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Introducción
En las regiones tropicales y subtropicales existe escasez de alimentos de calidad (Pound y Martínez, 1985). Aunque las gramíneas tropicales presentan una alta ef iciencia fotosintética que se traduce en mayores tasas de producción de biomasa, éstas poseen características anatómicas, bioquímicas y fisiológicas que las hacen menos eficientes que las gramíneas de clima templado. En esas condiciones los pastos tropicales son de calidad nutricional baja, en términos de energía, proteína y contenidos de minerales (Hernández et al., 2000).
La leucaena (Leucaena leucocephala Lam. de Wit) es una leguminosa tropical de elevado valor nutritivo para los rumiantes y es un forraje valioso como ingrediente en raciones para el ganado. Un sistema silvopastoril es una opción de producción pecuaria que involucra el uso de leñosas perennes (árboles o arbustos) que interactúan con los forrajes tradicionales y los animales en un sistema de manejo integral (Pezo y Ibrahim, 1998). Este sistema se caracteriza por la diversificación de sus productos y beneficios, que los hace más favorable en el uso de la tierra, lográndose un adecuado balance entre productividad, estabilidad, biodiversidad y autorregulación del ambiente (Marlats et al., 1995).
El aprovechamiento de la capacidad fotosintética de los estratos múltiples de plantas destinadas a proporcionar alimento para los animales, representa la mayor oportunidad para intensificar la producción pecuaria de manera sostenible (Ibrahim et al., 2006). El objetivo del presente estudio fue determinar la composición química y mineral de la leucaena (Leucaena leucocephala Lam. de Wit) y el pasto estrella (Cynodon nlemfuensis Vanderyst) asociados en un sistema silvopastoril intensivo a diferente edad de los rebrotes.
Materiales y métodos
Características de la zona de estudio
El presente estudió se realizó en la Unidad de Producción “El Gargaleote” propiedad de la Universidad Autónoma Chapingo, ubicada en el Municipio de Tamuín, San Luis Potosí, en la región conocida como “La Huasteca Potosina de México”. El área de estudio se ubica entre las coordenadas geográficas 24° 29’y 21° 10’latitud norte y 98° 20’y 102° 18’ de longitud oeste, a 40 msnm (INEGI, 2005); presenta una condición climática de tipo Aw ́o (e) descrito como caliente subhúmedo con lluvias en verano, con temperatura media anual de 26.8 °C y precipitación media anual de 927.7 mm (García, 2004). Los suelos son vertisoles y f luvisoles (según clasificación FAO-UNESCO), profundos y bien drenados, con textura limo arcillosa o areno limosa, con pH alcalino superior a 7.5 debido al origen geológico.
Características de la sparcelas
El estudio se realizó en una hectárea de terreno asociando leucaena y pasto estrella establecidos durante los meses de julio a diciembre de 2010 en un sistema silvopastoril intensivo (Solorio et al., 2009). La parcela experimental fue dividida en 18 lotes de 11.11 x 50 m (555.55 m2). Tres lotes seleccionados aleatoriamente fueron asignados a uno de seis tratamientos que correspondieron a la edad de los rebrotes: 35, 42, 49, 56, 63 y 70 días a partir de la poda reciente de la leucaena a inicio de la época de lluvias.
Obtención y análisis de las muestras
La toma de muestras de follaje consumible de cada especie forrajera se realizó en cada lote por triplicado, en tres sitios de muestreo de 3.2 m2 seleccionados aleatoriamente mediante el método de pastoreo simulado Hand Plucking (Penning, 2004) considerando la conducta de pastoreo de ovinos. Las muestras fueron secadas en una estufa de aire forzado a 65 °C para obtener el rendimiento de materia seca, y posteriormente molidas a 2 mm para determinar: materia seca (MS), materia orgánica (MO), cenizas (CEN), extracto etéreo (EE), proteína total (PC) utilizando la metodología de la AOAC (2000); fibra detergente neutro (FDN) y fibra detergente ácido (FDA) utilizando el método de Van Soest et al. (1991). La concentración de cada nutriente se ajustó usando las proporciones 52:48 para leucaena y pasto estrella, respetivamente, a partir del rendimiento de materia seca obtenido de cada especie forrajera durante la época de lluvias. A partir de la fracción inorgánica de cada especie forrajera se determinó el contenido de Ca, Mg, Na, K, Cu, Fe y Zn mediante el método de espectrofotometría de absorción atómica (Fick et al., 1979) y P por colorietría (Clesceri et al., 1992).
Análisis estadístico
Los datos se analizaron mediante el modelo lineal general (GLM) del programa SAS (2004) con el siguiente modelo estadístico:
Donde: Yij= valor de la variable de respuesta, correspondiente a la i-ésima edad de rebrote en la j-ésima especie forrajera, μ= media general, ERi= efecto del i-ésima edad de rebrote (i= 35, 42, 49, 56, 63, 70), EFj= efecto de j-ésima especie forrajera (leucaena, gramíneas), y εijk= error aleatorio ~ NIID (0, σ2e). Se utilizó la prueba de Tukey (Steel et al., 1997) para la comparación de las medias de tratamientos.
Resultados y discusión
Efecto de la edad de los rebrotes (ER) en la composición química y mineral de leucaena y pasto estrella
No hubo diferencias (p> 0.05) de EE y PC entre las edades de rebrote. La edad de los rebrotes mostró diferencias (p< 0.05) en el porcentaje de FDN y FDA. La edad de los rebrotes mostró diferencias (p< 0.05) en las concentraciones de Ca, Mg, Na, P, Cu y Fe. El Cuadro 1 muestra los efectos de la edad de los rebrotes (ER) en las variables de composición química y mineral de la leucaena y el pasto estrella asociados en un sistema silvopastoril intensivo.
Cuadro 1 Efecto de la edad de los rebrotes (ER) sobre la composición química y mineral de leucaena y pasto estrella asociados en un sistema silvopastoril intensivo.
EE= extracto etéreo; PC= proteína cruda; FDN= fibra detergente neutro; FDA= fibra detergente ácido; ab= medias con diferente literal muestran diferencias significativas entre columnas; y= error estándar de la media; x= nivel de significancia.
Extracto etéreo (EE) y proteína cruda (PC)
Contrario a lo mencionado por Lorenzo et al. (2012) quienes mencionan que se puede producir un proceso de dilución de nitrógeno (N), en el cual la relación de la PC con otros componentes de la materia seca (MS) disminuye, debido al crecimiento alcanzado por el pasto, por las condiciones favorable de luz, temperatura y humedad. Según Jarillo- Rodríguez et al. (2011) la dilución de la proteína puede atribuirse al incremento de la producción de MS, lo que incrementa el porcentaje de tallos y el aumento del contenido de pared celular, ya que son elementos que afectan la digestibilidad y PC de los pastos. Sin embargo, en este caso el contenido similar de EE y PC entre las edades de los rebrotes puede atribuirse a una respuesta positiva de la leucaena asociada con pasto estrella aportando nitrógeno fijado al suelo y otros nutrientes de capas más profundas del suelo permitiendo que el tejido vegetal de ambas especies forrajeras mantuvieran alta calidad nutricional (Sánchez et al., 2007).
Fibra detergente neutro (FDN) y fibra detergente ácido (FDA)
El contenido de FDA, aumentó a mayor edad de corte con 54.8% a los 70 días; y en FDN se observó un mayor porcentaje a los 49 días con 69%; sin embargo, esos incrementos fueron moderados, permitiendo que el tejido vegetal de ambas especies forrajeras mantuvieran una mayor calidad nutricional (Sánchez et al., 2007). Estos resultados concuerdan con los reportados por Lara et al. (2013) quienes observaron un incremento en el contenido de FDN y FDA de leucaena y pasto estrella al aumentarse la edad del rebrote, pero difieren con Maya et al. (2006) quienes no encontraron diferencias entre los periodos de corte para los mismos componentes de la pared celular de ambas especies forrajeras; sin embargo, difieren de los obtenidos por Maya et al. (2005) quienes no encontraron diferencias significativas para los componentes de la pared celular entre periodos de corte. Sin embargo, se han reportado aumentos en la concentración de fibras a mayor edad de corte, debido a que cuando los tejidos maduran se da un proceso de lignificación, aumentándose la fracción fibrosa de la pared celular (Martínez y Reyes, 2013).
Minerales
Las concentraciones de Ca, P y Cu disminuyeron a mayor edad de los rebrotes, mientras que Fe, Na y Mg se incrementaron, mostrando los valores más altos a 70 días después de la poda, lo cual es posible explicar debido a que varios de estos elementos se mantienen constantes en los órganos maduros y en los tallos de las plantas (Gomide y Zometa, 1976). De acuerdo con Minson (1990) hay una mayor concentración de P en forrajes tiernos comparados con forrajes maduros lo que corresponde a una mayor acumulación de este elemento durante el crecimiento activo de las pasturas en condiciones de mayor humedad en el suelo. La relación Ca:P no mostró diferencias significativas por efecto de la edad de los rebrotes, sin embargo, calcio aumentó y fósforo disminuyó a medida que la planta fue madurando.
Los niveles de PC en todas las edades de los rebrotes fueron superiores o adecuados para cubrir los requerimientos de ovinos y bovinos en pastoreo (Sánchez y Faria-Marmol, 2008). El contenido de FDN y FDA se ubican entre los estándares normales reportados por otros investigadores comparando leguminosas y gramíneas en diferentes edad de los rebrotes (Nouel et al., 2005; Sánchez et al., 2007). En cuanto a los minerales estudiados, considerando los requerimientos mínimos de minerales en la dieta de los ovinos (NRC, 1985), en el orden de 0.3, 0.1, 0.1, 0.5, 0.25 % y 2.0:1.0 de Ca, Na, Mg, K, P y relación Ca:P, respectivamente, y de Cu, Fe y Zn en el orden de 10, 50 y 30 ppm, los forrajes analizados presentaron def iciencias de Ca, P, Cu y Zn, así como una menor relación Ca:P.
Esto puede deberse a niveles bajos de esos minerales en el suelo, así como a una mayor dilución de los minerales debido a la época de lluvias. Las concentraciones bajas de Cu, Zn y P, así como las concentraciones altas de Fe y K en los forrajes en la época de lluvias con base a los requerimientos de los ovinos, coincide con lo previamente reportado por Muñoz- González et al. (2014) quienes reportaron concentraciones deCu,FeyZnde4.93,253y31mg/kgydeCa,Mg,Na,K y P de 0.31, 0.23, 0.09, 196 y 0.22 %, respectivamente, en forrajes tropicales en la época de lluvias en el norestes de Chiapas; estos autores mencionan que los forrajes presentan menores concentraciones de minerales en la época de lluvias comparado con la época seca.
Otros estudios en México Morales et al., (2007; Domínguez- Vara y Huerta Bravo (2008) en forrajes de clima templado; Vieyra-Alberto et al. (2013); Muñoz-González et al. (2014) en forrajes de clima tropical reportan variaciones en la concentración de minerales entre las épocas del año, por ello es necesario el desarrollo de otras investigaciones para conocer la composición nutrimental de los forrajes evaluados en este estudio en la época seca del año. Se recomienda la suplementación con Cu, Zn y P durante la época de lluvias para corregir las posibles deficiencias en los animales que consuman los forrajes en la zona de estudio.
Efecto de la especie forrajera (EF) en la composición química y mineral de leucaena y pasto estrella
En el Cuadro 2 se muestran los efectos de la especie forrajera sobre la composición química y mineral.
Cuadro 2 Efecto de la especie forrajera (EF) sobre la composición química y mineral de la leucaena y el pasto estrella en un sistema silvopastoril intensivo.
EE= extracto etéreo; PC= proteína cruda; FDN= fibra detergente neutro; FDA= fibra detergente ácido; ab= medias con diferente literal muestran diferencias significativas entre columnas; x= error estándar de la media; y= nivel de significancia.
Hubieron diferencias significativas (p<0.05), en el contenido de EE, PC, FDA, FDN, Ca, Mg relación Ca:P, Cu y Fe entre leucaena y pasto estrella, sin embargo, las concentraciones de Na, P, K y Zn fueron similares para ambas especies.
Extracto etéreo (EE) y proteína cruda (PC)
Leucaena mostró valores más altos para EE y PC. El EE fue 203% mayor en leucaena al porcentaje EE del pasto estrella, mientras que PC fue 175% superior en la leguminosa que en la gramínea. En leucaena Clavero (2011) reporta mayores contenidos de PC al de este estudio con 30.4%. Esto puede vincularse a que las leguminosas son fijadoras de N con raíces profundas que aumentan la disponibilidad de los nutrientes a través de la fijación biológica, reciclaje o bombeo de nutrientes desde capas profundas hacia la superficie del suelo (especialmente en zonas secas) y acumulación de materia orgánica en el suelo (Rao et al., 1998). Además, comparadas con especies de gramíneas tropicales, las leguminosas son capaces de sintetizar altos niveles de PC con una tasa relativamente baja de disminución de este componente a medida que la planta madura (Rincón, 2011).
Fibra detergente neutro (FDN) y fibra detergente ácido (FDA)
Leucaena mostró valores menores (p< 0.05) para los componentes de la pared celular (FDA y FDN). El contenido de FDN y FDA fue menor en leucaena que en pasto estrella (135 y 59%), respectivamente. Los menores niveles de fibras en las leguminosas se ha observado benefician el consumo de nutrientes en los animales. Por ejemplo, se ha observado que en ovinos suplementados con leguminosas, el consumo de materia orgánica (MO) y PC se incrementan (Abreu et al., 2004), según Weisbjerg y Soegaard (2008) el mayor consumo de leguminosas comparadas con las gramíneas pudiera ser, entre otras causas, a diferencias en la estructura química y el contenido de fibra.
Esto lo atribuyen a que las leguminosas tienen una menor concentración de FDN total, pero una mayor concentración de lignina que las gramíneas, y que esta lignina está ligada a una baja proporción de la FDN indigerible, por lo que existe una mayor proporción de FND digerible en las leguminosas que en las gramíneas. Según Wilson y Kennedy (1996) en las leguminosas, la lignina se encuentra solo en el xilema, por lo que este es completamente indigerible, mientras que en el resto de los tejidos no hay lignina y las paredes celulares son completamente digeribles.
Sin embargo, según Buxton y Russell (1988) en las gramíneas la lignina se encuentra distribuida en todos los tejidos de la planta, excepto en el floema, por lo tanto, la menor cantidad de lignina que poseen las gramíneas protegen una mayor cantidad de paredes celulares de la degradación ruminal, lo que provoca que la tasa de digestión de la pared celular sea menor que en las leguminosas. Lo anterior puede relacionarse con los efectos positivos que diferentes estudios han mostrado los de la inclusión de especies leguminosas y su efecto en la producción de leche en diferentes especies rumiantes (Razz y Clavero, 1997; Steinshamn, 2010) y ganancias de peso (Combellas et al., 1999; Verdolak y Zorate, 2008; Benavides-Calvache et al., 2010).
Minerales
Para Ca, Cu y Mg, el contenido fue 46, 86 y 31% mayor en leucaena que en pasto estrella, mientras que la relación Ca:P fue 43% mayor en pasto estrella. Lara et al. (2013) reportaron mayor aporte de Ca y P en la leucaena, mientras que Vivas et al. (2012) observaron en leucaena mayor porcentaje de Ca y Cu comparado con otras gramíneas; mientras que Gomide y Zometa (1976) observaron mayor porcentaje de Mg en la leguminosa. El contenido de fierro fue elevado en ambas especies forrajeras, incluso por encima del nivel crítico para rumiantes (McDowell y Arthington, 2005). Las concentraciones de Fe en las gramíneas de este estudio son congruentes con los de Vieyra-Alberto et al. (2013) quienes reportaron en promedio 116.5 ppm de Fe; sin embargo, reportan menores concentraciones de K y P en el orden de 0.15 y 0.07%, respectivamente, en gramíneas de la Huasteca Potosina, México.
Muñoz et al. (2014) reportan concentraciones de minerales en diferentes especies de gramíneas en el sureste de México en el orden de 0.36, 0.27, 0.13, 1.66, 0.2% de Ca, Mg, Na, K y P, respectivamente, y de 6.18, 274.25, 36.5 ppm de Cu, Fe y Zn, respectivamente, destacando niveles altos de Fe y niveles bajos de Cu y P, respecto al requerimiento de los bovinos. Concentraciones insuficientes de P, Cu, Zn y Se en forrajes tropicales fueron reportadas en otras regiones del país (Castañeda, 2012), aunque las deficiencias de Cu y Se suelen corresponder a suelos alcalinos y por antagonismo con altos niveles de Fe, S y Mo (Suttle, 2010). Aun con esta problemática, el sistema silvopastoril leucaena-pasto estrella, incrementa el contenido mineral y la calidad de la dieta de los rumiantes en pastoreo.
Minson (1990) menciona que existen diferencias en forrajes (materia seca) de distinta especie y diferente clima, por ejemplo en las concentraciones de Cu en leguminosas de clima tropical y templado con 3.9 y 7.8, de Zn 40 y 38 mg kg-1, respectivamente; en gramíneas de clima tropical y templado con concentraciones de Cu de 7.8 y 4.7, de Zn 36 y 34 mg kg-1, respectivamente. Para Suttle (2010) las leguminosas aportan más minerales que las gramíneas lo cual podría explicar el balance de minerales observado en nuestro estudio. Sin embargo, la relación Ca:P fue baja lo cual puede ocasionar un desequilibrio entre ambos minerales (Ceballos, 2004).
En cuanto a los requerimientos mínimos de minerales de los ovinos (NRC, 1985) leucaena y el pasto estrella presentaron bajas concentraciones de Ca; sin embargo, Huerta (2003) la deficiencia de Ca en rumiantes pastoreando gramíneas es muy rara y nunca ocurre en leguminosas. Ambos forrajes también presentan deficiencias de Zn, además, la gramínea presenta concentraciones de P y Cu menores a los requerimientos de los ovinos.
Es necesario mencionar la importancia que estos minerales tienen en el organismo de los animales, ya que el Cu es un componente necesario de la enzimas antioxidantes superóxido dismutasa (SOD) y ceruloplasmina (Waldron, 2010) importantes para prevenir la oxidación y peroxidación de tejido (Spears y Weiss 2010), mientras el Zn es necesario para la síntesis de metalotionina que ayuda a la eliminación de radicales libres y a mantener la integridad del tejido epitelial y para la formación de keratina la cual proporciona una barrera fisiológica contra la infección (O’Rourke 2009). Es importante mencionar la mayor capacidad de extracción de nutrientes por la leucaena, por lo que es necesario que nuevas se continúen investigando lo posibles beneficios de su asociación con otros forrajes.
Conclusión
Los componentes celulares: extracto etéreo y proteína cruda no fueron afectados por la edad de los rebrotes en ambas especies forrajeras; sin embargo, leucaena tuvo mayor contenido de grasa y proteína que pasto estrella. Ambas especies asociadas incrementaron la disponibilidad de la proteína en la dieta. Las paredes celulares se incrementaron a mayor edad del follaje comestible en ambas especies, pero el contenido de FDN y FDA fue mayor en pasto estrella. La concentración de Ca, P y Cu disminuyeron a mayor edad de corte, mientras que magnesio, hierro y sodio aumentaron a mayor edad del follaje debido a que estos minerales se acumulan en los órganos y tallos de plantas maduras. La relación Ca:P fue mayor en pasto estrella por su menor contenido de calcio en dicho forraje. Ca, P, Cu y Zn deben suplementarse en época de lluvias a rumiantes pastoreando leucaena asociada con pasto estrella. Hubo deficiencias de Cu, Zn y P en los forrajes estudiados por lo que se recomienda la suplementación con estos minerales a los animales que consumen estos forrajes.
