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Revista mexicana de ciencias pecuarias
On-line version ISSN 2448-6698Print version ISSN 2007-1124
Rev. mex. de cienc. pecuarias vol.12 n.4 Mérida Oct./Dec. 2021 Epub June 06, 2022
https://doi.org/10.22319/rmcp.v12i4.5904
Artículos
La interfaz suelo-planta en Megathyrsus maximus cv. Mombasa sometida a diferentes dosis de nitrógeno en pastoreo rotacional
a Federal University of Grande Dourados. Dourados Mato Grosso do Sul, Brazil.
b Embrapa Beef Cattle. Av. Radio Maia, 830. Zona Rural, 79.106-550. Campo Grande, MS, Brazil.
c Federal University of Mato Grosso do Sul. Faculty of Veterinary Medicine and Animal Science. Campo Grande, Mato Grosso do Sul, Brazil.
d Dom Bosco Catholic University. Campo Grande, Mato Grosso do Sul, Brazil.
Este trabajo tuvo como objetivo evaluar los efectos de tres dosis de nitrógeno (N) en las características morfogénicas y estructurales, la masa (MR) y la distribución de las raíces en el perfil del suelo, y la resistencia del suelo a la penetración de las pasturas de guinea Mombasa manejados con pastoreo rotacional. El diseño experimental utilizó bloques al azar con tres dosis de N (100, 200 y 300 kg ha-1) y tres repeticiones. El criterio para interrumpir el rebrote de los pastos fue la altura de 80 a 90 cm del dosel (90-95 % de intercepción de luz por el dosel). Los animales fueron retirados de los potreros cuando el dosel alcanzó el 50 % de la altura prepastoreo. Se evaluó la masa y acumulación del forraje, las características morfogénicas y estructurales del dosel, la MR y distribución en el perfil del suelo, y la resistencia del suelo a la penetración. En pastos fertilizados con 200 y 300 kg ha-1 de N, se observó la mayor aparición foliar (0.090 hojas macollo-1 día-1 y 0.081 hojas macollo-1 día-1), tasas de alargamiento (2.82 y 2.61 cm macollo-1 d-1) y mayor acumulación diaria de forraje (113.8 y 106.6 kg ha-1d-1). El uso de 300 kg ha-1 de N promovió una mayor resistencia del suelo a la penetración a 10 cm de profundidad en el pospastoreo (3.3 MPa). No se observó ningún efecto de las dosis de N en la MR (P>0.05). Por lo tanto, el control de la altura antes y después del pastoreo de los animales en los potreros ayudó a mantener la estructura del pasto y evitar el proceso de compactación del suelo. De acuerdo con los resultados, se concluye que 200 y 300 kg ha-1 de fertilización con N es una estrategia para intensificar los pastos.
Palabras clave Altura del dosel; Tasa de aparición foliar; Intercepción de luz; Masa radicular; Resistencia del suelo
This work aimed to evaluate the effects of three nitrogen (N) doses on the morphogenic and structural characteristics, root mass (RM) and distribution in the soil profile, and penetration soil resistance of Mombasa guineagrass pastures managed with rotational stocking. The experimental design used randomized blocks with three N doses (100, 200, and 300 kg ha-1) and three replicates. The criterion for interrupting the pastures’ regrowth was the height of 80 to 90 cm of the canopy (90-95 % of light interception by the canopy). The animals were removed from the paddocks when the canopy reached 50 % of the pre-grazing height. Forage mass and accumulation, canopy morphogenic and structural characteristics, RM and distribution in the soil profile, and soil resistance to penetration were evaluated. In pastures fertilized with 200 and 300 kg ha-1 of N, the highest leaf appearance (0.090 and 0.081 leaves-1 tiller-1 d-1), elongation rates (2.82 and 2.61 cm tiller-1 d-1) and highest daily forage accumulation (113.8 and 106.6 kg ha-1d-1) were observed. Using 300 kg ha-1 of N promoted greater soil resistance to penetration at 10 cm of depth in the post-grazing (3.3 MPa). No effect of N doses was observed for RM (P>0.05). The pre- and post-grazing height control of animals in the paddocks therefore helped to maintain the pasture structure and avoid the soil compaction process. According to the results, it is concluded that 200 and 300 kg ha-1 of N fertilization is a strategy for intensifying pastures.
Key words Canopy height; Leaf appearance rate; Light interception; Root mass; Soil resistance
Introducción
Los sistemas de pastoreo intensivo utilizan cultivares con alto potencial de producción forrajera y buen valor nutricional que requieren inversión en fertilización de mantenimiento. Panicum maximum (Sin. Megathyrsus maximus) cv. Mombasa es el cultivar más utilizado debido a su alto macollaje y vigor de rebrote después del pastoreo1,2. Este cultivar también tiene un potencial de producción que puede superar las 27 t ha-1 por año3,4 y alcanza valores nutricionales compatibles con ganancias individuales superiores a 700 g por animal día-1(5. Debido a su hábito de crecimiento y potencial productivo, este cultivar debe ser manejado utilizando pastoreo intermitente. Además, el período de descanso debe interrumpirse cuando el dosel del forraje intercepta entre el 90 % y el 95 % de la luz incidente6 y el retiro de los animales debe ocurrir cuando se haya pastoreado el 50 % del forraje4,7.
La fertilización con nitrógeno (N) mejora la producción de un pasto, ya que actúa directamente sobre las características morfogénicas y estructurales de la planta forrajera8. El N aumenta la aparición y las tasas de alargamiento de las hojas y reduce la vida útil de las hojas, y el filocrono aún estimula el brote de yemas axilares, aumentando la producción de macollos9,10. En este sentido, el estudio de la morfogénesis en pastos fertilizados permite comprender los mecanismos fisiológicos del crecimiento de las plantas, así como el papel de N como modulador, regulador y potenciador de este proceso.
Se ha realizado poca investigación sobre los efectos de N en el sistema radicular de los pastos, especialmente en los trópicos. Sin embargo, se ha demostrado que el N influye en el crecimiento de las raíces en períodos de mayor precipitación11, lo que puede conducir a un incremento lineal de la masa radicular (MR)12. La fertilización nitrogenada aumenta la capacidad productiva de un pasto con un aumento significativo de la carga animal13,14, lo que puede comprometer las características físicas del suelo15.
Queda mucho por investigar con respecto a los efectos del pisoteo animal que resulta de la presión del pastoreo sobre los atributos físicos del suelo, incluida la compactación del suelo y la resistencia a la penetración (RP) del suelo, y el desarrollo de las raíces, ya que la longevidad de un pasto se basa en el balance químico, biológico y físico del suelo. Este último factor determina la capacidad de las raíces para desarrollarse y aprovechar los suelos para absorber agua y nutrientes.
Para este trabajo se formularon las siguientes preguntas de investigación: ¿Cómo afecta la fertilización con N a las características morfogénicas, estructurales y a la acumulación de forraje? ¿Los pastos que reciben dosis más altas de N estarán más compactados cuando el método de RP los evalúe? ¿El manejo correcto de los pastos (basado en la IL del 95 %) asociado con una intensidad de pastoreo moderada, podría reducir el efecto de compactación en el desarrollo de las raíces? En busca de respuestas, el objetivo fue evaluar los efectos de la fertilización utilizando tres dosis diferentes de N sobre las características morfogénicas y estructurales, MR y distribución en el perfil del suelo, y la resistencia a la penetración del suelo de los pastos de guinea Mombasa manejados con pastoreo rotacional.
Material y métodos
Localización del experimento y monitoreo edafoclimático
El experimento se realizó en Embrapa Beef Cattle, Campo Grande, MS (20º27’S, 54º37’O y una altitud de 530 m) de noviembre de 2016 a abril de 2017. Según la clasificación de Köppen, esta región tiene un clima de sabana tropical (Aw) con una distribución estacional de las precipitaciones. La estación meteorológica de Embrapa Beef Cattle, ubicada aproximadamente a 4 km del área experimental, registró la precipitación y las temperaturas mínimas, promedio y máximas (Figura 1).
Figura 1 La precipitación promedio mensual e histórica y las temperaturas mínimas, promedio y máximas durante el período experimental
El suelo del área experimental está clasificado como Latosol Rojo y tiene un contenido arcilloso de alrededor del 30 %16. Antes de que iniciara el experimento, el suelo se muestreó en las capas de 0-10, 0-20 y 20-40 cm para la evaluación química (Cuadro 1). Con base en los resultados del análisis de suelo y el sistema de producción propuesto, los pastos fueron fertilizados en cobertura con 80 kg ha-1 de P2O5 y 80 kg ha-1 de K2O en noviembre de 2016.
Cuadro 1 Características químicas del suelo del área experimental a profundidades de 0-10, 0-20 y 20-40 cm en pastos de guinea Mombasa fertilizados
| Dosis (N) |
Prof (cm) |
pH CaCl2 |
PM g dm-³ |
MO g dm-³ |
K | Ca | Mg | Ca+Mg | Al | H | Al+H | S | T | V |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| cmol dm-3 | % | |||||||||||||
| 100 | 0-10 | 5.53 | 4.34 | 44.03 | 0.43 | 4.08 | 1.18 | 5.27 | 0.00 | 3.47 | 3.47 | 5.69 | 9.16 | 62.17 |
| 0-20 | 5.56 | 3.89 | 42.38 | 0.32 | 4.18 | 1.15 | 5.33 | 0.00 | 3.49 | 3.49 | 5.66 | 9.15 | 61.88 | |
| 20-40 | 5.47 | 1.47 | 28.38 | 0.19 | 2.06 | 0.97 | 3.23 | 0.00 | 3.15 | 3.15 | 3.42 | 6.57 | 51.96 | |
| 200 | 0-10 | 5.50 | 5.89 | 37.92 | 0.38 | 3.87 | 1.17 | 5.03 | 0.00 | 3.25 | 3.25 | 5.42 | 8.66 | 62.54 |
| 0-20 | 5.53 | 4.64 | 37.24 | 0.35 | 3.83 | 1.18 | 5.02 | 0.00 | 3.10 | 3.10 | 5.37 | 8.46 | 63.39 | |
| 20-40 | 5.33 | 1.87 | 25.62 | 0.19 | 2.22 | 1.42 | 3.63 | 0.00 | 2.98 | 2.98 | 3.83 | 6.80 | 56.36 | |
| 300 | 0-10 | 5.27 | 4.06 | 40.08 | 0.41 | 3.45 | 1.10 | 4.55 | 0.00 | 4.25 | 4.25 | 4.96 | 9.21 | 53.93 |
| 0-20 | 5.33 | 3.85 | 39.46 | 0.26 | 3.48 | 1.08 | 4.57 | 0.00 | 3.93 | 3.93 | 4.83 | 8.76 | 55.22 | |
| 20-40 | 5.42 | 1.33 | 32.64 | 0.13 | 2.32 | 0.97 | 3.28 | 0.00 | 3.15 | 3.15 | 3.42 | 6.56 | 52.33 | |
N100 = 100 kg ha-1 por año de N; N200 = 200 kg ha-1 por año de N; y N300 = 300 kg ha-1 por año de N.
Diseño y conducción experimental
El área experimental de 13.5 ha se dividió en tres bloques de 4.5 ha cada uno; cada bloque se dividió en tres módulos de 1.5 ha y estos en seis potreros de 0.25 ha. El diseño experimental utilizó bloques completamente al azar, con tres tratamientos y tres repeticiones (módulos). Los tratamientos fueron pastos de guinea Mombasa fertilizados con dosis de 100 (N100), 200 (N200) y 300 (N300) kg ha-1 de N.
La fertilización con N se dividió en dos aplicaciones para el tratamiento N100 y tres aplicaciones para los tratamientos N200 y N300. La primera dosis de N se aplicó en noviembre, junto con P y K (80 kg ha-1 de P2O5 y 80 kg de K2O). La fuente de N utilizada fue urea, aplicada hasta finales de marzo (temporada lluviosa) y solo cuando los animales abandonaron los potreros. El método de pastoreo utilizado fue el de pastoreo rotacional con una carga animal variable (put-and-take). Se adoptaron alturas de dosel de 80 a 90 cm y de 40 a 50 cm como condiciones pre y pospastoreo6, respectivamente, para todas las dosis de N evaluadas. Cincuenta y cuatro (54) novillos cruzados de la raza Angus x Nellore, con edad y peso inicial de 10 meses y 300 kg se utilizaron para rebajar los pastos, y no se realizaron evaluaciones de rendimiento para este experimento. Los animales recibieron suplementación mineral ad libitum.
Variables estimadas del dosel forrajero
La altura del dosel forrajero (cm), antes y después del pastoreo, se determinó utilizando una regla graduada en 40 puntos aleatorios por potrero. La altura de cada punto correspondió a la altura del dosel alrededor de la regla, y el promedio de estos puntos representó la altura promedio del dosel en cada potrero.
Para la estimación de la masa del forraje, antes y después del pastoreo, se eligió al azar un potrero de cada módulo, y se cortaron nueve muestras de 1 m2 cerca del nivel del suelo en cada ciclo de pastoreo4. El mismo potrero fue muestreado durante todo el período experimental. Las muestras se pesaron y se dividieron en dos submuestras: Una se secó a 65 ºC hasta un peso constante para determinar la materia seca total. La otra se subdividió manualmente en hoja (lámina de la hoja), tallo (vaina y tallo) y material muerto, se secó a 55 ºC hasta un peso constante y se pesó. El porcentaje de cada componente se determinó para estimar la relación hoja:tallo.
La tasa de acumulación de forraje se calculó utilizando la diferencia entre la masa de forraje en el prepastoreo actual y el pospastoreo anterior, considerando solo la porción verde (hoja y tallo), dividida entre el número de días entre muestras. La acumulación total de forraje durante el período experimental fue la suma de la acumulación de forraje de todos los ciclos de pastoreo.
Al comienzo de cada período de descanso del potrero, se marcaron 10 macollos en cada unidad experimental para determinar las características morfogénicas y estructurales. Los macollos se marcaron en dos potreros por módulo, totalizando 18 potreros (seis potreros por cada dosis de N evaluada). La medición de hojas y macollos individuales permitió evaluar los siguientes factores: tasa de aparición foliar (TAF; hojas macollo-1 dia-1), o el número de hojas por macollo dividido entre el número de días en el período de evaluación; filocrono (días), o el inverso de TAF; tasa de alargamiento foliar (TLF; cm macollo-1 d-1), o la suma del alargamiento de la lámina de la hoja dividida entre el número de días en el período de evaluación; tasa de alargamiento del tallo (TAT; cm macollo-1 d-1), o la suma del alargamiento del tallo dividida entre el número de días en el período de evaluación; longitud foliar final (LFF; cm macollo-1), o la longitud media completamente expandida de las láminas de las hojas; tasa de senescencia foliar (TSF; cm macollo-1 d-1), o la relación entre la suma de las longitudes senescentes de las láminas de las hojas en el macollo y el número de días en el período de evaluación; número de hojas verdes (NHV), o el número de hojas en expansión y expandidas, sin tener en cuenta las hojas senescentes de cada macollo; vida útil de la hoja (VUH; días), o el período de tiempo desde la aparición de la hoja hasta su muerte, estimado utilizando la ecuación VUH = NHV x Filocrono17.
La densidad de población de macollos (DPM) se estimó contando los macollos en tres áreas de 1 m2 (número de macollos por m2) por unidad experimental. Las ubicaciones de estos puntos se eligieron para representar la condición promedio del pasto en el momento de la evaluación. Estas áreas se mantuvieron fijas y marcadas con una estaca de madera y se cambiaron solo cuando ya no representaban la condición promedio del pasto. El conteo de macollos se realizó durante la condición previa al pastoreo.
Variables estimadas del suelo
La MR seca se evaluó recolectando ocho muestras de dos potreros de cada módulo, utilizando una barrena cilíndrica de 4.8 cm de ancho y 10 cm de alto, del 20 al 24 de marzo de 2017. Se recogieron cuatro muestras debajo de las matas y cuatro fuera de las matas. Cada muestra se submuestreó a profundidades de 0-10, 0-20, 20-30 y 30-40 cm. Las muestras de suelo húmedo + raíz se empacaron en bolsas de plástico identificadas.
Las muestras de suelo + raíz se lavaron con agua corriente utilizando tamices con cribas de 2 y 1 mm, separando el suelo de la MR. Las raíces se secaron en un horno de 60 a 65 ºC durante 72 h y luego se pesaron para determinar el contenido de materia seca. Para evaluar la humedad del suelo, se recogió una muestra de suelo deformada por módulo experimental18. Los valores de humedad del suelo se utilizaron para ajustar los cálculos de MR seca (kg ha-1) y la distribución radicular en el perfil del suelo.
La resistencia a la penetración (RP) del suelo se estimó utilizando el Falker PenetroLOG - PLG 1020 (medidor electrónico de compactación del suelo) del 15 de marzo al 17 de abril de 2017. Las evaluaciones de RP se realizaron en 10 posiciones en los dos potreros centrales de cada módulo antes y después del pastoreo. Además, el mismo día en que se completaron las evaluaciones de RP, se recolectaron muestras para determinar la humedad del suelo a profundidades de 0-15, 15-30, 30-45 y 45-60 cm para la posterior corrección de los valores de RP19.
Análisis estadístico
El análisis estadístico de los datos de la masa y la tasa de acumulación de forraje se realizó utilizando un modelo matemático que contenía el efecto de bloque aleatorio y los efectos fijos de los tratamientos, las estaciones y las interacciones entre ellos. Para todos los análisis, se utilizó el procedimiento mixto disponible en el Instituto SAS (1996). La comparación de medias se realizó mediante la prueba de Tukey, adoptando una probabilidad del 5 %. En el caso de interacciones significativas, la comparación de medias se realizó utilizando la probabilidad de la diferencia y la prueba de Tukey al 5 %.
Los componentes principales (CP) evaluaron los datos relativos a las características morfogénicas y estructurales: el conjunto de datos se estandarizó, lo que significa que cada descriptor presentó media cero y variación unitaria. Este análisis permitió reducir el espacio de las variables originales en un conjunto más pequeño, preservando el máximo de la variabilidad original de los datos. Todos los análisis estadísticos se realizaron utilizando el software R versión 3.6.1.
Para MR y RP del suelo, se adoptó un diseño de bloques al azar en un arreglo de parcelas divididas. El efecto residual de las dosis de N se asignó a la parcela y las profundidades a la subparcela. Se utilizó el siguiente modelo:
Yijk= valor observado en la dosis i, bloque j y profundidad k;
μ= efecto medio general;
Di= efecto de la dosis i (i = 100, 200 y 300);
Bj= efecto del bloque j;
αij= efecto del error aleatorio atribuido a la parcela;
Pk= efecto de la profundidad k; (D*P)ik = el efecto de la interacción entre dosis y profundidad; y
βijk= error aleatorio asignado a la subparcela.
Cuando fue significativo según la prueba F, el efecto de las dosis se analizó mediante la prueba de Tukey y el efecto de las profundidades con la prueba de Scott-Knott, ambas con una probabilidad del 5 %.
Resultados
Características morfogénicas y estructurales
La fertilización con N200 y N300 promovió la TAF y TLF más altas en comparación con la fertilización con N100 (Figura 2). La TSF fue alta en pastos fertilizados con N100, y fue la misma en pastos fertilizados con N200 y N300 (Cuadro 3). Además, los pastos fertilizados con N100 demostraron la TAT más baja, los pastos fertilizados con N300 la TAT más alta y los pastos fertilizados con N200 una TAT intermedia (Figura 2).
Los valores entre paréntesis indican el error estándar de la media. SER= tasa de alargamiento del tallo (TAT); LAR= tasa de aparición foliar (TAF); LER= tasa de alargamiento foliar (TLF); LLS= vida útil de la hoja (VUH); LSR= tasa de senescencia foliar (TSF); FLL= longitud foliar final (LFF); TPD= densidad de p
Figura 2 Las características morfogénicas y estructurales del dosel de pasto guinea Mombasa fertilizado con dosis de nitrógeno (N)
Cuadro 2 Promedios de filocrono y tasa de senescencia foliar (TSF) en los pastos de guinea Mombasa fertilizados con dosis de N
| Variables | Dosis de N (kg ha-1) | Valor-P | ||
|---|---|---|---|---|
| 100 | 200 | 300 | ||
| Filocrono, días | 18.6a | 11.3b | 12.9b | 0.0001 |
| TSF, cm macollo-1día-1 | 1.09a | 0.72b | 0.73b | 0.0001 |
Letras minúsculas distintas en la misma fila difieren según la prueba de Tukey (P>0.05).
Cuadro 3 La tasa de acumulación de forraje; alturas pre y pospastoreo; y promedios de los períodos de pastoreo y descanso en pastos de guinea Mombasa fertilizados
| Variables | Dosis de N (kg ha-1) | Valor-P | ||
|---|---|---|---|---|
| 100 | 200 | 300 | ||
| Período de pastoreo, días | 6.5 (0.16)a | 5.6 (0.16)ab | 5.1 (0.14)b | 0.0001 |
| Período de descanso, días | 30.9 (0.88)a | 27.5 (0.84)b | 24.6 (0.82)c | 0.0001 |
| TAF, kg ha-1día-1 | 86.2 (3.1)c | 106.6 (3.8)b | 113.8 (3.5)a | 0.0001 |
TAF= Tasa de acumulación de forraje.
abc Letras minúsculas distintas en la misma fila difieren (P<0.05); los valores entre paréntesis son el error estándar de la media.
Los pastos fertilizados con N100 también tuvieron la DPM más baja, mientras que los pastos fertilizados con N200 y N300 tuvieron la DPM más alta (Figura 2). La LFF no difirió entre las dosis de N. Los pastos que recibieron N100 revelaron el NHV por macollo más bajo, mientras que los pastos que recibieron N300 revelaron el más alto; la dosis de N200 promovió valores intermedios de NHV. La relación hoja:tallo no difirió por las dosis de N evaluadas. Finalmente, el filocrono y la TSF fueron mayores en pastos fertilizados con N100 y menores en pastos fertilizados con N200 o N300 (Cuadro 2).
El análisis de CP indicó que sólo dos CP explicaron el 99 % de la variación en el conjunto de datos. El primer CP explicó el 84.2 % de la variación total de los datos y aspectos relacionados con la aparición de los tejidos (Figura 3). En este CP, la TAF se asoció positivamente con la LFF, la TLF, el NHV y la TAT y se asoció negativamente con el filocrono, la VUH y la TSF. Además, la TAF, la LFF, la TLF, el NHV y la TAT indicaron una alta asociación con las dosis de N200 y N300. En el segundo CP, que explicó el 15.7 % de la variación de los datos, se observó una asociación positiva entre el filocrono, la VUH, el NHV, la LFF y la TAT y una asociación negativa entre estas variables y la TAF y la TLF. En este CP, el filocrono, la VUH, NHV, LFF y la TAT se asociaron con la dosis de N300 y la TAF y la TLF con la dosis de N200. La TSF demostró neutralidad por dosis de N.
FLL= longitud foliar final (LFF); Phil= filocrono; LAR= tasa de aparición foliar (TAF); LER= tasa de alargamiento foliar (TLF); GLN= número de hojas verdes por macollo (NHV); LSR= tasa de senescencia foliar (TSF); LLS= vida útil de la hoja (VUH); SER= tasa de alargamiento del tallo (TAT).
Figura 3 Biplot del primer componente principal (eje x) y del segundo componente principal (eje y)
Altura del dosel, masa y tasa de acumulación de forraje
Las alturas pre y pospastoreo se aproximaron a los objetivos predeterminados para las tres dosis de N evaluadas. Los promedios de altura fueron de 81.6 (± 1.61) cm en la condición prepastoreo y de 44.7 (± 1.21) cm en la condición pospastoreo (cuando los animales abandonaron los potreros).
Los pastos de guinea Mombasa fertilizados con N300 revelaron la tasa diaria de acumulación de forraje más alta (Cuadro 3) y los períodos de pastoreo y descanso más cortos, mientras que los pastos fertilizados con N100 revelaron los períodos de pastoreo y descanso más largos. Los fertilizados con N200 presentaron valores intermedios.
La masa del forraje (5,670 ± 121 kg ha-1); hoja (67.9 ± 2.1 %), tallo (17.3 ± 1.3 %), y material muerto (14.8 ± 1.1 %); y relación hoja:tallo (3.9 ± 0.6) no difirieron entre las dosis de N en el prepastoreo. Las dosis de N tampoco afectaron a la masa del forraje y a los porcentajes de hoja, tallo y material muerto en el pospastoreo, con valores medios y sus errores estándar de: 3,544 ± 109 kg ha-1, 67.9 ± 2.1 %, 31.1 ± 1.7, 41.5 ± 3.5 %, para masa del forraje, hoja, tallo y material muerto, respectivamente.
Resistencia mecánica a la penetración del suelo y la masa radicular
No se produjo interacción entre las dosis de N y las profundidades del suelo (P=0.1397) para la RP mecánica del suelo. Además, las dosis de N no tuvieron efecto en la RP (P=0.4693), con un promedio de 2.2 ± 0.16 MPa. Sin embargo, en el prepastoreo, se produjo un efecto de profundidad del suelo (P=0.0001) en la PR. La RP más alta se observó en la capa de 10 cm (2.77 ± 0.06 MPa), seguida de las capas de 5-20 cm. Se observaron RP más bajas a mayor profundidad del suelo.
En el pospastoreo, se produjo una interacción entre las dosis de N y las profundidades del suelo (P= 0.0001) para la RP (Cuadro 4). Hasta 10 cm de profundidad, se observó una mayor RP en pastos fertilizados con N300 en comparación con los fertilizados con N100 y N200. En la capa de 15 cm, la RP no difirió por las dosis de N. Por el contrario, en las capas de 20-35 cm, la RP fue mayor en los pastos fertilizados con N300 y menor en los pastos fertilizados con N200; los fertilizados con N100 no fueron afectados. Después de 40 cm de profundidad, no se observaron diferencias en la RP entre los niveles de N.
Cuadro 4 Resistencia mecánica a la penetración (MPa) del suelo sometido a diferentes dosis de nitrógeno (N) en pastos de guinea Mombasa durante el pospastoreo
| Profundidad (cm) | Dosis de N (kg ha-1) | ||
|---|---|---|---|
| 100 | 200 | 300 | |
| 5 | 2.5bA | 2.5bA | 3.4aA |
| 10 | 2.7bA | 2.7bA | 3.3aA |
| 15 | 2.2aB | 2.2aB | 2.7aB |
| 20 | 2.5abA | 2.1bB | 2.9aB |
| 25 | 2.4abB | 1.9bC | 2.6aB |
| 30 | 2.2abB | 1.7bC | 2.4aC |
| 35 | 2.1abB | 1.6bD | 2.2aD |
| 40 | 1.9aC | 1.6aD | 2.0aD |
| 45 | 1.8aC | 1.5aD | 1.8aE |
| 50 | 1.6aD | 1.5aD | 1.7aE |
| 55 | 1.6aD | 1.4aD | 1.6aE |
| 60 | 1.5aD | 1.4aD | 1.5aE |
ab Promedios seguidos de letras minúsculas distintas en la misma fila difieren (P<0.05).
AB Letras mayúsculas distintas en la misma columna difieren (P<0.05).
Error estándar de la media = 0.102.
No se produjo ningún efecto de interacción entre las dosis de N y las profundidades del suelo para las MR (P>0.05). Además, no se observó ningún efecto de la dosis de N para las MR bajo (2.70 ± 0.595 t/ha de MS) o fuera (1.05 ± 0.230 t/ha de MS) de las matas (P>0.05), que difirieron por las capas muestreadas (Figura 4). Las MR más grandes se observaron en la capa de 0-10 cm, seguidas por la capa de 10-20 cm; las capas de 20-30 y 30-40 cm tuvieron las MR más bajas, sin diferencias entre ellas. La suma de todas las capas muestreadas reveló 10.82 t ha-1 de MS de raíz en el espacio debajo y 4.22 t/ha de MS de raíz fuera de las matas.
Discusión
La fertilización nitrogenada influye en las características morfogénicas y estructurales del dosel del pasto guinea Mombasa9,10,20. De hecho, se han observado diferentes respuestas a las dosis de N utilizadas. Por ejemplo, las dosis altas de N condujeron a aumentos en TAF y TLF9,10,21. El nitrógeno también estimula un efecto sistemático sobre el crecimiento de las hojas: a medida que aumenta la nutrición N, la TAF también aumenta. Además, el N aumenta la producción celular en las hojas en crecimiento, alterando la división celular y las tasas de expansión22 y afectando así a la TLF. Por lo tanto, los pastos fertilizados con N100 tuvieron un alargamiento foliar más prolongado debido a su menor suministro de este nutriente.
A medida que N se vuelve más disponible para una planta, su TLF aumenta, aumentando su tamaño final de hoja y, en última instancia, disminuyendo su vida útil23. Los pastos de guinea Mombasa que recibieron dosis más altas de N (200 y 300 kg ha-1) alcanzaron el objetivo prepastoreo de 80-90 cm más rápidamente que aquellos que recibieron una dosis de N más baja (100 kg ha-1) debido a su filocrono más corto, o el tiempo necesario para que aparezcan dos hojas consecutivas. Las dosis de N más altas pueden haber favorecido la recuperación del aparato fotosintético de las hojas de los pastos guinea Mombasa poco después de la defoliación, reduciendo el filocrono y el tiempo que los pastos necesitaban para recuperarse.
Las reducciones en la VUH debido a la fertilización con N requirieron ajustar las prácticas de manejo del pastoreo para cosechar el forraje en el momento apropiado, lo que la evolución de la TAF, la TLF y la TSF puede determinar. Los diferentes períodos de pastoreo y descanso de los pastos resultaron de ajustar el manejo del pastoreo para lograr la condición adecuada de uso del forraje.
El uso de N en las estrategias de fertilización favorece el crecimiento y la tasa de acumulación de forraje al aumentar las tasas de reacciones enzimáticas y el metabolismo de las plantas forrajeras23. A medida que aumenta la acumulación de forraje, también aumenta el índice de área foliar, promoviendo el sombreado de hojas y macollos en la base del pasto24. En su búsqueda de luz, los tallos se alargan, y las hojas más jóvenes y fotosintéticamente eficientes se exponen en la parte superior del dosel20,25,26. El manejo del pastoreo con control de la condición del pasto permitió la cosecha de forraje cuando el número de tallos no dañó la estructura del dosel, ya que no se produjo ninguna variación entre los porcentajes de hoja y tallo en el prepastoreo, incluso con diferencias en la TAF, la TAT y la LFF (Figura 2) por las dosis de N evaluadas.
Dado que las características morfogénicas del dosel influyen en sus características estructurales27, se observaron los efectos de las diferentes dosis de N en la mayoría de las variables estructurales. La TAF determina directamente la DPM, ya que cada nueva hoja que emerge representa un fitómero, que está formado por la lámina de la hoja, la lígula, la vaina, el nudo, el entrenudo, las yemas axilares y las raíces28. Cada fitómero puede generar un nuevo macollo, cuya aparición está regulada por la cantidad y calidad de la luz que llega a la base del dosel29. El mayor número de macollos es, por lo tanto, responsable de la mayor producción de forraje, observada en pastos fertilizados con las dosis más altas de N. Por el contrario, el manejo del pastoreo determina la apertura o el cierre del dosel, lo que influye en las tasas de aparición y mortalidad de macollos25.
Mientras que las hojas verdes por macollo es una variable determinada genéticamente, se observaron 0.73 hojas adicionales macollo-1 en pastos fertilizados con N300 y 0.52 hojas macollo-1 en pastos fertilizados con N200 en comparación con los que recibieron N100. Debido al efecto de N sobre la TAF, el NHV también aumentó30, expresando el máximo potencial genético de la planta.
La LFF y la relación hoja:tallo responden a la intensidad de la defoliación y pueden clasificarse como mecanismos morfológicos de escape que las plantas presentan en respuesta a la defoliación29. En este experimento, se utilizaron las mismas alturas pre y pospastoreo para todas las dosis de N aplicadas, lo que determinó la misma intensidad de pastoreo, representada por el 50 % de utilización de la altura prepastoreo. Esta intensidad de pastoreo se considera moderada7 y puede haber contribuido a que la longitud de las hojas no difiera según las dosis de N utilizadas.
Durante el período vegetativo, la demanda de N tiende a asociarse linealmente con la TLF, de modo que la absorción de N de lujo ocurre solo después de que una hoja se ha expandido completamente y se origina predominantemente a través de la translocación de las hojas inferiores del dosel31. Las fertilizaciones con 200 y 300 kg ha-1 año-1 de N tuvieron más probabilidades de satisfacer la demanda de nutrientes y promovieron mayores velocidades de aparición y alargamiento de la forma y los órganos de la planta hasta que se alcanzó la frecuencia de pastoreo determinada por la altura. La fertilización con N de gramíneas tropicales aumenta la acumulación de forraje32,33,34. Por lo tanto, es esencial ajustar la carga animal por cada dosis de N aplicada para permitir que los animales de pastoreo consuman el forraje producido.
Además de la carga animal, los períodos de pastoreo y descanso difirieron por las dosis de N, lo que refleja las diferentes tasas de crecimiento del forraje debido a la disponibilidad de N para las plantas. Los pastos que recibieron la dosis más baja de N (100 kg ha-1 año-1) necesitaron 6.3 días más de descanso que aquellos que recibieron la dosis más alta de N (300 kg) y 3.4 más que los que recibieron la dosis intermedia de N (200 kg).
Se realizaron ajustes en el manejo del pastoreo para mantener las alturas objetivo pre y pospastoreo, independientemente de la dosis de N aplicada; por lo tanto, la masa del forraje y el porcentaje de los componentes del pasto fueron similares para las tres dosis de N aplicadas. La intensidad del pastoreo se controló satisfactoriamente, manteniendo la condición de dosel. Por el contrario, la diferente acumulación de forraje para las tres dosis de N determinó la frecuencia de pastoreo, reflejándose en los períodos de descanso. El control de altura pre y pospastoreo permitió aprovechar el aumento de la acumulación de biomasa que proporciona la fertilización con N.
La dosis más alta de N (300 kg ha-1 año-1) produjo la mayor acumulación de forraje, con períodos de pastoreo y descanso más cortos para los pastos. Por lo tanto, una mayor acumulación de forraje demandó una mayor carga animal para que se pudiera alcanzar el objetivo pospastoreo (40-50 cm), lo que se reflejó en el aumento de la presión de pastoreo.
Los aumentos de la carga animal y la presión de pastoreo que resultan de la intensificación (fertilización con N) están fuertemente relacionados con la compactación del suelo en pastos35,36 debido a la presión que ejercen los cascos de los animales. La intensidad de esta presión depende de la masa corporal, el área de las pezuñas y la energía cinética ejercida sobre los suelos15, aumentando la densidad del suelo debido a las cargas y la presión aplicada. La RP está directamente relacionada con la carga animal37, que fue un factor determinante en el aumento de la RP en los pastos que recibieron N300 en el período pospastoreo. En particular, en las capas superficiales del suelo (0-10 cm), se concentra la mayoría de las raíces del pasto38,39. Por lo tanto, una RP superior a 2.5 MPa a estas profundidades puede limitar el desarrollo de las raíces37,40.
Aunque los pastos que recibieron N300 indicaron valores de RP superiores a 2.5 MPa en las capas de 0-10 cm de profundidad en el período pospastoreo, la carga animal que proporcionaron las diferentes fertilizaciones con N no parece haber afectado a la MR. Este hallazgo indica que el método de pastoreo intermitente que utiliza la técnica de put-and-take, que implica el uso de un número variable de animales para el ajuste de la carga41, podría controlar eficientemente la presión de pastoreo, manteniéndola dentro de lo que se considera ideal.
Además, los pastos demostraron un excelente vigor de rebrote y una alta acumulación de forraje a pesar de los valores de RP que podrían estar impidiendo el desarrollo de los pastos. La compactación reduce los poros del suelo cuando los poros más grandes se pierden o reducen de tamaño42; sin embargo, los pastos parecen ajustar el diámetro de sus raíces para llenar espacios porosos en su búsqueda de agua y nutrientes43. Por lo tanto, el alargamiento de las raíces durante esta búsqueda parece tener una función de desempaque del suelo durante el rebrote de los pastos, lo que justifica la ausencia del efecto de N en la RP del suelo en el período prepastoreo.
Si bien algunas investigaciones sugieren que se produce una reducción en la MR de los pastos forrajeros debido al aumento de las dosis de N, incluso en períodos con mayor precipitación11,44, esta investigación determinó que el criterio de manejo adoptado (alturas de 80-90 cm prepastoreo y 40-50 cm pospastoreo) podría garantizar el rebrote y el mantenimiento de la acumulación de forraje sin comprometer el sistema radicular. De hecho, el índice de área foliar restante (después del pastoreo) tiene una relación importante con la MR, de modo que intensidades de defoliación más severas pueden reducir la MR y el crecimiento12,45. En este experimento, la intensidad de la defoliación se consideró moderada (se eliminó el 50 % de la parte aérea de la planta) y dentro de los límites de resistencia al pastoreo considerados ideales para el uso de la planta46, lo que significa que el índice de área foliar restante podría garantizar el restablecimiento completo de las partes aéreas y radiculares de la planta.
Conclusiones e implicaciones
La fertilización nitrogenada influye en el crecimiento de los pastos de guinea Mombasa, así como en sus características morfogénicas y estructurales. Tales cambios afectan la resistencia a la penetración de las raíces al suelo, lo que puede promover la compactación del suelo si el manejo del pastoreo no se controla estratégicamente. El control de altura pre y pospastoreo es una alternativa de manejo que permite no solo mantener la estructura del dosel, sino también evitar el proceso de compactación, preservando la materia seca de las raíces en el suelo, independientemente del nivel de intensificación.
Agradecimientos
A la Coordinación de Perfeccionamiento de Personal de Nivel Superior (CAPES, por sus siglas en portugués) por el incentivo financiero - Código de Financiamiento 001. El apoyo de la Universidad Federal de Grande Dourados (UFGD), el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq) y la Embrapa Gado de Corte.
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Recibido: 18 de Diciembre de 2020; Aprobado: 29 de Marzo de 2021
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