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Introducción
América Latina cuenta con extensas áreas pastoriles, condiciones climáticas idóneas y una despensa agropecuaria suficiente para construir un sistema de explotación ganadero sostenible (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura FAO, 2023). No obstante, en esta región, la ganadería es de carácter extensiva, con un uso excesivo e ineficiente de suelos y aguas, que propicia la pérdida de coberturas vegetales protectoras (Lopes et al., 2020), de fertilidad en suelos y contaminación de cuerpos acuíferos (M. Escobar et al., 2020), debido a que se amplía la frontera pecuaria hacia zonas de protección natural para el establecimiento de praderas (Navas Panadero et al., 2020), los cuales presentan baja calidad nutricional en proteína, energía y minerales (Murgueitio et al., 2016).
En las cuencas lecheras colombianas los sistemas de explotación ganadera buscan producir una oferta forrajera adecuada para cubrir los principales requerimientos de proteína y energía de los animales (Avellaneda & Mancipe, 2020); con ese propósito, soportan su modelo productivo en praderas con forrajes nativos o naturalizados (Portillo et al., 2019); estas pasturas, se constituyen como la fuente de nutrientes más importante para los semovientes por considerarse un depósito nutricional de bajo costo de fácil establecimiento y accesible al productor (Motta-Delgado et al., 2019); sin embargo, debido a malas prácticas agropecuarias recurrentes a través de los años, estos materiales han disminuido su potencial productivo, disminuyendo la capacidad de carga de las praderas y su calidad nutricional (Quiroz et al., 2021).
La nutrición animal es un pilar fundamental en la productividad láctea (Villalobos-Villalobos & Sánchez-G, 2018), contar con praderas de buena calidad en cuanto a macrocomponentes, energía, macro y microminerales durante todas las etapas en el hato, permite el desarrollo de animales con mayor producción y calidad de leche (Ruiz Pierrugues & Guevara Viera, 2021). En el caso de los macro y micro minerales, su importancia radica en su relación con conservación y desarrollo de huesos, equilibrio del ácido básico, integridad de las membranas, y son esenciales como componentes de enzimas que participan en reacciones bioquímicas, además de ser parte de vitaminas y hormonas (Hernández-Arroyave & Jiménez-Arango, 2018), cumpliendo un rol fundamental en aspectos de producción y reproducción de los animales (Navas, 2019).
Una oportunidad para mejorar el contenido mineral en las praderas andinas es establecer árboles fijadores de nitrógeno en sistemas silvopastoriles (SSP) (Silva et al., 2018), que captan este elemento de la atmósfera y lo transfieren al suelo y a las plantas asociadas, aumentando el contenido de proteína y otros nutrientes en el forraje (Del Pozo, 2019) ; en ese sentido Alnus acuminata (Kunth), árbol nativo de Suramérica tiene la capacidad de establecer una simbiosis con Frankia y diferentes tipos de micorrizas (Muñoz et al., 2018). Esta asociación permite a las raíces mejorar la absorción y el transporte de nutrientes esenciales para la fotosíntesis, siendo una especie útil, al aportar materia orgánica, nitrógeno y fósforo al suelo, y beneficiar el crecimiento del componente herbáceo del sistema (L. D. Escobar et al., 2019).
Al respecto, un factor fundamental a evaluar para determinar potencialidades de diferentes SSP, es la composición mineral de pasturas bajo condiciones específicas de influencia forestal, de manera que se identifique los efectos de asociar forrajes con arbóreas (Cardona Iglesias et al., 2021; Navas Panadero et al., 2020; Quiñones Chillambo et al., 2020), como en el caso del trópico de altura colombiano, donde se encuentra establecidos modelos de ganadería agroforestal que no cuentan con un buen nivel de investigación e información sobre interacciones de estos componentes del sistema, por esta razón, en muchos de ellos no se tiene certeza de relaciones que pueden ser colaborativas o antagónicas y su incidencia sobre las praderas (Muñoz et al., 2018).
En las regiones frías colombianas, una pastura naturalizada recurrente es Cenchrus clandestinus (Hochst. ex Chiov.) Morrone (Portillo et al., 2019), adaptada a las condiciones del trópico alto colombiano, especie de gran importancia para la lechería especializada, que representa cerca del 80% de la base forrajera en Colombia (Arango et al., 2017). Se la encuentra en monocultivares o en diferentes SSP, generalmente asociada a Alnus acuminata (Kunth) (Sanchez, 2021). Su contenido mineral puede variar según el suelo, la fertilización, edad de corte y presencia de árboles asociados (Panadero et al., 2020), la calidad de la pastura, generalmente es insuficiente para cubrir las necesidades nutricionales de los animales que consumen la pastura (Vargas et al., 2018).
En C clandestinus se han desarrollado estudios sobre dinámica de crecimiento, macrocomponentes (Villalobos & WingChing, 2020), variables agronómicas (Navas Panadero et al., 2020; Tafur Sanchez, 2020), entre otros; sin embargo, no se ha abordado la concentración de minerales en la planta; los reportes sobre este tema son escasos y desactualizados; por lo cual, en el marco del proyecto “Mejoramiento de la oferta forrajera, optimización de sistemas de alimentación y aseguramiento de la calidad e inocuidad de leche en el Trópico Alto del departamento de Nariño” se evaluó el contenido mineral de Cenchrus clandestinus (Hochst. ex Chiov.) Morrone bajo incidencia de Alnus acuminata (Kunth) para determinar la incidencia de los árboles sobre contenido mineral esta pastura.
Materiales y Métodos
Localización y descripción del sitio de estudio
La evaluación se realizó desde el mes de septiembre de 2021 hasta marzo de 2022, en un SSP del C.I Obonuco de AGROSAVIA, municipio de Pasto, Nariño, (Colombia). El Centro de investigación se ubica en zona de vida bosque seco montano bajo (bs-MB) a 2760 m s.n.m (1° 11´ 52” N - 77° 18´ 13” W). En cuanto a su geología, según el Instituto Geográfico Agustín Codazzi IGAC (2004), menciona que los suelos del área de investigación se originaron de cenizas volcánicas que yacen sobre tobas de cenizas y lapilli; andisoles caracterizados por ser moderadamente profundos, bien a imperfectamente drenados y se ubican en la consociación Vitric Haplustands (AMBa, AMBb y AMBc). son ácidos con un pH de 6,44, y un contenido de materia orgánica de 6,88 %.
El registro climático se efectuó con datos abiertos de la estación Agrometeorológica Obonuco (Instituto de Hidrología Meteorología y Estudios Ambientales IDEAM, 2022). Durante el estudio, se determinó una temperatura media de 13,2 °C. brillo solar entre 3,8 y 4,3 horas diarias. Se contabilizó 646,5 mm de lluvia en seis meses, el mes de mayor pluviosidad fue diciembre de 2021 con 172 mm y el menor septiembre de 2021 con 21,3 mm, los datos de lluvia se encuentran por encima del promedio histórico para esta región, donde anualmente se encuentra registros de 796 mm (IDEAM, 2018).
Parcelas de investigación
Se evaluó el contenido de macro y microminerales de la pastura Cenchrus clandestinus (Hochst. ex Chiov.) Morrone, establecida como pradera monófita sin incidencia forestal, y como pradera asociada en un SSP de árboles dispersos coetáneos de 22 años de Alnus acuminata (Kunth); la densidad arbórea es de 200 unidades por ha-1. La especie forestal presenta valores promedios en altura total de 11,74 m, diámetro a la altura del pecho de 19,17 cm y altura de copa de 2,30 m. Las praderas evaluadas forman parte de las colecciones vegetales del CI Obonuco de AGROSAVIA. Durante el estudio, no se fertilizaron, fueron aisladas para evitar el ingreso del ganado a las unidades experimentales, y al inicio se homogeneizó las praderas con un corte.
Diseño experimental y tratamientos de investigación
Para la evaluación del contenido mineral de Cenchrus clandestinus (Hochst. ex Chiov.) Morrone se utilizó un Diseño de Bloques Completamente al Azar (BCA) con cuatro tratamientos y tres repeticiones, con 12 unidades experimentales en total, cada unidad contó con un área de 12 m2. En la investigación se utilizaron dos sistemas pastoriles: una pradera monófita sin cobertura arbórea y una pradera monófita asociada a Alnus acuminata (kunth) de un SSP; en cada uno de los ambientes descritos en los sistemas, se establecieron dos tratamientos con tiempos de corte cada 45 y 35 días, bajo estas condiciones se evaluó rendimiento en materia seca (MS) y contenido en los macrominerales: calcio, fósforo, magnesio, potasio; y microminerales: hierro, cobre, manganeso, y zinc.
En cuanto a los tratamientos, en la pradera monófita sin cobertura arbórea se establecieron el tratamiento uno, con cortes de pastura cada 45 días, y el tratamiento dos, con cortes de pastura a los 35 días. En la pradera monófita del SSP se establecieron el tratamiento tres con cortes de pasturas cada 45 días, y el tratamiento cuatro con cortes de pastura a los 35 días.
Variables evaluadas
La materia seca se determinó según metodología de aforos propuesta por Toledo y Schultze-Kraft (Toledo & Schultze-Kraft, 1982). En campo se aforó forraje verde, el material vegetal se cortó a 10 cm de altura y se pesó en fresco en balanzas digitales de los laboratorios del CI Obonuco; posteriormente se secó en hornos de aire forzado a 65°C por 72 horas hasta obtener MS; los valores obtenidos fueron proyectados a kg por ha-1. Los cortes se hicieron periódicamente, durante los cuales Cenchrus clandestinus (Hochst. ex Chiov.) Morrone tuvo periodos de recuperación entre 35 y 45 días según el tratamiento; para los muestreos en la pradera del SSP se tuvo en cuenta el área de copa y la incidencia de la especie forestal.
Para determinar el contenido de los macrominerales: calcio, fósforo, magnesio, potasio; y microminerales: hierro, cobre, manganeso, y zinc se utilizó la metodología de Espectrometría de infrarrojo cercano NIRS (Near Infrared Spectroscopy - Espectroscopia de Infrarrojo Cercano) (Ariza et al., 2018). Para ello, por cada unidad experimental se envió una muestra de 250 g de MS de las pasturas de C clandestinus, a los laboratorios especializados de AGROSAVIA.
Análisis estadístico
La base de datos obtenida de la investigación se analizó a través del software estadístico R (R Core Team, 2020), a través del paquete agrícola (Mendiburu, 2021). En la investigación, se realizó un análisis de varianza (ANAVA) y prueba de Tukey con el propósito de establecer diferencias significativas (p≤ 0,05) entre los tratamientos establecidos. Para ello se tuvo en consideración tiempo de corte, e incidencia de la especie forestal en rendimiento de del forraje y calidad en cuanto al contenido macro y micro mineral de las pasturas de Cenchrus clandestinus (Hochst. ex Chiov.) Morrone.
Resultados
En la pradera sin incidencia arbórea con frecuencia de corte cada 45 días se obtuvo 1156,4 kg ha-1 MS, y en el de frecuencia de corte a los 35 días 1475,3 kg ha-1 MS. En la pradera del sistema silvopastoril, el tratamiento con frecuencia de corte cada 45 días obtuvo 2123,5 kg ha-1 MS; y el de frecuencia de corte a los 35 días 1964 kg ha-1 MS.
Las parcelas asociadas de Cenchrus clandestinus (Hochst. ex Chiov.), Morrone a Alnus acuminata (Kunth) fueron superiores estadísticamente en comparación con las del monocultivo (P Value: < 0,001; Error Estándar ±: 66,345). El tratamiento tres del SSP fue estadísticamente superior al tratamiento uno y presentó un 41,1 % más de producción de kg MS ha-1 por corte. Al evaluar el desempeño de T3 en relación con T2 y T4, según análisis estadístico, no existieron diferencias significativas. T4 del SSP presentó el segundo mejor desempeño de MS, con un 41,1 % y 24,9 % más de producción de kg MS ha-1 en relación con T1 y T2 del sistema pastoril sin cobertura arbórea, estadísticamente no tuvieron diferencias. T1 y T2 del monocultivo no presentaron diferencias y se registró un rendimiento superior de MS con un 21,6 % a favor de T2.
Macrominerales
El mejor desempeño en fósforo se registró en las parcelas del SSP, los cuatro tratamientos fueron estadísticamente diferentes. El tratamiento cuatro presentó los mejores resultados, seguido en forma decreciente por el tratamiento tres (Tabla 1). En magnesio se encontraron mayores registros en las praderas asociadas a Alnus acuminata (Kunth), entre los tratamientos de las parcelas del SSP no se presentaron diferencias significativas y fueron estadísticamente superiores a las del monocultivo; entre los tratamientos del monocultivo no se presentaron diferencias estadísticas. Potasio presentó mejores resultados en los ensayos del SSP, el tratamiento cuatro fue estadísticamente superior a los demás tratamientos, seguido por el tratamiento tres; las parcelas del monocultivo fueron estadísticamente similares, y obtuvieron los menores resultados en este componente.
Calcio a diferencia de los macrominerales descritos, presentó valores más altos en el monocultivo, registrando el mayor valor en el tratamiento dos; aunque entre los cuatro tratamientos evaluados no se presentaron diferencias significativas.
Tabla 1 Composición macromineral de Cenchrus clandestinus (Hochst. ex Chiov.) Morrone en monocultivo y asociado con Alnus acuminata (Kunth) en un arreglo silvopastoril de la región Altoandina colombiana
| Tratamiento | Macrominerales Cenchrus clandestinus | |||
|---|---|---|---|---|
| Ca | P | K | Mg | |
| Monocultivo FC 45 días (T1) | 0,290a | 0,280d | 2,560c | 0,240b |
| Monocultivo FC 35 días (T2) | 0,300a | 0,310c | 2,750c | 0,240b |
| Silvopastoril FC 45 días (T3) | 0,280a | 0,350b | 3,410b | 0,290a |
| Silvopastoril FC 35 días (T4) | 0,270a | 0,380a | 3,790a | 0,300a |
| Valor de P | 0,703 | < 0,001 | < 0,001 | < 0,001 |
| Error estándar ± | 0,020 | 0,010 | 0,060 | 0,010 |
Letras diferentes en la misma columna, indican diferencia estadística significativa p<0,05. FC: Frecuencia de cortes
Microminerales
Los mayores registros para cobre se obtuvieron en los tratamientos del SSP, los cuales fueron estadísticamente diferentes entre ellos, con mayor presencia del mineral en el tratamiento cuatro; estos tratamientos fueron estadísticamente superiores a los del monocultivo (Tabla 2). En cuanto a hierro, el valor más alto se presentó en el tratamiento cuatro de la pradera del SSP que presentó diferencias significativas con el tratamiento uno. En zinc las parcelas del SSP presentaron mejores resultados y fueron estadísticamente superiores en relación con el tratamiento uno del monocultivo. Manganeso a diferencia de los microminerales descritos, presentaron valores más altos en el monocultivo, principalmente en el tratamiento dos, que fue estadísticamente superior al del SSP con el mismo tiempo de corte (T4).
Tabla 2 Composición micromineral de Cenchrus clandestinus (Hochst. ex Chiov.) Morrone en monocultivo y asociado con Alnus acuminata (Kunth) en un arreglo silvopastoril de la región Altoandina colombiana
| Tratamiento | Microminerales Cenchrus clandestinus | |||
|---|---|---|---|---|
| Cu ppm | Fe ppm | Mn ppm | Zn ppm | |
| Monocultivo FC 45 días (T1) | 5,920c | 173,080b | 86,870ab | 34,470b |
| Monocultivo FC 35 días (T2) | 6,500c | 208,150ab | 99,710a | 36,770ab |
| Silvopastoril FC 45 días (T3) | 8,020b | 209,930ab | 67,350ab | 41,640a |
| Silvopastoril FC 35 días (T4) | 8,880a | 232,810a | 57,140b | 41,970a |
| Valor de P | < 0,001 | 0,133 | 0,592 | 0,011 |
| Error estándar ± | 0,240 | 20,180 | 4,950 | 1,770 |
Letras diferentes indican diferencia estadística significativa p<0,05. FC frecuencia de cortes
Discusión
El mejor desempeño en materia seca y macro y microminerales de Cenchrus clandestinus (Hochst. ex Chiov.) Morrone, en los tratamientos del SSP puede ser debido a que los árboles de Alnus acuminata (Kunth) del SSP conservaron gran parte de las hojas, comportándose como un dosel estático por efecto del incremento en precipitación en el periodo de evaluación según registros pluviométricos del IDEAM (2022), al ser un parámetro climático comúnmente correlacionada con fenología de especies vegetales y cantidad de follaje (Bacca Acosta, 2022), con lo cual se pudo generar un microclima adecuado, reduciendo la temperatura y la evaporación, lo que favorece la disponibilidad de agua y nutrientes para las plantas; la estructura de la copa de la especie arbórea utilizada y la tolerancia al nivel de sombra de C clandestinus posiblemente influyeron en su mejor desempeño (Rios et al., 2021).
Otro factor que pudo influir en el mayor desempeño en la pradera del SSP es la presencia de una especie forestal fijadora de nitrógeno como los árboles de A. acuminata, que en estudios realizados se reporta que pueden fijar al suelo entre 60 y 780 kg de N atmosférico (Brozek & Wanic, 2002). los árboles de esta especie pueden incrementar la materia seca, el contenido mineral y la digestibilidad de las pasturas (Silva et al., 2018), esto lo pueden hacer mediante la asociación simbiótica con bacterias del género Frankia que permiten mejorar la fertilidad del suelo con lo cual el nutriente queda a disposición de la planta y puede ser asimilado por el sistema radicular del compartimento herbáceo del arreglo. Además, el nitrógeno puede influir en la disponibilidad de otros minerales como el fósforo, el potasio, el calcio y el magnesio.
En ese sentido, en diferentes estudios se ha determinado que los SSP al incluir el componente forestal en el modelo ganadero, mejoran la calidad nutricional y productiva de las praderas (Apan-Salcedo et al., 2021), debido a que la presencia de estratos arbóreos, generan microclimas adecuados para su desarrollo (Rios et al., 2021); por las interacciones tripartitas mejoran la disponibilidad de nutrientes (Silva et al., 2018); por su sistema radical bombean minerales desde horizontes profundos (Romero Delgado et al., 2020) (Huertas et al., 2018; Leyva et al., 2018); la presencia durante todo el año de la rizosfera y crean islas fértiles por ciclaje de nutrientes (Moncayo-Riascos & Gálvez-Cerón, 2018). La recuperación de suelos por estas y otras interacciones mejora sus condiciones fisicoquímicas y biológicas (Heguy et al., 2022), optimizando así la calidad nutricional y producción de la oferta forrajera (Arciniegas-Torres & Flórez-Delgado, 2018).
En algunos estudios de C clandestinus asociados a A acuminata se encontró: en Perú se la evaluó en un monocultivo y dos SSP establecidos con densidad arbórea alta y baja, se determinó que el rendimiento de materia seca fue superior en el SSP de baja densidad al compararlo con el arreglo de mayor densidad y el monocultivo (Sanchez, 2021). En una investigación en la región altoandina nariñense se encontraron resultados superiores de materia seca en el SSP en relación con el monocultivo (Insuasty et al., 2011). Asimismo al estudiar el efecto arbóreo sobre rendimiento de una pradera se encontró que las parcelas bajo dosel, presentaron mejores rendimientos en materia seca a los 30 y 45 días en comparación con el monocultivo (Navas et al., 2020).
Los datos resultantes en esta investigación concuerdan con los expresados por los autores citados, por lo tanto, al asociar en un arreglo de árboles dispersos a A acuminata con una pradera monófita de C clandestinus, el componente arbóreo influye positivamente en la acumulación de materias seca de las pasturas, debido a diferentes interacciones benéficas que se presentaron entre los componentes, siendo las más importantes árbol-sombra-pastura, la asociación tripartita con bacterias y hongos, el aporte de biomasa y el bombeo de nutrientes.
Los macrominerales requeridos en pasturas para vacunos lecheros para calcio se encuentran entre 0,17 a 0,50 %, fósforo 0,18 a 0,35 % y magnesio 0,20 a 0,25 % (Pingurina et al., 1998); en ese sentido en Ca y P los registros obtenidos en C clandestinus de esta investigación para el monocultivo y el SSP, estuvieron en los intervalos señalados, en el caso de magnesio los tratamientos del sistema pastoril se localizan dentro de los límites y los del SSP sobre estos, aunque el exceso de magnesio en las pasturas para ganadería es poco probable que produzca alteraciones metabólicas en los animales. En cuanto a potasio, no existe literatura que relacione la cantidad requerida por los animales para este mineral.
Para ganadería en leche las ppm requeridas de microminerales: hierro son 30 a 100 ppm, cobre 8 a 10 ppm manganeso 10 a 25 ppm y zinc 25 a 14 ppm (Pingurina et al., 1998); los resultados de este estudio en Fe, Mn y Zn se encuentran por encima de los niveles requeridos, aunque los niveles en los que se encuentran tienen poca probabilidad de producir cambios negativos en los animales. En el SSP los valores de Cu son los recomendados y en el monocultivo se encuentran por debajo de lo esperado. estos valores pueden ser suficientes para cubrir las necesidades nutricionales de los animales que consumen el pasto, aunque se debe realizar análisis periódicos del forraje y suplementar con sales minerales cuando sea necesario.
La literatura especializada sobre el contenido macro y micro mineral de la especie forrajera Cenchrus clandestinus (Hochst. ex Chiov.) Morrone en una asociación con el árbol Alnus acuminata (Kunth) en un SSP de árboles dispersos es escasa o inexistente. Por esta razón, esta investigación se convierte en un referente para futuros estudios sobre este tema, ya que aporta información relevante sobre la calidad nutricional de esta pastura y su relación con el estrato arbóreo. Además, contribuye al conocimiento de los beneficios ambientales y productivos de los SSP, una alternativa sostenible para el manejo de los recursos naturales en zonas ganaderas de la región altoandina colombiana.
Conclusiones
Las interconexiones y relaciones benéficas de la especie forestal Alnus acuminata (Kunth) y la pradera de Cenchrus clandestinus (Hochst. ex Chiov.) Morrone, optimizaron la disponibilidad de macro y microminerales en el agroecosistema; el aprovechamiento del espacio vertical aéreo y la asociación radical con hongos y actinomicetos fijadores de nitrógeno y fosforo por parte de los árboles, facilitó la asimilación de soluciones nutritivas en la herbácea forrajera, mejorando significativamente su contenido en relación con los resultados de C. clandestinus sin incidencia forestal.
