Rendimiento de papa con fuentes de fertilización mineral en un Andosol del Estado de México*

Potato yield with mineral fertilizer on Andosol soils in the State of Mexico

José Luis Morales Hernández¹, Juvencio Hernández Martínez¹ y Samuel Rebollar Rebollar¹

¹ Centro Universitario UAEM-Temascaltepec. Carretera Toluca/Tejupilco, km 67.5. Tel y fax (01726) 2665209. (jh_martinez1214@yahoo.com.mx; srebollarr@uaemex.mx). ^§Autor para correspondencia: joselui2001@hotmailcom.

* Recibido: octubre de 2012
Aceptado: junio de 2013

Resumen

El experimento se realizó en un suelo Andosol en la comunidad de la Peñuela del municipio de Zinacantepec, Estado de México en 2009, con los objetivos de: a) evaluar el rendimiento de tubérculo de papa (Solanum tuberosum L.) cultivar Fianna, en respuesta a niveles de nitrógeno, fósforo y potasio, con fuentes comerciales de fertilizante; y b) estimar óptimos económicos de capital limitado e ilimitado. Los niveles de nutrientes que se sometieron a evaluación fueron: 150, 200, 250, 300, 350 kg ha^-1de N; 00, 200, 250, 300, 350, 400, 450 kg ha^-1de P₂O₅; y 00, 70, 140, 210 kg ha^-1 de K₂O. Se diseñaron 18 tratamientos, los cuales se evaluaron en un diseño experimental de bloques al azar, con cuatro repeticiones, se verificaron las repuestas a N, P₂O₅ y K₂O con el método gráfico de Turrent. Los resultados indican mejor capacidad de rendimiento en los tratamientos cuatro (34.3 t ha^-1, 300-350-70 kg ha^-1 N, P₂O₅, K₂O) y siete (33.7 t ha^-1: 150-250-70 kg ha^-1 N, P₂O₅, K₂O), ambos diferentes estadísticamente del resto de tratamientos (α< 0.05), con un coeficiente de variación 25.9%. El óptimo económico de capital ilimitado se ubicó en el tratamiento cuatro (300-350-70 kg ha^-1 de N, P₂O₅ y K₂O), con un mayor ingreso neto. El óptimo económico, para capital limitado, se localizó en el tratamiento siete. Se concluye que existe respuesta en rendimiento relacionado con dosis óptimas por el uso de difosfato de amonio, fosfonitrato y cloruro de potasio en la región de estudio.

Palabras clave: Andosol, óptimo económico, capital ilimitado, fertilización con N, P, y K.

Abstract

The experiment was conducted in an Andosol soil in the community of Peñuela, municipality of Zinacantepec, State of Mexico in 2009, with the objectives: a) evaluate the yield of potato tubers (Solanum tuberosum L.) cultivar Fianna, in response of nitrogen, phosphorus and potassium levels, with commercial fertilizer and b) estimate optimum economic levels for limited and unlimited capital. Nutrient levels subjected for evaluation were: 150, 200, 250, 300, 350 kg ha^-1 of N, 00, 200, 250, 300, 350, 400, 450 kg ha^-1 of P₂O₅, and 00, 70, 140, 210 kg ha^-1 of K₂O. 18 treatments were designed, which were evaluated in an experimental design of randomized blocks, with four replications; responses to N, P₂O₅ and K₂O were verified with the Turrent graphical method. The results indicate better yield capability in treatments four (34.3 t ha^-1, 300-350-70 kg ha^-1 N, P₂O₅, K₂O) and seven (33.7 t ha^-1: 150-250-70 kg ha^-1 N, P₂O₅, K₂O), both statistically different from the other treatments (α< 0.05), with a variation coefficient of 25.9%. The optimum economic of unlimited capital was located in treatment four (300-350-70 kg ha^-1 of N, P₂O₅ and K₂O), with a higher net income. The optimum economic for limited capital, was located in treatment seven. It is conclude that there is a yield response associated with optimal doses by the use of ammonium diphosphate, phosphonitrate and potassium chloride in the study region.

Introducción

La fertilización del cultivo de la papa es una práctica fundamental en los valles altos de México, ya que, permite mantener e incrementar de manera importante el rendimiento y la calidad de los tubérculos en las variedades utilizadas. La fertilización generalmente representa alrededor de 20% de los costos totales de producción.

En el municipio de Zinacantepec, en el Estado de México, el cultivo de la papa se siembra en aproximadamente 1 600 ha, con un rendimiento promedio de 18 t ha^-1. Ésta productividad se puede incrementar con el uso de variedades mejoradas y con prácticas que optimicen la aplicación de nitrógeno, fósforo y potasio, ya que el productor utiliza dosis de fertilización no equilibradas en estos nutrientes.

Así, los efectos de la fertilización en la productividad, se pueden evaluar, estudiar y optimizar con diferentes metodologías; De acuerdo con Sifuentes et al. (2009) la necesidad de fertilizar al cultivo de la papa se basa en el estudio de los requerimientos nutrimentales que permitan estimar las dosis requeridas por el cultivo. Una metodología muy utilizada en México Turrent (1981), Cochram y Cox (2004) permite interpretar las respuestas de fertilizantes y otros factores de manera flexible, en forma matemática y de manera gráfica. De manera complementaria el método discreto Volke (1982), permite evaluar óptimos económicos de capital limitado e ilimitado.

Por otra parte, los suelos de la región central del Estado de México son derivados de cenizas volcánicas, los cuales se caracterizan por su capacidad de reaccionar rápidamente con grandes cantidades de fósforo, en particular en condiciones ácidas Egawa (1980) y en consecuencia, la disponibilidad del fósforo de los fertilizantes fosfatados solubles para las plantas es fuertemente reducida, llegando a sólo alrededor de 10% del P aplicado al suelo, por lo que la papa obtiene una respuesta positiva a la aplicación de fósforo Bertsch (2003) en este tipo se suelos (Holford, 1977).

En el caso de la papa el coeficiente de eficiencia de los fertilizantes nitrogenados Hong Li et al. (2006) es 65%. De los fosforados Syers (2008) es de 50 a 90% y de los potásicos es función de caliza y del contenido de arcilla Oltra et al. (2002), estos elementos, dan en consecuencia importancia a la determinación de dosis optimas de fertilización nitrogenada y fosfórica.

En este contexto, es importante determinar el nivel de utilización de los fertilizantes aplicados en esta hortaliza en un suelo Andosol, por lo que se plantearon los objetivos siguientes: determinar la respuesta agronómica en rendimiento que presenta el cultivo de papa a diferentes niveles de nitrógeno, fósforo y potasio con diferentes fuentes comerciales de fertilizante; y determinar el tratamiento óptimo económico de capital limitado e ilimitado para riego, en el municipio de Zinacantepec, Estado de México. La hipótesis es que existirá una respuesta mayor en rendimiento de tubérculo por la aplicación de nitrógeno y fósforo en suelos Andosoles y que esta se asociará con los niveles óptimos económicos.

La Peñuela se ubica en las faldas del volcán Xinantécatl, en su ladera sur-poniente, pertenece al municipio de Zinacantepec, Estado de México Franco, et al. (2004). Esta localidad presenta las coordenadas geográficas 19° 08' 54.93" latitud norte y 99° 49' 08.88" longitud oeste, con altitud de 2 890 m. El municipio, según la clasificación climática de Köppen modificada por García (1981), presenta clima templado subhúmedo, temperatura en el verano de hasta 28 °C y en invierno hasta -5 °C.

Las características de las variables edáficas son: suelo franco arenoso, densidad g/cm³ 0-30 cm con 0.94 y 30-60 cm con 0.79, pH (0-30) 5.74 y (30-60 cm) 5.97, materia orgánica 5.04 a 5.54, nitrógeno 0.21 a 0.23%, fósforo en ppm 3.09 a 3.25 (bajo), potasio en ppm 13.12 a 14.28 bajo, calcio ppm 11.52 bajo, magnesio ppm 100 a 105 medio (UAEM, 2009).

Diseño de tratamientos y diseño experimental

Se condujo un experimento de marzo a agosto de 2009, bajo condiciones de riego, en La Peñuela, municipio de Zinacantepec, Estado de México en suelo Andosol, los factores controlables estudiados de la producción fueron: a) la variedad Fianna y b) los niveles de nutrientes: 150, 200, 250, 300, 350 kg ha^-1 N; 00, 200, 250, 300, 350, 400, 450 kg ha^-1 P₂O₅; y 00, 70, 140, 210 kg ha^-1 de en base a productos comerciales de fertilizante.

El diseño experimental fue un bloque al azar, con cuatro repeticiones, los primeros cuatro tratamientos se generaron con la metodología de diseños factoriales 2² Cochram y Cox (2004), los siguientes seis tratamientos (T5-T10) fueron testigos para P, K, los ocho tratamientos siguientes, 11 a 18, se basan en extensiones del factorial 2², se aplicaron fuentes comerciales de fertilizante, mismas que se distribuyeron de la siguiente manera:

Tratamientos fuentes comerciales.

La variedad Fianna, es de reciente introducción en el municipio de Zinacantepec, por el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), de ciclo intermedio (120 a 125 días) de cutícula blanca, resistente al tizón tardío.

La orientación del diseño experimental se ubicó de oriente a poniente. El tamaño de la parcela experimental consistió de tres surcos de 5 m de largo y 0.90 m de ancho entre surcos (13.5 m²); la parcela experimental útil consideró el surco central (4.5 m²). La distancia entre plantas aplicada fue de 0.2 m entre planta para un total de 55 000 plantas por hectárea.

Riegos. Se aplicó un riego de presiembra, durante el mes de febrero. Después de la siembra, se dio un riego de auxilio para la germinación de la planta y 20 días después nuevamente se rego en la fase vegetativa de crecimiento de la planta, posteriormente se cerró el ciclo del cultivo en su fase de formación de tubérculo con agua del temporal.

La preparación del terreno se realizó en el mes de febrero de 2009, la semilla, se trató con Captan, en dosis de 1 g L. Previo al depositó de la semilla-tubérculo se efectuó la aplicación de los 18 tratamientos de fertilización. La siembra se efectuó el 1 de marzo de 2009, la primera escarda se realizó a los 17 días de la emergencia.

Se realizaron dos aplicaciones preventivas de parathión metílico contra el ataque de paratrioza (Bactericera cockerelli), a razón de 2 L ha en 200 L de agua. Para el control pre ve ntivo y correctivo de tizón tardio (Phytophthora infestans (Mont) de Bary) se utilizó ridomil bravo ph y mancozeb en dosis de 1 kg ha^-1 en 200 L de agua. El corte de follaje se realizó con hoz, el 27 de julio. La cosecha fue a los 150 días de la siembra efectuándose esta, el 08 de agosto, en la cual se registró el rendimiento de tubérculo por categoría.

Variables de estudio, análisis estadístico y económico

Los datos registrados en la parcela experimental útil fueron: rendimiento de tubérculo primera (RP), segunda (RS), tercera categoría (RTE), y rendimiento total de tubérculo (RT), expresados en kilogramo por parcela y transformados a t ha^-1. Las categorías se basan en datos de la Secretaría de Economía. (SE, 2002).

Para cada variable registrada se realizó un análisis de varianza y comparación de medias de tratamientos, con la prueba de Tukey, en un nivel de significancia de 5%. Con los rendimientos obtenidos y aplicando el método gráfico de la matriz experimental Plan Puebla, se obtiene la respuesta gráfica de rendimiento en los tratamientos. Se determinaron los ingresos netos con el método discreto para obtener los óptimos económicos de capital limitado e ilimitado (Volke, 1982).

Resultados y discusión

El análisis de varianza para rendimiento total de tubérculo y las otras categorías de papa se presenta en el Cuadro 1, e indica que hubo resultados estadísticamente significativos (p< 0.01%) para el rendimiento total de tubérculo (RT) y el rendimiento de segunda categoría (RS), mientras que en la primera categoría (RP) fueron significativos (p< 0.05%). Los coeficientes de variación para rendimiento total de tubérculo, primera y segunda categoría se pueden considerar normales. La significancia obtenida en éste experimento, por la adición de nitrógeno y de fósforo, era de esperar, debido a que la interacción nitrógeno-fósforo es común en el cultivo de la papa (Berrios, 2010).

Alvarado et al. (2009) encontraron que con la aplicación de 0, 150, 300, 450, y 600 kg ha^-1 de P₂O₅ en el cultivo de papa en un Andosol, durante dos años, se obtuvo respuesta significativa y un rendimiento de tubérculo de 16.39 t ha^-1.

De manera similar, al evaluar dos variedades de papa Devaux et al. (1997) no encontraron respuesta significativa: la variedad Sangema (Rosita) rindió 45 t ha^-1 y la variedad Waycha's tuvo un rendimiento de 35 t ha^-1 de tubérculo, los factores evaluados fueron 80, 160 kg ha^-1 de N y 80, 160, 240 kg ha^-1 de fósforo.

Más aun, las cantidades o dosis de fósforo que fueron necesarias para lograr las producciones de 34 t ha^-1 y de 33 t ha^-1 son consecuencia de la conocida fijación de fosfatos en suelos Andosol; es decir, la significancia revela la respuesta de la papa a estas dosis aplicadas, e indicaría un manejo estratégico de la fertilidad de suelos volcánicos a mediano plazo (Egawa, 1980).

La respuesta a nitrógeno en suelos volcánicos se debe a la limitada mineralización, de acuerdo a Muñoz y Wiezoreck (1978), por lo que, de acuerdo con los datos de significancia y la prueba de Tukey con un rango de 150 a 300 kg ha^-1 de N se cubre una respuesta adecuada en rendimiento para este nutriente.

El comportamiento en rendimiento promedio de papa de la variedad Fianna, en sus diferentes categorías, se muestra en el Cuadro 2, con la prueba de Tukey, la cual indicó diferencia significativa para el total de tubérculo (RT), en los tratamientos cuatro (300-350-70 kg ha^-1 N, P y K), y siete (150-250-70 kg ha^-1N, P, K).

Las dosis de nitrógeno, fósforo y potasio utilizadas en esta investigación, fueron superiores a las recomendadas para las zonas paperas de las sierras de Puebla y Veracruz, las cuales fluctúan entre 60 y 90 kg ha^-1 de N y entre 30 y 90 kg ha^-1 de K₂O. Para el caso de fósforo las dosis fueron más altas que las de la sierra del eje Neovolcánico y que las de la sierra madre Oriental, donde se recomiendan entre 100 y 160 kg ha^-1 de P₂O₅ Aguirre (1999), Rubio (2000). Al respecto, en los años 40's las cantidades de P adicionadas en Andosoles eran de 50 -100 kg ha^-1 de P₂O₅, incrementándose, durante 1980-1990, hasta 1 000-1 500 kg ha^-1 de P₂O₅, y con una racionalización de la cantidad aplicada a niveles de 450 - 600 kg ha^-1 de P₂O₅ que se ha aplicado en los últimos años Alvarado et al. (2009). De acuerdo con lo anterior, el diseño de los tratamientos en éste experimento, se ubicó en rango de 200-450 kg ha^-1 P₂O₅, indicando niveles racionales en los tratamientos aplicados. Las dosis de fósforo, de acuerdo con Aguilar et al. (2000), siguieron las recomendaciones para alcanzar un rendimiento potencial.

Por su parte Berrios (2010), reportó rendimientos de 3 7 t ha^-1 de tubérculo, en combinación completa de nutrientes (NPK), 15 t ha^-1, sin N (con PK), 29 t ha^-1 sin P (con NK), y 29.2 t ha^-1 sin K (con NP) para lo cual utilizaron un tratamiento general de N: 240, P: 65, K: 150 Kg ha^-1.

Respuesta gráfica método Turrent

Las respuestas del cultivar Fianna al fertilizante nitrogenado, fosfórico y potásico indican que la curva N-350-70 representa la respuesta de papa al nitrógeno (Figura 1) cuando hay constantes 350 kg ha^-1 de P y 70 kg ha^-1 de K. También se observa que con 200 kg ha^-1 de nitrógeno se elimina la deficiencia de éste elemento.

Se observa que con 200 kg ha^-1 de fósforo se cubre la deficiencia, cuando el nitrógeno y el potasio, estén en 200 kg ha^-1 y 70 kg ha^-1 (Figura 2), y cuando los factores de nitrógeno y potasio estén en el nivel del factorial, 300 kg ha^-1 de nitrógeno y 70 kg ha^-1 de potasio. Es de señalar que la dosis de fósforo de acuerdo a Berrios et al. (2010), se ajusta a los resultados obtenidos en este experimento.

También se observó la respuesta al potasio, cuando existen 200 kg ha^-1 de nitrógeno y 200 kg ha^-1 de fósforo (Figura 3). En el caso de 140 kg ha^-1 de fósforo, disminuyó el rendimiento y para 210 kg ha^-1 de potasio sube ligeramente, sin alcanzar los niveles de la curva 350-350-K (34.3 t ha^-1).

Con los datos de rendimiento se procedió a la obtención de manera gráfica a la solución aproximada al tratamiento óptimo económico de capital ilimitado (Figuras 1, 2, y 3); al colocar las pendientes de las relaciones de precios factor producto para n/y= 3.4, p/y= 7.5, k/y= 7.8 y d/y= 717.9 ( n= $ 4.6, p=$8.6, k= $ 9.0, d= $ 827.0, y= $1.152 ) mismas que nos indican el valor del nutriente por kilogramo de papa; donde y representa el valor de 1 kg de papa en campo. Las soluciones por tanto involucran la pendiente similar a la pendiente de la relación precios factor - producto. En el caso de nitrógeno la curva 300-300-K cumple ese requisito, al igual que las curvas de fósforo y potasio (300-P-70 y 350-350-K).

Respecto al método gráfico, resultados para la sierra veracruzana Aguilar et al. (2000), en la variedad Tollocan, con la dosis 80-200-80 kg ha^-1 de N, P₂O₅ y K₂O, registró 13.4 t ha^-1, y la variedad Puebla, con 80-150-50 kg ha^-1 de N, P₂O₅ y K₂O rindió 12.1 t ha^-1 ambos rendimientos y dosis, menores que los reportados en este experimento. Los resultados obtenidos con el método gráfico Turrent (1981), se comprueban enseguida con el método discreto que se presenta más adelante.

Análisis económico

En el análisis económico, practicado con el procedimiento discreto, resultó que el cultivo de papa bajo condiciones de riego presentó el máximo ingreso neto (In) en el tratamiento cuatro, con un valor de $194 832.60 ha, así como una mayor tasa de retorno al capital total (tr de 429.1). Por lo tanto, ésta se asocia al tratamiento óptimo económico de capital ilimitado (TOECI), utilizando las fuentes comerciales de fertilizante: difosfato de amonio (18-46-00% unidades de N, P y K, fosfonitrato (33%) y cloruro de potasio para 300350-70 unidades de N, P₂O₅ y K₂O.

Para el caso del tratamiento óptimo económico de capital limitado (TOECL), el máximo ingreso neto fue de $194 333.6 ha con el tratamiento siete, correspondiendo a 15025 0-70 kg ha unidades de N, P₂O₅, K₂O (Cuadro 4) con una tasa interna de retornó al capital total de 466. El método utilizado por Volke (1982) indicó como otra alternativa para tratamiento de capital limitado con $173 247.8 ha al tratamiento dos (250-250-70 unidades de N, P₂O₅ y, K₂O), con una tasa de retorno al capital total de 401.1 (Cuadro 4).

Precios considerados:

a) $4.6, $8.6 y $ 9.0 por kg de N, P₂O₅ y K₂O tratamientos: 1 a 10, 15-18

b) $5.8, $2.8 y $9.0 por kg de N, P₂O₅, K₂O tratamientos. 11

c) $5.8, $4.8 $9.0 por kg de N, P₂O₅ tratamientos 12 d) $5.4 $4.8 por Kg de N, P₂O₅ K₂OTrat. 13

e) $4.6,$ 2.8,$ 9.0 por kg de N, P₂O₅, K₂O Tratamiento 14

ct = cf + cv In = ingreso neto = It - ct tr = tasa de retorno al capital.= (In/ct) x 100.

Conclusiones

Para las condiciones de riego en un suelo Andosol en la comunidad de la Peñuela, en el municipio de Zinacantepec, Estado México, el promedio en rendimiento de tubérculo de la variedad de papa Fianna, fue superior a treinta toneladas por ha^-1, en particular el tratamiento cuatro superó al resto de tratamientos. El análisis estadístico ratificó los resultados con alta significancia para rendimiento total de tubérculo, y la primera, y segunda categoría.

La variedad de papa Fianna presentó una adecuada respuesta a la fertilización mineral con fuentes comerciales de fertilización de alta solubilidad bajo condiciones de riego, específicamente para difosfato de amonio (1846-00%), fosfonitrato (33% N) y cloruro de potasio KCl (60% K₂O).

La dosis óptima de capital ilimitado correspondió al tratamiento cuatro (300-350-70 unidades ha de N, P y K), y para capital limitado el tratamiento siete (150-250-70 unidades ha de N, P y K.)

Se concluye por tanto, que existió respuesta en rendimiento en la variedad Fianna, por la aplicación de difosfato de amonio, fosfonitrato y cloruro de potasio; y que dicha respuesta se asoció con las dosis óptimas de capital limitado e ilimitado en la comunidad de la Peñuela, Estado de México para un suelo Andosol.

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