Agron. Mesoam. 28(2):371-387. Mayo-agosto, 2017
ISSN 2215-3608, doi:10.15517/ma.v28i2.22750
Calidad nutricional, dinámica fermentativa y producción de metano de arreglos silvopastoriles1
Nutritional quality, degradability and methane production in silvopastoral arrangements
Liliana Mahecha-Ledesma2, Joaquín Angulo-Arizala2, Wilson Andrés Barragán-Hernández3
1 Recibido: 7 de enero, 2016. Aceptado: 28 de junio, 2016. Trabajo desarrollado en el marco del proyecto de investigación “Evaluación de las emisiones de metano entérico de gramíneas y especies arbustivas sometidas a niveles crecientes de sombra y su relación con la composición bioquímica, nutricional y estructural, como indicador de la capacidad de los sistemas silvopastoriles para mitigar el efecto del calentamiento global” financiado por Centro de Investigación de Ciencias Agrarias de la Universidad de Antioquia, Colombia.
2 Universidad de Antioquia, Facultad de Ciencias Agrarias. Grupo de Investigación en Ciencias Agrarias (GRICA) - Sistemas Sostenibles de Producción Animal. Ciudadela de Robledo, Carrera 75 Nº 65•87, Medellín (Ant), Colombia. Liliana.mahecha@udea.edu.co (autora para correspondencia), Joaquin.angulo@udea.edu.co
3 Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (CORPOICA), Centro de Investigación Turipaná. Km 13 vía Montería-Cereté (Córd.), Colombia. wbarraganh@corpoica.org.co
Resumen
El objetivo de este trabajo fue evaluar la calidad bromatológica, la degradación de la materia seca y el potencial mitigador de metano del forraje proveniente de diferentes arreglos silvopastoriles bajo tres niveles de sombra (0, 30 y 60%). Este estudio se llevó a cabo entre octubre de 2012 y setiembre de 2013 en la hacienda La Candelaria de la Universidad de Antioquia, Colombia. Para los arreglos se utilizaron gramíneas de género Brachiaria (Brachiaria brizantha cv toledo, Brachiaria decumbens y Brachiaria hibrido cv mulato II) solas o asociadas con Tithonia diversifolia y Cratilya argentea en arreglo silvopastoril. La evaluación se realizó en el forraje de cuarenta días, se determinó la composición química, contenido de ácidos grasos poliinsaturados, degradación de la materia seca y producción de metano in vitro. El arreglo utilizado (gramínea sola o asociada a arbustiva) afectó significativamente la concentración de proteína y ácido linoleico (p<0,05). No se presentó efecto del arreglo, el nivel de sombra ni de la interacción arreglo x sombra sobre la degradación de la materia seca a las 48 h (p>0,05). Sin embargo, pruebas planeadas indicaron que al asociar Brachiaria brizantha cv toledo con las arbustivas, se mejoró la degradación de la materia seca (MS) a las 48 h y se observó que la interacción arreglo x sombra afectó la dinámica de esta. Los factores evaluados (arreglo y sombra) no influyeron en la emisión de metano in vitro.
Palabras clave: sistemas silvopastoriles, gramíneas forrajeras, Cratylia argentea, ácidos grasos poliinsaturados, Tithonia diversifolia.
Abstract
The aim of this work was evaluate the bromatological quality, the degradability of dry matter and the mitigation potential of the forage from the different silvopastoral arrangements in three shade levels (0, 30 y 60%). This study was carried out between October 2012 and September 2013, in the La Candelaria farm from the Antioquia University, Colombia. The arrangements contained within Brachiaria grasses (Brachiaria brizantha cv toledo, Brachiaria decumbens and Brachiaria hibrido cv mulato II) alone or associated with Tithonia diversifolia and Cratilya argentea in silvopastoral arrangements. Evaluation was made in forage of forty days, the chemical composition, content of polyunsaturated fatty acids, degradation of dry matter and in vitro methane production were determined. The arrangement used (grass alone or associated with shrubs affected significantly the concentration of protein and linoleic acid (p<0.05). Not effect was observed in the arrangement, level of shade and interaction arrangement x shade in the degradability of dry mater after 48 h (p>0.05). However, pre-planned comparisons indicated that the association of Brachiaria brizantha cv toledo with shrubs improved the degradability of dry matter (MS) at 48 h, and was observed that the interaction shade x arrangement affected the dynamic degradation of MS. The factors evaluated (arrangement and shade) did not affect the in vitro methane emission.
Keywords: silvopastoral systems, feed grasses, Cratylia argentea, polyunsatured fatty acids, Tithonia diversifolia.
Introducción
El cambio climático es uno de los peores desafíos que la humanidad deberá afrontar en el presente siglo. Amenaza el logro de los objetivos de desarrollo del milenio y puede acarrear un retroceso en los niveles de desarrollo humano en todos los países, especialmente en aquellos en vía de desarrollo y en las comunidades más pobres y vulnerables (Cote et al., 2010).
Los gases de efecto invernadero (GEI) son una de las causas del cambio climático, dentro de los cuales el metano (CH4) representa una marcada importancia por poseer veintiún veces más potencial de calentamiento global (GWP) que el dióxido de carbono (Pinares-Patiño, 2014).
Los rumiantes han sido uno de los principales ejes de desarrollo de la humanidad, contribuyendo con aporte de proteína de alto valor biológico a partir de residuos fibrosos y subproductos agrícolas e industriales. Sin embargo, el proceso fermentativo de los residuos fibrosos, genera GEI como subproducto, los cuales son expulsados hacia el ambiente (Carmona et al., 2005). Se estima que cerca del 18% del total de emisiones de GEI son atribuidas a los bovinos, búfalos, ovejas, cabras, camellos, cerdos y aves (Steinfeld et al., 2006), con particular énfasis en los producidos por bovinos y ovejas, los cuales corresponden al 25 y 21%, respectivamente, del total de emisiones antropogénicas a escala global en la agricultura (Lascano y Cárdenas, 2010).
Además de constituirse en un problema ambiental, la emisión de metano en los rumiantes representa una pérdida energética en la eficiencia alimenticia, la cual, en la mayoría de los casos, varía entre el 6 y el 7% de la energía bruta ingerida (Pinares-Patiño, 2014). Estos antecedentes han motivado el esfuerzo de gobiernos y grupos de investigación en el desarrollo de estrategias eficientes para afrontar esta problemática, con mayor énfasis en las modificaciones dietarias (Grainger y Beauchemin, 2011).
Varios autores ilustran un amplio volumen de trabajos que han sido desarrollados como alternativas para mitigar las emisiones de metano entérico (Hristov et al., 2013). Los resultados de esta revisión apuntan a concluir que la mayoría de las alternativas de alto potencial para mitigar las emisiones de metano no son recomendadas por sus efectos colaterales en el animal y en el ambiente, y para el caso de las alternativas recomendadas, evidencian bajo potencial de mitigación y poca o nula evaluación de desempeño en largo término, entre estas últimas, se destacan el uso de lípidos en la dieta y los compuestos secundarios en plantas.
Los lípidos pueden reducir la emisión de metano disminuyendo la cantidad de materia orgánica fermentada en el rumen, la actividad de las bacterias metanogénicas, el número de protozoos, y a través del uso de hidrógeno durante el proceso de biohidrogenación (Johnson y Johnson, 1995). Estudios realizados han demostrado un efecto en la disminución de la producción de metano ruminal con el uso de los ácidos grasos C18: oleico, linoleico y linolénico (Jalc et al., 2007). Se considera que los ácidos grasos de la dieta, principalmente los poliinsaturados, constituyen una de las alternativas dietarias más prometedoras para deprimir la metanogénesis (Martin et al., 2006). Por consiguiente, es de gran importancia identificar gramíneas y arbustivas con concentraciones promisorias de ácidos grasos polinsaturados, y definir su vinculación con las emisiones de metano entérico. Al respecto, se han reportado cambios significativos en el contenido de ácidos grasos poliinsaturados en diferentes especies de gramíneas y leguminosas, de acuerdo con atributos agronómicos como la edad del rebrote y la fertilización nitrogenada (León et al., 2011). No obstante, no existen trabajos que reporten el efecto de los niveles de sombra o de la asociación pasto-arbustivas sobre el contenido de ácidos grasos poliinsaturados en gramíneas y arbustivas.
Los compuestos secundarios en las plantas, tales como taninos y saponinas, también han demostrado ser una alternativa eficiente en la reducción de metano entérico (Kamra et al., 2006; Mirzaei-Aghsaghali y Maheri-Sis, 2011). Los mecanismos de acción que median la disminución de metano están influenciados por la interacción de las saponinas con el colesterol presente en las membranas de las células eucariotas, mas no en las de células procariotas, por consiguiente, afectan el desarrollo de los protozoarios en el rumen, sin inhibir el crecimiento bacteriano (Wina et al., 2005). En este sentido, el uso de especies arbustivas y leguminosas en la dieta de los rumiantes, por efectos de metabolitos secundarios y de mayor valor nutricional, constituyen una herramienta potencial para disminuir las emisiones de metano (Mayorga et al., 2014).
Bajo condiciones agroecológicas de la subregión del Bajo Cauca Antioqueño en la cual predominan sabanas ácidas y colinadas (Pulido et al., 2002), se reduce el abanico de opciones de arbustivas para conformar sistemas silvopastoriles. Bajo estas condiciones, se ha reportado que el desempeño agronómico de las arbustivas Tithonia diversifolia y Cratylia argentea, en compañía de gramíneas del género Brachiaria, resultan en un asocio promisorio para el establecimiento de arreglos silvopastoriles (Mahecha et al., 2015). Sin embargo, pese a que se han reportado que estos arbustos pueden ser utilizados en alimentación de rumiantes (Hess et al., 2004; Galindo et al., 2011), se hace necesario evaluar la dinámica en la degradación de forrajes de las combinaciones gramínea-arbustiva, y su consecuente emisión de metano.
Son importantes las estrategias para determinar arreglos potenciales para utilizar en sistemas silvopastoriles bajo condiciones del Bajo Cauca Antioqueño; por ello, se planteó como objetivo de este trabajo evaluar la calidad bromatológica, degradabilidad de la materia seca y potencial mitigador de metano de diferentes arreglos silvopastoriles bajo tres niveles de sombra.
Materiales y métodos
Área de estudio
El ensayo se llevó a cabo entre octubre de 2012 y septiembre de 2013 en la hacienda La Candelaria de la Universidad de Antioquia, ubicada en el municipio de Caucasia (Antioquia) a 7º58’46’’ de latitud norte y 75º11’40’’ de longitud oeste. Esta zona corresponde a la clasificación de bosque húmedo tropical (bh-T), con las siguientes características agroecológicas: altitud de 50 msnm, temperatura promedio de 28 °C, 2382 mm de precipitación anual promedio 2382 mm y una humedad relativa entre 75-80% (Mahecha et al., 2004).
Diseño experimental
En el desarrollo de este trabajo se utilizaron las especies Brachiaria brizantha cv toledo, Brachiaria decumbens y Brachiaria hibrido cv mulato II, por ser especies reportadas como tolerantes a condiciones de sombra, acidez y con potencial productivo para ser utilizadas en sistemas silvopastoriles. Las especies arbustivas utilizadas fueron Cratylia argentea y Tithonia diversifolia.
En un área de 650 m2 con una pendiente menor al 5%, se establecieron dos bloques para controlar el efecto de fertilidad del suelo (Cuadro 1). Se evaluó la respuesta de la gramínea sola y acompañada de C. argentea y/o de T. diversifolia, lo que se denominó efecto del arreglo utilizado (Cuadro 2).
Cuadro 1. Análisis del suelo en el área de estudio. Hacienda La Candelaria, Universidad de Antioquia, Caucasia, Antioquia, Colombia. 2012.
Table 1. Soil analysis of the study area. The Candelaria farm, University of Antioquia, Caucasia, Antioquia, Colombia. 2012.
Cuadro 2. Arreglos de gramíneas solas o asociadas a arbustivas en arreglo silvopastoril que se emplearon para determinar su uso potencial en el Bajo Cauca Antioqueño. Hacienda La Candelaria, Universidad de Antioquia, Caucasia, Antioquia, Colombia. 2012.
Table 2. Grasses arrangements alone or associates to strumbs in silvopastoral arrangements that were employed in order to determine their potential use in Bajo Cauca Antioquia. Candelaria farm, University of Antioquia, Caucasia, Antioquia, Colombia. 2012.
Las gramíneas solas o asociadas se aleatorizaron en 72 parcelas con dimensiones de 4 m2. En todas las parcelas los surcos estaban separados a 25 cm. Para el caso de gramíneas, la siembra se realizó a chorrillo con semilla sexual, se consideraron diez plantas por metro lineal, y para el caso de las arbustivas se realizó a 25 cm entre planta, con semilla sexual, previa germinación en fase de vivero.
En cada uno de los bloques se arregló de manera aleatoria un diseño de parcelas divididas, tomando como parcela principal el nivel de sombra, el cual fue 0, 30 y 60%; y en la subparcela, el arreglo utilizado (gramíneas solas o asociadas con arbustivas en arreglo silvopastoril). La sombra fue simulada con tela negra de polipropileno. En total se obtuvieron 72 unidades experimentales (2 bloques x 3 niveles de sombra x 12 arreglos).
Cosecha de la muestra
A los 120 días después del establecimiento se realizó un corte de uniformidad a 25 cm del suelo, y cuarenta días después de la uniformización, se realizó el corte de evaluación en las 72 parcelas del experimento, en el cual se cosechó una muestra de 1 kg en forraje fresco. Al cosechar el forraje total de la parcela, la composición por metro cuadrado estuvo conformada por 100% gramíneas en los arreglos de solo gramínea; 98% gramínea y 2% arbustiva en los arreglos en donde se combinó gramínea con una sola arbustiva; y 97% gramínea, 1,5% C. argentea y 1,5% T. diversifolia, en los arreglos en los que la gramínea se encontraba asociada con dos arbustivas. Esas proporciones se conservaron en la toma de la muestra para análisis de laboratorio. La muestra se secó a 65 ºC por 72 horas, luego se molió en malla de 1 mm, utilizando un molino estacionario Thomas-Wiley modelo 4.
Composición química
La composición química de la muestra tomada se derminó mediante las técnicas analíticas convencionales de la AOAC (1999) (cenizas método ID 942.05, proteína bruta método ID 984.13), y los métodos descritos por Van Soest et al. (1991) para fibra detergente neutro y fibra detergente ácido.
Para la determinación de las concentraciones de ácido linoleico y linolénico en los arreglos silvopastoriles evaluados, se siguió el protocolo estandarizado por el Laboratorio del Grupo Interdisciplinario de Estudios Moleculares (GIEM) de la Universidad de Antioquia. Este protocolo se corrió en dos fases, en la primera se tomaron entre 0,15 a 0,20 g de muestra, a las cuales se les adicionó 4 ml de NaOH 0,5 N en metanol, para posteriormente ser calentado en “baño de maría” a 90 °C por espacio de 7 min; terminado este tiempo se adicionó 5 ml de BF3 al 12% en metanol con reposo de 2 min; posteriormente, se adicionaron 4 ml de N-Heptano con reposo de 1 min. Para finalizar la fase de extracción, se adicionó 100 ml de solución saturada de NaCl para garantizar la separación de la fase orgánica en el tubo, la cual se retiró con pipeta Pasteur para almacenarla en un tubo de ensayo, al que se le adicionó sulfato de sodio anhidro para retirar la humedad.
En la segunda fase se realizó la cuantificación mediante cromatografía de gases, se empleó un equipo Agilent 6890, con una columna DB-23 capilar de 50 m, diámetro interno de 0,25 mm y espesor de película de 1,4 µm. La corrida se realizó utilizando el hidrógeno como gas portador a una temperatura del detector de 280 °C y del inyector de 250 °C.
Cinética de la fermentación ruminal in vitro
La cinética de fermentación se determinó mediante la técnica de producción de gas in vitro (Menke y Steingass, 1988; Theodorou et al., 1994), modificada por Posada et al. (2006). La incubación se llevó a cabo en frascos de vidrio oscuros con capacidad de 100 ml cada uno. En cada frasco se adicionó entre 0,45 y 0,47 g de cada muestra tomada, seca y molida a 1 mm (gramíneas solas o mezcladas con una o las dos forrajeras en las proporciones mencionadas). La solución buffer (saliva artificial) se preparó de acuerdo con las recomendaciones de McDougall (1948), se utilizó una relación buffer/inóculo ruminal de 9/1 (45/5 ml/ml). Los frascos con la saliva artificial permanecieron en estufa de ventilación forzada a 39 °C por cuatro horas, antes de la inoculación con fluido ruminal.
El líquido ruminal se obtuvo de tres novillos que consumían pastos del trópico bajo colombiano. La colecta se hizo inmediatamente después del sacrificio, se filtró en paños de algodón y se almacenó en termos calentados previamente con agua a 40 °C. En el laboratorio, el líquido ruminal de cada animal se filtró nuevamente y fue transferido a tres erlenmeyer (uno por cada animal), los cuales se saturaron con CO2 y se mantuvieron en estufa a 39 °C, durante el tiempo que demoró la inoculación.
Los frascos de incubación se inocularon con 10 ml de líquido ruminal y posteriormente, se sellaron con tapas de caucho. Para su ubicación en la estufa de ventilación forzada a 39 °C, se dispusieron en cajas de icopor que ayudaron a conservar la temperatura.
En total fueron incubados 450 frascos, que estaban conformados de la siguiente manera: 432 con sustrato e inóculo (72 muestras de forraje x 3 h de evaluación x 2 frascos por muestra) y dieciocho frascos correspondientes a blancos (3 h de evaluación x 2 frascos por muestra x 3 inóculos ruminales).
La concentración de metano de los arreglos silvopastoriles evaluados, se determinó mediante el gas acumulado hasta las 48 h. La colecta de gas se realizó utilizando una válvula de tres salidas. La primera salida se conectó a una aguja (0,6 mm), la segunda al transductor de presión y la tercera a una jeringa plástica que sirvió para la extracción del volumen de gas. La aguja acoplada a la válvula se insertó a través de la tapa de caucho para la medición de la presión y posteriormente, los gases acumulados en la parte superior del frasco se retiraron con el uso de la jeringa, hasta el punto en que la presión registrada en el transductor alcanzó a ser cero. El gas colectado en la jeringa se trasladó y se almacenó en bolsas plásticas herméticamente cerradas, a partir de las cuales se tomaron muestras de 100 μl, que se inyectaron en un cromatógrafo de gases adaptado con un detector de ionización de llama (FID). Las condiciones cromatográficas se adaptaron de Apráez et al. (2012) y correspondieron a una columna apolar de 30 m, 0,32 mm y 0,25 μm. Temperatura del puerto de inyección 200 °C, modo de inyección split 50:1, temperatura del detector 250 °C, temperatura del horno 30 °C (5 min) hasta completar 200 °C (30 °C/min) y helio como gas de arrastre (1,0 ml/min). Los datos de concentración de metano se procesaron de acuerdo con la descripción dada por Lopez y Newbold (2007). La producción de este (ml) se obtuvo del producto entre el volumen total de gas (ml) y la concentración relativa de metano. La tasa de producción de metano (ml/g MSi) se obtuvo dividiendo la producción de metano (ml/g MSi) entre los gramos de materia seca incubada.
La degradabilidad de la materia seca del forraje se midió a las 12, 24 y 48 h. Las diferencias estadísticas fueron analizadas solamente a las 48 h. Adicionalmente, los resultados obtenidos de la degradabilidad de la materia seca a las 12, 24 y 48 h, se modelaron de acuerdo con lo descrito por Orskov y McDonald (1979), mediante la siguiente ecuación:
P= a+b*(1-exp-c*t)
Donde:
P= degradabilidad potencial.
t= tiempo de incubación (12, 24 y 48 h).
a= Intercepto con el eje Y en el tiempo cero.
b= diferencia entre el intercepto a y la asíntota.
c= tasa constante de la función b.
1-(a+b) = representa la fracción no degradable.
Todos los procedimientos analíticos se llevaron a cabo en el Laboratorio de Investigaciones en Nutrición y Alimentación Animal (NUTRILAB) de la Universidad de Antioquia.
Análisis estadístico
El contenido de ácidos grasos, la degradabilidad de la MS a las 48 h y la producción de metano se analizaron empleando un diseño de parcelas divididas, se consideró en el modelo estadístico el efecto del i-ésimo bloque (B1 y B2), el efecto de la j-ésima parcela principal (nivel de sombra 0, 30 y 60%), el error de la parcela principal (eij N(0,1) σ2 constante), el efecto de la k-ésimo arreglo (gramínea sola o asociada con una o dos arbustivas en arreglo silvopastoril), y por último, la interacción de los factores sombra y arreglo. Los datos se analizaron mediante el procedimiento Mixed del paquete estadístico SAS, como efectos fijos los niveles de sombra y arreglo, y como efectos aleatorios el efecto del bloque y los errores asociados al diseño experimental. En caso de rechazo de la hipótesis nula, se consideró el test Tukey con un alfa al 0,05. Se consideró como tendencia una probabilidad entre 0,05 y 0,1. Los datos correspondientes a la degradación de la materia seca se estimaron empleando un modelo no lineal de acuerdo con lo descrito por Orskov y McDonald (1979), a través del procedimiento NLIN y el algoritmo Marquardt.
Se realizaron comparaciones planeadas para la variable degradación de materia seca a las 48 h, según se indica en el Cuadro 3.
Cuadro 3. Comparaciones planeadas entre los diferentes arreglos utilizados (gramíneas solas o asociadas a arbustivas en arreglo silvopastoril, para determinar su uso potencial en el Bajo Cauca Antioqueño. Hacienda La Candelaria, Universidad de Antioquia Caucasia, Antioquia, Colombia. 2013.
Table 3. Planned comparisons between the different arrangements used (grassed alone or associated to shrubs in silvopastoral arrangement), in order to determine their potential use in Bajo Cauca, Antioquia. The Candelaria farm, University of Antioquia, Caucasia, Antioquia, Colombia. 2013.
Resultados y discusión
Los resultados de composición química del forraje de cada arreglo evaluado se presentan en el Cuadro 4. Para ninguna de las variables se presentó efecto significativo del nivel de sombra ni de la interacción sombra x arreglo (p>0,05).
Cuadro 4. Análisis bromatológico del forraje correspondiente a cada arreglo evaluado en el experimento de gramíneas solas o asociadas con arbustivas en arreglos silvopastoril. Hacienda La Candelaria, Universidad de Antioquia, Caucasia, Antioquia, Colombia. 2013.
Table 4. Bromatological analysis of the forage from each arrangement evaluated in the experiment of grasses alone or associated to shrub in silvopastoral arrangement. The Candelaria farm, University of Antioquia, Caucasia, Antioquia, Colombia. 2013.
El arreglo utilizado afectó significativamente (p<0,05) la concentración de proteína cruda (PC). El mayor contenido de proteína se registró para la gramínea Brachiaria hibrido cv mulato II (BM) en monocultivo. BM en monocultivo solo superó significativamente en 3,44 y 3,50% los registros de proteína observados en la gramínea B. brizantha cv toledo en monocultivo y en el arreglo SSP que incluyó toledo, C. argentea y T. diversifolia respectivamente. Contrario a lo esperado, el asocio de gramíneas y arbustivas en la combinación de arreglos SSP no incrementó significativamente la concentración de proteína cuando se comparó con la respectiva gramínea en monocultivo. Los arreglos SSP evaluados tampoco presentaron diferencia significativa en su concentración proteica cuando se compararon con la gramínea BM en monocultivo, excepto BT+C+T.
Los resultados obtenidos en el presente trabajo para el contenido de proteína cruda en las gramíneas solas (9,38% B.M y 6,94% BT) fueron inferiores a los reportados por Argel et al. (2007) bajo condiciones de suelos ácidos (pH=5,1 y 64% de saturación de aluminio) para Brachiaria hibrido cv mulato II (11,4% de PC); y para B. brizantha cv toledo (9,1% PC). En referencia al cultivar Toledo en condiciones de monocultivo, se observó un valor de PC inferior a 7%, lo cual podría limitar el funcionamiento ruminal (Minson, 1990; Leng, 1993). Estos resultados podrían estar relacionados con el alto contenido de aluminio y la baja fertilidad general del suelo en este estudio, a la pérdida de calidad bromatológica del pasto, influenciada por la edad de cosecha (cuarenta días); al respecto Lascano et al. (2002), indicaron que a partir de los 45 días de rebrote esta gramínea puede presentar valores inferiores al 8% de PC.
Con relación a la asociación de pastos con árboles leguminosos, se ha encontrado un mayor contenido de proteína en el pasto relacionado con un mayor reciclaje de nutrientes, sumado a la fijación de nitrógeno (Treydet et al., 2007). C. argentea, es una leguminosa, y T. diversifolia, que aunque no es leguminosa, se ha reportado que establecen asociaciones con hongos micorrízicos y ciertas micorrizas, que pueden ser importantes en la toma de nutrientes por la planta, como el N (Leigh et al., 2009). Sin embargo, cuando se comparó el contenido de proteína del Panicum maximum con el de un sistema silvopastoril conformado con pasto más arbustos vs el pasto en monocultivo, no se encontraron diferencias significativas, pero sí cuando se comparó con un sistema más complejo de pasto-arbustos y árboles (Barragán, 2013). Asimismo, González et al. (2012) estudiaron, bajo pastoreo a los veintiocho días de rebrote, la calidad bromatológica del B. brizantha cv toledo solo y en asocio con C. argentea, sin encontrar diferencias significativas en el contenido de proteína, con valores de 8,3 y 8,7% para el toledo asociado a C. argentea y en monocultivo, respectivamente. Al respecto Paciullo et al. (2011) comparando el comportamiento de B. decumbens sola y en SSP con árboles leguminosos (Acacia mangium, A. Angustissima y Mimosa artemisiana), informaron que los incrementos en la proteína de la gramínea estuvieron influenciados por la degradación de la materia orgánica y el reciclaje de nutrientes en suelos con sombrío, lo cual podría indicar que los resultados en la respuesta en proteína en asocios de gramíneas y arbustivas o árboles, estaría determinada por el mayor reciclaje de nutrientes, la densidad de sombra y el tipo de pasto asociado.
El contenido de FDA en las gramíneas en monocultivo y en las asociaciones gramínea-arbustiva, presentó una tendencia estadística (p=0,0562). Las concentraciones más bajas de FDA se registraron en la gramínea BM y todas sus combinaciones con las arbustivas, con registros que variaron entre 38,9 y 41,6% (Cuadro 2). Los registros más altos de FDA se reportaron para la gramínea BT combinada con las arbustivas C. argentea y T. diversifolia, con valores de 44,7 y 44,05%, respectivamente. Los resultados en FDA para B. brizantha cv toledo fueron consistentes a los encontrados para proteína, y reflejan la pérdida de valor nutricional a los días de corte evaluado.
Las concentraciones de ceniza y de extracto etéreo presentaron una tendencia estadística entre arreglos (p<0,1). En casi todos los arreglos en donde hubo combinaciones gramínea-arbustivas se observó una tendencia estadística hacia un mayor porcentaje de cenizas y de extracto etéreo, comparado con la respectiva gramínea sola. Diferentes autores han reportado que el botón de oro es una planta con unas altas concentraciones de cenizas (13,7 a 21,4% de cenizas) (Rosales, 1992; Sarria et al., 2003; González et al., 2014), lo cual puede ser atribuido a que los miembros de la familia Arastaceae tienden a acumular grandes cantidades de sales inorgánicas en sus forrajes (Lezcano et al., 2012).
Al igual que en las concentraciones de cenizas, se ha informado que T. diversifolia es un forraje con una concentración de grasas superior a la registrada en una gramínea promedio (Mahecha y Rosales, 2005; Mahecha et al., 2007; García et al., 2008; Pérez et al., 2009; González et al., 2014). Para este arbusto forrajero se reportan valores entre 1,4 y 3,4% de extracto etéreo de la materia seca. Para Cratylia argentea se reportan valores de 9,4 y 3,1% para ceniza y extracto etéreo, respectivamente. El hecho que en el presente trabajo solo se presentó una tendencia estadística, podría estar relacionado con la baja inclusión de la arbustiva en la muestra.
Los resultados obtenidos en el presente trabajo registraron efecto del arreglo SSP evaluado en la concentración de ácido linoleico (p<0,05). El asocio de B. brizantha cv toledo con T. diversifolia presentó la mayor concentración de este ácido graso (0,28 g/100 g de MS), seguida de la combinación de B. brizantha cv toledo con ambas arbustivas (0,277 g/100 g de MS), registrando, en ambos casos, diferencias significativas con el valor más bajo, encontrado en la gramínea B. decumbens en monocultivo (0,184 g/100 g de MS). Aunque no se encontraron otros reportes de ácidos grasos en estas especies, los resultados obtenidos resultan de interés para futuras evaluaciones sobre los efectos de estas asociaciones en la calidad de la grasa de la carne y de la leche, y con su potencial efecto en la disminución de GEI. Aumentos en la disponibilidad de ácido linoleico en el forraje sumado a la disponibilidad de taninos a nivel ruminal se han relacionado con una mayor disponibilidad de ácido transvaccénico, que es el principal precursor de ácido linoleico conjugado (ALC), ácido graso con potenciales beneficios para la salud humana (Lourenco et al., 2008). Collomb et al. (2006) reportaron cómo la diversidad de las pasturas incrementó los contenidos de ALC en la leche, comparados con los niveles encontrados en pasturas puras, asociado con la presencia de algunos metabolitos secundarios que se encuentran en las pasturas, y que se sugieren como potenciales modificadores de la biohidrogenación ruminal.
El resultado de degradación de la materia seca a las 48 h no presentó efecto significativo del arreglo (p=0,1267) de la sombra (p=0,6305), ni de la interacción de ambos factores (p=0,3418). Sin embargo, al realizar las comparaciones planeadas, sí se registraron efectos significativos o tendencias estadísticas (Cuadro 5).
Cuadro 5. Promedios, error estándar (EE) y valor de p (p) para la variable degradación de la materia seca a las 48 h encontrados en las diferentes comparaciones planeadas realizadas con arreglos utilizados en el experimento. Hacienda la Candelaria, Universidad de Antioquia, Caucasia, Antioquia, Colombia. 2013.
Table 5. Averages, standard error (SE) and p (p) for degradation of dry matter at 48 h found in the different planned comparisons made whit the arrangement used in the experiment. The Candelaria farm, University of Antioquia, Caucasia, Antioquia, Colombia. 2013.
La comparación planeada presentó efecto significativo (p<0,05) entre la degradabilidad a las 48 h de la gramínea B. hibrido cv mulato II (BM), comparada con las otras dos Brachiarias utilizadas en el estudio. No se observó diferencia significativa (p>0,05) entre la degradabilidad de la MS a las 48 h entre BD y BT. Estos resultados sugieren mejor calidad nutricional en la gramínea BM, con un valor de degradabilidad a las 48 h que alcanzó 56,6% de la materia seca (MS); seguido de la gramínea BD (52,1%), y por último, BT (48,9%). Los resultados obtenidos pueden ser atribuidos a las características bromatológicas observadas en cada pastura, ya que la edad de cosecha utilizada (cuarenta días) pudo influir en la calidad del forraje. Quintino et al. (2013) encontraron que la edad de la planta afectó significativamente la digestibilidad in vitro de B. brizantha. Está bien documentado el efecto negativo de aportes deficientes de nitrógeno en la dinámica ruminal (Minson, 1990), así como también, la restricción que imponen altas concentraciones de fibra en la digestibilidad de la dieta (Van Soest, 1994).
Pese a observarse menor calidad nutricional en términos de degradación de la MS para la gramínea BT, los resultados de las pruebas planedas de la gramínea sola y acompañada de las arbustivas T. diversifolia o C. argentea, sugieren que el asocio mejoró significativamente (p<0,05) la degradabilidad de la MS. Los resultados obtenidos indicaron que el asocio de la gramínea BT con la arbustiva C. argentea, incrementó en 4,51% la degradabilidad de la MS en relación a monocultivo; y demostró una tendencia estadística (p=0,08) al estar acompaña de T. diversifolia, alcanzando una degradación de 52,9% de la MS.
Los resultados obtenidos concuerdan con los reportados por Morales et al. (2013), quienes encontraron que la calidad nutricional de las pasturas incrementó cuando se asoció con Lotus uliginosus. Sin embargo, fueron opuestos a los de Balseca et al. (2015), quienes encontraron que la asociación de leguminosas (C. pubescens y C. cajan) con Brachiarias no afectó la calidad nutricional de las raciones. Los resultados del presente estudio indicaron que la calidad nutricional de BT fue mayor cuando se asoció con las arbustivas que cuando estuvo en monocultivo. En otra investigación B. brizantha respondió significativamente a la asociación con T. diversifolia comparada con el monocultivo, incrementando significativamente la proporción de hojas, disminuyendo la proporción de tallos, y con una tendencia a una mayor producción de materia seca sin afectar su altura (Mahecha et al., 2015). En la misma investigación, también se encontró respuesta positiva en esas variables para BD al estar asociada con las arbustivas; sin embargo, en el presente trabajo no hubo respuesta positiva significativa de la asociación, para la degradabilidad de la MS del forraje a 48 h en esta gramínea.
El análisis de los parámetros obtenidos de la cinética de degradación (Cuadro 6), de acuerdo con lo descrito por Orskov y McDonald (1979), indicó un efecto significativo de la interacción sombra x arreglo (p<0,05) en el parámetro a (intercepto con el eje Y en el tiempo cero), y una tendencia estadística (p=0,0671) de la interacción sombra x arreglo en el parámetro c (tasa constante de la función b).
Cuadro 6. Parámetros de degradabilidad del forraje de cada arreglo evaluado en el experimento de gramíneas solas o asociadas a arbustivas en arreglos silvopastoriles, a diferentes niveles de sombra. Hacienda La Candelaria, Universidad de Antioquia, Caucasia, Antioquia, Colombia. 2013.
Table 6. Degradability parameters of the forage from each arrangement evaluated in the experiment of grasses alone or associated to shrubs in silvopastoral arragements, in different shade levels. The Candelaria farm, University of Antioquia, Caucasia, Antioquia, Colombia. 2013.
La fracción a en la combinación BT+C+T bajo la condición sin sombra, fue menor, y presentó diferencia significativa (p<0,05) y una tendencia estadística (p=0,0785), con la fracción a de la misma combinación bajo la condición de 60% y 30% de retención de luz, respectivamente. Estos resultados indicaron que al incrementar la cantidad de sombra, hubo una disminución lineal de la materia seca rápidamente degradable en rumen, asociada a la combinación BT+C+T. Sin embargo, pese a no registrarse diferencias significativas en los parámetros b y c, la simulación de la degradación potenciada hasta las 72 h (Figura 1), indicó que bajo la condición de retención del 30% de la luz, las combinaciones BM+C y BD+T obtienen la mayor tasa de degradación con valores que alcanzan el 78,6 y 76,9% de la MS. Asimismo, se observó, que al disminuir el 30% de luz, las gramíneas en monocultivo presentaron menor degradación potencial, que al estar asociadas a arbustivas.
Figura 1. Degradación potencial de la materia seca para el forraje de los diferentes arreglos evaluados en el experimento de gramíneas solas o en asociación con arbustivas en arreglos silvopastoriles. Bajo condición sin sombra (a), con restricción del 30% de luz (b) y con restricción del 60% de luz (c). Hacienda La Candelaria, Universidad de Antioquia, Caucasia, Antioquia, Colombia. 2013.
Figure 1. Potential degradation of dry matter of forage from different arrangement evaluated in the experiment of grasses alone or associated to shrubs in silvopastoral arragements. On condition unshaded (a), restricted to 30% of light (b) and 60% restriction of light (c). The Candelaria farm, University of Antioquia, Caucasia, Antioquia, Colombia. 2013.
BT: Brachiaria brizantha cv toledo, BD: Brachiaria decumbens, BM: Brachiaria hibrido cv mulato II, C: Cratylia argentea, T: Tithonia diversifolia.
La interacción entre el arreglo utilizado y el nivel de sombra indicó que algunos asocios responden de manera diferente a la disminución en la incidencia vertical de luz. En las gramíneas del género Brachiaria, las cuales han sido descritas como medianamente tolerantes a ambientes bajo sombra (Wong, 1991), han sido reportados cambios en el porcentaje de materia seca (Gobbi, 2007), modificaciones en la altura de la planta y cambios en su área foliar específica (Martuscello et al., 2009), como respuesta a alteraciones en la incidencia de luz. Estas alteraciones morfológicas, son correspondientes con cambios bromatológicos que pueden alterar la dinámica de degradación ruminal de compuestos fibrosos.
Contrario a lo esperado con relación a la emisión de metano producto de la fermentación in vitro, no se observó efecto significativo de los factores evaluados (p>0,05), con valores que variaron entre 26,2 y 38,1 ml de CH4/g de MS incubada para el forraje de los diferentes arreglos evaluados. Varios autores han afirmado que la inclusión de especies arbustivas en la dieta de rumiantes puede constituirse en una oportunidad para disminuir las emisiones de metano entérico (Kamra et al., 2006; Lascano y Cárdenas, 2010; Mirzaei-Aghsaghali y Maheri-Sis, 2011). En ensayos in vitro, se demostró que la inclusión de T. diversifolia en un 10 y 20% de la materia seca, logró disminuir en más del 50% la población de metanógenos en el fluido ruminal (Galindo et al., 2011). Se demostró además, que por lo menos con la inclusión de 20% de T. diversifolia se logró reducir la población de protozooarios, lo cual resulta de mucha importancia en la disminución de metano entérico, dado que hay una relación directa entre bacterias metanógenas y población de protozoarios (Galindo et al., 2008; Delgado et al., 2012; Galindo et al., 2012). En el caso de C. argentea, Meale et al. (2012) para condiciones in vitro y Hess et al. (2006) para condiciones in vivo (usando ovejas), demostraron que la inclusión de esta leguminosa baja en taninos, logró disminuir la emisión de gases de efecto invernadero hasta en un 13%, comparado con dietas con base en gramíneas. De igual forma, Mayorga et al. (2014), empleando la técnica del poli-túnel, evidenciaron que la inclusión del 30% de Guazuma ulmifolia en la dieta basal de novillos en crecimiento, disminuyó en 13,1% la emisión de metano, comparados con dietas 100% P. maximum. Por otro lado, se tenía la premisa que el cambio en la calidad nutricional del forraje, incluido su contenido de ácidos grasos insaturados, influiría en la producción in vitro de metano; sin embargo, los resultados encontrados parecieran indicar que los cambios estructurales y nutricionales encontrados en las asociaciones pasto-arbustiva comparados con el pasto solo, no habrían sido suficientes para impactar las poblaciones de agentes productores de metano, posiblemente debido a la baja inclusión de las arbustivas en las muestras evaluadas. Sería importante considerar una mayor inclusión de arbustivas en las muestras a evaluar en futuras investigaciones, de forma que representen un mayor porcentaje de las arbustivas en los arreglos silvopastoriles que se hagan en campo.
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