Artículos

 

Potencial forrajero y productividad del agua en patrones de cultivos alternativos

 

Forage potential and water productivity in alternative cropping patterns

 

David Guadalupe Reta Sánchez^a, Uriel Figueroa Viramontes^a, J. Santos Serrato Corona^b, Héctor Mario Quiroga Garza^a, Arturo Gaytán Mascorro^a, José Antonio Cueto Wong^c

 

^a Campo Experimental La Laguna, Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). Blvd. José Santos Valdez 1200. Col. Centro. 27440, Cd. Matamoros, Coahuila. México. Tel. (871) 18 23 081 reta.david@inifap.gob.mx. Correspondencia al primer autor.

^b Facultad de Agricultura y Zootecnia, Universidad Juárez del Estado de Durango. Gómez Palacio, Dgo. México.

^c Centro Nacional de Investigación Disciplinaria Relación Agua-Suelo-Planta-Atmósfera, INIFAP. Cd. Lerdo, Durango. México.

 

Recibido el 3 de octubre de 2013.
Aceptado el 16 de septiembre de 2014.

 

Resumen

Los sistemas de producción de forrajes se pueden mejorar con la incorporación de especies alternativas con altos atributos nutricionales. El objetivo del estudio fue evaluar el potencial forrajero y productividad del agua (PA) en patrones de cultivos forrajeros que incluyeron canola (Brassica napus L.), chícharo (Pisum sativum L.) y soya (Glycine max L.) como cultivos alternativos. Se compararon los patrones alternativos maíz-maíz-canola, sorgo-sorgo-canola, maíz-maíz-chícharo y soya-maíz-avena con los patrones convencionales, alfalfa, maíz-avena y maíz-maíz-avena. El estudio se realizó de abril de 2009 a abril de 2011 en Matamoros, Coahuila, México. Se determinó la composición química del forraje, los rendimientos de materia seca (MS), nutrientes y PA en la producción de MS, proteína cruda (PC) y energía neta para lactancia (EN_L). La incorporación de canola en los patrones con maíz o sorgo en primavera y verano incrementó el rendimiento de PC (34.4 %) y la PA (33.3 %), sin disminuir los rendimientos de MS y EN_L al compararse con el patrón convencional maíz-maíz-avena. Los patrones que incluyeron canola registraron mayores rendimientos de MS y EN_L utilizando el 83 % del volumen de agua requerido por alfalfa, pero con menor rendimiento de PC (19 a 25 %). La PA y el rendimiento de PC se incrementaron en el patrón soya-maíz-avena, pero con menores rendimientos de MS y EN_L. En los patrones maíz-maíz-chícharo y maíz-maíz-avena los rendimientos de MS y nutrientes y PA fueron similares. Los resultados indican que la incorporación de canola y soya en los sistemas de producción de forrajes incrementa la productividad del agua.

Palabras clave: Materia seca, Nutrientes, Composición química, Brassica napus L., Pisum sativum L., Glycine max L.

 

Abstract

The forage cropping systems can be improved with the inclusion of high nutritional quality alternative species. The objective of the study was to evaluate the forage potential and water productivity (WP) of forage cropping patterns which included canola (Brassica napus L.), pea (Pisum sativum L.) and soybean (Glycine max L.) as alternative crops. The alternative cropping patterns corn-corn-canola, sorghum-sorghum-canola, corn-corn-pea and soybean-corn-oat were compared with the conventional patterns alfalfa, corn-oat and corn-corn-oat. The study was conducted from April of 2009 to April of 2011 in Matamoros, Coahuila, Mexico. Forage chemical composition, dry matter (DM) and nutrient yields, and WP values for DM, crude protein (CP) and net energy for lactation (NE_L) production were determined. The incorporation of canola into cropping patterns with corn and sorghum sown in spring and summer seasons increased CP yield (34.4 %) and WP (33.3 %) for CP production, without yield decreases in DM and NE_L, as compared to the conventional cropping pattern corn-corn-oat. The cropping patterns that included canola produced higher DM and NE_L yields, using 83 % of alfalfa water requirement, however they had a 19 to 25 % reduction in CP yield. In the cropping pattern soybean-corn-oat, yields and WP of CP were increased, but it produced lower DM and NE_L yields. In the cropping patterns corn-corn-pea and corn-corn-oat, yields and WP for DM and nutrients production were similar. The results indicate that canola incorporation into forage cropping patterns increases WP.

Key words: Dry matter, Nutrient yields, Forage chemical composition, Brassica napus L., Pisum sativum L., Glycine max L.

 

INTRODUCCIÓN

En el Norte-Centro de México, la leche se produce principalmente en sistemas de producción especializados, los cuales dependen de forrajes bajo irrigación tales como alfalfa, maíz, sorgo y cereales de invierno para nutrir al ganado. En estos sistemas la producción de forraje es limitada por la baja disponibilidad de agua, salinidad en el suelo, alta temperatura ambiental y un número limitado de cultivos forrajeros⁽¹⁾. Por ello, es importante identificar alternativas que permitan incrementar la eficiencia de producción de forraje.

La producción de forrajes y de leche de bovino en la Comarca Lagunera de México es una de las principales actividades económicas del sector agropecuario. La alfalfa con una superficie de 38,771 ha es el principal cultivo proteico la cual se cosecha durante todo el año, y en menor grado los cereales de otoño-invierno (avena y triticale) en una superficie de 19,716 ha; una gran parte de la energía y fibra requerida por el ganado se produce en primavera y verano con los cultivos de maíz y sorgo establecidos en superficies de 27,344 y 26,251 ha, respectivamente⁽²⁾. La alfalfa, con una lámina de riego anual superior a 2.0 m produce rendimientos frecuentemente de 20 t ha^-1 de MS y 4,400 kg ha^-1 de PC⁽³⁾, con una PA de 1.18 kg de MS por m³ de agua aplicada⁽⁴⁾. Los principales patrones de cultivo con especies anuales establecidos para los ciclos de primavera, verano y otoño-invierno son maíz-maíz-avena y sorgo-sorgo-avena, y en menor grado maíz-avena. El patrón de cultivos con mayor productividad generalmente es maíz-maíz-avena, el cual produce rendimientos hasta de 40 t ha^-1 de MS, 3,689 kg ha^-1 de PC y de 234,104 megajoules (MJ) ha^-1 de EN_L, con una lámina de riego similar a la de alfalfa (2.0 m). Además, se obtienen valores de PA por m³ de 2.0 kg de MS, 0.18 kg de PC y 11.46 MJ de EN_L⁽⁵⁾.

La composición química y rendimiento de forraje de especies alternativas como canola, chícharo y soya, sugieren que su integración en los sistemas de producción de forrajes puede incrementar la productividad de estos sistemas, ya que se pueden realizar hasta tres cultivos durante el año. La canola produce forraje de alta calidad durante el ciclo otoño-invierno en la región, con rendimientos de MS similares o ligeramente menores (10 a 13 %) a los de la avena (7,000 a 9,980 kg ha^-1); sin embargo, en varios estudios se ha observado consistentemente una mejor composición química del forraje en canola, con una mayor concentración de PC (196.0 a 244.0 g kg^-1) y menor contenido de fibra detergente neutro (FDN) (347.0 a 398.0 g kg^-1), que el obtenido en el forraje de avena, la cual presenta valores de PC de (105.5-134.0 g kg^-1) y de FDN de (536.0 a 632.3 g kg^-1)^(5-8). En el ciclo otoño-invierno, el cultivo de chícharo ha alcanzado un potencial de producción de MS hasta de 8,683 kg ha^-1(1), el cual es similar al obtenido en otras partes del mundo (6,000 a 8,000 kg ha^-1)^(9,10). El forraje de chícharo cosechado durante floración e inicio de crecimiento de vainas presenta valores de PC entre 150.0 y 176.0 g kg^-1 y concentraciones de 490.0 a 526.0 g kg^-1 de FDN^(1,5).

En el ciclo de primavera-verano, la soya es una alternativa para la producción de forraje en la región debido principalmente a su forraje de alta calidad, con rendimientos de MS de 7,757 a 11,654 kg ha^-1(1,11). Su composición química varía con el genotipo y fase de cosecha, obteniendo valores de PC entre 137.0 y 240.0 g kg^-1, FDN de 308.0 a 501.0 g kg^-1(12,13) y EN_L entre 5.86 y 6.48 MJ kg^-1 MS^(1,5,11), con los mejores valores en los genotipos con una mayor proporción de vainas en el forraje^(11,12). El objetivo de este estudio fue evaluar el potencial de producción y productividad del agua en patrones de cultivos forrajeros con canola, chícharo y soya integrados como cultivos alternativos.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

El estudio se realizó de abril de 2009 a abril de 2011 en el Campo Experimental La Laguna del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias, localizado en Matamoros, Coahuila, México (25° 32' N, 103° 14' W y 1,150 msnm), en un suelo de textura arcillosa. El sitio experimental tiene suelos profundos (>1.8 m), con valores de disponibilidad de agua de 150 mm m^-1(14) y un contenido de C orgánico de 0.75 %⁽¹⁵⁾.

Se estudiaron cuatro patrones de cultivos alternativos, con especies anuales para los ciclos de primavera, verano y otoño-invierno: maíz-maíz-canola; sorgo-sorgo-canola; maíz-maíz-chícharo; soya-maíz-avena. Los patrones de cultivos testigo fueron: alfalfa (unicultivo); maíz-avena; maíz-maíz-avena. Se utilizó un diseño experimental de bloques completos al azar con cuatro repeticiones. Las parcelas experimentales fueron de 8 m de ancho por 5.5 m de longitud; la parcela útil fue de 15.2 m² en maíz y sorgo; mientras que en alfalfa, soya, avena, canola y chícharo fue de 12.5 m².

En primavera, la siembra se hizo en suelo húmedo el 21 de abril en 2009 y el 20 de abril en 2010. La alfalfa se sembró en seco en forma manual en surcos a 0.20 m el 10 de abril de 2009, con una densidad de 40 kg ha^-1, aplicando el riego de siembra el mismo día y un sobre riego siete días después de la siembra (dds). En maíz y sorgo se utilizó una distancia entre surcos de 0.76 m y densidades de población de 105,000 y 220,000 plantas ha^-1, respectivamente. La soya se estableció en surcos a 0.50 m y una densidad de población de 600,000 plantas ha^-1. Los genotipos utilizados fueron los siguientes: 'CUF-101' en alfalfa, 'Garst 8285' en maíz, 'Silo Miel' en sorgo y 'Hutchinson' en soya. En las especies anuales se aplicó un riego de pre-siembra y cuatro riegos de auxilio a los 32, 47, 63 y 75 dds.

En el primer año, la alfalfa se fertilizó en la siembra con 37 kg N y 40 kg P₂O₅ ha^-1, utilizando sulfato de amonio y fosfato mono amónico; se aplicó en la siembra el total de N; posteriormente se aplicaron 40 kg P₂O₅ ha^-1 antes de los cortes 2, 4, 6 y 8, utilizando ácido fosfórico como fuente. En el segundo año se fertilizó con 200 kg P₂O₅ ha^-1, aplicando 40 kg antes del corte 10 del primer año y 40 kg ha^-1 antes de los cortes 2, 4, 6 y 8 del segundo año. En las parcelas con maíz se fertilizó con 248 kg N y 100 kg P₂O₅ ha^-1 con sulfato de amonio y fosfato mono amónico, aplicando en la siembra 37 kg N y 100 kg P₂O₅, posteriormente se aplicaron 112 y 99 kg N ha^-1 en el primer y segundo riego de auxilio, respectivamente. En soya se utilizó la misma dosis de fósforo que en maíz y 324 kg N ha^-1, con 49 kg ha^-1 en la siembra, después se aplicaron 146 y 130 kg N ha^-1 en el primero y segundo riego de auxilio, respectivamente. La cosecha de soya se hizo a los 88 dds en la fase del desarrollo R5 (inicio de crecimiento de semillas); el maíz se cosechó a los 90 dds en la fase de un tercio de la línea de leche y en sorgo se realizó a los 92 dds en inicio de espigado. En el primer año de la alfalfa se realizaron nueve cortes a los 67, 97, 125, 157, 199, 271, 314, 356 y 374 dds. En el segundo fueron 11 cortes a los 29, 49, 79, 109, 150, 205, 263, 294, 324, 345 y 373 dds. En este caso se consideró como el inicio del segundo año a partir del 20 de abril de 2010. La cosecha se realizó al inicio de floración o cuando la alfalfa alcanzó una altura de 35 a 40 cm en periodos de desarrollo lento.

En verano, el híbrido de maíz 'SB-302' se sembró en suelo seco el 1 de agosto en los dos años del estudio. El mismo día se aplicó el riego de siembra para el maíz y rebrote de sorgo 'Silo Miel'; en maíz se aplicó un sobre riego, siete días después de la siembra. Ambos cultivos se establecieron en surcos a 0.76 m, con una densidad de población de 85,000 plantas ha^-1 en maíz y el rebrote de sorgo, 174,000 plantas ha^-1. Tanto el maíz como el sorgo se fertilizaron con 160 kg N ha^-1 y 100 kg P₂O₅ ha^-1, utilizando sulfato de amonio y fosfato mono amónico. Se aplicaron en la siembra 37 kg N ha^-1, y posteriormente 83 y 40 kg N ha^-1 en el primero y segundo riego de auxilio, respectivamente. En los dos cultivos se aplicaron tres riegos de auxilio a los 41, 60 y 76 dds. La cosecha en ambos cultivos se realizó a los 100 dds, en la fase de un tercio de la línea de leche en maíz y en grano lechoso-masoso en sorgo.

En el ciclo otoño-invierno 2009-2010 y 2010-2011 se sembraron en seco los cultivos de avena, canola y chícharo; la avena del patrón con dos cultivos en el año se sembró el 16 de octubre en los dos años; mientras que en los patrones con tres cultivos en el año, las tres especies se sembraron el 3 de diciembre en 2009 y el 26 de noviembre en 2010; sin embargo, la canola y el chícharo fueron dañadas por heladas ocurridas a principios de febrero, por lo que ambos cultivos fueron resembradas el 11 de febrero de 2011. Se utilizaron los genotipos 'Cuauhtemoc' en avena, 'Secada Laguna' en chícharo e 'IMC 205' en canola. La avena se sembró con una sembradora de granos pequeños a una densidad de 140 kg ha^-1, la canola con una sembradora 'Brillion' a una densidad de siembra de 12 kg ha^-1, y el chícharo con una sembradora de botes, dejando una densidad de población de 500,000 plantas ha^-1. En todos los cultivos se aplicó una fertilización de 200 kg N ha^-1 y 60 kg ha^-1 de P₂O₅, utilizando sulfato de amonio y fosfato mono amónico. En la siembra se aplicaron 50 kg N ha^-1 y todo el fósforo; en el primero y segundo riego de auxilio se aplicaron 100 y 50 kg N ha^-1, respectivamente.

En los patrones con tres cultivos, en el primer año se aplicó el riego de siembra, un sobre riego y dos riegos de auxilio a los 57 y 82 dds. La cosecha en estos patrones se realizó en floración en canola (103 dds), espigado en avena (104 dds) y en llenado de vainas en chícharo (104 dds). En la avena del patrón con dos cultivos en el año se aplicó el riego de siembra, un sobre riego y tres riegos de auxilio a los 48, 85 y 105 dds. La avena se cosechó en la fase de grano lechoso (125 dds). En el segundo año, en todos los cultivos se aplicó un riego de siembra y un sobre riego; posteriormente, en la avena se aplicaron tres riegos de auxilio a los 40, 70 y 92 dds; en canola se aplicaron dos a los 34 y 49 dds; mientras que el chícharo requirió tres, a los 34, 49 y 67 dds. La cosecha se realizó a los 122 dds en avena; 67 dds en canola y 75 dds en chícharo, considerado las mismas fases de desarrollo del año anterior.

El control de plagas en maíz y sorgo se hizo con dos aplicaciones de insecticidas en cada ciclo de crecimiento; a los 20 dds se aplicó Lorsban 480® (Clorpirifos etil; 0,0-dietil 0-3,5,6-trichloropyridin-2-il fosforotioato) en dosis de 1 L ha^-1 para el control de gusano cogollero (Spodoptera frugiperda). Posteriormente, a los 60 dds se aplicó agromectin 1.8 C.E.® (Abamectina; Avermectina B1aC₄₈H₇₂O₁₄ + Avermectina B1bC₄₇H₇₀O₁₄) en dosis de 1.0 L ha^-1 para el control de araña roja (Tetranychus spp). En soya se realizaron dos aplicaciones a los 18 y 56 dds con Endosulfan 35% C.G.® (Endosulfan; 6,7,8,9,10, 10-hexachloro-1,5,5a,6,9,9a-hexahydro-6,9-methano-2,4,3-benzodi-oxathiepin3-oxide) en dosis de 1.5 L ha^-1 y Rescate 20 PS® {Acetamiprid; (E)-N¹-[(6-chloro-3-pyridyl) methyl]-N²-cyano-N¹-methylacetamidine} en dosis de 0.400 kg ha^-1 para controlar mosquita blanca (Bemisia argentifolii Bellows and Perring). En alfalfa, avena y canola se realizó el control del pulgón verde (Acyrthosiphon pisum Harris) y chicharrita verde (Empoasca fabae Harris) con Dimetoato 40 EC® (Dimetoato; 0,0-dimetil S-metilcarbamoilmetil fosforoditioato) a una dosis de 1.0 L ha^-1; en cada año, en alfalfa se realizaron dos aplicaciones en agosto y octubre, mientras que en avena y canola se realizaron en febrero. En todos los cultivos establecidos en los patrones de cultivo la maleza se controló en forma manual y con azadón.

En la cosecha se determinó en cada cultivo y patrón de especies el rendimiento de materia seca (MS), composición química del forraje y productividad del agua. En composición química del forraje, se determinó fibra detergente neutro (FDN)⁽¹⁶⁾ y N con el método de Kjeldahl⁽¹⁷⁾. Los contenidos de EN_L y digestibilidad in vitro (DIV) se estimaron de acuerdo con las metodologías del Consejo Nacional de Investigación⁽¹⁸⁾. Con estos datos se calcularon los rendimientos de PC, MS digestible y EN_L ha^-1, multiplicando el contenido de estos nutrientes en el forraje con el rendimiento de MS en cada cultivo y patrón. Se midió el volumen de agua aplicada en cada patrón de cultivos, aforando el caudal de agua en las compuertas de los tubos instalados para el riego y considerando el tiempo de riego en cada parcela experimental. La PA en los patrones se estimó con el cociente del rendimiento de MS, PC y EN_L entre el volumen total del agua aplicada.

Se realizó un análisis combinado de los datos utilizando un diseño experimental de parcelas divididas, donde las parcelas principales fueron los años y las sub-parcelas los patrones de cultivos. Se hicieron análisis de varianza para los datos de rendimiento, productividad del agua en la producción de materia seca y nutrientes de los cultivos (P<0.05) en los patrones evaluados. Para comparar las medias se utilizó la prueba de la diferencia mínima significativa protegida de Fisher (P<0.05). Los datos se analizaron con el programa estadístico SAS⁽¹⁹⁾.

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El análisis combinado de los datos indica que en la mayoría de las variables evaluadas la interacción año x patrón de cultivos fue significativa (P<0.05; Cuadro 1), por ello los datos se analizaron por año. Las condiciones de clima en los dos años del estudio fueron similares en temperaturas medias, con una mayor precipitación pluvial en la primavera de 2011 (Cuadro 2); sin embargo, el factor de mayor influencia sobre la respuesta de los patrones de cultivo entre años fueron las heladas ocurridas a principios de febrero de 2011 (-5 a -10 °C), que afectaron los cultivos de canola y chícharo, que tuvieron que resembrarse, en consecuencia los rendimientos de MS se redujeron considerablemente con respecto a los rendimientos del año anterior.

 

Composición química del forraje

La alfalfa fue la especie con mejor composición química, con altos valores de DIV, PC y EN_L, y bajos contenidos de FDN. De las especies convencionales anuales, la mejor concentración energética se observó en maíz (6.53 a 6.95 MJ kg^-1 de MS), mientras que la concentración de PC osciló entre 62.7 a 70.3 g kg^-1. El sorgo registró un contenido similar de PC, un mayor contenido de FDN (641.3 a 708.4 g kg^-1) y un menor contenido de energía que el maíz (5.48 a 5.57 MJ kg^-1 de MS). La avena presentó un contenido de PC entre 82 y 99 g kg^-1, con valores de FDN entre 580.1 y 687.4 g kg^-1 y una concentración de EN_L (6.03 a 6.87 MJ kg^-1 de MS) ligeramente menor que la del maíz (Cuadro 3).

Los cultivos alternativos canola, chícharo y soya tuvieron mayores contenidos de PC (126.8 a 189.3 g kg^-1) y menores concentraciones de FDN (442.5 a 548.5 g kg^-1) que los observados en el cultivo de avena. El contenido energético en el cultivo de soya fue similar al observado en maíz (6.74 a 6.95 MJ kg^-1 de MS), mientras que en los cultivos de canola y chícharo fueron similares o menores a los encontrados en el cultivo se avena (5.48 a 7.03 MJ kg^-1 de MS). En relación a la avena, el chícharo presentó valores de DIV similares, mientras que en canola se encontraron valores ligeramente menores. En la soya se observaron valores de DIV mayores a los del maíz y similares a los de alfalfa. Los valores más bajos de DIV se presentaron en sorgo. De acuerdo con las características de composición química observadas en el estudio, la canola, chícharo y soya pueden considerarse como forrajes proteicos, con menor contenido fibroso que los forrajes convencionales anuales y con buen valor energético (Cuadro 3).

En el ciclo otoño-invierno, las concentraciones de PC y FDN en el cultivo de canola (Cuadro 3) fueron menores que las registradas en otros estudios en la región, en los que se consignan valores de 196.0 y 240.3 g kg^-1 de PC y de 390.1 a 429.0 g kg^-1 en FDN. En contenido energético, los valores de EN_L fueron similares entre estudios (5.07 a 6.03 MJ kg^-1 MS)^(1,5,8). En estudios previos, el forraje de chícharo presentó contenidos de PC entre 150 y 176 g kg^-1, 490 a 526 g kg^-1 de FDN y de 4.77 a 5.23 MJ kg^-1 MS en EN_L^(1,5). En el presente estudio, este cultivo presentó concentraciones de PC y FDN similares, y mayores contenidos energéticos que en los trabajos anteriores. Durante el ciclo primavera-verano en la región se ha obtenido en el forraje de soya una composición química con valores entre 137 y 246 g kg^-1 en PC, de 301 a 403 g kg^-1 en FDN y de 5.82 a 6.49 MJ kg^-1 de MS en EN_L^(1,5). En este trabajo los contenidos de PC y EN_L en soya fueron similares a los máximos valores encontrados anteriormente, en tanto que los valores de FDN fueron mayores.

 

Volumen de agua aplicada y rendimientos de materia seca y nutrientes

En los dos años del estudio, las mayores cantidades de agua por año (P<0.05) se aplicaron en el cultivo de alfalfa con láminas de riego de 2.003 a 2.110 m (20,035 a 21,095 m³ ha^-1), mientras que las menores láminas (P<0.05), de 1.227 a 1.361 m (12,268 a 13,608 m³ ha^-1), se aplicaron en el sistema de producción con especies anuales y dos cosechas por año. En los sistemas de producción con tres cosechas por año, en el primer año todos los sistemas recibieron láminas de riego similares (P>0.05), entre 1.750 a 1.763 m (17,502 a 17,630 m³ ha^-1); mientras que en el segundo, los sistemas con canola recibieron láminas menores (P<0.05), entre 1.660 y 1.723 m (16,595 a 17,227 m³ ha^-1) debido a que se aplicó un riego menos con respecto a los patrones de cultivo que incluyeron avena y chícharo (Cuadro 4).

Respecto a los patrones de cultivos tradicionales, el integrado por maíz en primavera y en verano, y avena en invierno (maíz-maíz-avena) registró los mayores (P<0.05) rendimientos de MS y EN_L, mientras que en el cultivo de alfalfa se observó la mayor producción de PC (P<0.05); aunque tuvo desventajas con respecto a los patrones con cultivos anuales en cuanto a la producción de MS y energía (P<0.05) (Cuadros 4, 5).

Entre los cultivos alternativos integrados en los patrones forrajeros, la canola fue la que mayor impacto tuvo sobre la producción de MS y nutrientes; este comportamiento se puede explicar por la capacidad de la canola para generar rendimientos de MS similares a la avena⁽⁸⁾; además presenta una mayor concentración de PC y menor contenido fibroso^(5,6,8). El mayor impacto de la canola ocurrió principalmente cuando se estableció en rotación con maíz y sorgo en primavera y verano. Sin embargo, estos efectos positivos sólo ocurrieron en el año con mejores rendimientos de MS de canola, cuando estos fueron mayores (8,551 a 9,424 kg ha^-1) a los de avena (6,198 kg ha^-1). Bajo estas condiciones, el patrón alternativo maíz-maíz-canola fue el sobresaliente, debido a un mayor rendimiento de MS y PC respecto al mejor patrón tradicional (maíz-maíz-avena) (P<0.05); se obtuvieron rendimientos adicionales hasta de 3,899 kg de MS y 925 kg ha^-1 de PC, lo cual significa un incremento de 10.9 y 34.4 % en la producción de MS y PC, respectivamente, a favor del sistema alternativo (Cuadros 4, 5). Los mayores beneficios con la inclusión de canola en la rotación con maíz, fue debido a la buena composición química (Cuadro 3) y altos rendimientos de MS del maíz, mejorando los rendimientos de MS (Cuadro 4) y PC de los patrones de cultivo alternativos, sin reducir el rendimiento de EN_L respecto al patrón testigo (maíz-maíz-avena) (Cuadro 5).

La incorporación de canola en el patrón de cultivo con sorgo en primavera y verano (sorgo-sorgo-canola) incrementó (P<0.05) la producción de PC en un 27.6 % con respecto al patrón testigo maíz-maíz-avena; la canola en este patrón contribuyó a compensar las bajas concentraciones de nutrientes del sorgo (Cuadro 3), de tal forma que los rendimientos de MS digestible (Cuadro 4), PC y EN_L del forraje anual fueron similares (P>0.05) o mayores (P<0.05) a los obtenidos con el patrón testigo (Cuadro 5). En comparación al otro patrón alternativo sobresaliente (maíz-maíz-canola), la rotación de canola con sorgo tuvo rendimientos de MS total y PC por hectárea similares (P>0.05), sin embargo sus rendimientos de MS digestible y EN_L fueron menores (Cuadros 4, 5) en el primer año, debido a una menor digestibilidad y contenido energético del forraje de sorgo respecto a los obtenidos en maíz (Cuadro 3).

En el patrón de cultivos soya-maíz-avena, el rendimiento de PC por hectárea se incrementó en 26.4 % (Cuadro 5). Sin embargo, debido a los bajos rendimientos de MS (8,249 kg ha^-1) respecto al maíz (17,104 kg ha^-1), los rendimientos de MS total, MS digestible (Cuadro 4) y EN_L (Cuadro 5) fueron menores al patrón testigo (P<0.05). El otro patrón de cultivos alternativos con chícharo establecido en rotación con maíz en primavera y verano, no presentó ventajas respecto al patrón testigo maíz-maíz-avena en términos de rendimientos de MS y nutrientes por hectárea (P>0.05) (Cuadros 4, 5).

 

Productividad del agua para la producción de materia seca y nutrientes

En la región la producción de forraje es importante tanto en cantidad como en calidad, realizándose una producción intensiva con el establecimiento de tres cultivos de ciclo anual en el año, y en menor proporción con dos cultivos⁽²⁰⁾. Los principales patrones de cultivos establecidos para los ciclos de primavera, verano y otoño-invierno son: maíz-maíz-avena, sorgo-sorgo-avena y maíz-avena^(1,20). En el primer año del estudio, cuando el cultivo de canola obtuvo su mayor rendimiento de MS y composición de nutrientes, el patrón de cultivos alternativo maíz-maíz-canola superó en PA al patrón convencional (maíz-maíz-avena) en 15.1, 13.8 y 33.3 % para la producción de MS total, MS digestible y PC, respectivamente (P<0.05). Los valores de la PA para EN_L fueron similares entre patrones de cultivos en los dos años de evaluación (P>0.05) (Cuadro 6). Debido a que el volumen de agua aplicada total en los dos sistemas de producción indicados arriba fueron similares, las ventajas de PA a favor del patrón maíz-maíz-canola se relacionaron a sus mayores valores en rendimientos de MS, MS digestible y PC (P<0.05) respecto a los obtenidos por el patrón testigo maíz-maíz-avena (Cuadros 4, 5).

En el otro patrón de cultivos sobresaliente, con canola en invierno y sorgo en primavera y verano, la PA para la producción de PC se incrementó en 27.7 % respecto al patrón maíz-maíz-avena (P<0.05), y se mantuvieron los valores de PA para la producción de MS total, MS digestible y EN_L (P>0.05) (Cuadro 6). En este resultado fue fundamental el mayor rendimiento de MS del sorgo (13,156 a 17,089 kg ha^-1) respecto al maíz (9,874 a 11,563 kg ha^-1) durante el ciclo de verano, además de la contribución de la canola con un forraje con mayor contenido de PC, menor contenido fibroso^(1,5,6,8) y menores requerimientos de lámina de riego (0.54 m) en comparación a la avena (0.74 m)⁽⁸⁾; estos factores compensaron la menor composición química del forraje de sorgo en términos de concentraciones de PC, DIV y EN_L (Cuadro 3).

En comparación a la alfalfa y considerando los mejores rendimientos, los patrones alternativos maíz-maíz-canola y sorgo-sorgo-canola obtuvieron el 176 a 191 % en rendimiento de MS total, el 148 a 180 % en rendimiento de MS digestible (Cuadro 4), el 75 a 81 % del rendimiento de PC ha^-1 y el 151 al 184 % en la producción de EN_L en MJ ha^-1 (Cuadro 5). Estos rendimientos se obtuvieron con un volumen de agua promedio de 17,552 m³ ha^-1, en comparación a la alfalfa que requirió 21,095 m³ ha^-1. Debido a esto, los patrones alternativos con especies anuales tuvieron valores de PA para la producción de PC similares a la alfalfa (P>0.05) (Cuadro 6), y superiores en la producción de MS total, MS digestible (Cuadro 4) y EN_L por hectárea (P<0.05) (Cuadro 5).

El patrón con dos cultivos en el año presentó una PA para la producción de MS y nutrientes similar a la obtenida por los patrones con tres cultivos en el año (P>0.05) (Cuadro 6); sin embargo sus rendimientos anuales totales fueron inferiores (P<0.05) (Cuadros 4, 5). En los patrones con tres cultivos, con la utilización de una lámina de riego extra entre 0.392 y 0.601 m (3,924 y 6,014 m³ ha^-1), se obtuvieron rendimientos adicionales hasta de 9,386 kg MS ha^-1 (Cuadro 4), 640 kg PC ha^-1 y 66,085 MJ ha^-1 de EN_L (Cuadro 5).

El contenido de PC en el cultivo de canola (Cuadro 3) fue inferior al obtenido en otros estudios realizados en la región^(1,5,8); sin embargo aun así su incorporación en los sistemas forrajeros mostró ventajas en producción y PA en relación a los patrones tradicionales (P<0.05). Por ello, si se obtiene un mayor contenido de PC en el forraje de canola, probablemente se puedan obtener las mismas ventajas o mayores aún con los mismos o menores rendimientos de MS que los patrones tradicionales. Esta situación puede ocurrir, ya que en trabajos anteriores y considerando las condiciones de manejo agronómico, se ha encontrado que los rendimientos de MS en canola son iguales o ligeramente inferiores (20 %) que en avena, pero por lo general el contenido de PC es mayor^(1,5,6,8).

 

Impacto potencial en los sistemas de producción forrajeros

En comparación a la alfalfa, los dos patrones de cultivos con especies anuales sobresalientes (maíz-maíz-canola y sorgo-sorgo-canola), mostraron un menor rendimiento (9 a 24 %) de PC por hectárea (P<0.05); mientras que el rendimiento de PC en el mejor patrón tradicional (maíz-maíz-avena) fue 34 % menor (Cuadro 5) . Considerando el mismo volumen de agua utilizado por año en los sistemas convencionales, esto significa que es posible reducir la superficie sembrada de alfalfa, y utilizar el agua disponible para establecer mayor superficie con patrones de especies anuales, que presentan mayor PA (Cuadro 6); esto permitiría mantener el rendimiento de PC anual, e incrementar los rendimientos y PA de MS total, MS digestible y ENL.

En esta región, los dos patrones de cultivos alternativos sobresalientes en este estudio (maíz-maíz-canola y sorgo-sorgo-canola), se pueden sembrar en amplias áreas de la región, ya que la canola puede establecerse en los mismos suelos y fechas de siembra que la avena, y probablemente en áreas más extensas, ya que la canola tiene una mayor tolerancia a la salinidad (11 dS m^-1)⁽²¹⁾ que la avena (2.6 dS m^-1)⁽²²⁾; la salinización del suelo es un problema creciente en la región debido a la extracción del agua para riego en profundidades cada vez mayores⁽²³⁾. Los cultivos de soya y chícharo producen forraje con buena composición química, pero su aportación en la productividad de los patrones de cultivos fue menor, debido principalmente a los bajos rendimientos de MS comparados con los cultivos convencionales; por lo tanto el establecimiento de estas dos especies es conveniente si se quiere producir forraje con buena composición química en PC, FDN, DIV y EN_L (Cuadro 3).

 

CONCLUSIONES E IMPLICACIONES

Con la incorporación de canola en los patrones de cultivo con maíz y sorgo en primavera y en verano (maíz-maíz-canola y sorgo-sorgo-canola), se dispone de sistemas de producción alternativos con potencial para incrementar la productividad en la producción de forraje. Estos sistemas de producción, con un volumen de agua similar o menor al utilizado en el patrón de cultivos convencional (maíz-maíz-avena), permiten incrementar los rendimientos y PA en la producción de PC sin disminuir los rendimientos de MS y EN_L. En relación a la alfalfa, los sistemas de producción alternativos sobresalientes producen mayores rendimientos de MS y EN_L, y alcanzan el 75 a 81 % del rendimiento de PC por hectárea, utilizando el 83 % del volumen de agua requerido por la alfalfa.

 

AGRADECIMIENTOS

Este estudio fue financiado por el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias.

 

LITERATURA CITADA

1. Reta-Sánchez DG, Serrato-Corona JS, Figueroa-Viramontes R, Cueto-Wong JA, Berumen-Padilla S, Santamaría-César J. Cultivos alternativos con potencial de uso forrajero en la Comarca Lagunera. Libro Técnico Núm. 3. INIFAP-CIRNOC-CELALA; 2008.         [ Links ]

2. SAGARPA (Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación). Resumen Agrícola de la Región Lagunera. Suplemento Especial 2013. El Siglo de Torreón. Torreón, Coahuila, México; 2014.         [ Links ]

3. Reta-Sánchez DG, Figueroa-Viramontes U, Sánchez-Duarte JI, Ochoa-Martínez E, Quiroga-Garza HM, Gaytán-Mascorro A. Patrones de cultivo forrajeros alternativos para una mayor eficiencia de producción y aprovechamiento de los nutrimentos reciclados en las excretas del ganado lechero. Folleto Técnico No. 18. INIFAP-CIRNOC-CELALA; 2011.         [ Links ]

4. Quiroga-Garza HM, Faz-Contreras R. Incremento de la eficiencia en el uso del agua por la alfalfa mediante la suspensión de riegos en el verano. Terra Latinoamericana 2008;26:111-117.         [ Links ]

5. Reta-Sánchez DG, Figueroa-Viramontes U, Faz-Contreras R, Núñez-Hernández G, Gaytán-Mascorro A, Serrato-Corona JS, Payán-García JA. Sistemas de producción de forraje para incrementar la productividad del agua. Rev Fitotec Mex 2010;33:83-87.         [ Links ]

6. Reta-Sánchez DG, Sánchez-Duarte JI, Ochoa-Martínez E, Reyes-González A. Canola, cultivo con potencial para incrementar la productividad forrajera en la Comarca Lagunera Mexicana. Hoard's Dairyman en español 2011;512-514.         [ Links ]

7. Reta-Sánchez DG, Sánchez-Duarte JI, Ochoa-Martínez E, Reyes-González A, Quiroga-Garza HM, Gaytán-Mascorro A. Validación de canola y chícharo como cultivos forrajeros alternativos para el ciclo otoño-invierno en la Comarca Lagunera. En: Martínez-Ríos JJ et al. editores. XXIII Semana Internacional de Agronomía. FAZ-UJED. Gómez Palacio, Durango, México. 2011:245-249.         [ Links ]

8. Cruz-Chairez JJ, Núñez-Hernández G, Faz-Contreras R, Reta-Sánchez DG, Serrato-Medina HA. Potencial forrajero y eficiencia de uso del agua de canola (Brassica napus L.) en comparación con cultivos tradicionales en el ciclo de invierno. Agrofaz 2012;12:125-130.         [ Links ]

9. Potts MJ. The influence of selected agronomic factor on the yield of forage peas. Grass Forage Sci 1982;37:327-331.         [ Links ]

10. Èupiæ T, Popoviæ S, Tucak M, Jukiæ G, Rukavina I. Impact of the semi-leafless field pea on dry matter yield. J Central European Agric 2013;14:102-106.         [ Links ]

11. Reta-Sánchez DG, Castellanos-Galván PC, Olague-Ramírez J, Quiroga-Garza HM, Serrato-Corona JS, Gaytán-Mascorro A. Potencial forrajero de cuatro especies leguminosas en el ciclo de verano en la Comarca Lagunera. Rev Mex Cienc Agr 2013;4:659-671.         [ Links ]

12. Sheaffer CC, Orf JH, Devine TE, Jewett JG. Yield and quality of forage soybean. Agron J 2001;93:99-106.         [ Links ]

13. Nielsen DC. Forage soybean yield and quality response to water use. Field Crops Res 2011;124:400-407.         [ Links ]

14. Santamaría-César J, Reta-Sánchez DG., Faz-Contreras R, Orona-Castillo I. Reducción del rendimiento potencial en maíz forrajero en calendarios con tres y cuatro riegos. Terra Latinoamericana 2008;26:235-241.         [ Links ]

15. Santamaría-César J, Reta-Sánchez DG, Chávez-González JFJ, Cueto-Wong JA, Romero-Paredes Rubio JI. Caracterización del medio físico en relación a cultivos forrajeros alternativos para la Comarca Lagunera. Libro Técnico Núm. 2. INIFAP-CIRNOC-CELALA; 2006.         [ Links ]

16. Goering HK, Van Soest PJ. Forage fiber analysis (apparatus, reagents, procedures, and some applications). Handbook 379. USDA-ARS, Washington, DC; 1970.         [ Links ]

17. Bremner JM. Nitrogen-total. In: Sparks DL editor. Methods of soil analysis. Madison, WI: SSSA Book Ser 5; 1996:10851121.         [ Links ]

18. NRC, National Research Council. Nutrient requirements of dairy cattle. Washington, DC: National Academy Press; 2001.         [ Links ]

19. SAS Institute. SAS user's guide. Statistics, version 6.0. 4th. Ed. Cary, NC; 1990.         [ Links ]

20. Núñez-Hernández G, Cruz-Cháirez JJ, Iván-Santana O, Rodríguez-Hernández K, Sánchez-Duarte JI, Ochoa-Martínez E, et al. Modelo de procesos para el diagnóstico del uso del agua de riego en la producción de forrajes en explotaciones lecheras del sistema intensivo en ambientes cálido y templado. Agrofaz 2012;12:103-111.         [ Links ]

21. Francois, LE. Growth, seed yield, and oil content of canola grown under saline conditions. Agron J 1994;86:233-237.         [ Links ]

22. Kotuby-Amacher J, Koenig K, Kitchen B. Salinity and plant tolerance. https://extension.usu.edu/files/publications/publication/AG-SO-03.pdf; 2000. Accessed Aug 18, 2013.         [ Links ]

23. Brouste L, Marlin C, Dever L, González-Barrios JL. Hidroquímica y geoquímica isotópica del manto freático de la Comarca Lagunera (Norte de México). Memorias del 25 aniversario del CENID-RASPA-INIFAP-SAGAR. Gómez Palacio, Dgo., México. 1997:87-100.         [ Links ]