La región noreste de Brasil representa 18.27 % del territorio nacional, del cual 62.11 % es semiárido¹. En esta región, la distribución anual de lluvias (500 mm)² es irregular lo cual causa una fuerte escasez de forraje para la alimentación de rumiantes. Las especies de nopal Opuntia sp. y Nopalea sp. están adaptadas a condiciones de escasez de agua, altas temperaturas y suelos pobres^3,4,5, por lo cual son una alternativa valiosa para alimentación de los animales, especialmente en el período de secas. Opuntia ficus-indica Mill y Nopalea cochenillifera Salm Dyck son los dos géneros de nopal con mayor cultivo en el noreste brasileño⁶.

El nopal forrajero cv. Miúda (Nopalea cochenillifera Salm Dyck) también conocido como nopal Dulce, tiene la ventaja de ser resistente a la grana cochinilla (Dactylopius opuntiae Cockerell)^7,8. Esta característica, aunada a su contenido de PC de 6.2 %, FDN de 26 % y digestibilidad de 78 %⁹, lo hace una planta con uso potencial para la alimentación del ganado, aunque su cultivo al igual que otros requiere una adecuada fertilidad del suelo. La fertilización orgánica y mineral en el manejo del cultivo de nopal es una práctica común y se emplea para compensar la extracción de nutrientes del suelo por el cultivo además es una estrategia importante para aumentar la eficiencia de la producción de forraje^10,11.

Las variables usadas en estudios de ecofisiología de las plantas forrajeras muestran respuestas diferentes según el manejo de la planta; en el caso de las características morfológicas del cladodio, éstas muestran una relación directa con el rendimiento en materia verde y seca del nopal¹². Sin embargo, existen pocos estudios sobre las características morfológicas como indicador de la productividad. Por lo tanto, el objetivo de esta investigación fue evaluar el efecto de la fertilización orgánica y mineral, así como la frecuencia de corte de cladodios sobre las características morfológicas del nopal forrajero cv Miúda (Nopalea cochenillifera Salm Dyck) cultivado en el Agreste de Pernambuco, Brasil.

El experimento se realizó entre junio de 2011 y mayo de 2013, en la Estación Experimental del Instituto Agronómico de Pernambuco, municipio de Caruaru, en la región Agreste de Pernambuco, zona de transición entre la zona de bosque tropical húmedo y el semiárido. Esta región posee un suelo pedregoso, vegetación escasa (˂40 y ˃20 % de cobertura) y de tamaño pequeño (˂1.5 m altura)¹³. Se ubica en el noreste de Brasil, a 8° 14’ S y 35° 55’ O, a una altitud de 575 msnm y en suelo Neossolo Regolítico¹⁴. Durante el periodo del experimento, la precipitación en el lugar fue de 1,068.3 mm y su variación durante este periodo se muestra en la Figura 1.

Figura 1 Precipitación (mm) mensual y temperaturas máxima y mínima en Caruaru, Agreste de Pernambuco, de enero 2011 a junio 2013 

Para el experimento se tomaron muestras de suelo de entre 0 y 20 cm de profundidad y se determinaron sus características químicas usando el método de análisis de suelo de la Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária¹⁵ (Cuadro 1).

Los tratamientos fueron: fertilización orgánica con 0, 10,000, 20,000 y 30,000 kg de MO ha^-1 año^-1 de estiércol bovino; fertilización mineral con 0, 120, 240 y 360 kg N ha^-1 año^-1, con urea; y dos frecuencias de corte (anual y bianual). El diseño experimental fue de bloques al azar con un arreglo en parcelas sub-sub-divididas, con cuatro repeticiones. La parcela mayor (14.4×8.0 m) se usó para probar los niveles de materia orgánica; las subparcelas (7.2 × 8.0 m), para evaluar las frecuencias de corte, y la sub-sub-parcela (14.4 × 2.0), para evaluar los niveles de nitrógeno. La unidad experimental se formó por seis hileras de plantas. Las dos hileras laterales y tres plantas por extremo se consideraron como bordes. El área efectiva de muestreo fue de 33.84 m² con 282 plantas.

La siembra se realizó entre abril y mayo de 2011. Cladodios maduros del nopal forrajero se sembraron en línea con separación de 1.2 m entre líneas y de 0.1 m entre cladodios. La densidad fue de 83,336 plantas por hectárea. La fertilización orgánica se hizo al momento de la siembra (junio de 2011) y después del primer corte anual (junio de 2012). El estiércol contenía 1.1, 3.74 y 16.5 g kg^-1 de N, P y K según determinaciones de la AOAC¹⁶. La fertilización mineral en el primer año de cultivo se realizó entre el 5 de junio y 19 julio de 2011, mientras que la segunda fue el 28 de junio, 23 de julio y 19 de agosto de 2012. La cosecha de cladodios fue completa y se conservó únicamente la planta madre. La medición de longitud (cm), ancho (cm) y perímetro (cm) de cladodio, se delineó en papel A4, el contorno de los cladodios de dos plantas por subsubparcela, y se examinaron con el Analizador de Área foliar (Portable Laser Leaf Area Meter CI -202 Bio-Science Inc.®). También se evaluó el IAC al sumar el área de los cladodios de la planta (m²) y dividirla entre la superficie del suelo (0.12 m²) ocupada por cada planta; en este caso se consideraron ambos lados de los cladodios¹⁷, se determinó el coeficiente de correlación entre producción de MS¹⁸ y las variables, longitud, ancho, perímetro e IAC . Los datos se analizaron con el procedimiento MIXTO de SAS¹⁹. La prueba de Tukey (P≤0.05) se usó para el factor frecuencia de corte, y contrastes ortogonales polinomiales (P≤0.05) para los factores: fertilización orgánica y nitrogenada.

La longitud, el ancho y el IAC del nopal forrajero no mostraron efectos (P>0.05) por la fertilización mineral debido, probablemente, a la irregularidad de la precipitación ocurrida durante el período experimental (Figura 1), lo cual afectaría la absorción de nutrientes o el bajo contenido de materia orgánica (Cuadro 1). Se han reportado efectos similares con la fertilización mineral, en las características morfológicas y la producción de biomasa en nopal forrajero cv. Miúda (N. cochenillifera), los autores lo atribuyeron al sistema radical, cuyo crecimiento responde a la precipitación pluvial, por lo que la distribución irregular de las lluvias afecta la eficiencia de absorción de nitrógeno e incrementa la pérdida de nutrientes a través de lixiviación o volatilización cuando hay exceso o ausencia lluvia respectivamente²⁰. Se han observado efectos positivos de la fertilización nitrogenada y fosfatada mineral, en la producción de otras especies de nopal como Opuntia lindheimeri sólo después de dos años de establecido el plantío²¹. La fertilización orgánica mejora el crecimiento y la producción de los cultivos²². En el experimento, el ancho y la longitud de cladodio aumentaron proporcionalmente con la fertilización orgánica (R²= 0.26 y 0.47; P≤0.001), y alcanzaron 9.8 y 17.8 % de incremento respecto al testigo (P≤0.05) cuando se fertilizó con 30,000 kg ha^-1 año^-1 (Figura 2).

Figura 2 Longitud y ancho del cladodio de nopal forrajero cv. Miúda (Nopalea cochenillifera Salm Dyck) fertilizado con estiércol bovino (Agreste of Pernambuco, Brasil) 

Estudios mostraron que la longitud del cladodio de O. ficus-indica cv Lisa forrajera aumentó gradualmente de acuerdo a la fertilización orgánica con estiércol bovino, en dosis de 20,000, 40,000 y 60,000 kg ha^-1 año^-1 y el testigo con 0 fertilización, durante tres años consecutivos²³. La longitud de cladodio en O. ficus-indica cv Gigante, de 600 días de edad y con aplicación de 90,000 kg ha^-1 año^-1 de estiércol bovino incrementó sólo 8 % respecto al testigo²⁴.

Respecto a la anchura de cladodio en O. ficus-indica, no se encontró efecto con la aplicación de estiércol bovino (P>0.05), en dosis de 0, 20,000, 40,000 y 60,000 kg ha^-123. La fertilización orgánica, mineral y la frecuencia de corte anual afectaron el perímetro del cladodio (P≤0.05). Este incremento fue linealmente mayor (P≤0.05) conforme el nivel de materia orgánica aplicada al suelo. El incremento del perímetro de cladodio dependió de la interacción con la fertilización mineral y la frecuencia de corte (Figura 3). El perímetro de cladodio se incrementó a una tasa de 0.339 cm por cada 1,000 kg de MO y 360 kg de N por ha^-1-, y de 0.211 cm por cada 1,000 kg de MO y 120 kg de N ha^-1. La tasa de incremento del perímetro de cladodio fue mayor cuando se realizó el corte anual (0.211 cm por cada 1,000 kg de MO) con respecto al bianual (0.0304 cm por cada 1,000 kg de MO).

Figura 3 Perímetro de cladodio de nopal forrajero cv. Miúda (Nopalea cochenillifera Salm Dyck) por efecto de la fertilización orgánica, mineral y frecuencia de corte (Agreste de Pernambuco, Brasil) 

El efecto de sombreado es un factor importante que se presenta cuando se usan altas densidades de plantas; lo que compromete la exposición del área fotosintéticamente activa y origina con ello una menor producción²⁵.

La Figura 4 muestra el efecto de la fertilización orgánica en el IAC, el cual mostró una tendencia cuadrática (P≤0.05) en la que su aumento fue proporcional al aplicar 10,000 y 20,000 kg de MO ha^-1 año^-1, para alcanzar un máximo IAC con 25,970 kg de MO ha^-1 año^-1. Las dosis de fertilización orgánica mayores a 25,970 kg ha^-1 año^-1 no incrementaron el IAC.

El espaciamiento entre plantas y la dosis de fertilización orgánica afectaron el IAC de Opuntia ficus-indica cv Gigante, estudios reportan mayores IAC con espaciamientos de 1x0.5 m y con dosis de fertilización orgánica entre 60,000 y 90,000 kg ha^-1 año^-124; valores de espaciamiento y fertilización superiores a los definidos en este estudio. Este comportamiento en el IAC se repite con otro tipo de abonos orgánicos, incrementos del 30 % en el área fotosintéticamente activa de la planta se presentan con la aplicación de bioabono a base de guano y cladodios picados procedentes de la poda, aplicado a razón de 15,000, 30,000, 45,000 y 60,000 kg ha^-1 año^-126. El incremento de 30 % en el IAC es menor a los reportados en el presente trabajo, ya que el IAC incrementó en 68.9 % con la aplicación de 25,970 kg ha^-1 año^-1 de estiércol bovino, respecto al tratamiento testigo.

Figura 4 Índice de área de cladodio de nopal forrajero cv. Miúda (Nopalea cochenillifera Salm Dyck), por efecto de la fertilización orgánica (Agreste de Pernambuco, Brasil) 

La frecuencia de corte tuvo efecto sobre el IAC (P≤0.05). Las plantas con corte a dos años mostraron un IAC mayor (4.7) (P≤0.05) que aquella de corte anual (2.2). Esto se atribuyó a que con el corte anual el área fotosintética residual fue menor que las plantas de corte bianual, un bajo IAC reduce la intercepción de luz y el crecimiento de la planta²⁷. Respecto a la intensidad de corte, se reportó que la producción de materia seca en O. ficus-indica fue mayor cuando se conservaron los cladodios de orden secundario en el corte²⁸. Lo anterior puede deberse a que las plantas con cladodios de nivel secundario tienen un mayor IAC que representa una mayor área fotosintética^29,30.

En el Cuadro 2 se observa el coeficiente de correlación entre la productividad y las variables morfológicas, mostrando una alta correlación entre las variables evaluadas, por lo que la medición de variables morfológicas puede apoyar y ser un indicador de la productividad.

Se concluye que la fertilización orgánica con estiércol bovino incrementa el ancho, longitud e índice de área de cladodio (IAC), mientras que la fertilización mineral con urea tuvo bajo impacto en dichas características. El índice de área de cladodio (IAC) es mayor cuando el corte es bianual en este tipo de cultivo. Existe una alta correlación entre las variables morfológicas y de producción, debido a ello la importancia del estudio de variables morfológicas en el cultivo.