Ciencia de los Pastos

Evaluación de variedades e híbridos de hierba elefante Pennisetum purpureum y Pennisetum purpureum x Pennisetum glaucum para la producción de forrajes

R. O. Martínez^{1  *}  , C. González¹ 

¹Instituto de Ciencia Animal, Mayabeque, Cuba

Resumen

Con el objetivo de conocer el comportamiento productivo en las condiciones climáticas de la provincia Mayabeque en el Occidente de Cuba, se evaluaron seis variedades de hierba elefante, tres de Pennisetum purpureum (Morado, king grass, y Cuba CT-169) y tres híbridos de Pennisetum purpureum x Pennisetum glaucum (Cuba OM-22, H-1 y H-2). Se utilizó un diseño de bloques al azar en cinco parcelas de 5x5 m2, en suelo Ferralítico rojo. Los cortes de la época poco lluviosa se hicieron cada 90 días, los del periodo lluvioso se hicieron cada 60 días. Se aplicó fertilización a razón de 250 kg de N/ha/año en forma de urea. Durante el periodo poco lluvioso se regó cada 15 días con una norma de 250 m3/ha. La producción de MS/ ha/año fue de 23.1- 35.2 - 35.7 - 34,4 - 38.8 y 14.1 toneladas de Materia Seca (MS) / ha /año para Morado, king grass, Cuba CT-169, Cuba OM-22, H-1 y H-2, respectivamente. La variedad Cuba OM-22 presentó la mayor producción y proporción de hojas (16.6 t/MS/ha y 48.7 %, respectivamente). Las variedades con menor (P<0.005) rendimiento de MS (Morado y H-2) tuvieron mayor porcentaje de proteína bruta (PB) en la planta, pero menor rendimiento de PB /ha/año. Cuba OM-22 mantuvo alto el porcentaje de PB con alto rendimiento de MS. La suma térmica fue semejante para ambas épocas y no hubo una relación directa entre suma térmica y rendimientos, la edad de corte influyó en los resultados. Los rendimientos son semejantes para las mejores variedades estudiadas por lo que se debe prestar atención a la proporción de hojas entre ellas y otras cualidades.

Palabras-clave: hierba elefante; suma térmica; producción de biomasa; Cuba

La especie Pennisetum purpureum, (nombrada también Cenchrus purpureus Shumach Morrone), así como los híbridos con la especie Pennisetum glaucum, (nombrada también Cenchrus americanus Shumach Morrone según ^{Chemisquy et al. 2010}), conocidas como hierba elefante, se caracterizan por su alta producción de biomasa en el trópico. En los híbridos dominan los principales caracteres fenotípicos de la especie purpureum.

La acumulación de biomasa en crecimiento ininterrumpido de la hierba elefante bajo condiciones normales de nutrición y humedad, depende principalmente de la edad de la planta, suma de grados de crecimiento acumulado (suma térmica), la radiación solar y la variedad de pasto elefante (^{Ferraris y Sinclair 1980}). La biomasa acumulada con la edad responde a curvas logísticas de crecimiento (^{Rodríguez et al.2013}).

^{Cook et al. (2007)} plantean que Pennisetum purpureum y los híbridos con P. glaucum crecen bien con temperatura ambiente entre 25 y 40 ºC . Es poco el crecimiento por debajo de 15 ºC y cesa el crecimiento por debajo de 10 ºC . Es común encontrar valores de 9 o 10 ºC para referirse a la temperatura base mínima en pastos tropicales, teniendo en cuenta que se define como la temperatura baja donde recesa el crecimiento de la planta a partir de la cual se calculan los grados días (ºC.d) y la suma térmica del periodo de crecimiento.

El rendimiento de proteína bruta y fibra por ha depende más de la proporción en hojas y tallos de la planta y su rendimiento total en MS que de la calidad de la hoja y el tallo por separado. La variabilidad entre cultivares de hierba elefante es alta (^{Pereira et al. 2008} y ^{Sobrinho et al. 2005}). Por esto, es importante seleccionar variedades con mayor proporción de hojas para la alimentación animal. Un mayor rendimiento de tallos puede ser importante para otros objetivos como la producción de biocombustibles o biomasa gasificada con lo que se abre notablemente el espectro de utilización de variedades de hierba elefante para la agroindustria.

En el año 1974 fue introducida en Cuba la variedad de hierba elefante king grass de la especie Pennisetum purpureum. Este forraje fue extendido en la ganadería para convertirse en una de las principales plantas forrajeras de Cuba. En la década de los años 1980, el king grass fue utilizado como planta donante en programas de fitotecnia de las mutaciones. De este programa surgieron nuevos clones de los cuales el Cuba CT-169 se evaluó para corte por su alta talla y rápido crecimiento (^{Herrera y Martínez 2015}). Esta variedad se utilizó posteriormente en programas de cruzamiento de donde surgió un grupo de híbridos entre Pennisetum purpureum y el cultivar de millo perla Tiffton Late (Pennisetum glaucum), donde se seleccionó el híbrido Cuba OM-22.

El objetivo de esta investigación fue la evaluación productiva de las cuatro variedades de pasto elefante más utilizadas en Cuba para forrajes y dos nuevos híbridos.

Materiales y métodos

Los tratamientos consistieron en la evaluación de las variedades de Pennisetum purpureum: king grass, Cuba CT-169 y Morado así como los híbridos Cuba OM-22 , H-1 y H-2. Estos últimos obtenidos a partir del cruzamiento de CT-169 con P. glaucum (H-1) y Morado con P. glaucum (H-2).

Se utilizó un diseño de bloques al azar con 5 réplicas en 5 parcelas de 5x5 m2 en suelo Ferralítico rojo lixiviado (^{Hernández et al. 2015}), Durante el periodo poco lluvioso se regó cada 15 días con una norma de 250 m3/ha con aspersores. Los cortes de esta época (febrero y mayo) se hicieron cada 90 días, mientras que los del periodo lluvioso se hicieron cada 60 días (julio, septiembre y noviembre). Solo se fertilizó con N en forma de urea, a razón de 50 kg de N/ha después de cada corte para un total de 250 kg de N/ha/año. Se midieron indicadores de rendimiento y porcentaje de hojas y tallos en la materia seca (MS) producida. Para ello se eliminaron efectos de borde, se cortaron 12m2 de cada parcela y se tomaron 5 plantas representativas de cada parcela a las cuales se le determinó su peso fresco, ancho, largo y grueso de la hoja, además del largo y grueso del entrenudo. Se separaron en hojas y tallos para determinar el porcentaje de MS de la biomasa, la relación hoja tallo en base seca, así como los rendimientos de MS de las parcelas. De este pool de plantas se obtuvieron y procesaron muestras de hojas y tallos por separado para obtener indicadores de calidad como PB, FB, cenizas, calcio y fósforo. Los análisis de laboratorio se hicieron según los métodos descritos por la ^{AOAC (2005)}. La digestibilidad in vitro de la materia orgánica se hizo por KOH (^{Kesting 1977}).

Los análisis estadísticos se hicieron utilizando el paquete InfoStat (^{Di Rienzo et al.2012}).

La suma térmica (ST) se calculó según la fórmula ST= ∑ (To máxima + To mínima)/2 - To base). Los datos de temperatura media fueron obtenidos de la estación meteorológica del Instituto de Ciencia Animal. Para este trabajo, se utilizó como temperatura base, 9 ºC (^{Cook et al. 2007}).

Resultados y discusión

Con las variedades H-1 y H-2 se perdieron dos réplicas por dificultades con la semilla, el análisis de estos tratamientos fue incompleto por lo que se reportan aparte los ES. No hubo cambios en los niveles de significación.

Para abreviar en todas las tablas se define la época poco lluviosa como seca y la lluviosa como lluvias. En la tabla 1 se exponen los rendimientos de MS/ha por corte, época y año, la producción anual fue de 23,1- 35,2 - 35,7 - 34,4 - 38.8 y 14.1 t / año para Morado, king grass, Cuba CT-169, Cuba OM-22, H-1 y H-2, respectivamente. La variedad Morado y su descendencia H-2 produjeron menos MS y no hubo diferencias entre las variedades restantes cuyos rendimientos coinciden con los de ^{Rodríguez et al.(2011}), a partir de modelos. La producción de MS fue mayor en el periodo poco lluvioso (noviembre-mayo) comparado con el periodo lluvioso. En este último no se presentaron décadas sin lluvias (diez días seguidos) pero las precipitaciones alcanzaron 653 mm en los 6 meses, lo cual está por debajo del promedio histórico (Estación Meteorológica ICA) y pudo afectar el rendimiento esperado. Sin embargo, sin limitaciones hídricas y fertilización, ^{Hertentains et al. (2005}), en las tierras altas de Chiriquí, Panamá, con alturas entre 1250 y 800 msnm y precipitaciones entre 3100 y 5900 mm/año reportaron rendimientos similares de 32.8 y 44.1 tMS/ha/año, en localidades diferentes, con Cuba OM-22 a los 90 y 110 días, respectivamente. La edad de corte utilizada en esta investigación de 90 días para el periodo seco favorece el equilibrio de la producción de forraje en ambas épocas.

Table 1 Yields of dry matter obtained by cut, season and year (t/ha/year) 

^abcdeDifferent letters in the same line differ significantly at P<0.05 (^{Duncan, 1955}).

(1). SE corresponding to treatments Morado, king grass, CT-169 and OM-22. (2). SE corresponding to treatments H-1 and H-2.

** P<0.01 *** P<0.001

La producción de MS en el periodo lluvioso de H-1 fue significativamente mayor que el resto de las variedades excepto CT-169. En el periodo poco lluvioso H-2 y Morado produjeron menos que las otras cuatro variedades y no hubo diferencias entre las cuatro.

^{Caballero et al.(2016)}, probaron las mismas variedades en la zona central del país con la misma metodología y obtuvieron rendimientos semejantes, entre 29 y 37 t de MS/ha/año con mejor distribución entre el periodo seco y el lluvioso. ^{Márquez et al.(2009}), en El Vigía, Estado de Mérida, Venezuela, reportaron producciones de 40.9, 29.7 y 37.7 t MS/ha/año para Taiwan A-146, Morado y Maralfalfa, con cortes a 63 días y 343 kg de N/ha/año. Esto corrobora que el comportamiento de las lluvias, el suelo, el momento de la siembra y otros factores climáticos pueden afectar el comportamiento de una u otra variedad y cambiar el orden de mérito entre ellas. Para tomar decisiones sobre la variedad a sembrar son importantes otros factores como la relación hoja-tallo, establecimiento, persistencia y distribución de la producción anual. Por los resultados de este trabajo un potencial de 40 t/MS/ha/año parece ser lógico como indicativo de adaptación de estas variedades aunque la variedad Morado aquí utilizada está más cerca de 30 t MS/ha/año.

Llama la atención los resultados reportados por ^{Ramos et al. (2013}) desarrollados en Mérida, Yucatán, México, donde el mayor rendimiento fue para el OM-22 con 155 y 160 t/MS/ha/año con el uso de urea o agua de residuos porcinos, respectivamente y de 131 y 140 t MS/ha/año para king grass con los mismos tratamientos. Estos rendimientos están muy por encima de los resultados más frecuentes.

En la tabla 2 se informan los rendimientos de hojas por corte, época y año. También se exponen los % de hoja en la MS de la planta para el periodo seco y el periodo lluvioso.

Table 2 Yields of leaves per cut, season and year (t DM /ha/year) 

^abcdDifferent letters in the same line differ significantly at P<0.05 (^{Duncan 1955}).

(1). SE corresponding to treatments Morado, king grass, CT-169 and OM-22 (2). SE corresponding to treatments H-1 and H-2.

*** P<0.001; ** P<0.01.

El híbrido Cuba OM-22 conjuntamente con su progenitor Cuba CT-169 presentaron la mayor producción de hojas en el año, aunque no hubo diferencias significativas entre este último y king grass. Destaca Cuba OM-22 por su alto porcentaje de hojas (49 %), aspecto en el cual aventaja de forma significativa al resto de las variedades. Las ventajas del OM-22 como productor de hojas se deben a un mayor ancho y grueso de la hoja. (ver tabla 10).

El Morado le sigue en proporción de hojas pero no así en el rendimiento. Este cultivar morado se introdujo en Cuba desde Venezuela presumiblemente se obtuvo de una progenie auto polinizada del pasto Merkeron, y fue liberado como Pennisetum purpureum en la Estación Experimental de Tiffton, Georgia, E.E.U.U (^{Clavero 1994}). Hay que señalar que H-2 (un híbrido entre Morado y glaucum) presentó en esta evaluación un comportamiento pobre para los indicadores evaluados, muy diferentes a los híbridos purpureum x glaucum, Cuba OM-22 y H-1. Es frecuente encontrar colecciones con varios individuos morados y diferencias genéticas marcadas como la caracterizada por ^{Sousa et al.(2012)}.

Los mayores rendimientos de PB fueron para H-1, OM-22, CT-169 y king grass sin diferencias significativas entre ellos. Los valores oscilaron entre 3 y 3.7 t PB/ha/año (tabla 3). El porcentaje de PB fue más alto en el periodo lluvioso que en el periodo seco, lo cual está relacionado con las diferentes edades de corte. ^{Martínez et al. (2010}), describieron una relación lineal negativa (Y=19.08-1.59x, donde x es el número del corte cada 14 días) entre edad y contenido de PB para Cuba OM-22. Las ecuaciones para Cuba CT-169 y king grass son semejantes. Los porcentajes obtenidos entre 10 y 13 % coinciden con los reportados por ^{Ramos et al. (2013}) y ^{Caballero et al. (2016)}. ^{Márquez et al.(2009}) reportaron la ecuación PC = 17,7 - 0,18 x F(días) para Taiwan A-146, Morado y Maralfalfa, la cual estima valores más bajos de PC para estas variedades a 60 días de edad. ^{Vander et al. (2000}) estudiaron la calidad de variedades e híbridos de hierba elefante y encontraron mejor calidad de las hojas de híbridos. Aunque el contenido de PB depende de la fertilización, la edad de corte, la relación hoja- tallo de la variedad, la época del año y otros factores, es posible utilizar ecuaciones lineales para predecir el contenido de PB de la hierba elefante en agroecosistemas puntuales.

Table 3 Yields of crude protein per cut, season and year (t/ha/year) Varieties 

^abcdeDifferent letters in the same line differ significantly at P<0.05 (^{Duncan 1955}).

(1). SE corresponding to treatments Morado, king grass, CT-169 and OM-22. (2). SE corresponding to treatments H-1 and H-2.

** P<0.01 *** P<0.001

Las variedades estudiadas fueron seleccionadas por sus características como plantas forrajeras. En las condiciones de este estudio (tabla 4) no hay diferencias sustanciales en el porcentaje de FB de las variedades. Solo el Morado en el período poco lluvioso presentó contenidos más bajos (33.9) El resto de las variedades presentó un rango estrecho entre 35 y 36.2 % de FB sin diferencias significativas entre ellos. Destaca el híbrido H-1 por ser significativamente diferente con 39.5 % de FB en el periodo poco lluvioso.

Table 4 Yields of crude fiber per cut, season and year (t/ha/year) Varieties 

^abcdeDifferent letters in the same line differ significantly at P<0.05 (^{Duncan, 1955}).

(1). SE corresponding to treatments Morado, king grass, CT-169 and OM-22. (2). SE corresponding to treatments H-1 and H-2.

*** P<0.001; ** P<0.01

La incorporación de la hierba elefante a programas de producción de biomasa con fines energéticos o la producción de celulosa en los últimos 20 años (^{Woodardk y Prine 1993}), incrementa el interés por el contenido de fibra bruta aunque con objetivos diferentes.

Aún en condiciones climáticas adversas ^{Xi-feng et al.(2012}) utilizaron un híbrido de Pennisetum americanum × P. purpureum para evaluar el rendimiento y las características de la biomasa para su utilización como material energético en Beigin, China. Reportan una producción de 40.14 a 48.,5 t de MS/ha, con un valor calórico de 17.02 MJ/kg, El contenido de celulosa, hemi-celulosa., lignina y cenizas fue de 36.15; 21.01; 8.92; y 9.6 %, respectivamente. Concluyeron que el híbrido de Pennisetum es una excelente planta herbácea para energía por su alto rendimiento y calidad con la desventaja que no sobrevive al invierno.

En este trabajo se estudió la suma térmica para cada periodo entre cortes. Las temperaturas medias registradas y utilizadas por meses se muestran en la tabla 5.

Table 5 Mean daily temperature per months during the experimental period (ºC) 

Los cortes 1 y 2 correspondientes al periodo poco lluvioso, época de temperaturas más bajas, presentaron en 90 días valores de suma térmica semejantes a los cortes 3 y 4 con 60 días (tabla 6).

Table 6 Thermal sum or growth degree accumulated per cut 

Tabla 7 Yield of dry matter per degree of temperature belonging to the thermal sum over 9 ºC , kg/ degree 

^abcdeDifferent letters in the same line differ significantly at P<0.05 (^{Duncan 1955}).

(1). SE corresponding to treatments Morado, king grass, CT-169 and OM-22.

(2). SE corresponding to treatments H-1 and H-2. ** P<0.01 *** P<0.001

Table 8 Yield of crude fiber per degree of temperature belonging to the thermal sum over 9 ºC , kg/ degree 

^abcdeDifferent letters in the same line differ significantly at P<0.05 (^{Duncan, 1955}).

(1). SE corresponding to treatments Morado, king grass, CT-169 and OM-22. (2). SE corresponding to treatments H-1 and H-2.

** P<0.01 *** P<0.001

Table 9 Yield of crude protein per degree of temperature belonging to the thermal sum over 9 ºC , kg/ degree 

^abcdeDifferent letters in the same line differ significantly at P<0.05 (^{Duncan, 1955}).

(1). SE corresponding to treatments Morado, king grass, CT-169 and OM-22. (2). SE corresponding to treatments H-1 and H-2.

** P<0.01 *** P<0.001

Los rendimientos del periodo poco lluvioso con 2063 ºC e suma térmica, fueron superiores a los del periodo lluvioso con 2844 ºC. Las respuestas productivas por grado de crecimiento acumulado sobre 9 ºC se muestran en la tabla 7 para el rendimiento de MS, en la tabla 8 para el rendimiento de FB y en la tabla 9 para el rendimiento de PB.

Se aprecian las mismas tendencias ya discutidas para los rendimientos. La respuesta de las variedades por grado de crecimiento acumulado es semejante para CT-169, king grass, Cuba OM-22 y H-1. Estas últimas variedades híbridas tienden a valores superiores en la etapa más fría pero no presentaron diferencias estadísticas por lo que habrá que hacer diseños o análisis más específicos para determinar con más exactitud la temperatura base (Tb). ^{Villa Nova et al. (2007}) propusieron métodos alternativos para determinar la Tb. Donde incluyen factores como fotoperiodo, temperaturas y etapas de crecimiento.

En esta investigación se fijaron edades de corte diferentes para la época seca y lluviosa con el objetivo de favorecer el equilibrio productivo entre las dos épocas, teniendo en cuenta recomendaciones de ^{Herrera y Ramos (2005)}.

Desde el punto de vista de la suma térmica también se esperaban rendimientos más equilibrados. ^{Herrera y Ramos (2005)} y ^{Martínez et al. (2010}) señalaron que la acumulación de biomasa y la calidad en los cultivares king grass, Cuba OM-22 y Cuba CT-169 depende en primera instancia de la edad de corte.

En este trabajo hubo mayores rendimientos en los dos cortes del periodo seco (cada 90 días) que en los tres cortes del periodo lluvioso (cada 60 días), no se puede precisar si fueron las condiciones climáticas del periodo lluvioso, la mayor edad de corte en seca u otros factores los causantes de este comportamiento.

Como quiera que sea es necesario seguir estudiando la relación entre edad, calidad y grados de crecimiento acumulado en hierba elefante para producir biomasa para la alimentación animal o para fines energéticos o producción de fibra.

En la tabla 10 se muestran contenidos de Ca, P, cenizas, digestibilidad de la planta y algunas características de las hojas y el tallo obtenidos como promedio de los 5 cortes efectuados. No hubo diferencias significativas en digestibilidad y cenizas, pero llaman la atención los valores superiores de calcio y fosforo de la variedad Cuba OM-22 con diferencias significativas con el resto de las variedades. También destaca la superioridad de OM-22 en el ancho y grueso de la hoja con un largo similar a Cuba CT-169 pero mucho mayor que el resto de las variedades. También el diámetro del tallo en el tercer nudo presentó diferencias significativas a favor de la variedad OM-22. Debe mencionarse la ausencia de vellosidades en las hojas de OM-22 como factor atractivo.

Table 10 Some chemical characteristics of the whole plant and phenological measures that expressed the studied varieties as mean of 5 cuts (% of DM and cm, respectively) 

^abcdeDifferent letters in the same line differ significantly at P<0.05 (^{Duncan, 1955}).

(1). SE corresponding to treatments Morado, king grass, CT-169 and OM-22.

(2). SE corresponding to treatments H-1 and H-2.

** P<0.01 *** P<0.001

Conclusiones y Recomendaciones

No se encontraron grandes diferencias en los rendimientos anuales de MS entre cuatro de las variedades estudiadas. Sin embargo, hay diferencias en el rendimiento de hojas a favor de las variedades Cuba OM-22 y Cuba CT-169 por sus propiedades fenotípicas. Las diferencias radican en el largo, ancho y grueso de las hojas, lo que puede influir en el rendimiento de elementos nutritivos como PB, Ca y P.

Se recomienda prestar mayor atención a las características fenotípicas de las variedades especialmente producción de hojas, las cuales unidas a otras situaciones de carácter local como establecimiento, persistencia, tipo de corte y respuesta al clima pueden influir en la selección del cultivar a plantar según el propósito productivo.

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Recibido: 16 de Febrero de 2017; Aprobado: 23 de Febrero de 2018

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