Comparación agroeconómica de la fertilización con amoniaco anhidro y urea en arroz temporal*
Agro–economic comparison of the fertilization with anhydrous ammonium and urea in rainfed rice
Oscar Hugo Tosquy Valle1§, Andrés Vásquez Hernández1, Valentín Alberto Esqueda Esquivel1, Sergio Miguel Jácome Maldonado1 y Ana Bertha Vargas García1
1 Campo Experimental Cotaxtla. INIFAP. km 34 carretera Veracruz–Córdoba, municipio Medellín de Bravo, Veracruz. Apartado Postal 429, 91700, Veracruz, Veracruz, México.
]]> § Autor para correspondencia:
*Recibido: Mayo de 2007
Aceptado: Mayo de 2008
RESUMEN
Durante el ciclo primavera–verano 2001, se estableció un experimento en Medellín de Bravo, Veracruz, con el objetivo de determinar el efecto agro–económico de dos fuentes de nitrógeno en el rendimiento de grano y la rentabilidad del arroz cv. Milagro Filipino, bajo condiciones de temporal. El diseño experimental fue bloques al azar con tres repeticiones. Los tratamientos fueron: 1) 0–0–0 (testigo), 2) 92–46–0, con urea como fuente de nitrógeno y fósforo como superfosfato de calcio triple, 3) 138–69–60; con las mismas fuentes de nitrógeno y fósforo y adición de potasio como cloruro de potasio, 4) 92–46–0, con amoniaco anhidro y superfosfato de calcio triple, y 5) 138–69–60, con amoniaco anhidro, superfosfato de calcio triple y cloruro de potasio. Se determinó la producción de materia seca, componentes de rendimiento y rendimiento de arroz palay. La fertilización con amoniaco anhidro favoreció el crecimiento inicial de las plantas, que en la etapa de amacollamiento produjeron 65.4% más tallos e iniciaron floración 6.8 días antes que las fertilizadas con urea. Aunque ambas fuentes de nitrógeno mostraron rendimientos similares, la dosis de 92 kg ha–1 de nitrógeno como amoniaco anhidro y 46 kg ha–1 de fósforo mostró el más alto beneficio neto, mayor relación beneficio–costo con 2.01 y tasa de retorno marginal de 320.81%. Esta fuente y dosis de nitrógeno puede soportar un incremento de 40% en el costo de producción, sin aumento en el precio de venta del grano y mantener una alta tasa de retorno marginal de 200.58%. No se observó respuesta a la aplicación de dosis más altas que las recomendadas de nitrógeno y fósforo y a la fertilización con potasio.
Palabras clave: Oryza sativa, análisis económico, fuentes de nitrógeno, rendimiento.
]]> ABSTRACT
During the 2001 spring–summer cycle, an experiment was established at Medellin de Bravo, Veracruz, Mexico, in order to determine the agro–economic effect of two nitrogen sources on grain yield and profitability of rainfed rice, cv. Milagro Filipino. A randomized complete block design with three replications was utilized. Five treatments were evaluated: 1) 0–0–0 as check, 2) 92–46–0, with urea as nitrogen source and triple calcium super phosphate as phosphorus source, 3) 138–69–60, using the same nitrogen and phosphorus sources plus potassium by means of potassium chloride, 4) 92–46–0, using anhydrous ammonium as nitrogen source and triple calcium super phosphate as phosphorus source, and 5) 138–69–60, with anhydrous ammonium, triple calcium super phosphate and potassium chloride. Dry matter production, yield components and grain yield were determined. The fertilization with anhydrous ammonium favored initial plant growth that produced 65.4% more tillers at the onset of the tillering stage and start flowering 6.8 days before that those plants fertilized with urea. Although both nitrogen sources show similar grain yield, the application of 92 kg ha–1 of nitrogen as anhydrous ammonium and 46 kg ha–1 of phosphorus, showed the highest net utility, the best profit–cost relationship with 2.01 and a marginal rate of return of 320.81%. This source and dose of nitrogen can withstand a 40% increment in the production costs without a rise in the sale price of the rice grain and still maintain a high marginal return rate of 200.58%. There was no response neither to the application of nitrogen and phosphorus at rates higher than recommended and to potassium fertilization.
Key words: Oryza sativa, economic analysis, nitrogen sources, yield.
INTRODUCCIÓN
En México, el arroz ocupa el cuarto lugar en la producción de granos básicos, después del maíz, trigo y frijol (SAGARPA, 2008). En México el consumo aparente es de 5.15 kg per cápita (COMEARROZ, 2005), que aporta alrededor de 15% del promedio nacional de calorías ingeridas (Becerra y Tosquy, 2001). Desde mediados de los años 90's, la superficie y producción de arroz se ha reducido significativamente, tanto por el incremento en el costo de producción, como por la reducción progresiva en las fracciones arancelarias convenidas en el Tratado de Libre Comercio de América del Norte, que ocasionaron el aumento constante en el volumen de las importaciones de este grano (Hernández y Tavitas, 2005).
En 1985, en México se cultivaron 216 466 ha con arroz que produjeron 807 529 t de grano, con las que prácticamente se cubría la demanda interna (SAGAR, 1999). Sin embargo, en 1997 la superficie y producción disminuyeron en 47.6 y 41.9%, respectivamente y para 2007, las reducciones fueron de 67.8 y 65.4% (SAGARPA, 2008). En ese último año, en el estado de Veracruz, se sembraron 11 985 ha con arroz, en las que se produjeron 55 359 t de grano; 84.6% de la superficie, correspondió a siembras de temporal (SAGARPA, 2008).
En las siembras de arroz de temporal en Veracruz, se fertiliza con la dosis 92–46–0 (Ayón y Esqueda, 1992). El fertilizante nitrogenado más utilizado es la urea (46%), el cual se aplica en dos partes iguales: al inicio del amacollamiento, para aumentar el número de tallos y al inicio de la formación del primordio panicular, para obtener panículas con más granos (Osuna et al., 2000). El fósforo se suministra como superfosfato de calcio triple (46% P2O5) y se aplica al momento de la siembra, para favorecer la formación de raíces (García, 2005). Aunque la mayoría de los suelos del área de temporal del centro de Veracruz presentan niveles bajos de potasio, su empleo no está generalizado; sin embargo, es importante, ya que favorece al cultivo cuando se presenta sequía o exceso de humedad (Singh y Singh, 1988).
Aunque la fertilización determina en gran medida el rendimiento de arroz, este insumo representa aproximadamente 27% del costo de producción. Una opción para reducir el costo de esta práctica y hacer más rentable este cultivo, es mediante el uso de amoniaco anhidro como fertilizante nitrogenado, ya que es de menor costo que la urea (Cortés et al., 2005).
El amoniaco anhidro es un gas que se almacena bajo presión en forma líquida; tiene la mayor concentración de nitrógeno (82%) entre los fertilizantes nitrogenados, por lo que se requiere menor cantidad para aplicar la misma dosis y requiere menor uso de mano de obra que otros fertilizantes (Potash & Phosphate Institute, 1988). El amoniaco anhidro, una vez aplicado se fija rápidamente como ión amonio en el complejo de intercambio del suelo, lo que ayuda a reducir la pérdida por lixiviación (Rodríguez, 1992). El efecto residual, permite que el cultivo lo asimile de acuerdo a sus necesidades, lo cual representa una ventaja con respecto a los fertilizantes sólidos, cuya aplicación no siempre puede realizarse en el momento más apropiado (Cortés et al., 2005). Aunque el amoniaco anhidro tiene el mayor índice de acidez entre los fertilizantes nitrogenados, el efecto acidificante en el suelo por kilogramo de nitrógeno aplicado es similar al de la urea, por lo que no representa un riesgo adicional para el desarrollo del cultivo de arroz (Guerrero, 1990).
]]> En el noroeste de México, el amoniaco anhidro se utiliza en diversos cultivos; se aplica en inyección directa al suelo o disuelto en el agua de riego (Cortés et al., 2005). En el estado de Veracruz, el amoniaco anhidro se aplica a los cultivos como: caña de azúcar, sorgo y maíz. En rendimiento de maíz de temporal, fertilizado con 138 kg ha–1de nitrógeno con amoniaco anhidro en una dosis aplicada en presiembra, fue similar al obtenido con la misma dosis aplicada en forma fraccionada a los 10 y 45 días después de emergencia y fue superior al alcanzado cuando se aplicó la misma dosis con urea, también en forma fraccionada; el costo de la fertilización con amoniaco anhidro fue 30% menor que con urea (Vásquez et al., 2001).La mayor parte de los suelos en los que se produce arroz de temporal en Veracruz, tienen características que permiten la aplicación eficiente de amoniaco anhidro. El objetivo de este estudio fue determinar el efecto de dos fuentes de nitrógeno sobre el rendimiento de grano y la rentabilidad del cultivo de arroz de temporal, así como determinar la respuesta de este cultivo a una dosis de nitrógeno y fósforo más altas que las recomendadas y a la adición de potasio.
MATERIALES Y MÉTODOS
El experimento se realizó durante el ciclo primavera–verano 2001, en el Campo Experimental Cotaxtla (CECOT) del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), ubicado en el municipio de Medellín de Bravo, Veracruz, a 15 msnm. El clima es cálido subhúmedo Aw(w)(g), de acuerdo a la clasificación de Koppen modificada por García (1987). La temperatura media anual es de 25.4 °C y la precipitación media anual es de 1 400 mm.
El suelo es de origen aluvial y de acuerdo a la interpretación agronómica de López (1998), la textura es franca (43.2% de arena, 39.0% de limo y 17.8% de arcilla), el pH es ligeramente ácido (6.3); es medianamente rico en materia orgánica (2.41%), con contenido medio de nitrógeno total (0.121%), alto en fósforo aprovechable (44.9 ppm) y alto en potasio intercambiable (300 ppm).
El diseño estadístico utilizado fue bloques al azar con tres repeticiones. La parcela experimental constó de 24 surcos de 10 m de longitud, espaciados a 0.30 m y como parcela útil se tomaron los cuatro surcos centrales. Los tratamientos evaluados fueron: 1) sin fertilización (testigo absoluto), 2) dosis 92–46–0 aplicado con urea (CO(NO3)) y superfosfato de calcio triple (P2O5), 3) dosis 138–69–60 con los fertilizantes antes mencionados, más cloruro de potasio (KCl), 4) dosis 92–46–0 con amoniaco anhidro (NH4) inyectado en el suelo en presiembra y superfosfato de calcio triple, y 5) dosis 138–69–60, con amoniaco anhidro, superfosfato de calcio triple y cloruro de potasio.
La preparación del terreno consistió en: barbecho a 0.30 m de profundidad, dos pasos de rastra y surcado. El 5 de junio, con humedad de laboreo, se aplicó al voleo todo el fertilizante fosforado de los tratamientos 2, 3, 4 y 5 y se inyectó la dosis total de nitrógeno en forma de amoniaco anhidro a 15 cm de profundidad en las parcelas correspondientes a los tratamientos 4 y 5, de acuerdo con lo recomendado por Potash & Phosphate Institute (1988) y Cortés et al. (2005). Posteriormente se sembró la variedad Milagro Filipino, de uso generalizado en el estado de Veracruz (Tosquy et al., 2005), a densidad equivalente a 100 kg ha–1. La adición de urea y de cloruro de potasio se realizó al voleo, fraccionado en dos partes iguales; a los 35 y 65 días después de la emergencia (DDE). La maleza y las plagas se controlaron de acuerdo a las recomendaciones para la producción de arroz en la región del INIFAP (García, 2005).
El efecto de los tratamientos se determinó a través de las siguientes variables: 1) altura de planta al inicio del amacollamiento (APi); a los 35 DDE, se midió la altura de cinco plantas seleccionadas al azar en cada parcela útil y se obtuvo el promedio, 2) altura de planta a madurez fisiológica (APm); se midió a los 120 DDE, desde la superficie del suelo hasta el nudo en el que se inserta la panícula y se obtuvo el promedio, 3) número de tallos al inicio del amacollamiento (NTi); a los 35 DDE, en cada parcela útil se cuantificaron los tallos producidos en un metro lineal, 4) número de tallos en la etapa previa a la emisión de la panícula (embuche) (NTi); a los 75 DDE, se contabilizaron los tallos producidos en un metro lineal en cada parcela experimental, 5) días a floración media (Fl); en cada unidad experimental se determinaron los días desde la siembra, hasta la emergencia de 50% de las panículas, 6) producción de materia seca al inicio del amacollamiento (MSi); en la orilla de cada parcela se colectaron plantas a lo largo de un metro lineal, se secaron a 69 °C durante 24 h y se obtuvo el peso, el cual se transformó a kg ha-1, 7) producción de materia seca en embuche (MSe); se obtuvo de la misma forma que la variable anterior, 8) número de panículas (NP); durante la etapa de madurez fisiológica, en cada parcela se contabilizaron las panículas producidas en un metro lineal, 9) longitud de panículas (LP); se midió la longitud de 10 panículas seleccionadas al azar y se obtuvo el promedio, y 10) rendimiento de grano (RG); la cosecha se realizó el 22 de octubre, 138 días después de la siembra; el grano de cada parcela útil se limpió, se pesó y determinó su contenido de humedad, el cual se ajustó al 14%; posteriormente el peso de grano se transformó a kg ha–1. Para todas las variables se realizaron análisis de varianza y en los casos en que se detectó efecto significativo se aplicó la prueba de Tukey al 5% de probabilidad de error; también se realizaron los contrastes ortogonales C1: testigo absoluto (TA) vs fertilización (F); C2: tratamientos que contienen urea (U) vs amoniaco anhidro (A) y C3: tratamientos con 92–46–00 (dosis baja, DB) vs 138–69–60 (dosis alta, DA) (Gomez y Gomez, 1984). Para determinar la rentabilidad de los tratamientos se realizó un análisis económico de dominancia y se calculó la tasa de retorno marginal, mediante la división del incremento marginal en beneficio neto entre el incremento marginal en costo variable, la cual se expresó en porcentaje (CIMMYT, 1988).
En estos análisis se consideraron los costos directos de producción del arroz de temporal para 2008, fijados por el Consejo Distrital de Desarrollo Rural Sustentable del Distrito de Desarrollo Rural 008 (DDR 008) de Ciudad Alemán, Veracruz, y precio de venta del kilogramo de arroz palay de $3.50 kg, estimado por la Unión de Productores de Arroz del estado de Veracruz, A. C. C. N. C. Con el rendimiento y costo de producción de mejor tratamiento y el testigo sin fertilización se realizó el análisis de sensibilidad, para el incremento en el costo de producción; se consideraron dos escenarios: en el primero se contempló un incremento de 40% en el costo de producción con respecto al costo de 2008 y un precio de venta de $5.00 kg palay y en el segundo se consideró el mismo porcentaje de incremento en el costo de producción, pero el precio del arroz se mantuvo en $3.50 kg.
]]>RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El análisis de varianza mostró diferencia significativa entre tratamientos en todas las variables, excepto en el número de tallos producidos en la etapa de embuche y en el número de panículas por metro lineal. Lo anterior indica que el resto de las variables, fueron modificadas por las dosis y fuentes de fertilización.
La emergencia de las plantas fertilizadas con amoniaco anhidro, ocurrió en promedio tres días antes que en el resto de los tratamientos; así mismo, el crecimiento inicial fue más rápido, por lo que al inicio del amacollamiento, la altura fue significativamente mayor que la de las fertilizadas con urea y el testigo absoluto (Cuadro 1). La altura de la planta a madurez fisiológica fue estadísticamente igual con las cuatro dosis de fertilización y en promedio fue 17.2 cm mayor que la del testigo absoluto. Aunque la producción de tallos al inicio del amacollamiento fue estadísticamente igual en los tratamientos con amoniaco anhidro y urea con la dosis 138–69–60, los dos primeros produjeron en promedio 85.2 tallos más por metro lineal; lo anterior puede explicarse por el hecho de que al momento del muestreo, la mitad de la dosis de urea tenía cinco días de haber sido aplicada. En concordancia con lo anterior, en la etapa de embuche, cuando ya se había aplicado la dosis total de urea, el número de tallos en todos los tratamientos fertilizados fue estadísticamente similar. Las plantas de arroz fertilizadas con amoniaco anhidro, florecieron 6.8 y 7.5 días antes que las que se fertilizaron con urea y las del testigo absoluto, respectivamente (Cuadro 1). Lo anterior se reflejó en una cosecha más temprana, lo cual es importante, porque se disminuye el riesgo de ataque de plagas y enfermedades.
La más alta producción de materia seca al inicio del amacollamiento y en la etapa de embuche se observó en los tratamientos fertilizados con amoniaco anhidro en presiembra; lo anterior, confirma el efecto residual de este fertilizante en el suelo (Cortés et al., 2005). Aunque no se observó efecto significativo en el número de panículas por metro lineal, la más alta producción se observó con el tratamiento 92–46–0 con amoniaco anhidro, seguido de esta misma fórmula, pero con urea (Cuadro 2). En arroz, el número de panículas producidas es uno de los principales componentes del rendimiento (Orona et al., 1995), por lo que es explicable que en estos dos tratamientos se observaran los más altos rendimientos de arroz palay. En el mismo cuadro, se muestra que la longitud de panícula fue estadísticamente igual en las cuatro dosis de fertilización y en promedio fueron 3.3 cm más largas que las plantas no fertilizadas.
El análisis de contrastes para rendimiento de grano, mostró respuesta altamente significativa a la fertilización. Las dosis 92–46–0 y 138–69–60 de N, P y K respectivamente, obtuvieron rendimientos promedio significativamente diferentes entre sí. No se observó diferencia entre fuentes de nitrógeno (Cuadro 3).
El incremento en rendimiento de 1 795 kg ha–1 pone de manifiesto, que la práctica de fertilización es un componente agronómico importante para la obtención de altos rendimientos de arroz palay (Figura 1) (C1). El rendimiento observado con la aplicación de urea fue estadísticamente similar al obtenido con amoniaco anhidro (C2); sin embargo, con este último el rendimiento de grano promedio fue superior en 109 kg ha–1. Por otra parte, no se observó respuesta a la aplicación de dosis más altas de nitrógeno y fósforo y a la aplicación de potasio (C3), ya que el más alto rendimiento promedio (5 345 kg ha–1) se obtuvo con la dosis 92–46–0, sugerida para las siembras de arroz de temporal en el centro del estado de Veracruz (Ayón y Esqueda, 1992). Lo anterior, concuerda con lo reportado por Sendra et al. (1993), quienes reportaron que la fertilización fosforada en arroz sólo modificó en forma significativa la altura de planta y la potásica no influyó en el rendimiento, ni el resto de los parámetros vegetativos. La falta de respuesta a la aplicación de estos macronutrimentos, pudo deberse a que el suelo donde se condujo el experimento tiene altos niveles de fósforo aprovechable y de potasio intercambiable (López, 1998).
El análisis económico reveló que con la dosis 92–46–0 que incluye como fuente de nitrógeno el amoniaco anhidro, se obtuvo la mayor utilidad neta y la mejor relación beneficio/costo. El costo total de fertilización con este tratamiento fue 25.2% menor que el de esta misma dosis con aportación de nitrógeno en forma de urea, lo cual obedece específicamente, a que el costo del kilogramo de nitrógeno con urea es mayor que con amoniaco anhidro, además de que en la aplicación de urea se requieren dos jornales, mientras que el precio del amoniaco anhidro ya incluye la aplicación. Con la aplicación de la dosis 138–69–60, tanto con amoniaco anhidro como con urea, obtuvieron beneficios netos inferiores que con la dosis 92–46–0 y sólo con la aplicación de amoniaco anhidro se superó en este concepto al testigo sin aplicación, en el cual tuvo el menor costo de producción. Es importante señalar, que debido al fuerte incremento en el costo de los fertilizantes, el testigo sin aplicación se observó la mayor beneficio costo que con la aplicación de 138–69–60, lo que aunado a los bajos rendimientos obtenidos con estos últimos tratamientos, es un indicativo de que para arroz de temporal, es suficiente aplicar 92 kg de nitrógeno y 46 kg de fósforo por hectárea y no se requiere adicionar potasio. El análisis de dominancia identificó como tratamientos dominados a las dosis 92–46–0 con urea, 138–69–60 con amoniaco anhidro y 138–69–60 con urea, ya que obtuvieron beneficios netos inferiores al tratamiento 92–46–0 con aportación de nitrógeno en forma amoniacal, en el cual se tuvo un menor costo variable, por lo que estos tratamientos fueron eliminados del análisis marginal (CIMMYT, 1988). Con este último tratamiento se obtuvo una tasa de retorno marginal de 320.81%, lo cual indica que al invertir $2 064.34 para fertilizar al arroz con la dosis 92–46–0 con aplicación de amoniaco anhidro, por cada peso que se invierte, se obtiene una ganancia de $3.21 (Cuadro 4).
De acuerdo al análisis de sensibilidad (Cuadro 5), en el escenario 1, tanto en el testigo absoluto, como en el tratamiento 92–46–0 con amoniaco anhidro se observó una relación beneficio/costo ligeramente mayor que la obtenida con los costos de 2008. En el último tratamiento la tasa de retorno marginal se incremento en 8.6%. Por su parte, en el escenario 2, aún manteniendo el precio del arroz en $3.50, con el tratamiento de fertilización, la relación beneficio/costo fue de 1.44 y la tasa de retorno marginal indicó que al fertilizar el arroz con amoniaco anhidro, se obtiene una ganancia de $2.00 por cada peso invertido. A su vez, al no fertilizar el arroz, se obtienen beneficios brutos muy similares a los costos de producción, por lo que las utilidades netas son mínimas. Lo anterior resalta la importancia económica de utilización del amoniaco anhidro en la fertilización del arroz de temporal.
]]> CONCLUSIONES
La fertilización con inyección de amoniaco anhidro en presiembra favorece la emergencia de las plántulas de arroz, el crecimiento y la producción de tallos al inicio del amacollamiento y adelanta la floración.
El rendimiento de arroz palay bajo condiciones de temporal fertilizado con la dosis 92–46–0 es similar con urea o conamoniaco anhidro como fuentes de nitrógeno en los suelos aluviales del centro de Veracruz.
La aplicación de amoniaco anhidro en presiembra de arroz en suelos aluviales reditúa la mayor utilidad neta, la mejor relación beneficio/costo y la mayor tasa de retorno marginal.
LITERATURA CITADA
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