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Introducción
La producción ganadera en el trópico seco colombiano se afecta drásticamente por los períodos secos que tienen lugar durante el año (diciembre-marzo y junio-octubre), en los que existe marcada disminución de la producción de forraje para la alimentación de los rumiantes. Como alternativa a esta situación, se recurre a la producción de alimentos conservados, como el ensilaje de Zea mays L., que, al depender de fertilización y riego, es una tecnología de alto costo, a la que no tienen acceso todos los productores (Mojica-Rodríguez et al., 2019).
Como estrategia de producción sostenible para cubrir la producción de forrajes conservados, surge el uso de los abonos verdes, que tiene entre sus beneficios la reducción de la erosión del suelo, el mejoramiento de la calidad del suelo y el aumento de la biodiversidad en el área de cultivo (Castro et al., 2017), bondades que inciden en la producción del cultivo siguiente. No obstante, los trabajos con abono verde en diferentes zonas se han desarrollado desde la perspectiva de Z. mays como grano (Droppelmann et al., 2017), y no como forraje. Por tanto, se hace necesario investigar acerca del uso de los abonos verdes para la producción de cultivos forrajeros destinados a ensilaje, con el empleo de tecnologías ya evaluadas, que tienen como propósito mejorar las condiciones de fermentación del silo.
Fischler y Wortmann (1999), en el este de Uganda, utilizaron Crotalaria ochroleuca L, Mucuna pruriens (L) DC, Lablab purpureus, Canavalia ensiformis (L) DC como abonos verdes, y lograron rendimientos de grano de Z. mays de 50 a 60 % más altos en comparación con los rendimientos sin abono verde. En Kenia, después de incorporar M. pruriens, C. ensiformis, C. ochroleuca y L. purpureus, aumentó la producción de grano de Z. mays de 35 a 100 % en comparación con la aplicación de fertilizante nitrogenado (Kinyua et al., 2019).
En otros estudios, con la incorporación de leguminosas la producción de Z. mays ha aumentado hasta 18 % por encima del testigo e incluso, hasta 10 % con el uso de la fertilización nitrogenada (Scotta et al., 2018). Un ejemplo exitoso de la integración de abono verde a la producción de cultivos forrajeros para la alimentación animal es el trabajo realizado por CIAT (2011) en Nicaragua, con Canavalia brasiliensis (Mart). ex. Benth, en un sistema de siembra intercalada de Z. mays-Canavalia y pastoreo de residuos de cosecha de Z. mays, donde se obtuvo aumento de la producción de leche (10-15 %) y del grano de Z. mays (15-20 %). Además de las investigaciones enfocadas en la producción de Z. mays para producción de ensilaje, se han realizado estudios en los que se documenta el mejoramiento de los parámetros de fermentación por medio de inoculantes bacterianos (Castillo-Jiménez et al., 2009), donde se destaca un adecuado descenso del pH (Tobia y Villalobos, 2004), bajos contenidos de NH3 (Forouzmand et al., 2005), aumento en la producción de ácido láctico y disminución de los ácidos acético y butírico (Blajman et al., 2018). En algunos casos también se ha informado el mejoramiento de la calidad nutricional, específicamente de la proteína (Espinosa-Guerra et al., 2017).
A partir de que los forrajes para la conservación, producidos con el uso de abono verde como fuente de nutrientes, podrán ser incluidos en los sistemas de alimentación del ganado durante las épocas de escasez de forraje, se adiciona el uso de inoculantes microbianos como un factor de mejoramiento del material conservado. Por tanto, este estudio tuvo como objetivo evaluar dos manejos de incorporación de abono verde de cuatro leguminosas y el uso de inoculantes microbianos en la calidad del ensilaje de Z. mays en el trópico seco colombiano.
Materiales y Métodos
Localización y clima. El experimento se desarrolló en el Centro de Investigación Motilonia de AGROSAVIA, localizado en la microrregión Valle del Cesar, ubicada a 10° 11’ latitud norte y 73° 15’ longitud oeste, a 160 msnm. La temperatura media anual de esta microrregión es de 29 °C y la precipitación promedio anual de 1 360 mm. El Valle del Cesar se enmarca en la zona agroecológica del trópico seco colombiano.
Tratamiento y diseño experimental. Los tratamientos con ensilaje se incluyeron en un diseño en bloques completos al azar, con arreglo de parcelas subdivididas. La parcela principal fue la época del año, con un área de 608 m2 (32 x 19 m), donde se incluyeron las subparcelas de 20 m2 (4 x 5 m) con las leguminosas usadas como abono verde y los respectivos testigos (sin incorporación de la leguminosa y fertilización nitrogenada) y la subsubparcela, con inclusión o no de inóculo en el ensilaje. Cada una de ellas contó con tres replicas. Se establecieron dos parcelas principales y seis subparcelas, con tres réplicas por cada unidad experimental (36). Los tratamientos se describen a continuación.
Parcela 1. Se utilizó abono verde sembrado al inicio de las lluvias del primer semestre y se incorporó al final de las lluvias del mismo semestre; la siembra de Z. mays se realizó al inicio de las lluvias del segundo semestre. Subparcelas: 1) C. brasiliensis Mart. ex. Benth, 2) Vigna unguiculata (L.) Walp, 3) Clitoria ternatea L, 4) L. purpureus L, 5) testigo con aplicación de 50 kg N ha-1 y 6) testigo sin incorporación de leguminosa.
Parcela 2. Se usó el abono verde, sembrado al final de las lluvias del primer semestre y se incorporó al final de la época seca, seguido por la siembra de Z. mays al inicio de las lluvias del segundo semestre. Subparcelas: 1) C. brasiliensis 2) V. unguiculata 3) C. ternatea, 4) L. purpureus, 5) testigo con aplicación de 50 kg N ha-1 y 6) testigo sin incorporación de leguminosa.
Elaboración de ensilaje. En cada subparcela se cosechó el forraje del cultivo indicador y se elaboraron seis microsilos en tubo de PVC de 2 kg. De estos, se inocularon tres, y tres se dejaron sin inocular. Se inoculó con bacterias ácido lácticas, en una concentración de 1,0 x 1015 UFC/g de forraje en el momento de la preparación de los microsilos.
Variables medidas en el ensilaje. En los microsilos (tres por tratamiento) se determinó la calidad nutricional, después de 60 días de fermentación del forraje. Se midieron en muestras liofilizadas las variables: humedad (AOAC, 2016), ceniza, fibra detergente neutro (FDN) y fibra detergente ácido (FDA) según Van Soest et al. (1991); contenido celular por diferencia, proteína bruta (PB) por el método de Kjeldahl (AOAC, 2016); digestibilidad in vitro de acuerdo con Tilley y Terry (1963), pH con potenciómetro (AOAC, 2016), nitrógeno amoniacal (AOAC, 2016); concentración de ácido láctico, acético y butírico por cromatografía de gases (Peters et al., 1989).
Análisis estadístico. Las variables de respuesta (calidad nutricional del ensilaje) se sometieron a un análisis de varianza, previa verificación de los supuestos de normalidad, la independencia y homogeneidad. Las diferencias entre medias se determinaron mediante las pruebas de comparación de medias de Tukey con el programa SAS®, versión 9.4 (SAS Institute Inc., 2013). De acuerdo con el diseño estadístico utilizado, cuando se presentó interacción entre los factores (época-leguminosa-inoculación), los resultados se mostraron gráficamente. Para el análisis individual de los factores se utilizaron las tablas.
Resultados y Discusión
El contenido de MS no se afectó por la época ni por la leguminosa incorporada. Fue mayor en los tratamientos con inoculación (p < 0,05); alcanzó un valor de 31,9 % y 30,7 % sin inoculación (tabla 1).
Tabla 1 Calidad nutricional en el silo de Z. mays, según los factores en estudio (%).
Medias seguidas por letras desiguales en la misma columna difieren para p < 0,05
Época 1: abono verde, sembrado al inicio de lluvias del primer semestre e incorporación al final de las lluvias del mismo.
Época 2: abono verde, sembrado al final de las lluvias del primer semestre e incorporación al final de la época seca.
Filya (2003) informó que la presencia de inóculos de bacterias acido-lácticas mejoraron la estabilidad de la MS en ensilajes de Z. mays y Sorghum bicolor (L.) Moench. Esto se puede explicar por el efecto directo de las bacterias en la actividad de las levaduras durante el proceso fermentativo, al disminuir la supervivencia e inhibir el crecimiento de estas (Reyes-Gutiérrez et al., 2018).
En la figura 1 se muestra el contenido de PB, cuando se presentó una interacción significativa (p < 0,05) de la leguminosa y la inoculación. Se hallaron los mayores valores de PB en los tratamientos donde el ensilaje se inoculó. La PB (p < 0,05) fue mayor en los tratamientos de 0 nitrógeno y C. ternatea (9,1 %) con inoculación, y los menores valores se hallaron con C. ternatea y 0 nitrógeno sin inoculación (7,1 y 7,0 %). Esto puede obedecer a que la inoculación con lactobacilos acelera la tasa de fermentación inicial del ácido láctico, reduce el pH y genera una reducción en la degradación (proteólisis) y pérdida de proteína durante el proceso de fermentación (Silva et al., 2017; Ertekin y Kızılşimşek, 2019
Figura 1 Interacción leguminosa e inoculación para el contenido de proteína en ensilajes de Z. mays.
Los contenidos de PB del presente estudio se encuentran en el rango obtenido por Villa et al. (2010), los cuales reportaron entre 8,1-9,0 % de PB. Sin embargo, fueron superiores a los informados por Lajús et al. (2020), quienes refirieron valores de PB de 6,5-7,5 %.
Además de la reducción en la proteólisis, en este trabajo se observó el efecto directo de la inoculación en el contenido de proteína, tal como describieron Espinoza-Guerra et al. (2017) quienes encontraron un incremento de 6,5 a 10,2 % en Z. mays en el material inoculado. Este incremento se asocia, en algunos casos, al aumento en la biomasa microbiana por el efecto de la inoculación (Miranda-Yuquilema et al., 2017). No obstante, en otros estudios con la misma especie no se evidenciaron mejoras en los valores de proteína asociados a la inoculación del ensilaje (Lajús et al., 2020).
Se ha documentado que además del uso de inoculantes, influye la inclusión de leguminosas, ya que se halló un aumento en la PB de 8,5 a 10 % en silos de Z. mays con la inclusión de V. unguiculata o L. purpureus (La-Guardia-Nave y Corbin, 2018).
Para FDN hubo interacción significativa (p < 0,05) entre época, tipo de leguminosa e inoculación (fig. 2). Se observó mayor contenido de FDN en el tratamiento de V. unguiculata sin inóculo (61,7 %) con respecto al de V. unguiculata con inoculación (57,1 %).
Se presentó interacción significativa entre época y tipo de leguminosa (p < 0,05). El mayor contenido se registró en los tratamientos con fertilización química (50 kg de N) en la época 1 (61,7 %) y L. purpureus en la 2 (61,7 %), y el menor en V. unguiculata (57,4 %) en la época 2 (fig. 3).
El valor de la FDN se asoció a los tres factores evaluados. Fue representativa la interacción de la leguminosa con el inóculo, donde hubo menor contenido en los tratamientos con la inoculación y los provenientes de leguminosas incorporadas.
Phelan et al. (2015) señalan que la inclusión de leguminosas como abono verde reduce los contenidos de FDN en los cultivos de gramíneas, debido a la tasa de fertilización de N. La información encontrada sobre la interacción inoculación y contenido de FDN es diversa, y en ella se menciona desde la disminución por el uso de inoculantes (Mier-Quiroz, 2009) hasta su aumento (Castillo-Jiménez et al., 2009).
Los contenidos de FDN registrados en este estudio están por encima de los valores informados por Silva et al. (2018) en Z. mays sin inoculación (31,8-44,1 %), y a los de Lajús et al. (2020). Asimismo, superan a los que declaran Silva et al. (2018) con inoculación.
Adicionalmente, se debe tener en cuenta que el contenido de FDN puede variar asociado a otros factores, como la edad de cosecha, el tamaño de partícula, las condiciones ambientales y la relación entre el número de mazorcas y la variedad de Z. mays (Gallo et al., 2016).
En el contenido de FDA, la respuesta asociada a la inoculación no fue tan clara, y resultó significativa (fig. 4) por el efecto de la época y de la leguminosa incorporada (p < 0,05). Esto resulta contrario a lo que informan otros estudios, donde hubo efecto directo del uso de inóculos en ensilajes de Z. mays, con un aumento en el contenido de FDA debido a la inoculación (Cubero et al., 2010).
El mayor contenido de FDA se registró en el tratamiento de V. unguiculata en la época 1 (44,6 %), y el menor en la misma especie, pero en la época 2 (42,1 %). Los rangos registrados en el presente estudio (43,3-43,6 %) se encuentran por encima de los informados por Villa et al. (2010) y Skonieski (2017) para silo de Z. mays.
En cuando a la DIVMS, se presentó un aumento directo asociado a la inoculación. Ello coincide con lo reportado por Espinoza-Guerra et al. (2017) en silo de Z. mays. Sin embargo, aun con el aumento en la DIVMS, los valores de este estudio fueron inferiores a los que registraron Villa et al. (2010) en Z. mays (64,3-65,5 %) a los 56 días de edad, en diferentes zonas de clima cálido en Colombia. También se hallan por debajo de los informados por Jiménez et al. (2005) en la asociación C. brasiliensis y Z. mays (63,2 %).
En este caso, se debe tener en cuenta que la inoculación puede afectar la FDN, FDA y DIVMS, lo que es favorable para la preservación de la calidad del material ensilado, ya que evita que se produzca la degradación de la MS y, con ello, de los componentes de fibra a nivel del silo, pues serán fuente de nutrimentos para los microorganismos del rumen, donde se debe realizar el proceso de degradación de la fibra como factor de producción de ácidos grasos volátiles (Kung et al., 2018).
En cuanto a la DIVMS, hubo efecto directo de la inoculación (p < 0,05), independientemente de la época y de la leguminosa incorporada. La mayor DIMVS se obtuvo en las parcelas con inoculación (60,0 %) con respecto a las que no se inocularon (59,0 %). Esto se puede relacionar con una caída más rápida del pH, que disminuye la supervivencia de los microorganismos clostridiales. Ello evita la solubilización y la degradación de los nutrientes solubles, durante la fase inicial del ensilaje (Kung et al., 2018).
Se debe considerar que el proceso de ensilaje no mejora la calidad nutricional del material original (Vanegas-Ruiz y Codero-Ahiman, 2019). Por lo tanto, el uso de aditivos se debe considerar como una alternativa para optimizar el proceso de ensilaje y, en algunos casos, incrementar el valor nutricional y los parámetros de fermentación (Muck et al., 2018). Sin embargo, al igual que ocurrió en este estudio, Kung et al. (2008) hallaron aumento (10-15 %) en el contenido de MS de Z. mays posterior al proceso de inoculación, con valores superiores a los informados para Z. mays sin ensilar (32,9-33,5 %); ello se relaciona con el empleo de microsilo, que no permite la salida de efluentes.
Por otra parte, el pH del silo mostró interacción de la época y la leguminosa incorporada (p < 0,05). El menor pH se presentó en el tratamiento C. brasiliensis en la época 1 (3,72) con respecto a C. brasiliensis en la 2 (3,92). No hubo efecto en el pH asociado a la época, pero sí asociado a la inoculación, donde el pH disminuyó (fig. 5).
Generalmente, el rango de pH en este estudio se corresponde con lo informado por Silva et al. (2018) y Fernandes et al. (2019) para un ensilaje adecuado (3,7-4,2).
Los valores bajos y adecuados de pH permiten inferir una dominancia en la producción de ácido láctico y su beneficio para la alimentación de los rumiantes, ya que en condiciones normales de alimentación el ácido láctico que proviene del forraje se convierte en propiónico en el rumen (Kung et al., 2018). El valor bajo de pH, es indicativo de una adecuada conservación del material, lo que se adiciona al efecto benéfico de la inoculación en la fermentación y el rápido descenso del pH (Jankowska et al., 2017). Lo anterior puede reducir las pérdidas por descomposición anaerobia y evitar el crecimiento de microorganismos no deseados (Gómez-Guarrola et al., 2015).
En cuanto al NH3, hubo interacción de la época y la leguminosa (p < 0,05). El mayor contenido de NH3 se registró en el tratamiento C. ternatea en la época 2 (3,6 %) con respecto a 0 N en la época 2 (3,8 %). Se pudo observar que la inoculación disminuyó el contenido de NH3, independientemente de la época de incorporación y la leguminosa (fig. 6).
En este estudio, el rango de NH3 (NH3/NT) se encuentra en el intervalo informado como deseable (< 7,0) para un ensilaje de maíz (Kung et al., 2018). También está acorde con lo informado por López-Herrera y Briceño-Arguedas (2017) en ensilaje mixto de V. unguiculata y Z. mays (3,9 %), en los cuales se produce una disminución de NH3 asociado al uso de inóculos (Gallo et al., 2018).
En general, se puede decir que los contenidos de NH3 en este estudio fueron adecuados, dado que un incremento de NH3 por encima de 12 % indica aumento de la actividad proteolítica, y pérdida de proteína del silo (Gang et al., 2020).
En cuanto al contenido de ácidos grasos volátiles (AGVs), para el ácido láctico, el acético y el butírico, no se presentó efecto de la época ni de la leguminosa incorporada ni interacción de los factores. Se observaron diferencias asociadas a la inoculación del ensilaje (p < 0,05).
Con mayores contenidos de ácido láctico en los tratamientos con inoculación (7,8 %) con respecto a aquellos en los que no la hubo (6,3 %), el contenido de ácido acético disminuyó por su efecto (2,0 vs 2,5 %). En el ácido butírico, se observó un contenido de 0,4 % en los tratamientos sin inoculación, con respecto al 0,31 % que se obtuvo con inoculación (tabla 2).
Tabla 2 Caracterización de la fermentación en el silo de Z. mays, en función de los factores en estudio.
Se evidenció que con el uso de inoculantes se favoreció la producción de ácido láctico y hubo menor producción de ácido acético y butírico, como indicativos de una fermentación adecuada, según los parámetros ideales en el contenido de ácidos para un silo de Z. mays (láctico: 4-7 %, acético: 1-3 % y butírico: < 0,5 %) (Weiss et al., 2016; Silva et al., 2018).
La mayor producción de ácido láctico por efecto de la inoculación favoreció directamente la disminución del pH, tal como se informa en otros estudios (Blajman et al., 2018; Rabelo et al., 2018). Este proceso se acompaña también de la disminución de los ácidos acético, butírico y NH3 (Chen et al., 2017).
Conclusiones
Independiente de la época de incorporación y de la leguminosa empleada como abono verde, la inoculación de los ensilajes mejoró la calidad nutricional y sus parámetros de fermentación.
Se presentó interacción de los factores época y especie de leguminosa, solo para las variables NH3 y pH. A su vez, la inoculación del ensilaje de Z. maiz aumentó los contenidos de MS, PB y DIVMS, con disminución de los valores de FDN en el producto final.
