Eficiencia en el uso del nitrógeno y agua en caña de azúcar en zonas de manejo homogéneas

Abstract

El rendimiento de la caña de azúcar se encuentra fuertemente asociado a la disponibilidad de agua y nitrógeno (N), las cuales presentan grandes variaciones espacio-temporales a nivel de lote. Estas variaciones generan diferentes eficiencias de captura y uso del N y agua, lo que se traduce en un menor aprovechamiento de los recursos disponibles y la imposibilidad de alcanzar rendimientos potenciales. El objetivo de esta tesis fue evaluar en caña de azúcar la productividad, eficiencia de uso de agua (EUA), de N (EUN) y sus componentes en zonas de manejo homogéneas. En base a imágenes satelitales y a muestreos de suelo in-situ, durante los ciclos agrícolas 2015/16 y 2017/18 se caracterizó un lote en dos zonas homogéneas de manejo: zona 1 presentó textura franco-arenosa, menor valor del índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI), materia orgánica (MO) y retención de humedad; y zona 2 con textura franco-arcillosa, de mayor NDVI, MO y retención de humedad. Durante el ciclo 2015/16 se analizó el efecto de zonas de manejo sobre la productividad y eficiencias de captura del agua (ECA), EUA y EUN. En la campaña 2017/18, además del efecto de las zonas, se evaluaron dosis crecientes de fertilización con N (0; 58, 115 y 173 kg N ha-1) sobre las mismas variables. Para ambos ciclos se tomaron muestras de suelo y biomasa aérea en cuatro fases fenológicas del cultivo (establecimiento de la población inicial, macollaje, gran crecimiento y maduración). La campaña 2015/2016 presentó leves excesos hídricos (47 mm) mientras que la 2017/2018 déficit hídrico (56 mm). Se observó que, para ambos ciclos agrícolas, la zona 2 registró mayores valores que la zona 1 para las variables: biomasa fresca total (BT) (> 8,9% y > 20,6%); rendimiento cultural (RC) (> 9% y > 16%); EUN (> 1,8% y > 16,6%) y EUA (> 7,13 % y > 12,3%) para los ciclos 2015/16 y 2017/18, respectivamente. Esto demuestra que las condiciones ambientales del ciclo influyen en la magnitud de las diferencias entre zonas, tendiendo a reducir la diferencia cuando se presentaron balances hídricos más favorables durante el ciclo del cultivo. La interacción fue no significativa (p >0,05) entre zona de manejo y dosis de N para BT, RC, EUA y EUN, lo que demuestra que no existe un aprovechamiento diferencial del N por zona de manejo homogénea. El aumento en la dosis de N incrementó la BT, el RC y la EUA, y disminuyo la EUN, presentando todas las variables mayores valores en la zona 2 que en la zona 1. Estos resultados muestran que la implementación de diagnósticos y recomendaciones sobre las necesidades de agua y de fertilización nitrogenada en caña de azúcar según zonas homogéneas sería una estrategia promisoria para realizar un uso más eficiente de estos recursos, mejorando la productividad y reduciendo los riesgos ambientales asociados al uso ineficiente de los mismos.

Sugarcane yield is strongly associated with water and nitrogen (N) availability, which present large spatio-temporal variations at field-level. These variations generate different efficiencies for the capture and use of N and water, which translates into less use of available resources and the difficulty of reaching potential yields. The objective of this thesis was to evaluate sugarcane productivity, water use efficiency (WUE), nitrogen use efficiency (NUE) and its components in homogeneous handling zones. During the 2015/16 and 2017/18 agricultural cycles, the experimental field was characterized in two homogeneous handlings zones. Based on satellite images and in-situ soil samplings, the zones were: zone 1 with sandy-loam texture, lower value of the normalized difference of vegetation index (NDVI), organic matter (OM) and moisture retention; and zone 2 with a clay-loam texture, higher NDVI, OM and moisture retention. During the 2015/16 cycle, the effect of handling zones on productivity and water capture efficiency (WCE), WUE and NUE was analyzed. In the 2017/18 cycle, in addition to the effect of the handling zones, the doses of fertilization with N (0; 58, 115 and 173 kg N ha-1) were evaluated on the same variables. For both cycles, soil and above ground biomass samples were taken in four phenological phases of the crop (initial population establishment, tillering, main growth and ripening). The 2015/2016 cycle presented slight water excesses (47 mm) while the 2017/2018 cycle presented slight water deficit (56 mm). It was observed that, for both agricultural cycles, zone 2 showed higher values than zone 1 for total fresh biomass (TB) (> 8.9% and > 20.6%); cane yield (CY) (> 9% and > 16%); NUE (> 1.8% and > 16.6%) and WUE (> 7.13% and > 12.3%) for the 2015/16 and 2017/18 cycles, respectively. This shows that the environmental conditions of the cycle influence the magnitude of the differences between zones, tending to reduce the difference when there were more favorable water balances during the crop cycle. The interaction between handling zones and N dose for TB, CP, WUE and NUE was not significant (p > 0.05), which shows that there is no differential use of N by homogeneous handling zones. Increasing the N dose increased TB, WCE, and WUE, and decreased NUE, being all these variables higher in zone 2 than in zone 1. These results show that the implementation of diagnoses and recommendations based on water and nitrogen fertilization requirements in sugar cane according to homogeneous zones would be a promising strategy to increase the efficiency of these resources, improving productivity and reducing the environmental risks associated with their inefficient use.