Ciencia de los Pastos

Estudio de la fertilidad de un suelo pardo rojizo carbonatado en un banco de biomasa con Cenchrus purpureus vc. CUBA CT-115 de diez años de explotación

G. Crespo López^{1  *}  , E. A. Cabrera Carcedo²  , V.J. Díaz García² 

¹Instituto de Ciencia Animal, Apartado Postal 24, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba

²Estación de Suelos de Pinar del Río, Cuba

Resumen

El objetivo de este experimento fue investigar, entre 2013-2015, el efecto de la tecnología del banco de biomasa en la fertilidad del suelo y en algunos indicadores morfológicos de Cenchrus purpureus vc. Cuba CT-115, pastoreado durante más de diez años consecutivos en la empresa genética “Camilo Cienfuegos”, en la provincia de Pinar del Río. Se encontró en el suelo disminución de pH (5.38 a 5.07; P < 0.001), P2O5 asimilable (31.7 a 27.3 ppm; P < 0.016), K2O asimilable (56.5 a 48.2 ppm; P < 0.001), Mg++ intercambiable (1.10 a 0.82 cmol(+)/kg; P <0.001), capacidad de cambio de bases CCB (3.06 a 2.67 cmol(+)/kg; P < 0.002) y capacidad de intercambio catiónico CIC (4.39 a 4.12 cmol(+)/kg; P < 0.006), mientras que la materia orgánica MO aumentó (2.62 a 2.80 %; P < 0.004) y el Ca++, Na+ y K+ intercambiables no se afectaron. En este caso, la compactación se incrementó significativamente y la porosidad y la respiración basal disminuyeron. El indicador hijos/plantón, determinado en las estaciones lluviosa y seca de 2015, presentó menor valor (P < 0.0001) en la época de seca (10.70), que coincidió con el menor valor del rendimiento del pasto en esa época del año. La biomasa de raíces del pasto fue mayor en la profundidad de 15 - 30 cm del suelo (1.01 g/cilindro), en comparación con la capa superficial de 0 - 10 cm (0.54 g/cilindro). No obstante, en el área que ocupó el banco de biomasa, se encontró en 2015 valores aceptables en los indicadores morfológicos del pasto, la actividad de la macrofauna (en especial las lombrices) y la biomasa radicular. Se concluye que este suelo mostró bajo poder de resiliencia, con disminución significativa del pH y de los contenidos de P, K y Mg en el banco que lleva diez años de pastoreo ininterrumpido. Este descenso de los indicadores de la fertilidad del suelo se reflejó también en la disminución de los contenidos de PB, P y Ca, así como en la digestibilidad del CT-115. Estos resultados alertan acerca de la necesidad de suplementar los animales que pastorean en este banco con fuentes de proteína, fósforo y calcio para lograr el balance adecuado en sus dietas.

Palabras-clave: resiliencia; pastoreo; vaquería; biomasa

En varias investigaciones conducidas en Cuba (^{Lok et al. 2010}, ²⁰¹³ y ^{Crespo y Martínez, 2016}) se ha estudiado la evolución de la fertilidad general del suelo con la tecnología de banco de biomasa en el pasto CUBA CT-115, aplicada durante un tiempo prolongado en diferentes localidades de Cuba. En estos trabajos se encontraron diversos comportamientos entre los tipos de suelo y condiciones climáticas.

Esta investigación, que es continuación de las que antes se refieren, tuvo como objetivo estudiar los cambios que mostraron las propiedades químicas, físicas y biológicas de un suelo pardo rojizo carbonatado en el área de un banco de CUBA CT-115, pastoreado por vacas lecheras durante 10 años consecutivos.

Materiales y Métodos

El área total de pastizales de la vaquería La Jíbara es de 100 ha, de las cuales 13.4 ha (13.4%) estuvieron ocupadas por el banco de biomasa de Cenchrus purpureus (Cenchrus purpureus (schumach) Morone vc. Cuba CT-115), mientras que 84.4 %, el pasto guinea likoni (Megathyrsus maximus (Jacq.) B. K. Simon & S.W.L. Jacobs, y el 3 % la arbustiva leucaena (Leucaena leucocephala Lin. vc. Perú).

El banco de biomasa utilizado en pastoreo rotacional durante 10 años consecutivos se encuentra ubicado al norte de la Carretera Central y al sur de la dirección de la Empresa ganadera “Camilo Cienfuegos”, en la provincia de Pinar del Río. Para el presente estudio, se seleccionó un área de 5 ha, dividida en cinco cuartones, de 1 ha cada uno.

El suelo que predomina en este escenario es pardo rojizo carbonatado (^{Hernández et al. 2015}), con ligeras diferencias en cuanto a la textura y la profundidad efectiva.

Algunas características químicas de este suelo al inicio del establecimiento del banco se muestran en la tabla 1.

Table 1 Chemical characteristics of the carbonate red brown soil in the biomass bank of the dairy unit "La Jíbara", 10 years before to start this research. 

La reacción de este suelo es ligeramente ácida, con contenido medio de P2O5 y alto de K2O, y muy baja capacidad de cambio de bases. Entre los cationes intercambiables, el Ca++ es el que predomina.

Inicialmente, el rebaño de la vaquería estaba constituido por 115 vacas, 2 toros, 60 novillas y 45 terneros, para una carga estimada de 1.7 UGM/ha. No se obtuvo la información referente a las producciones y el comportamiento de los animales al inicio del manejo del banco de biomasa.

Procedimiento experimental. En el 2013 se seleccionó un área de 5.0 ha del banco de CT-115 explotada durante diez años consecutivos, que se dividió imaginariamente en cuatro cuadrantes para la toma de muestras. Las muestras sin disturbar se extrajeron con barrena cilíndrica, de 0-15 cm, en cinco puntos distribuidos a lo largo de las diagonales de cada cuadrante, para 20 muestras en total, similar al muestreo que se realizó al inicio 10 años antes.

Como no se pudieron determinar los indicadores densidad aparente, porosidad, compactación y respiración basal en el suelo que ocupó el banco de biomasa al inicio de la investigación, se realizó un muestreo al final de la estación lluviosa de 2014, en el cual se tomaron en cada una de las áreas, cinco muestras de suelo dentro del banco y otras cinco fuera de la influencia del banco, en la profundidad de 0-15 cm.

Los métodos analíticos utilizados para la determinación de los indicadores químicos, físicos y biológicos del suelo fueron los mismos citados por ^{Crespo y Martínez (2016}).

El comportamiento vegetal del banco de biomasa de CT-115 se determinó en cada estación climática del año 2015. En cada muestreo se tomaron al azar cinco áreas de 1m x 1m, en las que se contaron la cantidad de plantones, la altura, la cantidad de hijos por plantón, el grosor de la sección central del tallo y el largo de la cuarta hoja. También se determinó el rendimiento del CT-115 en cinco surcos seleccionados al azar por cuartón. En cada área se evaluó, además, la fitomasa subterránea mediante la metodología propuesta por ^{Hernández et al. (1998}). Este indicador se midió para las profundidades de 0-15 y 15-30 cm mediante cilindros de borde cortante, de volumen conocido.

Para determinar la composición química del pasto al finalizar el año 2015, las muestras íntegras, constituidas por hojas y tallos de plantas con 90 d de rebrote, se secaron en estufa de circulación de aire, a temperaturas alternas: 100 ºC durante una hora y después a 60 ºC hasta alcanzar peso constante (alrededor de 72 h), según ^{Herrera (2003}). A las muestras se les determinó el contenido de PB, P y Ca, según ^{AOAC (2000)}, la FDN según la técnica de ^{van Soest et al. (1991)} y la digestibilidad de la MO de acuerdo con ^{Kesting (1977}). Todas las determinaciones se hicieron por triplicado.

Análisis estadístico de los resultados. A los valores de los indicadores del suelo se les realizó análisis de varianza, según modelo de clasificación simple. Se verificaron los supuestos teóricos del análisis de varianza para todas las variables, a partir de las dócimas de ^{Shapiro y Wilk (1965}) y la normalidad de los errores, así como la dócima de ^{Levene (1960}) para la homogeneidad de varianza.

Para el análisis de los datos del componente vegetal, se aplicó la dócima de Fisher cuando la interacción no fue significativa. Cuando las variables no cumplieron con los supuestos del ANAVA, se empleó la transformación √x. Si esta no mejoró el cumplimiento de dichos supuestos, se realizó el análisis de varianza no paramétrico de Kruskal-Wallis. El paquete estadístico utilizado fue INFOSTAT (^{Di Rienzo et al.2012}).

Resultados y Discusión

Los indicadores químicos del suelo en el banco de biomasa se muestran en la tabla 2. Se encontró disminución significativa del pH (P < 0.001), P2O5 asimilable (P=0.016), K2O asimilable (P<0.001), Mg++ intercambiable (P < 0.001), capacidad de cambio de bases CCB (P=0.002) y capacidad de intercambio catiónico CIC (P=0.006). La MO aumentó significativamente (P = 0.004), mientras que Ca++, Na+ y K+ intercambiables no se afectaron.

Table 2 Variation of the chemical composition of the soil in the biomass bank area 

Aunque la MO del suelo mostró aumento significativo después de 10 años de pastoreo, este valor se interpreta aún como bajo. No obstante, el aumento de 10.7 % se pudo deber a la continua acumulación de hojarasca por las plantas de CT-115, informada también por ^{Lok et al. (2010}) y ^{Crespo (2011}) en otros tipos de suelo.

Los sistemas de pastizales que permiten el incremento del contenido de MO en el suelo constituyen un tema de mucha actualidad, pues posibilitan el aumento de la captura de C en el suelo, con la consiguiente mejora en el ambiente y en la fertilidad general del suelo (^{Venden Bygaart et al. 2010} y ^{Lok et al. 2013}).

Por mucho tiempo, se reconoce la importancia de la materia orgánica del suelo (MOS) en el mantenimiento de su calidad (^{Crespo 2011} y ^{Stockmann et al. 2013}), principalmente en lo que respecta a la mejora de sus propiedades químicas y físicas y, en gran medida, en la existencia de una rica y diversificada biota (^{Baum et al. 2013}).

En relación con esto, frecuentemente se utilizan modelos para la estimación del almacén de carbono orgánico del suelo (COS) en las áreas agrícolas (^{Lugato et al. 2014}) y se identifica, además, la relación ácidos húmicos/ácidos fulvicos (AH/AF) en el COS.

Una investigación de larga duración, conducida por ^{Horacek et al. (2017}), demostró que en suelos Chernozem, de varias regiones de Checoslovaquia, la cantidad de MOS actual fue significativamente más alta que 50 años antes, pero la relación AH/AF fue menor. Esto indica que la mayor acumulación de MOS compensó la disminución de su calidad en ese tipo de suelo.

Los estudios conducidos por ^{Lou et al. (2010}) demostraron amplio rango de COS en los pastizales del este de Australia, que varió entre 22.4 - 66.3 t/ha en la profundidad de 0-30 cm. Estos autores proponen conducir investigaciones de larga duración para conocer con exactitud cómo ocurre y en qué cuantía el secuestro del C en el suelo bajo pastizales y cómo influyen en el mismo las prácticas de manejo.

Los resultados también indicaron que será necesario prestar mucha atención al suministro temprano de un portador de fósforo que permita mantener la productividad del banco de biomasa. El análisis químico mostró, además, disminución significativa de K en el suelo. Este hecho se puede deber, en parte, a la alta extracción de este elemento que hacen las plantas pertenecientes al género Cenchrus purpureus (^{Herrera y Ramos, 2005}).

Resultó notorio el bajo poder de resiliencia mostrado por este suelo, donde, prácticamente, todos los indicadores químicos estudiados (excepto Ca, Na y K) disminuyeron significativamente en el décimo año de explotación. Es muy probable que la baja CIC haya sido la causa principal de este comportamiento, ya que por ello se pueden producir pérdidas apreciables de iones por lixiviación (^{Hernández et al. 2015}). El comportamiento mostrado por este suelo alerta sobre la necesidad de suministrar tempranamente fuentes de nutrientes que compensen tales disminuciones y ayuden al mantenimiento de la productividad del banco de CT-115.

La determinación de algunas variables físicas del suelo en el área ocupada por el banco de biomasa, comparada con el área aledaña que se dedica a la producción mecanizada de forraje, se muestra en la tabla 3. En el suelo ocupado por el banco de biomasa, la compactación fue significativamente menor, y la porosidad y la respiración basal fueron mayores con respecto al suelo fuera del banco. Esto demuestra que la mecanización intensiva de forraje deteriora también la estabilidad de algunos factores físicos de importancia en el suelo (^{Cuenca 2014}).

Table 3 Some physical properties of the soil in the grazed and ungrazed area 

Estos resultados dan una idea de la poca capacidad de resiliencia que posee este suelo, lo que empeora cuando se explota el área para forraje con uso continuado de máquinas de corte. En este sentido, la textura loam-arcillo-arenosa de este suelo lo hace, en cierto grado, susceptible a pérdidas sensibles de muchos de sus indicadores químicos (^{Jaramillo 2002}). Los bajos valores de CCB y de la CIC del suelo dan una idea de la pobre capacidad del suelo para retener nutrientes y, por lo tanto, de su susceptibilidad a perderlos en la medida que se hicieron pastoreos frecuentes durante 10 años consecutivos.

Ni la biomasa de la macrofauna ni el número de lombrices por estrato variaron significativamente con la profundidad del suelo.

El indicador hijos/plantón presentó menor valor (P =0.0032) en la época de seca (tabla 4). Esta disminución del ahijamiento en la época de seca parece haber sido la causa principal del menor valor del rendimiento del pasto en esa época del año. La biomasa de raíces del pasto fue significativamente mayor en la profundidad de 0-10 cm, en comparación con la capa superficial de 0-10 cm. Al parecer, la ausencia de un material arcilloso argílico en este suelo dificultó la penetración de las raíces del pasto a mayor profundidad (^{Ventury y Keel 2016} y ^{Vetterlein y Doussan 2016}).

Los valores de PB, P, Ca, FDN y digestibilidad del pasto CT-115 en la estación seca de 2014 se muestran en la tabla 5.

Table 4 Tillers bunch-1 and weight roots of CT-115 in the biomass bank 

( ) Original means

Table 5 Chemical composition of CT-115 in the dry season of the last year in the biomass bank 

El descenso encontrado en los indicadores de la fertilidad química del suelo se reflejó también en la disminución de algunos de los indicadores de la composición química del CT-115. Así, el muestreo realizado en la estación seca de 2015, mostró que la PB no rebasó la concentración de 75 g kg-1, mientras que el fósforo mostró valores inferiores a 1.2 g kg-1. A su vez, la FDN fue superior a 50 % y la digestibilidad de la MS se presentó en valores inferiores a 42 %. Valores similares a estos indicadores fueron señalados también por ^{Valenciaga et al. (2009}), pero con edades avanzadas de crecimiento de este pasto.

Se concluye que este suelo pardo rojizo carbonatado mostró bajo poder de resiliencia, con disminución significativa del pH y de los contenidos de P, K y Mg en el banco que lleva 10 años de pastoreo ininterrumpido. Este descenso de los indicadores de fertilidad del suelo se reflejó también en la disminución de los contenidos de PB, P y Ca, así como en la digestibilidad del CT-115. Estos resultados alertan sobre la necesidad de suplementar con fuentes de proteína, fósforo y calcio a los animales que pastorean en este banco para lograr un balance adecuado en su dieta.

Agradecimientos

Se agradece al laboratorio de suelos de la provincia Pinar del Río por la realización de los análisis de las muestras de suelo y a la empresa genética “Camilo Cienfuegos” por la autorización para conducir la investigación en el banco de biomasa de la vaquería “La Jíbara”.

REFERENCIAS

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Recibido: 08 de Mayo de 2017; Aprobado: 10 de Abril de 2018

^*Email: [e-mail]