Rev. Fac. Agron. (LUZ) 1995, 12: 523-538

Alternativas de producción en sistemas de ganadería lechera de doble propósito (vaca - maute) I.- Minimización de costos de alimentación del rebaño¹

Production alternatives in dairy double purpose systems (cow - calf). I.- animal feeding cost analysis

Fátima Urdaneta²; Angel Casanova²

1. Proyecto No. 1427-88 subvencionado por el Consejo de Desarrollo Científico y Humanístico (CONDES) de la Universidad del Zulia.

Recibido el 07-10-94 Aceptado el 27-03-95

Resumen

Con el objeto de minimizar los costos de alimentación de rebaños de fincas representativas de doble propósito (vaca-maute), se diseñaron y analizaron modelos de programación lineal con alternativas de producción de forrajes y cultivos producidos en la propia finca, además de otras alternativas de compra de alimentos, realizándose presupuestos para cada una de estas actividades, tomando en consideración los costos operativos estimados. Los sistemas de fincas fueron clasificados por la carga animal: 1 - 1.5 y 2 UA/ha y por el nivel productivo de los animales en ordeño: 6 - 8 y 10 kg de leche/vaca-día (kg/vaca). Las actividades que aparecieron consistentemente en los programas fueron: el mantenimiento y fertilización del pastizal de guinea (Panicum maximum, Jacq), el cultivo de yuca (Manihot esculenta, Krantz), el cultivo de sorgo forrajero (Sorghum bicolor) y la compra de harina de soya (Glycine maxima), entre otros. Se observa que el porcentaje de participación de los costos originados por la solución óptima encontrada con respecto al valor de la producción bruta (%VPB), disminuye con el nivel productivo y aumenta con la carga animal. La actividad de producción de forrajes más estable es el mantenimiento del pastizal de Guinea (Panicum maximum, Jacq). La actividad de producir yuca para consumo animal es la más inestable ya que es altamente dependiente de los cambios en los costos de la mano de obra.

Palabras claves: programación lineal, alimentación animal.

Abstract

Key words: Linear programming, animal feeding.

Introducción

El proceso de toma de decisiones económicamente óptimas considera aspectos de variada naturaleza que se hace necesario tomar en cuenta para asegurar la aplicabilidad y en consecuencia el éxito de los resultados, sobre todo cuando la decisión se refiere a entes biológicos cuyas características definen sistemas de alta variabilidad.

Estas consideraciones se aplican a los sistemas de producción animal típicos de las zonas tropicales, ya que están caracterizados por circunstancias que se repiten a lo largo de la América tropical y que limitan su eficiencia; una de ellas es la distribución irregular de las precipitaciones que hace necesario buscar y combinar alternativas de solución al problema de alimentación de los rebaños para disminuir los efectos de estaciones secas prolongadas, y mantener la productividad a niveles aceptables.

Entre estas alternativas se pueden nombrar la henificación, el silaje, el suministro de alimento concentrado, la fertilización, el riego, el suministro de pasto de corte, la estrategia del pasto diferido entre otras; todo esto nos indica la complejidad del problema, ya que la solución en muchos casos es la selección de una combinación de estas alternativas, lo que hace muy difícil tomar una decisión ya que además hay que hacer consideraciones de tipo económico.

En la práctica tomar decisiones en este sentido se hace para maximizar beneficios o reducir costos en consideración a un determinado grupo de restricciones. Para ello se cuenta con la programación lineal como uno de los métodos de análisis de la información técnica económica disponible para tomar decisiones, y por medio del cual se pretende en este estudio:

1.- Determinar la combinación de alternativas de alimentación que minimice los costos de alimentación de los rebaños característicos de la zona de El Laberinto y que satisfaga sus requerimientos.

2.- Realizar análisis de sensibilidad de los resultados óptimos obtenidos.

Materiales y métodos

1.- Ubicación y descripción del área de estudio

El sector "El Laberinto", del Municipio Jesús Enrique Lossada, Estado Zulia, está situado a 10^o31' 15" de latitud norte y 72^o10' 00" de latitud oeste. (1).

El clima y la vegetación corresponden al bosque seco tropical según Holdrige (3); con una precipitación que varía de 700 a 1.740 mm/año. El primer período de lluvias empieza a mediados de abril y termina en junio y el segundo empieza a finales de septiembre y dura hasta mediados de diciembre, luego de diciembre a abril existe un período seco muy prolongado. La temperatura promedio anual es de 29^oC (8).

Los suelos son de relieve predominantemente plano, clasificados como ultisoles y alfisoles y pertenecientes en su mayoría a la formación geológica "El Milagro", son de textura media (franco - arenoso) con incrementos de arcilla en el perfil y pH de 4.5 a 7.5. Estos suelos están considerados según la capacidad de uso de la tierra dentro de la clase II debido al clima sub - húmedo. (1)

2.- Metodología de recolección y análisis de datos

Se siguió la metodología utilizada por Urdaneta y col (14), donde las alternativas de pastoreo evaluadas están basadas en el comportamiento estacional del pasto guinea, Panicum maximum Jacq) (Figura 1), realizándose las siguientes modificaciones:

Fig. 1. Distribución estacional de la producción de materia seca del pasto guinea (Panicum maximun Jacq)

1.- Las fincas sólo fueron clasificadas por la carga animal que soportan (1, 1.5 y 2 UA/ha) y por el nivel productivo de los animales en ordeño (6, 8 y 10 kg de leche/vaca/día), ya que para diferentes tamaños de fincas, las alternativas seleccionadas eran proporcionalmente iguales, de manera que se modeló para fincas de 100 ha.

2.- Las alternativas de fertilización y pasto diferido se evaluaron con 200 kg/ha de urea más 50 kg/ha de superfosfato triple.

3.- La cantidad de proteína cruda equivalente o proveniente de la mezcla melaza - úrea en cualquiera de las cuatro épocas del año, no debe exceder el 1% del peso vivo del animal.

4.- Se actualizaron todos los presupuestos con datos del 1er trimestre del año 1993 provenientes de las encuestas realizadas a los productores referente a los insumos utilizados en cada proceso considerado en este análisis; en los cuadros 1 y 2 podemos observar los presupuestos de las alternativas de fertilización del pasto guinea y del cultivo de Yuca (Manihot esculenta Krantz) respectivamente.

Cuadro 1. Costos operativos y producción estimada asociados al mantenimiento y fertilización de 1 hectárea de pasto guinea (Panicum maximum, Jacq)

*se considera la maquinaria propia,, por lo tanto estos costos incluyen, los costos de funcionamiento (combustibles, lubricantes, servicio, reparaciones y repuestos)

Cuadro 2. Costos operativos anuales y producción estimada asociados al cultivo de la yuca (Manihot esculenta, Krantz) de secano

Minimizar Z = C₁ X₁ + C₂ X₂ + ... + C_n X_n (1)

donde:

Z = costo mínimo (función objetivo)

Xi= cantidad de la alternativa de alimentación i a ser usada (hectáreas o toneladas)

Ci = costo por unidad de cada alternativa i (Bs/ha o Bs/ton)

Sujeto a las siguientes restricciones: 2

a₁₁ x₁ + a₁₂ x₂ + ... + a_1n x_n b₁

a₂₁ x₁ + a₂₂ x₂ + ... + a₂n x_n b₂

a_m1 x₁ + a_m2 x₂ + ... + a_mn x_n b_m

donde:

a_ij = aporte nutricional de cada alternativa para cada época (kg/ha o kg/ton de PC, NDT o MS)

x_i = alternativa de alimentación (ha o ton)

b_i = requerimientos mínimos del rebaño por época (kg de PC, NDT y MS)

El modelo matemático utilizado es el modelo básico de Programación Lineal; modelo determinístico basado en la siguiente expresión matemática:

Los requerimientos del rebaño (restricciones del programa) fueron calculados a partir de la estructura del rebaño para cada grupo de finca representativo, ya que se encuestaron fincas en cada grupo y se tomaron los promedios para estructurar cada composición del rebaño, a excepción de los rebaños de carga 2 UA/ha para los cuales no existió suficiente información y se estimaron tomando en cuenta las composiciones de los rebaños referidas por diferentes autores (11, 4). Luego a partir de las tablas de requerimientos (6), se calcularon las necesidades nutricionales por época de cada rebaño.

Otras restricciones:

. . . (4) . . . (p+q = n)

. . . (5). . . donde

e_i = aporte energético (kg NDT/ton) de la alternativa de conservación o alimentación seleccionada.

x_i = alternativa de alimentación seleccionada.

x_ci = alternativa de conservación seleccionada.

P_i = aporte proteico (kg PC/ton) de la alternativa de conservación o alimentación seleccionada.

. . . (6) . . . donde:

P_i = Kg de proteína cruda aportadas por cada tonelada de mezcla melaza - urea

xmu_i = toneladas de mezcla melaza - urea

1% = porcentaje con respecto al peso vivo del animal.

Luego de obtenidas las soluciones óptimas, se realizaron cambios en los costos de los insumos que más afectaban las alternativas seleccionadas para observar los cambios ocurridos y analizar la estabilidad de la solución óptima obtenida.

Todos los presupuestos de las alternativas evaluadas y los cálculos de los requerimientos para todos los rebaños de grupos de fincas analizados se realizaron con la ayuda de los programas Lotus 1 2 3 y Quattro, y los análisis de programación lineal con el programa Kinetics Linear Programming System.

Resultados y discusión

1.- Minimización de costos

Los costos que ocasiona la solución óptima encontrada están expresados en relación a su participación al valor de la producción bruta estimada ya que su expresión en términos absolutos pierde vigencia rápidamente y esto impide realizar comparaciones en el tiempo. En este tipo de análisis donde los resultados son puntuales se hace necesario expresar la información en términos que permitan su utilidad posterior; así que, en este punto interesa la estructura de costos y cómo una menor o mayor participación de estos costos con respecto al valor de la producción bruta estimada nos da una idea de la eficiencia económica relativa del sistema modelado.

Cuando se maneja 1 UA/ha la alternativa más importante es el mantenimiento del pastizal (88.24 - 93,9 ha) con una pequeña proporción de la finca con fertilización (Cuadro 3), que se incrementa levemente con el aumento en el nivel productivo. Producir entre 2.4 y 2.9 ha de yuca en régimen de secano, cosechar raíces y hojas y suministrarlo a los animales en época seca es la alternativa que aparece consistentemente para corregir las deficiencias del pastizal en E1: dic - abr. A medida que aumenta el nivel productivo aparecen otras alternativas como el cultivo de pequeñas superficies de sorgo forrajero (0.498 hasta 1.711 ha). La compra de suplemento proteico (soya) para ser suministrado en E1 sólo aparece para el nivel productivo más exigente (10 Kg/vaca) y en pequeñas cantidades (0.478 y 0.2 tm).

Cuadro 3. Alternativas seleccionadas para una carga de 1 UA/ha, un tamaño de finca de 100 ha y diferentes niveles productivos.

*se refiere a la productividad diaria de los animales en ordeño, expresada en kilos de leche por vaca.

En el Cuadro 4 se puede apreciar la tendencia del aumento de la superficie fertilizada en sustitución de la superficie que estaba sólo bajo mantenimiento del pastizal, ya que en este caso manejamos una carga más elevada y las necesidades de materia seca son mayores que en el caso donde se maneja 1 UA/ha. También se puede observar la selección de otras alternativas de producción en la propia finca como la producción de silo de maíz para ser suministrado en E1 y la compra del suplemento proteico se hace necesario tanto en época 1 como en época 4 (sept - nov).

Cuadro 4. Alternativas seleccionadas para una carga de 1.5 UA/ha, un tamaño de finca de 100 ha y diferentes niveles productivos.

*se refiere a la productividad diaria de los animales en ordeño, expresada en kilos de leche por vaca.

Es de hacer notar que el programa en su selección matemática trata de compensar los déficit con selecciones de este tipo ya que producir 0.044 ha de maíz para ensilar o mantener bajo riego en E1 0.015 ha de pasto guinea, no es viable desde el punto de vista práctico. Sin embargo podemos tomar decisiones para compensar, y el programa nos indica el grupo de alternativas que en conjunto se acercan al óptimo (minimización de costos).

Cuando se trata de modelar un sistema con una carga de 2 UA/ha, el conjunto de alternativas seleccionadas, muestra como la fertilización (de 82 hasta 87.9 ha) es la más importante para poder mantener las más exigentes necesidades de materia seca analizados (Cuadro 5). La alternativa de riego en pequeñas proporciones (de 2.951 a 6.125 ha), junto con la producción de yuca de secano aparecen consistentemente para suplir las necesidades en las épocas críticas (E1 y E3). La producción de sorgo forrajero va aumentando hasta el nivel productivo de 8 kg/vaca ya que en el nivel siguiente (10 kg/vaca) disminuye, y tanto esta alternativa como la producción de yuca de secano en E1 son sustituidos por la compra de un suplemento proteico (soya) para cubrir el déficit proteico en época 4, puesto que el déficit energético en época 1 es suplido por la alternativa de hacer silo de maíz producido en la misma finca (de 0.052 a 0.286 ha) en los sistemas de 8 y 10 kg/vaca respectivamente.

Cuadro 5. Alternativas seleccionadas para una carga de 2 UA/ha, un tamaño de finca de 100 ha y diferentes niveles productivos.

*se refiere a la productividad diaria de los animales en ordeño, expresada en kilos de leche por vaca.

En el Cuadro siguiente se puede observar el cambio ocurrido en la selección de alternativas a medida que aumenta la carga a manejar en el sistema. En el caso específico para producir 6 kg/vaca en ordeño (Cuadro 6), el cambio más importante es la sustitución de la superficie bajo sólo mantenimiento por un aumento brusco de la superficie fertilizada, hasta 87.2 ha en la carga animal de 2 UA/ha. La otra alternativa que aparece seleccionada es la producción de yuca de secano E1, aunque en pequeñas superficies: 2.46 - 6.21 y 1.95 ha para cargas 1 - 1.5 y 2 UA/ha respectivamente y yuca de secano E3: 2.02 y 1.925 para las cargas de 1.5 y 2 UA/ha. El resto de las alternativas seleccionadas tratan de compensar el déficit tanto energético como proteico de las época más crítica (E1), y sólo son seleccionadas para las cargas más altas (1.5 y 2 UA/ha).

Cuadro 6. Alternativas seleccionadas para un nivel productivo de 6 kg/vaca, un tamaño de finca de 100 ha y diferentes cargas animales.

Los mayores niveles de carga animal manifiestan una mayor participación de los costos con respecto al valor de la producción bruta de manera que es más costoso mantener los niveles de carga elevados, esta relación se manifiesta en todos los análisis de programación lineal realizados con este modelo hasta el momento (14), sin embargo esto se puede compensar con aumentos del nivel productivo. Un análisis de los resultados económicos de los sistemas modelados en términos absolutos y no relativos (%) permitiría determinar la combinación de carga y nivel productivo con mejores resultados económicos.

En todo caso las alternativas más importantes tienen las siguientes características:

1.- Son producidas en la propia finca. (Utilizan toda la tierra disponible).

2.- Están basadas en el cultivo del pasto guinea.

3.- Los animales cosechan su propio alimento (pastoreo).

Si bien es cierto que se incluyeron en el análisis muchas alternativas con pasto guinea, que es la base de los sistemas de producción de la región bajo estudio, también se le dio al programa la posibilidad de seleccionar otras alternativas de compra, suministro de alimentos, otros cultivos y métodos de conservación de pastos. En este sentido la selección realizada coincide con el comportamiento de estos sistemas en relación al pastoreo del pasto guinea como principal fuente alimenticia de los rebaños ya que sigue siendo la forma más económica de alimentarlos (5,13,15).

Sin embargo, en cuanto a la selección de las alternativas para suplir los déficit de materia seca, no coincide con las alternativas reportadas (12,13,10), ya que el programa no selecciona la henificación, y traslada ese peso importante, por un lado a la fertilización como vía para elevar sustancialmente la producción de materia seca y por otro al cultivo de pequeñas parcelas de yuca, cuyas hojas con alto contenido proteico y raíces de alto contenido energético permiten subsanar el déficit cualitativo de la producción de forrajes.

Esto coincide con los resultados de análisis con modelos de programación lineal realizados a fincas venezolanas de tierras bajas y húmedas (9), indican que el manejo mejorado de pasturas (fertilización, control de malezas, etc), es una de las alternativas que permiten aumentar la ganancia bruta de las fincas de doble propósito. En este caso el déficit proteico y energético de los forrajes, fue suplido por el suministro de la mezcla melaza - urea.

Estudios realizados en pasto guinea (7), refieren la capacidad del pasto de mantener 2 UA/ha sin necesidad de suplementación, sin embargo ocurre que dentro del manejo del pasto guinea se hace necesario una fase de confinamiento de los animales a entrada de lluvias con el objeto de permitir la recuperación y acumulación de reservas del pastizal para no comprometer la persistencia del mismo. En este período, el suministro de heno forma parte importante dentro de la ración.

Delgado (2), confirma que los rendimientos obtenidos en pasto guinea (Panicum maximum, Jacq), para los diferentes meses del año superan las necesidades de materia seca para la carga animal de 2 UA/ha, de manera que desde este punto de vista la suplementación con heno entraría en los sistemas, más por razones de comportamiento fisiológico del pastizal en su recuperación luego de una época seca prolongada que por necesidades globales de los sistemas que manejan menos de 2 UA/ha.

2.- Análisis de sensibilidad

Las alternativas que más aparecieron seleccionadas por los programas de minimización de costos fueron:

1.- Mantenimiento del pastizal

2.- Fertilización

3.- Yuca de secano E1

4.- Sorgo forrajero

5.- Compra de soya E1 y E4

El mantenimiento del pastizal es una alternativa que siempre es seleccionada, aún cuando se incremente el costo del herbicida o el costo de funcionamiento de la maquinaria; es una de las alternativas más estables ya que al aumentar estos insumos también aumentan en las otras alternativas, y el mantenimiento del pastizal utiliza proporcionalmente menos insumos; lo que sí se incrementa es el valor de la función objetivo.

La fertilización con urea y superfosfato triple, es la actividad más importante en los sistemas que manejan altas cargas (2 UA/ha), sin embargo sigue seleccionando una gran parte de la superficie fertilizada (Cuadro 7), pero disminuye las alternativas de cultivos y selecciona un mayor nivel de compra de harina de soya tanto en E3 como en E4, con el consiguiente aumento del %VPB.

Cuadro 7. Cambios en la selección de alternativas por incrementos, del 41% en el costo de los fertilizantes urea y superfosfato, triple.

*Sistema vaca - maute de 2 ua/ha 8 kg/vaca y 100 ha.

Un incremento del 30% en el costo de la mano de obra ocasiona la eliminación de la alternativa del cultivo de yuca para suministrarla en época seca (E1), aumentando los niveles de las alternativas que requieren mecanización como el silaje de maíz y el sorgo forrajero además sustituye la oferta proteica de las hojas de yuca por la compra del suplemento proteico (soya). Lo que encarece la ración ya que se observa un aumento brusco del %VPB (Cuadro 8).

Cuadro 8. Cambios en la selección de alternativas por incrementos del 30% en el costo de la mano de obra.

*Sistema vaca - maute de 1.5 ua/ha 6 kg/vaca y 100 ha.

Se puede afirmar que la producción de yuca para consumo animal resultó ser la actividad más inestable puesto que cualquier cambio en los costos de los insumos directamente relacionados con ella como la mano de obra o indirectamente como el fertilizante disminuyeron o eliminaron por completo la selección de la misma.

Incrementos en los costos de funcionamiento de la maquinara (Cuadro 9) ocasionan un aumento de la superficie fertilizada, en sustitución de las alternativas de cultivo como el sorgo forrajero o el ensilaje de maíz, que son las actividades que requieren un número mayor de horas máquina.

Cuadro 9. Cambios en la selección de alternativas por incrementos, del 66% en el costo del funcionamiento de la maquinaria.

*Sistema vaca - maute de 2 ua/ha 10 kg/vaca y 100 ha., , ,

Conclusiones

1.- Las alternativas que aparecieron consistentemente en los diferentes programas fueron:

1.1.- El mantenimiento del pastizal de guinea (Panicum maximum, Jacq), el cual fue más importante en los niveles de productividad de 6 kg/vaca.

1.2.- La fertilización del pastizal de guinea (Panicum maximum, Jacq), que aumentó con la carga hasta 85.06 ha en sistemas de 2 UA/ha y 10 kg/vaca.

1.3.- El cultivo de yuca (Manihot esculenta,Krantz) de secano para suministrar en época seca (E1), fue seleccionada en todos los sistemas analizados menos en el de 2 UA/ha y 10 kg/vaca.

1.4.- El cultivo del sorgo forrajero (Sorghum bicolor, seleccionado en todos los sistemas excepto en el de 1 UA/ha y 6 kg/vaca.

1.5.- El riego de pequeñas parcelas de pasto guinea (Panicum maximum, Jacq) aparecen seleccionadas estratégicamente para ser pastoreadas en la época seca más crítica (E1).

1.6.- La compra de suplemento proteico (soya) para ser suministrado en épocas 1 y 4, fueron seleccionadas para todas las cargas pero sólo para los niveles productivos mayores a 8 Kg/vaca.

2.- Se pudo observar que el %VPB disminuye con el nivel productivo y aumenta con la carga animal.

3.- Las actividades de producción de forrajes más estables son el mantenimiento y la fertilización del pastizal de guinea (Panicum maximum, Jacq).

4.- La alternativa de producir yuca para consumo animal en época seca (E1) es la más inestable, ya que es altamente dependiente de los cambios en los costos de la mano de obra.

Recomendaciones

Se recomienda realizar otros análisis ajustando aún más el modelo de programación lineal, tomando en cuenta lo siguiente:

1.- Las necesidades de suplementación de materia seca a inicios del período de lluvia (confinamiento).

2.- Colocar restricciones en cuanto a la selección mínima de alternativas, como la de hacer silo de maíz cultivado en la propia finca o las alternativas de riego, para evitar selecciones pequeñas que sean poco factibles de poner en práctica.

3.- Incluir otras alternativas para subsanar el déficit proteico, como la producción en la finca de leguminosas forrajeras arbóreas.

Literatura citada