Resumen
El cáñamo industrial recibió atención nacional por parte de los productores después de la implementación de la Ley Agrícola de EE. UU. de 2014, que reconoció la importancia del cáñamo como cultivo comercial potencial. El cambio de estatus legal impulsó la transición de acres de cultivos en hileras al cáñamo en muchos estados de EE. UU., incluido Pensilvania. Sin embargo, hay escasez de información sobre las variedades de cáñamo, las prácticas agronómicas como el manejo de fertilizantes y los métodos de producción en sistemas orgánicos regenerativos. Los resultados de la investigación muestran que el establecimiento de rodales es fundamental, especialmente con prácticas de labranza cero. El uso de estrategias de labranza cero sin medidas de control de malezas puede ser perjudicial para el establecimiento de plantaciones de cáñamo. La fertilización con nitrógeno hasta 150 kg ha–1 puede aumentar el rendimiento de fibra y semillas. Los cultivos de cobertura de leguminosas pueden suministrar nitrógeno adecuado al cáñamo sin fertilización suplementaria, como lo indican los rendimientos similares entre las dosis de nitrógeno en los tratamientos que incluyeron arveja peluda y guisantes de invierno. Aunque la densidad del cáñamo fue baja en el tratamiento de cultivo de cobertura sin labranza, un mayor rendimiento de fibra por tallo aumentó significativamente el rendimiento total de fibra, haciéndolo comparable a los tratamientos de labranza convencionales. Esto sugiere que los cultivos de cobertura pueden considerarse una inversión positiva para la producción de cáñamo. Si bien Santhica-27 se plantó para la producción de fibra, el rendimiento de semillas de esta variedad fue comparable al de Earlina 8FC, un cultivar de semillas. Los resultados mostraron que ambos tipos de cáñamo se adaptan mejor a un sistema de labranza convencional en el noreste de EE. UU. Una vez completamente establecido, el cáñamo produce un dosel espeso que es impenetrable a la luz solar. Esto suprime las malas hierbas, que son una consideración importante para la producción orgánica. Sólo observamos el efecto supresor de malezas del cáñamo bajo labranza convencional. La creación de una superficie libre de malezas después de la cosecha del cáñamo es propicia para el cultivo de cereales pequeños como el trigo y la cebada. En general, tanto los cultivares de semilla como los de fibra de cáñamo pueden no ser adecuados para la producción orgánica sin labranza y el rendimiento puede aumentarse con suplementos de nitrógeno si no hay cultivos de cobertura presentes.
1. Cáñamo industrial
El cáñamo industrial es un tipo de Cannabis sativa L., designado por el USDA con menos del 0.3% de concentración de Tetrahidrocannabinol (THC) en cualquier parte de esa planta, incluidas las semillas y todos sus derivados. Esto es diferente a la marihuana medicinal o recreativa, que contiene más del 0.3% de THC. La marihuana medicinal o recreativa no se puede producir con un permiso de cáñamo.
Morfológicamente es un cultivo anual. Produce flores masculinas y femeninas en plantas separadas (dioicas) y crece hasta 6 m de altura. Los tallos del cáñamo son erectos, huecos y delgados. Otra característica notable es su estructura foliar palmeada. Los principales compuestos químicos, como los terpenoides y los cannabinoides, se biosintetizan en la inflorescencia. El cultivo es sensible al fotoperíodo y suele ser una planta de días cortos. El cáñamo responde bien a los niveles elevados de CO2 y temperatura en el contexto de los escenarios actuales de cambio climático y es un cultivo que ahorra agua.
2. Historia y usos
Históricamente, el uso del cáñamo se remonta a la China Paleolítica, donde su fibra se hilaba hasta obtener un hilo utilizable hace casi 50,000 años. Se cree que en el siglo XVI fue traído a Europa para producir semillas y fibra (USDA-ERS, 16). La fibra de cáñamo también se documentó en Chile en 2019. Desde allí fue llevada al noreste de EE. UU. para su cultivo y finalmente se extendió a Virginia (1545) y a otros estados como Kentucky, Missouri, Kansas e Illinois entre 1775 y 1840 (USDA-ERS , 1860). El cáñamo se utilizaba principalmente para fabricar telas para velas para la marina de EE. UU.
Después de que el Congreso de los EE. UU. aprobara la Ley del Impuesto sobre la Marihuana en 1937, el cultivo de cáñamo se redujo a cero hasta 1958. Además, la Ley de Sustancias Controladas de 1970 restringió el cultivo de todos los tipos de cáñamo hasta 2014. Después de que la Ley Agrícola de los EE. UU. de 2014 reconociera la importancia del cáñamo como Como cultivo comercial potencial, la industria del cáñamo comenzó a resucitar de su coma (Cherney y Small, 2016). La Ley de Cultivo de Cáñamo de 2018 eliminó legalmente el cáñamo industrial de la categoría de sustancias controladas 'Lista 1' y permitió que el cultivo se cultivara como cultivo comercial. Como resultado, la cantidad de acres utilizados para la producción de cáñamo aumentó de cero en 2013 a 90,000 acres en 2018 (Mark et al., 2020).
Casi todas las partes de la planta de cáñamo son útiles para fines industriales (Fig. 1). Los tallos y las semillas se consideran productos comerciales importantes. Los tallos contienen una capa exterior de corteza o floema llamada "fibra de líber" y un núcleo leñoso interior llamado "hurd". La fibra de líber se puede utilizar en industrias textiles para ropa, zapatos, bolsos y pañales y para aplicaciones como construcción, papel, tapetes, cuerdas, aislamiento y material de refuerzo. Hurd es un ingrediente excelente para mezclas para macetas, abono, relleno hidropónico, lecho para animales, mantillo, productos absorbentes, cáñamo, tableros de fibra y tiene cientos de usos más. El aceite se puede extraer de las semillas de cáñamo para cocinar, productos de belleza, lubricantes, pinturas al óleo, combustible y barnices, mientras que el grano entero se puede utilizar para harina comestible, cerveza, piensos, productos horneados y productos lácteos. Las hojas de cáñamo se pueden utilizar para hacer abono y lecho para animales. Indirectamente, el cáñamo proporciona servicios ecosistémicos al agregar materia orgánica y secuestrar carbono en el suelo, proteger el suelo de la erosión y preservar recursos naturales como los bosques y el agua.
3. Prácticas de campo para el cáñamo orgánico
Los productos químicos sintéticos no están permitidos en la agricultura orgánica. Afortunadamente, el cáñamo requiere menos productos químicos sintéticos que otros cultivos en hileras como el maíz y la soja. Los productores pueden eliminar de su inventario los herbicidas y otras costosas medidas de control de malezas porque el cáñamo es un cultivo más suave y rápidamente produce un dosel denso que suprime las malezas. Esto lo convierte en una opción perfecta para la producción orgánica. Las consideraciones clave para una producción exitosa de cáñamo son la elección de un cultivar de cáñamo adecuado, el método de plantación, el manejo de fertilizantes, el manejo de plagas, la cosecha, el enriamiento, el procesamiento (opcional), las oportunidades de mercado y la rotación de cultivos.
4. Clima y suelo
El cáñamo se adapta a suelos bien drenados con un pH de entre 6.0 y 7.5 (Univ. Wisc. Extension, 2020). La humedad del suelo es fundamental para una fibra de buena calidad porque la decorticación puede verse afectada por el contenido de humedad del tallo (com. pers. Ken Meyer). El cáñamo prefiere climas subtropicales templados con temperaturas superiores a 45 °F para la germinación y 65 °F para el crecimiento. Sin riego, es esencial recibir al menos de 635 a 890 mm (25 a 35 pulgadas) de lluvia anual. El cáñamo es un cultivo heliófilo, lo que significa que son esenciales más de 6 horas de luz solar diaria (Univ. Wisc. Extension, 2020).
5. Conozca el tipo de crecimiento
Hay cientos de cultivares de cáñamo en el mercado que se obtienen para la producción de fibra o semillas en los EE. UU. Elegir el cultivar adecuado para su operación agrícola es crucial. También depende del entorno y del nivel de fertilidad de su campo. Por ejemplo, el cáñamo tipo semilla generalmente requiere menos nitrógeno (N) y grados día de crecimiento más largos que el cáñamo tipo fibra. También se deben considerar las oportunidades de mercado y la disponibilidad de instalaciones de procesamiento antes de seleccionar la variedad.
6. Plantar cáñamo
No se han desarrollado ni están disponibles maceteros específicamente para plantar cáñamo. Un método común para plantar cáñamo es la siembra con sorgo, ya que tiene un tamaño de semilla similar al del cáñamo. De manera similar, se puede utilizar una sembradora al voleo para sembrar. La labranza es el método convencional para preparar un campo para la siembra. Para una adecuada germinación, preparar un semillero fino con operaciones de labranza primaria (vertedera o arado de cincel) y secundaria (de disco o cultivador rotativo). Se recomienda nivelar la superficie del suelo antes de sembrar. En el noreste, el cáñamo se puede plantar entre mediados de mayo y mediados de junio para el cáñamo para fibra y desde principios de mayo hasta principios de junio para el tipo de cáñamo para semilla. La tasa de siembra de cáñamo para fibra normalmente es mayor que la de la variedad de semillas porque se puede plantar densamente. La Fig. 4 muestra la densidad de siembra lograda con una tasa de siembra de 75 y 35 libras/acre para los tipos de fibra y semilla de cáñamo, respectivamente. La semilla de cáñamo puede requerir un espacio entre hileras más amplio para maximizar la producción de semillas (> 7.5 pulgadas), mientras que el cáñamo para fibra se puede cultivar con espacios más estrechos.
Tabla 1. Información de plantación para tipos de fibra y semillas de cáñamo.
El cáñamo sin labranza (NT) no tuvo éxito en comparación con los sistemas de labranza (CT) en Kutztown, PA (Fig. 4). Tanto la densidad de semillas como de fibra fue significativamente menor en NT que en CT con o sin un cultivo de cobertura en el sistema. Esto se puede atribuir a la fuerte presión de las malas hierbas y a los residuos espesos de la superficie que eran impenetrables para las plántulas de cáñamo. La falta de investigación adicional y la información limitada sobre la producción de cáñamo orgánico sin labranza sigue siendo un desafío.
7. Manejo de fertilizantes
Los requisitos de nutrientes para el cáñamo en un suelo típico deben determinarse mediante una prueba de suelo. Las recomendaciones para NPK pueden ser diferentes para semillas y cáñamo de tipo fibra y dependen de la absorción total de N por parte del cultivo. El cáñamo responde bien a los fertilizantes suplementarios y la biomasa y el rendimiento de semillas se pueden aumentar aumentando las dosis de N (Fig. 5). La investigación en Kutztown, PA, demostró que los cultivos de cobertura leguminosos como la arveja peluda y los guisantes de invierno pueden proporcionar todo el N requerido para el cáñamo, eliminando la necesidad de una fuente externa de N. Sin un cultivo de cobertura, aplicación basal de 100 y 150 kg N ha –1 para semilla y fibra de cáñamo, respectivamente, fue óptimo para el crecimiento y la producción de biomasa (Fig. 6). El P y el K se pueden aplicar a razón de 30-40 y 20-30 kg ha–1 para una nutrición equilibrada. La harina de sangre (13:1:0.6 NPK) y el compost (2:0.5-1:2 NPK) son excelentes fertilizantes orgánicos. Es posible que la fertilización no sea efectiva para el cáñamo sin labranza, ya que tanto las variedades de semillas como de fibras no respondieron a la aplicación de N (Fig. 6). Esto se debió principalmente a la baja densidad del rodal (sección 6). Las malezas pueden beneficiarse de la aplicación de N si son dominantes.
8. Manejo de malezas
Las malas hierbas son una gran preocupación para los productores orgánicos. El manejo de malezas durante las primeras etapas de crecimiento de los cultivos es un gran desafío para los productores con labranza cero. La biomasa del cáñamo, incluidos los tallos y las semillas, puede disminuir al aumentar la presión de las malezas (Fig. 7a). Por el contrario, el cáñamo se puede utilizar como un cultivo más suave, ya que puede disminuir significativamente la biomasa de malezas, especialmente las malezas de hoja ancha (Fig. 7b). Una biomasa de cáñamo de 4 Mg ha–1 o más puede suprimir eficazmente las malezas, como se observa en condiciones de labranza, mientras que las malezas pueden ser problemáticas si el rendimiento de la biomasa de cáñamo no alcanza ese nivel. En el tratamiento de labranza convencional, independientemente de los niveles de fertilización con N, la cantidad de biomasa de malezas fue significativamente menor que en el tratamiento sin labranza (Fig. 8). Esto sugiere que la labranza es importante para el establecimiento del cáñamo (sección 6) y la posterior supresión de malezas. Dado que tiene un alto potencial de supresión de malezas, incluir cáñamo en una rotación de cultivos puede agotar el banco de semillas de malezas en el suelo. Los cultivos de cereales pequeños como el trigo, la avena, la cebada, el trigo sarraceno y el triticale pueden beneficiarse de un banco de semillas bajo en malezas en una rotación de cultivos con cáñamo.
Manejo de plagas de insectos
Las plagas de insectos y ácaros pueden afectar drásticamente el rendimiento y la calidad del cáñamo industrial en diferentes tipos de agroecosistemas. Barrenador europeo del maíz (Ostrinia nubilalis), gusano elotero del maíz de Colorado (Helicoverpa zea), barrenador euroasiático del cáñamo (Grapholita delineana), trips, pulgón del cannabis (Phorodon cannabis), saltamontes, escarabajos japoneses (Popillia japonica), saltamontes (p. ej., Graphocephala versuta y Agallia constricta), las chinches de las plantas deslustradas (Lygus lineolaris), las chinches hediondas de hombros rojos (Thyanta custator), los ácaros rojizos del cáñamo (Aculops cannabicola) y los ácaros (Tetranychus spp.) son las plagas del cáñamo más dañinas en los EE. UU. (Cranshaw et al. otros, 2019). Las plagas de insectos restringen la productividad del campo de cáñamo al alimentarse de tallos y hojas, además de transmitir enfermedades microbianas. Dado que no se permite el uso de pesticidas registrados en el cáñamo, a medida que se expande la producción de cáñamo, es probable que los productores necesiten información sobre los métodos de manejo integrado de plagas (MIP) más efectivos que combinan estrategias culturales, mecánicas, químicas y biológicas.
La mejora de la agrobiodiversidad para sustentar la población de insectos beneficiosos y depredadores naturales, así como el uso de cultivos trampa, son algunos ejemplos de técnicas de MIP. El propio cáñamo sustenta a un gran grupo de especies enemigas naturales. El cultivo intercalado de cáñamo con otros cultivos extensivos también puede promover la población de enemigos naturales. La rotación de cultivos y el uso de densidades de siembra y dosis de fertilizantes adecuadas son estrategias culturales que mejoran la tolerancia y la resistencia de las plantas a las plagas. El manejo de malezas es fundamental ya que las malezas albergan plagas de insectos y enfermedades. Para controlar las plagas de insectos se pueden utilizar agentes de control biológico y biopesticidas registrados para su aplicación en agricultura orgánica.
Manejo de cosecha y poscosecha
Por lo general, la fibra de cáñamo tarda entre 50 y 70 días en estar lista para la cosecha de los tallos, y un poco más de 90 días para que la semilla de cáñamo madure, pero este número también depende del contenido de humedad del suelo y de la temperatura durante la temporada de crecimiento. La sequía puede provocar una madurez temprana y hacer que las plantas de cáñamo pasen de la etapa vegetativa a la reproductiva. Para la producción de fibra, las plantas deben cosecharse a más tardar en la etapa inicial de formación de semillas. Asegúrese de que la planta no tenga estrés hídrico en el momento de la cosecha para facilitar el enriamiento. Las segadoras con barra de hoz de dos o tres niveles son efectivas para cortar tallos gruesos y altos y permiten el enriamiento en el campo. Para la producción de semillas, las espigas deben cosecharse cuando más del 70 por ciento de las semillas estén maduras y comiencen a romperse. El contenido de humedad del grano en el momento de la cosecha debe ser de entre el 18 y el 25 por ciento. La plantación de variedades de baja estatura permite utilizar eficazmente una cosechadora para la cosecha de cereales. Las variedades más altas pueden crear problemas porque sus tallos pueden quedar atrapados en la segadora. El retraso en la cosecha puede aumentar la rotura, lo que resulta en una pérdida de rendimiento y la aparición voluntaria de cáñamo en el otoño. Las semillas cosechadas deben deshidratarse al 15 por ciento o menos para su almacenamiento.
El enriamiento es un proceso microbiano que rompe los enlaces químicos entre la fibra del líber (corteza entera) y la hurd (núcleo leñoso) y permite la extracción de la fibra. El rocío o el enriamiento en el campo es una forma fácil y económica de enriar los tallos de cáñamo. Después de segar con una segadora con barra de corte, el enriamiento en el campo en un ambiente abierto demora hasta cinco semanas. Dejar rastrojos de cáñamo de 6 pulgadas de alto ayuda a mantener un espacio de aire entre la superficie del suelo y la hilera para evitar el desarrollo de hongos y facilitar el secado. Es aconsejable rastrillar las hileras un par de veces para retirar el material foliar. Una vez que el cáñamo está listo para ser recolectado, se puede empacar en fardos cuadrados o redondos y transportar a una instalación de procesamiento. Durante un proceso llamado "cortado" o "decorticación", los tallos de cáñamo debidamente enriados se pasan entre rodillos estriados, lo que rompe la cáscara en pedazos y la separa de la fibra. Existen varias instalaciones descortezadoras en todo el país con una capacidad de procesamiento de más de 1 TM hr–1.
Rendimiento
Encontramos tallos de cáñamo de fibra más gruesos con más fibra y caña en el tratamiento con cultivo de cobertura sin labranza (NTCC) que en cualquiera de los tratamientos de labranza convencional (labranza convencional, cultivo de cobertura, CTCC; labranza convencional, cultivo sin cobertura, CTNC) y barbecho sin labranza (NTNC) (Fig. 9a). La mayor productividad de la planta en NTCC aumentó el rendimiento de fibra de líber y caña, haciéndolo comparable a los tratamientos CT (Fig. 9b). El rendimiento de fibra basta fue de 2.1 TM ha-1 bajo labranza convencional y 0.86 TM ha-1 bajo sistema de labranza cero. Las tasas de aplicación de nitrógeno afectaron el rendimiento de fibra de líber y caña bajo CTNC, pero no afectaron el rendimiento bajo sistemas de labranza cero y cultivos de cobertura (Fig. 10). Bajo el sistema CTNC, el rendimiento tanto de caña como de fibra se puede maximizar con 150 kg M ha–1. Sin embargo, la variabilidad en el rendimiento fue sustancialmente mayor que con tasas de aplicación más bajas (Fig. 10).
Aunque Santhica-27 es conocida por su producción de fibra, el rendimiento de semillas de esta variedad fue comparable al rendimiento de un cultivar de tipo de semilla típico (Earlina 8FC) (Fig. 11a). La labranza afectó el rendimiento de semillas, con un mayor rendimiento con los sistemas de labranza convencionales (724 kg ha–1), en comparación con la labranza cero (394 kg ha–1). La menor densidad de plantas y la alta presión de las malezas afectaron el rendimiento de semillas en los tratamientos con labranza cero. Las mayores tasas de aplicación de nitrógeno condujeron a un mayor rendimiento de grano (Fig. 12), especialmente en CTNC. La respuesta de Santhica-27 a la aplicación de N fue mayor que la de Earlina 8FC, mientras que la labranza cero favoreció principalmente a Earlina 8FC en la producción de grano (Fig. 12).
Oportunidades de mercado y economía
Hay cientos de usos potenciales para la fibra de líber y las semillas de cáñamo. En 2021, la Asociación Nacional del Cáñamo (NHA) publicó un informe sobre el impacto económico de la industria del cáñamo en los EE. UU. El informe proyectó un impacto de 32 mil millones de dólares para el cáñamo industrial para 2030.
En mayo de 2023, los productores recibían hasta 300 dólares estadounidenses por tonelada por material de fibra de cáñamo en bruto y hasta 11 dólares estadounidenses por libra por semillas orgánicas procesadas. Si bien el precio de las semillas tiene una prima orgánica, no existe ninguna prima de precio para el cáñamo de fibra orgánica. La NHA ha estado presionando continuamente para que se regule el mercado y se aumenten los precios del cáñamo orgánico, de modo que se pueda reducir la fluidez en los precios y las políticas a nivel federal y estatal. Según los datos económicos combinados informados por Penn State Extension y las Asociaciones de Productores, el rango de rentabilidad sobre el costo total está entre 74 y 1220 dólares por acre para fibra de cáñamo y alrededor de 1 dólares por acre para semillas de cáñamo. Estos cálculos se basaron en 550 acres de operación.
A pesar del potencial del cáñamo para ser un cultivo comercial lucrativo, todavía es difícil encontrar un canal de ventas antes de la producción e información concreta del mercado sobre los precios. Esto se debe principalmente a batallas legales de larga data y políticas gubernamentales adversas (ver sección 2) que hicieron que este cultivo fuera ilegal, lo que interrumpió la cadena de oferta y demanda. Por lo tanto, los productores deben considerar las oportunidades del mercado local, las leyes, los costos de transporte e insumos y los factores agronómicos antes de comenzar la producción de cáñamo.
Acknowledgment:
Este material se basa en un trabajo financiado por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, bajo el acuerdo número [NR212D37XXXXG001]. Agradecemos al personal técnico y científico del Rodale Institute, por proporcionar instalaciones de investigación y apoyo durante todo el experimento.
Renuncia de responsabilidad:
Las opiniones, hallazgos, conclusiones o recomendaciones expresadas en esta publicación son responsabilidad del autor o autores y no reflejan necesariamente la opinión del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos. Asimismo, cualquier referencia a marcas o tipos de productos o servicios específicos no constituye ni implica un respaldo del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos a dichos productos o servicios.