Introducción

El fuego y el pastoreo son considerados como disturbios importantes en muchos pastizales desde el punto de vista histórico y en el manejo moderno de nuestra era. Los seres humanos han utilizado el fuego para manipular y manejar ecosistemas (^{Bowman et al., 2009}), mientras que el pastoreo contribuye al funcionamiento y a la conservación de pastizales (^{Toombs et al., 2010}; ^{Allred et al., 2011}). De hecho, el fuego y el pastoreo frecuentemente operan como un disturbio interactivo con efectos ecológicos distintos uno del otro (^{Fuhlendorf et al., 2009}), lo que crea heterogeneidad en la estructura de la vegetación: importante en la conservación de pastizales (^{Leis et al., 2013}; ^{McGranahan et al., 2013}). Los pastizales a nivel global son de vital importancia no solamente para la roducción pecuaria sino también como proveedores de un número importante de bienes y servicios ecosistémicos para la sociedad como: captura de carbono, infiltración del agua, producción de oxígeno, biodiversidad, entre otros (^{Dinerstein et al., 2007}).

A pesar de la importancia de los pastizales, una de las causas del deterioro es la diseminación de especies exóticas o invasoras que han desplazado a las especies nativas lo que altera la biodiversidad y el equilibrio ecológico (^{Enríquez y Quero, 2006}). Una de estas especies es el zacate rosado Melinis repens (Willd.) Zizka, que es originario del sur de África (^{Bogdan, 1977}). En México, se encuentra distribuido en todos los estados independientemente de la latitud, altitud, precipitación pluvial y suelos (^{Dávila et al., 2006}; ^{Stevens y Fehmi, 2009}; ^{Díaz et al., 2012}; ^{Flores, 2013}; ^{Melgoza et al., 2014}).

En el estado de Aguascalientes se reporta su presencia prácticamente en todos los municipios (^{Díaz et al., 2012}). Sin embargo, la información científica existente que explique el efecto del fuego tanto en la producción como en la calidad de forraje del zacate rosado es muy limitada. Esta información es básica para determinar estrategias de manejo que guíen a lograr un aprovechamiento integral de esta especie. Por ello, el objetivo de este trabajo fue determinar el efecto del fuego sobre la producción y calidad de forraje del zacate rosado en el municipio de Calvillo, Aguascalientes, y en el cual nuestra principal hipótesis nula de interés fue que no habría efecto del fuego ni en la productividad ni calidad del zacate rosado.

Materiales y métodos

El estudio se llevó a cabo en los años de 2012 y 2013 en la localidad denominada Mesa Grande, Calvillo, Aguascalientes, en un predio agrícola abandonado con una superficie de 2 ha, e invadido totalmente de zacate rosado. Su posición geográfica está ubicada entre los 21° 47' 31" y los 102° 43' 9" latitud norte, a una altitud media msnm de 1 780 m. El clima de la región es templado sub-húmedo (^{García, 1988}; ^{Medina et al., 1998}), con una temperatura media anual de 20 °C y con suelos someros, pedregosos, y pobres en materia orgánica del tipo Regosol y Feozem (^{INIFAP, 1998}). La precipitación pluvial incide principalmente en los meses de junio a septiembre, la cual en 2012 y 2013 tuvo un promedio anual de 640 y 768 mm respectivamente (Figura 1).

Figura 1. Precipitación pluvial en Mesa Grande, Calvillo, Aguascalientes, durante los años 2012 y 2013. 

Dentro del predio experimental se distribuyeron aleatoriamente 10 parcelas de 16 m² (4 x 4 m), de las cuales cinco fueron sujetas a quema (Q) y las otras cinco restantes fueron consideradas como testigo ya que no se les aplicó quema (SQ). A estas últimas (SQ), se les removió el forraje seco acumulado de años al ras del suelo con la ayuda de unas tijeras de la marca Corona. La quema se realizó el primero de abril de 2012 usando una antorcha de goteo de la marca Sure Seal^® con capacidad de 10 litros, con una relación gasolina: diesel de 6:4. Se prendió a las 7:00 h a una temperatura atmosférica de 16 °C, una humedad relativa de 35%, una velocidad del viento que osciló entre 3 y 4 km h^-1 y un promedio de 479.4 g m^-2 de materia seca (combustible). Para minimizar el riesgo del escape del fuego a zonas aledañas, se trazaron líneas minerales alrededor de las parcelas y se humedeció su perímetro con agua usando mochilas aspersoras de capacidad de 20 l. La producción de forraje en base seca se evaluó en el pico de producción que fue a fines del mes de octubre de 2012 y 2013, mediante 5 cuadrantes de 0.5 m² parcela (n= 50) removiendo en cada una de ellas el forraje al ras del suelo, mismo que se deshidrató en una secadora de herbario a una temperatura de 60 ^oC durante 10 días, y pesó con una báscula digital de la marca OHAUS^® con capacidad de 20 kg.

La calidad del forraje fue evaluada mediante un total de 10 muestras compuestas (n= 10), cinco en las áreas quemadas y otras cinco en las áreas testigo, con un peso de 1kg /parcela. Los muestreos de forraje se llevaron a cabo en tres etapas fenológicas: crecimiento (C), madurez (M) y latencia (L), para totalizar 30 muestras en (n= 30) en las áreas quemadas (Q) y las sin quema (SQ).

Para la etapa de C el forraje se cosechó a inicios de julio; la m a finales de septiembre de 2012; mientras que la L a mediados de febrero de 2013. Las muestras se procesaron en el Laboratorio de Nutrición Animal del Centro de Ciencias Agropecuarias de la Universidad Autónoma de Aguascalientes (UAA), con un molino de la marca Wiley^® y una malla de 1 mm, y se almacenaron en contenedores de plástico hasta que se realizaron los análisis químicos de proteína cruda (PC), fibra detergente neutra (FDN) y fibra detergente ácida (FDA), con base en los procedimientos para estimar el contenido nutricional en forrajes (^{Tejada, 1985}). Se realizó también la prueba de digestibilidad ruminal in situ de la materia seca (DISMS), de acuerdo al método de la bolsa de nylon (^{Mehrez y Orskov, 1977}). Se utilizó una vaca fistulada en rumen de la raza Holstein con dieta de mantenimiento y con tiempo de permanencia de la muestra de alimento en rumen de 48 horas.

Los datos fueron sometidos a un análisis de varianza con el procedimiento del modelo general linear (GLM) considerando un diseño completamente aleatorizado en arreglo factorial 2 x 2 para la producción de materia seca: 2 tratamientos de fuego (Q y SQ) y 2 años (2012 y 2013). Para la calidad nutritiva se utilizó otro diseño factorial 2 x 3: 2 tratamientos de fuego (Q y SQ) y 3 etapas fenológicas (C, M y L) (^{SAS, 2001}). Cuando existieron diferencias entre tratamientos se utilizó la prueba de Tukey (p≤ 0.05) para la separación de medias (^{Steel y Torrie, 1980}).

Resultados y discusión

Los resultados de este experimento de quema rechaza la hipótesis nula de que la quema no tendría efecto ni en la productividad ni calidad de forraje del zacate rosado. La producción total de forraje en base seca resultó diferente (p≤ 0.05) entre tratamientos Q y SQ, y entre años. Se tuvo una mayor producción en las áreas quemadas con 168.7 y 393.7 g m^-2, mientras que en las no quemadas se tuvo una producción de 53.9 y 192.7 g m^-2, en 2012 y 2013 respectivamente (Figura 2).

Figura 2. Producción de forraje en base a materia seca de zacate rosado Melinis repens (Willd.) Zizka, en Mesa Grande, Calvillo, Aguascalientes durante 2012 y 2013. 

Estos resultados coinciden con lo reportado por varios autores en donde concluyen que las diferencias en producción forrajera en base seca se deben a los efectos químicos de la combustión de material vegetal sobre el suelo, que aporta diversos nutrientes principalmente nitrógeno, el cual queda disponible lo que favorece la reproducción vegetativa, aunado a la presencia de mayores temperaturas en el área quemada durante el día y la condensación de vapor durante la noche, lo que crea condiciones próximas al punto de rocío y haciendo disponibles los nutrientes liberados durante la combustión (^{Wright y Bailey, 1982}; ^{Frost y Robertson, 1987}; ^{Briske y Richards, 1994}).

Otros autores mencionan que el aumento en producción forrajera se debe a que después de la quema se liberan nutrientes inmediatamente disponibles para las plantas en las cenizas principalmente minerales (^{Sacido y Cauhépé, 1993}; ^{Bates et al., 2009}). ^{Riser y Parton (1982)}, dictaminaron incrementos considerables en la producción de forraje en la pradera de pastos altos de Estados Unidos después de la quema, al través de sus efectos sobre el patrón temporal de nitrógeno y carbono del suelo y la disponibilidad de luz para fotosíntesis. ^{Johnson y Mitchett (2001)} concluyen que las plantas herbáceas que sirven de alimento para la fauna fueron diez veces más abundantes en áreas donde se aplicó quema prescrita que en las áreas sin quemar.

El aumento de nutrientes para las plantas han sido reportados en la primera estación de crecimiento después de quemas de primavera en ambientes más templados (^{Bennett et al., 2002}). En general, el uso del fuego en ecosistemas de pastizal propicia diversos beneficios, entre ellos el incremento en la producción forrajera de gramíneas nativas (^{McIlvain y Armstrong, 1968}; ^{Sharrow y Wright, 1977}; ^{Scifres y Hamilton, 1993}). El fuego disminuyó la producción de forraje en el primer año de aplicación en pastizales de Chihuahua, pero se incrementó en años subsecuentes con buen manejo del pastoreo (^{Sierra et al., 2008}).

La proteína cruda no presentó diferencias significativas (p≥ 0.05) entre los tratamientos Q y SQ, pero resultó diferente (p≤ 0.05) entre las etapas fenológicas (C, M, y L) (Figura 3). Los valores de proteína cruda para las áreas quemadas fueron de 13.3, 5.2 y 5.6% contra 12.6, 4.6, y 3.2% para las áreas no quemadas, en las etapas de C, M y L respectivamente.

Figura 3. Proporción promedio de proteína cruda (PC) en forraje de Melinis repens (Willd.) Zizka, quemado y no quemado, en Mesa Grande, Calvillo, Aguascalientes, 2012-2013. 

Estos resultados concuerdan con los de ^{Leland et al. (1976)}, quienes encontraron que la proteína cruda de Andropogon scoparius (Michx.), un pasto C₄ como Melinis repens fue mayor en áreas quemadas que no quemadas.

^{Sanderson y Wedin (1989)}, afirmaron que el contenido de proteína cruda en gramíneas de crecimiento de verano (C₄) fue mayor en el verano y menor en la época de latencia. Esto coincide con los resultados de ^{Chávez y González (2008)}, quienes encontraron en pastos nativos un contenido máximo de proteína cruda en el verano, la cual disminuyó en el otoño, y aún más en el invierno, recuperándose al inicio de primavera en áreas sin aplicación de fuego. Por su parte ^{Krysl et al. (1987)}, encontraron que la proteína cruda fluctuó entre 15.4 y 9.6% para las etapas de crecimiento y latencia respectivamente, en pastizales de navajita en Nuevo México.

^{McGranhan et al. (2014)}, señalaron aumentos significativos de hasta 4% en el contenido de proteína cruda en lotes quemados de Andropogon virginicus L., comparados a los no quemados en Tennessee. De manera general el contenido de proteína cruda en forrajes necesario para suplir las necesidades de los microorganismos del rumen para digerir la fibra es de alrededor de 7%, sin afectar su consumo voluntario, lo que sugiere la necesidad de suplementación proteica cuando el forraje presenta valores inferiores a 7%, logrando incrementar el consumo de forraje voluntario (^{Pitts et al., 1992}).

La digestibilidad in situ de la materia seca (DISMS) a las 48 horas fue diferente (p≤ 0.05) entre los tratamientos de Q y SQ y entre las etapas fenológicas C, M y L (Figura 4).

Figura 4. Promedio de digestibilidad in situ de la materia seca (DISMS) a 48 h en forraje de Melinis repens (Willd.) Zizka, quemado y no quemado, en Mesa Grande, Calvillo, Aguascalientes, 2012-2013. 

En general la DISMS decreció (p≤ 0.05) al avanzar la madurez del zacate rosado tanto en ambos tratamientos Q y SQ, aunque más marcada esta reducción en el tratamiento SQ con un total de 61.6, 46; y 48.3% y 50.3, 42.5, 44% respectivamente en las tres etapas fenológicas C, M, L. ^{Krysl et al. (1987)} en pastizales de navajita Bouteloua gracilis (Willd. ex Kunth) Lag. ex Griffiths., en Nuevo México alcanzaron resultados similares al señalar que la DISMS declinó al avanzar la madurez del forraje 61.8%, durante el crecimiento a 47.9% en la latencia, esto por el concomitante aumento en las fracciones de fibra en el forraje (fibra ácido y detergente neutra) en áreas no sujetas a quema.

^{Smith et al. (1960)}, para la gramínea Andropogon scoparius (Michx.) encontraron valores de DISMS que fluctuaron entre 40.3 a 65.7% en parcelas no quemadas y quemadas respectivamente. En las sabanas húmedas de Camerún, ^{Klop et al. (2007)} concluyeron que la DISMS de gramíneas de áreas no quemadas y quemadas varió de 50.2 a 57.1% respectivamente. Por su parte ^{Núñez (1971)} quien trabajó en áreas de pastizales nativos sin quemar de Chihuahua encontró que los porcentajes de DISMS fluctuaron entre 31.6 y 40.2% al inicio de la etapa de crecimiento y 43.3 y 49.5% al final de la misma. ^{Villanueva et al. (1989)}, reportan que este patrón de fluctuación de la DISMS y otros componentes nutricionales del forraje es común en pastos nativos de zonas áridas y semiáridas de México contrastando zonas sujetas a quema y aquellas no sometidas a ella.

La fibra detergente neutro (FDN) representa la mayoría del material contenido en las paredes celulares del forraje disponible en la dieta y se compone de celulosa, hemicelulosa, y lignina (^{Holechek et al., 2011}). Nuestros resultados muestran de manera general un aumento significativo (p≤ 0.05) en el contenido de FDN al aumentar la madurez del zacate rosado, no así entre los tratamientos de Q y SQ (p≥ 0.05) (Figura 5). Los datos relacionados con la FDN resultaron diferentes (p≤ 0.05) entre las tres etapas fenológicas bajo escrutinio (C, M, L) con un total de 67.1, 76.5, 78%; y 66.4, 76.3, y 79.6% en los tratamientos con Q y SQ respectivamente.

Figura 5. Proporción promedio de fibra detergente neutro (FDN) en forraje de Melinis repens (Willd.) Zizka, quemado y no quemado, en Mesa Grande, Calvillo, Aguascalientes, 2012- 2013. 

Esto concuerda por lo enunciado por ^{Ulyatt (1980)} y ^{Van Soest (1982)}, quienes determinaron de manera generalizada que los contenidos de FDN en el forraje aumentan con el avance de su madurez. ^{Krysl et al. (1987)}, concluyeron que la FDN en el forraje de pastizales de Nuevo México fluctuó ligeramente de 77.4% a 75.8% entre las estaciones de crecimiento y latencia respectivamente en áreas sin quema. En pastizales centrales de Chihuahua ^{Chávez et al. (1984)}, hallaron valores de FDN que fluctuaron entre 72.1 y 76.5% en gramíneas nativas en época de crecimiento, mientras que ^{Ortega et al. (1984)}, obtuvieron contenidos de FDN en arbustos forrajeros consumidos por caprinos en el centro de Chihuahua que oscilaron entre 33.9 y 38.3%, en áreas sin quemar.

La fracción de FDA contiene las sustancias más resistentes a la degradación ruminal, contenidas en la pared celular (celulosa, lignina y sílice) (^{Holechek et al., 2011}). Nuestros resultados muestran de manera general un aumento significativo (p≤ 0.05) en el contenido de FDA al aumentar la madurez del zacate rosado, no así entre los tratamientos de Q y SQ (p≥ 0.05) (Figura 6).

Figura 6. Proporción promedio de fibra detergente ácido (FDA) en forraje de Melinis repens (Willd.) Zizka, quemado y no quemado, en Mesa Grande, Calvillo, Aguascalientes, 2012- 2013. 

Los datos relacionados con la FDA resultaron diferentes entre las tres etapas fenológicas (C, M y L) con un total de 35.8, 50.6, 57.4%; y 33.2, 54.7; y 56.3% en los tratamientos con Q y SQ respectivamente. La FDA se incrementó al avanzar la madurez del forraje del zacate rosado. En pastizales centrales de Chihuahua ^{Chávez et al. (1984)}, hallaron valores de FDA que fluctuaron entre 45.6 y 50.7% en gramíneas nativas en época de crecimiento, mientras que ^{Ortega et al. (1984)}, obtuvieron contenidos de FDA en arbustos forrajeros consumidos por caprinos en el centro de Chihuahua que oscilaron entre 28.9 y 31.6% en áreas sin quemar.

Es posible lograr incrementos en la calidad de forraje mediante la utilización de quemas prescritas por el efecto de mejorar la disponibilidad de nutrientes en algunos elementos del suelo (^{Wright y Bailey, 1982}; ^{Knapp y Seastedt, 1986}; ^{Ojima et al., 1990}; ^{García, 1992}). Esto debido a la mineralización y fijación de los mismos (^{Hobbs et al., 1991}), en los primeros cinco centímetros del suelo (^{Haubensak et al., 2009}). ^{Short et al. (1974)} concluye que la FDN en forrajes nativos es siempre mayor de manera general que la FDA.

Conclusión

En general se puede concluir que la quema de forraje de zacate rosado tuvo un efecto positivo en el mejoramiento de su producción y calidad. Por ello, el fuego como estrategia de manejo podría utilizarse para aprovechar esta especie en zonas donde su presencia y constante expansión es considerada una amenaza al ser una especie invasora que se establece rápidamente y prácticamente en cualquier tipo de suelo. Con este trabajo se abre la opción de utilizar la quema prescrita como una estrategia de manejo de pastizales para el manejo óptimo e integral de los agostaderos con presencia de Melinis repens y elevar su productividad y calidad, además de lograr incrementos en el consumo voluntario de los animales que utilizan bajo condiciones extensivas este tipo de forraje.