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INTRODUCCION
La sierra peruana se caracteriza por la siembra de cultivos convencionales y la escasez de pasturas mejoradas. Esta situación se agrava con la disponibilidad reducida del agua de riego, pues se estima una pérdida de los mantos acuíferos, lo que afecta los costos de producción. Un problema similar presenta las aguas almacenadas que no consiguen captar el volumen suficiente, tanto por la baja precipitación y por el uso agrícola inadecua- do de dicho recurso (Romero et al., 2009).
En el Perú, los sistemas de producción animal están basados principalmente en la utilización de forrajes. En múltiples casos, a causa de la baja disponibilidad y valor nutricional de las pasturas se tiene un desequilibrio entre los nutrientes consumidos y la demanda fisiológica de animal, lo que limita la productividad en estos sistemas (Villanueva y San Martín, 1997). No obstan- te, las granjas de explotación pecuaria pro- curan incrementar la producción y reducir los costos de producción introduciendo insumos alternativos para el mantenimiento de las granjas (Guillermo et al., 2006) Dentro de esto, surge como una alternativa la producción de forraje verde hidropónico (FVH), que constituye una tecnología de producción de biomasa adquirida a partir del desarrollo inicial de las plantas en los estados de germinación y crecimiento temprano de plántulas a partir de semillas viables, siendo una siembra de cultivo sin suelo, método que facilita el desarrollo productivo, sostenible y ecológico de las plantas (FAO, 2001; Nuñez y Guerrero 2021). La tecnología de FVH podría satisfacer la creciente demanda de nutrientes para la alimentación del ganado con costos apropiados, además de garantizar una producción constante de cantidad de forraje verde durante todo el año (FAO, 2001).
La producción de forraje hidropónico es una técnica de cultivo que se efectúa en un entorno higiénico libre de químicos y promotores de crecimiento artificial (Jensen y Malter, 1995). El FVH tiene un periodo de crecimiento corto y requiere de una pequeña parcela de tierra para su producción (Mooney, 2005). Es un producto rico en pro- teínas, fibras, vitaminas y minerales (Chung et al., 1989), con efectos beneficiosos para la salud de los animales (Boue et al., 2003). Por tal razón, el FVH es una de las técnicas agrícolas más importantes que se utilizan actualmente para la producción de forraje verde en muchos países.
Se ha observado que los cultivos aso- ciados de forraje verde hidropónico afectan la calidad nutritiva de los cultivos hidropónicos (Contreras et al., 2015). Por consiguiente, el objetivo de este estudio se centra en evaluar la variación de la composición química y la producción asociada de avena/vicia, trigo/vicia y cebada/vicia en diversas proporciones de siembra como cultivos hidropónicos.
MATERIALES Y METODOS
Lugar de Estudio
El estudio se llevó a cabo entre junio y setiembre de 2017 en la Universidad Nacional de Huancavelica, Perú. La zona presenta una temperatura promedio diurna de 18.9 °C y nocturna de -7 °C, y se encuentra a una altitud de 3690 msnm.
Tratamientos
Se emplearon 90 bandejas de 704 cm2, con una densidad de 2.5 kg de semilla/m2, resultando 176 g de semilla por cada bandeja. Como material biológico se utilizó una leguminosa, vicia (Vicia sativa cv. california) y tres gramíneas, avena (Avena sativa L. cv. Mantaro15), cebada (Hordeum vulgare L. cv. UNA 80) y trigo (Triticum aestivum), con 85% promedio de germinación en gramíneas (avena cebada y trigo) y 90% de germinación en leguminosa (vicia). La avena fue adquirida del del Instituto Nacional de Innovación Agraria (INIA-Santa Ana), la vicia de un lo- cal comercial de la ciudad de Huancayo y el resto de semillas procedieron de productores de la región Huancavelica, previo pruebas de germinación previo; sin embargo, no se posee información de la pureza varietal. La avena (A), vicia (V), cebada (C) y trigo (T) fueron trabajadas en las siguientes asociaciones: A/ V, C/V y T/V, con seis proporciones de gramínea/leguminosa: 100/0 (176 g / 0 g), 80/20 (140.8 g / 35.2 g), 60/40 (105.6 g / 70.4 g), 40/ 60 (70.4 g / 105.6 g), 20/80 (35.2 g / 140.8 g) y 0/100 (0 g / 176 g), con cinco repeticiones por cada proporción/asociaciones, respectivamente. Todos los registros de peso se realizaron con una balanza de precisión (± 0,01 g).
Invernadero
Se instaló un invernáculo de 3 m de an- cho, 4 m de largo y 2.5 m de altura, cubierto con una hoja de polietileno de 0.0078" de gro- sor. El invernáculo contenía dos anaqueles metálicos (1.8 x 1.0 m) de un nivel para una distribución homogénea de las bandejas.
Las semillas fueron remojadas en una solución de hipoclorito sódico 1% durante 30 minutos y, posteriormente, lavadas repetida- mente en agua fría. Luego, las semillas fue- ron remojadas durante 24 horas, con dos cambios de agua. Se utilizó el método indirecto de flotación para las pruebas de germinación (López et al., 2005), a fin de obtener 90% de germinación en la fase experimental.
Se colocaron las semillas (176 g) en las bandejas para el proceso de germinación, en cantidades por especie de acuerdo con los tratamientos (A/V, C/V y T/V). Las bandejas fueron cubiertas con papel húmedo y plástico negro para evitar el ingreso de luz hasta el día 8, tiempo en que el coleoptilo de las semillas alcanzó 5 cm promedio de altura. El día 0 fue considerado como el primer día de germinación (colocación de semillas en las bandejas).
Se prepararon dos soluciones nutritivas. Solución A: 340 g de fosfato de amonio, 2080 g de nitrato de calcio, 550 g de nitrato de potasio para 10 L de agua potable. Solución B: 492 g de sulfato de magnesio, 0.48 g de sulfato de cobre, 2.48 g de sulfato de manganeso, 1.20 g de sulfato de zinc, 620 g de ácido bórico, 0.02 g de molibdato de amonio y 50 g de quelato de hierro para 4 L de agua potable.
En los primeros seis días, las bandejas fueron regadas con agua potable por nebulización con ayuda de una mochila pulverizadora de capacidad de 5 L. En el día 7 y 8 se aplicó a cada tratamiento 2.5 ml de la Solución A y 1 ml de la Solución B por cada litro de agua; entre el día 9 y 16 se hizo el riego (solo con agua) por aspersión a las 08:00, 12:00 y 17:00 h. El día 18 se registró del peso del forraje fresco, procediéndose al retiro muestras (bandeja) para su análisis químico. Como muestra se consideró el 100% de cada tratamiento (bandeja).
Análisis Químico
Se determinó la producción de la biomasa en fresco (PBF) y la composición química porcentual de la materia seca (MS%), materia orgánica (MO%), fibra detergente neutra (FDN%), extracto etéreo (EE%), proteína cruda (PC%) y minerales totales (MM%), de acuerdo con las metodologías de la AOAC (1995), utilizando el factor 6.25. Las muestras fueron analizadas en el Laboratorio de Nutrición animal y Evaluación de alimentos-LUNEA, de la Universidad Nacional de Huancavelica, Perú.
Análisis Estadístico
Se utilizó un diseño completamente al azar, con arreglo factorial de 3 (asociados) x 6 (proporciones), con cinco repeticiones por tratamiento, de acuerdo con el modelo esta- dístico Yijk = µ + Ci + Pj +(AP)ij + εijk, dónde Yijk = Variable dependiente estudiada; µ = Media general, Ai = Efecto del asociado i, Pj = Efecto de la proporción j, (AP)ij = Efecto de la interacción asociado i con la proporción j; y εijk = Error experimental. Las diferencias entre las medias fueron determinadas mediante la prueba de Tukey con un nivel de probabilidad de 5%, utilizando el software SAS v. 9.4.
RESULTADOS Y DISCUSION
Biomasa en fFresco (PBF kg/m2)
El tipo de asociado, la proporción y la interacción de estos indicaron diferencias significativas (p<0.01) sobre el contenido de biomasa en fresco (kg/m2) (Cuadro 1). La producción de biomasa del asociado A/V no tuvo un efecto significativo (Cuadro 2), don- de el 6.10 kg/m2 de PBF en la proporción 100/0 fue reportado similar al 7.00 kg/m por Cerrillo et al. (2012). Asimismo, la media de la producción de biomasa fresco de la A/V (100/0) y C/V (100/0) de 6.10 y 8.45 kg/m2 respectivamente fue inferior a los valores de 16.08 y 15.13 kg/m2 reportados por Pacco (2018).
Cuadro 1 Análisis de variancia para determinar el efecto del tipo de asociado avena/vicia, cebada/vicia y trigo/vicia según la proporción de gramínea/leguminosa e interacción asociado/proporción sobre la calidad nutricional del hidropónico
Cuadro 2 Efecto de la interacción Proporción x Asociado sobre la producción de biomasa en fresco (kg/m2) de los asociados Avena/Vicia (A/V), Cebada/Vicia (C/V) y Trigo/Vicia (T/V) como cultivos hidropónicos
La producción de biomasa de los asociados C/V y T/V, dados por las proporciones de 100/0 (8.45 y 8.27 kg/m2, respectivamente) fueron mayores, para luego ir disminuyendo y aumentando regularmente hasta llegar a la proporción 0/100, cuyas producciones fueron de 7.44 y 6.75 kg/m2, respectivamente (Cuadro 2). En el caso de la ceba- da, Contreras et al. (2015) reportaron 9.36 kg/m2, siendo similar a lo reportado en este estudio (8.45 kg/m2), pero inferior al valor de 18.14 kg/m2 reportado por Ghazi et al. (2012) para la proporción 100/0. Para trigo, Cerrillo et al. (2012) y Ghazi et al. (2012) reportaron 7.0 y 11.9% kg/m2 de PBF, respectivamente, mientras que Sánchez et al. (2013) obtuvieron valores entre 30.88 y 30.23 kg/m2 para diferentes densidades de siembra bajo condiciones de invernadero, valores muy superiores a los 8.27 kg/m2 reportado en este estudio, diferencias que pueden ser atribuidas al tiempo de cosecha y densidad de siembra.
Materia Seca (%MS)
El asociado A/V en las proporciones 100/0, 80/20, 60/40 y 40/60 (Cuadro 3) fueron estadísticamente similares en el tenor de MS (19.80, 23.24, 23.5 y 20.14%, respectivamente) y estadísticamente superiores al resto de proporciones. En forma similar, se observan valores mayores de producción de MS en la asociación C/V en las proporciones 60/40 y 20/80 y en las proporciones 40/60, 20/80 y 0/100 del asociado T/V.
El tenor de materia seca de 14.07 y 14.11% encontrado para el cultivo hidropónico cebada/vicia (proporción 0/100 y 0/100, respectivamente) está en línea con los valores obtenidos por Contreras et al. (2015), pero es inferior al 19.26% reportado por Fazaeli et al. (2011) y superior a los valores hallados por otros autores (Mazuelos, 1995; Silva, 1994; Castro et al., 1998; Lomeli, 2000). De otra parte, el 12-04% de MS reportado por Lomeli (2000) para el cultivo hidropónico de trigo fue similar al 12.42% encontrado en el presente estudio para la proporción 100/0, a pesar del menor periodo de crecimiento (12 días) del cultivo hidropónico; en tanto que el 20.1% de MS reportado por Fuentes et al. (2011) para el cultivo hidropónico de avena fue cercano al valor de 19.80% (A/V 100/0) del presente estudio. Asimismo, Carrasco y Espinoza (2016) reportaron 19.80% de MS para la avena.
Proteína Cruda (%PC)
Las medias de proteína cruda (Cuadro 4) muestran que el efecto de la proporción se debe exclusivamente al asociado trigo/vicia, donde las proporciones 0/100 y 20/80 pre- sentaron el mayor tenor de PC (38.54 y 35.01%, respectivamente) que la proporción de 100/0 (trigo/vicia) cuyo contenido proteico fue de 24.55%. Por otro lado, dentro de avena/vicia y cebada/vicia, la diferencia entre los valores extremos en el tenor de PC fue 18.31 y 16.63%, respectivamente, mientras que para trigo/vicia fue de 13.99%, lo cual indica que el efecto de la proporción depende del asociado.
Asimismo, dentro de la proporción gramínea/leguminosa (100/0), la diferencia en el contenido de PC fue de 6.65% (T/V, A/V) y 4.81% (T/V, C/V), mientras que en la proporción 0/100 fue de 2.33% (T/V, A/V) y 2.17% (T/V, C/V) de PC, indicando que el efecto del tipo de asociado depende de la pro- porción utilizada. Contreras et al. (2015) re- portaron medias de las asociaciones de cebada/arveja y trigo/arveja de 20.27 y 24.46%, respectivamente, siendo diferentes del 27.01% para la cebada/vicia y del 30.62% para el trigo/vicia, evidenciándose mayor producción de proteína en el presente estudio. El valor de 19.74% de cebada/vicia (proporción 100/0) es superior al 13.69% reportado por Fazaeli et al. (2011). El 17.9% de PC para la avena (A/V 100/0) en esta investigación fue similar al 19.0% obtenido por Cerrillo et al. (2012) en condiciones similares de siembra, pero superior a 14.48 y 8% reportados por Fuentes et al (2011) y Carrasco y Espinoza (2016), respectivamente, pudiéndose atribuirse estas diferencias a la pérdida de biomasa (Sneath y Macintosh, 2003).
Cuadro 3 Efecto de la interacción Proporción x Asociado sobre el contenido de materia seca (%) de los asociados Avena/Vicia (A/V), Cebada/Vicia (C/V) y Trigo/Vicia (T/V) como cultivos hidropónicos.
Cuadro 4 Efecto de la interacción Proporción x Asociado sobre el contenido de proteína cruda (PC%) de los asociados Avena/Vicia (A/V), Cebada/Vicia (C/V) y Trigo/Vicia (T/V) como cultivos hidropónicos
Fibra Detergente Neutra (%FDN)
El análisis de variancia (Cuadro 1) para el efecto del tipo de asociado, proporción e interacción evidenció diferencias estadísticas significativas (p<0.01); no obstante, los aso- ciados C/V y T/V no difirieron significativamente entre su proporciones (Cuadro 5). También se observó un mayor y significativo porcentaje de FDN de las medias del asocia- do cebada/vicia con relación a los otros dos asociados. El porcentaje de FDN para el aso- ciado avena/vicia (proporción 100/0) está en línea con el 49.8% obtenido por Cerrillo et al. (2012), aunque inferior al 56% de FDV reportado por Carrasco y Espinoza (2016), evidenciándose que la proporción 100/0 de avena/vicia es menos fibrosa.
Extracto Etéreo (%EE)
El análisis de variancia (Cuadro 1) para el efecto del tipo de asociado, proporción e interacción evidenció diferencias estadísticas significativas (p<0.0001). Las medias (Cuadro 6) muestran que el efecto de la pro- porción se debe exclusivamente a la mezcla avena/vicia, donde la proporción 100/0 (avena/vicia) presentó el mayor tenor de EE (8.71%) que la proporción de 0/100 (2.70%). El 10.1% de EE de la avena/vicia (100/0) obtenidos por Cerrillo et al., (2012) fue superior al 8.71% reportado en el presente estudio, y casi similar al 7.76 y 6.3% % obtenidos por Fuentes et al. (2011) en 13 y 16 días de cosecha, respectivamente. Así mismo, el 2.25% de EE de la mezcla trigo/vicia (100/0) del presente estudio fue similar al 2.0 y 3.18% de EE reportados por Cerrillo et al. (2012) y Carrasco y Espinoza (2016). El valor obtenido es además similar al l.0% de la zona de raíces y 3.8% de la parte aérea encontrados por Sánchez et al., (2013). De otra parte, el 4.47% de EE del asociado C/V (100/0) fue similar a los valores obtenidos por Cayllahua et al. (2015) y Carrasco y Espinoza (2016).
Cuadro 6 Efecto de la interacción Proporción x Asociado sobre el contenido de extracto etéreo (%EE) de los asociados Avena/Vicia (A/V), Cebada/Vicia (C/V) y Trigo/Vicia (T/V) como cultivos hidropónicos
Cuadro 7 Efecto de la interacción Proporción x Asociado sobre el contenido de minerales totales (%MM) de los asociados Avena/Vicia (A/V), Cebada/Vicia (C/V) y Trigo/Vicia (T/V) como cultivos hidropónicos
Minerales Totales (%MM)
El efecto del tipo de asociado, proporción e interacción presentó diferencias significativas (p<0.01). La media de 4.62% (Cuadro 7) de materia mineral de la avena/vicia (A/V) en la proporción 20/80 fue significativamente mayor que el 3.18% de minera- les totales de la proporción 100/0 (avena/vicia), asimismo, la MM de las proporciones de A/V 100/0, 80/20 y 60/40 fueron estadísticamente inferiores a las proporciones de 40/60, 20/80 y 0/100. Fuentes et al. (2011), por otra parte, reportó valores entre 4.59 y 5.57% en diferentes tiempos de cosecha para la avena, mientras que Carrasco y Espinoza (2016) encontraron un valor de 3.74%.
El porcentaje de minerales totales de la mezcla C/V (100/0) de 4.14% está en línea con el 4.6% obtenido por Carrasco y Espinoza (2016) para el cultivo hidropónico de cebada. Asimismo, el 3.38% de minerales totales obtenido para el trigo (100/0) fue similar al 3.98% reportado por Carrasco y Espinoza (2016), en condiciones de siembra semejantes. No obstante, Sánchez et al. (2013) reportaron valores superiores (5.80% para zona de raíz y 5% para la parte aérea).
Materia Orgánica (%MO)
El efecto del tipo de asociado, proporción e interacción presentó diferencias significativas (p<0.01). Las medias (Cuadro 8) muestran diferencias significativas entre todas las mezclas, siendo el mayor valor para trigo/vicia (96.35%), seguida por avena/vicia. El efecto en la proporción se debe principal- mente al asociado avena/vicia, donde el valor de la proporción 100/0 fue de 96.83, similar al porcentaje de MO obtenido por Carrasco y Espinoza (2016). Por otro lado, Contreras et al. (2015) reportaron 89.13% de materia orgánica para la asociación ceba- da/vicia, siendo de 95.81% en el presente estudio.
CONCLUSIONES
La producción de biomasa en las asociaciones cebada/vicia y trigo/vicia fue significativamente mayor que el asociado avena/vicia.
El asociado avena/vicia tuvo el mayor porcentaje de materia seca.
El porcentaje de proteína se incrementa entre la proporción 100/0 a la proporción 0/100 en todas las asociaciones.
El asociado cebada/vicia tiene mayor porcentaje de FDN en su composición química en comparación las demás asociaciones.
El mayor porcentaje de grasa se encontró en la proporción 100/0 en todas las asociaciones.
El asociado C/V presentó en promedio el menor porcentaje de materia orgánica.
