INTRODUCCIÓN

Los sistemas de producción bovina con base forrajera de pasturas perennes dan estabilidad anual a la producción de forraje y tienen menor costo por unidad de materia seca. Entre las pasturas perennes, la alfalfa, sin limitantes de agua y de nutrientes, presenta un elevado potencial de producción de forraje de 28,4 t MS.ha^-1.año^-1 (Collino et al., 2008). En condiciones de campo sin riego en el norte de la provincia de Buenos Aires la producción de forraje fue de 14,9 t MS.ha^-1.año^-1 (Bertin y Scheneiter, 1998). La combinación de cultivos forrajeros anuales, de invierno y de verano, como alternativa para aumentar la producción de forraje por una mayor eficiencia en el uso de los recursos fue definida como sistemas de forraje complementario (García et al., 2008). El establecimiento de dichos sistemas en una proporción de 35% del área permitió lograr elevados niveles productivos de ganadería de leche, de esta forma intensificar la producción animal (Fariña et al., 2011). Las decisiones tomadas en un cultivo de la secuencia repercuten en el siguiente y por lo tanto los recursos que usa el primero no están disponibles para el segundo (Chakwizira et al., 2017). El propósito con estas combinaciones de cultivos anuales es maximizar la producción de forraje manteniendo una adecuada calidad forrajera (Densley et al., 2006; García et al., 2008).

Según los antecedentes disponibles, en las secuencias de cultivos anuales con riego se alcanzaron en Australia producciones de forraje de 42,3 t MS.ha^-1.año^-1 con la combinación de dos verdeos de invierno y maíz para ensilaje, comparado con pasturas de 17,3 t MS.ha^-1.año^-1 (García et al., 2008). En secano hay antecedentes de producción de forraje de hasta 41,7 t MS.ha^-1.año^-1 en regiones con altas lluvias (Chakwizira et al., 2017). En la Argentina, con o sin riego y uso de fertilizantes se han logrado producciones de forrajes de más de 30 t MS.ha^-1.año^-1 (Ojeda et al., 2018) hasta 40 t MS.ha^-1.año^-1 (Colabelli et al., 2016; Spara et al., 2016 a). Identificar la combinación de cultivos anuales en las secuencias permitirá una mayor eficiencia en el uso de los recursos como también rotaciones sustentables (Garcia et al., 2008).

El objetivo del trabajo fue evaluar la producción forrajera, contenido de proteína bruta del forraje y las variables fisicoquímicas del suelo, con dos regímenes hídricos y con distintas secuencias de cultivos de verano para forraje conservado y de verdeos de invierno para corte, complementando a una pastura de alfalfa en un suelo agrícola degradado.

MATERIALES Y MÉTODOS

El experimento se realizó en la Estación Experimental Agropecuaria INTA Pergamino (33º 57’ S, 60º 33’ O), en un suelo Argiudol tipico serie Pergamino (capacidad de uso IIe).

Los cultivos anuales y la alfalfa fueron manejados de acuerdo a las recomendaciones agronómicas para la región (siembra directa con densidades y fechas recomendadas, correcta elección del cultivar/híbrido, fertilizaciones con N-P-S-Ca, control de plagas, enfermedades y malezas y momentos de cosecha). Para elevar el pH del suelo se aplicó al voleo 1400 kg.ha^-1 de Ca.

Al iniciar el experimento, los cultivos anuales y la alfalfa fueron implantados en un sitio que luego de tres ciclos se intercambiaron, o sea, donde estaba la alfalfa se sembraron las secuencias de cultivos anuales y viceversa. Finalmente, al cabo de los siete ciclos (2009/10 hasta 2015/16), considerando tres iniciales, uno de transición y tres finales, se realizó un maíz para grano, en secano, como cultivo indicador.

Las variables medidas fueron la producción de forraje en materia seca (MS) por ha y durante el ciclo 2010/13 se midió proteína bruta (PB) mediante Kjeldahl tanto de los cultivos anuales como de la alfalfa. La acumulación de PB surgió del producto entre la producción de forraje y la concentración de PB. Al inicio y al final se analizó el agua de riego y las propiedades químicas del suelo. En el otoño del 2013 se efectuaron mediciones físicas del suelo: densidad aparente a 0-5, 5-10, 10-20 y 20-30 cm de profundidad e infiltración básica.

Las características del agua de riego fue de pH alcalino bicarbonatada-sódica, siendo el pH: 8,1; CE: 1,0 ds.m^-1; Ca²⁺:14 mg.l^-1; Mg²⁺: 10 mg.l^-1; K⁺: 12 mg.l^-1; Na⁺: 276 mg.l^-1; carbonatos: 27 mg.l^-1; bicarbonatos: 588 mg.l^-1; cloruros: 24 mg.l^-1; sulfatos: 44 mg.l^-1; nitratos: 15 mg.l^-1; carbonato de sodio residual: 9 meq.l^-1 y RAS 13,5.

El análisis de suelo (0-20 cm) inicial dio los siguientes rangos de valores: pH: 5,4-5,7; CE: 0,08-0,17 dS.m^-1; MO: 2,9-3,3%; N: 1,4-1,8 g.kg^-1; Pe: 20,7-24,8 mg.kg^-1; S: 3,2-9,0 mg.kg^-1; Na: 0,1 cmol.kg^-1; Ca: 7,7-9,8 cmol.kg^-1; Mg: 1,5-3,0 cmol.kg^-1; K: 1,3-1,5 cmol.kg^-1 y PSI: 0,6-0,8%.

Cultivos anuales

El estudio se dividió en dos períodos 2009/13 y 2013/16. La secuencia de cultivos anuales fue una combinación de verdeo de invierno (avena y raigrás anual) y de cultivo de verano para ensilaje (maíz y soja) o para heno (moha). En el segundo período se reemplazó la moha por un doble cultivo de maíz para ensilaje.

Se establecieron dos regímenes hídricos: normal (lluvias de cada año) y alto (con riego presurizado por aspersión con cañón regador) (tabla 1). Los cultivos de verano recibieron en promedio 160 mm y los verdeos de invierno 100 mm, salvo en la secuencia maíz-maíz-verdeo de invierno que tuvieron 92, 80 y 36 mm, respectivamente.

Alfalfa

La producción de forraje se evaluó en los mismos períodos que las secuencias de cultivos anuales, realizándose 22 cortes en el primero (2010/13) y 30 cortes en el segundo (2013/16). La primera alfalfa fue sembrada el 29/03/2010 sobre barbecho químico y el último corte se realizó el 28/01/2013 para permitir un corto barbecho químico y la implantación de los verdeos de invierno. La segunda alfalfa se sembró el 15/03/2013 y tuvo como antecesores a las secuencias de cultivos anuales. El régimen hídrico alto recibió durante la implantación de la alfalfa 45 y 48 mm de riego hasta el primer corte en los años 2010 y 2013 respectivamente. Luego los riegos variaron y en promedio fueron de 200 mm (2011-12= 295, 2012-13= 241, 2013-14= 168, 2014-15= 120 y 2015-16= 180 mm).

Análisis estadístico

El diseño experimental fue en bloques completos al azar con una estructura en subparcelas divididas (n= 3), donde la parcela principal fue el régimen hídrico, la subparcela el cultivo de verano y la sub-sub-parcela el verdeo de invierno. La sub-sub-parcela fue de 6 m de ancho por 10 m de largo. Se mantuvo el régimen hídrico de las parcelas al cambiar de período entre pasturas seguidas por secuencias de cultivos. En alfalfa, durante el primer período, 2010/13, solo se estudió el factor régimen hídrico (n= 3). Los datos se analizaron mediante ANVA con el programa estadístico InfoStat (Di Rienzo et al., 2010) y la comparación de medias a través de la prueba de Tukey (p<0,05).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Producción de forraje de las secuencias de cultivos anuales

En ambos períodos las interacciones dobles, ciclo*régimen hídrico, ciclo*cultivo de verano y régimen hídrico*cultivo de verano fueron significativas. Se observó una mayor producción de forraje con régimen hídrico alto en los años de menores lluvias y los cultivos de verano tuvieron distintas producciones de forraje en función del ciclo y del régimen hídrico. En ambos períodos experimentales se hallaron efectos del ciclo, régimen hídrico y cultivo de verano, sin embargo, la elección del verdeo de invierno no tuvo efectos sobre la producción de forraje de las secuencias (p>0,05). Este resultado difiere del estudio de Chakwizira et al. (2017) que hallaron un incremento en el aporte de forraje de avena sobre el raigrás anual dentro de las secuencias.

Para el período 2010/13 la producción de forraje promedio de las secuencias fue de 17,4 t MS.ha^-1, para 2010/11 y 2012/13, sin diferencias entre ellos, y de 13,8 t MS.ha^-1 para 2011/12. Las secuencias anuales con régimen hídrico alto tuvieron una producción de forraje de 18,4 vs. 14,0 t MS.ha^-1 en régimen hídrico normal. Las secuencias con maíz fueron las de mayor producción de forraje (20,9 t MS.ha^-1) vs. las de moha y soja (13,9 t MS.ha^-1) y sin diferencias entre ellas. Similares resultados fueron observados por Sardiña et al. (2014) y Spara et al. (2016 a). Dentro de maíz-verdeo de invierno hubo interacción con el ciclo y el régimen hídrico. Aunque los efectos ciclo y régimen hídrico fueron significativos (figura 1). En el ciclo más húmedo , 2012/13, la producción de forraje fue de 25,7 t MS.ha^-1 y en el ciclo seco, donde el maíz con régimen hídrico normal no formó espiga por el estrés hídrico, la producción de forraje fue de 15,5 t MS.ha-1. En régimen hídrico normal la producción fue similar a la observada por Sardiña et al. (2014) en el mismo período.

La producción de forraje de soja-verdeo de invierno fueron bajas (14,4 ± 0,3 t MS.ha^-1) y similares a las obtenidas en el mismo período por Sardiña et al. (2014). Con moha-verdeo de invierno fueron también de baja producción de forraje y son coincidentes con los datos observados por Spara et al. (2016b). Ambas as secuencias dejarían menor remanente, lo que genera una mayor compactación (datos no presentados), principalmente bajo riego, que podría afectar la sustentabilidad ambiental.

Para el período 2013/16 la producción de forraje de las secuencias fue de 26,1 t MS.ha^-1 para las campañas 2013/14 y 2014/15, sin diferencia entre ellas, similar a lo obtenido por Fariña et al. (2011) y de 22,8 t MS.ha^-1 para la 2015/16. Las secuencias anuales con régimen hídrico alto tuvieron una producción de forraje de 26,2 vs. 23,7 t MS.ha^-1 en régimen normal. Las secuencias que tuvieron al doble cultivo de maíz fueron las de mayor producción de forraje (31,3 t MS.ha^-1), le siguieron las de maíz (27,6 t MS.ha^-1) y por último con soja (16,0 t MS.ha^-1; figura 2). A medida que la producción de forraje de los cultivos de verano aumenta se reduce la importancia de los verdeos de invierno, siendo el aporte de estos un 10% en maíz-maíz, 25% en maíz y 50% en soja de la producción de forraje, coincidente con un aporte del 20% en la secuencia maíz-verdeo de invierno o del 40%, si la secuencia fue intercultivo de maíz y soja-verdeo de invierno (Ojeda et al., 2018).

En maíz-maíz-verdeo de invierno la mayor producción de forraje fue en 2013/14, siendo un 28% más que en 2015/16 (figura 3). El régimen hídrico alto fue un 13% mayor que el régimen hídrico normal, este valor es bajo debido a un período húmedo que ocurrió durante el experimento. La alta producción de forraje observada en las secuencias de Garcia et al. (2008), con el uso de tres cultivos al año, es algo superior a los datos de este tratamiento. En el caso particular de este experimento se usaron dos cultivos en el período primavera-verano y no en otoño-invierno como en el trabajo citado, por consiguiente la producción del doble cultivo de maíz es más del 90% del total.

En maíz-verdeo de invierno hubo interacción entre el ciclo*régimen hídrico (figura 4). Debido a la importancia que tiene el maíz dentro de las secuencias, cuando el ciclo es más seco de lo normal (2013/14) la producción de forraje es baja aún con régimen hídrico alto, en comparación con el ciclo más productivo. Por el contrario, cuando el ciclo es óptimo (2014/15), en cuanto a lluvias, no hay diferencias entre régimen hídrico normal y alto. En el ciclo 2015/16, el régimen alto no expresó su potencial debido a la caída de granizo ocurrido el 22 de diciembre de 2015 que afectó parcialmente al maíz en plena floración. La producción de forraje de esta secuencia en el ciclo más favorable fue similar a las obtenidas por Colabelli et al. (2016) y el promedio de todo el período fue similar a lo observado por Spara et al. (2016a).

En soja-verdeo de invierno hubo efecto significativo del ciclo y de la interacción de ciclo*régimen hídrico, aunque el efecto régimen hídrico no fue significativo. Esto demuestra la menor sensibilidad de la soja al régimen hídrico con respecto a los otros cultivos de verano. La producción de forraje en 2013/14 fue de 17,5 t MS.ha^-1, le siguió el 2015/16 con 15,9 t MS.ha^-1 y por último el 2014/15 con 14,6 t MS.ha^-1. Estas producciones son similares a los resultados de Sardiña et al. (2014).

Producción de forraje de alfalfa

El efecto del régimen hídrico sobre la producción de forraje de alfalfa durante el período 2010/13 fue significativo (39,7 vs. 29,8 t MS.ha^-1 período para régimen hídrico alto y normal, respectivamente). Esta diferencia del 33% no se expresó en forma similar en todas las estaciones climáticas, siendo la interacción régimen hídrico*estación climática significativa. Las mayores respuestas al régimen hídrico alto fueron en primavera-verano, siendo la media de 1,4 t MS.ha^-1 con respecto a otoño-invierno de 0,5 t MS.ha^-1.

En el período 2013/16 la producción de forraje de alfalfa, el efecto del cultivo anual del período anterior no fue significativo. El régimen hídrico fue significativo (56,7 vs. 43,6 t MS.ha^-1 período para régimen hídrico alto y normal, respectivamente), con una diferencia del 30%, valor similar al período anterior, que no se expresó igual en todas las estaciones climáticas, siendo significativa la interacción régimen hídrico*estación climática. Las mayores respuestas en producción de forraje al régimen hídrico alto vs. normal se dieron en primavera-verano, siendo en promedio de 1,4 t MS.ha^-1, mientras que en otoño-invierno fueron en promedio de 0,7 t MS.ha^-1. En este segundo período la producción de forraje se acercó en mayor medida al potencial planteado por Collino et al. (2008), probablemente asociado a las mejores condiciones hídricas.

Proteína bruta del forraje

La concentración de PB fue en promedio en alfalfa de 20,2 ± 2,1%, en avena de 19,0 ± 4,9%, en raigrás anual de 18,2 ± 5,8%, en soja de 15,1 ± 2,6%, en moha de 6,3 ± 1,8% y en maíz de 5,8 ± 1,0%.

No hubo efecto de la elección del verdeo de invierno en la acumulación de PB en las secuencias salvo con moha. En el caso de esta última, con avena respecto a con raigrás tuvo una mayor acumulación de PB (1.687 vs. 1.539 kg PB.ha^-1.ciclo^-1). Esto fue debido a dos factores: mayor % PB de la avena y al efecto positivo de esta sobre la producción de forraje de la moha.

El efecto régimen hídrico fue significativo considerando todas las secuencias, esto se debió en mayor medida a la producción de forraje y en menor magnitud al % PB, aunque interactúa con el ciclo, salvo en soja. En la secuencia soja-verdeo de invierno el régimen hídrico fue significativo (2.565 vs. 2.111 kg PB.ha^-1.ciclo^-1 para régimen hídrico alto vs. normal, respectivamente), sin diferencias entre ciclos, que demuestra la estabilidad de la producción de PB de esta secuencia. Estos datos son similares a los observados por Sardiña et al. (2014) en años normales, y fueron un 20 y 45% mayor respecto a maíz-verdeo de invierno y moha-verdeo de invierno.

La acumulación de PB fue mayor en el cultivo de alfalfa con régimen hídrico alto vs. normal (2.703 vs. 1.984 kg PB.ha^-1.ciclo^-1, respectivamente). El primer valor fue similar a lo observado por Sardiña et al. (2014) y está asociado a una mayor producción de forraje, más que a una diferencia en el contenido de PB. La alfalfa alcanzó mayores valores de acumulación de PB, seguida por las secuencias con presencia de soja, este resultado es coincidente con lo reportado por Garcia et al. (2011) de un mayor contenido de PB de las pasturas.

Propiedades edáficas

Al finalizar el experimento, luego dos períodos con un total de 7 ciclos, el pH, la CE y el Na⁺ aumentaron (p<0,05) con régimen hídrico alto respecto al normal (7,2 vs. 5,9; 0,14 vs. 0,06 dS.m^-1 y 2,1 vs. 0,3 cmol.kg^-1, respectivamente). Sin embargo, la CE no alcanzó valores que pudiesen afectar a los cultivos, ya que se mantuvo en valores considerados normales (<0,5 dS.m^-1) debido al efecto natural de lavado (dilución) en el suelo, típico de climas húmedos, aunque existe peligro de un mayor deterioro físico de los suelos bajo riego durante los períodos lluviosos. La MO, el carbono orgánico particionado (COP), el N y el Pe no tuvieron efecto de los tratamientos (2,9 ± 0,04%; 0,14±0,01%; 1,8 ±0,12 g.kg^-1 y 14,9±7,6 mg.kg^-1, respectivamente). El Ca, Mg y K tuvieron valores altos y sin diferencias entre tratamientos (10,5±0,5 cmol.kg^-1; 1,8±0,7 cmol.kg^-1 y 0,87±0,12 cmol.kg^-1; respectivamente). El suelo con régimen hídrico alto pasó a ser ligeramente sódico con un PSI mayor (12,2%) en comparación con el régimen hídrico normal (1,7%). Estos resultados, mayor pH y PSI, son similares a los observados por Andriulo et al. (2000) que indica que la calidad de agua de riego usada es considerada dudosa dado que es dable esperar un aumento del Na⁺ del suelo con el transcurso del tiempo con efectos negativos de este catión sobre las propiedades físicas del suelo.

Entre ambos períodos, las mediciones físicas del suelo indican que después de un cultivo de alfalfa no hubo diferencias en las propiedades físicas entre los tratamientos (densidad aparente e infiltración básica; 1,29±0,02 g.cm^-3 y 2,69±0,37 cm.h^-1). En cambio, después de los cultivos anuales se detectó mayor densidad aparente superficial y subsuperficial, en la profundidad 0-10 y 10-20 cm (1,38 vs. 1,28 g.cm^-3 y 1,33 y 1,29 g.cm^-3 para régimen hídrico alto y normal, respectivamente), en el resto de las profundidades no hubo diferencias. A pesar de que en las secuencias de cultivos anuales se producen elevadas cantidades de biomasa, una elevada proporción se extrae del sistema, debido a uso como silaje, esto pudo haber determinado la mayor densidad aparente superficial y subsuperficial con respecto a la alfalfa, que es una pastura perenne con una elevada partición de recursos a estructuras subterráneas (Brown et al., 2006). La infiltración básica fue menor en soja-verdeo de invierno que en maíz-verdeo de invierno (1,96 vs. 3,09 cm.h^-1, respectivamente), probablemente asociado a la menor cantidad de residuos poscosecha que deja la soja.

Cultivo indicador

Posterior a la finalización del experimento, un cultivo de maíz para grano fue utilizado como indicador de la situación edáfica. Sobre la secuencia de los cultivos anuales fue significativo (p<0,05) el efecto régimen hídrico y el cultivo de verano. Con régimen hídrico alto hubo un efecto negativo sobre el rendimiento de grano del maíz, con respecto a régimen hídrico normal (7,5 vs. 9,2 t.ha^-1, respectivamente). El doble cultivo de maíz-verdeo de invierno tuvo un efecto negativo con respecto al maíz-verdeo de invierno y soja-verdeo de invierno (7,2 vs. 9,0 t.ha^-1, respectivamente). En el maíz para grano la respuesta a los distintos tratamientos con antecesor alfalfa no fueron estadísticamente significativos (9,3 ± 0,3 t.ha^-1).

CONCLUSIONES

Las secuencias que incluyen al maíz para ensilaje fueron las de mayor producción de forraje. En un año con elevadas lluvias las secuencias con maíz como único cultivo no se diferenciaron del doble cultivo, en cambio en un año de lluvias similares a las históricas el doble cultivo de maíz tuvo una mayor productividad. En situaciones de escasas precipitaciones esta última secuencia debe ser evaluada, ya que podría ser riesgosa.

Las secuencias anuales con participación de soja para ensilaje si bien fueron menos productivas que aquellas secuencias con maíz se destacaron por la acumulación de proteína bruta equivalente a la alfalfa y mayor que el resto de las secuencias. Los verdeos de invierno aportaron a la producción de forraje anual de las secuencias, y especialmente, a la acumulación de proteína bruta, sin embargo, la elección del verdeo, avena o raigrás anual no tuvo impacto sobre la productividad de las secuencias.

Si bien en términos productivos algunas de las secuencias de cultivos anuales fueron superiores a la pastura de alfalfa como contrapartida afectaron negativamente las características físicas del suelo, como la densidad aparente e infiltración, probablemente asociado a una mayor extracción de la biomasa generada y menor cobertura del suelo.

Por último, el riego complementario tuvo efectos positivos sobre la producción de forraje y de proteína bruta. Las mayores respuestas en la producción de forraje fueron observadas en alfalfa y en las secuencias que incluían al maíz. Como contraparte, el riego complementario con agua de riego bicarbonatada sódica tuvo efectos negativos sobre variables fisicoquímicas del suelo, convirtiéndolo en un suelo ligeramente alcalino y sódico. Estos efectos negativos podrían reducirse con la utilización de riego más restringida en momento claves como por ejemplo en la implantación y en los períodos críticos de los cultivos.

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