPITATION REGIMES
Jesús González
Dominguez1, Mario E. de León Ortiz2, Emma
Pineda Ruiz3, Isaías Machado Contreras2.
1. INICA Ciego de Ávila, 2. Instituto de Investigaciones de la Caña de
Azúcar INICA, SEDE
3. INICA Villa Clara
Email: 63jesusgonzalez04@gamil.com
Resumen
El objetivo del trabajo fue conocer la respuesta de la caña de azúca a la
aplicación de fertilizante potásico bajo diferentes regimenes de precipitación.
Los resultados provienen del procesamiento de
224 cosechas de 65 experimentos, diseminados en diversas condiciones
edáficas y climáticas del área cañera de Cuba. En el estudio de las cosechas se empleó un modelo lineal discontinuo
con el rendimiento relativo como variable dependiente para expresar la
incidencia del factor precipitación en la respuesta del cultivo a la fertilización
potásica. Los resultados ponen de manifiesto que la respuesta de la caña de azúcar a la aplicación de potasio depende de la
intensidad de ocurrencia de las precipitaciones y de los tipos de suelos en
cada escenario donde se desarrolla este cultivo en Cuba, donde la ocurrencia de
< 800 mm o ≥1 200 mm, provocan incrementos en las necesidades de
potasio de la caña de azúcar, teniendo como consecuencia un incremento en los
gastos que se incurren para la aplicación de fertilizante potásico y un menor
resultado económico de los productores.
Palabras clave: caña
de azúcar, potasio, precipitación.
Abstract
The
present work aims to know the effect of precipitation on the response of
sugarcane to the application of potassium fertilizer. The results come from the
processing of 224 crops from 65 scattered experiments in various edaphic and
climatic conditions of the national sugarcane area. In the study of the crops,
a discontinuous linear model was used with the relative yield as a dependent
variable to express the incidence of the precipitation factor in the response
of the crop to potassium fertilization. The results show that the response of
sugarcane to the application of potassium depends on the intensity of
occurrence of rainfall and the types of soils in each scenario where this crop
is developed in Cuba, where the occurrence of <800 mm or ≥1,200 mm,
cause increases in the potassium needs of sugarcane, resulting in an increase
in the expenses incurred for the application of potassium fertilizer and a
lower economic result of the growers.
Keywords: sugarcane, potassium, rainfall.
Introducción
La respuesta de la caña de azúcar a las aplicaciones
de potasio (K) no es uniforme, está determinada por diversos factores entre los
que se encuentran: la precipitación total y su distribución (Santillán et
al., 2016), responsable de los contenidos de humedad en el suelo
en cada una de las fases de desarrollo del cultivo, asi como de la solubilidad
y la disponibilidad de este elemento en el suelo, dependiente del agua
fácilmente aprovechable, medio en el que ocurre la dilución y la reacción de
los nutrientes en el suelo, además de servir como vía de transporte del K en el
suelo y dentro de la planta.
Existen otros factores que intervienen también en la
disponibilidad de K, entre los que se encuentran el contenido de su forma asimilable
en el suelo y la saturación de la capacidad de intercambio catiónico (CIC) con
este catión, asociados al tipo de arcilla predominante en el suelo, las cepas
de caña planta y retoños; la aireación y la temperatura del suelo (Sálmon et al.,
2016); las características texturales de los suelos, responsables a su
vez del tipo de drenaje; los contenidos y disponibilidad de otros nutrientes,
algunos sinérgicos y otros antagónicos (Chávez, 2012); la profundidad efectiva (OCDE/FAO, 2015) que pueden
alcanzar las raíces para el sostén, nutrición y transpiración y la reacción del
suelo. (Sadeghian, 2016).
Según De León et al. (2013), la cantidad de K disuelto en la solución llega a
las raíces de las plantas principalmente por difusión, y en menor cuantía por
flujo de masas, en dependencia del agua transpirada y su contenido en el suelo.
El
agua es necesaria para que se lleven a cabo las reacciones en el suelo, para
disolverlo los nutrientes y ponerlos en contacto con las raíces, a través de
diferentes procesos y continuar con ellos dentro de la planta según la transpiración,
poniendo estos a disposición del área foliar, encargada de efectuar la
fotosíntesis. Del nivel de agua disponible en el suelo para cada fase de
desarrollo de la caña de azúcar, dependerá en gran medida el rendimiento a
alcanzar, debido a que se mantiene una cantidad de nutrientes, entre ellos el
K, en la solución del suelo, con posibilidad de ser extraído según necesidad
del momento.
Atendiendo a la problemática anteriormente
descrita, el objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto de las precipitaciones sobre la
fertilización potásica del cultivo de la caña de azúcar en diferentes regiones
cubanas.
MATERIALES Y MÉTODOS
Para el estudio de la
respuesta de la caña de azúcar ante diferentes dosis de K, se emplearon 224
cosechas provenientes de 65 experimentos de campo, conducidos entre 1978 y 2015
(38 años), en condiciones de secano (sin riego), en áreas de la red geográfica
experimental del Instituto de Investigación de la Caña de Azúcar (INICA), que
comprendieron diferentes escenarios donde se desarrolla este cultivo en Cuba,
según se muestra en la Figura 1.
Figura 1. Distribución
geográfica de los sitios experimentales donde se desarrollaron los experimentos
incluidos en el estudio.
Los niveles de K estudiados
variaron de 0 a 360 kg ha-1, empleando como portador del nutriente
en estudio el cloruro de potasio.
Validación de la base de datos y premisas del tratamiento estadístico
Se utilizaron dos pruebas no paramétricas: Mann-Whitney (Siegel, 1972) cuando se compararon dos
poblaciones y Kruskal–Wallis (1952) cuando se compararon tres o más poblaciones.
La variable dependiente asumida para evaluar el efecto de la fertilización
potásica sobre la producción de la caña, en presencia de los diferentes
factores, fue el Rendimiento Relativo (RR).
Criterios
para la conformación de la base de datos experimental
La organización de la información conllevó a: a)
procesamiento de cada cosecha; b) creación de una base de datos (BD) de
rendimiento agrícola e industrial por cosechas; c) aplicación de modelo lineal
discontinuo cuyas variables generadas fueron llevadas a la BD y d)
completamiento de BD con otras variables.
Cada cosecha fue expresada mediante un modelo lineal
discontinuo (Waugh et al., 1973), del
que se consideraron las variables mostradas en la figura 2.
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Figura 2. Modelo lineal discontinuo con variables
descriptoras asumidas en la base de datos
Las precipitaciones ocurridas,
en el transcurso de cada cepa de caña planta o de retoño, se tomaron de las
estaciones agrometerológicas del Instituto de Meteorología, ubicadas en las
áreas experimentales, o de pluviómetros ubicados en bloques experimentales en
el momento del estudio, información que fue registrada en la referida BD.
Determinaciones analíticas al suelo
Los análisis químicos a
muestras de experimentos y se desarrollaron en los laboratorios de la red del
INICA, según el Manual de Procedimientos para los Laboratorios de Suelo (INICA,
2015). (Tabla 1).
Tabla 1. Determinaciones analíticas realizadas al suelo de experimentos y
perfiles.
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Análisis |
Extracción |
Determinación |
Observaciones |
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K asimilable |
H2SO4
0,1 mol L-1 |
Fotometría
de llama |
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Interacción 1 minuto relación. suelo/sol. 1:25. Utilización de H2SO4
0,1 mol L-1, variante
del método de Truog (extracción con H2SO4 0,02 mol L-1) |
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La respuesta del cultivo de la caña de azúcar a la
fertilización potásica fue estudiada bajo diferentes regímenes pluviométricos
totales anuales, agrupados en seis rangos o clases: < 600; ≥ 600 a
< 800; ≥ 800 a < 1 000; ≥ 1 000 a < 1 200; ≥ 1 200 a
< 1 400 y ≥ 1 400, mm.
Resultados y discusión
Efecto
de las precipitaciones como factor que determina la efectividad en el uso del
potasio
Con la utilización de la prueba no paramétrica de
Kruskal y Wallis (1952) y utilizando como variable dependiente el RR, se
encontró que el factor precipitación total influía en la respuesta de la caña
de azúcar a la fertilización potásica. (Tabla 2).
Tabla 2. Factores que
intervienen en la respuesta del cultivo (a través del RR) a la fertilización
potásica
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Factor |
H1 |
p2 |
Factor |
H1 |
p2 |
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K
asimilable |
36,65 |
0,000 |
Precipitaciones |
12,44 |
0,0291 |
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1“H”es el estadígrafo de la
prueba no paramétrica Kruskal–Wallis. 2 “p” es
la probabilidad del error |
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La prueba de Kruskal-Wallis mostró diferencias significativas
cuando se aplicó a todos los rangos de precipitación estudiados (Figura 3).
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Leyenda |
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1: Precipitación <600 mm n=4 |
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2: Precipitación ≥600 a <800 mm n=11 |
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3: Precipitación ≥800 a <1 000 mm n=21 |
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4: Precipitación ≥1 000 a <1 200 mm n=27 |
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5: Precipitación ≥1 200 a <1 400 mm n=38 |
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6: Precipitación ≥1 400 mm n=103 |
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KW para todas las categorías: H(5;204) = 15.2731; p
= 0,0092 |
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MW para las categorías 1 vs. 2: U = 12,00; Z = 1,3056; p = 0,1917 |
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MW para las categorías 3 vs. 4: U = 256,00; Z = 0,5715; p = 0,5616 |
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MW para las categorías 5 vs. 6: U = 1863,00; Z = 0,4368; p = 0,6622 |
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KW para las categorías 1 vs. 2 vs. 5 vs. 6: H(3;156) = 2,7527; p = 0,4313 |
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MW para las categorías [1 + 2] vs. [3 + 4]: U = 161,00; Z = -3,213; p = 0,0013 |
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MW para las categorías [3 + 4] vs. [5 + 6]: U = 2 331,50; Z = 3,2152; p = 0,0013 |
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Nota: KW - prueba de Kruskal-Wallis utilizada para
la comparación de tres o más poblaciones MW - prueba
de Mann-Whitney utilizada para el
estudio de dos poblaciones. |
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Figura 3. Respuesta de la caña de azúcar a fertilización potásica en suelos
con diferentes niveles de precipitación
Meyer et al. (2011)
enfatizaron sobre la necesidad del agua para que el K se moviera por difusión
desde el suelo hacia las raíces de las plantas. Sin embargo, un exceso de
humedad afecta la aireación del suelo y con ello el intercambio gaseoso, lo
cual restringe la respiración radical y disminuye la energía requerida para la
absorción activa del K.
Así, tanto el déficit como el exceso de humedad en el
suelo (<800 mm y ≥1 200 mm), son factores que reducen la absorción de
K por la planta. Una parte de los experimentos utilizados en este trabajo
fueron conducidos en suelos con arcillas predominantes del tipo 2:1, sometidos
a condiciones de drenaje deficiente, con insuficiencia de
Oxigeno para la respiración radical y la absorción de este elemento (González,
2020).
Existen deficiencias de K en plantas cultivadas sobre
suelos arcillosos, fundamentalmente por el efecto causado en la deficiencia de
oxígeno (O2). Pero, también se encuentran deficiencias en suelos con
contenidos medios o bajos del nutriente, asociadas a arcillas del tipo 1:1, con
baja capacidad de campo, alta velocidad de infiltración y alto porcentaje de
macroporos, con efectos negativos en la difusión del K.
Singels et al.
(2010) señalaron que el estrés por humedad reduce la fotosíntesis total de la
planta. Para producir una t de caña se requieren según Viveros (2011), 9 mm de agua y
según Meyer et al. (2011) 10 mm.
A pesar de que, la precipitación promedio anual en Cuba oscila entre 1 250
y 1 400 mm, puede ser inferior en algunas regiones del país, o su distribución
no ser la requerida para el cultivo de la caña de azúcar, teniendo implicación
en los resultados productivos. Cardozo et al.
(2015) plantearon, que las condiciones climáticas y
su variación en el año tienen consecuencias para el crecimiento de la caña de
azúcar y los patrones de maduración, e influyen tanto en el rendimiento
agrícola como en la calidad del jugo.
La aplicación de las pruebas de Kruskal-Wallis
y de Mann-Whitney a diferentes agrupaciones de
rangos, condujo a la delimitación de dos grupos finales; donde los valores
centrales de ≥ 800 mm hasta < 1 200 mm mostraron el menor efecto (Figura 4), es decir, la
menor respuesta de la caña de azúcar a la fertilización potásica.
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Leyenda |
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G1: Precipitación <800 y ≥1 200 mm n = 156 |
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G2: Precipitación ≥800 a <1 200 mm n = 48 |
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MW para G1 (Cat. 1 + 2 + 5 + 6) vs. G2 (Cat. 3 + 4): U = 2 496,50; Z = 3,5351; p = 0,00039 |
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Nota: MW - prueba de Mann-Whitney utilizada para el estudio de dos poblaciones. |
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Figura 4. Grupos de respuesta de la caña de azúcar a fertilización potásica
en suelos con diferentes niveles de precipitación.
Según
Berding et al. (2005), las
condiciones hídricas de la rizosfera de la caña de azúcar, tiene importancia
para la brotación y crecimiento de los tallos. La mayor parte del K en el
entorno de las raíces, alcanza a éstas por difusión, proceso dependiente del
contenido de agua del suelo.
Durante la fase crítica de la planta, la cantidad de agua que se
necesita es mayor que la que corresponde para la caña de azúcar con el momento
de formación del brote y el crecimiento vegetativo en los primeros 120 días de
vida. (Harlianingtyas et al., 2019)
Precipitaciones mayores a las que son capaces de almacenar los suelos,
son causantes de la degradación del mismo, lo cual genera pérdidas ecológicas y
económicas considerables (Castelán et al., 2017). Lo que, también acarrea disminución del carbono (C)
orgánico del suelo (Bolaños et al.,
2016). El exceso de precipitación, ocasiona la erosión de la capa con mayor
concentración de nutrientes, factor limitante que está presente en el 40 % de
la superficie cultivable cubana (González et al., 2014).
Marín et al. (2013) afirman la
relación de la disminución de los rendimientos del cultivo de la caña de azúcar
en Latinoamérica y otras regiones cañeras, con la reducción en los últimos
años, de la disponibilidad de humedad en el suelo para su desarrollo.
Las raíces de las plantas tienen una importancia vital, no solamente
para tomar agua y nutrientes del suelo, sino en el efecto beneficioso que
producen contra la erosión. Un incremento en la captura de agua por
las raíces, puede lograrse al seleccionar genotipos con sistemas radicales de
mayor densidad y profundidad (Miranda et
al., 2016). Las precipitaciones ocurridas en el trópico, junto a las
temperaturas y humedad relativa, son elementos que determinan mayor actividad
biológica, lo que acelera la degradación de la materia orgánica del suelo, y
explica la importancia de estos factores en la sustentabilidad de los sistemas
agrícolas.
Conclusiones
La ocurrencia de precipitaciones por debajo de 800 mm
o por encima de 1200 mm, provocan incrementos en las necesidades de potasio de
la caña de azúcar, trayendo como consecuencia un incremento en los gastos que se
incurren para la aplicación de fertilizante potásico y un menor resultado
económico del cultivo.
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