Bromatología de Brachiaria decumbens Stapf y Cynodon nlemfuensis Vanderyst en suelos sulfatados ácidos en Córdoba, Colombia*

Bromatology of Brachiaria decumbens Stapf and Cynodon nlemfuensis Vanderyst in acid sulphate soils in Cordoba, Colombia

Enrique Combatt Caballero^1§, Alfredo Jarma Orozco¹ y Elisa Paternina Durango²

¹ Facultad de Ciencias Agrícolas-Universidad de Córdoba. Carrera 6, núm 104-79. Tel: (54) 4-7818056. Montería-Colombia. (jarma@fca.edu.co).

* Recibido: enero de 2015
Aceptado: mayo de 2015

Resumen

Los suelos sulfatados ácidos generalmente se caracterizan por poseer altas concentraciones de Al, Fe, y Mn, en los que se aplica cal agrícola para disminuir el efecto fitotóxico de estos elementos y aumentar la disponibilidad de nutrientes como P, Ca, Mg, K y N. El objetivo del trabajo fue evaluar el efecto de diferentes dosis de cal sobre las características bromatológicas en dos especies de gramíneas forrajeras, Cynodon nlemfuensis Vanderyst (pasto Estrella) y Brachiaria decumbens Stapf, en suelos sulfatados ácidos. Se diseñó un experimento de bloques completamente al azar con estructura de sub-parcelas divididas, donde la parcela principal correspondió a la época (seca o húmeda), la sub-parcela a las especies de pasto y las sub-subparcelas a las dosis de encalamiento (0, 3, 6 y 9 t ha^-1 de cal). Los resultados indicaron que en la época húmeda los pastos mantienen similares contenidos de proteína cruda, pero que en época seca, estos niveles se reducen en 20% (p ≤0.01), en B. decumbens Stapf respecto al pasto Estrella. La época del año afectó el porcentaje de grasa en ambas especies (p ≤ 0.01) registrando valores de 1.97% para pasto Estrella y 1.87 % para B. decumbens Stapf en época húmeda y de 1.96 y 2.64 respectivamente para las mismas especies en época seca. Independientemente de la dosis de carbonato de calcio aplicada, el porcentaje de fibra se aumentó significativamente (p ≤ 0.01) en 4% en las dos especies, respecto al testigo. La cantidad de ceniza con aproximadamente 2% fue mayor en la época húmeda para los dos genotipos ( p≤ 0.05).

Palabras clave: acidez intercambiable, cal agrícola, cenizas, grasas, neutralización, pasturas.

Abstract

Keywords: agricultural lime, ash, fats, exchangeable acidity, neutralization, pasture.

Introducción

Los forrajes son la base de la alimentación en la producción bovina, por ello el éxito de todo programa de alimentación pecuaria depende del conocimiento que se tenga de la calidad nutricional de los forrajes utilizados en diferentes condiciones edafoclimáticas. En este contexto, en muchas áreas con potencial agrícola en Colombia, están sembradas pasturas en suelos con limitaciones químicas para un normal desarrollo y producción. Es así como los bacines del rio Sinú en el departamento de Córdoba se han establecido diferentes pasturas, sin conocer las condiciones físicas y químicas de los suelos y los requerimientos necesarios para un buen desarrollo de las mismas. En estos bacines existen diferentes tipos de suelos y entre ellos, se presentan suelos sulfatados ácidos (SSA) actuales y potenciales, que se han originado como resultado de la implementación de redes de drenaje para la actividad agropecuaria.

En los SSA las principales limitantes químicas son el excesivo contenido de azufre (S) que potencializa la producción de altas concentraciones de ácidos e iones como Al, H, Fe y Mn, que son fitotóxicas para la mayoría de especies cultivables del trópico. Sin embargo, en estas condiciones de alta acidez es común que se presente el establecimiento de diferentes pastos del genero Brachiaria, por su resistencia a altas concentraciones de Al y Fe, que se generan con la oxidación de la pirita.

En este tipo de suelo se presenta una fuerte acidificación debida a la oxidación de la pirita (Fe₂S), con la consiguiente producción de ácido sulfúrico (H₂SO₄), además, cuando la oxidación progresa, la acidificación influye en el pH y aumenta la solubilidad del Al, Mn y Fe en concentraciones que generalmente son fitotóxicas para las plantas (Demas etal., 2004).

En algunos estudios se ha encontrado que altas concentraciones de Al, S y Fe disminuyen el crecimiento y reducen la asimilación de nutrientes por parte de las raíces de los forrajes, hecho que puede afectar la composición nutricional de los mismos y por ende el aporte nutricional a los bovinos en pastoreo (Demas et al, 2004; Hernández y Castro, 2007).

En condiciones de alta acidez, el uso de enmiendas químicas como carbonatos de Ca y Mg son de gran utilidad, ya que la aplicación de carbonato de calcio reduce el estrés causado por el Al, al ser neutralizado mediante la precipitación o la insolubilización con los hidroxilos producidos en la disociación del carbonato de calcio y el agua. Algunos autores como Ward et al. (2002) consideran que las estrategias para aumentar la producción en suelos ácidos, incluyen la aplicación de cal y la siembra de plantas tolerantes a las condiciones ácidas del suelo. Hernández y Castro (2007) al aplicar carbonato de calcio en suelos sulfatados ácidos, obtuvieron aumentos en rendimientos del cultivo de cebolla en el Departamento de Boyacá (Colombia) e indican que en estas áreas improductivas se obtienen rendimientos aceptables en cultivos comerciales con esta estrategia de manejo.

El género Brachiaria tiene características adecuadas de rendimiento, que junto a la capacidad de adaptación a suelos ácidos contribuye a incrementar los rendimientos productivos de la ganadería (Olivera et al, 2008). Alvarado et al. (1990) encontraron que Brachiaria decumbens Stapf, posee un gran potencial en producción de materia seca y excelentes características adaptativas para suelos pobres de sabanas, determinando contenidos de proteína relativamente altos de 9.4 y 8.8% para 42 y 56 días de edad. Sin embargo, se indica que la calidad nutritiva de un pasto cambia de acuerdo con las condiciones ambientales y del manejo integral que reciban (Miles, 2006).

Materiales y métodos

Localización y variables climatológicas

El trabajo de investigación se realizó en la finca El Deseo, ubicada en el Bajo Sinú, corregimiento Caño Bugre, municipio de Ciénaga de Oro, departamento de Córdoba (Colombia) entre los años 2007 y 2008. Las coordenadas del sitio corresponden a 8° 55'43.3" de latitud norte y 75° 42'12.9" de longitud oeste, a una altura promedio de 15 a 18 msnm; precipitación promedio anual de 1 200 a 1 250 mm; humedad relativa de 85% y temperatura media anual de 27.2°C, Palencia et al, 2006.

Identificación y estudio del suelo

Apoyados en trabajos preliminares realizados por el Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC) (2006), se realizó un reconocimiento fisiográfico de la zona y una vez determinadas las diferentes posiciones geográficas, se procedió a colectar en cada posición geográfica ocho muestras de suelos a una profundidad de 0 a 30 cm. En estas muestras se evaluaron las características químicas que identifican un SSA como pH<5, M.O.>4%, Al>2 cmol⁺ kg^-1 y azufre intercambiable > 500 mg kg^-1 en horizontes de diagnóstico.

Con esta evaluación se determinó las áreas afectadas por suelos sulfatados ácidos, seleccionando la finca El Deseo que presentó las características típicas de SSA. En este sitio se excavó una calicata de 1 x 1 x 1 m para su descripción taxonómica y posteriormente fueron colectadas muestras de cada horizonte. Los parámetros químicos que se determinaron fueron: acidez (pH), materia orgánica (MO), azufre (S), fósforo (P), calcio (Ca), magnesio (Mg), potasio (K), sodio (Na), acidez intercambiable (Al+H) y elementos menores según las normas establecidas y aprobadas por el Control Analítico de Laboratorios de Suelos de la Sociedad Colombiana de la Ciencia del Suelo CALS, implementadas por el Laboratorio de Suelos y Aguas de la Universidad de Córdoba (IGAC, 2006).

Se utilizó un diseño experimental de bloques completos al azar con estructura de sub parcelas divididas, donde las parcelas principal correspondió a las épocas húmeda y seca, las sub-parcelas a los genotipos de pasto C. nlemfuensis Vanderyst y B. decumbens Stapf, en tanto que las sub-subparcelas estuvieron conformadas por la dosis de cal agrícola de (0, 3, 6 y 9 t ha^-1). La cal agrícola utilizada fue CaCO₃ con 90% de pureza.

La preparación del terreno fue la convencional de la zona, con dos pases de rastra pesada y un pase de rastrillo pulidor. El área del experimento fue dividido en cuatro bloques de 5 m x 40 m cada uno separados entre si por 2 m; cada bloque constituyó dos parcelas de 5 m x 20 m cada una para un genotipo y cada parcela estuvo conformada por 4 subparcelas de 5 m x 5 m donde se aplicaron los tratamientos de cal agrícola.

La aplicación de cal en cada tratamiento se realizó al voleo después del primer laboreo con rastra pesada, procediendo después a su incorporación con un segundo laboreo. Una vez trascurrido 30 días de la aplicación de cal se establecieron en campo los genotipos de pasto. Las especies forrajeras se sembraron en junio a una distancia de 50 cm x 50 cm. La fertilización con N, P y K en kg ha^-1 se relacionan a continuación: el P en pre siembra incorporado a razón de 46 kg como fosfato diamónico, N como urea en dosis de 92 kg y K como KCl 60 kg.

A los 90 días (época lluviosa) y 150 días (época seca) después del encalado, se colectaron muestras de 1 kg de suelo por cada tratamiento, para determinar el efecto de la cal sobre las variables pH, MO, Ca, Mg, K, Na, (Al+H) y elementos menores por el método del doble acido; además fueron colectadas muestras de tejido vegetal a una altura de 10 cm de la superficie del suelo, para analizar su composición bromatológica. Las muestras se secaron en estufa con circulación de aire forzado (48 h; 55 °C) y se molieron en molino tipo Willey con malla de 1 mm. Los análisis bromatológicos se realizaron según el método proximal o weende, que utiliza para proteína la NTC - 4 657, grasas NTC- 4 969, fibra NTC- 5 122 y cenizas la NTC - 4 648 (Bernal, 1993).

Variables dependientes

Como variables dependientes se consideraron las características químicas del suelo pH, MO, Ca, Mg, K, Na, (Al+H) en las sub-subparcelas, las características de los componentes bromatológicos de las especies como proteína, grasa, cenizas, fibra y las épocas de muestreo.

Variables independientes

Procesamiento de datos

Los resultados se analizaron mediante el paquete estadístico SAS (2007) y cuando se presentaron interacciones se llevaron a cabo comparaciones horizontales y al no presentarse interacciones significativas se realizaron pruebas de comparación de medias usando Tukey (0.05%) para las épocas, especies o dosis.

Resultados y discusión

Características químicas del suelo

El Cuadro 1 muestra los resultados del análisis químico de los suelos del estudio antes (T_o) y después del encalado para cada tratamiento (T_o, T₁, T₂ y T₃), en época húmeda y seca.

Las condiciones iniciales del suelo indican que la reacción del suelo (pH), es fuertemente ácido, la materia orgánica se considera alta, el azufre es excesivo y el fósforo medio. El calcio, magnesio y potasio tienen niveles altos y el sodio se presenta en niveles bajos. La acidez intercambiable (Al+H) es excesiva y todos los microelementos se encontraron en altas concentraciones.

La condición de pH determina el suelo como fuertemente ácido y la excesiva acidez intercambiable, es explicada por los grandes volúmenes de acidez que se genera con la oxidación de la pirita en suelos drenados. En estas condiciones a mayor cantidad de pirita oxidada, se incrementan los niveles de H₂SO₄ en el suelo, promoviendo la desintegración de las arcillas silicatadas y neoformación de sales y óxidos. Este proceso ocasiona la liberación de H y eleva la concentración de Mn, Fe y Al en solución, que en altas concentraciones son fitotóxicos a las plantas (Appleyard et al, 2004; Fanning, 2009).

El fósforo, presentó valores medios con tendencia a disminuir con las dosis de cal aplicada, particularmente durante la época seca, lo que demuestra que no se presentó solubilización de este elemento. Esto difiere con otros resultados, donde se determinó que con el aumento de la dosis de cal se incrementa la disponibilidad del fósforo para las plantas (Andreotti et al, (2001). Los resultados observados en el presente estudio, probablemente se deben a que el aumento de la actividad iónica del calcio en la solución, ocasionó la precipitación de este elemento con el fósforo, como fosfato de calcio que es un compuesto insoluble.

El calcio, aumentó con las aplicaciones de cal, lo que demuestra que el producto aplicado se disolvió eficientemente produciendo iones de calcio y bicarbonato. Resultados similares reportan que con el encalado se aumentan los contenidos de calcio en el suelo (Campanharo et al, 2007). El magnesio y potasio presentaron contenidos altos con valores mayores al inicial, lo cual sugiere que se presentó un desplazamiento de estos elementos de la fase soluble y que el sodio no se concentró de manera excesiva.

La acidez intercambiable disminuyó de con las aplicaciones de cal, indicando que la cal neutralizó gran cantidad de acidez intercambiable. Los efectos benéficos de la aplicación de cal son debidos a la reducción en el contenido de Al intercambiable, incremento de los contenidos de Ca y Mg disponible para las plantas, lo que demuestra que el encalamiento presenta efectos positivos al corregir la acidez en el suelo y reducir la toxicidad por aluminio (Andreotti et al, 2001).

Los altos contenidos de calcio en este período pueden ser explicados por la alta solubilidad de cal aplicada, que aporta iones de calcio al suelo, lo que coincide con estudios realizados por Hammarstrom et al. (2003) en el cual encontró incremento del calcio en el suelo con el uso de cales agrícolas. La tendencia en los contenidos de fósforo durante la época seca es igual a la época húmeda, confirmando la precipitación de éste nutriente por los bajos contenidos de este elemento en el suelo. Los valores altos de magnesio, potasio y sodio indican que se presentó solubilización e intercambio de estos elementos de la fase intercambiable por posible intercambio catiónico con el calcio.

Análisis de los componentes bromatológicos de los pastos

El Cuadro 2 muestra los cuadrados medios y la significancia estadística de cuatro variables de calidad de los pastos bajo estudio (proteína cruda, fibra, grasa y ceniza). Los resultados muestran que la fibra y la grasa estuvieron influenciadas por la dosis de cal (p≤ 0.01); mientras que la misma grasa, la proteína y la ceniza lo estuvieron por la interacción de la época con la especie (p≤ 0.01). Por su parte, el contenido de grasa varió significativamente con las interacciones de la época con las dosis y entre la interacción de dosis con las especies. Los coeficientes de variación oscilaron entre 6.10 y 28.87%, lo que evidencia un buen grado de precisión en los datos obtenidos.

Proteína cruda

Al promediar los contenidos de proteína cruda encontrados en la época seca y húmeda para el cultivo de B. decumbens, se encontraron valores mayores de 7.08% para esta especie, resultados que concuerdan con los encontrados para esta misma especie por Givens et al. (2000).

Estos resultados son similares a los encontrados en otros estudios, donde las investigaciones informan que se encontraron contenidos de proteína en Brachiaria entre 7.89% y 8.37% en época con bajo contenido de humedad en el suelo Vega et al. (2006). Las diferencias observadas en el contenido de proteína cruda entre especies pueden estar explicadas posiblemente por las diferencias en la edad de los pasto y disminución de la actividad metabólica a medida que se incrementa la edad de los rebrotes (Vega et al, 2006).

Realizando investigaciones en varias especies del género Brachiaria Cuadrado y Torregrosa (2004) reportaron contenidos de proteína que oscilaron entre 8.2% y 9.3% en época seca, además, se indica que el pasto Estrella puede presentar porcentaje de proteína de 11 al 13%, resultados mayores que los reportados en este trabajo de investigación.

Así mismo, es conocido que existen amplias diferencias en el contenido de proteína cruda entre especies (Vega et al, 2007), edades fisiológicas y manejo cultural y adicionalmente, que el efecto de la disponibilidad hídrica en la humedad del suelo, entre otros factores, juega también un papel importante en esta variable (Bernal y Espinoza, 2013). Los resultados encontrados en ambas especies en este estudio corroborarían la apreciación que la calidad de los pastos, desde la óptica de la proteína cruda, se reduce significativamente en las épocas secas (Orozco, 2005), pero que este efecto es más evidente en especies del género Brachiaria. Esto sería explicable en parte, por la escasa asimilación del N en suelos en períodos de escasez de agua, donde además la fotosíntesis decae y con ella la síntesis de aminoácidos, que actúa como precursor de las proteínas Rostamza et al. (2011).

Grasa

El extracto etéro se considera como la fracción de grasa que se encuentra en pigmentos vegetales y esteroles y en los forrajes está y triacilglicéridos en las semillas, galactolípidos y fosfolípidos en las hojas (Van Soest 1994), que son importantes al momento de estimar el aporte enérgicos de los mismos. El análisis de varianza para esta variable determinó que existieron efectos significativos importantes para las interacciones época x especie (p≤0.01), época x dosis (p≤0.01) y especie x dosis (p≤0.05) (Cuadro 2).

Estos resultados indican que, bajo condiciones de escasez de agua, B. decumbens Stapf tiene mecanismos fisiológicos de defensa diferentes y tal vez más eficientes respecto al pasto Estrella, por ser más adaptado a condiciones de suelos húmedos. En estas condiciones y de acuerdo a Enjalbert et al. (2013) B. decumbens Stapf puede aumentar y mantener diferencialmente la composición de los ácidos grasos poli-insaturados de membrana, tales como el ácido linolénico como estrategia para mantener fluidez en la membrana y mejorar el intercambio de agua hacia las células.

La relación inversa entre la concentración de grasas y de proteína cruda en B. decumbens Stapf en la época seca, sería contrario a lo reportado por Arvidsson (2009) quien informa que en algunas variedades de Festuca pratensis, una gramínea de la familia de las poaceas, existe una relación directa entre los contenidos de proteína cruda y ácidos grasos en diferentes condiciones de cultivo y que incluso, los contenidos de uno de estos factores puede conducir a la estimación empírica del otro.

Otros autores indican que se desconocen los efectos de las prácticas agronómicas y los factores ambientales relacionados sobre la variación en la concentración y composición de ácidos grasos en pasturas (Caviedes et al., 2011). Sin embargo, de manera consistente con los resultados de este trabajo, diferentes autores como Enjalbert et al. (2013), afirman que el contenido porcentual y la composición de los ácidos grasos puede variar con la especie y la condición de sequía; los autores encontraron que dos de tres especies evaluadas redujeron significativamente el contenido de ácidos grasos en sequía como una consecuencia directa de la reducción en el contenido del ácido linolénico y que la otra especie que mantuvo altos niveles de éste ácido registró mejores niveles de tolerancia a la sequía (Enjalbert et al, 2013).

Analizando los porcentajes de grasa encontrados en B. decumbens en la época seca, se observa que son mayores que los reportados para diferentes especies del género Brachiaria en suelos ácidos de Santander (Colombia), donde se publican valores encontrados entre 1.6 y 1.9% (Canchila et al, 2009). Asimismo, de manera similar a lo observado en el presente estudio para pasto Estrella, investigadores, reportan que en Costa Rica los contenidos de grasa pasaron de 2.3% en la época semiseca a 1.9% en la época lluviosa; aunque estos datos son superiores a los de este estudio, la tendencia es similar y las diferencias pueden obedecer al diferencial grado de severidad de estrés por sequía presentado en cada situación (Sánchez y Soto, 1996).

Fibra

Los resultados muestran que, de manera independiente a la especie o la época de corte de las pasturas, los porcentajes de fibra solamente fueron afectados por las dosis de cal (p≤0.01), indicando que el porcentaje de fibra de las pasturas se incrementó a medida que se aumentó la dosis de cal (Figura 3).

La cal agrícola suministra iones de Ca y aumenta la disponibilidad de nutrientes que son esenciales para el desarrollo de raíces y crecimiento de pasturas. Condiciones químicas que fueron aprovechadas eficientemente por B. decumbens y C. nlemfuensis al presentar mayores cantidades de fibra con el incremento de cal agrícola. Esta ganancia en nutrientes puede ocasionar una mayor lignificación de los tallos y reducir la asimilación por parte de los vacunos.

Rao et al. (1996) indica que B. decumbens Stapf tiene gran adaptación a la acidez que es atribuida a la habilidad de este genotipo para asimilar nutrientes importantes como el N, P y Ca, en un ambiente de pH bajo y alta acidez intercambiable. Además, se conoce que callos celulares de genotipos de Cynodon sp., sometidos a concentraciones diferenciales de aluminio, utilizan diversos mecanismos rizosféricos externos para aumentar el pH extracelular y capturar iones Al en la pared celular para contrarrestar la toxicidad de este elemento (Ramgareeb et al., 2004).

Los porcentajes de fibra bruta observados en el presente estudio indicaron que tanto para B. decumbens Stapf (~ 38%) como para pasto Estrella (~ 36.5%) se alcanzaron valores superiores a los reportados por diferentes investigadores, quiénes encontraron 31.5% en B. decumbens e indican porcentajes de fibra cruda en pasto Estrella de alrededor de 30.4% (Cardona et al., 2002; Cabrera et al., 2005).

Ceniza

Los resultados estadísticos indicaron que se presentaron diferencias importantes entre las especies (p≤0.01) y la interacción época x especie (p≤0.05) con relación a los contenidos de ceniza.

La Figura 4 registra gráficamente la interacción época x especie, indicando que en cualquiera de las épocas de corte, el pasto B. decumbens Stapf posee mayor cantidad de cenizas totales (sales minerales) que el pasto Estrella, pero que ésta última incrementa sus contenidos porcentuales de materia inorgánica de manera significativa (p≤0.05) hasta en 10%, cuando está en mejores condiciones de oferta hídrica.

En este estudio los valores de cenizas totales encontrados en pasto Estrella, son similares a los reportados por otros autores en otras condiciones edáfico- ambientales con valores comprendidos entre 5.7 y 11%, en condiciones normales de precipitación Maya et al. (2005) y 9% reportados en la época semiseca, indicando la capacidad que tiene esta pastura para responder también a diferentes condiciones edafológicas. Respecto a B. decumbens Stapf, los valores observados para todas las épocas y niveles de encalamiento (10.75%), estuvieron por encima de rangos reportados en esta especie para 24 accesiones del género que se evaluaron en condiciones de suelos ácidos y que oscilaron entre 5.5 y 9% de cenizas totales Canchila et al, 2009. Según Herrera et al. (2008) las hojas siempre presentan mayor concentración de minerales que los tallos y al avanzar en los estados de madurez disminuye la relación hoja- tallo y como consecuencia baja el contenido de minerales en las hojas.

Conclusiones y recomendaciones

Se concluye que las características químicas de los suelos fueron modificadas por la aplicación de cal agrícola, presentando modificaciones en el contenido de materia orgánica, Ca, y acidez intercambiable principalmente. Los mayores contenidos de proteínas se presentaron en la gramínea Cynodon nlemfuensis Vanderyst tanto en época húmeda como en época seca. Mientras que el contenido de grasa en ésta gramínea presentó mayores contenidos que Brachiaria decumbens Staft en época húmeda, aunque lo opuesto ocurrió y en época seca. Los porcentajes de fibras de las dos gramíneas se incrementaron con la aplicación de cal, independientemente de la época del año. El contenido de ceniza fue mayor en la pastura B. decumbens Staft tanto en época húmeda como en época seca.

Se recomienda adelantar otras investigaciones en estos suelos con diferentes dosis de cal agrícolas y niveles de humedad para poder determinar el efecto de estas variables en el incremento de los rendimientos de las especies que se puedan establecer.

Agradecimientos

Los autores(a) agradecen al Centro de Investigaciones de la Universidad de Córdoba CIUC por al apoyo económico para la realización del trabajo de investigación, caracterización de suelos sulfatados ácidos y la respuesta de tres especies vegetales en el medio Sinú - Córdoba y al Laboratorio de suelos y aguas adscritos a la Facultad de Ciencias Agrícolas por su colaboración en la realización de los análisis.

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