Ciencia de los Pastos

Análisis del rendimiento del forraje y los contenidos nutricionales de accensiones de Pennisetum glaucum (mijo perla) y de Pennisetum purpureum (pasto Napier)

D.A. Animasaun^{1  *}  , H.P. Rathod²  , R. Krishnamurthy^{1  2} 

¹Department of Plant Biology, University of Ilorin, P. M. B. 1515, Ilorin Kwara State, Nigeria

²C.G. Bhakta Institute of Biotechnology, Uka Tarsadia University, Bardoli, Gujarat, India

Resumen

Este estudio se realizó para comparar el rendimiento, composición de nutrientes y la calidad de forraje del pasto Napier (Pennisetum purpureum Schumach.) y el mijo perla (Pennisetum glaucum L.) para determinar su preferencia de uso como cultivos forrajeros. Cuatro accensiones de cada una de pasto Napier y mijo perla se cultivaron en el campo, con tres repeticiones en un diseño de bloques completos aleatorizados. Se recolectaron y analizaron datos sobre el crecimiento vegetativo y los indicadores de rendimiento a las 10 semanas después de la siembra. También se determinó la composición de nutrientes de los brotes. El pasto Napier creció más vigorosamente con un número significativamente mayor de hoja/planta, ancho y longitud de la hoja. Mientras tanto, la altura de la planta fue similar (91.02 -111.95 cm) entre las accesiones pero el mijo perla IP17862 tuvo la menor (82.82 cm). Las accensiones de pasto Napier tenían una circunferencia del tallo significativamente mayor que el mijo perla. El brote/planta promedio fue menos de uno en el mijo perla y entre 18.21-31.55 en pasto Napier. Los carbohidratos y el azúcar soluble total de las accensiones de mijo fueron comparables con COM-CO3 y COM-CO4 de pasto Napier. El mijo perla NGB00551 fue el más rico en calcio (3.79 mg / g), potasio (0.36 mg/g), hierro (0.52 ppm) y zinc (0.60 ppm). Sin embargo, IP17862 y COM-CO4 presentaron el mayor contenido de fósforo y magnesio respectivamente. Los porcientos de materia seca, fibra detergente ácida y fibra detergente neutra fueron mayores en las accensiones de pasto Napier que en las de mijo perla, pero las accensiones de mijo perla tenían más proteína cruda que el pasto Napier. En general, la calidad del forraje fue mayor en las accensiones de mijo perla que en el pasto Napier.

Palabras-clave: fibra detergente ácida; rendimiento de materia seca; calidad del forraje; fibra detergente neutra

Introducción

La cría de ganado está en auge a nivel mundial. La necesidad de un alto rendimiento de forraje y cultivos nutritivos para satisfacer las demandas diarias de varios millones de cabezas de ganado también aumenta en consecuencia. Las principales y más baratas fuentes de suministro de alimento para el ganado son las cosechas de forraje y la disponibilidad de cultivos de forraje de buena calidad es una panacea para una ganadería exitosa. Por esta razón, el mijo perla (Pennisetum glaucum L.) y el pasto Napier (Pennisetum purpureum Schumach.), que son los dos miembros más importantes económicamente del género Pennisetum, podrían ser una excelente opción. El mijo perla es el mijo más popular, se cultiva principalmente en zonas áridas y semiáridas, principalmente para el consumo humano y como cultivo forrajero. Este tiene buena adaptación en ambientes caracterizados por sequía, baja fertilidad del suelo y alta salinidad, por lo que el mijo perla se puede cultivar en áreas donde otros cereales como el maíz, el trigo o el arroz no podrían sobrevivir (^{FAO/ICRISAT 1996}). El mijo perla se utiliza frecuentemente como heno, ensilaje y materia verde por pequeños productores ganaderos y es una opción preferida de forraje debido al bajo contenido de ácido prúsico y taninos, que lo hizo seguro para los restos (^{Newman et al. 2010}).

Por otra parte, el pasto Napier (P. purpureum), también conocido como pasto elefante, es de gran importancia para la agricultura tropical. Es un pasto perenne, invasor, rizomatoso y robusto, que se puede cultivar en un amplio rango de condiciones ambientales y sistemas de cultivo (^{Farrell et al. 2002}). El pasto Napier es un valioso forraje de corte y acarreo utilizado principalmente en establos, o transformado en ensilaje o heno (^{Mannetje 1992} y ^{FAO 2015}). La productividad anual del rendimiento de la biomasa está entre 20 y 30 t MS/ha si se cultiva en de acuerdo a buenas practicas agronómicas y de manejo (^{Skerman et al. 1990} y ^{Farrell et al. 2002}). El pasto Napier se puede pastar en la etapa vegetativa fresca o cortar como forraje para su posterior utilización, y sus otros usos aparecen en otros estudios (^{Burkill 1994} y ^{EPA 2013}). El pasto Napier es un forraje de alta calidad gracias a su composición química y la digestibilidad (^{Tessema 2005}). Su rendimiento de materia seca supera a otros pastos tropicales (^{Skerman y Riveros 1990}) y representa un suministro continuo de forraje verde todo el año (^{Humphreys 1994}).

Los alimentos inadecuados o de baja calidad es una gran limitante para la producción ganadera de los pequeños productores (^{Anindo and Potter 1994}). El comportamiento de las especies forrajeras en términos de rendimiento y calidad nutricional son factores importantes para la selección de forraje para la alimentación animal. Por lo tanto, es imperativo evaluar y comparar el rendimiento forrajero y calidad de los nutrientes de los principales cultivos de forraje para comprobar sus potenciales nutricionales e identificar las mejores especies o accensiones a utilizar. En consecuencia, el objetivo de este trabajo fue evaluar comparativamente el rendimiento y contenido nutritivo del mijo perla y el pasto Napier para determinar la accensión con mayor potencial agronómico y forrajero.

Materiales y Métodos

Materiales vegetales. Se utilizaron ocho accensiones que incluyeron cuatro de mijo perla (NGB0055, IP17862, IP3122 y IP22269) y cuatro de pasto Napier (Omuo-Green, Omuo-Purple, COM-CO3 y COM- CO4). La NBG0055 se recolectó del National Centre for Genetic Resources and Biotechnology, Ibadan, Nigeria. Las accensiones IP17862, IP3122 and IP22269 se encontraron en el International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics, India. Los pastos Napier Omuo-Green, and Omuo-Purple se extrajeron de la población silvestre en Omuo-Ekit, estado de Ekiti, Nigeria, mientras que las COM-CO3 and COM- CO4 se recolectaron de la University of Agriculture, Coimbatore, Tamil-Nadul, India.

Área experimental. El experimento se realizó en C. G. Bhakta Institute of Biotechnology (CGBIBT), Uka Tarsadia University (UTU), Bardoli, Gujarat, India, durante la etapa monzónica (julio-sept de 2015). UTU se encuentra en los 21.04° de latitud norte, los 073.03° de longitud este y a una elevación de 39 pies sobre el nivel del mar. Las temperaturas máximas promedio anuales son 33 °C y las mínimas de 22 °C. Las precipitaciones medias anuales fueron 117.6 mm. El mes más húmedo fue julio con un promedio de 441.96 mm y el más seco fue marzo con 0.0 mm de precipitaciones. La humedad relativa media anual máxima y mínima fueron de 77 % y 54 %, respectivamente y el promedio estimado de luz solar fue de 12.5 horas (^{Indian Metrological Society 2016}).

Preparacion y caracteristicas del suelo. El suelo era arenoso arcilloso. Antes de comenzar a utilizar el área experimental se tomaron muestras de suelo al azar en ocho puntos (0-30 cm de profundidad) para realizar análisis físicos y químicos. Se analizaron con los métodos descritos por ^{Cottenie et al. (1982)} y ^{But (2004)}. El suelo era fluvisol, arcilloso, con 4.9 de pH y conductividad eléctrica de 1.21 dS∙m⁻¹. El porciento de materia orgánica fue 4.81 %, 0.36 % de nitrógeno total y 2.58 (ppm) de fósforo disponible. La tierra se preparó y se surcó con 30 cm entre ellos.

Evaluación morfológica y de rendimiento. La evaluación de las características morfo-agronómicas y el rendimiento de biomasa del mijo perla y el pasto Napier se realizó con un diseño de bloques completamente al azar, con parcelas de 2 m x 4 m, en tres replicas. Las semillas de mijo perla se sembraron en línea de 30 cm de separación entre los surcos, con el uso de una tasa de semilla de 15 kg∙ha^-1. Los clones del pasto Napier (esquejes), con dos nudos, se sembraron a una profundidad de 15-20 cm, en un ángulo de 45º. El inter e intra-espaciado del pasto Napier fue 0.5 x 1 m, para un total de 25 esquejes por parcela. Las plantas de los bordes de las parcelas se excluyeron de las mediciones. Solo 10 brotes por parcela, en tres repeticiones, se muestrearon para analizar el carácter morfológico. Las características morfológicas evaluadas 10 semanas después de sembrados incluyen altura de la planta, longitud y ancho de la hoja, que se midieron con una regla, el número de hojas y brotes por plantas se contaron, mientras que la circunferencia del tallo se midió con un pie de rey electrónico (Modelo Titán 2378) a 10 cm por encima del nivel del suelo.

Análisis de nutrientes. Las muestras de brotes de cada accensión se analizaron para encontrar humedad (^{AOAC 1990}). La cantidad de nitrógeno se determine por el método de Kjeldahl, del cual la proteína cruda se calculó como N total×4.43 (^{Yeoh and Wee 1994}). Las azucares solubles y los carbohidratos totales se estimaron con el método de ^{Nelson (1944)}. El contenido de cenizas, calcio, magnesio, potasio, zinc, hierro y fósforo se determine según los procedimientos de ^{AOAC (1990)}. La FDN y la FAD se estimaron de acuerdo con la metodología descrita por ^{Van Soest et al. (1991)}.

Determinación de materia seca (MS). Cada una de las 10 plantas de una parcela se cortaron a 5 cm del nivel del suelo, y se determinó el peso de las muestras voluminosas para cada accensión. Aproximadamente 300 g se tomaron por cada accensión de la muestra voluminosa para el análisis de materia seca. Las muestras de materia seca se secaron en una estufa a 60 °C por 48 h y el porciento de materia seca se determinó por el peso.

Análisis de los datos. Los datos de rendimiento vegetal y la composición de nutrientes estuvieron sujetos a un análisis de varianza (ANOVA), con la utilización de SPSS, versión 17. La dócima de Duncan se utilizó para establecer diferencias entre las medias y estas fueron consideradas significativas si los valores de P eran menores que 0.05.

Resultados

El crecimiento y las características vegetales de las accensiones del mijo perla y del pasto Napier, a las 10 semanas de plantadas mostraron variaciones en los indicadores evaluados, como se muestra en la tabla 1. Entre las accensiones del mijo perla, la altura de la planta fue estadísticamente mayor para NGB00551 y IP22269. Por el contrario, este indicador no fue significativamente diferente para las accensiones del pasto Napier, excepto para COM-CO4, que tuvo la menor altura promedio con 91.02 cm. La formación de hojas por planta fue significativamente mayor (29.00 - 17.00) para las accensiones del pasto Napier que para las del mijo perla (8.20-10.00). Mientras tanto, se registraron significativas variaciones intra e interespecíficas para las accensiones en términos de longitud de hoja. En general, las accensiones del pasto Napier tuvieron hojas más largas y anchas que las del mijo perla, sin embargo, el mijo perla NGB00551 y el IP17862 tuvieron las hojas significativamente más estrechas. La circunferencia del tallo fue estadísticamente mayor en las accensiones del pasto Napier que en las del mijo perla (tabla 1). La tendencia fue similar para el número de brotes por planta. Los brotes por planta oscilaron de 0.48 a 0.89 en el mijo perla, mientras que hubo un brote intenso (18.21-31.55) en las accensiones del pasto Napier a las 10 semanas de plantadas.

Table 1 Vegetative characteristics of the pearl millet and Napier grass accessions at 10-weeks after planting 

SEM = pooled standard error of the means. Means sharing the same case letter do not differ significantly at p < 0.05. PH =Plant height; NL = Number of leaves/plant; LL = Leaf length; LB = leaf breadth; SG= Stem girth; NTP = Number of tiller/plant

El grado de vellosidad varió entre las accensiones. Las accensiones del mijo perla presentaron poca vellosidad, la IP3132 no tenía tricomas visibles (table 2). Las accensiones del pasto Napier Omuo-Green y Omuo-Purple tenían una densa vellosidad, pero el COM-CO-3 y el COM-CO4 presentaron poca vellosidad alrededor de la hoja.

Table 2 Hairiness pattern of accessions of pearl millet and Napier grass at different stages of growth 

- No hair; + Scanty hairy; ++ Medium hairy; +++ Densely hairy

WAP = Weeks after planting

El contenido de carbohidratos y azucares solubles totales fue mayor en el mijo perla que en las accensiones del pasto Napier. En el pasto Napier, Omuo-Purple tenía el menor contenido de carbohidratos azúcar soluble (0.33 mg mL^-1, 0,36 mg mL^-1) (tabla 3). Según la composición de calcio, el mijo perla tuvo valores más altos que el pasto Napier. Sin embargo, entre las accensiones de pasto Napier, COM-3 y COM-4 contenían una mayor cantidad de calcio. Esta tendencia fue similar para el contenido de magnesio de las accensiones. Mientras tanto, la cantidad de componentes de potasio, fósforo, hierro y zinc fue mayor para las accensiones de mijo, aunque las accensiones de pasto Napier COM-3 y COM-4 contenían cantidades similares a los mijos, el menor de estos nutrientes elementales se encontró en la accensión Omuo-Purple de pasto Napier.

Table 3 Chemical composition of the leaf and stem of Napier grass and pearl millet accession 

The table consists of the means and the standard error

Key: TSS = Total soluble sugar; TC = Total carbohydrate

El rendimiento de materia seca varió de 11.67 a 8.67 t/ha y de 6.28 a 4.16 t/ha para las accensiones de Napier y mijo perla, respectivamente (tabla 4). Las accensiones Omuo-Green y COM-CO3 tuvieron significativamente mayor materia seca, mientras que el mijo perla IP17862 e IP3122 tuvieron el menor rendimiento en términos de rendimiento de materia seca. La composición de proteína bruta total de las accensiones fue estadísticamente comparable con la menor, encontrada en la accensión de mijo IP22269. La fibra detergente ácida (ADF) y la fibra detergente neutra (NDF) fueron menores en mijo perla que en el pasto Napier. Mientras que NGB00551 mantuvo el liderazgo en estos indicadores entre las accensiones de mijo perla, Omuo-Purple tuvo los valores más altos en el grupo del pasto Napier. Contrariamente a las variaciones obtenidas en materia seca, proteína cruda, FDA y FDN de las accensiones, su contenido de cenizas fue similar y no significativamente diferente (tabla 4).

Table 4 Dry matter and nutrient composition of pearl millet and Napier grass for forage assessment 

SEM = pooled standard error of the means. Means sharing the same case letter do not differ significantly at p < 0.05. DM = Dry matter; CP = Crude protein; ADF = Acid detergent fibre; NDF = Neutral detergent fibre; AS = Ash

Discusión

El mijo perla tiene una gran cantidad de proteína y energía con bajo contenido de fibra y el pasto Napier es económicamente importante por su calidad de alimento para pastoreo, materia verde, heno o ensilaje (^{Jennings et al., 2010}). La evaluación comparativa del comportamiento del rendimiento y la composición nutricional de las dos gramíneas forrajeras más importantes económicamente del género Pennisetum es fundamental para su utilización preferencial en la nutrición animal. La altura de la planta, el número de hojas y las dimensiones de la hoja son atributos significativos de crecimiento que están directamente relacionados con los indicadores de productividad y rendimiento de la planta. Los resultados actuales mostraron que el pasto Napier alcanzó una altura superior a 1 m a 10 semanas después de la siembra con un alto número de hojas por planta, lo que indica una alta capacidad de producción de forraje. El patrón de crecimiento observado en este estudio coincidió con ^{Orodho (2006)} y ^{Kebede et al. (2016)} que informaron la altura de la planta entre 1.0-1.2 m en el pasto Napier a los 3 meses (12 semanas) después de la siembra. Además, el crecimiento vegetativo obtenido para el mijo perla en el presente estudio fue similar al informe anterior (^{Amodu et al. 2007}). La variación intraespecífica en los indicadores vegetativos en las accensiones puede deberse a la respuesta diferencial al medio ambiente, la disparidad en la composición genética o el control genético interno de las accensiones (^{Animasaun et al. 2017}). Como el rendimiento de forraje es directamente proporcional al crecimiento vegetativo, el pasto Napier tuvo mayor rendimiento de forraje verde que el mijo perla. Un crecimiento vegetativo más vigoroso que se tradujo en un mayor diámetro del tallo, mayor número de hojas por planta y mayor área foliar dan cuenta de mayor rendimiento de biomasa como lo notó anteriormente ^{Ayub et al. (2012)}.

La naturaleza glabra o la densidad reducida del tricoma en las accensiones de mijo perla podrían conferir mejor palatabilidad y preferencia de alimentación por parte de los rumiantes. Las accensiones del pasto Napier, Omuo-Green y Omuo-Purple, que provienen de poblaciones naturales tienen densa vellosidad, lo que sugiere un carácter silvestre adaptable para evitar el ramoneo excesivo de los herbívoros. Sin embargo, si es así, se convierte en una limitación en su utilización como forraje y puede requerir modificaciones a través del mejoramiento genético.

El análisis comparativo de composición de nutrientes de brotes de las accensiones de mijo perla y de pasto Napier mostró que el mijo perla es más rico en azúcar soluble, carbohidratos y minerales, como el calcio, magnesio, potasio, hierro y zinc. La presencia de estos minerales nutricionales importantes en el mijo perla da crédito a su utilización preferencial como cultivo forrajero (^{Tabosa et al. 1999} y ^{FAO, 2015}). Además, de acuerdo con ^{Jennings et al. (2010)}, el mijo perla no produce ácido cianhídrico (a diferencia de los sorgos), por lo tanto, no hay riesgo de ácido prúsico tóxico, por lo que es un forraje seguro (^{Tabosa et al. 1999}). Sin embargo, los elementos nutritivos en el pasto Napier influyen significativamente en su uso como pasto forrajero por los pequeños productores (^{Devasena et al. 1993}). Dado que las dos especies tienen la capacidad de intercambiar alelos, su híbrido tendría características deseables que mejorarían la utilización de su forraje (^{Dowling et al. 2013}).

En estudios anteriores se han reportado variaciones significativas en la cantidad de materia seca, proteína cruda, FDN, FDA y contenido de cenizas (^{Ansah et al. 2010} y ^{Rengsirikul et al. 2013}). Fenotípicamente, el pasto Napier tiene hojas relativamente más anchas y más largas, mayor circunferencia del tallo y fracciones de la pared celular (NDF, ADF) en comparación con el mijo perla, pero menor porcentaje de proteína cruda. Este hallazgo es similar al informe de ^{Gwayumba et al. (2002)}, quienes demostraron que el pasto Napier Bana con mayor proteína cruda tenía valores más bajos de FDA y FDN que el pasto Napier francés de Camerún.

La calidad nutricional de los cultivos forrajeros podría verse fuertemente influenciada por una serie de factores tales como las prácticas de manejo, la edad de cosecha y la frecuencia de cosecha, entre otros (^{Keba et al. 2013}). La mayoría de las gramíneas recolectadas durante la etapa temprana (generalmente entre 10 a 12 semanas) probablemente tendrían un contenido relativamente mayor de proteína cruda, mientras tanto, los componentes estructurales de la planta (FDN y FDA) pueden aumentar con los días de cosecha (^{Mirza et al. 2002}) y un alto contenido de FDN y FDA podría reducir la digestibilidad de la materia seca en los rumiantes (^{Keba et al. 2013}). Se cree que es buena la calidad nutricional de los pastos cosechados 10 semanas después de la siembra en el presente estudio y está dentro del rango de los reportados para el pasto Napier (^{Wangchuk et al. 2015}) y el mijo perla (^{Al-Suhaibani 2011}). El tiempo de cosecha (10 semanas después de la siembra), posiblemente representó la cantidad relativamente baja de FDN encontrada en las accensiones de pasto Napier estudiadas y los valores fueron menores que los obtenidos en pasto Napier demasiado grande (^{Mukhtar et al. 2003}). Teniendo en cuenta el hecho de que el mijo perla tiene una proteína cruda relativamente alta pero menos cantidades de FDN y FDA, lo que implica una mayor digestibilidad, se considera que es más adecuado como forraje para la producción lechera.

Conclusiones

Se compararon dos gramíneas forrajeras importantes del género Pennisetum para rendimiento, materia seca y composición de nutrientes. El análisis de los datos reveló que el mijo perla contenía mayor cantidad de carbohidratos y elementos nutritivos que las accensiones de pasto Napier. Entre las accensiones de mijo perla, NGB00551 tuvo mayor rendimiento de materia seca y valores nutritivos, mientras que COM- CO3 mostró el mejor rendimiento entre las accensiones de pasto Napier. En general, el mijo perla tiene una proteína bruta relativamente más alta pero menor cantidad de FDN y FDA, lo que implica mayor digestibilidad y, por lo tanto, sería más adecuado como forraje que el pasto Napier. Sin embargo, para mejorar la utilización eficiente de las variedades de pasto Napier y mijo perla, sería necesaria la hibridación.

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Recibido: 09 de Noviembre de 2017; Aprobado: 12 de Septiembre de 2018

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