Introducción
⌅La
agricultura tropical constituye un pilar esencial para la seguridad
alimentaria y el desarrollo económico. Sin embargo, la mecanización
intensiva ha generado altos costos energéticos y efectos negativos sobre
el suelo y el medio ambiente. En Cuba, donde se importa el 100% del
combustible, la reducción del consumo energético en la agricultura
mecanizada es una prioridad estratégica. La labranza de conservación,
especialmente la labranza cero, se ha consolidado internacionalmente
como una alternativa sostenible que disminuye la erosión, mejora la
cobertura del suelo y reduce el costo energético (Liang et al., 2025Liang,
X., Rehman, S. U., Zhiqi, W., Raza, M. A., Haider, I., Khalid, M. H.
B., Saeed, A., Iqbal, Z., Fatima, S., & Siddiqa, A. (2025). Impacts
of conservation tillage on agricultural land development: A review. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 25(1), 428-449.
).
El objetivo fundamental será el estudio del costo energético de las
principales operaciones agrícolas mecanizadas en dos sistemas de
labranza y siembra para maíz bajo sistemas convencional y de
conservación, cuantificando el ahorro potencial y su impacto en la
sostenibilidad agrícola cubana.
Materiales y Métodos
⌅La
investigación teórica se desarrolló entre marzo y junio del 2025 en el
Centro de Mecanización Agropecuaria (CEMA), Facultad de Ciencias
Técnicas perteneciente a la Universidad Agraria de La Habana (UNAH), el
cual se encuentra ubicado en el municipio San José de Las Lajas,
provincia Mayabeque, Cuba, el suelo existente en el mismo, se clasifica
como Ferralítico Rojo Típico según Hernández et al. (2015)Hernández, J. A., Pérez, J., Bosch, I., & Castro, S. (2015). Nueva versión de clasificación genética de los suelos de Cuba (Primera edición). Ediciones INCA, Mayabeque, Cuba.
en toda su extensión. Tiene un relieve llano, altura sobre el nivel del mar de 120 m e insolación anual de 1825 kWh/m2.
Las variables meteorológicas registradas durante el periodo 2015-2025
en la Estación Meteorológica Tapaste, mostraron que las temperaturas
máximas alcanzadas en la región superaron los 26 ºC entre los meses de
junio a septiembre y las más frías descendieron como promedio hasta
20,76 ºC en enero. Las precipitaciones manifestaron incrementos a partir
de mayo, e indicaron los valores medios más elevados en junio y agosto
con 255,50 y 245,16 mm, respectivamente. La humedad relativa varió entre
72,8% (mínimo, en marzo) y 84,6% (máximo, en diciembre), mientras que
la velocidad del viento expresó su tope máximo de 5,46 km/h durante el
mes de febrero.
Caracterización de las máquinas
⌅Fue utilizada como fuente energética un tractor con potencia máxima de 48 kW en el motor a 2000 min-1 y masa de 2500 kg.
Los implementos y máquinas utilizados fueron los siguientes:
- Arado con tres discos de borde liso de 28” x 3/16” y 540 kg de masa.
- Grada de discos, 690 kg de masa, 18 discos de bordes en el frente y 18 de bordes lisos en la parte trasera
- Pulverizador de barra, de 400 L de capacidad y 400 kg de masa, sin agua ni productos.
- Sembradora convencional, de 3 líneas para granos con masa de 780 kg.
- Sembradora de siembra directa, de 3 líneas con masa de 870 kg.
Sistema automatizado utilizado
⌅Para
la determinación de los costos energéticos se utilizó el programa
Costos Energéticos y de Explotación (CEE) el cuál es un sistema
automatizado desarrollado por De las Cuevas Milán et al. (2009)De
las Cuevas, M. H. R., Hernández, T. R., Paneque, R. P., & Herrera,
P. M. I. (2009). Software para la determinación de los costos
energéticos y de explotación de las máquinas agrícolas. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 18(2), 78-84.
, investigadores del CEMA. El mismo permite el análisis de los datos primarios (ver anexo), así como la determinación de los costos energéticos de la máquina objeto de estudio.
Se utilizó la metodología para establecer los costos energéticos de ejecución de la operación presentada por Hetz & Barrios (1997)Hetz,
E., & Barrios, A. (1997). Reducción del costo energético de
labranza/siembra utilizando sistemas conservacionistas en Chile. Agro-Ciencia, 13(1), 41-47.
y apoyada por los antecedentes presentados por ASAE (2006)ASAE, E. (2006). Agricultural machinery management. ASAE Standard, 384-390.
; Fluck (1981)Fluck, R. C. (1981). Net energy sequestered in agricultural labor. Transactions of the ASAE, 24(6), 1449-1455.
y Stout, (2012)Stout, B. A. (2012). Handbook of energy for world agriculture. Elsevier.
.
Esta metodología determina los costos energéticos totales de la
operación agrícola mecanizada (MJ/h), adicionando la energía secuestrada
en los materiales de construcción incluyendo la fabricación,
transporte, combustible, lubricantes/filtros, reparaciones /
mantenimiento, y la mano de obra necesaria para operar los equipos.
Los costos energéticos totales de la operación agrícola mecanizada se calculan según la ecuación (1):
donde:
La energía secuestrada en los materiales, fabricación, y transporte (ESm) se calculó usando la ecuación (2):
donde:
Los valores para G en la ecuación (2) fueron obtenidos de la literatura que entregan los fabricantes, los valores de EU se obtuvieron de Fluck, (1981Fluck, R. C. (1981). Net energy sequestered in agricultural labor. Transactions of the ASAE, 24(6), 1449-1455.
, 1985Fluck, R. C. (1985). Energy sequestered in repairs and maintenance of agricultural machinery. Transactions of the ASAE, 28(3), 738-0744.
y 2012)Fluck, R. C. (2012). Energy in farm production. Elsevier.
; Stout, (2012)Stout, B. A. (2012). Handbook of energy for world agriculture. Elsevier.
así como de Hetz & Barrios (1997)Hetz,
E., & Barrios, A. (1997). Reducción del costo energético de
labranza/siembra utilizando sistemas conservacionistas en Chile. Agro-Ciencia, 13(1), 41-47.
, presentados resumidos en la Tabla 1, y los valores de VU se obtuvieron de Paneque et al. (2018)Paneque, R. P., López, C. G., Mayans, C. P., Muñoz, G. F., Gaytán, R. J. G., & Romantchik, K. E. (2018). Fundamentos Teóricos y Análisis de Máquinas Agrícolas. Universidad Autónoma Chapingo, Texcoco, Edo. México, México. 456, ISBN: 978-607-12-0532-2.
y Paneque (2003)Paneque, R. P. (2003). Sistema agropecuario integrado usando labranza cero. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 12(1), 1-5.
.
| Insumos | Equivalencias MJ/unid. | Fuente |
|---|---|---|
| Jornada hombre (8h) | 18,2 | Fluck, (2012)Fluck, R. C. (2012). Energy in farm production. Elsevier. |
| 1 L petróleo | 47,8 | Fluck, (2012)Fluck, R. C. (2012). Energy in farm production. Elsevier. |
| 1 L de Glifosato | 452,0 | Fluck, (2012)Fluck, R. C. (2012). Energy in farm production. Elsevier. |
| 1 kg de: * | ||
| Tractor | 109,0 | Fluck, (2012)Fluck, R. C. (2012). Energy in farm production. Elsevier. |
| Arado | 66,8 | Fluck, (2012)Fluck, R. C. (2012). Energy in farm production. Elsevier. |
| Grada | 64,0 | Fluck, (2012)Fluck, R. C. (2012). Energy in farm production. Elsevier. |
| Sembradora | 70,9 | Fluck, (2012)Fluck, R. C. (2012). Energy in farm production. Elsevier. |
La energía correspondiente al combustible utilizado (ESc) se calculó con el estándar propuesto por ASAE (2006)ASAE, E. (2006). Agricultural machinery management. ASAE Standard, 384-390.
, apoyados por Hetz & Barrios (1997)Hetz,
E., & Barrios, A. (1997). Reducción del costo energético de
labranza/siembra utilizando sistemas conservacionistas en Chile. Agro-Ciencia, 13(1), 41-47.
y Paneque (2003)Paneque, R. P. (2003). Sistema agropecuario integrado usando labranza cero. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 12(1), 1-5.
, según la ecuación (3):
donde:
La energía correspondiente a lubricantes/filtros (ESl) y reparaciones/mantenimiento (ESmr) se calculó según lo propuesto por Fluck (1985)Fluck, R. C. (1985). Energy sequestered in repairs and maintenance of agricultural machinery. Transactions of the ASAE, 28(3), 738-0744.
y calculados por Hetz & Barrios (1997)Hetz,
E., & Barrios, A. (1997). Reducción del costo energético de
labranza/siembra utilizando sistemas conservacionistas en Chile. Agro-Ciencia, 13(1), 41-47.
como 5% de la energía del combustible y 129% la energía correspondiente
a materiales/fabricación, respectivamente. El gasto energético de la
mano de obra (ESmo) se estableció según lo propuesto por Fluck, (2012)Fluck, R. C. (2012). Energy in farm production. Elsevier.
, según Tabla 1.
Estos costos energéticos expresados en MJ/h fueron transformados a MJ/ha utilizando la productividad de los conjuntos máquina-tractor, utilizando la ecuación (4):
donde:
Para conjuntos agrícolas:
donde:
Los valores de Ko4 en la ecuación (5) fueron obtenidos de Paneque et al. (2018)Paneque, R. P., López, C. G., Mayans, C. P., Muñoz, G. F., Gaytán, R. J. G., & Romantchik, K. E. (2018). Fundamentos Teóricos y Análisis de Máquinas Agrícolas. Universidad Autónoma Chapingo, Texcoco, Edo. México, México. 456, ISBN: 978-607-12-0532-2.
y Paneque (2003)Paneque, R. P. (2003). Sistema agropecuario integrado usando labranza cero. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 12(1), 1-5.
.
Resultados y Discusión
⌅En la Tabla 2 se presentan los costos energéticos de los dos sistemas de labranza y siembra para maíz analizados.
| Operaciones | LC | L0 |
|---|---|---|
| Aradura con discos | 3033,50 | - |
| Gradaje con discos | 1141,36 | - |
| Pulverización con herbicida de ingrediente activo (i.a.) Glifosato, con una aplicación de 1,5 L⋅ha-1 | - | 1444,13 |
| Siembra | 681,80 | 681,10 |
| Total | 4856,66 | 2125,23 |
| Porcentaje del total | 100 | 43,76 |
Leyenda: LC-Labranza Convencional; L0- Labranza Cero
En los análisis de varianza del comportamiento del costo energético, principal objetivo de este trabajo, de acuerdo con la prueba F, se detectaron diferencias significativas entre los tratamientos de los dos sistemas de labranza y siembra para maíz en estudio (P < 0,0001). El coeficiente de variación fue 0,15%, indicando una óptima precisión. Las comparaciones entre las medias se muestran en el gráfico de la Figura 1.
De acuerdo con la prueba de Tukey, al nivel de 5% de probabilidad se aprecia que los costos energéticos de los sistemas difieren estadísticamente entre sí.
Es posible ver en la misma que los costos medios llegan a 4856,66; y 2125,23 MJ⋅há-1 para la labranza convencional, y labranza cero respectivamente, equivalentes a 25,45 y 12,10 L de combustible diésel.
El sistema que menos combustible consumió fue el de Labranza Cero, con un valor medio de 8,88 L⋅h-1, mientras el Sistema que más combustible consumió fue de Labranza Convencional con el valor medio mayor de 20,67 L⋅h-1. El coeficiente de variación fue 10,46%, indicando una buena precisión. Las comparaciones entre las medias se muestran en el gráfico de la Figura 2.
Los resultados muestran diferencias significativas en el consumo de combustible y el costo energético entre los dos sistemas de labranza.
Los
resultados confirman que la labranza cero reduce significativamente el
consumo energético y el uso de combustible, en línea con estudios
recientes (Fernández-Ortega et al., 2025Fernández-Ortega,
J., Álvaro-Fuentes, J., Delgado, A., García-López, A. M., &
Cantero-Martínez, C. (2025). Assessing management strategies for carbon
storage in Mediterranean soils: Double-cropping, no-tillage, and
nitrogen fertilization reduction. Soil and Tillage Research, 249, 106496.
; Rusinamhodzi et al., 2025Rusinamhodzi,
L., Berre, D., Thierfelder, C., Ridaura, S.-L., & Corbeels, M.
(2025). Modelling the climate change adaptation potential of no-tillage
maize systems in southern Africa. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change, 30(5), 36.
).
La reducción del 56,24% en el costo energético representa un impacto directo en la economía agrícola cubana, al disminuir la dependencia de combustibles importados. Además, la conservación de residuos sobre el suelo mejora la cobertura y disminuye la erosión, aportando beneficios ambientales adicionales.
Conclusiones
⌅- La significativa reducción del 56,24% en el costo energético y el ahorro de hasta 25,45 L de diésel por hectárea demuestran la superioridad económica de la labranza cero frente al sistema convencional.
- La labranza de conservación constituye una alternativa viable para Cuba, al disminuir costos y mitigar impactos ambientales.