INTRODUCCIÓN
La puna, una región montañosa que se extiende a lo largo de los Andes peruanos, alberga más de 14 millones de hectáreas de pastizales de vegetación nativa, dominada mayormente por pajonales y en menor proporción por arbustales y bofedales. Estas pasturas constituyen la principal fuente de alimentación para más del 80% de la ganadería extensiva del Perú (Flores, 2016). El desarrollo de la ganadería en esta región, a pesar de su importancia económico-ecológica, no está libre de limitaciones, pues los suelos son pobres en nitrógeno y fósforo (Wilcox, 1984) y las gramíneas, componente principal de los pajonales, no solo son pobres en estos elementos, sino que con el avance de la madurez, estos elementos caen por debajo de los niveles críticos estimados para la nutrición animal (Kalinowski et al., 1970).
Las manejadores de pastizales han enfatizado dos estrategias para compensar por la deficiencia de nitrógeno y fósforo en el suelo: la fertilización mineral y la fijación de nitrógeno a través de la introducción de leguminosas mejoradas. La fertilización con nitrógeno incrementa la productividad aérea y la eficiencia en el uso del agua (Elliot yAbbott, 2003), así como el contenido de nitrógeno en las plantas y la dieta de los animales; sin embargo, esta estrategia es costosa y puede generar efectos negativos en el ecosistema, a nivel de la composición florística (Aydin y Uzun, 2004) y en el complejo agua-suelo (Monaghan et al., 2005). La introducción de leguminosas como tréboles exóticos constituye una práctica efectiva para mejorar las condiciones de nitrógeno en el suelo y mejorar la calidad de la oferta forrajera para el ganado (Rumbaugh et al., 1981), en tanto que el fósforo estimula el desarrollo radicular, el crecimiento de las plantas y la fijación del nitrógeno por las leguminosas (Quintero et al., 1997). Con base a esto, se necesita dilucidar el efecto que estos elementos tendrían en el establecimiento y desarrollo de leguminosas en asociación con gramíneas nativas (Argote y Halanoca, 2004).
Hay una interacción entre el fósforo y el nitrógeno. Pastizales que recibieron fosforo y nitrógeno produjeron más forraje que aquellos que recibieron solo nitrógeno o fósforo (Black y Wight, 1972); es más, los incrementos en la disponibilidad de estos elementos en el suelo atenúan el efecto negativo que podría tener la aplicación de solamente nitrógeno en la aparición de malezas y la reducción en la proporción de leguminosas en la comunidad vegetal (Aydin y Uzun, 2004). El presente estudio tuvo como propósito evaluar el efecto de la fertilización fosforada en el establecimiento y desarrollo del trébol blanco (Trifolium repens) sembrado a diferentes distanciamientos y examinar el efecto de estos factores sobre el vigor y contenido de nitrógeno de la planta clave Festuca dolichophylla, una gramínea matojosa dominante en pajonales de la puna húmeda de la sierra central del Perú. la caracterización realizado en el Laboratorio de Suelos de la Universidad Nacional Agraria, Lima, reveló un contenido de nitrógeno de 0.66%, materia orgánica 12.25%, fosforo 5.5 ppm, calcio 13.47meg/100 g y un pH de 4.9.
Tratamientos
Los tratamientos fueron la combinación factorial de dos niveles de fósforo (0 y 80 kg/ha) y dos distanciamientos de siembra entre golpes (0.5 y 1.0 m). Se utilizó el trébol blanco variedad Huía, previamente inoculada con Rhizobium leguminosarum, y sembrada a una profundidad no mayor de 2 cm, a razón de 20 semillas por golpe (hoyos), lo que aproximadamente representa 0.223 kg/ha y 0.564 kg/ha para los tratamientos de distanciamiento entre golpes de 1.0 y 0.5 m respectivamente. El fosfato diamónico (18% de N, 46% de P O ) fue utilizado como fuente 2 5
MATERIALES Y MÉTODOS
El estudio se realizó en un pastizal de condición regular localizado a 4200 msnm en una zona de topografía ligeramente ondulada y colinada en la región Pasco, localidad Ayaracra. El ecosistema corresponde a un pastizal alto andino clasificado según Holdridge (1987) como páramo muy húmedo - subalpino tropical (Pmh - SaT). Los suelos del área de estudio son profundos y tienen influencia volcánica y glacial. La temperatura media anual máxima es de 13.9 °C y la media anual mínima de -4.2 °C, con un promedio anual de 6.7 °C. El promedio de precipitación anual es de 1191.8 mm, siendo diciembre-marzo los meses con mayor precipitación, y junio-agosto los de menor precipitación. El rango de evapotranspiración es de 5.6-61.2 mm (promedio mensual: 34.8 mm).
El área de estudio abarcó una superficie de 160 m2, dominada por una asociación de Festuca dolichophylla y Calamagrostis vicunarum, con una larga historia de pastoreo mixto de vacunos y ovinos. El análisis de de fertilizante fosforado. Los tratamientos fueron asignados al azar en parcelas de 20 m2, donde los bloques (2) correspondieron a las réplicas espaciales de los tratamientos. Para minimizar el efecto de borde se dejó una franja de 0.5 m entre parcelas.
Los parámetros evaluados durante el establecimiento y crecimiento del trébol blanco fueron la altura de la planta (cm) y la expansión foliar (cm2), definida esta última como el área de suelo cubierta por el trébol. Los muestreos se llevaron a cabo en cinco periodos estacionales: final de lluvias (abril), seca (junio), transición (octubre), inicio de lluvias (diciembre) y pico de lluvia (marzo).
Para estimar la contribución del trébol blanco se determinó el estado de nitrógeno de la gramínea (festuca), el número y diámetro de los nódulos (Campillo et al., 2003), así como el contenido de nitrógeno en el suelo (%) por el método de Kjeldahl. Los parámetros evaluados en la gramínea clave (festuca) fueron altura y volumen, número de cabezas florales (inflorescencias), biomasa aérea de la planta (g/m2) durante el último mes de la estación lluviosa (marzo), usando cuadrantes de 1 m2 y balanzas (precisión 0.1 g) y porcentaje de nitrógeno en plantas. El contenido de nitrógeno en el tallo y hojas de festuca se obtuvo utilizando el método Kjeldahl. Tres muestras de suelo y vegetación por parcela fueron tomadas al azar haciendo un total de 24 muestras experimentales que se utilizaron para estimar el contenido de nitrógeno.
Diseño Experimental
El análisis de datos se basó en un diseño de bloques al azar con arreglo factorial (2x2x5) donde los factores fueron dos niveles de fósforo, dos distanciamientos de siembra y los muestreos se realizaron en cinco periodos estacionales. Todos los datos fueron evaluados previamente usando la prueba de Bartlett para determinar la homogeneidad de las variancias. El programa SAS v. 9.2, 2007, fue utilizado para el análisis de variancia y la prueba de Duncan para determinar diferencias entre medias.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Respuesta a la Fertilización Fosforada
La aplicación del fósforo tuvo un efecto significativo sobre la altura y expansión foliar de la leguminosa (p<0.01), lo que sugiere que la incorporación de fósforo estimuló el crecimiento y desarrollo del trébol blanco (Cuadro 1). La expansión foliar del trébol incrementó significativamente de 54.3 a 99.0 cm2, lo que muestra que el trébol respondió positivamente a la mayor disponibilidad del fósforo, elemento que se encontraba en niveles considerados bajos (5.5 ppm) en el área de investigación. El fósforo es un nutriente esencial para los procesos metabó-licos en las leguminosas, particularmente para el crecimiento del sistema radicular y consecuentemente de la expansión del área foliar (Rivera, 2004; Vallejos, 2009). Las leguminosas tienen un mayor requerimiento de fósforo que las gramíneas (Ozanne et al., 1969), de modo que la mayor disponibilidad de este elemento tuvo un rol determinante en la mejora de la altura y expansión foliar del trébol blanco. Estudios realizados por Rivera (2004) en la sierra central del Perú, región en la cual el fósforo representa una limitación de la producción primaria, reportó incrementos en la cobertura foliar del trébol de 11 a 25% al adicionar 80 y 160 kg/ha de P O .
La fertilización fosforada estimula su pronta incorporación en las plantas para el metabolismo de nutrientes y almacenamiento de energía (Nielsen y Eiland, 1980; Stewart y Tiessen, 1987). Por otro lado, las condiciones de concentración de materia orgánica, temperatura y humedad del suelo del área de estudio (Flores et al., 2005), se encontraban dentro de rangos que favorecen la absorción de este elemento (Domínguez, 1984; Muslera y Ratera, 1991). En contraste, el trébol en las áreas que no recibieron fósforo mostró menor crecimiento, probablemente por el menor desarrollo radicular y, en consecuencia, capacidad de absorción de agua y nutrientes disminuida. Cucho (2003) y Argote et al. (2013) encontraron en pastizales de zonas altoandinas del centro y sur del Perú porcentajes de cobertura foliar similares a los encontrados en el presente estudio cuando el factor limitante fue el fósforo.
La fertilización fosforada influyó favorablemente (p<0.05) sobre el número y diámetro de nódulos (Cuadro 1), lo que revela que el fósforo tuvo un efecto positivo sobre la nodulación y en consecuencia sobre la fijación de nitrógeno y síntesis de proteína (Phillips, 1980; Picone y Zamuner, 2002; Moser y Jennings, 2007). El mayor número y diámetro de los nódulos podría deberse en parte a un mayor desarrollo radicular, lo cual habría favorecido un incremento en la absorción y utilización de nutrientes (Phillips, 1980; Pahuara y Zuñiga, 2002; Vallejos, 2009). Apreciaciones visuales de las plantas de trébol que recibieron fósforo presentaron nódulos con una coloración más rosada, lo cual sugiere la presencia de mayor concentración de leghemoglobina que es un buen indicador de fijación efectiva del nitrógeno molecular (Xiaobin et al., 2008). En adición, las condiciones de humedad (70.9%), materia orgánica (4.1%) y temperatura media del suelo (13.9 °C) , prevalentes en el área de estudio (Flores et al., 2005), habrían contribuido a estimular las reacciones químicas y actividad microbiana, la descomposición de la materia orgánica y mineralización de las formas orgánicas del nitrógeno, así como la actividad funcional de las raíces y la absorción de los nutrientes (Wedin y Russelle, 2006; Jin et al., 2008;). Sin embargo, el pH del área de investigación (4.9) pudo haber restringido el grado de nodulación por cuanto la infección del microsimbionte en la mayoría de las leguminosas no ocurre cuando el pH del suelo es inferior a 5.
La adición de fósforo incrementó significativamente (p<0.05) la altura y volumen (vigor) y la biomasa de la gramínea clave (festuca); sin embargo, no se observó similar efecto en el número de cabezas florales (Cuadro 1). Este comportamiento de distribución de energía hacia el vigor y biomasa de la festuca es consistente con la estrategia de sobrevivencia de una especie perenne, debido a que estas aseguran su permanencia en la comunidad a través de la reproducción asexual más que la sexual (Lloyd, 1980; Ricklefs, 1990).
La deficiencia de fósforo que usualmente presentan los suelos de puna limita la fijación de nitrógeno en las leguminosas y el crecimiento, tanto de leguminosas como de gramíneas que forman parte de la comunidad vegetal. Por lo tanto, la adición de fósforo y su mayor disponibilidad se correlaciona positivamente con el rendimiento de las leguminosas así como de las gramíneas (Lamas et al., 1997), lo que mejora la síntesis y almacenamiento de energía y mejora el vigor de las plantas (Domínguez, 1984; Ayemi et al., 2017). El estudio reveló un aumento significativo de la biomasa aérea de festuca en respuesta a la fertilización fosforada (2314 kg MS/m2 vs 1140 kg MS/m2; p<0.01; Cuadro 1), lo que indica que el fósforo es un elemento clave para el éxito de la asociación gramínea leguminosa en los suelos altoandinos, al incrementar las tasas de crecimiento y, consecuentemente, la acumulación de biomasa (Rivera, 2004; Vallejos, 2009). Por otro lado, el porcentaje de nitrógeno en el suelo y en los tallos y hojas de festuca no mostraron un efecto significativo a la fertilización (Cuadro 1).
La interacción de fósforo por estación del año fue significativa (p<0.01) para la altura y la expansión foliar (Figura 1). Ambas variables muestran las mayores diferencias durante el pico de lluvia (marzo), lo que corrobora la importancia del fósforo y la disponibilidad de agua en el crecimiento y desarrollo de las plantas; resultados similares fueron reportados por Moreno (2001) y Rivera (2004). La variable que respondió en mayor magnitud durante el de pico de lluvia fue la expansión foliar, con un incremento de 54% en comparación con las parcelas que no recibieron la fertilización fosforada.
Respuesta al Distanciamiento de Siembra
Las plantas sembradas a un distanciamiento de 0.5 m tuvieron mayor altura, expansión foliar y número de nódulos en comparación con aquellas sembradas a 1.0 m (p<0.05), en concordancia con el trabajo de Escobedo (1993). El menor distanciamiento entre plantas podría haber influido en una mayor cantidad de fertilización fosforada por unidad de área, sobre todo porque fue aplicado directamente a los hoyos durante la siembra (Cuadro 2). La relación inversa entre el número de nódulos por planta y la distancia de siembra puede deberse a una mejor capacidad de sintetizar proteínas (Lamas et al., 1997), lo cual podría ser favorecido por un mayor contenido de nitrógeno en el suelo (0.73 vs 0.58% para distanciamiento de 0.5 y 1.0 m, respectivamente).
Los tréboles sembrados a 0.5 m tuvieron mayor número de nódulos comparado con tréboles sembrados a 1.0 m, posiblemente debido a una mayor fijación de nitrógeno atmosférico por parte de las bacterias simbióticas de Rhizobium y una mayor transferencia de nitrógeno entre el suelo y festuca (Phillips, 1980; Stypinski, 1993); sin embargo, esta tendencia favorable para el número de nódulos no se presentó para el diámetro de los nódulos (Cuadro 2).
Se observó una asociación positiva entre plantas sembradas a menor distanciamiento con el porcentaje de nitrógeno en tallos y hojas de festuca (Cuadro 2). El contenido de nitrógeno promedio en tallos y hojas de festuca incrementó en 0.29% a un distanciamiento de siembra de 0.5 m comparado con el distanciamiento de 1 m, indicando la probable existencia de mayores niveles de fijación de nitrógeno y transferencia efectiva del nitrógeno al suelo y a las plantas (Barea et al., 1983). Esto es particularmente importante en época de seca, dado que el contenido de nitrógeno en gramíneas nativas cae rápidamente por debajo de los niveles críticos (1.1%) requeridos en las plantas para el consumo animal (Flores, 1999). La introducción del trébol permitiría un mejor manejo en los pastizales desde el punto de vista nutricional, si se considera la relación positiva entre la ingesta del forraje y el contenido de nitrógeno en la planta (Argote et al., 2013). No se observaron incrementos significativos en la biomasa aérea de festuca (Cuadro 2), pero se encontraron incrementos significativos (p<0.05) en el número de cabezas florales de festuca cuando los tréboles fueron sembrados a un distanciamiento de 0.5 m. El número de cabezas florales indica la capacidad reproductiva de las plantas, lo que podría estar influenciada por el efecto de la fertilización fosforada y el estado de nitrógeno en el suelo (Campillo et al., 2003).
Se observa la influencia de los periodos estacionales sobre la altura y expansión foliar de los tréboles (Figura 2). La mayor altura de los tréboles fue alcanzada durante el pico de lluvia; sin embargo, no se observó diferencia estadística para altura de planta entre los dos distanciamientos de siembra. De otro lado, el menor distanciamiento de siembra resultó en un incremento significativo (p<0.05) para la expansión foliar del trébol durante la estación de pico de lluvia con un área foliar de 250 cm2 a 0.5 m comparado con un área de 150 cm2 a un distanciamiento de siembra de 1 m. Estas respuestas son esperadas por el impacto benéfico de la mayor disponibilidad de agua y nutrientes, así como por temperaturas más cálidas que estimulan el desarrollo y crecimiento de las plantas (Argote et al., 2013).
CONCLUSIONES
La fertilización fosforada (80 kg/ha) y el menor distanciamiento de siembra entre golpes (0.5 m) incrementó la altura, expansión foliar, número y tamaño de nódulos por planta de trébol blanco (Trifolium repens) como resultado de una mayor disponibilidad de fósforo y absorción por las plantas.
La introducción del trébol blanco acompañada de fertilización fosforada (80 kg/ha) mejoró la altura, volumen y biomasa aérea de Festuca dolichophylla, mientras que el menor distanciamiento de siembra (0.5 m) influyó favorablemente al desarrollo de un mayor número de inflorescencias.
La precipitación fue un factor crucial en la magnitud de la respuesta de las plantas, habiendo una mayor respuesta durante la época de lluvia, tanto para la expansión foliar como para la altura de planta del trébol en comparación con la época seca.