La agricultura en un sitio específico está haciendo lo correcto en el lugar correcto en el momento correcto. Los sistemas agrícolas específicos del sitio pueden ser tan simples o complejos como lo requiera el agricultor o el proveedor de insumos agrícolas.
Los beneficios económicos para el productor de las tecnologías específicas del sitio dependen de las herramientas utilizadas y la escala del sistema. Las herramientas de guía vinculadas al GPS y las ubicaciones con identidad preservada (IP) son escalas de campo completo. El uso de monitores de rendimiento, muestreo de suelo de zona, fertilizante de dosis variable o siembra de dosis variable se realiza dentro de la escala del campo.
Los efectos económicos y ambientales generalmente no están relacionados. Sin embargo, debido a las futuras políticas gubernamentales, la economía y los efectos ambientales de la agricultura están más conectados hoy que en el pasado.
Foto de Dave Franzen, NDSU
El agua superficial puede verse afectada negativamente por una gestión deficiente de los fertilizantes nitrogenados y fosfatados. (Dave Franzen, NDSU)
Guía de tractor / vehículo vinculado a GPS
Los sistemas de guía vinculados al GPS pueden reducir la superposición de fertilizantes / plaguicidas durante la aplicación, aumentar la velocidad de las operaciones, ofrecer una mayor flexibilidad en la calidad del trabajo, extender la jornada laboral y dar como resultado una ubicación de insumos más óptima (Griffin et al., 2008). En un estudio de caso de sistemas de orientación, Griffen et al. (2008) encontraron que una jornada laboral extendida de tres horas con un tractor guiado resultó en un retorno adicional de $ 1.63 / acre.
Los sistemas de guía también ayudaron a plantar los campos de la manera más eficiente con una superposición mínima, reduciendo el tiempo de la sembradora en un 30 por ciento, estimando una superposición del 10 por ciento con la sembradora, el aplicador de fertilizante o el aplicador de pesticidas en aerosol, pero la superposición se redujo al 0.5 por ciento utilizando el sistema de guía.
El tiempo ahorrado con el uso de la guía del tractor podría usarse para terminar la siembra antes, lo que en el maíz se ha demostrado que aumenta el rendimiento en un bushel / acre por día, o el tiempo adicional podría considerarse en la decisión de cultivar más acres.
La superposición es posible entre pasadas (22 pasadas en un campo cuadrado de 40 acres con un 10 por ciento de superposición en filas de 30 pulgadas de aproximadamente 0.5 acre superpuestas por campo) y también en cada extremo del campo (1,320 pies con 6 pies de superposición en los extremos da como resultado una superposición de aproximadamente 0.36 acres en un campo de 40 acres). La superposición total en un campo cuadrado es típicamente de aproximadamente 0,86 acres, o aproximadamente un 2 por ciento adicional de semillas, fertilizantes y pesticidas necesarios.
El uso de estos sistemas para reducir la superposición daría como resultado un ahorro de costos de insumos de $ 1 / acre para la soja, $ 2 / acre para frijoles secos, $ 2.50 / acre para trigo (Swenson y Haugen, 2009) y más de $ 4 / acre para maíz y azúcar. remolacha.
En los campos que no son cuadrados o tienen características internas que obligan a los agricultores a cultivar a su alrededor, como pilas de rocas, baches de agua y cursos de agua, la superposición puede aumentar los insumos hasta en un 15 por ciento. Una encuesta reciente de granjas estadounidenses realizada por el Departamento de Agricultura de EE. UU. Indica un 2,5 por ciento más de ganancias para los agricultores que utilizan sistemas de guía GPS, en comparación con los agricultores que no utilizan la guía GPS (Schimmelpfennig, 2016).
Desde el punto de vista medioambiental, la reducción de la superposición tiene la ventaja de reducir la carga total de fertilizantes y pesticidas en aproximadamente un 2 por ciento en campos cuadrados y más en campos de formas irregulares, campos con hileras de puntos y campos con baches u otras características internas que requieren conducir.
Hay disponibles cierres de pulverizadores individuales controlados por GPS. Eliminan la superposición en áreas de formas extrañas al rociar pesticidas o fertilizantes líquidos.
El control de franjas (Shockley et al., 2008) redujo los costos de insumos mucho más que los sistemas de guía por sí solos en campos de límites irregulares. Los ahorros en fertilizante solo debido a los cierres de boquillas individuales oscilaron entre $ 24 y $ 32 / acre.
Identidad preservada (IP)
Los mapas GPS y GIS se utilizan en la contratación y comercialización de granos de propiedad intelectual (North Dakota State Seed, 2008). Debido a que las operaciones de campo guiadas por GPS también están vinculadas con las ubicaciones de GPS dentro de cada límite de campo, GIS brinda la oportunidad de crear un registro de operaciones de campo para cada campo de IP.
Las primas para ciertos cultivos se otorgan a través de contratos que oscilan entre $ 1 y $ 2 / bushel para la soja no transgénica. Dahl y Wilson (2002) ofrecen un análisis de la propiedad intelectual en Dakota del Norte.
Desde el punto de vista medioambiental, mantener registros GPS de la aplicación de pulverización ayuda a verificar la aplicación. Esta información es particularmente importante cuando se aplican plaguicidas de uso restringido.
Además, la información del GPS con respecto a una aplicación de rociado puede ser extremadamente útil en litigios por deriva de rociado o volatilidad de rociado (a favor y en contra de un demandante), así como para dirigir el rociador a la ubicación correcta del campo y evitar la aplicación en el campo y cultivo incorrectos. Evitar una sola carga de pesticida o fertilizante aplicado en el campo equivocado puede resultar en ahorros para el aplicador de unos pocos a muchos miles de dólares.
Fertilizante de tasa variable
El propósito del fertilizante de dosis variable es colocar el fertilizante donde se necesita. Uno pensaría que existirían muchos ejemplos de rentabilidad con el uso de fertilizantes de dosis variable.
En un proyecto de tres estados realizado en Dakota del Norte, Montana y Minnesota entre 2000 y 2003, los campos se dividieron en parcelas de dosis variable y uniforme con respecto al fertilizante de nitrógeno (N). Un análisis económico de los campos encontró que al utilizar las recomendaciones de fertilizantes disponibles en ese momento en un enfoque de zona, el N de dosis variable no proporcionó ninguna ventaja económica, en comparación con el N de dosis uniforme dirigido por una prueba de suelo compuesta (Haugen y Aakre, 2005) .
Estos resultados estimularon la investigación para actualizar las recomendaciones de N basadas en nuestra capacidad actual para variar las tasas dentro de los campos. En Montana, la investigación mostró rápidamente que las áreas con mayor materia orgánica en pendientes más bajas no respondieron al N; esto significaba que se requería un mínimo de N suplementario, incluso si los niveles de N del suelo eran bajos. En contraste, las áreas de menor rendimiento en las cimas de las colinas y las laderas erosionadas requerían más N por bushel productivo de lo que se esperaba anteriormente.
Las recomendaciones actuales de fertilizantes en Dakota del Norte no son fórmulas basadas en el rendimiento porque la investigación indica que se requieren tasas similares de nutrientes tanto si un cultivo se cultiva en un ambiente de bajo rendimiento como en un ambiente de alto rendimiento. Esto se debe a la baja eficiencia de absorción de nutrientes y la baja disponibilidad en suelos muy secos o muy húmedos, en comparación con la alta eficiencia de absorción de nutrientes y disponibilidad en entornos de alto rendimiento.
La siguiente página es un estudio de caso de un campo de 40 acres cerca de Valley City, Dakota del Norte, que se examinó específicamente en el sitio durante aproximadamente 10 años.
Economía ambiental
En el caso de estudio de Valley City, el uso de la aplicación de N en dosis variable redujo el N en las Zonas 1 y 2. Si el cultivo no usó el N, ¿adónde fue?
El ciclo N es complejo. Aproximadamente la mitad del fertilizante N, en el mejor de los casos, se destinó a la cosecha de trigo y el resto de la absorción del trigo fue del suelo y la liberación de N residual.
Además, parte del fertilizante fue secuestrado al menos temporalmente en biomasa microbiana o compuestos intermedios de materia orgánica; sin embargo, se aplicó menos a las Zonas 1 y 2 en el sistema de tasa variable que en el sistema N uniforme.
La limpieza de nitratos documentada en Khan y Spalding (2004) costó alrededor de 16 centavos / 1,000 litros por aproximadamente 12 partes por millón (ppm) de agua subterránea para reducirse por debajo de 10 ppm en un municipio de Nebraska. Esto es aproximadamente 16 centavos / 2 gramos de N. Si la cantidad de N que ingresa a un acuífero de agua subterránea contribuyó a niveles de nitrato superiores a 10 ppm (el estándar máximo de agua potable de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU.), Entonces la limpieza de 500 libras de N que ingresó el acuífero sería de $ 18,160.
Además, la Zona 1 es un área húmeda, con desnitrificación en años húmedos y mineralización significativa de N en otros años. El N adicional aplicado a la Zona 1 desnitrificará. Además, el N adicional aplicado a las Zonas 3 y 4 tiende a fluir hacia la Zona 1 a través del flujo de agua subterránea y luego se desnitrifica.
Si 10 libras de N / acre de las Zonas 3 y 4 fluyeran hacia esta área y 50 libras de N / acre también se desnitrificaron después de la aplicación dentro de la Zona 1, se desnitrificaría un total de 420 libras de N en el campo.
Debido a que el óxido nitroso se clasifica 310 veces más activo que un gas de efecto invernadero, en comparación con el dióxido de carbono (CO2), la pérdida efectiva de CO2 sería de 130.200 libras o 65 toneladas. Las ganancias o pérdidas de carbono de un campo no tienen valor económico; el programa Chicago Carbon Exchange se suspendió en 2010.
CASO DE ESTUDIO
Los componentes de la superficie cultivada de cada zona (Figura 1) son:
Zona 1 : depresiones, 4,5 por ciento de materia orgánica, suelos mal drenados, 3 acres;
Zona 2 de baja productividad : cimas de crestas arenosas o arcillosas, 2,5 por ciento de materia orgánica; baja productividad; 10 acres
Zona 3 – suelos francos de alto rendimiento, 3.5 por ciento de materia orgánica con horizonte subsuperficial argílico que limita la lixiviación; alta productividad; 16 acres
Zona 4 – suelos francos de mayor rendimiento, 4 por ciento de materia orgánica con horizonte subsuperficial argílico; 11 acres
El valor de muestra compuesto de nitrato-N de caída es 40 libras de N por acre después de la cebada. Usando la calculadora de N de trigo de primavera en www.ndsu.edu/pubweb/soils/wheat/, a $ 5 por bushel para el trigo de primavera y 40 centavos para los costos de N, productividad media, la tasa de N para el campo de 40 acres sería:
50 libras de N / acre, para un N total requerido de 2,000 libras
Un muestreo de zona para nitrato-N residual dio como resultado los siguientes valores de nitrato-N:
Zona 1 – 20 libras de N por acre
Zona 2 – 30 libras de N por acre
Zona 3 – 40 libras de N por acre
Zona 4 – 60 libras de N por acre
Tasas variables para zonas basadas en la calculadora de N, $ 5 por bushel de trigo de primavera, 40 centavos de N:
Zona 1 – 10 libras de N / acre (30 libras de N para toda la zona)
Zona 2 – 0 libras de N / acre
Zona 3 – 130 libras de N / acre antes de plantar (2080 libras de N para toda la zona)
Zona 4 – 110 libras de N / acre antes de la siembra (1,210 libras de N para toda la zona)
N total usado – 3,320 libras
Con base en la ecuación de respuesta del rendimiento del trigo de primavera para los campos orientales de productividad media y sin labranza a largo plazo, se esperaría lo siguiente con cada sistema:
N uniforme: 13,8 por ciento de proteína, 47 bushels por acre
N de tasa variable:
Zona 1 – 14 por ciento de proteína, 30 bushels por acre
Zona 2 – 14% de proteína, 30 bushels por acre
Zona 3 – 14.5 por ciento de proteína, 62 bushels por acre
Zona 4 – 14.5 por ciento de proteína, 65 bushels por acre
Rendimiento promedio – 52 bushels por acre acre
Promedio de proteína – 14.3 por ciento
Económicamente, el costo de N a 40 centavos por libra es:
$ 800 por uniforme
$ 1,328 por variable más $ 40 por una aplicación adicional de barra de flujo
Costo total de tarifa variable – $ 1,528
Devolución para aplicación uniforme:
47 bushels por acre al 13.8 por ciento de proteína
X $ 4.95 por bushel = $ 9,306
Menos costo de N – $ 8,506
Devolución por aplicación de tasa variable:
52 bushels por acre al 14.5 por ciento de proteína
X $ 5.10 por bushel = $ 10.608
Menos costo de N y cargo de aplicación adicional – $ 9.080
Rentabilidad de la aplicación de N de tasa variable
: $ 574 para un campo de 40 acres
Rentabilidad por acre versus aplicación uniforme – $ 14.35
Ambientalmente, el N residual esperado sería mayor en las zonas 1 y 2 para la aplicación uniforme, en comparación con las dosis de aplicación de tasa variable.
En un estudio de Colorado, Koch et al. (2004) encontraron en el maíz de regadío que el N dirigido por la zona requería de 6 a 46 por ciento menos N, y los rendimientos netos oscilaron entre $ 7 / acre y $ 11.60 / acre para la práctica. En la encuesta del USDA a agricultores de EE. UU., El uso de fertilizantes de tasa variable resultó en un 1,1 por ciento más de retorno para los agricultores que usaban la tecnología que aquellos que no la usaban (Schimmelpfennig, 2016).
En el Valle del Río Rojo de Dakota del Norte y Minnesota, la aplicación de fertilizante de tasa variable se utilizó en casi el 54 por ciento de los acres de remolacha azucarera, con el promedio de 10 años de ganancia por acre del uso de la aplicación de fertilizante de tasa variable (principalmente N) de $ 47,24. (Datos proporcionados por American Crystal Sugar, 2017).
Figura 1
Figura 1. Un campo de 40 acres cerca de Valley City, Dakota del Norte Las zonas se desarrollaron utilizando Erdas Imagine © para estratificar y agrupar datos de topografía, imágenes de satélite y conductividad eléctrica del suelo (EC). (Dave Franzen, NDSU)
Siembra de tasa variable
Muchos productores están interesados en variar la tasa de siembra en campos de suelo variable. La idea parece sensata. Una población de plantas demasiado alta en la mayoría de los cultivos en suelos secos es perjudicial en años secos. Sin embargo, el trabajo en el cinturón del maíz ha demostrado que, a pesar de lo que los productores creen saber, las poblaciones de plantas óptimas de los híbridos de maíz modernos se encuentran en un rango muy estrecho de aproximadamente 26,000 a 30,000 plantas / acre . (Doerge).
Este rango asume que el maíz emergerá de manera similar en todos los suelos, lo cual no es cierto. Los recuentos de rodales de cosecha muestran una amplia gama de variabilidad. A pesar de que el campo se sembró a una tasa uniforme, eso no significa que el campo sea uniforme.
La empresa de semillas hace hincapié en la uniformidad de las semillas y el éxito del establecimiento de los rodales. Sin embargo, existe una relación entre la densidad del rodal y el rendimiento final, lo que indica que el rendimiento relativo dentro de un campo podría ser un factor para dirigir una operación de siembra de tasa variable (Jeschke et al., 2018).
Beneficios ambientales adicionales
Una revisión de Bongiovanni y Lowenberg-Deboer (2004) describió un conjunto de hallazgos de los investigadores sobre los beneficios ambientales para la gestión de campos en sitios específicos. Éstas incluyen:
Menos N perdido al medio ambiente y mayor eficiencia en el uso de nitrógeno
Menos pérdida de N en zonas vulnerables a la lixiviación
Tarifas N reducidas
Predicción más precisa del potencial de contaminación por P
Reducción del movimiento de P en aguas superficiales
Hace tiempo que se reconoce el potencial de la agricultura en sitios específicos para aumentar la rentabilidad y disminuir las preocupaciones ambientales. Recientemente, los estudios han demostrado que con las recomendaciones de fertilizantes actualizadas, el uso de fertilizantes específicos del sitio a menudo es rentable.
Contribuyen a la rentabilidad los mayores costos de los insumos de fertilizantes. También se han demostrado una serie de beneficios ambientales debido a la mejor ubicación de los nutrientes y la menor necesidad de que los productores agreguen tasas de fertilizantes “seguros” en los campos.
La limpieza excesiva de nitratos en las aguas subterráneas alrededor de los municipios también puede impulsar la rentabilidad del uso de nutrientes en sitios específicos a medida que la economía y el medio ambiente se relacionan más estrechamente a través de cambios en las políticas públicas. Las reglas emergentes de escorrentía de fosfato pueden resultar en un mayor requerimiento y necesidad de tecnologías específicas para el sitio.
Beneficio económico general
La conclusión de la encuesta del USDA a los agricultores de EE. UU. (Schimmelpfennig, 2016) fue que los agricultores que utilizaron al menos una tecnología específica para el sitio eran $ 64,50 por acre más rentables que los agricultores que no lo hicieron. En Dakota del Norte, la ganancia fue de $ 88,10 más para los agricultores que usaban tecnologías de agricultura de precisión que los que no lo hacían.
Quizás los agricultores que utilizaron tecnologías específicas para un sitio en Dakota del Norte y los EE. UU. En su conjunto podrían ser un grupo de agricultores que toman decisiones de siembra y aplicación de pesticidas más oportunas, mejores decisiones de gestión o mejores decisiones de marketing. Estos factores de confusión no se consideran en la encuesta.
La mayor ganancia para los agricultores de Dakota del Norte puede deberse al volumen de investigación específica del sitio directamente aplicable para los agricultores en este estado y al desarrollo de recomendaciones de fertilizantes que tienen el mayor uso práctico cuando se combinan con aplicaciones específicas del sitio. Las opciones de cultivo en este estado también son más adecuadas para la aplicación de fertilizantes de dosis variable que una simple rotación de maíz / soja.
El trigo de primavera, el trigo duro, la remolacha azucarera, la papa, el girasol y la cebada maltera tienen componentes de calidad que están relacionados con la tasa de N en particular, lo que proporciona un incentivo para no sobreaplicar N y otros nutrientes, lo que no es tan preocupante para el maíz.