Por ser un cultivo grande que produce enorme cantidad de biomasa, la caña de azúcar generalmente requiere mayores cantidades de nutrientes. Muchos estudios han demostrado claramente que el N, P y K son fundamentales para obtener mayores producciones de caña y azúcar en base a una aplicación sustentable de cantidades adecuadas de fertilizantes.
 
Al mismo tiempo, el costo de los fertilizantes químicos ha aumentado y es necesario mejorar la eficiencia de su uso para obtener mayores lucros. La fertirrigación es la mejor respuesta a este desafio, ya que en ella tanto el agua como los fertilizantes son entregados al cultivo en forma simultánea, a través del sistema de riego por goteo. La fertirrigación asegura que los nutrientes fundamentales sean aplicados justamente en la zona de mayor actividad radicular, según los requerimientos específicos del cultivo de caña de azúcar y según el tipo de suelo, lo que produce mayores rendimientos de caña y mayor recuperación de azúcar.

La fertirrigación presenta varias ventajas en comparación con los métodos de aplicación convencionales:

• La distribución de los nutrientes es más uniforme en la zona mojada donde se concentran las raíces, aumentado así la disponibilidad y la absorción de nutrientes y permitiendo mayores tasas de crecimiento del cultivo y mayores rendimientos de caña.
• El aporte de nutrientes aumenta a lo largo de la temporada de acuerdo con las fases de desarrollo del cultivo, para satisfacer los requerimientos nutricionales reales del cultivo.
• Hay una cuidadosa regulación y monitoreo del aporte de nutrientes.
• La aplicación de nutrientes al suelo puede ocurrir en condiciones de cultivo o de suelo que no permitirían la entrada al campo con el equipo convencional.
• Las pérdidas de nutrientes por consumo de malas hierbas, lixiviación o escurrimiento son mínimas.
• No se provocan daños al cultivo por poda de raíces, rompimiento o dobladura de hojas, como ocurre con los métodos y equipos convencionales de aplicación de fertilizantes.
• Hay menor gasto de energía en la aplicación de fertilizantes.
• Generalmente se requiere menos mano de obra y equipos para la aplicación de fertilizantes y para supervisar la aplicación.
• Se evita la compactación del suelo porque no hay ingreso de maquinaria pesada al campo.
• No hay daño del follaje por acumulación de sales.
• Permite establecer el cultivo en suelos marginales, donde el control preciso del nivel de agua y fertilizantes en la zona radicular es crítico.

Absorción de Nutrientes en la Caña de Azúcar

La Fig. 46 muestra la acumulación de macronutrientes en la variedad CB 41-76 determinada para las condiciones de Brasil. Varios estudios han demostrado que existe una estrecha relación entre el aumento en la producción de tallos y la acumulación de N y K, lo que sugiere que ambos elementos actúan en forma conjunta en la nutrición y fertilización de la caña de azúcar.
En la Tabla 11 se muestra la tasa máxima de absorción de macronutrientes por la planta de caña y por la primera soca en el período de mayor crecimiento.

Fig.46. Absorción de macronutrientes por la variedad CB41 - 76 (Malavolta, 1982)

Figure’s legends:
Plant cane (stalks and leaves): plantilla (tallos y hojas)
First ratoon (stalks and leaves): primera soca (tallos y hojas)
Months after planting: Meses después de la plantación
Months after cutting: Meses después del corte

Tabla 11. Tasas Máximas de Absorción de Nutrientes por una Plantilla de Caña y por la Primera Soca de caña (Malavolta, 1994)

K > N > P > Ca > S > Mg > Cl > Fe > Zn > Mn > Cu > B > Mo
 

Más aún, la mayoría de los datos publicados sobre los requerimientos nutricionales de la caña de azúcar se refieren solo a las partes aéreas, que son los tallos y las hojas. En la Tabla 12 se describen las cantidades de macro y micronutrientes contenidos en una planta entera de caña.

Tabla 12. Cantidad de macro y micronutrientes en las partes subterráneas y aéreas de la planta de caña de azúcar.
 

 
Rol de los Nutrientes

Nitrógeno

1. El N constituye solo una fracción equivalente al 1% del total del peso seco de la caña madura.
2. Es el elemento clave que influye sobre el crecimiento, la producción y la calidad.
3. Un suministro adecuado y apropiado promueve la formación de retoños, el crecimiento del follaje, la formación y el crecimiento de los tallos (formación de entrenudos, elongación, aumento del grosor y peso). 
4. Influye sobre la penetración y proliferación de las raíces.
5. La deficiencia de N causa clorosis, senescencia temprana de las hojas, tallos más delgados y cortos y raíces más delgadas y largas.
6. El exceso de N prolonga el crecimiento vegetativo, retrasando la maduración y la cosecha; además reduce el contenido de azúcar del jugo, perjudicando así su calidad, y aumenta el N soluble en el jugo después de su clarificación. Por último, aumenta  la susceptibilidad del cultivo a la tendedura y a ataques de plagas y enfermedades.

Fósforo

1. Su requerimiento es generalmente menor que el de N y K.
2. Es vital para el metabolismo y la fotosíntesis.
3. Es fundamental para la división celular y, por lo tanto, es indispensable para el crecimiento y desarrollo del cultivo.
4. Promueve el desarrollo de los retoños, del follaje y de los tallos.
5. Promueve la penetración y proliferación de las raíces.
6. Es necesario un contenido adecuado de P [ 3-4 mg/litro ] en el jugo de caña para lograr su clarificación.
7. La deficiencia de fósforo causa: un crecimiento pobre de tallos; reducción del largo internodal; retraso en el cierre del follaje y una reducción del área ocupada por las raíces.

Potasio

1. Es necesario en muchos procesos de la planta: fotosíntesis, asimilación del carbono y translocación de los carbohidratos.
2. Estimula la síntesis de azúcar y su translocación al tejido de reserva.
3. Confiere resistencia frente al ataque de plagas y enfermedades y frente a la tendedura.
4. Regula la abertura y el cierre estomático, manteniendo así la presión de turgor en condiciones desfavorables de humedad del suelo.
5. El consumo de lujo del K afecta adversamente la cristalización del azúcar y aumenta las pérdidas de azúcar.
6. La deficiencia de K afecta el crecimiento, al reducir el largo internodal, la síntesis de azúcar y su recuperación.
    

Causas de los Síntomas de Deficiencia Nutricional

Cuando cierto nutriente no está presente en la solución del suelo en una concentración suficiente para permitir el desarrollo normal y la diferenciación, pueden eventualmente aparecer síntomas visuales de desnutrición en las plantas. La escasez de nutrientes, que se traduce en los síntomas de deficiencia visual, puede tener diferentes causas, como se muestra en la Tabla 13. Claramente, las tres primeras causas de las deficiencias nutricionales son las bajas reservas iniciales en el suelo, como es el caso de los suelos intemperizados de las regiones tropicales;  la reducción en la disponibilidad y la ausencia o carencia del elemento en las dosis aplicadas según el programa de fertilización.
 

Tabla 13. Principales Causas de los Síntomas Visuales de Deficiencia Nutricional en el Cultivo de Caña de Azúcar.

Recomendaciones de Fertilización en Diferentes Países

Por ser una poderosa fuente de energía la caña de azúcar requiere grandes cantidades de nutrientes para su crecimiento y producción, que representan entre 20 a 25% del total de costos de producción. En la Tabla 14 se presentan las recomendaciones de fertilización para caña de azúcar en distintos países.

Tabla 14. Caña de azúcar: Dosis de Nutrientes Recomendadas en Diferentes Países

País	Cultivo	Nutrientes (kg/ha)			Observaciones
		N	P2O5	K20
Argentina	--	100	Adaptado al requerimiento		--
Australia	Plantilla Soca	56 78	25-80 --	75-150 --	Junto con la mezcla Bureau
Bangladesh	--	120	85	110	--
Brasil Noreste   Sudeste   Centro Oeste   Sur	Plantilla Soca Plantilla Soca Plantilla Soca Plantilla Soca	60-80 60-80 50-90 50-90 30-40 40-60 40-100 20-40	80-180 20-100 50-110 25-50 30-120 15-60 0-120 20-60	30-120 40-140 20-120 10-80 30-120 20-90 30-120 0-60	N 2/3 aplicado a un costado de la hilera Dosis de P & K según el análisis de suelo Dosis de P & K según el análisis de suelo     Como arriba Como arriba Como arriba
Guayana	--	65-90	50-100	60-150	--
Colombia	Plantilla Soca	50-70 50-100	50-100 60-120	60-150 60-150	N aplicado a un costado de la hilera según el análisis foliar Las dosis de P & K dependen del análisis de suelo
Costa Rica	Plantilla Soca	80-200 100-250	60-200 50-200	80-200 80-250	--
Cuba	Plantilla Soca	0 35-150	0-50 0-50	0-120 0-150	Las dosis de P & K dependen del análisis de suelo y del nivel de producción
Ecuador	Plantilla Soca	120 90	75-135 --	75-195 --	N 1/3 aplicado a un costado de la hilera Dosis de P & K de acuerdo al análisis de suelo
India	--	VEA LA SIGUIENTE TABLA			--
Indonesia	--	120	--	--	Dosis de P & K de acuerdo al análisis de suelo
Jamaica	--	80-160	--	--	Dosis de P & K de acuerdo al análisis de suelo
Isla Mauricio	--	100-125	--	--	Mezcla 2:1:1
Méjico	--	120-180	0-150	0-150	Dosis más comunes: 120 N+60 P2O5+60 K2O
Paquistán	--	90-160	--	--	--
Filipinas Distrito VMC Luzon Puerto Rico	--	125 120-140 135-200	120 -- 62	180 -- 112	--
Sudáfrica Planicie costera   Natal   Lowveld	Plantilla Soca Plantilla Soca Plantilla Soca	100-120 140 80 120 120 100	40 20 60 40 30 10	100 150 125 175 125 175	N y K2O para plantas de caña, parcializados en 2 aplicaciones
Hawai (USA) Con riego Sin riego (secano)	Planta Planta	400 300	280 280	400-450 400-450	Parcializado en 2 aplicaciones

Análisis Foliar

El análisis foliar puede ser considerado como un método que evalúa el suministro del suelo de elementos disponibles, considerando la planta como el agente extractor. En la Fig. 47 se muestra una representación general de la relación entre la concentración foliar de un nutriente mineral y la producción de la caña.
 

Fig.47. Relación entre la concentración foliar y la producción de caña de azúcar (Prevot & Ollagnier, 1956)
 
Figure’s legends:
Plant growth or Production: Crecimiento o Producción de la planta
Leaf mineral concentration: Concentración foliar mínima
Curve in “C” (effect of Steenjberg): Curva en “C” (efecto de Steenjberg)
Zone of deficiency or adjustment: Zona de deficiencia o de ajuste
Lower critical level: Nivel crítico inferior
Zone of luxury consumption (yield plateau): Zona de consumo de lujo (estabilización del rendimiento)
Zone of toxicity or unbalance: Zona de toxicidad o desbalance
Upper critical level: Nivel crítico superior

La figura describe las diferentes situaciones que pueden ocurrir. En el sentido horario, se muestran los siguientes segmentos:

• Curva en "C" – La producción aumenta, pero el nivel foliar disminuye; esto ocurre cuando la tasa de producción de materia seca es mayor que la velocidad de absorción o de transporte del elemento hacia el tejido foliar, causando su dilución.
• Zona de Deficiencia o de Ajuste – Solo en este parte de la curva se observa la relación entre el nivel foliar y el crecimiento o la producción. A menudo existe una relación lineal entre el aumento de la concentración foliar y la producción.
• Nivel Crítico Inferior – Generalmente es una banda estrecha bajo la cual la producción decrece debido a la falta del elemento.
• Zona de Consumo de Lujo – Es más ancha en el caso de los macronutrientes como el K, y mucho más estrecha en otros casos, como el del B. El nivel foliar aumenta, mientras que la producción permanece constante, por lo que hay un desperdicio de fertilidad o de fertilizante.
• Nivel  Crítico Superior – Es una zona que separa la zona de estabilización de la producción de la zona de toxicidad.
• Zona de Toxicidad – El nivel foliar aumenta aún más y la producción disminuye, ya sea como consecuencia de un efecto tóxico del elemento o como resultado del desbalance entre los elementos.

En la práctica agrícola el objetivo no es lograr la máxima producción física sino que conseguir el rendimiento económico máximo (REM). Por esta razón, el concepto de nivel crítico o nivel crítico inferior de un elemento fue redefinido mediante la introducción de un componente económico: es el rango del nivel foliar de un elemento bajo el cual la producción decrece y sobre el cual la aplicación de fertilizante deja de ser rentable.

Esto significa que, sobre este nivel crítico fisiológico-económico, tanto la producción como el nivel foliar del elemento pueden aumentar en respuesta a la fertilización. No obstante, este aumento en la producción no compensa el uso de fertilizante adicional, ni sus costos de transporte y distribución. En las Tablas 15 y 16 se presentan los niveles de nutrientes considerados adecuados para un máximo rendimiento económico.
 

Tabla 15. Niveles de Macronutrientes Considerados Adecuados para un

Tabla 16. Niveles de Macronutrientes Considerados Adecuados para un

Programa de Fertirrigación

El objetivo del programa de fertirrigación es suplir la diferencia entre el requerimiento y el aporte de nutrientes, es decir:

 (M) Fertilizante = f  [M (Requirimiento - Aporte)]

Donde M = macro o micronutriente, f = factor mayor que 1, destinado a compensar las pérdidas por volatilización, lixiviación, fijación e inmovilización.

Cuando el aporte del suelo es menor que el requerimiento del cultivo, los fertilizantes tiene que ser agregados para aumentar y mantener el valor M (en la solución del suelo) en un nivel compatible con las necesidades de la planta. Para entregar recomendaciones prácticas de fertilización, hemos respondido varias preguntas tales como:

¿Cuál o cuáles elementos limita(n) el crecimiento y la producción? En qué cantidad debe(n) ser aplicado(s)?
 
La capacidad del suelo de aportar nutrientes puede ser evaluada mediante el análisis foliar como ya se mencionó, y más frecuentemente por medio del análisis químico del suelo. Para cuantificar el requerimiento de un nutriente también deben considerarse la capacidad de intercambio catiónico del suelo (CIC), el contenido de arcilla, el factor de eficiencia, etc.

¿Cuándo, en qué estado debe aplicarse la fertilización?

Como se muestra en la Fig. 46 para definir la época de aplicación de un fertilizante debe definirse su padrón de acumulación en función de la ontogenia del cultivo. Tanto los fertilizantes nitrogenados como los potásicos tienden a aumentar la presión osmótica de la solución del suelo, que cuando es muy alta puede dañar la semilla de caña (esqueje) o las raíces. El nitrógeno en sus formas minerales, puede ser lixiviado desde la rizósfera. Lo mismo rige para el K en los suelos con baja CIC. Esta situación parece indicar la necesidad de aportar solo una parte del N total requerido al momento de la plantación, y lo mismo debe hacerse con el K en suelos arenosos.
 
El requerimiento de N de la caña de azúcar es mayor durante la fase de formación de retoños (fase formativa), y es necesario para una producción adecuada de retoños y para el desarrollo de la vegetación. La fase de formación de retoños en un cultivo de caña de azúcar en el campo comienza alrededor de 30 a 45 días después de la plantación. Por lo tanto, un aporte adecuado de N puede estar disponible en el suelo para el cultivo desde el inicio de la fase de formación de retoños. El requerimiento de N del cultivo es aún mayor en el comienzo del período del gran Crecimiento.

El N estimula la formación de la caña, detiene la mortalidad de los retoños y estimula el crecimiento de la caña. La aplicación extra de N en la última fase del crecimiento activo del cultivo no solo promueve la formación tardía de retoños, sino que también afecta la recuperación del azúcar debido a un menor porcentaje de sacarosa en el jugo (% POL JUGO), mayor nivel de N soluble en el jugo, formación de chupones, además de atraer plagas y enfermedades.

La necesidad de P de la caña de azúcar  es mayor durante la fase formativa del cultivo. De este modo, la época óptima para la aplicación del P es durante los estados iniciales de crecimiento del cultivo. Por lo tanto, un nivel suficiente P debe estar disponible en el suelo durante la fase formativa para su absorción por el cultivo.

Las aplicaciones de K son realizadas generalmente junto con la aplicación de N. Esto se debe a que hay una mejor utilización del N por el cultivo en presencia de K, por eso ambos nutrientes deben aplicarse juntos. Sin embargo, una aplicación tardía de K, alrededor de los 6 meses del cultivo, también produce una mejora en la recuperación de azúcar.
 
En general todo el fósforo debe ser aplicado antes de los 4 meses, el nitrógeno debe aplicarse antes de los 6 meses y el potasio antes de los 7 meses del cultivo. En la Fig. 48 se presenta el requerimiento relativo de NPK (%) en las distintas etapas de crecimiento del cultivo.

Fig.48. Requerimiento Relativo de NPK en las Distintas Etapas de Crecimiento del Cultivo de Caña de Azúcar (Bachchhav, 2005)

 
Figure’s legends:
Percent consumption: Consumo (%)
Germination & Establishment: Germinación y Establecimiento
Tillering or Formative: Formación de Retoños (Fase Formativa)
Grand growth period: Período del Gran Crecimiento
Ripening & Maturity: Maduración

¿Cómo? ¿Cuál es la forma más efectiva de fertilización?
 
La eficacia del fertilizante depende de muchos factores, tales como: el proceso de contacto entre el elemento y la raíz, la distribución del sistema radicular, el tipo de cultivo (plantilla o soca) y el espaciamiento, el tipo de fertilizante y la tasa de aplicación. La intercepción por la raíz, el flujo masal y la difusión explican las siguientes contribuciones porcentuales, respecto al total del elemento, que llega a la superficie radicular: N (1, 99 & 0), P (2, 4 & 94); K (2, 20 & 78). Mientras que para el nitrógeno el flujo masal explica casi totalmente su absorción, la difusión es el principal mecanismo para el P (94%) y para el K (78%). Por lo tanto, si el P es colocado adecuadamente, tanto el N como el K serán igualmente bien absorbidos. De esto se desprende que la fertirrigación es la mejor opción para la fertilización.
 
¿Con qué? ¿Cuáles fertilizantes deben usarse?

En la Tabla 17 se presentan los principales fertilizantes solubles utilizados para la caña de azúcar en el mundo.

Tabla 17. Fertilizantes Adecuados para Fertirrigación por el Sistema de Riego por Goteo 
 

Es recomendable usar fertilizantes solubles en agua con las siguientes características:

• Libres de cloruros y sodio.
• No deben salinizar la zona radicular del cultivo.
• Deben tener 100% de los nutrientes de la planta.
• Que contengan nitrógeno nítrico, fósforo y potasio solubles.
• Deben ser totalmente solubles en agua, sin dejar residuos.
• La mayoría de los fertilizantes son de naturaleza ácida, por lo que no es necesario  ningún tratamiento químico especial para evitar el taponamiento de los emisores.
• Deben mantener un pH de suelo óptimo, para una mayor absorción de nutrientes.
• La mayoría de los fertilizantes son mezclados con micronutrientes.

¿Efectos sobre la calidad? No deben considerarse solamente las toneladas totales de tallos procesables producidas, también debe considerarse el efecto del fertilizante sobre la producción de azúcar:

Es bien sabido que “el azúcar se produce en el campo, no en la industria”. La formación y acumulación del azúcar es una función de distintas variables, tales como la variedad, la edad y duración del ciclo del cultivo, las condiciones climáticas, la fertilidad del suelo y la fertilización. Naturalmente, el efecto de la fertilización refleja en gran medida el rol que desempeña el nutriente en los procesos fisiológicos dentro de la planta, particularmente la fotosíntesis y el transporte y acumulación de la sacarosa (relación fuente-sumidero).

Un aumento en la dosis de N aplicado eleva las producciones de tallos y de azúcar, hasta que el rendimiento alcanza su máximo nivel. Si el N es aplicado en exceso, por sobre el nivel óptimo, la producción de azúcar puede disminuir (Fig. 49). El momento de aplicación del N tiene un profundo efecto sobre el contenido de sacarosa en la cosecha. La aplicación de N al comienzo del ciclo vegetativo no tiene efecto negativo sobre el contenido de sacarosa. No obstante, una aplicación tardía a los 10 meses redujo la producción de azúcar en 14 g por tallo, cuando comparada con la aplicación hecha antes de los 7 meses.
 
La aplicación de dosis altas de P (100 kg P2O5/ha) puede reducir el rendimiento, la concentración de azúcar, el porcentaje de sacarosa del jugo (% POL JUGO) y su pureza, particularmente en las socas y en suelos no deficitários en fósforo. Por otro lado, en suelos deficitários, la aplicación de altas dosis de P aumenta el porcentaje de sacarosa en el jugo y su pureza. La cantidad de P en el jugo de caña tiene efecto sobre su clarificación, y debe estar dentro del rango de 132 a 264 ppm de P, cuando se usa cal para la clarificación. Otros métodos de clarificación pueden necesitar valores menores.

La aplicación de potasio aumenta el rendimiento de los tallos procesables, el porcentaje de azúcar en la caña y el porcentaje de Brix en el jugo. La deficiencia de K interrumpe el transporte de la sacarosa desde la hoja al tallo (Fig. 50). Existe una interacción positiva entre el N y el K – la reducción del contenido de azúcar causada por altas dosis de N es mejorada mediante un aporte adecuado de K. Dosis excesivas de K, muy por sobre las dosis óptimas, pueden ejercer un efecto negativo sobre el porcentaje aparente de sacarosa en la caña (% POL CAÑA) y pueden promover un aumento en el contenido de cenizas del jugo. Un mayor contenido de cenizas en el jugo de caña tiene efecto negativo sobre la calidad del azúcar, ya que el K es el principal constituyente de las cenizas del jugo.

No es aconsejable que el K sobrepase las 1000 ppm en el jugo ya que esto afecta al proceso de manufacturación. El potasio pasa a través del proceso de clarificación, afectando la extracción de la melaza, quedando una cierta cantidad de sacarosa en solución. El K es una sustancia melasigénica, ya que 1 mol de K retiene 1 molécula de sacarosa. Sin embargo, los efectos desfavorables del K de pueden ser esperados solo cuando se aplica en dosis excesivas; en suelos con poco potasio se espera una mejor calidad de la caña, como se muestra en la Fig. 50
 
Fig.50. Efecto del Aporte de K sobre la Producción de Azúcar y sobre el Contenido de Sacarosa y de Fibra (Malavolta, 1994)

Figure’s legends:
Sugar Yield (Tons/ha): Producción de Azúcar (Ton/ha)
% Fibre: % de Fibra
& Sugar: % de Azúcar
Sugar (t/ha): Azúcar (t/ha)

En base a los factores arriba mencionados, en la Tabla 18 se presenta un modelo de fertirrigación  para un cultivo de 12 meses y en la Tabla 19 uno para un cultivo de 14 a 16 meses. Esto es solo una referencia; los ajustes pertinentes a cada programa deberán hacerse según el tipo de suelo, la variedad y los factores climáticos y de manejo.

Tabla 18. Programa de Fertirrigación para un Cultivo de 12 meses de Caña de Azúcar