Requerimientos nutricionales y la fertilización del cultivo del café

Resumen

Este artículo presenta un resumen de los trabajos realizados sobre fertilización y aspectos nutricionales del cultivo del café, llevado a cabo en países productores del grano en África, Sur América, Centro América y región del Caribe. Comprende una revisión de literatura de trabajos científicos sobre el tema y se remonta a las décadas de los 60 y 70, cuando los aspectos de fertilización, manejo adecuado del suelo y promoción de prácticas efectivas para lograr mayores rendimientos, era imperante en un mundo cada vez más exigente y competitivo que es el mercado mundial del café. Se presentan los aspectos históricos del cultivo, sus requerimientos nutricionales, las dosis de fertilizantes recomendadas según la región, la respuesta del cultivo a los fertilizantes, la utilización de nutrimentos por parte del cultivo, los síntomas típicos de las deficiencias nutricionales, los niveles críticos reportados para suelo y planta, reportes de toxicidad, las prácticas actuales para mejorar la nutrición del cultivo, los requerimientos especiales y el uso de tecnología innovadora para la evaluación de fertilidad y el suministro de nutrimentos.

Palabras claves – fertilidad, análisis de suelo, análisis foliar, extracción, exportación, macro y micro nutrientes, pH, materia orgánica, niveles críticos, requerimientos nutricionales, interacción, calibración de pruebas de suelo, dosis de fertilizantes, enmiendas, toxicidad.

Introducción

Se dice que el café es originario de la región de la antigua Etiopía (República de Yemen), pero la antigua costumbre de tomar café y las leyendas alrededor de la bebida, provienen de Arabia y datan de los años 800 D.C.. Fueron los árabes quienes desarrollaron todo el proceso del cultivo y procesamiento del café, haciendo de su bebida un evento social y reemplazando bebidas prohibidas para su cultura. De Arabia el café pasó a la India y llegó a Europa en el siglo XVII. Para el año 1615, se tomaba café en Venecia, y en 1643, aparece en París, y quizá ya en 1651 en Londres[1]El café fue introducido a América a finales del siglo XVII y desde su llegada tomó un gran auge como cultivo de producción y exportación, especialmente en países como Brasil, Costa Rica, Colombia, Honduras, El Salvador, Ecuador, Méjico, Belice, Guatemala, Panamá y la zona del caribe, principalmente Puerto Rico y Republica Dominicana. En algunos de estos países el café se tornó, y aún continúa siendo un renglón principal dentro de su economía y parte importante del producto interno bruto, así como un decisivo factor para el desarrollo social y económico de las regiones donde se cultiva el grano.

A medida que el cultivo del café y sus exportaciones recobraron auge en América, durante el siglo XVII y XVIII, siendo los Estados Unidos uno de los principales compradores del grano, así mismo estos países se dieron a la tarea de mejorar la productividad y tecnificar sus cultivos. Actualmente, se reconoce que los mayores rendimientos, así como la mejor calidad del grano solamente puede ser alcanzada mediante la combinación de buenas prácticas agronómicas y de conservación de suelos, entre las cuales se incluyen: el uso de variedades superiores, densidad de siembra adecuada, renovación sistemática de madera de reproducción, control fitosanitario, renovación total de la plantación una vez la productividad empieza a decaer y una fertilización adecuada, intensiva y oportuna[2]

Requerimientos Nutricionales del Cultivo

Los requerimientos nutricionales del cultivo se establecen a partir de lo que las plantas en su óptimo estado de desarrollo y vigor retiran del suelo y que está contenido en el tejido vegetal de toda la planta. Se relaciona con cantidades suficientes de los elementos que están disponibles en el suelo y que la planta puede absorber para lograr un crecimiento y grado de productividad deseada.

Según Malavolta, E. (1986)[3], citado por Palma (1991)[4], la cantidad de minerales que el café retira del suelo y que está contenida en todas las partes de la planta se denomina "extracción"; la "exportación" se refiere a los elementos existentes en los frutos colectados. En orden de importancia un cultivo típico de café realiza las siguientes exportaciones:

Macronutrientes:

K>N>Ca>Mg>S>P

Micronutrientes:

Fe>Zn>B>Mn>Cu>Mo

En Costa Rica, Carvajal, J.F (1984)[5], citado por Palma (1991)[6] y Carvajal (1984)[7], encontró que una cosecha de café (Coffea arabica) de 30 fanegadas (1 fanegada = 6400 m2, = 238 kg de café de uva maduro) retira del suelo las siguientes cantidades de nutrientes:

De este cuadro se deduce que el equilibrio entre N, P2O5 y K2O en los frutos del cafeto tiene una relación de: 5.2:1:5.8. Para otras localidades se encontraron resultados similares como Costa de Marfil y Hawai[8]Por ejemplo, en plantaciones de Coffea canephora en Costa de Marfil, Snoeck, J, (1980)[9] (citado por Carvajal, 1984)[10], se encontró que los requerimientos nutricionales son similares para una producción de 1000 kg/ha de café de mercadeo.

Mehlich (1966)[11], citado por Carvajal (1984)[12] reporta que el café tiene los siguientes requerimientos nutricionales a los tres años de edad, expresados en kg/ha, para una densidad de siembra de 1345 arbustos/ha y una producción estimada de 1255 kg de café limpio:

Para este trabajo se deduce que el equilibrio N:P:K tiene una relación de 10:1:11 y que el potasio se destaca como el elemento mayoritario. De este trabajo también se concluyó lo siguiente:

• 1. El requerimiento de nitrógeno y potasio aumenta rápidamente a medida que los frutos alcanzan mayor edad.

• 2. La exigencia neta de fósforo es siempre menor y se mantiene más o menos constante.

• 3. La proporción N: P2O5: K2O es 6:1:8, similar a la encontrada por Carvajal en 1984, aunque un poco inferior para nitrógeno.

• 4. En los frutos a 5 años de edad los contenidos de N: P2O5: K2O representan el 28.2, 31.2 y 34.7% del consumo total por la planta, respectivamente.

En cuanto a los requerimientos a nivel foliar, el Conjunto Tecnológico para la Producción de Café en Puerto Rico (1999)[13], tomado de Wilson K.C. (1985)[14] relaciona los niveles adecuados de nutrimentos foliares así:

Este mismo análisis fue reportado por Moya C. y Zantua, M.I. (1991)[15] para Honduras en la región cafetalera de Santa Bárbara,, encontrándose poca diferencia con la interpretación del análisis foliar anterior, según se muestra en la siguiente tabla:

Estos reportes establecen valores confiables en cuanto a contenidos de nutrimentos en las hojas y pueden ser utilizados como guía por el caficultor. Las diferencias más marcadas entre una fuente y la otra están básicamente en los niveles de Ca y Mn.

Por otra parte, el Manual del Cafetero Colombiano, IV Ed. (1979)[16] establece las funciones de los nutrimentos en la fisiología de las plantas, que complementadas con las descritas por Carvajal (1984)[17], se resumen a continuación:

• 1. Nitrógeno: es necesario para la época de crecimiento y durante la producción. Entre las funciones del nitrógeno están: forma parte de las moléculas de proteínas, participa en la transferencia de información genética y en la fotosíntesis y experimenta gran movilidad en la planta. La fuente de nitrógeno como sulfato de amonio no es muy recomendable porque aumenta la acidez del suelo, y se recomienda aplicarlo en forma de urea.

• 2. Fósforo: su mayor consumo se presenta en el período de crecimiento, es decir durante sus tres primeros años de vida. Forma parte de las moléculas que conservan y transfieren energía en la planta para procesos metabólicos, hace parte de la bicapa de fosfolípidos de las membranas celulares y su absorción a través de H2PO4- y HPO4-2 es indispensable para la formación de compuestos orgánicos, principalmente hexosas fosfatadas. Experimenta una gran movilidad en la planta. La mayoría de los suelos tienen cantidades suficientes de fósforo para el cafeto.

• 3. Potasio: su uso primordial por parte de la planta se hace durante la producción. Influye en procesos metabólicos como fotosíntesis, respiración, síntesis de clorofila, nivel hídrico en las hojas, apertura y cierre de estomas y como activador enzimático y partícipe del flujo y translocación de metabolitos en la planta. No forma parte constitutiva de compuestos orgánicos, sin embargo está presente en todos los tejidos vegetales y presenta una gran movilidad. El efecto máximo del potasio a través de la fertilización es de 4 meses.

• 4. Calcio: juega un papel importante en la formación de estructuras constituidas por lípidos y en la formación de membranas y pared celulares. Influye en el mecanismo de la mitosis y actúa como activador de enzimas durante el crecimiento. No experimenta gran movilidad en la planta.

• 5. Magnesio: participa en la fotosíntesis y en el metabolismo de carbohidratos (glicólisis), así como en la integración de ribosomas. Promueve la transferencia de grupos fosfatos y en la activación enzimática de procesos metabólicos. Forma parte de la molécula de la clorofila.

• 6. Azufre: es constituyente de tres aminoácidos (cistina, cisteína y metionina) que hacen parte de todas las proteínas vegetales. Se absorbe como SO4-2 y forma parte de las vitaminas biotina y tiamina (B1) y de la coenzima A. Interviene en la síntesis de clorofila.

• 7. Boro: desempeña funciones fisiológicas asociadas a las relaciones hídricas, metabolismo del nitrógeno, acumulamiento de azucares, formación de metaxilema en ápices gemulares. Un bajo nivel de boro reduce la cantidad de giberelina, que a su vez causa alteración en la actividad de la amilasa (. No experimenta movilidad en la planta.

• 8. Zinc: es responsable de la síntesis de la auxina, hormona de crecimiento que estimula el alargamiento de las células. Participa en procesos metabólicos, estabiliza las fracciones ribosomales y promueve la síntesis del citocromo C.

• 9. Cobre: el cobre se encuentra mayoritariamente en los cloroplastos, donde forma parte de la plastocianina involucrada en la transferencia de electrones durante el proceso de fotosíntesis.

• 10. Hierro: es componente estructural de moléculas de porfirina y participa en la síntesis de la clorofila y en el sistema de transporte de electrones en el proceso de fotosíntesis.

• 11. Molibdeno: se encuentra en las plantas en cantidades muy pequeñas y es componente estructural de las enzimas nitrogenasa y reductasa del nitrato. Ha sido asociado con los mecanismos de absorción y translación del hierro.

• 12. Manganeso: es uno de los activadores enzimáticos más importantes en el ciclo de Krebs y participa en el sistema de transporte de electrones de la fotosíntesis (fotosistema II), conducente a la fotólisis del agua. Además de participar en la respiración, actúa en el metabolismo del nitrógeno y ayuda a mantener la estructura de la membrana del cloroplasto.

Una vez establecidos los requerimientos nutricionales a nivel de plantación y por arbusto en el cultivo del café y de entender las funciones fisiológicas que cumple cada elemento dentro de los procesos de crecimiento y desarrollo, la siguiente sección presenta una discusión sobre las dosis de fertilizantes y los niveles críticos descritos por caficultores en varios países productores.

Nutrimentos Recomendados (Dosis, Tiempo y Cantidad de Aplicación)

La caficultura modera requiere de una fuerte inversión de insumos para su producción y cada día es más apremiante que el agricultor evalúe la relación costo-beneficio dentro de sus prácticas agronómicas. El conocimiento de la composición química del suelo y de los nutrimentos presentes en el tejido vegetal constituyen una herramienta fundamental para determinar los requerimientos nutricionales del cultivo del café y para formular un programa de fertilización adecuado[18]Estos requerimientos se cumplen adecuadamente cuando los elementos necesarios para el crecimiento, desarrollo y productividad están presentes en forma suficiente y al alcance de las plantas, de tal manera que no se conviertan en factores limitantes para el normal desarrollo del cultivo y no haya ninguna interacción antagónica entre ellos.

El cultivo del café no es la excepción y requiere para una adecuada dosificación, de análisis químicos de suelo que proporcionen datos como nivel de nutrimentos, pH, porcentaje de saturación de bases, aluminio intercambiable, capacidad de intercambio catiónico, etc, que calibrados versus diferentes niveles de aplicación de fertilizantes a través de ensayos de campo a mediano y largo plazo, se pueden interpretar para extraer la mejor recomendación posible para cada región y cada localidad.

De acuerdo con la literatura revisada, las fórmulas de los fertilizantes, el momento y cantidad de aplicación varía de país a país, y dentro de un país, varía según la región productora, la edad del cultivo, el tipo de suelo, la variedad utilizada, la densidad de siembra, según si el cultivo tiene o no sombra o las prácticas agronómicas anteriores, entre otros factores. De acuerdo con esto, es imposible tener una fórmula universal que cubra los requerimientos nutricionales óptimos, aun para la misma variedad sembrada bajo el mismo tipo de suelo, en dos localidades diferentes. La Tabla 1. del Anexo contiene un resumen de los trabajos revisados o citados por otros autores con respecto a las dosis de fertilizantes recomendadas, su momento y cantidad de aplicación y las fórmulas comerciales utilizadas.

De esta tabla y de los resultados de las investigaciones realizadas por Vicente Chandler, J. et. al. (1969)[19], Abruña F. et. al. (1959)[20], Rodríguez, S.J. et. al. (1965)[21], Abruña, F. et. al (1963)[22] y Monroig, M.F. (2001)[23] para Puerto Rico, Palma M.R. (1991)[24], Moya, C. et. al. (1991)[25], Jaramillo, S. et. al. (1991)[26], San Juan, J.R. et. al. (1991)[27] y Girón, J.J. (1991)[28] para países centroamericanos y Uribe, A. (1983)[29], Aponte del Londoño, M.E. et.al. (1983)[30], Valencia G. et.al. (1981)[31] y Uribe, A. (1981)[32] para Colombia, se puede concluir en términos generales, lo siguiente:

• 1. La fórmula más adecuada debe basarse en trabajos de calibración a mediano y largo plazo, de acuerdo con lo que el suelo de cada región aporte al cultivo (análisis de suelo), a la eficiencia estimada según el nutriente, a los análisis de tejido vegetal y la respuesta que el cultivo tiene para diferentes niveles de fertilización, y para un nivel de productividad deseada. A continuación se presenta un estimado de eficiencia para N, P, K, Ca y Mg y una interpretación de análisis de suelos presentada por Palma (ref. 24) y complementada por Moya (ref. 25) para países centroamericanos:

* Cuadro de Eficiencia según elemento

** Interpretación de Análisis de Suelos para Café

• 2. El café responde más positivamente a las aplicaciones de nitrógeno y potasio que a las aplicaciones de fósforo. Sin embargo el fósforo (sobretodo en etapas tempranas de crecimiento), así como los elementos menores son indispensables para lograr el máximo beneficio nutricional en la planta. Estos últimos deben ser parte del programa de abonamiento.

• 3. El equilibrio entre los cationes mayores debe estar bien balanceado para que la relación entre ellos no se convierta en un factor limitante en el desarrollo y crecimiento del cultivo. Se establece a partir del porcentaje de saturación de bases y para la gran mayoría de los suelos cafetaleros, debe guardarse una proporción 1:9:3 de K.Ca:Mg, respectivamente. Esto evita que la falta de una o más bases en determinada fase fenológica del cultivo o por desequilibrio en la disponibilidad, se ocasione una deficiencia inducida.

• 4. La aplicación de fertilizantes en cultivos de café debe comenzar al momento de la siembra (asumiendo una adecuada fertilización en vivero) y sucesivamente cada año hasta el cuarto año. Las dosis recomendadas al año deben repartirse en 3 o 4 aplicaciones, según si la plantación está en fase de crecimiento o en fase de producción y teniendo el cuenta el régimen de lluvias locales.

• 5. La relación de la fórmula promedio es aproximadamente 15:9:13 (N: P2O5: K2O) y la cantidad de aplicación debe ser aproximadamente 250 kg/ha/año N, 125 kg/ha/año P2O5 y 50 kg/ha/año K2O para densidades de siembra entre 3,000 y 4,000 plantas/ha. Para efectos de una aplicación real, se debe ajustar a la localidad de acuerdo con los ensayos respectivos.

• 6. Aunque la literatura no relaciona un aumento de rendimientos debido a la aplicación de cal, esta debe aplicarse a razón de 2 a 4 ton/ha/año para corregir la acidez del suelo y ajustar el pH a 5.5. Esto logra los siguientes beneficios sobre el cultivo: neutraliza los suelos ácidos, disminuye el nivel de aluminio intercambiable, disminuye las posibles deficiencias de calcio, magnesio y potasio y reduce el efecto de la toxicidad por manganeso (que a niveles superiores a 500 ppm se considera tóxico).