Introducción

La fertilización nitrogenada aumenta la cantidad y la calidad de forraje. El nitrógeno (N) es un componente importante de las proteínas y el principal nutriente necesario para mantener la productividad en forrajes. Cuando se aplica, es asimilado por las plantas lo cual promueve un aumento en los constituyentes celulares¹. Como consecuencia, se incrementa tanto el vigor de rebrote como la producción total de materia seca verde de la planta en condiciones climáticas favorables.

Como fertilizante, la urea [CO(NH₂)₂] presenta problemas en el recebado del suelo ya que se pierde N por la volatilización del NH₃^2,3. Los cambios en la cantidad de N disponible en el sistema y en la relación nitrato:amonio en la solución del suelo afectan la eficiencia de recuperación y uso de N, el rendimiento de materia seca y la composición química de los pastos⁴. A pesar de esto, la urea se considera entre las más importantes fuentes de N porque tiene una alta concentración de este elemento (46%) y sus costos de producción son menores que otras fuentes^5-9.

Muchas investigaciones se han enfocado en mitigar las pérdidas de NH₃ de la urea por medio de un tratamiento con un inhibidor de la ureasa; la N-(n-butil) triamida tiofosfórica (NBPT por sus siglas en inglés) es el compuesto más estudiado y utilizado^10-17. La mayoría de los estudios han demostrado el potencial de la urea tratada con productos a base de NBPT para reducir las pérdidas de NH₃^18-21. Sin embargo, en comparación con la urea no tratada el desempeño de la urea tratada con NBPT no aumenta la producción de forraje de una manera consistente; de hecho, bajo algunas condiciones no hay diferencias en el rendimiento^23,24,25.

Inconsistencias de este tipo probablemente estén asociadas con el clima y las condiciones del suelo al momento de la aplicación del fertilizante. Condiciones como tasas altas en la cantidad de N aplicado^26,27, y la aplicación de urea en suelos con alta humedad y en altas temperaturas provocan una mayor pérdida de NH₃^20,26. Esto hace más atractivo el uso de inhibidores de la ureasa como una herramienta para incrementar la eficiencia del uso del N. Por el contrario, las bajas temperaturas y/o las condiciones secas pueden limitar la hidrólisis de la urea y, por lo tanto, las pérdidas de NH₃^20,28.

Siempre existen incertidumbres sobre las ventajas de usar urea tratada con NBPT en tales condiciones para aumentar el rendimiento del pasto. Este estudio tuvo como objetivo evaluar el efecto de los inhibidores de la ureasa en la densidad volumétrica del forraje y en la masa de forraje de una gramínea (Brachiaria brizantha cv. Xaraés) fertilizada con N.

Material y métodos

Diseño experimental y tratamientos

Se usó un diseño experimental de bloques completamente aleatorio con un arreglo factorial de 3×2×4: tres estaciones climáticas (lluvia, sequía y transición), dos fuentes de urea (convencional y tratada con NBPT), y cuatro tazas de fertilización con N (0, 80, 160 y 240 kg N ha^-1 año^-1). Se llevaron a cabo tres réplicas. El periodo experimental fue de 380 d, durante el cual se midieron la temperatura, el índice de la precipitación (Figura 1), y el balance hídrico (Figura 2) utilizando un almacén de agua de 50 mm de capacidad²⁹.

Figura 1 El índice de la precipitación y la temperatura mensual promedia (2017 a 2018) en el área de estudio 

La fertilización y la siembra se hicieron el 26 de junio de 2016. Para la siembra se utilizaron 15 kg de semillas ha^-1 de Brachiaria brizantha cv. Xaraés. La fertilización se hizo utilizando 70 kg P₂O₅ ha^-1 (pentóxido de fósforo), 60 kg KCL ha^-1 (cloruro de potasio), y 50 kg de N ha^-1 sobre toda el área experimental.

El área experimental total fue de 0.66 ha, lo cual incluyó los corredores, el área de manejo y el espacio entre las parcelas. Cada parcela media 10 m × 10 m (100 m²). Se dividieron las parcelas en tres bloques. Todas las parcelas recibieron una aplicación de 30 kg P₂O₅ ha^-1 y 200 kg KCL ha^-1. La aplicación de N se hizo en cobertura, con la excepción de la tasa de 0 N. El P₂O₅ se aplicó en dosis única en el primer ciclo, mientras el KCL y el N se dividieron en cuatro aplicaciones de igual cantidad (inicio y final de la estación de lluvia).

Figura 2 Balance hídrico promedio durante el periodo experimental (2017 a 2018) en al área de estudio 

El monitoreo de la altura del dosel del pasto se inició después del pastoreo, midiendo las plantas tres veces por semana hasta que las plantas alcanzaron la altura de prepastoreo (30 cm). Se tomaron doce lecturas para cada unidad experimental utilizando una varilla graduada y una hoja de película radiográfica, según Pequeno³⁰. La defoliación de las praderas se llevó a cabo de una manera que simulaba un escenario de pastoreo rotacional, agregando o eliminando animales reguladores³¹.

Resultados

La masa de forraje total (0-30 cm) varió en respuesta a las fuentes de urea (P=0.0145), la estación (P=0.0230), la tasa de N (P<0.0001) y las interacciones (P=0.0020). Para la masa de forraje total, hubo un efecto lineal positivo (P≤0.05) en la interacción para la urea convencional y la urea tratada con NBPT ya que hubo un aumento de las tasas en las praderas; sin embargo, los valores de masa eran similares entre las dos fuentes. A la tasa de 80 kg de N ha^-1 año^-1, la masa de forraje (promedio) fue más alta (P=0.0006) con la urea tradicional (4,093.28 kg MS ha^-1) que con la tratada con NBPT (3,450.44 kg MS ha^-1)(Cuadro 1).

También se observó un efecto lineal positivo en la masa de forraje durante la estación de lluvia y la de transición, lo cual produjo un mayor crecimiento del pasto tratado con N a medida que aumentaba la tasa de N. En la estación de sequía la dosis de N no tuvo efecto sobre el crecimiento del pasto (Cuadro 1). En los tratamientos de 0 y 80 kg de N ha^-1 año^-1, la masa de forraje (0-30 cm) no presentó diferencias significativas (P>0.05) entre estaciones. En los tratamientos de 160 (P=0.0372) y de 240 kg de N ha^-1 año^-1, la masa de forraje fue mayor (P≤0.05) durante la estación de lluvia y la de transición comparado con la de la estación de sequía.

En la masa de forraje en el estrato de pastoreo (15-30 cm) se observaron efectos significativos (P≤0.05) para las estaciones, la tasa de N y su interacción. En la interacción hubo un efecto lineal positivo durante la estación de lluvia (P<0.0001) y la de transición (P<0.0001); aparentemente las plantas que recibieron más agua pudieron aprovechar mejor el N agregado. Durante la estación de sequía las diferentes tasas no tuvieron efecto (P>0.05) cuando se ajustaron los resultados a las funciones lineal y cuadrática (Cuadro 1).

En la comparación entre las estaciones y la tasa de fertilización nitrogenada, la masa de forraje en el estrato en pastoreo no difirió (P>0.05) entre la tasa cero y la de 160 kg de N ha^-1 año^-1. Para las tazas de 80 y 240 kg de N ha^-1 año^-1, durante la estación de lluvia y la de transición, sí hubo una producción más alta de masa en el estrato de pastoreo (Cuadro 1).

En la etapa pos-pastoreo, hubo un efecto (P≤0.05) en la producción de masa de forraje en respuesta a la estación, la interacción de estación × tasa y la interacción de fuente × tasa. En la interacción, se observó un efecto lineal positivo durante la estación de lluvia a medida que aumentaban las tasas de N (Cuadro 1). En el tratamiento de tasa cero, la masa de forraje fue mayor (P=0.0022) durante la estación de lluvia. La estación no tuvo efecto (P>0.05) en las tasas de 80 y 160 kg de N ha^-1 año^-1. El tratamiento de 240 kg de N ha^-1 año^-1 produjo una mayor masa de forraje durante la estación de lluvia, pero la producción no difirió (P>0.05) entre las estaciones de sequía y de transición a esta tasa.

En la interacción para la masa de forraje pospastoreo, la tasa no tuvo influencia (P>0.05) sobre la fuente de urea convencional cuando se ajustó a las funciones lineal y cuadrática. Sin embargo, con la urea tratada con NBPT la interacción mostró un efecto lineal positivo (P= 0.0358) a medida que aumentaba la tasa de fertilización. En particular a la tasa de 80 kg N ha^-1 año^-1, hubo una diferencia (P=0.0042) entre las fuentes, con una mayor masa de forraje pospastoreo con el uso de la urea convencional (2,391.94 kg de MS ha^-1) y una menor con la urea tratada con NBPT (2,045.60 kg de MS ha^-1) (Cuadro 2).

En las condiciones de pre-pastoreo, hubo diferencias significativas (P≤0.05) en la densidad volumétrica (0-30 cm) por fuente, estación (P=0.0231), tasa (P<0.0001), la interacción fuente × tasa (P=0.0305), y la interacción estación × tasa (P<0.0020). En la interacción se observó un efecto lineal positivo (P≤0.05) durante la estación de lluvia y la de transición; aparentemente, las plantas que tenían más agua pudieron responder al N agregado. Durante la estación de sequía, no hubo influencia (P>0.05) por las tasas de N cuando se ajustaron a las fórmulas lineal y cuadrático (Cuadro 3).

La interacción estación × tasa de N tuvo un efecto significativo (P<0.0025) en la densidad volumétrica en el estrato de pastoreo. Mostró un efecto lineal positivo en la estación de lluvia y la de transición en respuesta a los aumentos en las tasas de N en las praderas. Sin embargo, durante la estación de sequía, las tasas de N no tuvieron un efecto (P>0.05) ni con la función ajustada lineal ni cuadrática (Cuadro 1).

Tanto la estación como la tasa de N tuvieron efecto (P≤0.05) sobre la relación hoja:tallo. La relación fue más alta durante la estación de lluvia y más baja en la de sequía (Figura 3a). Las fuentes de N no influyeron en la relación hoja:tallo (P>0.05), pero el incremento en las tasas de N en las praderas se reflejó en una reducción lineal (P≤0.05) en tal relación (Figura 3b).

^abc Letras minúsculas diferentes después del promedio sobre las columnas indican diferencias significativas (prueba de Tukey, 5% de probabilidad).

Figura 3 La relación hoja:tallo en el pasto Xaraés (B. brizantha) en respuesta a cuatro tasas de N y tres estaciones [lluvia (W), sequía (D), y transición (T)] 

Discusión

El nitrógeno es un componente vital en las proteínas y es el principal nutriente necesario para mantener la productividad en pastos³⁵. Cuando se asimila por las plantas promueve un aumento en los constituyentes celulares¹, e influye de manera sustancial sobre la producción y elongación de las hojas^36,37. Desde luego, la fertilización nitrogenada actúa directamente sobre la tasa de crecimiento en pastos, que a su vez afecta el aumento en y la disponibilidad de masa de forraje en una pradera.

En pastos de pastoreo, la masa de forraje se caracteriza por la altura del dosel en la etapa del prepastoreo. En el presente estudio la tasa de N causó un efecto lineal positivo en la masa de forraje durante la estación de lluvia y la de transición (Cuadro 1). Sin embargo, esto ocurrió en diferentes magnitudes según el coeficiente del pendiente de la recta. Según los resultados, se puede esperar un aumento en la masa de forraje disponible, por cada kilogramo de N, de 3.2719 kg MS ha^-1 en la estación de transición y de 3.4671 kg MS ha^-1 en la estación de lluvia. Estas variaciones en la magnitud de las respuestas a la fertilización nitrogenada también pueden estar relacionadas con las condiciones climáticas a lo largo del año (Figura 1), y con que la temperatura y la humedad estén dentro de los rangos favorables para el desarrollo del pasto Xaraés.

La disponibilidad de masa de forraje debe ser mayor a 2,000 kg de MS ha^-1(38, ya que valores menores que este promueven un mayor tiempo de pastoreo y un menor consumo de pasto por parte de los animales. En el presente estudio, hasta los pastos en la tasa cero de N exhibieron valores superiores a este mínimo, con promedios de 3,360.9 kg MS ha^-1 en la estación de transición; 3,477.9 kg MS ha^-1 en la estación de sequía y 3,136.2 kg MS ha^-1 en la estación de lluvia (Cuadro 1). Este resultado se puede atribuir al manejo de la defoliación, lo cual incluyó una meta de altura establecida que respetó los límites ecofisiológicos del pasto Xaraés.

La estrategia de pastoreo utilizado en el presente estudio se definió de acuerdo con los lineamientos establecidos para el pasto Xaraés bajo carga intermitente, con una altura previa al pastoreo de 30 cm, una interceptación de luz (IL) correspondiente al 95 %, y la salida de los animales cuando la altura del pasto se baja a los 15 cm^39,40. De esta manera, se consideró el rango de 15 a 30 cm de altura para calcular la masa de forraje disponible en el estrato de pastoreo (Cuadro 1); esta variable respondió a las tasas de N con un patrón similar a la masa de forraje de 0 a 30 cm. En teoría, la masa de forraje en el estrato de pastoreo es la que será consumida por el animal durante el tiempo de ocupación de la pradera. Consecuentemente, este estrato influye de manera directa en la respuesta animal ya que, en la práctica, la disponibilidad de masa de forraje está asociada al consumo individual de los animales y, desde luego, al rendimiento⁴¹. Las respuestas de las plantas y los animales durante el pastoreo están condicionadas por la estructura del dosel del forraje⁴², el cual se ha caracterizado por variables como la intercepción de la luz, la altura de la pradera, la masa de forraje y la densidad volumétrica. La altura de las praderas prepastoreo en el presente estudio fue de 30 cm en todos los tratamientos. Como resultado, las variaciones observadas en la estructura de las praderas a lo largo del período experimental fueron resultados aislados y/o de la interacción de las fuentes de variación, de las estaciones (lluvia, sequía y transición), de las tasas de N (0, 80, 160 y 240 kg de N ha^-1 año^-1) y las fuentes de N (urea convencional y tratada con NBPT).

Los datos de la densidad volumétrica del forraje (Cuadros 2 y ³) y la relación hoja:tallo (Figura 3) en este estudio apoyan a los resultados obtenidos para la masa de forraje. Esto es de esperar ya que son los componentes relevantes en la estructura del pasto e influyen en el comportamiento de ingesta en los animales de pastoreo⁴³.

Se observó un efecto lineal creciente en la densidad volumétrica del forraje y la densidad volumétrica del estrato de pastoreo durante la estación de transición y la de lluvia (Cuadro 3). La densidad volumétrica promedio del forraje, por cada kilogramo de N aplicado, fue de 0.1091 kg MS ha^-1cm^-1 durante la de lluvia y de 0.1156 kg MS ha^-1cm^-1 en la de transición. Para el estrato en pastoreo, los incrementos fueron de 0.0964 kg MS ha^-1cm^-1 durante la de lluvia y 0.0643 kg MS ha^-1cm^-1 en la de transición. Incrementos en la densidad volumétrica del forraje favorecen la aprehensión por parte de los animales durante el pastoreo⁴⁴. De preferencia, la mayor proporción del volumen de forraje aprehendido es de hojas. Las principales estructuras vegetales que componen la densidad volumétrica del forraje en la pradera son la lámina foliar y el tallo. Las proporciones de estos elementos son importantes para el manejo de las plantas forrajeras y se califica por medio de la relación hoja/tallo. Cuando un forraje está en la condición de límite crítica, es decir una relación hoja/tallo menor a 1, la biomasa relativa de los tallos aumenta, lo que implica una reducción en la calidad del forraje producido⁴⁵.

La relación hoja:tallo experimentó un efecto lineal negativo, con reducciones de 0.0012 puntos por cada kg de N aplicado a las praderas (Figura 3b). Aunque el coeficiente del pendiente fue decreciente, el valor más bajo de esta relación estuvo por encima del límite recomendado, con una relación de 1.55 puntos para la tasa de 240 kg de N ha^-1 año^-1 (Figura 3b). Se puede explicar esta disminución por un mayor crecimiento de las plantas, particularmente por el mayor crecimiento de los tallos; estas tasas más altas de crecimiento están asociadas con las condiciones de temperatura y lluvia durante la estación de lluvia y la de transición. Aumentos en los niveles de N disponibles para la planta resultan en un aumento en la densidad de brotes⁴⁶, seguido por un aumento en la tasa de crecimiento de la planta. Este puede desencadenar una competencia temprana por la luz en el dosel, favoreciendo la elongación del pseudotallo^47-50, y así produciendo una reducción en la relación hoja:tallo. La estrategia de manejo de la pradera implementado en el presente estudio evitó la acumulación excesiva de culmos. Aunque si habían culmos presentes, eran más jóvenes y desde luego más fáciles de aprehender por el animal; o sea, eran básicamente un pseudotallo³⁹, formado por invaginaciones de las vainas de las hojas.

La relación hoja:tallo respondió a las condiciones en las estaciones (Figura 3a); era más alta en la estación de lluvia (2.25) y más baja en la estación de sequía (1.27). Sin importar la estación, las relaciones hoja:tallo observadas en este estudio estaban por encima del límite crítico preestablecido. La menor proporción de tallo producido demuestra que la estrategia de pastoreo implementada fue eficiente en el control de la elongación del tallo, produciendo una mejor calidad de forraje disponible. Es importante señalar que en las tasas de N de 0 y 80 kg de N ha^-1 año^-1 la masa de forraje de 0-30 cm no difirió entre la estación de lluvia y la de transición (Cuadro 1). Lo mismo se observó para la masa de forraje en el estrato en pastoreo en las tasas de 80 y 160 kg de N ha^-1 año^-1. Cuando se considera los datos de la relación hoja:tallo en las estaciones (Figura 3b), se puede observar que la proporción de tallo predomina, lo que puede bajar la calidad del forraje, y como consecuencia el consumo de forraje y el desempeño del animal.

La masa de forraje disponible es el resultado de la acumulación de forraje durante el período de rebrote, que a su vez se vea afectado por la masa de forraje pospastoreo. En la estación de lluvia, hubo un efecto lineal positivo (P<0.0004) sobre la masa de forraje pospastoreo por cada kilogramo de N aplicado, produciendo aproximadamente 21,404 kg MS ha^-1 (Cuadro 1). La presencia de más masa de forraje pospastoreo puede proporcionar un rebrote vigoroso ya que un mayor remanente de hojas verdes provee un mayor aparato fotosintético para que la planta inicie este rebrote.

Se esperaba que la urea tratada con NBPT, de liberación prolongada, promovería una mayor producción de masa de forraje en todos los tratamientos. La liberación lenta del N llevaría a menores pérdidas de NH₃ por la volatilización y desde luego un mayor uso de N por parte de la planta. Sin embargo, las únicas diferencias observadas entre los dos tipos de urea en términos de masa de forraje pre- y pos-pastoreo (y por consecuencia la densidad volumétrica) fueron valores mayores con la urea convencional en la tasa de 80 kg de N ha^-1 año^-1(Cuadro 2). Se puede atribuir estos resultados al efecto sinérgico de algunos factores como los residuos de pos-pastoreo^51,52, la concentración de urea tratada con NBPT⁶, y las condiciones climáticas (altas temperaturas y suelos húmedos) durante el período de aplicación del fertilizante^51,52,53. En el presente estudio, el manejo eficiente del pastoreo resultó en un adecuado residuo de pos-pastoreo (Cuadro 1), lo cual aumentó la cobertura vegetal del suelo. Esto podría haber aminorado la eficiencia de la urea tratada con NBPT debido a la alta actividad de ureasa⁵¹.

La urea tratada con NBPT utilizado en el presente estudio es un producto comercial que se comercializa en Brasil con una concentración de 530 mg kg^-1(52. En un estudio previo, se usó la urea tratada con NBPT en cultivos de caña de azúcar con cobertura de paja verde. La cantidad de paja en el suelo bajó la eficiencia de la urea, y la recomendación fue duplicar la concentración comercial de NBPT en la urea como una forma de aumentar su eficiencia⁵². Esto sugiere que la presencia del residuo pos-pastoreo al momento de la fertilización, en conjunto con la concentración de urea tratada con NBPT, contribuyeron a los resultados encontrados en este trabajo.

Además, es importante considerar que, tanto en la estación de lluvia como en la de transición, el nivel de precipitación y las temperaturas registradas antes de las aplicaciones de los fertilizantes fueron muy favorables (Figuras 1 y 2). Esto puede acelerar la degradación del NBPT y aumentar la volatilización del NH₃^54,55.

El correcto manejo del pastoreo en el presente estudio aseguró un adecuado nivel de residuo pos-pastoreo. Esto permitió que los aumentos en las tasas de N se reflejaban en una mayor producción de forraje, y una relación hoja-tallo más favorable. Por lo tanto, se puede inferir de manera indirecta que tanto la calidad del forraje como la eficiencia en el aprovechamiento del forraje producido fueron buenos. A la vez, este mismo nivel de residuos pudo haber comprometido la eficiencia de la urea de liberación lenta (NBPT) en promocionar un aumento en la productividad de la masa de forraje.

Conclusiones e implicaciones

La aplicación de urea tratado con NBPT sobre el pasto Xaráes manejado con alturas de 30 cm pre-pastoreo y 15 cm pos-pastoreo no tuvo efecto sobre la disponibilidad de forraje. En la estación de lluvia y la de transición, tanto la urea tradicional como la tratada con NBPT produjeron un aumento en la masa de forraje y la densidad volumétrica hasta en un 240 kg N ha^-1 año^-1. En el futuro, las investigaciones deben de enfocarse en evaluar la respuesta de praderas de pastos tropicales en diferentes alturas pos-pastoreo a concentraciones más altas de urea tratado con NBPT.