Nutrición Animal Tropical 15(2): 25-41 Julio-Diciembre, 2021
ISSN: 2215-3527 / DOI: 10.15517/nat.v15i2.48001
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1
Este trabajo formó parte del proyecto de investigación 737-B5-188 inscrito en la Vicerrectoría de Investigación de la Universidad
de Costa Rica. Universidad de Costa Rica, San José, Costa Rica.
2
Universidad de Costa Rica, Facultad de Ciencias Agroalimentarias. Estación Experimental Alfredo Volio Mata. San José, Costa
Rica. Autor para correspondencia: jorge.elizondosalazar@ucr.ac.cr (https://orcid.org/0000-0003-2603-9635).
3
Ministerio de Salud. San José, Costa Rica. Correo electrónico: humberto.espinoza@misalud.go.cr
Recibido: 27 abril 2021 Aceptado: 30 julio 2021
Esta obra está bajo licencia internacional CreativeCommons Reconocimiento-NoComercial-SinObrasDerivadas 4.0.
Nota Técnica
Evaluación de los purines como una alternativa de fertilización orgánica en pasto
estrella africana
1
Jorge Alberto Elizondo-Salazar
2
y Humberto Espinoza-Fonseca
3
Resumen
La mezcla de residuos originados por los sistemas de producción animal, que pueden incluir
estiércol, aguas de lavado, agua de lluvia, restos de alimento balanceado y desechos de
cama, han sido utilizados para mejorar la productividad de las cosechas y comúnmente se les
denomina purines. El objetivo del presente estudio fue evaluar el efecto de la aplicación de
fertilizantes orgánicos e inorgánicos sobre la producción y composición química del pasto
estrella africana en una finca lechera especializada. El estudio se llevó a cabo de mayo a
diciembre del 2018 en la Estación Experimental Alfredo Volio Mata de la Universidad de Costa
Rica. Se utilizó un área de 500 m
2
en un aparto de pasto estrella africana. El área total se
dividió en tres bloques y cada bloque fue subdividido en cuatro parcelas que
correspondieron a los diferentes tratamientos de fertilización nitrogenada a una dosis
constante de 250 kg/ha/año distribuido en seis aplicaciones. Cada parcela fue de 5 x 5 m y
los tratamientos utilizados fueron: 1) testigo (0 kg de nitrógeno), 2) compost, 3) purines y 4)
urea. El rendimiento total de materia verde fue similar en el tratamiento control y compost
(3,8 y 3,9 ton/ha/corte), superados por los purines y la urea (5,7 y 7,5 ton/ha/corte,
respectivamente). No hubo diferencias significativas (p>0.05) en la concentración de materia
seca (19,7 a 21,6%), mientras que el rendimiento de materia seca fue significativamente mayor
(p<0.001) en la urea (1,2 ton/ha/corte), seguido por los purines y compost (0,9 y 0,7
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ton/ha/corte, respectivamente). El tratamiento con urea presentó los mayores rendimientos y
las mejores características nutricionales del pasto seguido del tratamiento con purines, que se
presenta como una alternativa viable de fertilización orgánica para ser utilizada en el pasto
estrella africana.
Palabras clave: nitrógeno, estiércol, forrajes, fertilizante, nutrición animal.
Abstract
Evaluation of dairy slurry as an alternative of organic fertilizer in African star grass.
The mix of residues originating from animal production systems, which can include manure,
cleaning water, rainwater, and waste feed, have been used to improve crop productivity, and
are commonly referred to as slurry. The objective of this study was to evaluate the effect of
the application of inorganic and organic fertilizers on the production and chemical
composition of African star grass in a specialized dairy farm. The study was carried out from
May to December 2018 at the Alfredo Volio Mata Experiment Station of the University of
Costa Rica. An area of 500 m
2
was used in an African star grass paddock. The total area was
divided into three blocks and each block was subdivided into four plots that corresponded to
the different nitrogen fertilization treatments at a constant dose of 250 kg/ha/year distributed
in six applications. Each plot was 5 x 5 m and the treatments were: 1) control (0 kg of
nitrogen), 2) compost, 3) slurry and 4) urea. Total yield of green forage was similar for the
control and compost treatment (3,8 and 3,9 ton/ha/cut) surpassed by the slurry and urea
treatment (5,7 and 7,5 ton/ha/cut, respectively). There were no significant differences
(p>0.05) for dry matter concentration (19,7 to 21,6%), while dry matter yield was significantly
higher (p<0.001) in urea (1,2 ton/ha/cut), followed by slurry and compost (0,9 and 0,7
ton/ha/cut, respectively). Treatment with urea presented the highest yield and the best
nutritional characteristics followed by the slurry treatment, which represents a viable
alternative of organic fertilizer to be used in African star grass.
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Keywords: nitrogen, manure, forages, fertilizer, animal nutrition.
INTRODUCCIÓN
La producción de leche en Costa Rica se vio incrementada desde 1980 al 2011, pasando de
308 a 966 millones de kilogramos, lo que representó un aumento anual promedio del 7%
(González, 2012). Esto ha ocasionado un incremento en el consumo de alimento balanceado,
forraje y fertilizantes, y una elevada producción de residuos pecuarios que deben manejarse
adecuadamente ya que representan un riesgo de contaminación ambiental.
Los residuos originados por los sistemas de producción animal han sido utilizados por
muchos años para mejorar la productividad de las cosechas. Dependiendo del sistema de
manejo de la explotación, estos residuos pueden incluir estiércol, aguas de lavado, agua de
lluvia, restos de alimentos balanceados y desechos de cama, entre otros. A las mezclas
fortuitas de dichos residuos comúnmente se les denomina purines (Kupper et al., 2020).
Los purines contienen nitrógeno (N), fósforo (P), potasio (K) y otros elementos que pueden
ser utilizados para la nutrición de las plantas forrajeras. En caso de que se utilicen prácticas
inadecuadas de manejo, como altas dosis o aplicación en lugares donde no se puedan
aprovechar, se aumenta el riesgo de contaminación de aguas. Gran parte de los nutrientes y
otros compuestos presentes no serán aprovechados por las plantas o no serán retenidos por
las partículas del suelo (Perazzolo et al., 2017).
El objetivo de utilizar los purines de manera eficiente es aprovechar los nutrientes para el
crecimiento y desarrollo del pasto y reemplazar o disminuir el fertilizante químico. Existe
además un interés de aplicar estos purines ya que los forrajes requieren una cantidad
importante de nutrientes (Carter et al., 2010) y se pueden hacer varias aplicaciones en el año.
También, debido a que los forrajes proveen una cobertura anual y tienen típicamente raíces
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profundas, los purines presentan un menor riesgo a perderse por escorrentía o lixiviación
(Milliron et al., 2019).
Al comparar con otras fuentes nitrogenadas, algunos autores han indicado que los purines
pueden tener otros beneficios como mejorar las condiciones físicas del suelo (Schröder,
2005), que puede deberse a un incremento en la actividad microbiana (Bittman et al. 2005) y
de la lombriz de tierra (Raworth et al., 2004). Lovieno et al. (2009) indicaron que las
aplicaciones repetidas de estiércol bovino incrementan la tasa de respiración del suelo
debido al aumento de la actividad y crecimiento microbial resultado de una mayor
disponibilidad de carbono.
Además de aportar nutrientes a la materia orgánica y mejorar la respiración del suelo, la
aplicación de purines puede aumentar el pH del suelo al reducir la aplicación de fertilizantes
inorgánicos (Schröder et al., 2011; Khaliq y Abbasi, 2015). Sin embargo, el impacto de los
purines sobre el pH del suelo depende de la fuente y del tipo de suelo. Un aumento en el pH
del suelo con la adición de purines es consistente con datos de Whalen et al. (2000) y
Sadeghpour et al. (2016), quienes concluyeron que el incremento se debió al efecto tampón
del bicarbonato y ácidos orgánicos presentes.
La aplicación de purines también se ha asociado con una serie de impactos negativos para el
ambiente. Las tasas de aplicación a menudo resultan en una mayor cantidad de nutrientes de
los que la planta necesita y estos pueden ser transportados hacia cuerpos de agua causando
eutrofización (Kumaragamage y Akinremi, 2018). La aplicación de purines afecta también la
calidad del aire al incrementar las emisiones de amoniaco y óxido nitroso (Hou et al., 2015;
Zhou et al., 2017), contribuyendo con las emisiones totales de gases de efecto invernadero e
impactando el cambio climático (Reay et al., 2012). Adicionalmente, su aplicación puede
introducir hormonas y patógenos que pueden persistir en el suelo o ser transportados a
fuentes de agua (Semenov et al., 2009; Mina et al., 2016).
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En Costa Rica no se dispone de suficiente información en relación con el potencial que tiene
el uso de los purines de lecherías en los forrajes. Por lo que el objetivo de esta investigación
fue evaluar el efecto de la aplicación de fertilizantes orgánicos e inorgánicos sobre la
producción y composición química del pasto estrella africana (
Cynodon nlemfuensis
) en una
finca ubicada en la meseta central de Costa Rica.
Materiales y métodos
Localización
El estudio se llevó a cabo de mayo a diciembre del 2018 en la Estación Experimental Alfredo
Volio Mata de la Universidad de Costa Rica, ubicada en el Alto de Ochomogo en la provincia
de Cartago (latitud 9°55” 10´ N y longitud 83°57" 20´ O). La finca se encuentra a 1542 m de
altitud, presenta una precipitación media anual de 1500 mm distribuida entre los meses de
mayo a noviembre, la temperatura media es de 19,5 ºC y una humedad relativa promedio de
84%. El suelo está clasificado como Typic Distrandepts, de origen volcánico (Vásquez, 1982),
caracterizado por tener una profundidad media con buen drenaje natural y una fertilidad
media.
Tratamientos y diseño experimental
Se utilizó un área de 500 m
2
en un aparto de pasto estrella africana. El área total se dividió en
tres bloques y cada bloque fue subdividido en cuatro parcelas que correspondieron a los
diferentes tratamientos de fertilización nitrogenada a una dosis constante de 250kg/ha/año
distribuido en seis aplicaciones (41,7 kg de N cada una). Cada parcela fue de 25 m
2
(5 x 5 m) y
estuvo separada una de la otra por un callejón de un metro y de 2 m entre los bloques. Los
tratamientos utilizados fueron: 1) el testigo (0 kg de nitrógeno), 2) compost, 3) purines y 4)
urea (46% de N). El compost fue producido a partir de
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residuos de ensilado, de cama (estiércol y burucha) y de alimentos varios (alimento
balanceado, hojas y ramas de forrajes). Los purines fueron extraídos de un tanque de
recolección ubicado en la parte baja de la finca. Una muestra representativa del suelo, del
purín y del compostaje fue enviada al Laboratorio de Suelos, Aguas y Foliares del Instituto
Nacional de Innovación y Transferencia en Tecnología Agropecuaria para su respectivo
análisis químico (Cuadro 1).
Cuadro 1. Análisis químico del suelo donde se encontraba el pasto estrella africana y de los
abonos orgánicos utilizados en el ensayo. Cartago, Costa Rica. 2018.
cmol (+) / l
%
Ca
Mg
K
N
total
P
Cu
Zn
Mn
Fe
Suelo
3,4
2,7
1,4
0,4
2,0
23,0
3,2
60,0
185,0
Purines
0,4
0,1
0,1
0,05
0,2
1,0
21,0
41,0
167,0
Compost
5,8
3,9
7,9
1,0
234,0
6,0
7,3
21,0
55,0
Al inicio del experimento, el área total de pasto se uniformizó cosechando a 5 cm del suelo y
a partir de dicha uniformización se programaron seis cortes consecutivos cada 28 días. Al
cabo de cada periodo de rebrote, las parcelas fueron cosechadas totalmente de manera
manual, a la misma altura del corte de uniformización. La producción total de biomasa fresca
de cada parcela se pesó con una romana en el campo y se extrajo una muestra
representativa de tres kilogramos para ser analizada en el laboratorio de bromatología de la
Estación Experimental Alfredo Volio Mata de la Universidad de Costa Rica. Cada muestra fue
pesada en fresco y secada a 60 °C durante 48 horas. Las muestras se molieron en un molino
Willey, con una malla de un milímetro. Posteriormente se determinó el contenido de materia
seca y proteína cruda siguiendo los métodos aprobados por el AOAC (2000), fibra detergente
neutro y fibra detergente ácido de acuerdo a Van Soest et al. (1991) y para la concentración
de lignina por Goering y Van Soest (1970). Se estimaron los rendimientos de biomasa verde,
biomasa seca y proteína cruda por hectárea a partir de los muestreos realizados. Los datos
obtenidos se analizaron con el PROC GLM del paquete estadístico SAS (2011) de acuerdo al
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modelo propuesto y la prueba Tukey se utilizó para determinar diferencias significativas entre
las medias de los tratamientos con un α≤0.05.
Se empleó una estructura experimental de bloques completos al azar con tres repeticiones
por tratamiento, utilizando el siguiente modelo matemático:
Y
ijk
= μ +α
i
+ β
j
+ γ
k
+ε
ijk
Donde:
Y
ijk
= Producción en kg/ha/corte
μ = Media general
α
i
= Efecto del i-ésimo tratamiento
β
j
= Efecto del j-ésimo bloque
γ
k
= Efecto del k-ésimo muestreo
ε
ijk
= Error experimental
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El análisis químico que se le realizó a los purines reporta contenidos relativamente bajos de
nutrientes (Cuadro 2); situación concordante con lo expresado por Möller y Müller (2012),
quienes reportaron que el aporte de los purines en términos de contenido de materia seca y
nutrientes es bajo. Sin embargo, la producción de altos volúmenes lo hace una opción
interesante en las producciones agrícolas.
Varios factores pueden intervenir sobre la calidad de los purines; como lo son el tipo de
alimentación que se le ofrece a los animales, el tipo de ganado, la duración y condición de
almacenamiento y las condiciones ambientales (Marañón et al., 1998; Kavanagh et al., 2019).
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Para el caso de los purines utilizados en el presente experimento, la baja concentración de
nutrientes pudo deberse principalmente a factores de almacenamiento. Por tratarse de
purines almacenados en un tanque de concreto, el proceso de sedimentación que tiene lugar
puede afectar la distribución de los nutrientes en los diferentes niveles y, además, por tratarse
de una fosa sin cobertura, el agua de lluvia aumenta el volumen. Esto ocasiona una
disminución en la concentración por un efecto de dilución (Kavanagh et al., 2019).
El rendimiento de materia verde mostró diferencias altamente significativas entre
tratamientos, siendo mayor para la urea seguida por los purines, mientras el compost y el
control tuvieron valores similares y menores.
Cuadro 2. Producción y composición química del pasto estrella africana fertilizada con
diferentes abonos a una dosis de 250 kg de nitrógeno/ha/año. Cartago, Costa
Rica. 2018.
Tratamiento
Variable
Control
Compost
Purines
Químico
EEM
Peso verde, kg/ha/corte
3830,0 c
3923,0 c
5762,0 b
7537,0 a
756,0
MS, %
21,1
21,6
19,9
19,7
1,0
MS, kg/ha/corte
723,5 c
742,8 c
965,8 b
1247,9 a
115,0
PC, %
12,8 c
13,0 c
14,9 b
16,7 a
0,4
PC, kg/ha/corte
92,0 c
96,5 c
144,1 b
203,7 a
16,6
Cenizas, %
11,1
11,4
12,0
11,5
0,2
FND, %
58,9 b
59,4 b
57,5 ab
56,9 a
0,7
FAD, %
33,4
33,6
32,4
31,7
0,7
Lignina, %
5,9
5,8
5,6
5,8
0,2
abc
Diferente letra en una misma fila representa diferencia significativa p<0.001.
MS: Materia seca; PC: Proteína cruda; FND: Fibra neutro detergente; FAD: Fibra ácido
detergente.
EEM: error estándar de la media.
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Los fertilizantes orgánicos contienen concentraciones muy bajas de N y este nutriente debe
ser convertido a sus formas inorgánicas por las bacterias y hongos del suelo antes de que
pueda ser utilizado por las plantas (de Moura-Zanine y de Jesus-Ferreira, 2015). Esta situación
pudo haber marcado la diferencia en los rendimientos obtenidos entre los purines y el
compost. También la volatilización de amoniaco (NH
3
) reduce sustancialmente la
disponibilidad del N de los abonos orgánicos (Zhou et al., 2017) y esto los hace menos
eficientes cuando se comparan con fertilizantes químicos.
No hubo diferencias significativas (p>0.05) en la concentración de materia seca (%) del pasto
estrella africana en este estudio, mostrando valores dentro del rango obtenido por Villalobos
y Arce (2014); quienes analizaron el valor nutricional del pasto estrella africana bajo pastoreo
en cuatro fincas comerciales de ganado lechero ubicadas en las provincias de Guanacaste y
Puntarenas (18,55 y 29,47%).
Los resultados obtenidos en este ensayo también coinciden con lo encontrado por Salazar
(2007) y Sánchez y Soto (1999) en los distritos de Quesada y Fortuna del cantón de San
Carlos, respectivamente.
El rendimiento de materia seca presentó diferencias altamente significativas (p<0.001) entre
tratamientos y mantuvo la misma tendencia mostrada para el rendimiento de pasto verde.
Estas diferencias se deben principalmente a que el fertilizante químico provee nutrientes
fácilmente disponibles para las plantas que impactan positivamente el crecimiento y por ende
el rendimiento, mientras que el fertilizante orgánico libera los nutrientes más lentamente y en
ocasiones no son suficientes para llenar los requerimientos para el crecimiento de las plantas
en un corto tiempo (Manna et al., 2005; Meng et al., 2005).
La tasa de mineralización en los fertilizantes orgánicos determina la cantidad de N disponible
para la planta durante la época de crecimiento. Esto varía significativamente dependiendo de
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la composición del estiércol, las condiciones de almacenamiento, el tratamiento al que haya
estado sometido, el manejo histórico de la pastura y el suelo y el método de aplicación (Van
Kessely Reeves, 2002; Griffin et al., 2005). A pesar de esta variabilidad, Madison et al. (1995)
propone asumir que del 30 al 50% del N total está disponible para el primer año como
aprovechable para la planta al momento de la aplicación y la cantidad de N que se mineraliza
durante la época de crecimiento.
Una de las mayores desventajas del compost es la pérdida de carbono y N durante el
proceso (Eghball, 2002); por esta razón pudo deberse la menor producción de biomasa con
respecto al tratamiento con purines.
Los rendimientos de biomasa seca fueron menores a los reportados por Villalobos y Arce
(2013) en fincas lecheras utilizando fertilización química y cuyo promedio fue de 4,48
ton/ha/corte (2,2-6,0ton/ha/corte). Estas diferencias se atribuyen principalmente a que en el
estudio de Villalobos y Arce (2013) los muestreos se realizaron a una edad de rebrote de dos
meses, mientras que en el presente ensayo se realizaron a los 28 días.
Johnson et al. (2001) en un estudio realizado en Florida de los Estados Unidos, evaluaron el
rendimiento de tres especies de pasto (incluido el estrella africana) utilizando dosis de 0, 39,
78, 118 y 157 kg de N/ha por ciclo de 28 días y encontraron que con una dosis de 39 kg/ha de
N la producción de estrella africana fue de 1,4 ton/ha/MS.
La concentración de proteína cruda fue significativamente diferente (p<0.001) entre
tratamientos (Cuadro 2), siendo mayor con urea, mientras los purines mostraron un
contenido intermedio, y el compost y el control tuvieron contenidos similares y menores. Se
debe considerar que, en el compost, la liberación de nutrientes es lenta y requiere de mayor
tiempo para evaluar resultados en plantas. Debido a la mayor disponibilidad de N en los
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fertilizantes químicos, la planta puede lograr una mayor absorción para la síntesis de
aminoácidos y proteína (Zandvakili et al., 2012).
Pant et al. (2004) evaluaron el valor nutricional del pasto estrella africana durante tres años
bajo diferentes programas de fertilización y encontraron un rango entre 8,7 a 28,3% para el
contenido de PC.
El rendimiento de PC (kg/ha) varió significativamente (p<0.001) entre tratamientos y, al
consistir en un indicador integrado por el contenido de PC y la biomasa, mantuvo la misma
tendencia.
La concentración de FND varió entre 56,9 y 59,4%, valores inferiores al promedio de 64,21%
reportado por Villalobos y Arce (2014). También el contenido de FND fue menor al reportado
por otros autores (Sánchez y Soto, 1999; Johnson et al., 2001; Salazar, 2007) con valores entre
71,1 a 75,5%. Un contenido de pared celular alto repercute negativamente sobre la
digestibilidad de la MS, lo que a su vez puede originar baja producción en los animales.
No hubo diferencias significativas (p>0.05) en los contenidos de cenizas, FAD y lignina. El
contenido de cenizas fue muy similar al obtenido por Villalobos y Arce (10,97%, 2014) pero la
concentración obtenida fue superior a la encontrada por Salazar (2007), Sánchez y Soto
(1996) con 8,69% y 9,0%, respectivamente, en fincas de la zona de San Carlos.
El contenido de FAD fue muy cercana al valor promedio de 34,95% reportado por Villalobos
y Arce (2014) e inferior al encontrado por Salazar (2007) en la zona de San Calos con 37,88%.
Johnson et al. (2001) reportaron contenidos de FDA entre 30,9-33,9% para el pasto estrella
africana y mencionaron que la fertilización nitrogenada tuvo poco efecto sobre dicha
variable.
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El uso de purines como fertilizante requiere de ciertas precauciones, especialmente debido a
problemas ambientales por las pérdidas de N por lixiviación de nitratos y volatilización de
amoniaco y óxido nitroso que puede sufrir (Meade et al., 2011). Mayor investigación sobre los
métodos de aplicación (Schröder et al., 2015), dosis (MaiaFilho et al., 2013) y fraccionamiento
(Martínez-Lagos et al., 2014), con el fin de minimizar las pérdidas de N (Ekpo et al., 2016), son
necesarios para disminuir su impacto al ambiente. En el presente estudio, el uso de purines
como una alternativa de fertilización orgánica en el pasto estrella africana permitió obtener
rendimientos de biomasa y calidad nutricional adecuados para poder ser empleados en la
alimentación de rumiantes.
CONSIDERACIONES FINALES
En la presente investigación, el tratamiento con urea mostró los mayores rendimientos y las
mejores características nutricionales en el pasto estrella africana seguido del tratamiento con
purines. La aplicación de purines se presenta como una alternativa viable de fertilización
orgánica que tiene el potencial de suplir nutrientes al pasto estrella africana con el fin de
producir una cantidad adecuada de biomasa y mantener un valor nutricional superior al de
sistemas sin fertilización.
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