Ciencia de los Pastos

Evaluación de variedades de Cenchrus purpureus tolerantes a la sequía en condiciones de pre-montaña

J.V. Ray^{1  *} 

R.F. Almaguer² 

J.L. Ledea¹ 

D.G. Benítez¹ 

R.C. Arias¹ 

Giselle Rosell¹ 

¹Instituto de Investigaciones Agropecuarias “Jorge Dimitrov”. Estación Experimental de Pastos y Forrajes, km 10½, Carretera Bayamo - Tunas. Bayamo, Granma, Cuba

²Empresa “Batalla de Guisa”. CCS fortalecida “Braulio Coroneaux”, Cuba

Resumen

En un diseño de bloques al azar con cuatro réplicas se evaluó la capacidad de establecimiento de variedades de Cenchrus purpureus tolerantes a la sequía (CT-601, CT-603 y CT-605), obtenidas por cultivo de tejidos a partir de la variedad CT-115, que se usó como control en una zona de pre-montaña en el municipio de Guisa. El experimento se desarrolló en la fase media del período lluvioso e inicio del poco lluvioso. Las nuevas variedades manifestaron, junto al control, elevados porcentajes de brotación en condiciones de pre-montaña (40-65%) y un crecimiento sigmoidal, ajustado a una curva exponencial. La tasa de crecimiento absoluto se aceleró a partir de los 35 días, con una meseta de valores de 2 cm día-1 hasta los 77 días, exepto el CT-605. Luego se constató un decline importante desde 77 hasta 120 días con menos de 0.5 cm día-1. El CT-605 presentó mayor número de hojas (p≤0.05) y el CT-115 mayor largo de entrenudos y hoja (p≤0.05). En el número de nudos, el CT-601 fue superior (p≤0.05). No se encontró efecto de variedad en el rendimiento de materia seca (MS) y se alcanzaron valores de rendimiento cercanos a 15 t ha-1 de MS total y 4 t ha-1 de MS de hojas en el corte de establecimiento. Se concluye que las nuevas variedades en condiciones de pre- montaña presentan alta brotación (≥ 50 %) con favorable desarrollo y crecimiento. Se recomienda evaluar el crecimiento y estructura de las nuevas variedades en diferentes momentos de desarrollo en las condiciones edafoclimáticas de la pre-montaña.

Palabras clave: germinación; king grass; Pennisetum purpureum; crecimiento; desarrollo

Las zonas montañosas se consideran los ecosistemas más sensibles a los cambios climáticos y más vulnerables al desequilibrio ecológico, provocado por factores humanos y naturales (^{Ramírez 2010}). En Cuba, las inadecuadas prácticas ganaderas han estimulado el desarrollo de procesos intermedios de degradación del suelo, aun cuando estos ecosistemas por sus propias características y exposición a las inclemencias del clima, son considerados como degradados, de baja fertilidad e improductivos (^{Ramírez 2010}).

En las condiciones del oriente del país, ^{Benítez et al. (2007}) demostraron lo impráctico de desarrollar la ganadería en la montaña por el efecto de la pendiente (≥ 25 %) y la improductividad del suelo, además de corroborar el efecto negativo de esta actividad al ecosistema, que se identificó como frágil y poco compatible con la actividad ganadera. Estos autores reconocieron que en los macizos de la región oriental solo 19 % del área en uso ganadero en la Sierra Maestra es compatible con la práctica del pastoreo. Asimismo, solo lo es 33.7 % del macizo Nipe-Sagua-Baracoa.

Con estos antecedentes, los directivos que rigen la actividad ganadera en la montaña deben buscar y establecer alternativas para la producción ganadera, con el propósito de suplir las necesidades de los montañeses. La pre montaña podría constituir un ecosistema donde se pudiera desarrollar la ganadería, pero de igual forma es un ecosistema frágil que no se debe sobreexplotar. Por tanto, se deben introducir variedades de pastos que armonicen con el ecosistema y con sus servicios sistémicos, con sustancial productividad de biomasa y persistencia a posibles condiciones de estrés, como lo puede ser la sequía.

Una de las alternativas es la utilización de nuevas variedades de Cenchrus purpureus, obtenidas por cultivo de tejidos a partir del CT-115, con tolerancia a la sequía y que en condiciones del llano han demostrado un comportamiento promisorio en comparación con su progenitor (^{Arias 2012} y ^{Ray et al. 2016}). Debido a que las condiciones climáticas favorecen el desarrollo de las pasturas, estas nuevas variedades podrían constituir una alternativa para la alimentación animal. Si se establecen favorablemente en estas condiciones edafoclimáticas y, posteriormente, en el corte de homogenización, la respuesta en estructura y productividad suple las posibles demandas que se establecen para las especies forrajeras.

El objetivo de este estudio fue evaluar en los ecosistemas pre-montañosos, el establecimiento, desarrollo y productividad de nuevas variedades de Cenchrus purpureus.

Materiales y Métodos

Localidad, clima y suelo. La investigación se desarrolló durante el período de junio a diciembre de 2011, en la Finca El Porvenir de la CCS Fortalecida “Braulio Coroneaux”, Consejo Popular “Loma de Piedra”, en el municipio de Guisa. El área está ubicada en la cuenca baja del Cauto, a 6 km de la ciudad de Guisa, y presenta pendientes de 0-20 %, medianamente onduladas (^{SIG Sierra Maestra 2006}).

El clima de la región donde está ubicada la finca, se clasifica como tropical relativamente húmedo, siendo el tipo de clima más extendido de la pre-montaña de Cuba. Se caracteriza por presentar estaciones lluviosas y poco lluviosas bien definidas. Se informan precipitaciones de 858.3 mm (figura 1), con períodos de intensa sequía en la época de seca (noviembre-abril). La humedad relativa en el área es de 78 % y la temperatura media del aire fue de aproximadamente 25.4 °C en el año.

El suelo del área experimental es de tipo pardo con carbonatos, según la nueva versión de clasificación genética de los suelos de Cuba (^{Hernández et al., 2015}). Las características químicas del suelo indican, según ^{Lopes et al. (2016}) que el pH es medianamente ácido, con bajos niveles de óxido fosfórico y aceptable concentración de óxido de potasio. El contenido de materia orgánica es medianamente bajo (tabla 1).

Material vegetal utilizado. Para el establecimiento de las parcelas experimentales, el material vegetal (CT-601, CT-603 y CT-605) fue proporcionado por el Instituto de Investigaciones Agropecuarias (IIA) “Jorge Dimitrov”, el que obtuvo las variedades por donación del Instituto de Ciencia Animal a partir de la variedad Cuba CT-115. Las variedades se establecieron en bancos de semillas en la Estación Experimental de Pastos y Forrajes del IIA, donde se encuentran actualmente para su evaluación, introducción y extensión en las áreas ganaderas.

Figure 1 Performance of precipitations during the experimental stage 

Table 1 Chemical composition of soil in the experimental area 

Tratamiento, diseño y análisis estadístico. Se evaluaron como tratamientos cuatro variedades de Cenchrus purpureus, distribuidas en un diseño de bloques al azar con cuatro réplicas. Para los análisis estadísticos se utilizó el paquete STATISTIC, versión 10.0 (^{StatSoft 2010}). La normalidad de los datos experimentales (porcentaje de germinación, número de hojas y largo de la hoja, número de nudos y largo de entrenudos y rendimiento de MS de hojas y total) se comprobó mediante la prueba de Kolmogorov- Smirnov (^{Massey 1951}) y la homogeneidad de varianzas a partir de la prueba de Bartlett (^{StatSoft 2010}). Se realizaron análisis de varianza según modelo matemático del diseño empleado, en los que se controló el efecto de variedad en la brotación, las variables morfológicas, fisiológicas y el rendimiento total y estructural. Para la comparación de medias se empleó la dócima de ^{Keuls (Keuls 1952}). Para determinar la curva de crecimiento de las variedades estudiadas se realizó análisis de regresión lineal múltiple a partir de la edad y altura de la planta. Se utilizaron los modelos logístico y de Gompertz, donde:

Modelo logístico

[TeX:] Y = a/ (1+bexp (-cx))

Modelo Gompertz:

[TeX:] Y =a exp (-exp (b-(cx))

Para ambos modelos:

y	- altura de la planta
x	- edad en d
a, b, c	- parámetro de los modelos

Se seleccionó para el mejor ajuste el que presentara alto valor de R2, alta significación, bajo error estándar de los parámetros y de estimación, menor cuadrado medio del error y aporte significativo de los parámetros de la ecuación.

Procedimiento experimental. Se escogió un área en una meseta, en la que se realizó la preparación mínima del suelo con tracción animal (aradura, cruce, surca) en el mes de junio, con el propósito de reducir la posible afectación del ecosistema. Se utilizó semilla agámica para la plantación, que se realizó en julio, en parcelas de 4 x 5 m, con densidad de 3 t por hectárea. Se controló el número de yemas plantadas y se contó el número de brotes en diferentes fases para determinar el porcentaje de brotación. Para las mediciones, se tomaron nueve plantas por parcela. Con frecuencia quincenal, con una regla milimetrada, se midió la altura, considerada desde la base hasta el cono apical, para determinar la variación del crecimiento durante el período de establecimiento de estas variedades. Se contó el número de nudos y entrenudos, se midió el largo del cuarto entrenudos y el grosor del tallo con un pie de rey. Se contó con una regla milimetrada de un metro de largo el número total de hojas y se midió en la cuarta hoja el largo, desde la base hasta el ápice, y el ancho en tres puntos (base, medio y apical). Se evaluaron las tasas de crecimiento absoluto (TCA) y relativo (TCR) a partir del control de la altura de las plantas, utilizando los procedimientos descritos por ^{De Armas et al. (1988}).

Para determinar el rendimiento de masa verde (MV) y de materia seca (MS) se realizó el corte a los 120 d, a una altura de 15 cm, para obtener el volumen total de cada parcela. Se desecharon 50 cm de efecto de borde en los cabeceros y un metro en los laterales. Para determinar el porcentaje de MS del forraje, se pesó una muestra de 200 g en una balanza de dos platos. Esta muestra se mantuvo durante 72 h en una estufa de circulación de aire a 60 ºC.

Resultados y Discusión

Cuando se analizó el proceso de brotación (figura 2), se obtuvieron diferencias significativas en las diferentes edades evaluadas entre las variedades propuestas para estudio. La variedad control CT-115 superó de forma significativa a las variedades en estudio a los 12 d de plantadas, con valor superior a 25 %. Sin embargo, el CT-603 compartió superíndices con el CT-115 y CT-601 a los 21 y 39 d, pero el CT-115 superó al CT-601 en ambos períodos. El CT-605 en ninguna de las edades igualó ni superó ( p ≤0.05) al resto de las variedades estudiadas. Todas las variedades aumentaron su brotación gradualmente y oscilaron a los 39 d entre 42-56 %.

Figure 2 Germination percentage of varieties during the different sowing ages 

Este proceso de brotación, según ^{Herrera y Martínez (2006}) es característico del king grass, que lo realiza de forma no simultánea durante los primeros días, y que transcurre de forma gradual, aún después de los 28 d. Los porcentajes de brotación superaron los referidos por ^{Cruz et al. (2017}) en cultivares tolerantes a la salinidad (52-58% de brotación) en condiciones de salinidad media en el Valle del Cauto, Cuba y también fueron superiores a los obtenidos por ^{Díaz (2007}) en cultivares tolerantes a la sequía (23- 60 %) en condiciones de intensa sequía estacional. Teniendo en cuenta que estos resultados, dada las condiciones en que se desarrolló el experimento (sin riego y sin fertilizante) y el período climático de plantación (mediados de la lluvia), la respuesta se debió a la exposición de la fertilidad natural del suelo y los factores climáticos durante el establecimiento. Por ello se adjudica que las diferencias están dadas, principalmente, por el clima que impera en cada ecosistema (pre- montaña y llano) (^{ONEI 2014}), que influye en la productividad de los pastos (^{Ramírez 2010}).

Cuando se analizaron las curvas de crecimiento de las variedades durante el período de establecimiento (figura 3) describieron la forma sigmoidal del crecimiento de los pastos informada por ^{Voisin (1963}). Se observó que durante el establecimiento, las variedades CT-603, CT-601 y CT-115 alcanzaron la mayor velocidad de crecimiento, con valores que oscilan de 100 a 115 cm respectivamente, a los 60 d de edad.

Figure 3 Growth curves of varieties during the establishment period 

La menor velocidad en esta edad correspondió a la variedad CT-605, que alcanzó un valor de 55 cm, manifestando una brotación tardía. No obstante, logra recuperarse a los 119 d, con 222 cm de altura. Los valores referidos para CT-115, CT-601 y 603 superan los señalados por ^{Ledea et al. (2017}) en variedades tolerantes a la salinidad en la misma edad. Sin embargo, los señalados para el CT-605 son inferiores a los informados por los autores mencionados. Los resultados de la dinámica de crecimiento en función de la altura también superan los obtenidos por ^{Cordoví et al. (2013}) y ^{Fernández et al. (2015}) en arbustivas y gramíneas tolerantes a la sequía, respectivamente. Esto se le atribuye a las variedades de Cenchrus purpureus en condiciones de pre-montaña, que son favorables para su crecimiento y desarrollo.

En el análisis de la tasa de crecimiento absoluto (figura 4) se distingue un comportamiento sigmoidal que se acelera a partir de los 35 d, con una meseta de valores de 2 cm d-1 hasta los 77 d de edad, y un decline importante hasta los 119 d de plantadas, excepto para el CT-605 que no tuvo este comportamiento. Lo anterior se manifiesta de forma similar para tres (CT-601, CT-603 y CT-115) variedades de las cuatro que fueron evaluadas. La particularidad la aportó el CT-605, con baja velocidad de crecimiento inicial, pero con ritmos de acumulación de materia seca que garantizarían un suministro estable a los animales en condiciones de pre-montaña. El valor de crecimiento del cultivo es inferior al referido por ^{Cruz et al. (2017}), quienes obtuvieron 1.4 cm día-1.

Los valores de la tasa de crecimiento absoluto fueron semejantes a los referidos por ^{Ledea et al. (2017}) en condiciones de mediana salinidad, y superaron los informados por ^{Díaz (2007}) en condiciones de intensa sequía estacional. Este esquema sitúa a las variedades en estudio en un lugar favorable para la producción de biomasa y semillas, donde el clima y las condiciones del suelo no son limitantes.

Los valores obtenidos en el rango de 35 y 77 d fueron inferiores a los señalados por ^{Rincón et al. (2007}), cuando evaluaron de forma individual al maíz, y en asociación con pastos naturalizados y también estuvieron por debajo de los obtenidos por ^{Uvidia et al. (2013}) en condiciones de ecosistemas amazónicos en Pennisetum purpureum vc. Maralfalfa para la semana cinco (35 d), ocho (56 d) y 12 (84 d), con 4; 5.8 y 4 cm respectivamente. En estos ecosistemas, el régimen pluviométrico favorece el crecimiento y desarrollo del cultivo, en comparación con las condiciones de experimentación, lo que sugiere alta plasticidad de las nuevas variedades al ecosistema en el que se introdujeron.

Figure 4 Absolute growth rate (AGR) in the establishment period 

En relación con este comportamiento, ^{Herrera y Martínez (2006}) informaron que el king grass crece 1.07 cm d-1 como promedio en Cuba. Sin embargo, se debe destacar que, las condiciones ambientales y el factor suelo influyen en esta respuesta, y en condiciones de pre-montaña estos son factores que determinan el crecimiento de los cultivos. ^{Uvidia et al. (2013}) afirmaron que las diferencias que obtuvieron en su estudio se debieron a la influencia de diferentes estímulos ambientales. Estos autores alegan que la activación de ciertos genes en las plantas estimula una actividad determinada que, en concomitancia con los factores reguladores y enzimáticos, se puede manifestar de forma expedita o no, lo que pudo haber estado presente en el efecto analizado. Además refirieron el vigor característico que manifiestan las gramíneas, una vez que rebasan el período inicial de crecimiento después de plantadas, que se manifiesta entre los 35 y 77 d.

Las tasas de crecimiento relativo de las variedades (figura 5) mostraron mayor eficiencia de crecimiento entre los 35 y 49 d, con valores de 0.035 a 0.040cm cm-1 d-1. Entre 49 y 77 d manifestaron niveles moderados de crecimiento relativo (0.018-0.025 cm cm-1 d-1) que disminuyeron a partir de esta edad (menos de 0.01 cm cm-1 d-1), como tendencia similar a la que siguió la tasa de crecimiento absoluta.

Figure 5 Relative growth rate (RGR) in the establishment period 

Un comportamiento diferente manifestó el CT-605, el cual mostró una disminución más lenta de la tasa de crecimiento relativo en el rango de 49 y 77 d. Esto se relaciona con características intrínsecas de la planta y modificaciones en las condiciones climáticas del área de estudio. El CT-603, aunque más discreto que el CT-605, también mostró un estímulo a incrementar la TCR, y en los intervalos posteriores (91-105 y 105-119 d) todos uniformaron la respuesta al crecimiento.

En el comportamiento de las variables morfológicas, que estuvieron influidas por el efecto de la variedad en el corte de establecimiento (tabla 2), se encontraron diferencias (p<0.05) en el número de hojas, favorables a las variedades CT-605, CT-601, CT-603, seguido por el control CT-115. Esto supera lo informado por ^{Díaz (2007}), quien observó valores de 10 a 15 hojas en estas variedades, que son semejantes a los referidos por ^{Ramírez (2010}) también en las condiciones de pre-montaña. ^{Gómez et al. (2015}), en clima semicálido, señalaron menor número de hojas que lo referido en este estudio.

Table 2 Performance of some morphological variables, according to the variety in the establishment cut 

^{a, b, c} Means with different letters in the lines differ, according to ^{Keuls (1952)}

Una característica de las variedades en estudio es el ser muy hojosas, lo que les permite generar gran cantidad de biomasa, debido a la estrecha relación entre la cantidad de hojas, área foliar y eficiencia fotosintética (^{Chamorro et al. 2011}). Este rasgo contribuye además a proveer a los animales de los elementos nutritivos necesarios para su crecimiento y desarrollo (^{Álvarez et al. 2016}) con calidad química y nutritiva, pues radica en las hojas una proporción de carbohidratos solubles superior a los estructurales (^{Ledea 2016}), por lo que la digestibilidad será mayor.

En el largo de la hoja, el CT-115 superó (p<0.001) con 110 cm al resto de las variedades. El CT-601 y CT-603 se diferenciaron significativamente (p<0.001) del CT-605, el cual manifestó el menor valor. ^{Arias (2012}) obtuvieron valores superiores para el largo de la hoja (112.4 cm) con la aplicación de riego y fertilización orgánica, ^{Álvarez et al. (2016}) también superaron los promedios referidos en este estudio (tabla 2). Sin embargo, los autores citados señalaron que las diferencias encontradas se debieron al efecto de la edad de corte, y no de la variedad en el comportamiento morfológico de los cultivares. Este efecto se debe tener en cuenta en futuras evaluaciones en condiciones de pre-montaña, donde los cultivos deben modificar el comportamiento morfológico.

El CT-601 estuvo favorecido (p≤0.05) por el número de nudos con respecto al resto de las variedades en estudio. El CT-605 y el control no mostraron diferencias estadísticas, y el CT-603 manifestó un valor promedio. ^{Cruz et al. (2017}) refirieron menor número de nudos en cultivares tolerantes a la salinidad. ^{Fernández et al. (2015}) señalaron que la morfología del tallo la determinan procesos adaptativos a las condiciones edafoclimáticas de ecosistemas adversos. En este estudio, el número de nudos obedeció a las características intrínsecas de las variedades en evaluación.

El número de nudos condiciona las potencialidades de las variedades en estudio para la producción de semillas, por lo favorable de las condiciones edafoclimáticas de la pre-montaña. Según ^{Calzada et al. (2014}), los nudos determinan los puntos de brotes cuando se quieren utilizar las plantas como semilla, pues en estas estructuras se acumula gran cantidad de carbohidratos solubles, que constituyen las reservas de las plantas para el brote de los hijos y la formación de nuevos tejidos para su crecimiento y desarrollo.

El rendimiento de materia seca (MS) total y de hojas no alcanzó la significación estadística (tabla 3). Sin embargo, los promedios de rendimiento total y de hojas no superaron los alcanzados por ^{Caballero et al. (2016}), cuando evaluaron cinco especies de gramíneas en las condiciones edafoclimáticas del occidente de Cuba durante los períodos lluvioso y poco lluvioso respectivamente, debido, sobre todo, a las diferencias en el régimen y distribución pluviométrica entre las dos regiones, independientemente de lo favorable del clima de la pre-montaña. Esta condición propició que ^{Gómez et al. (2015}) obtuvieran mayores rendimientos de materia seca por hectárea en clima semicálido.

En cuanto al rendimiento de hojas, ^{Chamorro et al. (2011}) indicaron que una gran cantidad de hojas constituye un indicador de la calidad del rendimiento de materia seca porque propicia calidad de la biomasa por la conversión de fotoasimilatos a partir de la capacidad y eficiencia fotosintética.

Se concluye que las variedades de Cenchrus purpureus, en las condiciones edafoclimáticas de la pre-montaña de la región oriental, presentan un adecuado porcentaje de germinación con desarrollo y crecimiento. Esto posibilita a los cultivares producciones favorables de materia seca al corte de uniformidad.

Table 3 Mean values of yield of total DM and of leaves in the establishment cut of varieties 

Se recomienda evaluar el crecimiento y estructura de las nuevas variedades en diferentes momentos de desarrollo en las condiciones edafoclimáticas de la pre-montaña

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Recibido: 11 de Octubre de 2017; Aprobado: 25 de Abril de 2018

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