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Introducción
Los sistemas agropecuarios mixtos se caracterizan por la combinación y la interdependencia de la producción de cultivos y la cría de ganado (Valbuena et al., 2012), éstos ofrecen a los agricultores una fuente amplia de alimentos e ingresos, la reducción del riesgo y reutilización de los recursos (FAO, 2001). Estos sistemas forman la base de la subsistencia de dos terceras partes de la población y producen cerca de la mitad de los alimentos a nivel mundial (Thornton y Herrero, 2014).
Sin embargo, estos sistemas están bajo una presión significativa, inducida por el aumento de la población, de los ingresos, y las tasas de urbanización (Herrero et al., 2010) provocando el aumento de la degradación del suelo, que a su vez está vinculada con la disminución del rendimiento de los cultivos (Kaiser, 2004; Lal, 2009).
Para hacer frente a esta presión Blanco-Canqui y Lal (2009) señalan que se requieren prácticas de intensificación sostenibles. Una de ellas es la AC, sus componentes clave son: la retención de los RC (rastrojo), como mantillo superficial, junto con la mínima alteración del suelo y la rotación de cultivos (FAO, 2008). Aun cuando la AC aporta beneficios ambientales y económicos (Kassam et al., 2009), su adopción no ha sido tan extensa ni tan rápida en el mundo ni en México, pues como señalan Erenstein et al. (2012) existen “desafíos importantes en términos de focalización, adaptación y adopción de la AC”. Un desafío inherente para la adopción es la retención de los RC como cobertura del suelo en los sistemas agropecuarios mixtos (Giller et al., 2009), debido a la importancia de los RC como forraje en temporada de seca o como fuente de ingresos adicionales, sobre todo en los sistemas de maíz-ganadería (Hellin et al., 2013).
Las decisiones de los agricultores sobre el uso de rastrojo son determinados por las preferencias de éstos, los niveles de producción, la disponibilidad de recursos alternativos y su demanda (Erenstein, 2011). La interacción de estos determinantes pueden dar lugar a costos de oportunidad (Erenstein et al., 2015), entre su uso como forraje para ganado vs como cobertura del suelo en la AC, que surge según Grimble y Wellard (1997) cuando una parte interesada en particular se enfrenta a más de un objetivo de un recurso que no puede ser alcanzado de manera simultánea. En México, el rastrojo es una fuente de forraje importante durante la época seca, ya que aportan hasta un 40% de la disponibilidad de forraje (Beuchelt et al., 2015) y representa 24% de la materia seca (ms) disponible para el consumo animal (Reyes-Muro et al., 2013).
Erenstein (2011) menciona que el manejo de los RC es un tema de investigación actual y recurrente en la búsqueda de una agricultura sostenible. Sin embargo, aunque existe una vasta literatura que se relaciona con el manejo del rastrojo y sus beneficios relacionados con la conservación de suelo y del agua (Turmel et al., 2015), sólo se han identificado pocos estudios relacionados sobre los costos de oportunidad de sus usos (Valbuena et al., 2012, 2015; Hellin et al., 2013; Jaleta et al., 2013; Beuchelt et al., 2015; Naudin et al., 2015). Por lo tanto, los objetivos de este trabajo fueron evaluar el costo de oportunidad del uso del residuo de maíz como alimentación para ganado bovino vs cobertura del suelo e identificar los determinantes que inciden en su utilización como cobertura de suelo.
Materiales y métodos
El estudio se realizó en dos ejidos del Estado de Chiapas, Nuevo México municipio de Villaflores [NMMV: 16° 09’ y 16° 36’ N, 93° 02’ y 93° 47’ O y una altitud entre 200 y 2 300 m (Figura 1) ], perteneciente a la Región Frailesca, donde predomina el cultivo de maíz (Zea mays L.). En este lugar, el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) y la Secretaria de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (SAGARPA); a través, del programa Modernización Sustentable de la Agricultura Tradicional (MASAGRO), han realizado ensayos promoviendo prácticas de AC.
El clima se clasifica, según Köppen, como Aw2, con una precipitación pluvial promedio anual entre 100 y 1 300 mm. La temperatura media anual es de 25 °C (Erenstein et al., 1998). El segundo ejido fue Francisco I. Madero municipio de Cintalapa [FIMMC: 16° 21’ y 17° 19’ latitud norte, 93° 33’ y 94° 09’ longitud oeste y una altitud entre 100 y 1 900 m (Figura 1) ], de la Región Centro del Estado. En dicha localidad nunca se ha trabajado con prácticas de AC. Su clima, según la clasificación de Köppen, es Awo, con temperatura media anual mayor de 22 °C y una precipitación media anual de 800 a 1 000 mm (CIBCEC, 2006).
Las actividades principales de los habitantes de ambos ejidos son agrícolas y pecuarias, específicamente la producción de maíz y de ganado bovino. Ambas localidades tienen un contraste en los sistemas de, agroecología que podrían ayudar a hacer una comparación sobre el uso de los RC, ya que Knowler y Bradshaw (2007), en una revisión y síntesis sobre la AC, destacan la necesidad de realizar estudios comparativos en diferentes contextos.
Recolección de datos
Para la selección de los productores a quienes se les aplicó la encuesta de evaluación, se utilizó un muestreo aleatorio simple, el tamaño de muestra (n) fue definido por Fernández (1996) usando la ecuación 1.
Donde: N= total de la población; Zα= nivel de confianza de 95%; p= proporción esperada de 5%= 0.05. Con base a lo anterior, se determinó el tamaño de la muestra de 92 productores, aplicando 56 cuestionarios para FIMMC y 36 para NMMV.
Se utilizó un instrumento de estudio estructurado y administrado, a través de una entrevista personal realizada al jefe de cada hogar. Los datos recopilados incluyeron características socio-económicas de los hogares, manejo del sistema de producción, así como el uso de los RC del maíz, que realizan los productores de estas dos regiones, para el periodo de observación de un año anterior a la encuesta (2014), a través del método de recordatorio de datos de producción. El análisis de datos y la aplicación del modelo Probit Ordenado se realizaron en el paquete de software estadístico STATA versión 12®.
Metodología para la estimación del costo de oportunidad
Para estimar el costo de oportunidad de los usos competitivos, se determinó el volumen de producción de los RC de maíz en ambas localidades, usando el promedio ponderado del rendimiento de rastrojo/grano de maíz de Reyes-Muro et al. (2013), quienes indican que la producción obtenida en una hectárea es de 46.6% grano y 53.4% de rastrojo. El cálculo de la producción de rastrojo, se obtuvo mediante la ecuación 2.
Adicionalmente, de acuerdo con la metodología de Gasque (2008) se determinó el consumo de ms por animal 3.2% de su peso vivo por día, para ello se establecieron las equivalencias por unidad animal (UA), en función de las edades establecidas por la SAGARPA, se consideró a una UA, con peso promedio de 450 kg (INIFAP, 2011). Por lo tanto, el consumo de ms día-1 de una UA fue de 14.4 kg, con dicha información se estimó el periodo que podría mantener el RM existente a los hatos ganaderos en ambas localidades. Asimismo, tomando como referencia que el precio de alquiler de pastura por UA es de $160.00 por mes, se calculó el ingreso que se podría obtener cada productor, destinando las cantidades de rastrojo existentes como fuente de forraje.
Por otra parte, para determinar la cantidad de N, P y K que puede liberar 1 t de rastrojo en el suelo se consideraron los porcentajes establecidos por Nijhof (1987) del 0.9, 0.2 y 1.4%, respectivamente. Para estimar el total de N, P y K incorporado al suelo con la retención del RM, estos porcentajes se multiplicaron con la cantidad promedio de RC producida en NMMV y FIMMC. Posteriormente, considerando los fertilizantes químicos existentes en el mercado local: urea (46-00-00), Superfosfato triple de calcio (00-46-00) y cloruro de potasio (00-00-60), se calcularon los kilogramos de N, P y K que se podrían liberar en el suelo, con las cantidades de rastrojo existentes en cada ejido, multiplicando por los precios de estos fertilizantes, obtenidos del SNIIM (2015) en la segunda quincena de agosto de 2015.
Modelo empírico: probit ordenado
Se utilizó el modelo econométrico Probit Ordenado, propuesto por McKelvey y Zavoina (1975), para analizar los determinantes que inciden en el uso del RM para cobertura del suelo. La distribución de la proporción del uso de residuos de maíz para cobertura del suelo, reportado por los productores de la muestra se concentró en valores de 0, 50 y 100%, que agrupan el uso proporcional de los residuos en tres categorías (0 si <34%, 1 si el porcentaje de uso es de entre 34 y 66%, y 2 si el porcentaje de uso es >66%), representados usando el modelo probit ordenado, por la ecuación 3.
Donde: Y*= proporción latente que los RC se utilicen para cobertura de suelo; X= vector de variables explicativas para el uso de RM para mantillo del suelo; β= vector de los coeficientes de las variables explicativas; y ε= error aleatorio que sigue una distribución normal estándar. Se incluye el siguiente conjunto de variables explicativas para la ecuación: características del productor (edad, nivel educativo del jefe del hogar, la fuerza de trabajo de la familia en actividades agrícolas), tamaño de las parcelas donde se produjo maíz, tamaño del hato bovino, cantidad de RC generados en las parcelas, superficie disponible para potreros y servicios de capacitación recibida.
La proporción actual de residuos de maíz utilizado como mantillo del suelo (Ym,i) reportado por los agricultores se agruparon en tres categorías (0, 1 y 2) lo cual se especifica mediante la ecuación 4.
Donde: γm,1 y γm,2= limites desconocidos de las categorías en la variable latente. Es la probabilidad de que un productor determinado sea ubicado o localizado en una de las posibles combinaciones que se presenta en la ecuación 5.
Por lo tanto, la probabilidad de que la observación de un individuo (i) sea ubicado en la opción (j) se presenta en la ecuación 6.
Resultados and discusión
Características de los habitantes y de los sistemas de producción
Los resultados señalan que en el ejido NMMV los jefes de los hogares registraron un promedio de edad de 59.3 años y 3.9 años de escolaridad. Por otra parte, la superficie promedio que se destina para las actividades agropecuarias es de 8.5 ha, de esta superficie 5.7 ha (67%) se utilizaron para la producción de maíz en el ciclo primavera-verano 2014 (PV-2014), obteniendo un rendimiento promedio de 4.9 t ha-1.
En FIMMC, en promedio, los productores registraron 61.4 años de edad y 3.2 años de escolaridad. La superficie dedicada para actividades agropecuarias fue de 12.2 ha, de las cuales solo 20.5% fue destinado para producir maíz, con 1.2 t ha-1 de maíz grano (Cuadro 1). Comparando los resultados de ambos sistemas de producción, la superficie agropecuaria fue estadísticamente mayor en el ejido FIMMC; sin embargo, los promedios de superficie destinada para la producción del maíz y los rendimientos obtenidos fueron estadísticamente superiores en el ejido NMMV.
Obs = observación; DE = desviación estándar; **= nivel de significancia al 5%; ***= nivel de significancia al 1%.
Cuadro 1 Características de los habitantes y sistemas de producción de las comunidades de estudio.
También se detectó que, 100% de los entrevistados en los dos ejidos cultivan maíz, ya sea solo o intercalado con otro cultivo: 90.3% cultivan maíz solo, 5.4% maíz y frijol y 4.3% maíz y calabaza en NMMV y 33% maíz solo, 47% maíz y frijol y 19% maíz y calabaza en FIMMC, en este último se observó que 66% de los productores diversifica mucho más sus cultivos.
En FIMMC 59% de los productores quemó el rastrojo sobrante, después de pastar el ganado. Contrario a lo que sucede en NMMV donde solo 3.2% los quemó. Lo anterior se debe, por una parte a que en la comunidad NMMV se implementó un programa de labranza de conservación en la región, y por la otra a la aplicación de una ley estatal, promulgada en la década de los 90’s, que promueve la no quema de los residuos. No obstante, este esfuerzo, aunque significativo, no ha sido suficiente para asegurar la cobertura de rastrojo que exige la AC, correspondiente al 30% de cobertura del suelo (Erenstein y Cadena, 1997), debido al poco porcentaje de rastrojo que queda sobre la parcela después del pastoreo (López et al., 2013). Así lo evidenció el estudio de Erenstein et al. (1998) en la Frailesca, ya que de 82% de los productores que supuestamente habían optado por la no quema, solo 12% adoptó la conservación de los residuos.
Por otra parte, de acuerdo a las características de las parcelas utilizadas para maíz (PV-2014) en las dos localidades, se observó, en NMMV que 69% de los productores tienen suelos de fertilidad media, además la mayoría (72%) opina que su suelo es moderadamente profundo y 75% señalan que sus terrenos poseen una topografía tendida. Sin embargo, en FIMMC 16% mencionó que tienen un suelo con fertilidad deficiente, casi la mitad (45%) con un suelo poco profundo y 98% señaló que la pendiente de su parcela es media y abrupta.
Producción y uso de los residuos de cosecha
De acuerdo a las estimaciones realizadas de la producción de rastrojo, la cantidad promedio de RC generada en NMMV fue de 31.95 t ha-1, mayor comparada con FIMMC, con 3.79 t ha-1, debido al tamaño promedio de parcela de maíz y al rendimiento obtenido; además, por las características del suelo, ya que la mayoría de los agricultores de FIMMC cultivan en suelos con fertilidad deficiente y menos profundos, que no permiten aumentar la biomasa, con la cual se podría acrecentar el volumen de residuos generados y puestos a disposición para su uso como alimento y mantillo del suelo (Naudin et al., 2015).
También, se detectó que en NMMV el uso del rastrojo para cobertura de suelo es más común, 33.3% de los productores, lo utilizan como única opción y 47.2% combinado con la alimentación de ganado, por lo que se deduce el efecto positivo que han tenido los programas de AC en esta región. Contrario a FIMMC donde solo 9% de los productores utilizan los RC como único uso para el mantillo de suelo y 16% lo combina con el uso de forraje para ganado (Cuadro 2).
Obs= observación; Frec= frecuencia.
Cuadro 2 Usos de los residuos de maíz en dos comunidades del estado de Chiapas.
Por otra parte, el total de los productores enrevistados utilizó los RC al menos para uno de los usos alternativos (alimentación de ganado, cobertura de suelo, venta o lo quema). En las dos localidades los productores utilizaron el RM como forraje para alimentación de ganado bovino, 50 y 85% en NMMV y FIMMC, ya sea como único fin o compartido con otro uso alternativo (cobertura de suelo, venta o quema), lo utilizan mediante pastoreo in situ. Un resultado similar al de FIMMC reportaron López et al. (2012) en un estudio realizado a 21 productores de la Frailesca, donde 80% de los entrevistados introdujeron ganado bovino a sus parcelas.
Proporción de rastrojo utilizada para alimentación vs cobertura de suelo
En cuanto a la proporción de rastrojo utilizado para alimentación y mantillo (Cuadro 3) la mayoría de los productores utilizan los RC para alimentación de ganado, por ejemplo, en NMMV 38.9% utiliza más de 66% del rastrojo disponible para su ganado. Por lo consiguiente, únicamente 38% de los productores dejan suficiente rastrojo (>33% del total) que puede considerarse como mantillo efectivo para la AC, esta proporción de productores coincide con en el estudio elaborado por Erenstein y Cadena (1997) en el municipio de Motozintla, Chiapas, quienes reportaron que 38% de los productores entrevistados habían retenido rastrojo por encima del umbral recomendado (2 t ha-1).
P= proporción; NMMV= Nuevo México, municipio de Villaflores; FIMMC= Francisco I. Madero, municipio de Cintalapa.
Cuadro 3 Proporción de rastrojo utilizada para alimentación vs cobertura de suelo en las comunidades de estudio.
Por otra parte, en FIMMC, es mayor la cantidad de rastrojo que se destinó para alimentación de ganado, ya que 51.8% de los encuestados asignó >66% como pienso para ganado, y 12.5% dedicó, >66% del rastrojo para la cobertura de suelo. De los 92 productores encuestados, 43 de ellos utilizaron más de 66% del rastrojo para el ganado; es decir, 46.7% en ambas localidades, y solamente 20.6% utilizan más de 66% de los RC para mantillo del suelo. Esto demuestra claramente que el uso de residuos de maíz se destinó principalmente para alimentación del ganado, condición que fue similar a lo establecido por Hellin et al. (2013).
Tomando en cuenta los diferentes porcentajes de rastrojo que dejan los productores como mantillo y la cantidad de los RC producida en ambas localidades, se deduce que puede ser más fácil la introducción de prácticas de cobertura del suelo, donde la producción de biomasa fue lo suficientemente elevada para satisfacer los usos competitivos (Valbuena et al., 2012). Asimismo, autores como Valbuena et al. (2015) concluyeron que en los lugares donde la producción de rastrojo es reducida existen presiones sobre estos, que originan costos de oportunidad.
Es importante señalar que los productores que en promedio destinaron <33% de los residuos como mantillo, no lograron a cubrir 30% de la superficie del suelo, como requisito mínimo para favorecer la conservación de la capa superior del suelo, Erenstein (2002) concluyó que con este porcentaje se podría reducir su erosión hasta en 80%. Es necesario tener presente que 30% de la superficie se logra cubrir con un umbral de 2 t ha-1 de RM (Erenstein, 1997). En consecuencia, cuando las cantidades de los RC, que se mantienen como mantillo superficial, son insuficientes, la labranza mínima por sí sola puede conducir a rendimientos más bajos en comparación con las prácticas agrícolas actuales, sobre todo en suelos que son propensos a la formación de costras y a la compactación (Baudron et al., 2012).
Productores que poseen ganado bovino y el uso del rastrojo de maíz
El 41.6% de los productores poseen ganado bovino en NMMV, con 14.8 UA promedio, y 100% de éstos utilizan el RM como forraje para ganado en alguna proporción. Estos productores cuentan con potreros de 8.5 ha en promedio, los principales pastos que poseen son estrella (Cynodon plectostachyus Rich) y llanero (Andropogon gayanus Kunth). Por su parte, en FIMMC 78.5% de los productores cuentan con ganado bovino, en promedio con 16.6 UA, y la mayoría de los agricultores (95.4%) destina algún porcentaje de rastrojo para su ganado. Además, estos poseen una superficie promedio de 11.1 ha para pastoreo, donde predominan los pastos estrella y zacatón (Sporobolus airoides Torr).
Se observó que existe una fuerte relación de los productores que cuentan con ganado bovino con el uso de los RC, debido a que 97.7% destinan algún porcentaje (<33, entre 34-66 y >66%) de residuos de maíz como forraje. Por otra parte, 100% de los productores que poseen ganado en las dos localidades evaluadas, pastorean su ganado de enero a marzo, después de la cosecha en las parcelas donde sembraron maíz: en ambas regiones se padece de una grave escasez de forraje durante la época seca, siendo el rastrojo la fuente de forraje más importante (Erenstein et al., 1998), de acuerdo a las UA registradas en cada región, se ha estimado un consumo promedio 72 y 73% del rastrojo disponible en NMMV y FIMMC, datos similares de consumo de residuos en la región Frailesca, 60-80% han sido reportados por López et al. (2013), lo anterior fue ratificado por Hellin et al. (2013), estos autores determinaron que en Chiapas, 70% del rastrojo producido se utiliza para ganado y 20% para cobertura de suelo.
Costo de oportunidad del uso del rastrojo: alimentación vs cobertura
Este estudio se centró exclusivamente al uso de rastrojo seco, después de la cosecha del grano de maíz. Se estimó que una vaca consume 5 256 kg ms año-1. Asumiendo al rastrojo como única fuente de ms para la alimentación del ganado y que toda la biomasa de maíz producida fue utilizada para alimentación, el rastrojo promedio producido podría mantener una vaca por 2 218 días en NMMV y 263 días en FIMMC.
Considerando que en promedio la posesión de ganado por los productores es de 14.8 y16.6 UA en NMMV y FIMMC, el RM podría mantener al hato de un productor por 150 días (5 meses) en NMMV, y 16 días en FIMMC. Lo anterior demuestra que el rastrojo producido es mucho menor que el requisito de ms anual para alimentación de ganado, en ambas regiones. Por otra parte, tomando como referencia el precio de alquiler de pastura por UA en la región, $160.00 mes-1, se obtendría un ingreso de $11 840.00 y $1 328.00, respectivamente, utilizando el rastrojo producido como forraje. Sin embargo, es importante señalar que el RM no es la única fuente de ms en las regiones de estudio, ya que la mayoría de los agricultores poseen potreros con pastos y utilizan sal mineral como suplemento alimenticio.
Por otra parte, considerando que el RM aporta N, P y K en base a ms, 1 t de rastrojo dejada in situ podría incorporar al suelo 9, 2 y 14 kg de N, P y K, respectivamente. Con este supuesto, los RC generados a nivel productor, 31.95 t ha-1 en promedio, en NMMV podrían incorporar 287.55, 63.9 y 447.3 kg de N, P y K, respectivamente. Al considerar los precios de los fertilizantes sintéticos más comunes en Chiapas, precios obtenidos del SNIIM/2015), y sus contenidos porcentuales de NPK, se podría obtener un ahorro de 625 kg de urea ($3 750.00), 138.9 kg de superfosfato triple de calcio ($1 361.00) y 745.5 kg de cloruro de potasio ($5 815.00) para NMMV. Para FIMMC, el rastrojo promedio producido, 3.79 t, podría incorporar 34.11, 7.58 y 53.06 kg de N, P y K, respectivamente, y generar un ahorro de 74.15 kg de urea ($445.00), 16.47 kg de superfosfato triple de calcio ($161.00) y 88.43 kg de cloruro de potasio ($670.00).
En el Cuadro 4 se presenta el costo de oportunidad del uso de rastrojo tanto para alimentación de ganado como para cobertura de suelo. Como se puede apreciar el costo de oportunidad representa 6.7 y 4% para NMMV y FIMMC; es decir, si los productores utilizaran el rastrojo para cobertura de suelo estarían “perdiendo” $914.00 en NMMV y $52.00 en FIMMC, que equivalen a $160.00 y $20.8 ha-1, respectivamente. Aunque es importante recalcar que los beneficios del uso de rastrojo para ganado son a corto plazo y como mantillo se ven reflejados a mediano y largo plazo.
Cuadro 4 Costo de oportunidad del uso de rastrojo de maíz para alimentación de ganado vs cobertura de suelo.
Beuchelt et al. (2015) señalan que los productores difícilmente renuncian a los ingresos actuales por los beneficios futuros, debido a la escasez recursos, su limitada liquidez y al entorno de producción de riesgo; además, de la alta presión sobre los recursos de alimentación, ya que ellos no pueden permitirse el lujo de invertir en tecnologías de biomasa para la mejora del suelo, ya que tienen fuertes prioridades en asegurar las necesidades inmediatas de alimentación de su ganado (Valbuena et al., 2012). De forma parecida, Rusinamhodzi et al. (2015) indican que desde una perspectiva económica, es lógico que los agricultores priorizan el sustento del ganado con RC más que la gestión de la fertilidad del suelo. No obstante, en el área de estudio se detectó el potencial de mejorar la disponibilidad de rastrojo como mantillo, a la vez de incrementar la disponibilidad de forraje, ya que la mayoría de los productores que practican el sistema maíz-ganadería, cuentan con áreas de potreros que podrían utilizarse para establecer forrajes mejorados.
Conclusiones
El costo de oportunidad del uso de residuos de maíz como alimento del ganado bovino, para las comunidades en estudio, fue determinado en $914.00 para Nuevo México y en $52.00 para Francisco I. Madero, valores que indicant una fuerte limitación para su uso como cobertura del suelo en el sistema de agricultura de conservación, principalmente en la primera comunidad. El interés de los productores por obtener beneficios económicos inmediatos con el rastrojo como forraje, promueve la degradación paulatina de los suelos al no restituir los nutrientes extraídos por la producción de biomasa del maíz.
Adicionalmente, se determinó que a mayor tamaño del hato ganadero, mayor demanda del rastrojo como forraje y menor disponibilidad para su uso como cobertura del suelo. Por el contrario, la disponibilidad del rastrojo aumenta a medida que los productores poseen potreros de mayor superficie.
