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Introducción
La alfalfa (Medicago sativa L.) es una leguminosa forrajera perenne cultivada en todas las regiones del mundo, en climas subtropical, templado y seco (Liu et al., 2015). Su importancia radica en su potencial de producción, su valor nutricional (Rogers et al., 2014) y su utilización como forraje verde, heno, ensilado, pellets y otros (Milic et al., 2014; Rojas et al., 2017). Es más efectiva que los cultivos anuales para reducir la escorrentía y la erosión del suelo (Fan et al., 2014); sin embargo, el rendimiento y el contenido de nutrientes pueden verse afectados principalmente en suelos salinos (Ensiye et al., 2018). En la actualidad los programas de mejoramiento de la alfalfa se han centrado en el rendimiento y la calidad del forraje, la resistencia a los factores estresantes bióticos y abióticos y la falta de agua (Hawkins y Long, 2018), que es un factor limitante para la producción de cultivos en muchas partes del mundo (Raza et al., 2014).
La encuesta de superficie y producción agropecuaria realizada por el Instituto Nacional de Estadística y Censos (INEC, 2016) evidenció que en la provincia de Chimborazo -Ecuador-, de las 523 340 ha de uso de suelo, 79 951 ha (15,22 %) se utilizan para pastos cultivados y de ellas 5 250 ha se destinan al cultivo de M. sativa, lo que representa el 6,57 %. En Ecuador los ganaderos se dedican únicamente a la producción de forraje verde con el empleo de semillas importadas de los Estados Unidos (Alaska, 2015). Entre los años 2000 y 2013 se importaron más de 1 700 toneladas métricas de semillas de M. sativa, de las cuales el 93 % provenían de dicho país (Banco Central del Ecuador, 2014).
Sanz et al. (2017) indicaron que el nitrógeno y el fósforo son los principales macronutrientes de las plantas que limitan el crecimiento. Aunque el P es abundante en muchos suelos, su disponibilidad para las plantas es baja. El cultivo de la alfalfa requiere de suelos con pH neutro, textura media a liviana, buen drenaje y profundidad y alta disponibilidad de fósforo, donde esta pueda expresar todo su potencial productivo. En tal sentido, la deficiencia de fosfato es un factor nutricional que limita la producción de las leguminosas, particularmente en suelos ácidos y calcáreos (Martins et al., 2017). Por ello, el análisis químico de la capa arable es imprescindible para conocer la situación particular y orientar los programas de fertilización. Los beneficios de la fertilización fosfatada inicial de la alfalfa se perciben, entre otros, en una mayor formación de nódulos, estímulo del crecimiento inicial, mayor desarrollo de las raíces, mejor competencia con las arvenses y anticipo del primer aprovechamiento. Teniendo en cuenta tales antecedentes, el objetivo de este estudio fue evaluar el comportamiento agronómico de tres variedades de Medicago sativa L. con tres dosis de fertilización fosfatada, durante el establecimiento en la serranía ecuatoriana.
Materiales y Métodos
El estudio se realizó en un lote de terreno de la Estación Experimental Tunshi, perteneciente a la Facultad de Ciencias Pecuarias de la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo (ESPOCH), ubicada en el kilómetro 12 vía a Licto, provincia de Chimborazo; a 79º 40ʹ de longitud oeste y 01º 65ʹ de latitud sur, y a una altitud de 2 754 msnm. La temperatura es de 10 a 20 ºC, con una media de 13,6 ºC; la precipitación anual varía entre 550 y 800 mm, y la humedad relativa entre 54 y 96 %, con una media de 82 % (INAMHI, 2017).
Caracterización del suelo. El análisis del suelo de la Estación Experimental Tunshi se muestra en la tabla 1. El suelo de este sitio posee pH neutro y bajo contenido de P en la capa arable; su topografía es plana (1,5 % de pendiente) y la estructura es franco arenosa, con un buen drenaje.
Tabla 1 Caracterización del suelo de la Estación Experimental Tunshi.
Fuente: Laboratorio de análisis de suelos y fertilizantes de Agrocalidad (2016).
Tratamientos y diseño experimental . Los tratamientos fueron las variedades de alfalfa como factor A (abunda verde, cuf-101 y sw-8210) y como factor B las dosis de fertilización (0, 50, 100 y 150 kg/P/ha), frente al ecotipo alfalfa morada (control), con tres repeticiones; el diseño fue de bloques completamente al azar con arreglo en parcelas divididas, ajustado al siguiente modelo lineal aditivo:
Yijk = µ + Ri + Aj + E A + Bk + AjBk + E B + Ts + Eijk
Donde:
Yijk: valor estimado de la variable
µ: media general
Ri: efecto de los bloques (R)
Aj: efecto de las variedades de alfalfa (A)
E A : efecto de la aleatorización de las variedades dentro de los bloques
Bk: efecto de las dosis de fertilización fosfatada (B)
AjBk: efecto de la interacción variedades de alfalfa y fertilización fosfatada (AB)
E B : efecto de la aleatorización de las dosis de fertilización fosfatada en las variedades de M. sativa
Ts: efecto del contraste (M. sativa ecotipo morada frente a las interacciones variedades de alfalfa por dosis de fertilización)
Eijk: efecto residual
Procedimiento experimental
Una vez seleccionado el sitio se inició la preparación del suelo, que constó de tres pasos: arado, rastrado y nivelación del terreno; después se delimitaron las parcelas, con un área de 5 x 4 m (20 m2) que fue la unidad experimental, y una separación entre bloques de 1 m2; para el estudio se contó con tres bloques conformados por 13 parcelas (12 para las variedades introducidas y una para el ecotipo flor morada), con un área de 780 m2 (39 parcelas).
Se tomó una muestra de suelo para realizar el análisis químico y físico antes de la siembra. Esta se efectuó en diciembre de 2016, a voleo, con semilla certificada para las variedades introducidas y semilla artesanal para el ecotipo flor morada, y se empleó una densidad de 22,73 kg/ha. La fertilización química (0, 50, 100 y 150 kg/P/ha) se aplicó en el momento de la siembra, con superfosfato triple (SFT) como fuente de fósforo.
En el caso de las variedades introducidas, antes de la siembra cada variedad se sorteó aleatoriamente en cada bloque (parcela principal), y en cada variedad de cada bloque (subparcela) se sortearon aleatoriamente las dosis de fósforo. En cambio, en el control la siembra se realizó en la primera parcela de cada bloque.
Las labores culturales fueron homogéneas para todas las unidades experimentales, principalmente el control de arvenses y el riego, que estuvo en correspondencia con las condiciones ambientales de la Estación Experimental Tunshi. Las evaluaciones del establecimiento y crecimiento de los alfalfares se realizaron cada 30 días, hasta el primer corte (110 días). Se evaluaron los siguientes indicadores: porcentaje de emergencia, número de tallos por planta, número de plantas por metro cuadrado, altura de la planta, porcentaje de cobertura aérea y basal, número y altura de los rebrotes, composición botánica, relación hoja/tallo, producción de forraje verde y de materia seca, y días para la cosecha.
Mediciones
Análisis de suelo. Las muestras de suelo se analizaron en el Laboratorio de Agrocalidad del Ministerio de Agricultura (Agrocalidad, 2016).
Porcentaje de emergencia. Se evaluó el porcentaje de plantas que prendieron y/o emergieron a los 21 días después de la siembra.
Número de plantas. En cada subparcela (variedades), se contó el número de plantas en un cuadrante de 0,5 m2, este se expresó en plantas por metro cuadrado.
Número de tallos por planta. Se determinó mediante el conteo manual de cada uno de los tallos de 10 plantas al azar; este indicador se midió para cada tratamiento y se calcularon los promedios.
Cobertura basal (%). La cobertura basal se evaluó con el método del transepto permanente de Parker.
Composición florística. Se calculó la composición florística sobre la base de la cobertura vegetal, en porcentaje.
Relación hoja/tallo. Se utilizaron submuestras de las muestras para rendimiento de forraje. Estas se separaron en componentes morfológicos (hojas y tallos), se secaron y se pesaron, para posteriormente estimar el porcentaje de hojas y el de tallos en la muestra. La relación hoja/tallo se determinó al dividir el rendimiento de hojas entre el rendimiento de tallos.
Altura de la planta (cm). La altura de la planta se tomó como la distancia media comprendida entre la parte basal del tallo hasta el ápice de la hoja (altura de la canopía).
Porcentaje de floración. Esta medición se hizo solo en el ecotipo flor morada, ya que las variedades introducidas no florecieron; se consideró el estado de prefloración cuando el cultivo alcanzo el 10 % de floración.
Número y altura de nuevos rebrotes. La medición se basó en el conteo de los nuevos rebrotes de la corona, después que estos alcanzaron 5-7 cm de altura (Harris, 1978).
Producción de materia seca (t/ha). La producción de forraje verde de cada variedad se expresó en toneladas por corte; para ello se tomó el peso de la muestra verde en un metro cuadrado, y este valor se llevó a su equivalencia en producción de materia seca por hectárea.
Nodulación. Se cavó cuidadosamente alrededor de las raíces, se descubrió la planta y se contaron los nódulos vivos.
Días para la cosecha. En las variedades introducidas se realizó la cosecha cuando las plantas alcanzaron de cuatro a cinco rebrotes nuevos con más de 5 cm de altura, ya que no hubo inducción de la floración; y en el caso de la flor morada, cuando los alfalfares tuvieron el 10 % de floración.
Análisis estadístico . Los resultados se tabularon en una hoja electrónica Excel de Office 2016; y posteriormente se sometieron a análisis de varianza, previa comprobación de los supuestos de homogeneidad de varianza y normalidad. Las comparaciones de medias se hicieron según Tukey (p < 0,05) para la interacción AB. Para el procesamiento estadístico se usó el paquete Infostat (Di Rienzo et al., 2017).
Resultados y Discusión
En las tablas 2a y 2b se muestra el comportamiento de los indicadores evaluados.
Tabla 2a Comportamiento agronómico de tres variedades de alfalfa con tres dosis de fertilización fosfatada, frente al ecotipo flor morada.
Letras desiguales en una misma fila difieren significativamente, según Tukey (p < 0,05).
EE : error estándar
Tabla 2b Comportamiento agronómico de tres variedades de alfalfa con tres dosis de fertilización fosfatada, frente al ecotipo flor morada.
Letras desiguales en una misma fila difieren significativamente, según Tukey (p < 0,05).
EE : error estándar
Emergencia. Los porcentajes de emergencia de las variedades de alfalfa abunda verde, cuf-101 y sw-8210 al aplicar el fosfato variaron entre 92,67 y 95,67 %, y difirieron significativamente (p < 0,05) del ecotipo flor morada (90,33 %). Ello coincide con lo informado por Alaska (2015) en esas mismas variedades: entre 94 y 95 % de emergencia. Esto quizá se deba al estímulo del fósforo en el desarrollo radicular, el cual propicia el crecimiento vegetativo inicial más intenso y a largo plazo, cuando se garantiza un buen balance nutricional y de humedad del suelo (Barber, 1980).
Cobertura aérea. El ecotipo flor morada y la variedad sw8210 con 100 y 150 kg/P/ha mostraron los mayores valores en cobertura aérea, que fueron significativamente superiores (p < 0,01) a los de las variedades cuf-101 con 0 y 50 kg/P/ha y sw8210 sin fertilización. En el caso de flor morada, ello se debió a que está adaptada a los suelos franco arenosos y a su capacidad de fijación del nitrógeno a través de la interacción con los rizobios presentes (Ohyama, 2017), lo que permite incrementar el área foliar. Además, las raíces del ecotipo flor morada son más profundas que las de las variedades introducidas; por lo tanto, extraen más los nutrientes del suelo para el crecimiento y desarrollo de las plantas, se incrementa el área foliar y, como consecuencia, aumenta la cobertura aérea. En cambio, en la variedad sw8210 con 100 y 150 kg de P/ha hubo un incremento en la cobertura, lo cual demuestra que el fósforo es necesario para lograr un establecimiento exitoso y un buen desarrollo de las raíces, así como mejor eficiencia de uso del agua y competencia con las arvenses (Sanz et al., 2017); por lo tanto, hubo un mejor aprovechamiento de los nutrientes disponibles en el suelo, y esto favoreció el incremento de la cobertura.
Cobertura basal. La cobertura basal del ecotipo flor morada, la de las variedades sw-8210 y cuf-101 con 150 kg/P/ha y la de la abunda verde con 50, 100 y 150 kg/P/ha no difirieron entre sí; sin embargo, el ecotipo flor morada mostró la mayor cobertura, que difirió significativamente (p < 0,01) de las variedades abunda verde sin fertilización, cuf-101 y sw-8210 con 0, 50 y 100 kg/P/ha. Esta mejor cobertura para flor morada sin fertilización se debió a que está adaptada y naturalizada en la serranía del Ecuador, mientras que en las variedades introducidas el fósforo es imprescindible para su cultivo. Según Honghua et al. (2017), el suministro de fósforo en los suelos afecta la acumulación de otros nutrientes minerales por parte de las plantas. Si hay un suministro alto de P, también se incrementa la captación de algunos cationes; y una alta concentración de P en los brotes de algunas plantas se acompaña de altas concentraciones de potasio, calcio, magnesio y manganeso (Aziz et al., 2015).
Relación hoja/tallo. La relación hoja/tallo para las variedades de alfalfa introducidas varió entre 1,11 y 1,30, con diferencias significativas (p < 0,05) respecto al ecotipo flor morada (0,96), lo que indica que este último es de menor calidad. Las hojas de alfalfa son los componentes de la planta que presentan mayor valor nutricional y alto potencial de consumo en el momento del corte; por lo tanto, la calidad de esta forrajera puede ser mejorada con cultivares que posean mayor cantidad de hojas.
Lamb y Hans (2014) observaron una relación hoja/tallo mayor en junio (inicios de verano), y la relacionaron con la edad temprana de rebrote; además, la relación hoja/tallo fue menor en las etapas tardías de la floración.
Altura de la planta. La altura de las plantas presentó diferencias altamente significativas (p < 0,01) entre la flor morada (77,97 cm de altura promedio) y las variedades introducidas con fertilización fosfatada (entre 50,1 y 56,27 cm). Esto posiblemente se deba a que el ecotipo flor morada es una especie naturalizada y posee genes adaptados a las condiciones climáticas y edáficas de la serranía ecuatoriana; además, el establecimiento exitoso de la alfalfa depende de la formación de nódulos efectivos por la bacteria Sinorhizobium meliloti, y muchos nódulos por planta pueden permanecer ocupados por cepas de rizobios naturalizados presentes en el suelo (Wigley et al., 2015).
Bayas (2003), al utilizar bokashi, té de estiércol y biosol como biofertilizantes, obtuvo alturas en la etapa de prefloración de 40,60; 43,14 y 34,71 cm, respectivamente, valores inferiores a los de este estudio; mientras que Chacón (2011), al aplicar abono foliar, registró valores de altura entre 63,35 y 79,63 cm. Similar comportamiento fue reportado por Avci et al. (2013) en siete variedades de alfalfa, en dos años de producción y en dos localidades, las que alcanzaron una altura promedio de 66 cm.
Producción de forraje verde. La producción de forraje verde del ecotipo flor morada y la de cuf-101 con 50, 100 y 150 kg/P/ha y sw-8210 con 50 y 150 kg/P/ha fueron significativamente superiores (p < 0,01), en comparación con las variedades abunda verde con 0, 50, 100 y 150 kg/P/ha, cuf-101 sin fertilización y sw-8210 con 0 y 100 kg/P/ha. Estos resultados pueden deberse a la inclusión de fósforo en las variedades introducidas, el cual contribuye a mejorar las características químicas del suelo y favorecer el desarrollo y crecimiento de las plantas.
En un estudio realizado en Colombia, la producción de biomasa verde y la mejor calidad nutricional se presentaron en el estadio de botón floral, a los 210 días de la siembra; no se hallaron diferencias significativas entre las variedades de alfalfa para las condiciones ambientales del municipio de Pamplona, por lo que todas (cuf-101, moapa-69, sw-8210 y sw-8718) pudieron introducirse en este agroecosistema (Capacho et al., 2018).
Dichos resultados no coinciden con los de este estudio, ya que en el ecotipo flor morada sin fertilización y en las variedades sw-8210 y cuf-101 con 50, 100 y 150 kg/P/ha se registraron mayores producciones (entre 10 y 17 t/ha por corte).
Por otro parte, es de señalar que la alfalfa tiene altos requerimientos de fósforo; su nivel crítico es de 18 a 20 ppm y, a su vez, produce entre 50 y 70 kg de MS/kg de P2O5 en dependencia de la cantidad utilizada, el contenido de nutrientes en el suelo, y el estado y la edad de la pastura (Morón, 2000). Si se aplica el criterio de suficiencia, que se basa en la integración del resultado analítico de P Bray con la cantidad de fósforo requerida para lograr la respuesta en producción de materia seca de la alfalfa por la adición de fósforo, ello implicaría aplicar la mínima cantidad de fósforo en la siembra, que permita maximizar la rentabilidad (Marino y Echeverría, 2018).
Producción de materia seca. La producción de materia seca mostró diferencias altamente significativas (p < 0,01) entre la media del tratamiento control y de las tres variedades introducidas con las diferentes dosis de fertilización fosfatada; se obtuvo 4,52 t/ha por corte para la alfalfa flor morada y entre 2,12 y 2,79 t/ha por corte para las variedades introducidas. Ello demuestra que, en la etapa de establecimiento de los alfalfares, las dosis de fertilización no tuvieron efecto en las variedades introducidas, debido posiblemente a la falta de proliferación de los nódulos; ya que esto proporciona energía a través del ATP y, consecuentemente, afecta la producción de la materia seca. Por otra parte, las raíces fibrosas de la alfalfa proliferan en los primeros 20 cm de suelo, y son las que tienen la mayoría de los nódulos que favorecen el crecimiento y desarrollo de las plantas (Barnes y Scheaffer, 1995).
Dammer (2004) evaluó cuatro variedades de esta leguminosa en cuanto a la producción de materia seca por hectárea en el segundo corte, en la época de invierno, y obtuvo 3 869 kg de MS/ha en la variedad moapa 69, seguida por la cuf-101 (3 319,7 kg de MS/ha) y por la sw-8210 (2 393 kg de MS/ha), con valores inferiores a los de la presente investigación.
Por su parte, Plevich et al. (2012) informaron una producción de materia seca en el segundo corte de 2 820 kg de MS/ha. Rojas et al. (2017) indicaron que el rendimiento de forraje fue contrastante con el número de plantas promedio en cada estación, y que los mayores rendimientos de forraje durante la primavera y el verano se deben a las condiciones de luz y temperatura favorables para el crecimiento de la alfalfa; al respecto, en cinco variedades de alfalfa la tasa de crecimiento, radiación interceptada, índice de área foliar y altura de la planta fueron mayores en primavera-verano (Rojas et al., 2017).
Según Rebuffo (2005), para lograr un buen establecimiento y producción se debe prestar especial atención a la calidad del suelo donde se desea sembrar la alfalfa. El pH del suelo es un factor importante que influye en el crecimiento de esta especie, el cual afecta de forma directa la fijación simbiótica del nitrógeno y la disponibilidad de elementos esenciales como el potasio, el fósforo, el azufre y el boro -nutrientes limitantes en la producción de alfalfa-, aunque pueden ocurrir otras deficiencias en determinados suelos (Barnes y Scheaffer, 1995). Por otra parte, varios investigadores reportan que el medio ambiente es un factor que influye en la producción y calidad del forraje, por lo que se deben seleccionar materiales que se adapten a las condiciones de manejo, suelo y clima de la región.
Días para la cosecha. Las variedades de alfalfa introducidas fueron cosechadas a los 90 días, lo que difirió significativamente (p < 0,05) del ecotipo flor morada que se cosechó en la etapa de floración (110 días). La cosecha de las variedades abunda verde, cuf-101 y sw-8210 se realizó cuando las plantas mostraron nuevos rebrotes con altura entre 5 y 8 cm, ya que no hubo inducción de la floración. Se plantea que el corte oportuno permite cosechar toda la energía que la alfalfa produce; por cada día de retraso después de la floración, su valor nutricional disminuye en 1 %. Por lo tanto, para el ecotipo flor morada se recomienda hacer el corte cuando el 10 % del alfalfar esté en floración, y para las especies introducidas, cuando los rebrotes basales tengan 5 cm de altura. Los cortes frecuentes, antes de la época recomendada, disminuyen las reservas en las raíces, aumentan la susceptibilidad de la planta a las altas temperaturas, y las dejan más expuestas al ataque de enfermedades y, consecuentemente, a una reducción en su rendimiento y densidad. Yunga et al. (2015) señalaron que el rebrote depende de las reservas, que se reducen cuando los cortes son frecuentes.
Las variables número de plantas por metro cuadrado, número de tallos por planta, composición botánica y altura de los rebrotes no presentaron diferencias significativas en las variedades sw-8210, abunda verde y cuf-101 con fertilización fosfatada, ni respecto al control; esto se debió a que las condiciones climáticas y edáficas y la genética de los alfalfares se comportaron de forma homogénea (tablas 2a y 2b).
Conclusiones
El ecotipo flor morada, sin fertilización fosfatada, presentó mayor rendimiento de forraje verde y seco y mejor cobertura y altura de la planta; asimismo, su cosecha se realizó a los 110 días después de la siembra, cuando las plantas presentaron el 10 % de floración.
En las variedades abunda verde, cuf-101 y sw-8210 con fertilización fosfatada, los porcentajes de emergencia fueron superiores a los de flor morada y también de mayor calidad, con una mejor relación hoja/tallo; la cosecha se realizó a los 90 días, cuando los alfalfares presentaron rebrotes mayores que 5 cm.
