Hydroponic wheat and barley fodder yields and their effect on weight gain in sheep

Felipe Sánchez Del Castillo; Esaú del Carmen Moreno Pérez*; Efraín Contreras Magaña; Joaquín Morales Gómez

Universidad Autónoma Chapingo, Departamento de Fitotecnia. km 38.5 carretera México-Texcoco. Chapingo, Estado de México. MÉXICO. C.P. 56230. Tel. 01 (595) 952 1642. Correo-e: esaump10@yahoo.com.mx (*Autor para correspondencia).

Recibido el 24 de febrero, 2012. ]]> Aceptado el 2 de junio, 2013.

Resumen

Los objetivos del presente trabajo fueron evaluar el efecto de diferentes densidades de semilla sobre la producción de forraje verde hidropónico (FVH) de trigo y cebada, así como el valor nutritivo del FVH obtenido y su efecto en la ganancia de peso de ganado ovino. Se compararon tres densidades de semilla en dos especies (4.7, 5.2 y 5.7 kgm^-2 para trigo, y 3.5, 3.9 y 4.3 kgm^-2 para cebada). Se usó un diseño de bloques completos al azar con 10 repeticiones. La mejor densidad para trigo fue 4.7 kgm^-2, con rendimiento de 30.2 kgm^-2 en peso fresco y relación de conversión de peso de semilla a peso de forraje fresco de 1:6.4. Para cebada fue de 3.5 kgm^-2, con rendimiento de 32.8 kgm^-2 y relación de conversión de 1:9.3. Al incrementar la densidad, el contenido de materia seca y la relación de conversión disminuyeron. En otro experimento se evaluó la ganancia de peso en borregos Pelibuey en tres sistemas de alimentación: FVH de trigo, concentrados (sorgo molido y pasta de soya en relación 4:1) y pastoreo complementado con alimento concentrado. Se usó un diseño completamente al azar con cuatro repeticiones. Con el FVH se obtuvo una ganancia diaria de peso vivo de 159 g, contra 136 g en el sistema de pastoreo con alimento concentrado y 116 g en el de alimento concentrado. Se concluye que en la alimentación de borregos Pelibuey con propósitos de engorda, el uso del FVH trigo es una alternativa técnica y económicamente viable.

Palabras clave: Hidroponia, densidad de semilla, nutrición.

Abstract

The objectives of this work were to evaluate the effect of different seed densities on hydroponically-grown wheat and barley fodder yields, as well as the nutritional value of each hydroponic fodder obtained and its effect on weight gain in sheep. Three seed densities for two species were compared (4.7, 5.2 and 5.7 kgm^-2 for wheat, and 3.5, 3.9 and 4.3 kgm^-2 for barley). A randomized complete block design with 10 replications was used. The best density for wheat was 4.7 kgm^-2, with a yield of 30.2 kgm^-2 in fresh weight and a conversion ratio from seed weight to fresh fodder weight of 1:6.4. For barley the best density was 3.5 kgm^-2, with a yield of 32.8 kgm^-2 and a conversion ratio of 1:9.3. By increasing the density, both the dry matter content and the conversion ratio decreased. In another experiment, weight gain in Pelibuey sheep in three feeding systems was evaluated: hydroponic wheat fodder, concentrates (milled sorghum and soybean meal at a 4:1 ratio) and grazing feed supplemented with concentrate feed. A completely randomized design with four replications was used. A daily gain of 159 g in body weight was obtained with hydroponic fodder, against 136 g in the grazing system supplemented with concentrate feed, and 116 g with the concentrate diet alone. It is concluded that the use of hydroponically-grown wheat fodder is a technically and economically viable option for feeding Pelibuey sheep for fattening purposes.

Keywords: Hydroponics, seed density, nutrition.

El sistema de producción de forraje verde hidropónico (FVH) es una tecnología de obtención de biomasa vegetal obtenida a partir de los estados de germinación y crecimiento temprano de plántulas (principalmente de cereales) provenientes de semillas viables. El FVH es un forraje vivo de alta digestibilidad, calidad nutricional y muy apto para la alimentación animal (Anónimo, 2001).

En zonas con fenómenos climatológicos adversos, tales como sequías prolongadas, heladas constantes, nevadas, inundaciones, o localidades ubicadas en regiones montañosas con alto índice de marginación, se limita el acceso al forraje producido en forma convencional para alimentación de animales.

En México, alrededor de 100 millones de hectáreas se ubican en zonas áridas o semiáridas y un 70 % del territorio nacional presenta suelos con pendientes pronunciadas que limitan la agricultura y ganadería convencional (Sánchez et al., 2010). Quienes se dedican a la engorda de ganado o producción de sus derivados en estas regiones enfrentan serios problemas por la escases de forraje fresco, ya sea por la falta de agua o las limitaciones de la productividad de un suelo accidentado, lo que ocasiona abortos, pérdida de peso, escaso volumen de leche, problemas de fertilidad, o la muerte de los animales, especialmente a nivel de pequeños y medianos productores ganaderos o de animales menores.

Una alternativa tecnológica para hacer frente a estos problemas, y que ha dado buenos resultados en países desarrollados, incluso en vías de desarrollo, es el sistema de producción de forraje verde en hidroponía. En muy poco tiempo, usando muy poca superficie y con una gran eficiencia en el uso del agua, permite obtener muy alto rendimiento por unidad de superficie de un excelente alimento para la nutrición de varias especies animales (Valdivia, 1997).

Aunque existen diferentes modalidades de producción de FVH, la técnica básica consiste en germinar semillas de cereales a altas densidades de siembra, con el propósito de obtener un forraje de 20 a 30 cm en un periodo de 8 a 12 días. El forraje se produce en charolas colocadas en estantes a distintos niveles a las que se les suministra una solución nutritiva diluida mediante algún tipo de riego. En casi todos los diseños comerciales, las unidades de producción son construcciones cerradas, generalmente con luz artificial, en donde se busca mantener temperatura de 18 a 25 °C, buena ventilación y humedad relativa entre 65 y 70 % (Resh, 2001).

Los resultados obtenidos con el uso de FVH han sido favorables, no sólo en la alimentación de ganado vacuno sino también en porcinos, ovinos, caprinos, entre otros (Valdivia, 1997; Arano, 1998). Resh (2001) menciona que bastan de 16 a 18 kg de FVH para el alimento diario de una vaca en producción. Por su parte, Arano (1998) menciona que la producción de leche se incrementa en un 11 % en vacas alimentadas con FVH de cebada con respecto a vacas alimentadas convencionalmente.

También en ganado vacuno de leche, se reporta un menor costo por ración, remplazando gran parte de los concentrados con un consumo de 12 kg diarios de FVH por animal. Además, se disminuyen otros problemas como el periodo de seca de cinco a dos meses, la incidencia de mastitis de 13 a 4 %, el porcentaje de aborto hasta hacerlo casi nulo, y se incrementa la fertilidad de hasta 53 %. En ganado vacuno de engorda, con 7 o 8 kg de FVH y 7 kg de concentrados por animal, se obtuvieron ganancias de peso mayores de 1.4 kgdía^-1. La palatabilidad y digestibilidad del FVH mejora la asimilación del concentrado, y baja el costo y tiempo de engorda (Valdivia, 1997).

Referente a la alimentación de ovinos de engorda, se reporta que los borregos pueden llegar a consumir hasta 3.7 % de su peso vivo en materia seca de FVH (Anónimo, 2001). Arano (1998) menciona que la ración debe suplementarse con algún rastrojo o paja para evitar problemas de timpanismo.

Los sistemas de producción de FVH son altamente productivos (Sagi, 1976). Sin embargo, por su origen, principalmente Europa, Canadá y Estados Unidos, son muy costosos, pues han sido diseñados para funcionar bajo las condiciones extremas de frío que se dan en esos países. Para su implementación exitosa en México, se considera necesaria la realización de diversos trabajos de investigación tendientes a la generación de un paquete tecnológico acorde a las condiciones ambientales de las distintas regiones de México y a las condiciones socioeconómicas de los pequeños y medianos productores.

MATERIALES Y MÉTODOS

El trabajo se realizó en un módulo de producción, colocado dentro de un invernadero con cubierta de polietileno y una malla sombra que dejaban pasar un 70 % de la radiación solar incidente. Se sembró en charolas de plástico rígido, cuyas dimensiones internas fueron 43 x 33 x 10 cm (0.14 m² de área de siembra por charola). Éstas fueron colocadas en anaqueles con cuatro niveles de altura a una distancia de 0.5 m entre cada nivel, con una longitud de siete metros cada uno (Figura 1).

Previo a su colocación en charolas, las semillas se remojaron y desinfectaron durante seis horas en una solución de 2 g de hidróxido de calcio por litro de agua. Cada hora se retiraba la solución por 10 minutos para oxigenar la semilla y se volvía a depositar para continuar el proceso de remojo y desinfección. Una vez hidratadas las semillas se colocaron en las charolas de acuerdo a los tratamientos correspondientes.

Se usó un sistema de riego por microaspersión. El ciclo de producción duró ocho días. Durante los días 1, 2, 7 y 8 se regó solamente con agua. Del día 3 al 6 se regó con una solución nutritiva compuesta por los siguientes nutrimentos (mg/L): N =200, P = 40, K = 150, Ca = 140, Mg = 30, S = 100, Fe = 5, Mn = 1, B = 0.5 y Zn = 0.05. Los riegos fueron de tres minutos de duración. En el día se dieron a intervalos de dos horas y sólo se dio un riego a la mitad de la noche.

Para determinar la densidad óptima de semilla de trigo (Triticum aestivum L.) y cebada (Hordeum vulgare L.), se realizaron dos experimentos independientes. En trigo se evaluaron las densidades de siembra baja (4.7 kg-m^-2), media (5.2 kg-m^-2) y alta (5.7 kg-m^-2), que en cebada correspondieron a baja (3.5 kg-m^-2), media (3.9 kg-m^-2) y alta (4.3 kg-m^-2). Las variables evaluadas en ambos experimentos fueron altura de planta (AP) en centímetros, peso seco de una muestra de 500 gramos de forraje verde (PSM) en g, rendimiento por unidad de superficie (R) en kg-m^-2, y la relación de conversión de semilla a forraje (RC). Ambos experimentos se establecieron en un diseño de bloques completos al azar con 10 repeticiones, donde cada charola representó una unidad experimental.

En un tercer experimento se evaluó el efecto del forraje hidropónico sobre la ganancia de peso en borregos. Se siguió el mismo procedimiento de cultivo que para el experimento de trigo y se usó la densidad media (5.2 kgm^-2). Se tomaron doce borregos Pelibuey de aproximadamente un año de edad y se dividieron en tres lotes de cuatro animales cada uno. Los borregos fueron desparasitados y pasaron por un periodo de 15 días de adaptación a la dieta. Posteriormente, se registró su peso inicial y sus pesos semanales, para ajustar las raciones de alimento con base en los requerimientos de los animales. El periodo de prueba fue de 30 días. Se evaluaron los tratamientos (dietas) siguientes: Dieta 1, forraje hidropónico de trigo y 100 g de suplemento mineral; Dieta 2, alimento concentrado a base de sorgo molido y pasta de soya en una relación de 4:1 más 100 g de suplemento mineral, y Dieta 3, seis horas de pastoreo complementado con concentrado (sorgo y soya) más 100 g de suplemento mineral. Esta última dieta es la forma más convencional de alimentación de borregos, por lo que se consideró como el tratamiento testigo.

La cantidad de alimento se determinó considerando que un borrego consume una proporción equivalente al 3 % de su peso vivo en materia seca. En el caso del alimento concentrado se determinó que contenía un 87 % de materia seca, mientras que en el forraje verde hidropónico era del 10 %. Esto significa que para la dieta 2, a un animal de 20 kg se le proporcionaron 0.7 kg de alimento concentrado por día y para la dieta 1, se suministraron 6 kg por día de forraje verde hidropónico. En el caso de la dieta 3, no se pudo cuantificar la materia seca de 6 horas diarias de pastoreo, pero una vez en los corrales se les suministraba el 50 % del alimento concentrado de la dieta 2.

Dado que se partió de definir la cantidad de alimento en las dietas con base en un valor del 3 % del peso vivo del animal, las cantidades de materia seca en las raciones alimenticias proporcionadas eran las mismas en las dietas 1 (forraje hidropónico) y 2 (alimento concentrado) y se procuró que fuera similar en la dieta 3 (pastoreo más 50 % del concentrado de la dieta 2).

Se realizó un análisis de varianza de todas las variables estudiadas y se hicieron las pruebas de comparación de medias pertinentes (Tukey, P ≤ 0.05).

Para la definición de los tratamientos de dieta se realizó una evaluación del contenido nutrimental del forraje hidropónico de trigo. Para ello se tomaron muestras de la parte aérea y de la zona de raíces. Asimismo, se determinó el contenido nutrimental del alimento concentrado proporcionado en la etapa de evaluación (Cuadro 1).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En la evaluación de especies y densidades en el experimento 1 (Trigo), todas las variables analizadas presentaron diferencias altamente significativas entre tratamientos de densidad de semilla. En la comparación de medias para la variable altura de planta (Cuadro 2), se observa que con la densidad alta se obtuvo una altura de planta estadísticamente mayor respecto a las densidades media y baja, promediando la altura de planta obtenida de las bandejas en los cuatro niveles. Esto se debe a que con el aumento en la densidad se tiene menor incidencia de radiación por planta, lo que provoca una mayor altura de planta por efecto de elongación celular, sobre todo en los tallos (Taiz y Zaiger, 2002; Lambers et al., 2008).

El mayor peso seco de la muestra se obtuvo con la densidad baja (52.2 g, en una muestra de 500 g de forraje fresco). A medida que se incrementó la densidad de semilla, el peso seco de la muestra disminuyó (Cuadro 2). Esto se puede explicar considerando que, a mayor densidad de población hay mayor competencia entre plantas por luz, lo que se refleja en menos fotosíntesis y, en consecuencia, en menor porcentaje de materia seca para un mismo peso fresco.

El mayor rendimiento por unidad de superficie se obtuvo con la densidad alta, que superó estadísticamente al tratamiento de menor densidad (Cuadro 2). La densidad alta rindió 0.6 kg más, pero se necesitó un kilogramo más de semilla que para la densidad baja, por lo que disminuye su eficiencia de conversión. Santos (1987) menciona rendimientos menores (20 kg-m^-2 en cebada).

Respecto a la relación de conversión de semilla a forraje, los valores más altos se obtuvieron con la densidad baja (Cuadro 2). Lo anterior es importante, pues implica que con una densidad baja se ocupa 0.5 kg menos de semilla que con la densidad media y un kilogramo menos que con la densidad alta. Por lo tanto, el potencial productivo del trigo se aprovecha mejor cuando se utiliza la densidad de semilla baja. Al respecto, Valdivia (1997) indica que es muy difícil alcanzar relaciones de conversión de semilla a forraje con valores superiores a 7:1.

En el experimento con cebada, las pruebas de comparación de medias muestran que con una densidad alta, las plántulas alcanzaron mayor altura (21.7 cm). Esto indica que la cebada, al igual que el trigo, es también sensible a la densidad de siembra. La diferencia de peso seco muestra entre las densidades baja y media que fue de 1.1 g, y entre las densidades baja y alta fue de 8.6 g. Estos resultados coinciden con Morgan et al. (1992), quienes indican que al incrementar la densidad de siembra de 2.5 a 7.5 kg-m^-2 hay mayor pérdida de materia seca por respiración en el forraje obtenido. En rendimiento no se obtuvieron diferencias significativas entre tratamientos (Cuadro 3).

En el experimento para evaluar la ganancia diaria de peso en borregos (Cuadro 4), se encontró que en aquellos alimentados con una dieta basada en forraje hidropónico la ganancia en peso fue de 159 g-día^-1, mientras que en los borregos alimentados únicamente con alimento concentrado (sorgo y soya a una relación de 4:1), la ganancia de peso disminuyó a 116 g-día^-1, valores que son estadísticamente diferentes. La ganancia con la dieta basada en 6 horas de pastoreo complementando con alimento concentrado (tratamiento testigo) tuvo un valor intermedio (132 g-día^-1).

La diferencia en la respuesta de la ganancia de peso entre las dietas 1 y 3 se debió a que en el forraje hidropónico, por cada kilogramo de materia seca existe una mayor cantidad de proteínas y aminoácidos libres (Cuadro 1), los cuales son asimilados inmediatamente al ser ingeridos (Moreno, 1976). Asimismo, el contenido de fibra cruda en el alimento concentrado es menor al del forraje hidropónico (Cuadro 1). Esto es importante ya que en especies rumiantes (vacas, borregos y cabras) el contenido de fibra tiene un efecto sinérgico en la asimilación de otros componentes como las proteínas y minerales (Scheider, 1985). Arano (1998) y Resh (2001) coinciden en que el forraje hidropónico tiene un valor nutrimental mayor que los alimentos empleados comúnmente en la alimentación animal.

La diferencia en la ganancia de peso por día a favor del forraje verde hidropónico respecto al alimento concentrado puede resultar muy importante desde el punto de vista económico. Por ejemplo, con la ganancia de peso diaria de 116 g de un animal alimentado a base de concentrados se tardaría aproximadamente 114 días en aumentar de 20 a 35 kg (que es un peso adecuado para ser comercializado), mientras que con una dieta a base de forraje verde hidropónico que da una ganancia de 159 g diarios se tardaría 94 días para lograr ese mismo peso. El costo de alimentar un día a un animal de 20 kg de peso con 6 kg de forraje verde hidropónico es similar a 0.7 kg de alimento concentrado. Por lo tanto, la mayor utilidad económica a favor de la dieta con forraje verde hidropónico viene dada por el menor costo en alimento, que significan 20 días menos para que los borregos alcancen su peso comercial.

CONCLUSIONES

Tanto el forraje verde hidropónico de trigo como el de cebada tuvieron rendimientos por unidad de superficie similares, aunque el forraje de cebada tuvo valores más altos de conversión de peso de semilla a peso de forraje verde.

Las densidades de siembra que presentaron los valores más altos de conversión de semilla a forraje verde fueron de 4.7 kg-m^-2 en trigo y 3.5 kg-m^-2 en cebada. Al incrementar la densidad, la relación de conversión de peso de semilla a peso de forraje verde disminuyó en ambos cultivos.

En la alimentación de borregos Pelibuey con propósitos de engorda, el uso del forraje verde hidropónico de trigo se muestra como una alternativa técnica y económicamente viable en relación a otros tipos de dieta.

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