Balance forrajero, de energía y nitrógeno en pastizales arborizados con Algarrobo (Prosopis juliflora (S.W.) DC.) bajo pastoreo de vacas lecheras

Nitrogen-Energy Balance in Algarroba (Prosopis juliflora (S.W.) DC.) Arborized Grasslands with Grazing Dairy Cows

Alex J. Roca Cedeño*; Paola J. Lascano Armas**; Cristian N. Arcos Álvarez**; Nancy M. Cueva Salazar**; Elsa J. Molina Molina**; Lino M. Curbelo Rodríguez****; Raúl V. Guevara Viera***; Guillermo E. Guevara Viera***; Francisco Hernán Chancusig**; Carlos S. Torres Inga***; Pedro E. Nieto Escandón***; Guillermo V. Serpa García***

* Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí, MFL, Sitio El Limón, Calceta, República del Ecuador

** Unidad Académica de Ciencias Agropecuarias y Recursos Naturales (UA-CAREN), Carrera de Medicina Veterinaria, Universidad Técnica de Cotopaxi, República del Ecuador

**** Centro de Estudios para el Desarrollo de la Producción Animal (CEDEPA), Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad de Camagüey, Cuba, rguevaraviera@yahoo.es

El objetivo del estudio fue evaluar el efecto de la arborización de pastizales con Algarrobo (Prosopis juliflora (S.W.) DC. en los balances forrajero, de nitrógeno y energía en fincas ganaderas con vacas lecheras en Ecuador. El trabajo se hizo en el Hato bovino de la ESPAM, situado a 15 msnm en Manabí, a los 00º49'23'' de Latitud Sur y 80º11'01" de Longitud Oeste y 962,4 mm de lluvia anual, entre septiembre de 2011 y diciembre de 2014. La carga fue de 1,09 UGM/ha. Las áreas tenían arborización de 1-4 árboles de Algarrobo/ha en 2011 y 8-35 árboles/ha en 2014. Se realizaron balances forrajeros, de nitrógeno y energía en función de la arborización. Los balances fueron de 21 t de MS en 2011 frente a 52 t en 2014. Los balances de , fueron favorables con el incremento de la arborización entre el año 2011 con 60,9 kg/ha con mayores ingresos del nutriente por insumos extras y 39,3 kg/ha en 2014 con menos ingresos de por balanceados y fertilizantes minerales y dependió más del aporte de por la arborización. El balance de energía fue mejor en 2014 con incremento en las poblaciones/ha de Algarrobo. El incremento de árboles/ha en 2014, favoreció los rendimientos de forrajes del sistema con mejoras en la eficiencia de uso del y la energía, lo que está ligado a beneficios en el pastizal, los aportes de nitrógeno al ecosistema ganadero y reducción de alimentos y fertilizantes que favoreció su economía energética.

Palabras clave: árboles, pastizales, ganadería, energía, nitrógeno.

The purpose of this study was to evaluate the effect of Algarroba (Prosopis juliflora (S.W.) DC.) trees on nitrogen-energy forage contents, on Ecuadorian dairy farms grasslands. The study was made at ESPAM bovine facility, 15 meters above sea level, in Manabí, 00º49'23'', south latitude, and 80º11'01" west longitude, with 962.4 mm annual precipitation, between September 2011 and December 2014. The stocking rate was 1.09 LU/ha. There were 1-4 algarroba trees/ha by 2011, and 8-35 trees/ha, in 2014. Evaluations of forage nitrogen and energy were based on the effects of arborization. As a result, 52 t of DM were estimated in 2014, in comparison to the 21 t of 2011. Nitrogen was higher with increased arborization between 2011 (60.9 kg/ha), with greater nutrient intake from external sources, and 2014 (39.3 kg/ha), with less input of supplements and mineral fertilizers, and greater contribution by arborization. Energy was higher in 2014, with an increase in algarroba population/ha. The increase of trees/ha favored forage yields, with improved and energy efficiency, which was linked to the benefits acquired by the grassland, the contribution of livestock to the ecosystem, and the reduction in feeds and fertilizers.

Keywords: trees, grasslands, livestock, energy, nitrogen.

En el contexto de la ganadería de trópico bajo, es importante reconocer la gran atención para las tierras de pastizales, no solo debido a su enorme extensión planetaria, sino que con el empleo de la arborización en forma racional y científica, su situación de deterioro y limitada resiliencia en la respuesta frente a factores de sequía y desertificación puede ser resuelta, con lo cual aumentaría su potencial para secuestrar y almacenar carbono a la vez que sostiene la actividad agro-silvopastoril y la obtención de recursos vitales al hombre (Morales y Sarmiento, 2008; Reyes, 2010; Ulf, 2012; Altieri y Funes-Monzote, 2012).

El bajo nivel proteico de las especies de gramíneas pratenses y poca persistencia y rendimiento de leguminosas nativas es en gran medida uno de los problemas que se debe solucionar, según indica Ruiz et al. (2014) que se puede superar con el uso de especies adaptadas de géneros de leguminosas mejoradas como Acacia, Bauhinia, Cratylia, Calliandra, Gliricidia, Leucaena y Prosopis, entre otras con mayores tenores proteicos y su triple condición de aportadoras de materia orgánica, nitrógeno y otros nutrientes al suelo, favorecer el incremento de proteína de la gramínea y de la dieta animal (CIAT, 2012; Milera, 2013).

CIAT (2012) y Altieri y Funes Monzote (2012) proponen como medidas posibles de conservación los cultivos múltiples, dentro de los cuales está la agrosilvicutura por los beneficios del manejo de arbustivas para los pastizales. En varios trabajos se evaluaron las posibles producciones logradas por vaca/día en un rango entre 8 y 14 kg con bancos de proteína de leguminosas arbustivas como la Leucaena cv Perú y cv Australia con gramíneas de los géneros Panicum, Cynodon, Chloris y Pennisetum, donde las leguminosas ocupan entre 20 y 50 % del área de las fincas (Milera, 2013; Ruiz et al., 2014). En este sentido, el objetivo del estudio fue evaluar el papel del grado de arborización con Algarrobo (Prosopis juliflora (SW) DC.) en los balances forrajero, de nitrógeno y energía de pastizales con vacas lecheras en el trópico bajo de Ecuador.

MATERIALES Y MÉTODOS

Los estudios de balances se realizaron en la unidad de docencia, investigación y vinculación (UDIV) Hato bovino de la Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí "Manuel Félix López" (ESPAM MFL) situada a 15 m s n m, en el sitio El Limón parroquia Calceta, cantón Bolívar provincia de Manabí, a 00º49'23'' de latitud sur 80º11'01" de longitud oeste. Este sitio tiene los siguientes datos de índices meteorológicos:

El estudio se inició en el mes de septiembre de 2011 y culminó en diciembre de 2014. Se desarrollaron balances de materia seca, energía y de nitrógeno.

Procedimiento

8 ha con cercas eléctricas fijas y movibles con pastura.

Pastos: Panicum maximum Jacq. (Saboya) y Cynodon nlenfuensis Vanderyst (Pasto Estrella).

5 ha con pasto de corte.

Pastos: Pennisetum purpureum (king grass); Saccharum officinarum (caña de azúcar) y Pennisetum purpureum (pasto elefante variedad morado).

6 ha al pastoreo con cercas de alambres de púas.

Pastos: Brachiaria brizantha (Hochst ex A. Rich.) Stapf in Prain; Brachiaria decumbens Stapf in Prain y Brizantha y Panicum maximum Jacq (Pasto Saboya).

4 ha sin pasturas.

Pastos: Erythrina crista-galli L. (Caraca); recursos forrajeros arbóreos y arbustivos (Gliricidia y Guazuma).

1 ha con cultivo de caña.

La carga global fue de 1,09 UGM/ha . Los animales diariamente recibieron en la nave de ordeño-alojamiento balanceado con 16 % de PB a razón de 0,46 kg a partir del tercer kilogramo de leche/vaca y se les suministró forraje de maíz cosechado y molido con máquina en estado de planta entera con 66-75 % de grano formado, aproximadamente a razón de 22,5 kg/vaca/día de forraje fresco pesado.

El suministro de agua fue ad libitum. Las áreas tenían arborización de 1-4 árboles de Algarrobo/ha (Prosopis juliflora) en 2011 y con un incremento por regeneración natural y algunos trasplantes por agrotecnia a 8-35 árboles/ha en 2014. Las especies de pasto que predominan son Panicum maximum (Saboya) y Cynodon nlemfuensis (Pasto Estrella) yotras especies como pasto tejana (Paspalum notatum Flugge). En relación con las leguminosas rastreras nativas predominaron especies de los géneros Centrosema, Desmodium, Macroptilium y Teramnus. Se realizaron los balances de materia seca, nitrógeno y energía los cuales se determinaron de la siguiente forma:

Balance forrajero

El balance forrajero se realizó en función del grado de arborización y los años de evaluación de la unidad lechera bajo el manejo descrito y los rendimientos y disponibilidades de las áreas de corte y pastoreo, respectivamente. Se utilizó la metodología de Guevara (1999) con cambios en algunos coeficientes por indicadores y esto permitió calcular el forraje producido y realizar el balance por la diferencia entre el forraje producido y el necesario para el total del rebaño en UGM de la unidad, calculado en toneladas de materia seca de forrajes.

Balance de nitrógeno

Se aplicó la metodología descrita por Kirchmann, Torsell y Roslon (1988) con variables de entrada y salida de nitrógeno al sistema, así como variables intermedias o de circulación, modificado para áreas tropicales por Guevara (1999). Entre las variables de entrada se consideraron:

Nitrógeno por fertilizante (kg/ha/año)

Nitrógeno que cae por la lluvia que según datos del Instituto de Ciencia Animal es aproximadamente 1 kg de /52,5 mm de precipitación (Cuesta, 1995).

Nitrógeno que aportan las leguminosas nativas que sí alcanzan 30 % de población. Se consideró un estimado de 60 kg de /ha/año (CIAT, 1990).

Nitrógeno de las leguminosas presentes en el pastizal, determinado por bromatología o por información de la literatura (CIAT, 1990).

Nitrógeno excretado en estiércol-orina, (se consideró 1,54 % de N en estiércol y 1,10 % de N en orina), a razón de 25 kg de estiércol fresco (3,3 kg en MS) y 9,0 L de orina/vaca/día (Arteaga, Mojena y Espinoza, 1985).

Nitrógeno del pasto según por ciento de la MS y rendimiento.

Nitrógeno del animal (2,4 % de su peso vivo).

Nitrógeno consumido que se transforma a de la leche (40 % del consumido, Kirchmann, Torssell y Roslon, 1988).

Nitrógeno que no es consumido por el animal y recircula en el pasto, (generalmente se acepta un consumo del 75 % del N, CIAT, 1990).

En relación con las salidas del sistema se tuvieron en cuenta las variables:

Nitrógeno que sale del sistema en la leche producida, según CIAT (2012) (3,42-3,58 % de la PB de la leche).

Nitrógeno del animal eliminado del sistema (2,4 % de su peso vivo es N).

Nitrógeno que no regresa al pasto pues se excreta en naves entre ordeños y por las mangas.

Nitrógeno perdido del que cae en las lluvias (60 % aproximadamente se volatiliza).

Balance de energía

Se tomaron datos de los registros de la unidad correspondientes a la producción animal, reproducción, producción forrajera y recursos materiales. Para obtener información de tipo social se entrevistaron a los trabajadores de la unidad. Los indicadores empleados para evaluar el uso de energía en la unidad figuran en la Tabla 1.

Ingreso de energía

Se contabilizó el total de la energía ingresada, diferenciando energía directa e indirecta. La energía directa es aquella que se consumió en las labores vinculadas a las actividades productivas, incluyendo combustibles, lubricantes y electricidad, y fuerza trabajo humano. La energía indirecta ingresada incluye a la energía involucrada en el proceso de producción de los fertilizantes, herbicidas, insecticidas, alimentos balanceados y maquinarias. Para obtener el ingreso de energía, se multiplicó la cantidad de cada insumo/año/ha por su correspondiente contenido energético.

Egreso de energía

Para determinar la salida de energía se consideró la producción anual de leche/ha del sistema y se multiplicó por su contenido energético. Los ingresos y egresos de energía se expresaron en MJ/ha.

Por tratarse de una evaluación en base a registros productivos y reproductivos del ganado de la Unidad de Docencia, Investigación y Vinculación Hato bovino de la Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí "Manuel Félix López", para la recolección de datos se entrevistaron a los asistentes, trabajadores y al administrador. No se utilizó ninguna técnica estadística específica para las comparaciones por año por ser valores únicos y calculados del modo informado y se aprecian las diferencias matemáticas entre años.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Balances forrajeros

En la Tabla 2 se comparan los balances forrajeros de los años 2011 y 2014, mostrando que en este último año resultó positivo por el incremento de las leguminosas asociadas con gramíneas; esto marcó una diferencia con el inicio de 268 t de forraje total producido en el 2014, respecto al valor de 212 t en 2011 y coinciden con los beneficios reportados por Vera y Riera (2003) al conjugar árboles con pastizales en la zona norte de Ecuador.

En igual modo hay otros reportes de estos efectos como los explica Pérez Infante (2010) al evaluar el incremento de la oferta de forrajes en pruebas de pastoreo de gramíneas con Leucaena, Kudzu, Gliricidia y Siratro, que superan a las gramíneas solas en más de 2 kg de leche/vaca/día, lo que demuestra la importancia para el año completo de tener un sistema que provea de forraje sin restricciones y menor dependencia de balanceados (Guevara, 1999; Altieri y Funes-Monzote,2012).

Lo anterior ha sido confirmado en los ensayos del CIAT (2012) dentro del programa de I+D+i, denominado Tropileche para ambientes ganaderos en ecosistemas de Colombia, Nicaragua, Costa Rica y Perú, cuando para rebaños de doble propósito (medio potencial lechero), probaron sistemas reales con pastos más Arachis pintoi Krapov y W.C.Greg., Kudzu con Cratylia argentea (Desv.) Kuntze y Saccharum officinarum L. con algún suplemento de la zona, demuestran que los sistemas con leguminosas tuvieron mejor balance forrajero y nutricional, y aunque tienen más de gastos operacionales de agrotecnia para establecerse, son más sostenibles y rentables cuando las producciones superan los 1 700kg/ha/año de leche.

Estos resultados de balances forrajeros en función del incremento del grado de arborización, coinciden con sistemas para Cuba, Costa Rica y Colombia que reportan ventaja en las asociaciones gramíneas-leguminosas y alguna suplementación de forrajes (Sánchez, 2007; Lamela, 2010).

Balance de nitrógeno

En la Tabla 3 se observa el balance de nitrógeno que se realizó en la unidad, donde se destacan las entradas al sistema (86,01 kg de /ha/año), mientras que las salidas fueron inferiores a 32,47 kg de /ha/año. Resultan de interés los datos altos de en el "pool" del elemento que circula en la fase intermedia entre entradas y salidas que fue de 393,01 kg de /ha/año.

En cuanto a las variables de entrada el aporte por parte de los fertilizantes fue mayor, seguido de las leguminosas nativas con un aporte de 21,68 kg /ha/año, estos resultados concuerdan con Hristov, Hazen y Ellsworth (2006) quienes señalan que el aporte de por medio de leguminosas puede llegar a ser el segundo en importancia. Seguidamente en una comparación con las variables de salidas, se observa que la leche implica una cantidad superior a 16,69 kg /ha/año que sale del sistema, en comparación con las otras variables.

Hernández y Sánchez (2006) al evaluar el comportamiento de diferentes indicadores químicos y biológicos en un amplio número de unidades pecuarias en la zona occidental de Cuba, encontraron que la introducción de los árboles en los pastizales contribuyó a incrementar la densidad y la biomasa de los individuos pertenecientes a la macrofauna del suelo, lo que influyó en el contenido de nutrientes del binomio suelo-pastizal y el suelo en los sistemas silvopastoriles presentó mayor contenido de materia orgánica y de en comparación con el monocultivo de gramíneas, lo que coincide con los resultados que reporta Dueñas et al. (2006).

Las especies de pastos difieren, en gran medida, en la cantidad y calidad de la hojarasca que producen (Bardgett y Walker, 2004). Así, en las gramíneas las relaciones C/N y lignina/nitrógeno son mayores que en las leguminosas, lo que hace más lenta la velocidad de descomposición. En este caso una mayor arborización con P. juliflora favoreció que la hojarasca de plantas con alta relación C/N forman una cobertura estable que contribuye al incremento del contenido de materia orgánica y , mejoran la estructura del suelo y lo protegen de la lluvia y la radiación solar. Esta alta relación C/N favorece además el desarrollo del sistema radical, la formación de nódulos y la fijación simbiótica del nitrógeno (Yadava y Tobouda, 2008).

Los estudios en ecosistemas de pastizales en Cuba indicaron que la tasa de descomposición de la hojarasca muestra marcadas variaciones entre las especies de pastos y es más rápida en las leguminosas arbustivas que en las gramíneas (Crespo, 2013; Crespo, 2015). Según Sánchez (2008) la dinámica de descomposición de la hojarasca fue más intensa en el sistema silvopastoril que en el de monocultivo de gramíneas y fue mayor el aprovechamiento del .

Estos resultados con mayor arborización pueden estar asociado al microclima favorable que se crea en el sistema con más densidad de árboles y que favorecen la actividad de los organismos descomponedores. Se demuestra que la introducción de leguminosas arbóreas en los pastizales de gramíneas es una vía de gran valor para lograr producciones de hojarasca de diferente naturaleza, lo que proporciona una relación C/N intermedia. Esto favorece, por una parte, la reserva de humedad en el suelo y por otra garantiza una mineralización más lenta del nitrógeno. Todo esto conduce a una mayor sincronía entre los procesos de asimilación de nutrientes fácilmente disponibles y el contenido de humus del suelo. Según Ruiz et al. (2003) y Alonso (2004) los árboles han aumentado la fertilidad de los suelos en las áreas ganaderas en Cuba por medio de la producción y la descomposición de la hojarasca y los residuos de la poda.

Otros aportes sensibles como el fertilizante nitrogenado y el concentrado (balanceados) fueron reducidos en el año 2014 respecto al 2011 y 2012, efecto que en buena medida tiene que ver con el consumo en pastoreo de la asociación, que se incrementa por la calidad total de la ración con más proteína bruta y digestible. También se encontró este fenómeno de reducción del consumo de balanceados al mejorar la calidad de los forrajes y disminuyó el consumo de otros alimentos complementarios (Orskov, 2005; INIAP, 2012; Milera, 2013; Roca, 2014).

Los abonos orgánicos aplicados en los últimos dos años son cifras pequeñas, pero representan diferencias respecto al año 2011 y 2012 y contribuyeron también al mejor balance del elemento en el sistema (Peña, Guevara, Guevara y Vidal, 2006). Las salidas del del sistema incrementada hacia el periodo 2013-2014 como efecto del aumento en la leche producida, no superaron las entradas del biológico, que incluye además el de las lluvias y difieren menos entre las entradas del año 2014 cercanas a 80 kg (79,6 kg/ha/año) con salidas de 40 kg /ha/año y balance de 39,3 kg, para una eficiencia de 50 % en el uso del elemento en el sistema en ambos años, con mayor prevalencia de de fuentes naturales. Esto coincide con los reportes de February y Higgins (2010) en ecosistemas secos de sabanas en Sudáfrica, donde la distribución espacial y densidad de los árboles fue decisiva para incrementar el contenido de en el suelo (CIAT, 2012; Sánchez, 2007).

Balance de energía

En la Tabla 4 se presenta el balance de energía de la unidad en los años 2012 a 2014, donde puede apreciarse los diferentes aspectos que determinaron un balance positivo favorable a la gestión ambiental de la unidad; estos resultados concuerdan con Denoia, Bonel, Montico y Di Leo (2008) y Fernández (2010), los cuales indican que las entidades que presentan integración ganadería-agricultura logran un balance favorable a diferencias de otras unidades que solamente obtienen producción animal.

CONCLUSIONES

Estos resultados confirman los reportes de la eficiencia esperada por sistemas ganaderos arborizados que reportan Ruiz et al. (2014) y Altieri y Funes-Monzote (2012), donde se logra más eficiencia en el uso de la energía al reducir fertilizantes, agro-tóxicos y maquinarias en sistemas con leguminosas asociadas y con la recuperación del ecosistema vía arborización.

AGRADECIMIENTOS

Se agradece a los técnicos y obreros de la UDIV Hato Bovino de la carrera de Pecuaria perteneciente a la ESPAM MFL de Calceta, Manabí por todo el trabajo de ayuda en la conducción práctica y la toma de datos en el período y también en el caso del análisis del balance energético, los aportes de los equipos de impacto ambiental de las Universidades de Latacunga en Cotopaxi y en la Universidad de Cuenca en el Ecuador.

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Recibido: 12-7-2017
Aceptado: 20-7-2017

Alex J. Roca Cedeño, Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí, MFL, Sitio El Limón, Calceta, República del Ecuador. rguevaraviera@yahoo.es