Introducción

En Aguascalientes, el sistema de producción de lechería familiar (hatos menores a 30 vacas en producción) está estrechamente relacionado con la agricultura de temporal que se practica en el estado, principalmente a través del cultivo de maíz forraje, lo cual condujo a la siembra de áreas marginales, con limitantes condiciones edafoclimáticas. El cultivo de maíz apoya a la producción lechera mediante la producción de forraje y esquilmos para la alimentación del ganado de traspatio (^{Luna-Flores y Gaytán-Bautista, 2001}; ^{Carranza et al., 2007}). Sin embargo, en esta región la sequía intermitente o terminal y el pobre nivel de fertilidad de los suelos limitan la producción de ésta gramínea bajo el sistema de producción tradicional (^{Osuna et al., 2012}). Lo anterior, provoca un déficit anual de más de 350 000 t de forraje. La deficiencia más crítica ocurre en el período primaveral, dada la ausencia de lluvias y la escasez de agua para riego (^{Peña et al., 2012}). Por esta razón, se requiere evaluar la capacidad de producción de materia seca y de adaptación a las condiciones ambientales de la región de otras especies forrajeras, así como la implementación de prácticas agronómicas que sean eficientes para aprovechar mejor el agua de lluvia.

En esta región del altiplano semiárido templado del centro de México, muchas especies con potencial forrajero no han sido utilizadas; tal es el caso del sorgo de nervadura café (Sorghum bicolor L. Moench). Conociendo la falta de forraje que existe en el estado de Aguascalientes, sobre todo por la escasez de agua, es fundamental que se busquen nuevos cultivos forrajeros que se adapten a esta región. El sorgo es un cultivo que requiere menos agua que el maíz, por ello tiene potencial como una planta forrajera que se puede cultivar en esta región, ya que además su valor nutricional es igual o ligeramente superior en comparación al maíz, y con una respuesta productiva superior (^{Bolaños-Aguilar et al., 2012}).

A pesar de lo anterior, y en particular bajo condiciones de temporal, la especie por sí misma no puede garantizar la obtención de altos rendimientos, por lo que es necesario acompañar su siembra con prácticas adecuadas de captación in situ del agua de lluvia, mismas que llevan implícitas técnicas que además de aprovechar mejor la lluvia (porque aumenta la cantidad de agua disponible para las plantas), siguen prácticas que ayudan a conservar el suelo, con los consiguientes beneficios (^{Martínez y Jasso, 2004}; ^{Osuna et al., 2007}; Ventura y Acosta, 2008).

El uso del sistema de corrugación con “Aqueel” y el “pileteo”, son dos prácticas que consisten en la construcción de micro-reservorios sobre la superficie del terreno y bordos de tierra transversales en medio de los surcos, respectivamente, para almacenar el agua de lluvia y eliminar o disminuir las pérdidas de agua por los escurrimientos. El uso de dichas prácticas ha contribuido a incrementar los rendimientos de los cultivos bajo temporal (^{Osuna et al., 2007}; ^{Padilla et al., 2008}; ^{Osuna et al., 2015}).

Por otra parte, el manejo de la densidad de siembra es una de las prácticas agrícolas más recomendables para lograr un incremento en la productividad de los cultivos, debido a que con un número apropiado de plantas por unidad de superficie se logra un mejor aprovechamiento de los recursos hídrico y nutricional. Al elevar la densidad se reduce la biomasa y el rendimiento por planta; sin embargo, la producción de biomasa y el rendimiento de semilla por unidad de superficie son más altos (^{Soltero et al., 2010}; ^{Bolaños-Aguilar et al., 2013}).

Para incrementar el rendimiento por unidad de superficie, además del método tradicional de surco sencillo, se han adaptado otros como el de sembrar a doble y triple hilera. Dichos métodos consisten en sembrar, en el primero hileras dobles, 20 cm dentro de cada par y 80 cm entre pares de hileras, y en el segundo establecer camas de 1.60 m con tres hileras a 40 cm entre líneas (^{Rodríguez et al., 1994}; ^{Osuna et al., 2015}). De esta forma, el sorgo se puede sembrar con una sembradora triguera tapando tres orificios y dejando dos libres para el doble hilera o bien tapando dos y dejando tres libres para la siembra a triple hilera (^{Soltero, 1992}; ^{Rodríguez et al., 1994}).

Sin embargo, existe un rango muy amplio en densidad de población que se emplea al sembrar en doble o triple hilera, el cual va de 200 mil a 400 mil plantas por hectárea. Este amplio rango se debe a que a la fecha se carece de información suficiente tanto sobre el método mismo como sobre la densidad óptima (^{Rodríguez et al., 1994}). La densidad poblacional y la distribución espacial de las plantas son factores asociados al manejo eficaz de un cultivo para que este exprese su máximo potencial de rendimiento (Maroni et al., 2003; ^{Bolaños-Aguilar et al., 2013}).

Con base en estos antecedentes, en 2014 se realizó el presente trabajo con el objetivo de mejorar los rendimientos y la calidad de forraje del maíz y sorgo en condiciones de temporal con siembra en camas de 1.6 m de ancho con cuatro y seis hileras para evaluar sus ventajas y desventajas en comparación con la siembra tradicional en surco sencillo.

Materiales y métodos

En 2014, se realizó un trabajo con maíz y sorgo de temporal en el Sitio Experimental Sandovales, Aguascalientes, México, sitio localizado en las coordenadas 21° 53’ 09” latitud norte y 102° 04’ 14” longitud oeste, a una altura de 2 100 msnm, donde se registran en promedio 300 mm de precipitación en el ciclo de cultivo, una temperatura media de 16.3 °C y un ciclo de cultivo de 110 días (finales de junio a mediados de octubre); el suelo es de ±0.3 m de profundidad, con menos de 1% de materia orgánica, textura franco arcillo-arenosa, 2% de pendiente y pH de 6.6. Bajo estas condiciones, se sembraron dos lotes semicomerciales, con el propósito de evaluar tres sistemas de siembra y su efecto combinado sobre el rendimiento y calidad de forraje de maíz (Cafime) y “sorgo de nervadura café en altas densidades de siembra.

Los métodos de siembra evaluados fueron: a) surcos a 76 cm en hilera sencilla para maíz y sorgo, b) camas de 1.6 m con cuatro hileras para maíz y c) camas de 1.6 m con seis hileras para sorgo. En el caso de la siembra en cama, ésta se estableció conforme a las curvas a nivel, mientras que la siembra tradicional se estableció en surcos rectos realizados en sentido transversal a la pendiente principal del terreno. La unidad experimental fue de 15 surcos a 76 cm, y 8 camas de 1.60 m de ancho por cultivo, y 160 m de longitud para ambos métodos de siembra. La densidad de plantas por hectárea evaluadas en los cultivos de maíz y sorgo fueron: maíz 90 000 plantas ha^-1 para la siembra en cama de 1.6 m de ancho con cuatro hileras a 30 cm de separación entre hileras y 30 cm entre plantas; sorgo 372 000 plantas ha^-1 para la siembra en camas de 1.6 m con seis hileras, su distribución fue de 10 a 12 semillas por metro lineal. El maíz y sorgo con 45 000 y 132 000 plantas ha^-1, respectivamente, para siembra a hilera sencilla.

El terreno se barbechó y rastreó antes de la siembra, el cultivo anterior fue frijol de temporal. La siembra se realizó el 28 de junio en suelo húmedo. La siembra del maíz se realizó con una sembradora mecánica de precisión versátil diseñada para siembras en camas de 1.6 m de ancho con cuatro hileras, acoplada a un sistema de captación de agua (rodillo Aqueel que imprime microcuencas sobre la cama de siembra para la captación de agua in situ y reducción de la erosión del suelo), el cual está ubicado en la parte posterior de la sembradora. La siembra de sorgo se realizó con una sembradora mecánica para cultivos forrajeros diseñada para siembras en camas de 1.6 m de ancho con seis hileras, acoplada a un sistema de captación de agua in situ (rodillo Aqueel).

Ambos equipos fueron diseñados por el Programa de Mecanización del Campo Experimental Pabellón, del INIFAP (^{Rojas et al., 2013}). Además, en la siembra en camas se implementó el sistema de pileteo en ambos cultivos; esta práctica que consiste en levantar un bordo de tierra de 20 cm de alto en los costados de la cama de siembra a distancias regulares para almacenar agua y disminuir la erosión del suelo. La siembra de maíz tradicional se realizó con una sembradora mecánica convencional, propiedad de un productor cooperante. El sorgo tradicional se sembró con la sembradora mecánica para cultivos forrajeros del INIFAP, la cual fue ajustada para realizar la siembra en surcos a 0.76 m. Se fertilizó al suelo con la fórmula 40-40-30 de NPK aplicada en la escarda; práctica que se dio a los 20 días después de la siembra; se aplicaron insecticidas para controlar algunas plagas del follaje y herbicida para el control de malezas.

Las variables medidas en clima, suelo y planta fueron:

Clima: En el año de estudio, se registraron diariamente las temperaturas máxima y mínima, la evaporación y la precipitación. Esta información se obtuvo de la estación meteorológica automatizada de Sandovales, ubicada a una distancia de 300 m de la unidad experimental. La acumulación de unidades calor (UC) se calculó por el método residual (^{Morales y Escalante, 2006}).

Donde: Tmáx= temperatura máxima diaria (°C); Tmín= temperatura mínima diaria (°C); TB= temperatura base o umbral (10 y 15 °C para maíz y sorgo, respectivamente) (^{Ruíz et al., 1998}). La evapotranspiración en ambos cultivos bajo los diferentes métodos de siembra se estimó por el método de FAO (^{Allen et al., 1998}).

Suelo: previo a la siembra, se tomaron muestras de suelo entre 0 a 30 cm de profundidad, en estratos de 10 cm (0-10, 10-20 y 20-30 cm), en las que se determinaron textura, materia orgánica (MO), pH y conductividad eléctrica (CE) de la unidad de producción. Se utilizaron los siguientes procedimientos: textura (Hidrómetro de Bouyoucos); CE en extracto; MO (Walkley et al., 1982), y pH en una relación agua: suelo 2.5:1 (^{Page et al., 1982}).

Planta: las etapas de crecimiento registradas para maíz y sorgo fueron: días a emergencia (EC₁), desarrollo vegetativo (EC₂), inicio de floración (EC₃) y madurez fisiológica (EC₄). La cosecha se realizó en todos los tratamientos a 97 dds, cuando los granos de maíz mostraban un estado lechoso-masoso y en sorgo grano masoso. La altura de corte fue de 5 cm del nivel de suelo. El forraje cortado se pesó, obteniéndose posteriormente una submuestra de 0.5 kg por parcela cosechada y por tratamiento, la cual se llevó al laboratorio para ser secada en una estufa de aire forzado a 60 °C hasta alcanzar peso constante, para tener el porcentaje de materia seca y transformar los resultados en base seca (^{Reta et al., 2007}).

Se evalúo la calidad de los forrajes mediante un análisis bromatológico. Este implicó la determinación de los porcentajes de proteína cruda (PC), fibra detergente ácido (FDA) y fibra detergente neutro (FDN). Se utilizó la técnica de absorción en el infrarrojo cercano (NIR Systems, Inc., Silver Spring. MD 20904, USA).

Para la determinación del rendimiento de materia seca, dentro de cada unidad experimental se tomaron al azar diez parcelas de 2 m de ancho por 5 m de longitud. La información de las características cuantificadas en los cultivos se analizó con base en un diseño completamente al azar, con diez repeticiones por cultivo. Para el análisis de datos se usó el paquete Statistical Analysis Systems, versión 8 (SAS, 2009) y cuando se detectó significancia entre tratamientos, se aplicó la prueba diferencia mínima significativa (DMS₀₅).

Resultados y discusión

En la Figura 1 se presentan los datos de temperatura máxima (Tmáx) y mínima (Tmín); se observa que el promedio decenal durante el desarrollo de maíz y sorgo fluctúo entre 24 y 26 °C, para Tmáx y entre 11 y 14 °C, para Tmín. Cabe señalar, que Tmáx como Tmín se mantuvieron constantes durante el desarrollo del cultivo. La precipitación estacional fue de 575.4 mm, 81% (466.3 mm) de ésta ocurrió durante el desarrollo del cultivo (llovió 118 mm en 1día, que representó 25% de la precipitación total). De los 466.3 mm, 76% (349.7 mm) ocurrieron durante la etapa vegetativa y 24% (116.6 mm) durante la etapa reproductiva del maíz y el sorgo; esto indica una distribución errática para las necesidades del cultivo.

Figura 1 Temperatura máxima (Tmáx.) y mínima (Tmín. media decenal) y precipitación (suma decenal) durante el ciclo de cultivo de maíz y sorgo de temporal. Sandovales, Aguascalientes. 2014. 

En relación a las etapas fenológicas de ambos cultivos evaluados, éstas fueron similares: en maíz Cafime, la emergencia (EC₁) se presentó a 8 DDS, el periodo vegetativo (EC₂) de 8 a 55 días DDS, el inicio de floración (EC₃) a 62 días DDS y madurez fisiológica (EC₄) a 97 DDS, en ambos métodos de siembra. Para sorgo, EC₁ ocurrió a 9 DDS, EC₂ periodo vegetativo de 10 a 80 días, EC₃ inicio de floración a 85 días y EC₄ la madurez fisiológica a 100 DDS, tanto en la siembra tradicional como en camas al contorno con cuatro y seis hileras, respectivamente.

La acumulación de UC, con relación a la fenología del maíz y el sorgo se presenta en la Figura 2. El requerimiento térmico de maíz para alcanzar cada etapa fue de 101 UC a EC₁, 664 UC a EC₂ , 815 UC a EC₃ y 980 UC a EC₄. Para sorgo, en la emergencia, período vegetativo, inicio de floración y etapa de corte, las UC fueron de 46.2, 322, 422 y 505, respectivamente. ^{Medina et al. (2006)}, reportaron que la región de El Llano, Aguascalientes se encuentra por arriba de los 2 000 msnm, y estas regiones no son reconocidas como viables para la producción de sorgo para grano o forraje debido a las condiciones ambientales, en la información que se presenta en el Cuadro 1 se puede apreciar que la disponibilidad de calor usando una temperatura base de 15 °C, en el verano sólo se disponen de 714 UC, lo cual difiere en más de 2000 UC a las regiones sorgueras por excelencia como Tamaulipas y Sinaloa.

Tmáx.= temperatura máxima; Tmín.= temperatura mínima; OTérm.= oscilación térmica; UC= unidades calor para maíz y sorgo.

Cuadro 1 Unidades calor disponibles para el cultivo de maíz y sorgo en Sandovales, Aguascalientes con 10 y 15 °C de temperatura base. 2014. 

Figura 2 Unidades calor y evapotranspiración acumulada en el agrosistema de maíz y sorgo. Sandovales, Aguascalientes. Verano 2014.  

Si se considera un período de cultivo de junio a septiembre (120 días), que es cuando se dispone de más 70% de UC en el año (714 UC), se podría pensar que para un cultivo como el sorgo que requiere temperaturas más altas, el período señalado sería el más adecuado para su cultivo bajo condiciones de temporal. Martín del Campo et al. (1987) mencionaron que no obstante, que la disponibilidad de calor es reducida, al observar la oscilación térmica promedio que se tiene en el año, resulta que es más elevada que la que se tiene en las regiones sorgueras antes indicadas.

Esta característica de la región determina que durante el día se tengan temperaturas altas y durante la noche más fresca (bajas), lo cual, para una especie de tipo fotosíntesis C-4 como sorgo, es sumamente importante para la producción de materia seca, ya que se tienen temperaturas dentro de las óptimas durante el día para la realización de fotosíntesis, y por otra parte las temperaturas bajas de la noche reducen las tasas respiratorias y en consecuencia la producción de materia seca es más eficiente (^{Keating y Carberry, 1993}).

Un factor ambiental que influye en gran medida en la producción de materia seca de un cultivo es la evapotranspiración potencial. En la Figura 2 se presenta la relación que existió entre la evapotranspiración acumulada (ETc) del maíz y el sorgo y su fenología. De la siembra a la emergencia se observó que la ETc fue de 36 mm para ambos cultivos. Debido a que en esta etapa de desarrollo del dosel vegetal es muy limitado, se supone que la mayor parte de ETc es evaporación directa del suelo. Para el período de emergencia-floración, la ETc fue de 257 y 353 mm para maíz y sorgo. La ETc acumulada durante todo el ciclo de cultivo fue de 403 mm (^{Morales y Escalante, 2006}).

Características físicas y químicas

La textura del suelo es franco arenosa y arcillo-arenosa, con un pH de 6.6 a 7.6, el valor más bajo correspondió a la capa 0-10 cm. La CIC varió de 2.2 a 4.6 Cmol⁽⁺⁾ kg^-1, la MO de 0.5 a 1.3% y el N total de 0.1 a 0.2% (Cuadro 2). Por tanto, la fertilidad del suelo en estos agrosistemas es baja. En general, es un suelo con fuertes problemas de compactación en todo el perfil, ya que el ámbito de variación de la densidad aparente del suelo estudiado es alto y osciló entre 1.43 a 1.54 Mg m^-3, los valores tendieron a aumentar con la profundidad del suelo debido a la reducción de la actividad biológica desarrollada en el horizonte A. Son de bajo contenido de materia orgánica y capacidad limitada para retener humedad, sus valores son típicos de los suelos de zonas áridas (Salazar-Sosa et al., 2010).

DA= densidad aparente; Pt= porosidad total; CIC= capacidad de intercambio catiónico; MO= materia orgánica

Cuadro 2 Características físicas y químicas del suelo en el agrosistema donde se evaluaron los cultivos alternativos de temporal. Sandovales, Aguacalientes. 2014.  

El incremento en la lámina total de agua en el suelo aportado al cultivo durante todo el ciclo, por la combinación de la siembra en camas al contorno y la microcaptación in situ (con el sistema Aqueel y el pileteo) fue en promedio de 32% adicional con relación al sistema de siembra tradicional (ST) con surcos rectos en sentido de la pendiente y sin captación de agua de lluvia.

En la Figura 3 se observa la lámina retenida en el perfil del suelo a 0.3 m de profundidad durante el desarrollo de los dos cultivos en sus diferentes etapas fenológicas, con y sin captación de agua. Se aprecia en esta figura que el maíz y el sorgo sembrados en camas al contorno con cuatro y seis hileras (SC-MS), tuvieron una lámina de agua retenida mayor en todas las etapas de crecimiento al sistema tradicional con los mismos cultivos y sin captación.

Figura 3 Lámina de agua retenida en el perfil (0.3 m) durante el desarrollo de maíz y sorgo en en sus diferentes etapas fenológicas bajo dos sistemas de siembra. Sandovales, Aguascalientes. 2014. 

Los valores promedio de lámina retenida en ambos sistemas de siembra para las diferentes etapas de crecimiento del maíz y el sorgo fueron EC₁ [SC-MS 85.08 mm vs ST-MS 78.31 mm], EC₂ [SC-MS 82.72 mm vs ST-MS 63.80 mm]; EC₃ [SC-MS 90.29 mm vs ST-MS 70.49 mm] y EC₄ [SC-MS 89.21 mm vs ST-MS 55.43 mm], respectivamente; se observa que en todas las etapas de crecimiento del cultivo se registraron los valores más altos de lámina retenida, en SC-MS, lo cual se atribuye a la acción combinada de las prácticas de corrugación con aqueel y pileteo y las camas al contorno que produjeron un almacenamiento in situ casi total del agua de lluvia y eliminaron la escorrentía y disminuyeron la salida del agua del terreno.

Rendimiento de materia seca, calidad de forraje y eficiencia en el uso de agua de lluvia

Se encontraron diferencias estadísticas significativas en el rendimiento de materia seca y en la calidad del forraje entre tratamientos. En el Cuadro 3 se muestra que el rendimiento del maíz en los dos métodos de siembra fue estadísticamente similar (3.49 y 4.2 t ha^-1), pero inferior al del sorgo bajo la siembra en camas de 1.6 m con seis hileras. El máximo rendimiento, tanto para maíz como para sorgo, se obtuvo bajo la siembra en camas de 1.6 m de ancho con cuatro y seis hileras, respectivamente. Por otro lado, en las dos distribuciones topológicas, el sorgo superó al maíz. ^{Reta et al. (2007)} y ^{Bolaños-Aguilar et al. (2013)} encontraron que al reducir a 38 cm la distancia entre surcos en la siembra de maíz forrajero se incrementa el rendimiento de materia seca 15.5%, mientras que en sorgo de nervadura café, al reducir la distancia entre líneas a 20 cm, se incrementa el rendimiento de materia seca 68% en promedio, respecto a la siembra convencional a 76 cm, lo que concuerda con los resultados obtenidos en este trabajo.

Ɨ Siembra de maíz y sorgo a 76 cm entre surcos; PC= proteína cruda; FDN= fibra detergente neutro; FDA= fibra detergente ácido; EUALL= eficiencia en el uso de agua de lluvia.

Cuadro 3 Rendimiento de materia seca, características de calidad de forraje de maíz y sorgo y eficiencia en el uso de agua bajo diferentes sistemas de siembra. Sandovales, Aguascalientes. 2014. 

En calidad de forraje, el contenido de proteína cruda (PC) del sorgo fue superior (p< 0.05) al del maíz, mientras que en FDA y FDN fue igual (p>0.05) o inferior (p< 0.05), de acuerdo con la evaluación. La calidad de forraje de sorgo evaluado en los dos métodos de siembra se considera aceptable, debido sobre todo a su contenido de PC y valores bajos de FDA y FDN (Cuadro 3).

En relación con la eficiencia de uso del agua de lluvia (EUA_LL), en términos de producción de MS por mm de agua aprovechada, el sorgo obtuvo valores similares en ambos métodos de siembra, pero superiores al de maíz en 11 y 39%, respectivamente.

El forraje de sorgo presentó un contenido de fibra total (FDN) más bajo que el maíz, lo cual puede significar un mayor consumo potencial de forraje por el ganado (^{Bolaños-Aguilar et al., 2013}). La mejora de la calidad del forraje mediante la siembra en camas de 1.6 m de ancho a seis hileras con captación de agua in situ resultó posible en sorgo de nervadura café, donde el contenido de fibra total (FDN) fue significativamente menor (p< 0.05) al del maíz en ambos métodos de siembra; sin embargo, el valor de FDA no mostró diferencia estadística, aunque en promedio éste disminuyó en 2.6% en comparación con maíz, tanto en siembra tradicional como en camas al contorno a cuatro hileras. Esto indica que el sorgo produjo forraje con una mayor proporción de fibra digestible respecto a maíz (^{Reta et al., 2010}).

Asimismo, el incremento en la materia seca se debió a una mayor cobertura de terreno, resultado del mejor arreglo espacial que se logra en la siembra de sorgo en camas al contorno de 1.6 m con seis hileras, respectivamente; lo cual es una práctica importante de manejo que incrementa el porcentaje de radiación interceptada, al lograr un buen dosel y una mayor cobertura de terreno (^{Keating y Carberry, 1993}).

Conclusiones

Las condiciones climáticas de El Llano, Aguascalientes son adecuadas para la producción de sorgo para forraje bajo temporal, ya que se satisfacen los requerimientos térmicos del cultivo.

El cultivo de sorgo para forraje sembrado en camas al contorno con captación in situ a seis hileras es una opción viable para los problemas de escasez de agua de lluvia en la zona de temporal deficiente en la región de El Llano, Aguascalientes, debido a su mayor eficiencia en el uso de este recurso.

En la región del Llano, Aguascalientes, aunque se dispone de menor cantidad de calor para el cultivo que en las zonas sorgueras de México, la oscilación térmica es más elevada, lo que le permite una buena adaptación.

El sorgo de nervadura café sembrado en camas al contorno con seis hileras y captación de agua de lluvia in situ presentó mayor rendimiento de materia seca y calidad de forraje, así como mejor eficiencia en el uso de agua de lluvia, que el maíz sembrado en camas con cuatro hileras y en surco sencillo.