Introducción

La productividad de los pastos puede ser manejada de forma estratégica desde la siembra, para incrementar rendimientos y contenidos nutricionales (^{Ngoune y Shelton 2020}). No obstante, en el suelo los elementos químicos, no siempre, están, en cantidad suficiente o disponibles para la planta, lo que justifica la implementación de prácticas agronómicas para mejorar la producción y calidad del forraje entre ellas la aplicación de fertilizantes (^{Delevatti et al. 2019}, ^{Marques et al. 2020}). En estudios previos con zacate pangola (Digitaria eriantha Steud) indican que la fertilización nitrogenada aplicada en dos estaciones, primavera y otoño, se incrementó la movilización de los carbohidratos (^{Carreira et al. 2023}), pero para regiones tropicales es más recomendable en verano, con dosis que van de 50 hasta 500 kg N ha^-1 año^-1, porque al moverse los carbohidratos lo hacen, de la raíz al los tallos, formando nuevos brotes y hojas; por lo que, en la época de suficiente humedad en el suelo, este (N) será más asimilable por la planta a través de la raíz; mientras que a nivel nutricional, se genera mayor rendimiento de materia seca y proteínas (Delevatti et al. 2019, ^{Leite et al. 2021}), pero hay una disminución en los niveles de pectina y hemicelulosa, pero no de celulosa (^{Berça et al. 2021}, ^{Gimenes et al. 2023}). El valor nutritivo de los pastos se incrementa, en las primeras etapas de crecimiento, decae a medida que la planta se acerca a la madurez fisiológica y fase de senescencia (^{Balehegn et al. 2021}).

En la dinámica del crecimiento y la senescencia Digitaria eriantha Steud, puede alcanzar diferentes alturas y ser cosechado en dos épocas; seca y lluvias, en la época seca, hay incremento de producción de tallos, con menor altura, por lo que, no logra expresar todo el potencial productivo, esto también está relacionado con factores de nutrición, agua, luz y temperatura, cuando estos son óptimos alcanzan una acumulación mayor del forraje (^{Gusmão et al. 2020}). Mientras que ^{Carreira et al. (2023)}, sugieren que el valor alimenticio de una pastura, está en función de la ingesta voluntaria del animal y esto determina la respuesta productiva para una unidad animal, por la cantidad de nutrientes presentes en la pastura como los valores contenidos en zacate pangola que en promedio tienen: proteína cruda (PC) 7.9%, fibra detergente ácida (FDA) 46.6%, fibra detergente neutra (FDN) 69.5%, lignina detergente acida (LDA) 5%, extracto etéreo (EE) 2% y materia seca (MS) entre 10 y 50%. Todo en función a la cantidad de energía solar que las hojas reciben para realizar la fotosíntesis, donde el dióxido de carbono CO₂ es transformado e integrado a la planta en forma de carbohidratos (^{Tikam et al. 2013}). En tanto que ^{Rodríguez et al. (2010)} y ^{Nascimento et al. (2020)}, señalan que cuando la planta presenta energía almacenada, forma nuevos rebrotes, tallos, hojas y al finalizar semillas, dando lugar a proteínas, fibras y aceites; en el zacate pangola la PC varia de 7.9 a 9.3%, de acuerdo al desarrollo fenológico de la planta. Por lo anterior, en el presente estudio se espera que al menos una dosis de fertilización nitrogenada (DFN) y una densidad de siembra (DS) presente una diferencia significativa, así como su interacción, en los rendimientos de materia seca para producir pacas de 23 kg y en la calidad nutritiva del zacate pangola (Digitaria eriantha). Debido a lo anterior, el objetivo fue evaluar, el rendimiento y la composición química del zacate pangola, con diferentes densidades de siembra (DS) y niveles de fertilización nitrogenada (DFN) en suelos ácidos.

Materiales y métodos

Localización del experimento

El experimento se estableció en el mes de octubre del 2021, en el Instituto Tecnológico Superior de Juan Rodríguez Clara, del mismo Municipio en el estado de Veracruz, con coordenadas geográficas 18° 00 6.1 LN y 95° 24 1.7 LO, a una altitud de 133 m. La clasificación del clima es cálido subhúmedo (AW₀), según Köppen modificado por ^{García (2004)}, donde la temperatura y la precipitación media anual son de 24.5 °C (Figura 1) y 1100 mm, el tipo de suelo es Cambisol dístrico de textura arena migajosa, con pH fuertemente ácido 4.6 (^{Tosquy-Valle et al. 2020}).

Figura 1 Temperatura máxima y mínima, precipitación mensual acumulada durante el experimento, Juan Rodríguez Clara, Veracruz. Siembra (S), primera fertilización nitrogenada (¹FN), segunda fertilización nitrogenada (²FN), corte (C). Juan Rodríguez Clara, Veracruz. 2021-2022 

Resultados

En el Tabla 1 resalta la forma de como las prácticas de manejo agrícola (DS y DFN) impactan en las variables analizadas de producción y composición química del zacate pangola, demuestra las significancias estadísticas en función del factor (DS) con el fin de determinar la cantidad de material vegetativo (MV) que será ideal para ser plantado por ha^-1. En referencia con la dosis de fertilización nitrogenada (DFN) aplicada por hectárea y la interacción de ambos factores sobre las variables, la DS muestra efectos altamente significativos (p ≤ 0.01) en las variables (PV, PC, SI y LDA).

Se observa efecto significativo (p ≤ 0.05) en las diferentes unidades de materia seca (MSg, MSkg, MSt), lo cual indica que establecer densidades de siembra de DS2500 kg MV ha^-1 del zacate pangola (Tabla 2), produce 5.6 t ha^-1 MS, con un contenido de PC de 13.9%, no obstante, eleva los contenidos de SI y LDA (22.86 y 2.27%), respectivamente. Por otra parte, la DFN tiene un efecto altamente significativo (p ≤ 0.01), en EE, PC y LDA, además, se observa cómo fue significativo (p≤0.05) en variables de materia seca (MSg, MSkg, MSt) y también para el contenido nutricional elevando las cantidades de FDA y SI, señalando así, que DFN208 y 300 kg N ha^-1, producen los mayores rendimientos, además de alcanzar un máximo de PC de 14.5% en dosis de 208 kg N ha^-1 (Tabla 3). Pero al disminuir la DFN100 kg ha^-1 se incrementan los contenidos de EE de 5.5%, pero se puede ver afectada la digestibilidad si se aplica la dosis más alta de fertilizante nitrogenado por el aumento de SI y LDA. Para la interacción de ambos factores DS*DFN se tuvo efecto altamente significativo (p ≤ 0.01) para las variables, PV, EE, SI, LDA y significativo (p ≤ 0.05) para altura ALT, PC, FDA. Esto apunta, que la combinación de densidad alta y una dosis de fertilización intermedia a alta, principalmente DS2500 kg MV ha^-1 con DFN208 kg N ha^-1 maximiza el rendimiento y la calidad del forraje, mientras que dosis más altas de fertilizantes nitrogenados (DFN) puede afectar la digestibilidad al elevar los contenidos de SI y LDA.

Al analizar las medias por efectos principales en el Tabla 2, las tres densidades de siembra (DS), 1 500, 2 000, y 2 500 kg MV ha^-1, sobre las variables relacionadas con el rendimiento y la composición química del zacate pangola, denota como la DS2500 kg MV ha^-1, tiene los mejores resultados en las variables productivas, PV (4.98 kg), MS g, kg y t (0.142), (5693.3), y (5.6), lo que manifiesta la mayor producción en PV, MS. Para el análisis proximal; la PC incrementó con un DS alta 2 500 kg MV ha^-1, alcanzando un 13.9%, lo mismo para SI y LDA (9.5 y 2.2%), respectivamente. Estos últimos resultados (SI, LDA), al incrementarse afectan de forma negativa la digestibilidad del forraje, en contraste con una densidad baja DS1500 kg MV ha^-1, donde se revelan valores más bajos en muchas variables, pero sugiere que esta densidad de siembra no es la más adecuada para maximizar la producción, sin embargo, en EE, tuvo valores destacados con 2.9%, revela una mayor concentración de energía en el pasto.

Los efectos de cinco niveles de fertilización nitrogenada, se presentan en el Tabla 3 DFN: 0, 50, 100, 208 y 300 kg N ha^-1, sobre las variables respuestas analizadas del zacate pangola, indican que la ALT y el rendimiento de MS, se incrementa significativamente con las DFN altas de 208 y 300 kg de N ha^-1, donde la dosis de 208 kg N ha^-1, tuvo 0.140 g MS, mientras que, 300 kg N ha^-1, con 0.11 g MS, en cuanto al contenido nutricional este también tuvo efectos en PC, en dosis de 208 kg N ha^-1, alcanzó un máximo de 14.5%, posteriormente a EE y Cenizas (Cnz) con DFN100 kg N ha^-1, los valores máximos son de 4 y 8.8%, respectivamente. Para SI, dosis altas de 300 kg N ha^-1 (9.6%), afecta la calidad del forraje. Por tanto, dosis moderadas de fertilización nitrogenada DFN208 kg ha^-1 son las más eficaces para aumentar el rendimiento y la calidad nutricional, si se aumenta a dosis altas 300 kg N ha^-1, puede afectar la digestibilidad del zacate pangola, por otra parte, dosis bajas (50-100 kg N ha^-1) ofrecen ventajas intermedias, especialmente en términos de energía (EE).

El análisis de regresión múltiple de la Tabla 5, modela el efecto de las distintas dosis de fertilización nitrogenada (DFN), en dos variables, para la altura de la planta (AP) a los 180 días y la proteína cruda (PC) al momento del corte. Para ello se utilizaron tres tipos de modelo, un modelo lineal, donde se relaciona la variable dependiente con la DFN de manera directa, en el modelo cuadrático, aumenta una segunda potencia de la dosis, para capturar posibles relaciones no lineales, y en el modelo cúbico, agrega una tercera potencia para ajustar mejor el modelo en situaciones complejas. Por otra parte, el intercepto, nos va a dar un valor esperado de la variable dependiente cuando no se aplica fertilización (DFN0). La pendiente (ß1, ß2, ß3) son los coeficientes que indican cómo cambia la altura o proteína cruda conforme aumentan las dosis de fertilización nitrogenada. Los resultados de la Tablas 5 y 6, muestran que cuando no se fertiliza (DFN0), la altura del zacate pangola presentara en promedio 43.7 cm y su pendiente presentara un coeficiente DFN (ß1 = 0.431), esto dejar ver, que la altura de la planta aumenta en promedio 0.431 cm, por cada unidad adicional de DFN, lo que sugiere un incremento positivo con la aplicación del fertilizante, por otra parte en un coeficiente cuadrático DFN² (ß2 = -0.0031), sugiere que se expresa de forma negativa, esto dice, que en dosis más altas, el crecimiento de la altura va a disminuir, por tanto, existe un punto de saturación y el fertilizante deja de ser efectivo; en cuanto al modelo cubico DFN³ (ß3 = 0.00000683) aunque es un ajuste pequeño, se logra mejorar la dosis de fertilización alta, lo que permite capturar de manera más precisa la relación entre dosis de fertilización y la altura. Esto se representa con una R² del 55% de la variabilidad en la altura de una planta.

Para la PC, el intercepto se presenta en un 9.69% esto denota que, DFN0, el contenido de PC del pasto en promedio será de 9.69%, no obstante, en la pendiente DFN (ß1 = 0.053) sugiere que la PC aumenta en 0.053% por cada unidad adicional de fertilización nitrogenada, esto expresa una relación positiva entre la cantidad de DFN que fue aplicada y el contenido proteico (PC) del zacate pangola. Por otro lado, al tener un coeficiente cuadrático negativo DFN² (ß2 = -0.00013), refleja una disminución en la acumulación de PC a DFN más altas, en otras palabras, a mayor dosis de nitrógeno, no mejora el contenido de proteína y este puede tener un efecto adverso. El modelo presenta una R2 (55%). El Tabla 5 y 7, acentúan la importancia de optimizar la cantidad de la fertilización nitrogenada (DFN), para maximizar el crecimiento y su contenido en PC de los pastos, pero sin sobrepasar dosis efectivas, un exceso, no solo pueden ser ineficaz, sino también perjudicial. Efectos principales sobre algunas variables que no se hacen mención, no se colocaron por no presentar significancia (Tabla 2, 3, 4 y 5)

Discusión

La densidad de siembra de 2 500 kg MV ha^-1, en efectos principales (Tabla 2), señala que existen diferencias significativas en PV, MS, ^{Springer (2020)}, expresa que, en pastos, cuando se tienen incrementos en la densidad de población, al utilizar MV de 20 000 plantas ha^-1, existe una significancia de (p < 0.05) en rendimientos de biomasa, dando 16.3 t ha^-1 y rendimientos menores en densidad de población de 1 250 plantas ha^-1, se obtuvieron 5.6 t ha^-1. Al respecto, ^{Guarneros-Altamirano et al. (2000)}, ^{Enríquez-Quiroz et al. (2011)} mencionan que Digitaría eriantha Steud, se propaga por MV, con densidades de siembra de 1 a 2 t ha^-1 (1000, 1 500 a 2 000 kg MV ha^-1) y que este zacate, presenta altos contenidos de calidad nutritiva dependiendo de los días del corte a menor edad se tienen promedio de 7.9% de PC sin fertilizar conforme aumenta la edad de la planta este disminuye, por otra parte si se fertiliza llega a presentar más del 15% de PC (^{Tikam et al. 2013}, ^{Rossi y Privitello 2019}). Por otra parte, otro efecto principal es la dosis de fertilización nitrogenada (DFN), (Tabla 3), al realizar aplicaciones de N con dosis de 50 o 208 kg N ha^-1 son estadísticamente iguales para la parte productiva, no obstante, al analizarlo por los componentes nutricionales se observa como la proteína se incrementa al aumentar las dosis de fertilización (P ≤ 0.05), Al respectp, ^{Leite et al. (2021)} y ^{Delevatti et al. (2019)}, indican que con el aumento de la fertilización N, hay incrementos en los rendimientos, además de realizar modificaciones en el contenido nutricional, por otra parte se mostraron incrementos en las concentraciones de proteína cruda (PC) (p < 0.001). Las variables SI y LIG, mostraron diferencias estadísticas entre la (DS) y (DFN). Al respecto Braga et al. (2017), señalan que a medida que se incrementa la edad de la planta también se desarrollan concentraciones de lignina y disminuye la digestibilidad del forraje por la formación del complejo indigerible lignina-carbohidrato, también a medida que se incrementa la DS se incrementa la cantidad de FDN (hemicelulosa, celulosa y lignina) y FDA (celulosa y lignina), de la misma forma al incrementar los niveles de DFN, lo cual es similar (Tabla 2 y 3), y en la interacción (Tabla 4), pero también cuando se usan DFN de 208 kg N ha^-1, con DS2500 kg MV ha^-1 (Tabla 4), se incrementan los niveles de PC, esto podría verse favorecido por las condiciones climáticas, al momento del corte. Sobre lo mismo ^{Boschma et al. (2018)}, refieren que el zacate pangola tolera una precipitación entre 700 y 4 000 mm al año. En tanto que ^{Hernández et al. (2020)}, reportan que los contenidos de proteína mejoran durante la época de lluvia, además de favorecer el rendimiento del forraje, mientras que ^{Nascimento et al. (2020)}, menciona que zacate pangola mejora el contenido de proteína cruda de un 10 a 15%, como se observó en el presente estudio (Tabla 4), además del rendimiento de materia seca (MSg, MSkg y MST), proteína cruda (PC). Pero al incrementar la población (2 500 kg) y la DFN se observó que el contenido de fibra no digerible se incrementa, en cuanto a esa misma densidad de población sin fertilizar se tienen niveles bajos de sílice (SI) y lignina detergente acida (LDA), mas no para dosis de fertilización nitrogenada (FDN) que mostro los resultados más altos, cuando se cambia a una DS 1 500 kg y DFN 50 kg N ha^-1, estos sufren modificaciones en la FDN, SI y LIG, respectivamente. Pero no presenta diferencia significativa para el primero, esto indica que la DS, modifica la composición química del cultivo como lo expresan, ^{Wu et al. (2020)} y Reyes-Pérez et al. (2023) menciona que la fibra detergente neutra (FDN) se correlacionó en gran medida con la lignina (0.83), indicando que en la época de lluvia es la LDA dentro de la FDN quien mayor alcance tiene en su variabilidad. Desde otra perspectiva, se entiende que en DS altas al fertilizar, se incrementan los rendimientos, contenido de PC, energía EE, en cierta medida, pero, si no se corta en el momento adecuado, se lignifica y en DS bajas con DFN baja, se pueden mejorar los contenidos de digestibilidad, mas no de rendimiento. En investigaciones realizadas por ^{Cardoso et al. (2021)} y ^{Chaves et al. (2021)}, indican que cuando se realizaron fertilizaciones nitrogenadas de 200 y 300 kg de N ha^-1, hay mejor acumulación del forraje, que en dosis bajas de 100 kg de N ha^-1, esto se puede deber al efecto del nitrógeno fijado en el suelo que posteriormente estuvo de forma absorbible para la planta y con ello se aceleró el metabolismo celular e incrementaron los procesos morfogénicos provocando una acumulación del forraje, lo que coincide con ^{Pezo y García (2018)}. Mienrtras que ^{Gil et al. (2014)} mencionan que cuando se aumentó la dosis de N se incrementa el rendimiento de forraje verde en un 42% y de materia seca en 48%. Pero por otra parte Delavatti et al. (2019) menciona que cuando existe un aumento de dosis nitrogenada en los cultivos se puede presentar la Ley de Rendimientos Decrecientes (Ley de Mitscherlich), que a mayor aumento del uso de fertilizantes el rendimiento se puede ver afectado y disminuir por cada unidad agregada de fertilizante. Al respecto ^{Mousavi y Nagy (2021)}, realizaron modelos para medir rendimientos, en referencia a la fertilización, encontrando que fue significativo al uno por ciento, como la significancia que se mostró en las Tabla 1 y 5. No obstante, la altura de los cultivos se puede ajustar en referencia a las dosis de fertilización, como se observa en las Tablas 5, 6 y 7. Al respecto, ^{Montenegro et al. (2019)} muestran que por medio de labores agronómicas y la dosificación de fertilizantes con N y K ajustan la altura deseada de una planta.

Conclusiones

El establecimiento de zacate pangola en suelos ácidos puede ser optimizado, al utilizar una densidad de siembra alta de 2 500 kg de material vegetativo ha^-1 y una fertilización nitrogenada de 208 kg N ha^-1, se maximiza el rendimiento en materia seca, además de mejorar el contenido en proteína cruda hasta 15.9%. Pero con dosis mayores de fertilización, como 300 kg N ha^-1, se pueden tener efectos negativos, al incrementar los niveles de fibra no digerible y sílice, afectando la digestibilidad del forraje. Por lo que es necesario definir la dosis de los fertilizantes nitrogenados y realizar prácticas agrícolas que mejoren el rendimiento y la calidad nutricional de los zacates.