Introducción

En 2020, la producción de leche de vaca en México fue de 12´564,000 millones de litros, de los cuales 20.51 % se produjo en los sistemas de producción especializados de la Comarca Lagunera (SIAP, 2021). En esta región, los principales patrones de forrajes usados para alimentar el ganado están compuestos de maíz y/o sorgo en primavera o verano y avena en otoño-invierno (Sánchez et al., 2018). Uno de los principales problemas para producir estos forrajes es la escasez de agua para riego (Reta et al., 2017b). Además, la producción de forrajes, sobre todo durante la primavera y el verano, está siendo afectada por los efectos del cambio climático como la elevada temperatura y por los periodos de sequía prolongados (Sanderson et al., 2011). Esta situación se agravará en las próximas décadas. Por lo tanto, es necesario encontrar especies forrajeras alternativas como cártamo (Carthamus tinctorius L.) sin espinas, triticale, cebada y trigo que ayuden a sostener la producción de leche bajo las condiciones limitadas de agua de riego en un futuro en el norte-centro de México.

Una alternativa para incrementar el potencial forrajero en la región es la siembra de cártamo en siembras tardías, como cultivo con características apropiadas para regiones áridas y semiáridas con limitada disponibilidad de agua (Bar-Tal et al., 2008; Leshem et al., 2000), y con moderada tolerancia a la salinidad (Maas et al.,1986). Otra alternativa es la siembra de cereales forrajeros alternativos como triticale, cebada y trigo; los cuales tienen mayor tolerancia a bajas temperaturas (Snyder y Melo-Abreu, 2005) y salinidad (Santamaría et al., 2006) que la avena. Además, en comparación con avena, estos cultivos no han mostrado daños por enfermedades foliares en siembras tardías en esta región (Reta et al., 2018). El objetivo de este estudio fue comparar el potencial forrajero y la composición nutritiva de cereales de grano pequeño y cártamos con y sin espinas con los observados en avena en siembras tardías de otoño-invierno. El estudio está diseñado para evaluar la hipótesis de que existen genotipos de cereales de grano pequeño y cártamo con características adecuadas para incrementar la composición nutritiva del forraje y los rendimientos de materia seca y nutrientes por hectárea, respecto a la avena en siembras tardías de otoño-invierno.

Materiales y métodos

Localización del experimento

Los experimentos se realizaron en los ciclos de producción de otoño-invierno 2017/2018 y 2018/2019, en el Campo Experimental La Laguna, del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), localizado en Matamoros, Coahuila, México (25° 32’ N, 103° 14’ O y 1150 m sobre el nivel del mar). El suelo en el sitio experimental presenta una textura franco arcillosa, con una profundidad mayor a 1.8 m, valores de disponibilidad de agua de 150 mm m-1 (Santamaría et al., 2008), contenido de carbono orgánico de 0.75% y un pH de 8.14 (Santamaría et al., 2006).

Tratamientos evaluados

La investigación consistió en comparar el comportamiento de cinco especies forrajeras como: avena (Avena sativa L.), cebada (Hordeon vulgare L.), trigo (Triticum aestivum L.), triticale (xTriticosecale Wittmack) y cártamo (Carthamus tinctorius L.), bajo un diseño experimental de bloques completos al azar con cuatro repeticiones. Los cultivares fueron: Avena (Cuauhtémoc y Karma), cebada (Cántabra, Narro95 y Valencia), trigo (AN265 y Salamanca), triticale (AN105 y Rio Nazas) y cártamo (CD686, Selkino y Guayalejo).

Preparación del terreno

La preparación del terreno consistió en un paso de arado, seguido de doble rastreo y nivelación con escrepa. La dosis de fertilización para N y P, se calculó considerando la capacidad de extracción del cultivo: 250 y 80 kg de N, P₂O₅ ha-1 respectivamente. La fuente de nitrógeno fue urea (46% de N) y la de fósforo, fosfato monoamónico (52% de P₂O₅). Para este último la dosis completa se aplicó a la siembra, la del N se distribuyó en porcentaje de 20, 40, 40 a la siembra, primero y segundo riegos de auxilio, respectivamente. La preparación del terreno y fertilización fue la misma en ambos ciclos del cultivo. No se aplicó fertilizante potásico debido a que los suelos en la región presentan un alto contenido de potasio disponible, con valores promedio de 3030 kg ha-1 a 0.30 m de profundidad (Santamaría et al., 2006).

Siembra y manejo agronómico del cultivo

En ambos experimentos la siembra se realizó en seco de forma manual, el 21 de diciembre de 2017 (Experimento 1) y el 23 de diciembre de 2018 (Experimento 2); el riego de siembra se aplicó el día siguiente. La densidad de siembra de los cereales fue de 80 kg ha-1 de semilla con 85% de germinación. Cada parcela experimental se estableció en 12 hileras con una distancia entre surcos de 18 cm y 6 m de longitud (12.96 m2). La parcela útil fue de 5 m de longitud de los 10 surcos centrales (9 m2). Cuando la planta del cultivo de cártamo alcanzó una altura de 15 cm se realizó un aclareo en toda la parcela experimental con la finalidad de dejar una densidad de 1,2 millones de plantas por hectárea. El cultivo del cártamo y los cereales recibieron un total de tres riegos de auxilio durante todo el ciclo; a los 34, 56 y 74 días después de la siembra (dds). Las etapas fenológicas de los cereales al aplicar los riegos luego de la siembra fueron: amacollamiento, encañe y embuche. La lamina en el riego de siembra fue de 150 mm en los otros tres riegos fueron de 130 mm.

Variables respuesta

El índice de área foliar (IAF) se midió semanalmente durante el desarrollo del cultivo usando un ceptómetro AccuPAR PAR/LAI modelo LP-80 (Decagon Devices, Inc., Pullman WA), se tomaron seis lecturas por parcela entre las 1200 y 1400 h tiempo solar. En la cosecha se determinaron los rendimientos de forraje fresco y de MS. El contenido de MS se determinó en una muestra de 0.4 m2 tomada al azar en la parcela útil. Para ello, se muestrearon 0.74 m de tres de los surcos centrales de cada parcela. Las plantas muestreadas fueron pesadas en fresco, luego se realizó un pre-secado bajo la protección de un invernadero por cinco días, y posteriormente las muestras fueron secadas a 65 °C en una estufa de aire forzado por 48 a 72 horas hasta alcanzar peso constante (Novotny et al., 2018; Buthelezi et al., 2019). El rendimiento de MS se estimó multiplicando el rendimiento de forraje fresco por el porcentaje de MS del forraje en cada parcela útil. Las plantas muestreadas para estimar el contenido de MS fueron utilizadas para analizar el valor nutritivo del forraje. Las muestras de forraje en base seca se molieron en un molino Wiley® (Thomas Scientific, Swedesboro, NJ, USA) con malla de 1 mm. En cada muestra se determinó el contenido de nitrógeno utilizando el método de combustión Dumas número 990.03 de AOAC mediante el equipo Thermo Scientific Flash 2000 y el resultado se multiplicó por 6.5 para obtener el porcentaje de proteína cruda (PC) de la muestra (AOAC, 2005). La fibra neutro detergente (FND) y la fibra ácido detergente (FAD) se analizaron de acuerdo a Geoering y Van Soest (1970). La digestibilidad “in vitro” de la MS (DIVMS) se obtuvo utilizando una muestra del forraje seco y molido en la incubadora (Ankom Technology) Daisy (Ankom Technology, 2017). El contenido de energía neta para lactancia (EN_L) se determinó mediante la metodología propuesta por Weiss et al. (1992). Los rendimientos de PC y EN _L por hectárea se obtuvieron al multiplicar los contenidos de PC y EN_L por el rendimiento de MS por hectárea estimado en cada parcela experimental. El rendimiento de MS digestible (MSD) por hectárea se obtuvo al multiplicar DIVMS por el rendimiento de MS por hectárea.

Análisis estadístico

Los análisis estadísticos para las variables en estudio se presentan por ciclo. Se realizaron análisis de varianza (P < 0.05) para las siguientes variables: rendimientos de MS, PC, EN_L, MSD y concentraciones de PC, FND, FAD y DIVMS. Para comparar las medias se utilizó la prueba de la diferencia mínima significativa protegida de Fisher (P ≤ 0.05). El análisis de la información se efectuó con el programa estadístico SAS (SAS Institute, 2011).

Resultados y discusión

Clima y desarrollo del cultivo

Las temperaturas durante los dos ciclos de producción tuvieron un comportamiento diferente. La temperatura media del ciclo 2018-2019 fue más alta en diciembre y enero respecto a la ocurrida en 2017-2018, debido a las mayores temperaturas máximas y mínimas registradas en ese período (Figura 1). En enero ocurrió la emergencia de plántulas, posteriormente, en febrero y marzo durante la elongación del tallo y el crecimiento rápido de las plantas, la temperatura media del ciclo 2018-2019 fue menor, debido principalmente a una más baja temperatura mínima.

En relación a las temperaturas promedio de 30 años, las temperaturas medias de los dos ciclos del estudio fueron superiores, principalmente debido a que las temperaturas máximas fueron mayores durante todo el ciclo de crecimiento de los cereales y el cártamo. La precipitación ocurrida durante el desarrollo del cultivo fue mayor en el ciclo 2017-2018 (60,2 mm) respecto a la registrada en el ciclo 2018-2019 (21,30 mm) y en el promedio de 30 años (28,43 mm) (Figura 1).

El crecimiento y desarrollo de la cebada, el trigo y el triticale fue normal en los dos ciclos de crecimiento, mientras que la avena en 2017-2018 presentó problemas de enfermedades como roya (Puccinia coronata), cenicilla (Erysiphe graminis) y síntomas asociados al virus del enanismo amarillo de la cebada (bydv, por sus siglas en inglés) transmitido por pulgones. El virus del enanismo amarillo de la cebada (VEAC) es transmitido por áfidos Sitobion avenae (Fab), Metopolophium dirhodum (Wlk) y Rhopalosiphum padi L. (Herrera y Quiroz, 1983). En estudios realizados por (Navarro, 2017) menciona que la especie Sitobion avenae (Fab), puede llegar a producir entre 15 a 20 generaciones al año con una temperatura media de 20°C y una humedad relativa entre 75-80 %.

El crecimiento y desarrollo de la cebada, el trigo y el triticale fue normal en los dos ciclos de crecimiento, mientras que la avena en 2017-2018 presentó problemas de enfermedades como roya (Puccinia coronata), cenicilla (Erysiphe graminis) y síntomas asociados al virus del enanismo amarillo de la cebada (bydv, por sus siglas en inglés) transmitido por pulgones. El virus del enanismo amarillo de la cebada (VEAC) es transmitido por áfidos Sitobion avenae (Fab), Metopolophium dirhodum (Wlk) y Rhopalosiphum padi L. (Herrera y Quiroz, 1983). En estudios realizados por (Navarro, 2017) menciona que la especie Sitobion avenae (Fab), puede llegar a producir entre 15 a 20 generaciones al año con una temperatura media de 20°C y una humedad relativa entre 75-80 %.

La ocurrencia de enfermedades foliares en avena durante el ciclo 2017-2018 se asoció a una mayor precipitación respecto a 2018-2019, con días nublados y precipitación de 13 mm en febrero. Además, en 2017-2018 se presentaron temperaturas mínimas y medias más altas durante febrero e inicios de marzo (Figura 1), condiciones que propiciaron la aparición de áfidos cuando el cultivo estaba en la etapa de elongación del tallo. Estas enfermedades causaron una reducción del crecimiento de la planta y el secado de hojas durante la elongación del tallo e inicio de espigado de las avenas. Los resultados del ataque de las enfermedades foliares fueron una disminución de la altura de planta y el IAF de los dos cultivares de avena, respecto a los valores obtenidos en el ciclo 2018-2019 (Tabla 1), cuando no se observaron síntomas de enfermedades.

Composición nutritiva del forraje

En el ciclo 2017-2018, las enfermedades foliares no afectaron la composición nutricional de la avena, la cual fue similar (P < 0.05) a la observada en los otros cereales en cuanto a contenidos de PC, EN_L y la DIVMS. Los cultivares de triticale, trigo y las cebadas Cántabra y Narro 95 presentaron mayores contenidos (P < 0.05) de FDN y FDA que la avena, pero el contenido de EN_L y DIVMS solo fue menor (P < 0.05) en el triticale Río Nazas. También la composición nutricional de la avena fue igual (P > 0.05) o mayor (P < 0.05) a la de los cártamos, los cuales solamente fueron superiores a los cereales en el contenido de PC (P < 0.05). En los cultivares de cártamo se observó mayores contenidos (P < 0.05) de FDA, pero sólo en el cultivar CD868 fue menor (P < 0.05) la concentración de EN_L y la DIVMS (Tabla 2).

En el ciclo 2018-2019 los resultados fueron similares a los observados en 2017-2018 en cuanto que la avena obtuvo contenidos de PC, EN_L y DIVMS similares (P < 0.05) a los otros cereales. Respecto a la respuesta del cártamo, también los tres cultivares alcanzaron mayores concentraciones (P < 0.05) de PC que los cereales, sin embargo, también presentaron menor contenido (P < 0.05) de EN _L que la avena. El cultivar sin espinas CD868 también obtuvo menor valor (P < 0.05) de DIVMS (Tabla 3).

Los resultados del estudio en los dos ciclos de producción indican que ninguna de las especies evaluadas como alternativa a la avena, presentaron ventajas en su composición nutricional, con excepción del cártamo que obtuvo más altas concentraciones de PC. Sin embargo, el cártamo mostró valores menores de EN_L y MS digestible, especialmente el cultivar CD868. La mayor concentración de PC en cártamo respecto a la avena también fue observada por Reta et al. (2017) en tres edades de cosecha. Pero en concentración de fibras y energía, estos autores no coinciden con los resultados del presente estudio, ya que ellos observaron en cártamo contenidos de FDN (394 a 445 g kg-1), FDA (314 a 385 g kg-1) y de ENL (5.15 a 5.82 g kg-1) similares o mejores a los de la avena (FDN = 547 a 552 g kg-1; FDA = 349 a 391 g kg-1; ENL = 4.98 a 5.40 MJ kg-1 MS).

En cereales, las especies triticale, trigo y cebada presentaron una composición nutricional similar a la observada en avena Cuauhtémoc, con una tendencia a un mayor de contenido fibroso en triticale y trigo. Este mismo comportamiento entre cereales fue observado por Reta et al. (2018) al comparar la composición nutricional de avena, triticale, trigo y cebada en siembras tardías de otoño-invierno en la Comarca Lagunera. Los contenidos de FDN en el presente estudio, fueron similares a los obtenidos por Núñez et al. (2007) en la etapa de embuche (552 a 618 g kg-1) y a los observados para cereales cosechados en inicio de floración (587 a 614 g kg-1) (Núñez y Faz, 2005).

Rendimiento de nutrientes

En el ciclo de crecimiento 2017-2018, los cultivares de triticale, trigo, cebada y el cártamo CD868 presentaron mayores rendimientos de MS (20.6 a 40.4 %) que la avena Cuauhtémoc (P < 0.05); la cual presentó problemas con enfermedades foliares (Tabla 4). En el segundo ciclo con un desarrollo normal de la avena, sólo las cebadas Valencia y Narro 95; y los trigos fueron superiores (P < 0.05) en rendimientos de MS (23.8 a 39.0 %) (Tabla 5).

Debido a que la composición nutritiva entre cereales no fluctuó fuertemente, en el ciclo 2017-2018 los mayores rendimientos de MS (P < 0.05) en cebada y trigo respecto a la avena Cuauhtémoc, resultaron también en mayores rendimientos (P < 0.05) de EN_L (27.9 a 39.6 %) y MS digestible (27.2 a 37.2 %) en las cebadas y el trigo Salamanca, además de rendimientos más grandes de PC (P < 0.05) en las cebadas (31.0 a 43.4 %), triticale AN105 (28.4 %) y el trigo AN265 (29.4 %). De los cártamos sólo el cultivar sin espinas CD868 superó en rendimiento de MS (36.1%) a la avena Cuauhtémoc, mientras que los tres cultivares fueron superiores en el rendimiento de PC (54.0 a 79.7 %). Todos los cártamos produjeron rendimientos de EN_L y MS digestible similares a los observados en avena Cuauhtémoc (Tabla 4).

En el ciclo 2018-2019 también hubo especies alternativas que superaron a la avena Cuauhtémoc, pero debido a que este cultivo fue más competitivo, las opciones fueron menores. En rendimiento de MS, los trigos y las cebadas obtuvieron rendimientos mayores a los de la avena Cuauhtémoc. En producción de nutrientes, el trigo Salamanca produjo más rendimientos de PC, la cebada Valencia superó a la avena tanto en producción de EN_L como de MS digestible, mientras que el trigo AN265 obtuvo mayor producción de MS digestible. El cártamo por su parte, produjo rendimientos de MS y nutrientes similares a los obtenidos por avena Cuauhtémoc (Tabla 5).

En los cereales alternativos a la avena, los mayores rendimientos de MS obtenidos en el presente estudio (8083 a 10336 kg ha-1), fueron similares a los observados por Reta et al. (2018) en otro estudio donde se evaluaron cultivares de avena, cebada, trigo y triticale en siembras tardías de otoño-invierno (9104 a 10986 kg ha-1). En este trabajo la cebada, el trigo y el triticale produjeron mayores rendimientos de MS, PC y EN_L por hectárea que la avena.

En otros trabajos realizados en la Comarca Lagunera con cultivares de cártamo tradicionales (con espinas) cosechados en las etapas 50 y 55 (Flemmer et al., 2015), los rendimientos fluctuaron de 6016 a 7760 kg ha-1 de MS, 1044 a 1380 kg ha-1 de PC y de 32677 a 44526 MJ ha-1 en EN_L (Reta et al., 2014; Reta et al., 2015; Reta et al., 2017). En el presente estudio, el nivel de rendimiento de MS del cártamo cosechado en la etapa 59 fue similar o ligeramente mayor (6467 a 8277 kg ha-1) a los observados en los trabajos previos; sin embargo, fue menor al encontrado por Reta et al. (2017) en siembras tardías con cultivares tradicionales y sin espinas cosechados en la etapa 59. En este trabajo se obtuvieron rendimientos 8360 a 10531 kg ha-1 de MS, de 1313 a 1532 kg ha-1 de PC y de 47918 a 59480 MJ ha-1 en EN_L. Los valores de rendimiento de PC fueron menores a los observados en el presente estudio, debido a un menor contenido de PC (151.3 a 200.5 g kg-1) en el forraje, mientras que los rendimientos de EN_L fueron mayores debido a los rendimientos de MS más altos en el trabajo previo.

Considerando la respuesta de las especies en los dos ciclos de crecimiento, las especies alternativas con mayor consistencia en su comportamiento fueron la cebada y el trigo, con mejores rendimientos de MS y nutrientes, especialmente en la producción de EN_L y MS digestible en cebada, y de rendimientos de PC y MS digestible en trigos. Los cártamos, especialmente el cultivar CD868, fueron superiores en potencial forrajero a la avena sólo en el ciclo en que esta especie presentó problemas con enfermedades foliares. Cuando la avena presentó un desarrollo normal, los cártamos presentaron rendimientos de MS y nutrientes similares a los de la avena.

Conclusiones

Los resultados indican que se puede incrementar el potencial forrajero en siembras tardías de otoño -invierno utilizando cebada y trigo, independientemente de que existan o no condiciones favorables para el desarrollo de enfermedades foliares en avena. En ciclos de crecimiento con enfermedades foliares en avena, las especies triticale, trigo, cebada y cártamo son alternativas para incrementar el potencial forrajero.

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Notas de autor

^*Autor para correspondencia: David Guadalupe Reta-Sánchez. Correo electrónico: reta.david@inifap.gob.mx