INTRODUCCIÓN

El primer productor de panela en Suramérica es Colombia y, a nivel mundial, es segundo, después de la India (^{FAOSTAT, 2016}): Colombia alcanza 137 mil hectáreas sembradas de caña de azúcar para panela y presentó, en el 2013, una producción mundial de 10,5 millones de toneladas de panela, de las cuales, Colombia tuvo el 13,2% y estuvo distribuido en 70 mil fincas (^{FAOSTAT, 2016}; ^{FEDEPANELA, 2016}; ^{DANE, 2013}). La agroindustria panelera es una importante actividad socioeconómica, que genera ingresos cercanos a los 1.000 millones de dólares y aporta el 7% al PIB agrícola (^{DANE, 2013}).

Para el proceso semi-industrial de la panela existen 18 mil trapiches, como infraestructura para el procesamiento (^{MADR, 2015}); además, participa con el mayor consumo per cápita, con 24,5kg por año, en el 2013 (^{FAOSTAT, 2016}) y responde a una significativa demanda nacional, a un consumo arraigado en los sectores urbanos y rurales del país (^{Rodríguez, 2000}; ^{DANE, 2013}; ^{FEDEPANELA, 2016}).

La caña de azúcar para panela, se cultiva en 27 departamentos, pero dos de los más representativos son Santander y Boyacá, localizados en la subregión Hoya del Río Suárez (HRS), con producciones aproximadas de 100 toneladas de caña por hectárea (TCH) y 10 toneladas de panela por hectárea (TPH); en cuanto a la producción total en panela, aportan 347.500 toneladas anuales (^{MADR, 2016}). Otras regiones, como Cundinamarca, Nariño, Caldas, Tolima, Cauca y Antioquia, reportan producciones inferiores a 50 TCH y 5 TPH (^{Rodríguez et al. 2004}).

Parte de los bajos rendimientos de la caña de azúcar para panela y la baja competitividad del sector, se fundamenta en el desconocimiento de las cantidades de nutrientes extraídos y removidos por una cosecha, por tanto, actualmente, se usa la información de otras latitudes o en otros lugares del país. Para las zonas de producción de panela, en ocasiones, se usan resultados obtenidos del Valle del Cauca, donde el sistema productivo, el clima y los suelos, son diferentes; por ende, una de las principales limitantes de producción está relacionado con la falta de información en la dinámica de acumulación de nutrientes y los tiempos de aplicación (^{Mattsson, 2000}; ^{Muñoz, 2011}), lo que conlleva a realizar inadecuadas recomendaciones de uso de fertilizantes, con el consecuente incremento en el costo de producción y sin encontrar los niveles óptimos de productividad (^{Mattsson, 2000}).

De acuerdo con ^{Mosquera (2012)}, la absorción de nutrientes en la caña ha sido investigada en las regiones productoras del mundo, siendo altamente influenciada por diversos factores, como la variedad, la edad y las condiciones edafoclimáticas. En Colombia, se han realizado estudios de fertilización en caña de azúcar para panela, mediante dosis de N-P-K, en variedades antiguas y suelos específicos en cada región, los cuales, quedan carentes de aplicabilidad para las nuevas variedades, debido a que se deben determinar, puntualmente, los requerimientos nutricionales en suelos representativos de las zonas paneleras que, principalmente, son terrenos de laderas.

Es así, que el objetivo de este trabajo, se fundamentó en determinar las curvas de absorción de nutrientes (N, P, K, Ca y Mg), la producción de biomasa y la productividad para las variedades CC 93-7711, CC 93-7510 y RD 75-11 de caña de azúcar para panela (Saccharum officinarum L.), en el municipio de Suaita, representativo de la Hoya del Río Suárez.

MATERIALES Y MÉTODOS

El trabajo, se realizó en una finca ubicada en el municipio de Suaita (Santander), coordenadas N 73°28´04,06” y E 6°08´28,78, temperatura promedio anual de 20°C, altitud 1.233m s.n.m. y precipitación promedio anual de 2.400mm. Los suelos de la región se clasifican, taxonómicamente, como Dyptropets y Troporthents (CORPES, 1991). La caracterización física tuvo 4 horizontes: Ap (perturbado), 18cm de longitud, color pardo oscuro y textura francoarcillosa; B1 (Transición B-A), 10cm de longitud; B2 (Máxima iluviación de hierro o arcilla de máximo desarrollo de estructura prismoidal o de bloques), 21cm de longitud; Bw (pérdida total de la estructura inicial de roca), 28cm de longitud; en estas 3 últimas, el color fue pardo y la textura arcillosa. En cuanto a caracterización química, presentó un pH de 4,6, extremadamente ácido; aluminio intercambiable restrictivo, con 3,23cmol kg^-1; un contenido de materia orgánica media de 4,14, al igual que calcio, con 3,14cmol kg^-1; la capacidad de intercambio catiónico “CICE” fue baja, con 8,59ppm, asimismo el fósforo, con 13,84ppm; azufre, con 6,39ppm; magnesio, con 1,15cmol kg^-1 y potasio, con 0,18cmol kg^-1.

El diseño experimental utilizado fue bloques completos al azar (BCA), cuyo factor de bloqueo fue la pendiente, con 3 tratamientos (las variedades CC 93-7711, CC 93-7510 y RD 75-11) y 5 repeticiones; en total, se tuvieron 15 unidades experimentales (UE). Cada UE estuvo constituida por 7 surcos, con una longitud de 7m lineales y una distancia entre surcos de 1,3m.

Se utilizó un lote experimental que, anteriormente, había sido establecido para evaluarlo en primer corte (plantilla), con el sistema de siembra de chorrillo sencillo; la distancia de siembra entre surcos fue de 1,3m y, para esta evaluación, se utilizó en el segundo corte (soca I), una vez cortada a los 15 días; luego de realizar el encalle y cepillado, se aplicó cal dolomita (3,5t ha^-1); se realizaron 2 controles químicos de malezas con hexazinona (Hexazinona 75 WG®), 1kg ha^-1; diuron (Karmex WG ®), 4kg ha^-1 y metsulfuron metil (Partner 50 WP ®), 15g ha^-1,;posterior a cada control de malezas, se hizo la fertilización química, teniendo en cuenta los resultados del análisis de suelos y según un ajuste, que integra los requerimientos reportados por estudios anteriores de fertilización en caña de azúcar para panela (^{Mattsson, 2000}) y estudios para caña de azúcar (^{Muñoz, 2011}), estimando una producción de 100 TCH.

El plan de fertilización tuvo como base los siguientes aportes nutricionales: N (170kg), P2O5 (50kg), K2O (240kg), CaO (90kg), MgO (60kg), S (45Kg), SiO2 (320kg), Fe (12kg), Mn (1,5kg), Cu (0,128kg), Zn (1,8kg) y B (0,522kg); la fertilización, se fraccionó en dos dosis, una a los 60 ddc y la segunda a los 120 ddc.

Procedimiento de muestreo. El muestreo, se realizó siguiendo la metodología de ^{Bertsch (2003)}; en cada UE, se realizó un monitoreo a los 118, 252, 335 y 392 ddc, hasta completar la madurez fisiológica, así, en cada edad de monitoreo, se cosecharon 2m lineales completos distribuidos al azar. Las variables dependientes evaluadas fueron las siguientes:

Materia seca (MS): Se tomó una muestra de 250 gramos de tejido fresco por órgano (hojas, yaguas, cogollos y tallos) de la planta. Las muestras fueron pesadas antes de ingresar al horno y después de ser secadas a 70°C, por 72 horas, obteniendo el porcentaje de materias seca (%MS), mediante la ecuación 1 y, para determinar la cantidad de materia seca por hectárea (MS), se multiplicó el %MS por la materia fresca por hectárea (MF), con la ecuación 2, así:

Análisis de tejido vegetal: A cada muestra proveniente de los órganos de la planta, se le determinó la concentración y la extracción de nutrientes (N-P-K-Ca-Mg), a través de los métodos de extracción y de cuantificación, usados por el laboratorio de química de suelos, aguas y plantas de AGROSAVIA C.I. Tibaitatá.

El valor obtenido para el contenido de cada nutriente, en cada órgano de la planta fue convertido a kg ha^-1, considerando el valor de MS en kg ha^-1, de acuerdo con la siguiente ecuación 3, así: N, P, K, Ca y Mg (expresados en %):

Toneladas de caña por hectárea (TCH): Fue calculado, de acuerdo con la ecuación 4:

Los datos obtenidos de cada variable fueron sometidos a los supuestos de normalidad y de homogeneidad; luego, se hizo el análisis de varianza (anova), mediante el programa SAS 9.4 (^{SAS, 2015}); se utilizaron pruebas de comparación múltiple Tukey, para realizar la correspondiente diferencia entre tratamientos, con un nivel de confiabilidad del 95%.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Nitrógeno (N). La absorción de nitrógeno, no presentó diferencias estadísticas entre las variedades evaluadas; sin embargo, a los 118 ddc, los valores estuvieron entre 40±1,98kg ha^-1 y 50,9±3,56kg ha^-1; a los 252, entre 122,3±16,3kg ha^-1 y 150,64±13,3kg ha^-1; a los 335 ddc oscilaron de 347,9±37,7kg ha^-1 a 447,7±51,3kg ha^-1 y, por último, para los 392 ddc, quedaron entre 230,3±21,7kg ha^-1 y 279,2±26,5kg ha^-1 (Figura 1).

Cabe mencionar, que todas las variedades presentaron su mayor absorción a los 335 ddc; este aumento gradual hasta el punto de máxima absorción tiene una estrecha correlación con el ciclo fenológico de la especie, debido a que el nitrógeno está implicado en el desarrollo de los tallos, tanto en su ahijamiento como elongación y grosor (^{Borden, 1943}; ^{Moore & Botha, 2013}), que comprende de los 2 a 12 meses y, por último, a los 392 ddc, todas las variedades redujeron su absorción; esta reducción, se puede deber a que la planta entra en proceso de maduración, a su vez, minimizando su requerimiento, porque que se ralentiza el crecimiento vegetativo (^{Pérez et al. 2015}).

Estos resultados son superiores a los obtenidos por ^{Oliveira (2008)}, quien estudió diez variedades de caña y la máxima absorción presentada fue 94,89kg ha^-1; ^{Rengel et al. (2011)}, en la variedad RB 85-5035, obtuvo una absorción de 120kg ha^-1.

Fósforo (P). La absorción de fósforo no presentó diferencias significativas; en tanto, a los momentos particulares exhibió, para los 118 ddc, valores de 3,91±0,1kg ha^-1 a 4,82±0,5kg ha^-1; luego, a los 252 ddc, el menor fue 17,2±1,44kg ha^-1 y el mayor 19,2±1,74kg ha^-1; posteriormente, a los 335 ddc, estuvo entre 20,4±3,31kg ha^-1 y 20,1±4,01kg ha^-1 y, finalmente, en los 392 ddc, alcanzaron de 39,1±3,91kg ha^-1 a 42,6±2,56kg ha^-1 (Figura 2)

En general, su comportamiento fue ascendente durante todo el ciclo y la máxima absorción para todas las variedades fue a los 392 ddc. Esta absorción es influencia por su participación en la brotación, el desarrollo radicular, la elongación y el grosor de los tallos; adicionalmente, el fósforo está presente en el jugo y, de acuerdo con ^{Pérez et al. (2015)}, una mayor cantidad de este elemento hace más fácil la clarificación; por ende, esto indicó que las variedades tuvieron una aceptable disponibilidad de fósforo.

En cuanto a la cantidad absorbida total, se encontró que las variedades estudiadas superan lo hallado por ^{Schultz et al. (2010)} y ^{Oliveira et al. (2010)}, quienes reportaron valores de absorción de P, entre 20 y 28kg ha^-1; ^{Wagner de Oliveira et al. (2007)} obtuvieron un requerimiento entre 24 a 36kg ha^-1, inferiores a lo obtenido por ^{Velasco (2014)}, quien reportó valores de 80-100kg ha^-1.

Potasio (K). La absorción de potasio presentó diferencias estadísticas únicamente a los 118 ddc, entre la variedad CC 93-7510, que superó en 32% a CC 93-7711; no obstante, todas las variedades tuvieron un aumento progresivo en función del tiempo, de tal modo que, a los 252 ddc, se obtuvieron resultados de 117,6±15,8kg ha^-1 a 153,5±33,4kg ha^-1; después a los 335 ddc, los valores fluctuaron desde 161,7±29,4kg ha^-1 hasta 213,4±33,9kg ha^-1 y, por último, a los 392ddc, el menor valor fue 204,4±51,9kg ha^-1 y el mayor 296,4±44,4kg ha^-1 (Figura 3).

La absorción del potasio está altamente ligada a una función metabólica y catalítica, participando en el transporte de azúcares, siendo fundamental para la fotosíntesis, por lo cual, la absorción de potasio es constante hasta el final, dada su intervención en la síntesis de carbohidratos, movimiento de compuestos orgánicos, formación y neutralización de ácidos orgánicos y maduración, debido al almacenamiento de sacarosa en los tallos, principalmente (^{Babu, 1990}; ^{Lazcano-Ferrat, 1999}; ^{Pérez et al. 2015}).

Contrastando los resultados anteriores, se evidenció que fueron superiores al referenciado por Orlando Filho (1983), quien presentó, como resultado, un valor de acumulación de 192kg ha^-1 y ^{Tasso Júnior (2007)}, quien obtuvo, en su investigación, valores entre 121 y 214kg ha^-1 e inferiores a la absorción de K, obtenida por ^{Oliveira (2008)}, que en un estudio de diez variedades de caña tuvo una extracción mínima de 297kg ha^-1 y máxima 509kg ha^-1. ^{Oliveira et al. (2010)} obtuvieron, en la variedad SP 81-3250, una absorción de 400kg ha^-1; ^{Schultz et al. (2010)}, también superaron los resultados, tuvieron 518kg ha^-1 y ^{Velasco (2014)}, en su evaluación, exhibió valores entre 300-350kg ha^-1.

Calcio (Ca). La absorción de Calcio mostró diferencias significativas solamente a los 118 ddc, entre la variedad CC 93-7510 con CC 93-7711 y RD 75-11; no obstante, a los 252 ddc, sus valores iban desde 18,9±2,94kg ha^-1 a 25,6±4,2kg ha^-1; luego, para los 335 ddc, varió de 55,6±9,7kg ha^-1 a 84,9±13,9kg ha^-1 y, finalmente, a los 392 ddc, estuvo de 58,1±8,0kg ha^-1 a 73,7±11,6kg ha^-1 (Figura 4).

La absorción tuvo un aumento progresivo para todas las variedades hasta los 335 ddc, debido a su participación en el crecimiento, puesto que, conforme se incrementa el tamaño de los órganos, aumenta su requerimiento, porque el Ca hace parte estructural de las paredes celulares (membrana celular y lámina media); por otra parte, la disminución de CC 93-7711, para los 392 ddc, se puede explicar, posiblemente, como una deficiencia nutricional, debido a la baja movilidad del Ca (^{Malavolta et al. 1997}).

La absorción total estuvo entre 58,1 y 84,9kg ha^-1, siendo similar a lo señalado por ^{Quintero (1999)}, ^{Bertsch (2003)}, ^{Wagner de Oliveira et al. (2003)} y ^{Velasco (2014)}, quienes reportaron valores de 38-103kg ha^-1; ^{Oliveira et al. (2010)} tuvieron, como resultado, una acumulación de 63kg ha^-1 y ^{Orlando Filho (1983)}, en la investigación, obtuvo una acumulación de 72,5kg ha^-1. Por otra parte, fue inferior al reportado por ^{Mendes (2006)}, con 138kg ha^-1 y ^{Oliveira (2008)}, quien obtuvo, estudiando diez variedades de caña, una mínima absorción de 142kg ha^-1 y máxima, de 273kg ha^-1.

Magnesio (Mg). La absorción de Magnesio presentó diferencias estadísticas a los 118 ddc, entre la CC 93-7510, que tuvo 6,69±0,74kg ha^-1 y CC 93-7711, con 4,55±0,22kg ha^-1; también, a los 335 ddc, CC 93-7711 superó en 34% a CC 93-7510. Entre tanto, a los 252 y 392 ddc, no hubo diferencias significativas; sin embargo, a los 252 ddc, se evidenciaron valores de 14,6±1,11kg ha^-1 a 16,7±2,31kg ha^-1 y, por último, a los 392 ddc, quedaron valores desde 28±3,46kg ha^-1 hasta 31,2±4,15kg ha^-1 (Figura 5).

El comportamiento, en general, fue creciente para RD 75-11 y CC 93-7510, que tuvieron la máxima absorción a los 392 ddc, mientras que CC 93-7711 aumento progresivamente, hasta los 335 ddc, donde obtuvo su máxima absorción y, luego, presentó una disminución, la cual, se atribuye a una deficiencia nutricional, debido a la competencia iónica de cationes con altas concentraciones, como Ca y, principalmente de K, que inhiben su absorción (^{Malavolta et al. 1997}); además, que inicia una disminución de la actividad fotosintética, dando, como resultado, un menor requerimiento de magnesio, como componente de la clorofila y su participación en la síntesis de ATP (^{Marschner, 1983}).

Los valores de absorción Mg estuvieron entre 28 y 39,7kg ha^-1, siendo similares al obtenido por ^{Velasco (2014)}, que fueron entre 35-45kg ha^-1; adicionalmente, los resultados del estudio superaron a las variedades RB72454 y RB763710, las cuales, tuvieron en promedio 7,3kg ha^-1, estudiadas por ^{Oliveira (2008)} y, por último, los resultados fueron inferiores a los presentados por ^{Rengel et al. (2011)}, quienes reportaron una acumulación de 71 kg ha^-1. ^{Quintero (1999)} y Wagner de Oliveira et al. (2003) obtuvieron resultados en un rango de 46 a 65kg ha^-1 y ^{Oliveira (2008)}, con una máxima absorción de Mg en caña, de 95,7kg ha^-1.

En los datos de productividad expresados como TCH (Figura 6), a los 252 ddc, no hubo diferencias estadísticas; sin embargo, los valores estaban de 72,3±5,46 TCH a 89,3±8,92 TCH; posteriormente, a los 335 ddc, presentó diferencias significativas, únicamente entre CC 93-7711, con 167,3±10,8 TCH y CC 93-7510, que obtuvo 127,9±13,2 TCH y, finalmente, a los 392 ddc, no hubo diferencias estadísticas, pero su menor valor fue 159,9±16,7 TCH y el mayor, 171,1±10,2 TCH.

El orden de absorción de los nutrientes de caña de azúcar para panela fue N>K>Ca>P>Mg; en cuanto al valor de la absorción total, teniendo como patrón este orden N-K-Ca-P-Mg, CC 93-7711, alcanzó 448-296-85-43-40kg ha^-1; RD 75-11, obtuvo 371-242-74-39-30kg ha^-1 y CC 93-7510, presentó 348-204-58-40-28kg ha^-1; finalmente, la extracción de nutrientes por cada tonelada producida, teniendo este orden (N-K-Ca-P-Mg) fue, para CC 93-7711: 2,62-1,73-0,50-0,25-0,23kg t^-1 caña; CC 93-7510: 2,18-1,28-0,36-0,25-0,18kg t^-1 caña y RD 75-11 2: 15-1,40-0,43-0,23-0,17kg t^-1 caña.

Dentro del análisis expuesto, se evidenció una relación entre la producción final con la extracción total; se observó que, 93-7711, tuvo los mayores valores de requerimiento; así mismo, su productividad se encontró cercana a la obtenida por RD 75-11; CC 93-7510 ocupó la segunda posición en absorción, pero su productividad fue la menor; en tanto RD 75-11 fue la variedad con mayor eficiencia nutricional, debido a que mostró una menor extracción, mientras tuvo la mayor producción.

El conocimiento de los requerimientos nutricionales por cada material genético es una herramienta con alta confiabilidad, la cual, permitirá proyectar un ajuste a los planes de fertilización, teniendo en cuenta que las aplicaciones deberán ser inferiores a los 180 ddc, debido a que afectan los contenidos nutricionales de los jugos, repercutiendo en la elaboración de panela con mieles de baja textura y, por consiguiente, panela con baja consistencia (^{Pérez et al. 2015}).

Por tanto, se sugieren tres momentos de aplicación, a los 50, 100 y 150 ddc y también un porcentaje de aplicación para cada nutriente, de la siguiente manera: para los 50 ddc, se deberá aplicar 40% N, 70% P, 30% K, 35% Ca y Mg; 100 ddc: 30% N, 30% P, 40% K, 35% Ca y Mg y, por último, a los 150 ddc: 30% N, 30% K, 30% Ca y Mg. El aporte de Ca y Mg, además de suministrarse a través de enmiendas específicamente para el ajuste de la saturación de aluminio, también debe ser aportado por medio de fuentes simples o compuestas, sin perder la relación 3 Ca por 1 Mg o 2 Ca por 1 Mg.