INTRODUCCIÓN

La agroindustria cañera cubana enfrenta múltiples desafíos que afectan significativamente la productividad, incluyendo la despoblación rural, presencia de plagas, deficiencias en las labores culturales y condiciones climáticas adversas como la sequía, factores que favorecen la proliferación de especies arvenses. Las plantas no deseadas constituyen la segunda causa de reducción del rendimiento en caña de azúcar, ocasionando pérdidas que oscilan entre 33% y 66% en las cosechas, llegando hasta 97.5% debido a su competencia constante por recursos como agua, nutrientes y luz (^{Rodríguez Tassé, Barbosa García, Puchades Isaguirre, Rodríguez Rodríguez y García Perú, 2020}; ^{Barrera Fontanet, Cervera Duverger y Barquié Pérez, 2020}).

El manejo de especies arvenses es crucial tras la plantación o cosecha para evitar pérdidas en la producción de caña y azúcar, y ha evolucionado desde métodos manuales hasta el uso de máquinas y herbicidas (^{Comastri, 2022}). El control químico es esencial debido a la gran extensión de los cultivos y la escasez de mano de obra (^{Naranjo Landero, Obrador Olán, García López, Valdez Balero y Domínguez Rodríguez, 2020}). Los herbicidas preemergentes son eficientes y económicos, previenen la germinación de semillas por su acción residual y son ampliamente utilizados en cultivos de riego y secano (^{Miranda, 2021}).

Sin embargo, el uso continuo e indiscriminado de herbicidas puede generar desequilibrios ecológicos y favorecer el desarrollo de resistencia en las especies arvenses (^{Jáquez-Matas, Pérez-Santiago, Márquez-Linares y Pérez-Verdín, 2022}). La evaluación del impacto ambiental permite identificar, evitar y minimizar efectos negativos de las actividades agrícolas, siendo más eficiente prevenir estos problemas que remediarlos posteriormente. En este contexto, el uso de índices para evaluar el riesgo ambiental de herbicidas se vuelve fundamental para aumentar la sostenibilidad de las estrategias de manejo, permitiendo comparar diferentes programas y seleccionar los productos más ambientalmente racionales (Jáquez-Matas et al., 2022).

El coeficiente de impacto ambiental (EIQ, por sus siglas en inglés) es una herramienta desarrollada por el Programa de Manejo Integrado de Plagas de la Universidad de Cornell que permite comparar diferentes herbicidas o programas de manejo mediante un valor numérico adimensional. Este índice considera propiedades físicas y químicas de los plaguicidas, aspectos ecotoxicológicos y efectos sobre la salud humana (^{Kovach, Petzold, Degni y Tette, 1992}).

El objetivo de este trabajo fue evaluar la efectividad, el impacto ambiental y los costos de diferentes tratamientos herbicidas preemergentes para el control de especies arvenses en el cultivo de caña de azúcar.

MATERIALES Y MÉTODOS

El estudio se llevó a cabo en dos unidades productoras de caña de azúcar (UPC) en la provincia de Santiago de Cuba: la UPC Juan José Verdecía del municipio Julio Antonio Mella y la UPC Niguabo del municipio Dos Ríos, ambas situadas en Palma Soriano (llanura del Cauto o valle del Tayaba) en las coordenadas 20°12′50″N 75°59′31″O

La investigación se realizó entre abril de 2020 y junio de 2021, evaluando tanto caña planta como retoño con tres cortes, utilizando las variedades C86-12 y C90-530. Los experimentos se establecieron en dos tipos de suelos: Pardo mullido y Vertisol pélico mullido, según la clasificación de suelos de Cuba (^{Hernández et al., 2015}).

Para determinar la composición taxonómica y frecuencia de aparición de las especies arvenses, se realizó un inventario florístico en los sitios de investigación aplicando el método visual de ^{Martínez, Zuaznábar-Zuaznábar y Rodríguez-García (2022}). Se recorrieron los campos en diagonal y se registraron las especies arvenses principales. La identificación taxonómica se realizó mediante manuales especializados citados por ^{Martínez et al. (2024)} y ^{Rodríguez (2007}) y el sistema automatizado PC Malezas, que incluye información sobre 35 especies comunes en caña de azúcar y una galería fotográfica de estas arvenses (Instituto de Investigaciones de la Caña de Azúcar ^{(INICA), 2020})

Con los datos fitosociológicos obtenidos se determinó la frecuencia de aparición (FA) de las especies arvenses según A^{mador, Mederos, Bojórquez, Díaz y Partida (2013}). Las especies se clasificaron según su frecuencia de aparición de acuerdo con ^{Martínez et al. (2022}): Accidentales (0-24.9%), Poco frecuentes (25-49.9%), Medianamente frecuentes (50-74.9%) y Muy frecuentes (>75%).

Se realizaron dos estudios de campo para evaluar diferentes tratamientos herbicidas (Tabla 1). El diseño experimental fue de bloques al azar con cinco repeticiones y parcelas de cuatro surcos de 7.5 m de longitud, con una superficie de 48 m² cada unidad experimental. Se incluyeron un testigo absoluto sin aplicación de herbicidas y un testigo estándar con isoxafluotole (Merlín GD75). Los tratamientos se evaluaron después de la plantación y tras la cosecha del cultivo, aplicándose con una asperjadora manual de espalda Matabi de 16 L con boquilla deflectora a una presión de 2 bar para asegurar la distribución uniforme de la solución.

La efectividad de los herbicidas se determinó a los 30, 60 y 90 días después de la aplicación (DDA) mediante evaluación visual según ^{Domínguez (2008}). El porcentaje de control de especies arvenses se clasificó según la escala propuesta por ALAM (1974) (Tabla 2). La fitotoxicidad del cultivo se evaluó a los 7, 14, 21 y 28 días posteriores a la aplicación, utilizando la escala de nueve grados de la European Weed Research Society (EWRS) (^{CIBA-GEIGY, 1981}).

Se realizó un análisis de varianza para estudiar las diferencias entre tratamientos y réplicas en las diferentes evaluaciones, excluyendo el testigo absoluto. Los datos se verificaron para normalidad y homogeneidad de varianzas, transformándose cuando fue necesario según x = 2 arcsen√p. Para las comparaciones múltiples se utilizó la prueba de Tukey (p = 0.05), empleando el programa STATISTICA versión 8.0 (^{STATSOFT, 2007}).

Se calculó la cantidad de ingrediente activo (CIA) que llega al suelo considerando el porcentaje del ingrediente activo de cada herbicida y la dosis aplicada (^{Taylor, 2020}), mediante la fórmula:

CIA = % de Ingrediente Activo (i.a.) × dosis de aplicación

Para determinar el coeficiente de impacto ambiental se utilizó el índice Environmental Impact Quotient (EIQ) siguiendo la metodología de ^{Kovach et al. (1992}). El EIQ de campo se calculó a partir del porcentaje de ingrediente activo y la dosis aplicada. Para tratamientos con mezclas, se sumaron los EIQ de campo de cada ingrediente. La comparación del impacto ambiental se realizó según el coeficiente de cada herbicida, ya que según Kovach et al. (1992), no se deben comparar los valores base de EIQ debido a que el impacto depende de la dosis y el porcentaje de ingrediente activo. La clasificación del riesgo ambiental siguió lo propuesto por ^{Stewart, Nurse, Van Eerd, Vyn y Sikkema (2011}), donde valores numéricos mayores del índice indican un mayor impacto ambiental.

Se evaluó el costo total de cada tratamiento considerando el precio de los herbicidas. Se calculó el costo por hectárea y por días libres de malezas, multiplicando el precio de cada producto por la dosis utilizada y dividiendo entre los días de control efectivo.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El inventario florístico identificó 12 especies de plantas arvenses distribuidas en cinco familias botánicas (Tabla 3). La familia Poaceae fue la más abundante, representando el 58.3% del total, con especies predominantes como Dichanthium annulatum, Cynodon dactylon y Sorghum halepense. La familia Convolvulaceae representó el 16.6% con dos especies. Es importante destacar que el 50% de las especies identificadas presentan un ciclo vegetativo perenne, característica que dificulta significativamente su control según ^{Núñez-Rodríguez, Pablos-Reyes, Maceo-Ramírez, Y., Alarcón-Méndez, y Nápoles-Vinent (2020}).

Las plantas identificadas de las familias Poaceae y Euphorbiaceae han sido reportadas previamente como especies presentes en ecosistemas agrícolas cubanos por ^{Blanco Valdés, Leyva Galán y Castro Lizazo (2014}). ^{Barrera et al. (2019}) obtuvieron resultados similares en su estudio de la década 2006-2015, donde reportaron la presencia de 14 familias botánicas con predominio de Poaceae (44%) y Euphorbiaceae (9.8%). ^{De Moya Guerra, Martínez Hernández y García (2021}) señalaron que las familias Asteraceae y Poaceae se encuentran entre el 50% de las especies de malezas más perjudiciales a nivel mundial. ^{Aulestia Calala et al. (2021}) reportaron también a Poaceae como una de las familias presentes en ecosistemas agrícolas ecuatorianos. Las especies R. cochinchinensis, C. rotundus, C. dactylon, E. colona y S. halepense registradas en este estudio se encuentran entre las 16 especies con mayor incidencia y daño a los cultivos mundialmente según ^{Cabrera, Ansonnaud y Varela (2020}).

La frecuencia de aparición del inventario florístico se presenta en la Figura 1. En la categoría muy frecuente (>75%) se clasificó únicamente R. cochinchinensis. Como medianamente frecuentes (50-74.9%) se registraron I. trifida, R. minima, C. dactylon y C. rotundus. Las especies S. halepense, M. quinquefolia, D. annulatum, E. heterophylla, B. fasciculata, E. colona y P. maximum se clasificaron como poco frecuentes (25-49.9%).

Los resultados del estudio coinciden con los obtenidos por Barrera et al. (2020), quienes analizaron la frecuencia de malezas en Guantánamo durante el período 2006-2011, encontrando que R. cochinchinensis, C. dactylon e I. trifida estuvieron por encima del 25%. ^{Martínez Ramírez (2019}) también evaluó cambios en la composición de malezas asociadas al cultivo de caña de azúcar e identificó patrones de frecuencia similares a los observados en este estudio. En las áreas evaluadas se evidenció un predominio de especies arvenses en la categoría poco frecuentes, seguidas de las medianamente frecuentes y muy frecuentes, respectivamente. ^{Núñez-Rodríguez et al. (2020}) reportaron la misma tendencia, con predominio de la categoría poco frecuentes.

Todos los tratamientos evaluados en la UPC Juan José Verdecía mostraron un buen control de las especies arvenses (Tabla 4), sin diferencias significativas entre ellos. Los tratamientos Mayoral LS35, Merlín Total SC60 y Unipix GD70 demostraron efectividad en todos los momentos de evaluación, lo que sugiere que existen alternativas viables para el control de arvenses en caña de azúcar, además del tratamiento convencional Merlín GD75.

Los herbicidas utilizados en este estudio fueron efectivos para controlar todas las especies arvenses predominantes. Según ^{Sánchez Zorrilla (2020}), el herbicida Merlín Total SC60 mostró eficacia en el control de arvenses en caña de azúcar durante 90 días después de la aplicación.

Los tratamientos herbicidas estudiados mostraron un excelente control de especies como R. cochinchinensis, C. rotundus, C. dactylon, I. trifida, D. annulatum y R. minima. Con la aplicación del herbicida Merlín Total SC60 se obtuvo el menor porcentaje de arvenses, seguido por Mayoral LS35 y Merlín GD75. Las especies R. minima, D. annulatum e I. trifida mostraron mayor cobertura con Unipix GD70, aunque se verificó un buen control de C. dactylon, C. rotundus, D. annulatum y R. minima. ^{Rodríguez Tassé et al. (2020}) también demostró un manejo efectivo de estas especies cuando utilizó los herbicidas Merlín Total SC60 y Mayoral LS35.

Al evaluar la fitotoxicidad de los productos aplicados en caña de azúcar (cultivar C86-12), no se encontraron síntomas negativos en el cultivo. ^{Araújo, Marinho y Sobrinho (2020}) compararon varios herbicidas preemergentes y observó que causaron poca o ninguna fitotoxicidad al cultivo de la caña de azúcar.

En la UPC Niguabo, todos los tratamientos herbicidas lograron un buen control de arvenses en comparación con el testigo absoluto, sin diferencias significativas entre ellos (Tabla 5). El control fue similar al usar Palmero GD75 a 0.230 kg ha⁻¹ y Merlín GD75 a 0.230 kg ha⁻¹. Las mezclas de Palmero GD75 (0.115 kg ha⁻¹) con Mayoral LS35 (0.25 L ha⁻¹) y Merlín GD75 (0.115 kg ha⁻¹) con Mayoral LS35 (0.25 L ha⁻¹) ofrecieron un control similar, con una ligera tendencia a ser superiores que los tratamientos aplicados individualmente, aunque sin diferencias estadísticamente significativas.

Este estudio demostró que es posible controlar diversas especies arvenses utilizando herbicidas preemergentes con el mismo ingrediente activo, pero de diferentes proveedores, ya sea solos o en combinación. ^{Rodríguez Tassé et al. (2020}) comprobó que Merlín Total SC60 y Mayoral LS35 lograron un control efectivo hasta 120 días sin afectar el rendimiento agrícola al usar las dosis recomendadas. ^{Vargas (2021}) evaluó la efectividad del herbicida isoxafluotole (GD75) para controlar arvenses y concluyó que el producto impide el desarrollo de malezas hasta 120 días después de la aplicación en caña de azúcar.

Los tratamientos evaluados lograron un buen control de diversas especies arvenses, destacándose el bajo porcentaje de cobertura observado en R. cochinchinensis y C. rotundus. Las combinaciones más efectivas fueron Palmero GD75 (0.115 kg ha⁻¹) con Mayoral LS35 (0.25 L ha⁻¹) y Merlín GD75 (0.115 kg ha⁻¹) con Mayoral LS35 (0.25 L ha⁻¹). La especie con mayor cobertura a los 90 días fue P. maximum. Estudios anteriores también mostraron que Guateque GD75 (isoxafluotole GD75) controla E. colona y P. oleracea, especies frecuentes en caña de azúcar, a dosis de 0.150, 0.175 y 0.200 kg ha⁻¹ (^{Martínez et al., 2022}).

Durante el período evaluado, los tratamientos herbicidas mostraron alta selectividad con el cultivo de caña de azúcar, ya que no se observaron síntomas de daño en el cultivo. ^{Gómez Vásquez (2020}) menciona que la aplicación adecuada de herbicidas antes del crecimiento de las arvenses permite un buen control sin dañar el cultivo. ^{Herrera-Murillo y Picado-Arroyo (2023}) también señalan que la aplicación preemergente logra un control efectivo sin causar daño al cultivo.

La cantidad de sustancia de acción efectiva en el control de arvenses que llega al suelo por hectárea es pequeña, en algunos casos por los bajos porcentajes de ingredientes activos y en otros por la baja dosis que se aplica (tabla 6). Las menores cantidades la presentaron Mayoral LS 35, Merlín GD 75 y Merlín Total SC 60.

El tratamiento Unipix GD70 presentó la mayor cantidad de ingrediente activo que llega al suelo, con un valor de CIA = 0.18, equivalente a 0.01 g del producto por m². ^{Rodríguez, Barbosa García, Gracia Perú, Zamora Fuentes y Rodríguez Hechavarria (2019}) encontraron que el herbicida Mayoral LS35 solo aporta entre 0.140 y 0.175 L de ingrediente activo por hectárea, sugiriendo un bajo riesgo de retención en cosechas y suelos.

El coeficiente de impacto ambiental de los tratamientos herbicidas indica que el 50% de los tratamientos presenta un riesgo bajo y el otro 50% un riesgo muy bajo (Tabla 7). Los productos Merlín GD75 y Palmero GD75 presentaron el nivel de riesgo ambiental más bajo, clasificándose como muy bajo.

Es esencial contar con herramientas que evalúen estos riesgos mediante indicadores sencillos para optimizar el uso de herbicidas (^{Barrantes, 2022}). El índice EIQ constituye una herramienta útil para medir el impacto ambiental de los herbicidas utilizados en caña de azúcar (^{Fernández Aurazo, 2021}). Este índice permite evaluar el efecto de los tratamientos en agroecosistemas, cuantificar el uso de productos químicos, comparar diferentes plaguicidas y seleccionar aquellos de menor impacto ambiental.

La evaluación de la factibilidad económica demostró que todos los tratamientos evaluados presentaron bajos costos por hectárea por días libres de malezas (Tabla 8). El menor costo por hectárea por días libres de arvenses se obtuvo con el tratamiento Unipix GD70. El tratamiento Merlín Total SC60 tuvo el costo más alto.

El control de malezas durante los primeros 120 días de una plantación es muy importante, debido a que las pérdidas que puede causar en el rendimiento pueden ser superiores al 50% según ^{Zafar, Tanveer, Cheema y Ashraf (2010}). En un estudio sobre herbicidas en el cultivo de la caña de azúcar, se encontró que tratamientos con mayores dosis también costaban más, pero mantenían el campo limpio por más tiempo, lo que podría aumentar los gastos (^{Rodríguez Tassé et al., 2020}).

Este estudio demostró que el uso de nuevos herbicidas preemergentes controla muy bien las arvenses, sin dañar la caña de azúcar. Se proponen alternativas químicas para reducir las malezas en las etapas iniciales del cultivo, con poco impacto ambiental y menor costo.

CONCLUSIONES

El inventario florístico confirmó el predominio de la familia Poaceae, particularmente de la especie R. cochinchinensis.

Todos los tratamientos evaluados presentaron un excelente control de especies arvenses en preemergencia en el cultivo de caña de azúcar, lo que permite ampliar las estrategias de manejo químico con relación al tratamiento convencional Merlín GD75 (0.200 kg ha⁻¹).

Los tratamientos Merlín GD75, Unipix GD70 y Palmero GD75 presentaron un riesgo ambiental muy bajo, mientras que Mayoral LS35, Merlín Total SC60 y las combinaciones de tratamientos mostraron un riesgo bajo, lo que indica que los herbicidas evaluados son ambientalmente sostenibles.

El tratamiento Unipix GD70 (0.200 kg ha⁻¹) presentó el menor costo por hectárea por días libres de malezas (0.16) con 90 días de control posteriores a la aplicación, lo que resulta económicamente factible.