En Tamaulipas, la caña de azúcar se siembra en una superficie de 62 mil ha en siete municipios (^{SIAP, SAGARPA, 2014}). Esta superficie es zona de abasto de tres ingenios: Aarón Sáenz, El Mante y San Miguel del Naranjo. En este último se siembran 36 mil ha, con 86% bajo secano. Tres municipios de Tamaulipas, Antiguo Morelos, Nuevo Morelos y Ocampo, son zona de abasto de este ingenio, representa 53% del total de la superficie sembrada. El rendimiento promedio en la zafra 2012-2013 fue de 69 Mg ha^-1 con 8.6 Mg ha^-1 de azúcar variando en los últimos años de 42 a 73 Mg ha^-1 (^{Cañeros, 2014}), debido a la distribución de la precipitación y al manejo nutricional ya que se ha generalizado la aplicación de la dosis 120-60-70, sin considerar aspectos como la variedad, tipo de suelo, ciclo de la planta, el manejo agronómico (fertilización) y el clima (^{Thorburn et al., 2007}).

En zonas de secano, la perdida de la fertilidad por la cosecha de tallos y la quema de residuos en el campo (^{Lal, 2009}) es un problema frecuente como resultado de la extracción de nutrientes por la caña de azúcar. Esto se traduce en una reducción de la rentabilidad del cultivo, por lo que son necesarias prácticas para conservar la fertilidad del suelo y el uso eficiente de los fertilizantes químicos (^{Lal, 2009}). Esto plantea una creciente amenaza a la producción en las zonas cañeras del país.

Para un óptimo crecimiento de la planta, los nutrientes deben existir en cantidades adecuadas y equilibradas, de acuerdo con el momento de demanda del cultivo. La caña de azúcar es uno de los cultivos altamente consumidores de fertilizantes y que responden muy bien a su aplicación (^{Gopalasundaram et al., 2012}). El uso de fertilizantes químicos constituye una práctica de suma importancia para que la caña de azúcar alcance altos rendimientos; sin embargo en la actualidad la necesidad de conservar el ambiente pero sobre todo su elevado costo (^{Franco et al., 2011}) exige realizar un uso oportuno y efectivo para asegurar su máximo aprovechamiento (^{Salgado et al., 2003}). La aplicación oportuna y eficiente de los fertilizantes permitirá el establecimiento temprano de una elevada población de tallos molederos, componente de máxima importancia en la definición del rendimiento. Por lo anterior, se planteó el presente trabajo con el objetivo de identificar la dosis óptima económica de NPK que optimice el rendimiento en campo y la calidad del jugo de la caña de azúcar en la zona de influencia del ingenio San Miguel del Naranjo bajo condiciones de secano.

El experimento se estableció en la zona cañera de Ocampo, Tamaulipas, zona de abasto del ingenio San Miguel del Naranjo, ubicado en el Naranjo, S L P. Se evaluaron las variedades CP 72-2086 y MEX 79-431 en los ciclos de soca 2010- 2011 en lotes cañeros establecidos en dos localidades: Ejido La Muralla y Ejido Las Flores respectivamente; ambas localidades bajo secano. El clima del lugar es subtropical con una temperatura promedio durante el experimento de 25 °C y una precipitación de 1 685 mm. Antes y después del establecimiento del experimento se realizaron las labores recomendadas en la zona después del corte: destroncone, subsoleo, dos cultivos y control de malezas.

Para generar los tratamientos de fertilización se utilizó como base la dosis recomendada por el ingenio 120-60-70 y mediante el diseño San Cristóbal (Martínez, 1986) se generaron los siguientes niveles de exploración; N: 103, 112, 120 y 128; P: 41, 51, 60 y 69 y K: 46, 58, 70 y 82 kg ha^-1, respectivamente. La combinación de estos factores originó 12 tratamientos de acuerdo a las recomendaciones del diseño utilizado, además del testigo sin fertilizante. Los 13 tratamientos se distribuyeron en campo bajo un arreglo de bloques completos al azar con cuatro repeticiones. El fertilizante se aplicó en dos partes; la primera el 13 de febrero de 2010, 50% del N y el total de P y K; la segunda el 18 de julio de 2010, el resto del N.

El fertilizante se aplicó en banda a un lado del surco en una zanja de 10 cm de profundidad y posteriormente se tapó. El tamaño de la parcela experimental fue de cuatro surcos de 1.3 m de ancho por 10 m de longitud y la parcela útil de dos surcos centrales. La cosecha se realizó de manera manual cuando la caña tenía entre 12 y 13 meses de edad en las variedades CP 72-2086 y MEX 79-431 respectivamente. Las variables de estudio fueron: diámetro de tallo (mm) y longitud de entrenudos (cm); a la cosecha se midió la altura de los tallos molederos, calidad de la caña basada en determinaciones de °Brix con un refractómetro digital (Model 300051, Thomas Scientific) y el rendimiento de campo (Mg ha^-1), para lo cual los tallos de la parcela útil se pesaron en una balanza de reloj de capacidad de 100 kg y se transformaron a Mg ha^-1.

En todas las variables se aplicó un análisis de varianza (^{SAS, 2010}), la prueba de separación de medias de Tukey (p= 0.05) se aplicó para establecer diferencias estadísticas. Para el análisis económico se utilizó el método propuesto por el ^{CIMMYT (1988)}. Se consideraron los costos de fertilizante ($kg^-1 de nutrimiento: N= $21.95; P= $19.5; K= $14.83), costo de labores ($3 010 00 ha), costo de corte manual ($136.07); flete ($65.00 t) y el precio por tonelada de caña ($776.99) correspondiente al año 2011.

En la Figura 1 se observa que en el periodo del experimento, a partir de la aplicación de los tratamientos, la precipitación fue de 1 685 mm, principalmente en los meses de julio a septiembre de 2010, lo cual satisfizo los requerimientos hídricos del cultivo; dicho período coincide con la etapa de maduración del cultivo. Las temperaturas durante el periodo de crecimiento fueron en promedio de 32 y 17 °C como máxima y mínima respectivamente, las cuales se consideran favorables para el cultivo (^{Moore y Botha, 2014}). Con estas condiciones de temperatura y humedad en el suelo, de manera general la planta mostró un buen crecimiento y un desarrollo normal.

Figura 1 Precipitación y temperaturas máximas y mínimas durante el periodo de desarrollo del cultivo de la caña de azúcar. 2010-2011. 

En el Cuadro 1 se presentan los resultados del análisis de varianza de las diferentes variables en estudio. Los tratamientos de fertilización tuvieron un efecto significativo (p˂ 0.05) en las variables estudiadas, excepto para °Brix. Las variedades respondieron a los tratamientos de fertilización NPK, pero no en rendimiento. Los coeficientes de variación (CV) fueron menores a 11%. Estos resultados confirma la necesidad de aplicar fertilizantes como una opción de incrementar el rendimiento de caña, como lo señalan ^{Palma-López et al. (2000)}; ^{Salgado et al. (2001)} y ^{Gopalasundaram et al. (2012)}. La respuesta en la interacción tratamiento x variedad indica que la dosis de fertilización está en función de la variedad.

Cuadro 1 Efecto de la aplicación combinada de N, P y K en dos variedades de caña de azúcar en diferentes variables de la planta, calidad del jugo y rendimiento bajo secano en el sur de Tamaulipas. 

*, **, *** significativo a p≤ 0.05, 0.01 y 0.001 respectivamente; ns= no significativo a p˃ 0.05

La altura de planta es muy importante en la producción de la caña de azúcar y en el proceso de selección de nuevas variedades. La altura de la planta, expresada como la longitud de tallos molederos (LTM) se presenta en el Cuadro 2, la cual muestra que el tratamiento T6 (N₁P₁K₃) tuvo la máxima y el tratamiento T1 (N₀P ₀K₀) tuvo la mínima longitud de tallos molederos; esta respuesta representó un incremento de 25%. El incremento en la longitud de tallos molederos (4-25%) como resultado de la aplicación de los tratamientos (NPK), también fue consecuencia del incremento en el diámetro del tallo (9-11%) y la longitud de los entrenudos (9-23%) dependiendo de esto del tratamiento y la variedad.

Cuadro 2 Efecto de la aplicación combinada de tratamientos de NPK en caña de azúcar bajo secano en el rendimiento y otras variables en el sur de Tamaulipas. 

En columnas, letras iguales indican no diferencias entre tratamientos (Tukey, 0.05).

Esto confirma que la dosis óptima de NPK estará en función del tipo de suelo y la variedad (Palma-López et al., 2001; ^{Salgado-García et al., 2011}). Sin embargo, esto sugiere la necesidad de continuar con esta investigación en la zona cañera del sur de Tamaulipas. La longitud de tallos molederos fue incrementada hasta 19% por incrementos en la aplicación de N desde el nivel 0 (N₀P₀K₀) hasta el nivel 1 (N₁P_nK_n) de manera significativa (p< 0.05), pero incrementos mayores de N no fueron significativamente diferentes (p> 0.05) al nivel 1.

Respuestas similares a incrementos en las dosis de N fueron reportadas por ^{Muchovej y Newman (2004)}; ^{Madhuri et al. (2011)}; ^{Saleem et al. (2012)} y ^{McCray et al. (2014)}. Para el efecto del P, el nivel 1 (N_nP₂K_n) mostró una longitud de tallos molederos significativamente más alta (p< 0.05) que el nivel 0 (N₀P ₀K₀) y similar al nivel 2 (N_nP₂K_n). La aplicación de K en sus diferentes niveles incrementaron significativamente (p< 0.05) la longitud de tallos molederos, pero dentro de los niveles no existieron diferencias significativas, por lo que se asume que el mejor nivel de K fue el nivel 1 (N_nP_nK₁) con un incremento de 16% en relación al nivel 0 (N₀P₀K₀).

Los diferentes tratamientos de fertilización no modificaron significativamente la calidad del jugo de la caña de azúcar (°Brix) al momento de la cosecha. La respuesta en la calidad del jugo de la caña también fue observado por ^{Salgado-García et al. (2000)}, aunque ^{Xu et al. (2010)} encontraron que a altas dosis de N, P y K sí hubo un incremento significativo en la calidad del jugo. Los datos del Cuadro 2 muestran que el rendimiento de caña más bajo (66.1 Mg ha^-1) fue en el tratamiento N₀P ₀K₀ (testigo) el cual es muy similar al promedio del ingenio San Miguel del Naranjo en la zafra 2012-2013 de 69 Mg ha^-1 (^{Cañeros, 2014}). Diferentes niveles de N, P y K tuvieron un efecto muy variado sobre el rendimiento de caña.

El rendimiento más alto fue observado en el tratamiento N₁ P₁K₁ con 112.2 Mg.ha^-1 y difiere significativamente de otros tratamientos y mejora el rendimiento de caña en 41% comparado con el tratamiento N₀P₀ K₀ y difiere del tratamiento recomendado por el ingenio San Miguel del Naranjo (7 %) (N₃P₃K₃). Esto significa que la dosis recomendada no fue la más adecuada para la producción de caña de azúcar, por lo que es necesario continuar con la investigación en esta zona de Tamaulipas y definir las dosis óptima y económica por tipo de suelo y para cada variedad. Situaciones similares en la respuesta a la fertilización han sido observadas en otras investigaciones (^{Salgado et al., 2003}).

Las dos variedades de caña mostraron un rendimiento estadísticamente similar (p˃ 0.05) en su respuesta a la fertilización con N (Cuadro 3). Se observaron incrementos significativos del rendimiento a dosis crecientes de N hasta 103 kg ha^-1 (104.2 Mg ha^-1), mientras que a dosis mayores el rendimiento tiende a disminuir. El tratamiento de fertilización con la dosis 103-41-46 presentó el mayor rendimiento de caña de azúcar superando al testigo sin fertilizante en 70% y al tratamiento 120-60-70, recomendada por el ingenio San Miguel del Naranjo 7%. El mejor tratamiento de fertilización satisfizo los requerimientos de ambas variedades ya que a dosis muy altas, la respuesta de las plantas fue una disminución. Sin embargo, ^{Muchovej y Newman (2004)} indican que con dosis superiores a 170 kg ha^-1 no hubo incrementos en biomasa y rendimiento de sacarosa. Por otra parte, el efecto del fósforo tuvo una respuesta significativa a una dosis de 69 kg ha^-1 (107.5 Mg ha^-1), aunque similar a la dosis de 41 kg ha^-1 (101.4 Mg ha^-1) lo que indica la posibilidad de considerar como aceptable el nivel 1 de fósforo. La variedad Mex 79-431 fue superior (p˂ 0.05) a CP 72-2086 en diámetro de tallo y °Brix pero con un rendimiento similar (p˃ 0.05).

Cuadro 3 Efecto de la aplicación combinada de NPK en dos variedades de caña de azúcar bajo secano en el rendimiento y otras variables en el sur de Tamaulipas. 

Medias de variedades con la misma letra son iguales (Tukey 0.05).

Ambas variedades mostraron un comportamiento similar en su respuesta a la fertilización con K. Con la dosis de 46 kg ha^-1 se obtuvo el rendimiento máximo (102 Mg ha^-1) y con dosis mayores se observó que el rendimiento de campo fue similar a esta dosis o con una tendencia a disminuir. El análisis económico de los tratamientos de fertilización indica que para la dosis 103-41-46 que produjo el mejor rendimiento, se encontró una tasa de retorno al capital variable de $1.85 y $3.01 para las variedades CP 72-2086 y Mex 79-431 respectivamente, siendo en ambos casos la tasa de retorno más alta.