Rev. Fac. Agron. (LUZ): 1995, 12: 193-207


Efecto de tres frecuencias de corte y dos densidades de siembra sobre las fracciones nitrogenadas en hojas y tallos de Gliricidia sepium.1

Effect of three cutting frequencies and two plant densities on the nitrogen fractions in leaves and stems of Gliricidia sepium.

Euler L. Miquilena2; Obdulio J. Ferrer2; Tyrone Clavero3

1. Investigación financiada por CONDES y Fundación Polar.

2. Facultad de Agronomía. Departamento de Química L.U.Z.

3. Facultad de Agronomía. Postgrado de Producción Animal. L.U.Z.

Recibido 19-05-94 Aceptado 07-11-94


Resumen

Un ensayo fue llevado a cabo con la finalidad de determinar el efecto de tres frecuencias de corte y dos densidades de siembra sobre el contenido de nitrógeno total y las diferentes fracciones nitrogenadas en hojas y tallos de G. sepium. Los tratamientos utilizados fueron tres frecuencias de corte 6.9 y 12 semanas y dos densidades de siembra 2 m x 1 m y 2 m x 2 m. El diseño experimental fue un factorial 3 x 2 arreglado en parcelas divididas con cuatro repeticiones. Las plantas fueron cosechadas a 30 cm de altura en cada oportunidad que se verificó el lapso correspondiente a la frecuencia de corte y luego se separaron en dos fracciones: fracción fina que comprendió hojas y tallos con diámetro menor a 5 mm y fracción gruesa formada por tallos con un diámetro superior a 5 mm. A las muestras obtenidas se les realizaron los diferentes análisis para determinarles el contenido de nitrógeno total (NT), nitrógeno soluble (NS), nitrógeno insoluble (NI), nitrógeno proteico (NP) y nitrógeno no proteico (NNP). No se encontraron diferencias significativas para los efectos de la frecuencia de corte y la densidad de siembra sobre las diferentes variables de estudio. En la fracción gruesa se encontró diferencia significativa (P<0.05) para el efecto de la frecuencia de corte sobre las variables NT, NS, NI y NP.

Palabras claves: Nitrógeno total, Gliricidia sepium, solubilidad, frecuencia de corte.

Abstract

A trial was carried out with the purpose to determinate the effect of three cutting frequencies and two plant densities on the content of total nitrogen and the different nitrogen fraction in leaves and stems of G. sepium. The treatments tested were three cutting frequencies 6.9 and 12 weeks and two plant densities 2 m x 1 m y 2 m x 2 m. The experimental design was a factorial arranged in split plot design with four replications. The plants were harvested at a high of 30 cm. It were made the different analysis to determinate the content of total nitrogen (NT), soluble nitrogen (SN), insoluble nitrogen (NI), protein nitrogen (NP) and nonprotein nitrogen (NNP). There was not significatives differences for the effect of cutting frequency and plant densities on the differents studied variables. In the thick fraction, the study showed cutting frequency significant effects (P<0.05) on NT, NS, NI and NP variables.

Key words: Total nitrogen, Gliricidia sepium, solubility, cutting frequency.

Introducción

En los trópicos, los sistemas de alimentación de rumiantes están primordialmente basados en la utilización de pastos, específicamente gramíneas. El pasto disponible, por lo general, no es suficiente para satisfacer los requerimientos del animal, al menos durante una gran parte del año, lo cual causa períodos de estrés nutricional, y consecuentemente, reducción en la productividad del animal. El uso de concentrados comerciales para la suplementación de los animales durante el período de escasez, en la mayoría de los casos es una práctica no rentable, debido a que la disponibilidad de materias primas para la producción de concentrados es limitada y por lo tanto su utilización en la alimentación es escasa debido al elevado costo del mismo. Es por ello, que actualmente, existe una marcada tendencia hacia la búsqueda de nuevas fuentes de proteínas provenientes de árboles y arbustos forrajeros. Sin embargo, los forrajes provenientes de leguminosas arbóreas y arbustivas permanecen aún con uso muy limitado en los sistemas de alimentación en el trópico (5). Las leguminosas arbóreas y arbustivas que se arraigan con facilidad y no requieren grandes insumos agronómicos, constituyen potenciales fuentes valiosas de forrajes suplementario, que los ganaderos de subsistencia y de tipo medio de las zonas tropicales podrían utilizar para mejorar la nutrición y productividad del ganado (23).

Una de estas leguminosas es la mata de ratón Gliricidia sepium, la cual ha sido utilizada como forraje para el ganado debido a que posee niveles altos de proteína (23%), fibra (45%) y calcio (1.7%). En nuestro país, específicamente en la región zuliana, las experiencias con leguminosas han sido escasas y de fecha reciente. De allí la importancia de la búsqueda de nuevas fuentes de proteína suplementaria como la mata de ratón, con el objeto de aumentar la producción y productividad y reducir los costos de alimentación.

La proteína cruda puede ser fraccionada en dos categorías, soluble e insoluble (15). Sniffen et al. (24) han presentado un fraccionamiento detallado de la proteína. La proteína de los alimentos puede ser dividida en tres fracciones: nitrógeno no proteico (NNP), compuestos que contienen nitrógeno, pero que por definición no son proteínas, es decir que no son aminoácidos unidos por un enlace peptídico, proteína verdadera y nitrógeno no disponible (26). Estas fracciones han sido descritas como fracción A (NNP), fracción B (proteína verdadera) y fracción C (proteína verdadera enlazada), respectivamente (17). La proteína verdadera es además subdividida en tres fracciones (B1, B2 y B3) basándose en la velocidad de degradación ruminal (26; 10.21). Las fracciones A y B1 son solubles en buffer de borato-fosfato, (21), B1 es determinada como la fra-cción precipitada con ácido tricloro acético, (26, 10). El nitrógeno no proteico (amoníaco, péptidos, aminoácidos y otros compuestos nitrogenados pequeños) es rápidamente conver-tido a amoníaco en el rumen. Esencialmente toda la proteína soluble tanto en forrajes de corte como de ensilaje se encuentra en la forma de NNP (17). La fracción B es subdividida para estimar la velocidad de degradación ruminal. La fracción B1 es rápidamente degradada en el rumen (26). En los forrajes de corte, la fracción B1 es una pequeña fracción, aproximadamente 5%, del total de la proteína soluble (17.9).

El presente trabajo fue realizado con el propósito de obtener información en cuanto a el contenido de nitrógeno y sus diferentes fracciones en hojas y tallos de mata de ratón relacionado a la frecuencia de corte y densidad de siembra.

Materiales y métodos

La investigación se realizó en la finca "La Esperanza", ubicada en el Km 107 de la vía a Perijá en el Municipio Rosario de Perijá del Estado Zulia, geográficamente localizada a 10°15' latitud norte y 72°40' longitud este.

Las condiciones climatológicas del área de estudio corresponden a una zona de vida Bosque Seco Tropical, con un promedio de precipitación de 1100 mm anuales y con una temperatura media anual de 28.<F128>É<F255>C. El régimen pluviométrico de la zona se caracteriza por presentar una distribución bimodal con un período seco largo que va desde el mes de diciembre hasta el mes de abril y un período seco corto que va desde los meses de junio a julio. La mayoría de los materiales parentales de los suelos de la finca provienen de dos unidades geológicas: a) La formación la Villa del terciario que comprende areniscas coloreadas macizas de granos finos y arcillas blancas moteadas y b) Depósitos del cuaternario que consiste en aluviones del caño sedimentados dentro del valle.

Los factores de estudio fueron: frecuencia de corte a 3 niveles (6.9, y 12 semanas) y densidad de siembra a dos niveles (2 m x 1 m y 2 m x 2 m). Las plantas fueron cosechadas a 30 cm de altura. Luego de ser cosechadas se separaron en dos fracciones: fracción fina que comprende hojas y tallos con diámetro menor a 5 mm y fracción gruesa formada por tallos con un diámetro superior a 5 mm.

Una vez cosechadas las plantas y separadas en las diferentes fracciones, éstas fueron secadas a 75 °C, molidas en un molino Wiley y pasadas por un tamiz de 1 mm, posteriormente, se colocaron en bolsas debidamente etiquetadas para su posterior análisis.

Las variables estudiadas en la fracción fina y gruesa fueron: el contenido de nitrógeno total, nitrógeno soluble, nitrógeno insoluble, nitrógeno proteico y nitrógeno no proteico. La determinación del nitrógeno total se hizo por el método de Kjeldahl (19). La estimación del nitrógeno proteico, nitrógeno soluble, nitrógeno insoluble y el nitrógeno no proteico se realizó por el método de Pichard (17) modificado.

Para el análisis estadístico de los datos se utilizó el paquete estadístico S.A.S. (Statitical Analysis System).

El diseño estadístico utilizado fue un factorial 3 x 2 arreglado en parcelas divididas con cuatro repeticiones cuyo modelo matemático fue el siguiente:

Yijkl = µ + Fi + Dj + Fdij + Ck(F)i + B1 + Eijkl

donde:

Yijkl = variable estudiada

µ = media poblacional

Fi = efecto de la i-esima frecuencia

Dj = efecto de la j-esima densidad de siembra

Fdij = efecto de la interacción de la i-ésima frecuencia con la j-ésima desidad

Ck(F)i = efecto del k-ésimo corte dentro de la i-ésima frecuencia

B1 = efecto del l-ésimo corte

Eijkl = error experimental

I = l....f = 3

j = 2....d = 2

k = l....c = 8 si f = 6

c = 5 si f = 9

c = 4 si f = 12

l = l....b = 4

Todas las variables estudiadas fueron transformadas para lograr los supuestos básicos que permiten el uso de la técnica de análisis de la varianza. La transformación usada fue la siguiente:

1220702

En los casos en que las fuentes de variación resultaron significativas, se realizaron las pruebas de medias, utilizando el método de los mínimos cuadrados.

Resultados y discusión

A continuación se presenta la interpretación de los resultados obtenidos para cada variable, tanto en la fracción fina como en la fracción gruesa.

Fracción fina

El análisis de la varianza para cada una de las variables analizadas no reportó diferencias significativas para el efecto de la frecuencia de corte y la densidad de siembra. El número del corte afectó en forma significativa (P<0.05) a las variables NT, NI, NS, NP y NNP.

En el Cuadro 1 se presentan los valores promedio obtenidos para el efecto no significativo de la frecuencia de corte y la densidad de siembra sobre las variables NT, NI, NS, NP y NNP. La ausencia de efecto significativo de la frecuencia de corte (edad del cultivo) sobre el contenido de nitrógeno total y las diferentes fracciones nitrogenadas, podría explicarse por el hecho de que el contenido de nitrógeno total en las hojas de las leguminosas por lo general declina muy poco con la madurez (7, 16). Razz (20) reportó disminución de apenas un 3% en el contenido de NT de L. leucocephala a tres diferentes frecuencias de corte. Saavedra et al. (22) reportó para la misma leguminosa disminución no significativa en el contenido de nitrógeno total a dos frecuencias de corte. Espinoza (4), reportó disminución del 11.52% al analizar el contenido de proteína cruda en hojas de G sepium, a edades de rebrote de 3 y 5 meses, respectivamente.

Cuadro 1. Efecto de la frecuencia de corte y densidad de siembra sobre el contenido de nitrógeno total,, nitrógeno insoluble nitrógeno soluble,, nitrógeno no proteico y nitrogeno proteico en hojas de G. sepium.

Frec
NT
NI
NS
NP
NNP
Porcentaje
6
4.00a
2.33a
1.67a
0.18a
1.49a
9
3.87a
2.28a
1.59a
0.18a
1.41a
12
3.85a
2.25a
1.60a
0.14a
1.46a
Dens
2x1
3.90a
2.27a
1.63a
0.17a
1.46a
2x2
3.91a
2.30a
1.61a
0.16a
1.45a

Medias con letras minúsculas iguales en una misma columna no presentan diferencias significativas (P>>0.05).

En el Cuadro 2 se muestran los valores promedio (porcentajes) de NT, NI, NS, NP y NNP y el efecto del número del corte sobre los mismos. La variación en el contenido de nitrógeno total podría atribuirse al efecto de la época del año cuando se realizó el corte, determinado principalmente por la diferencia en precipitación (ver Fig. 1). Razz (20) encontró diferencias significativas para el efecto de la época del año (período seco o lluvioso) sobre el contenido de proteína cruda en hojas de L. leucocephala, reportando valores superiores durante el período lluvioso. Durante los meses de mayor precipitación el cultivo puede tener mayor absorción de nutrientes y por lo tanto un mayor desarrollo y producción.


1220701

Fig.1. Precipitación mensual ocurrida en la hacienda La Esperanza. Período 1970-1992

Para estimar la disponibilidad potencial del nitrógeno en el rumen y en el tracto posterior de los animales rumiantes, se determinó la solubilidad del nitrógeno en solución buffer de borato-fosfato. El potencial para medir la solubilidad de la proteína como un indicador de su disponibilidad ruminal fue grandemente promovido por los trabajos de Hendrix y Martin, (6), quienes demostraron una fuerte correlación entre la solubilidad y degradabilidad de fuentes de proteínas purificadas. Posteriores estudios con fuentes más comúnmente usadas en la alimentación, han mostrado buena correlación entre la solubilidad en el buffer de borato fosfato y degradabilidad ruminal para tiempos de incubación cortos (3, 25).

El Cuadro 3 muestra los valores de solubilidad del NT obtenidos para las diferentes combinaciones de frecuencias de corte y densidades de siembra estudiadas. Los valores de solubilidad obtenidos variaron en un rango de 39.5% a 42.94% y no se presentaron diferencias significativas entre tratamientos (P>0.05). Espinoza (4), citado por Kaas (8), analizando diferentes porciones de la biomasa comestible de G. sepium, reportó porcentajes de solubilidad del NT de 23.6% para la lámina y de 43.7% para el peciolo, a una edad de rebrote de 3 meses. Los resultados indican que sólo alrededor del 40% del NT de las hojas de G. sepium podrá ser degradado por los microorganismos del rumen y podrá ser utilizado por los mismos para cubrir sus requerimientos nutritivos de energía y proteínas por medio de la síntesis de proteína microbial. De este 40% de NT soluble, casi todo puede ser degradado en el rumen ya que un elevado porcentaje del mismo es NNP (ver Cuadro 4). Espinoza (4) obtuvo resultados similares a los mostrados en el Cuadro 4, reportando valores de 82.8% y 82.8% para el % de NNP del NS para la lámina y el pecíolo de G. sepium, respectivamente, a una edad de rebrote de 3 meses. Esencialmente todo el NS, tanto en forrajes de corte como de ensilaje, se encuentra en la forma de NNP (17). El restante 60%, que es proteína insoluble, teóricamente logrará sobrepasar el rumen para ser digerido en el intestino delgado. Sin embargo, bajo condiciones in vivo, el porcentaje de nitrógeno total que logra sobrepasar el rumen y que puede rendir aminoácidos en el intestino delgado es mucho menor debido a que parte del nitrógeno reportado en el presente ensayo (condiciones in vitro) como insoluble, bajo condiciones in vivo puede ser degradado por las bacterias del rumen, especialmente aquel nitrógeno que está adherido a la fibra neutro detergente (NFND), reduciéndose así el porcentaje de NT que logra sobrepasar el rumen. Además, parte de este nitrógeno insoluble está formado también por nitrógeno asociado a la fibra ácido detergente (NFAD). El Cuadro 5 muestra los porcentajes de nitrógeno de la fibra ácido detergente del nitrógeno insoluble (NFDA del NI) y nitrógeno de la fibra neutro detergente del nitrógeno insoluble (NFDN del NI) obtenidos para las diferentes combinaciones de frecuencia de corte y densidad de siembra estudiadas. Los resultados mostrados en el Cuadro 5 para el % NFDA del NI son relativamente bajos, y están dentro de los rangos reportados para la mayoría de los alimentos estudiados (24), lo cual indica que sólo una pequeña fracción del nitrógeno insoluble se encuentra en forma de nitrógeno no disponible. El nitrógeno asociado a la fibra ácido detergente (NFAD) incluye nitrógeno asociado a lignina, complejos tanino-proteicos y productos de Maillard, los cuales son muy resistentes a la degradación tanto ruminal como la post-ruminal (9). En general, el NFAD no puede ser degradado por las bacterias y no provee aminoácidos en el intestino delgado. Sin embargo, estudios más recientes llevados a cabo por Nocekt et al. (14), han demostrado que el NFAD de algunos alimentos puede ser degradado en el rumen. En el Cuadro 5 también se muestra el % NFND del NI, el cual incluye nitrógeno asociado a la pared celular. La pared celular de las plantas contienen glicoproteínas como uno de los componentes que están unidos covalentemente a las fibrillas de celulosa (11). Debido a que el nitrógeno de la pared celular es un componente estructural es muy probable que se encuentre protegido de la degradación enzimática. El significado biológico del NFDN no está claro todavía (9). Pichard (18) ha reportado una correlación positiva entre el nitrógeno lentamente solubilizable (fracción B3) y el NFDN en muestras de forraje.

Cuadro 3. Solubilidad de la proteína cruda en hojas de G. sepium para tres diferentes frecuencias de corte y dos densidades de siembra.

-
Frecuencia de corte (semanas)
-
6
9
12
Densidad de siembra
% Solubilidad
2x1
42.94a
39.50a
44.32a
2x2
41.35a
43.15a
39.51a

Medias con letras minúsculas iguales en una misma columna no presentan diferencias significativas (P>0.05).

Cuadro 4. Porcentaje de nitrógeno no proteico del nitrógeno soluble para tres diferentes frecuencias e corte y dos densidades de siembra en hojas de G. sepium.

-
Frecuencia de corte (semanas)
-
6
9
12
Densidad de siembra (mxm)
% NNP del NS
2x1
84.65b
85.65ab
89.51a
2x2
88.83ab
87.38ab
90.11a

Medias con letras minúsculas iguales en una misma columna no presentan diferencias significativas (P>0.05).
Medias con letras minúsculas iguales en una misma hilera no presentan diferencias significativas (P>0.05).

Cuadro 5. Contenido de NFAD y NFND del NI en la fracción fina de G. sepium para diferentes combinaciones de frecuencia de corte y densidad de siembra

Frecuencia (Semanas)
Densidad de siembra (m x m)
%NFDA del NI
%NFDN del NI
6
2x1
13.90ab
33.55a
6
2x2
13.10ab
30.91a
9
2x1
9.77b
25.48b
9
2x2
11.40ab
35.19a
12
2x1
17.40a
38.41a
12
2x2
13.35ab
35.34a

Medias con letras minúsculas iguales en una misma columna no presentan diferencias significativas (P>0.05).

Fracción gruesa

En el Cuadro 6 se puede ver el efecto de la frecuencia de corte y la densidad de siembra sobre el contenido de NT, NS, NI y NNP. La frecuencia de corte afectó en forma significativa (P<0.05) el contenido de NT, NI, NS, y NNP, siendo estos valores significativamente diferentes para la frecuencia de corte de 6 semanas con respecto a las frecuencias de 9 y 12 semanas. Las medias cuadráticas del contenido porcentual de las variables NT, NS, NI, NP y NNP no presentaron diferencias significativas para las frecuencias de 9 y 12 semanas. Una posible explicación de la disminución del contenido de NT, NS, NI y NNP con la disminución de la frecuencia de corte en los tallos de G. sepium. está relacionado al aumento de los componentes estructurales, especialmente lignina, a medida que la planta madura (1). Los tallos jóvenes de los pastos son generalmente de alta calidad (12), por lo general, los tallos, tanto de gramineas como de leguminosas tienen menor contenido de nitrógeno. Sin embargo, tal vez de más alta calidad que las hojas al mismo estado de madurez, pero declinan en calidad en forma más rápida que las hojas debido a que las células epidermiales y fibrosas forman paredes celulares secundarias gruesas, y los tejidos de los tallos comienzan fuertemente a lignificarse a medida que envejecen, especialmente en el tejido basal del tallo (13).

Cuadro 6. Efecto de la frecuencia de corte y densidad de siembra sobre el contenido de nitrógeno total,, nitrógeno insoluble nitrógeno soluble,, nitrógeno no proteico y nitrógeno proteico en tallos de G. sepium.

Frec
%NT
%NI
%NS
%NP
%NNP
6
1.54a
0.92a
0.62a
0.05a
0.56a
9
1.20b
0.80b
0.40b
0.06a
0.34b
12
1.19b
0.77b
0.44b
0.04a
0.40b
Dens
2x1
1.31a
0.82a
0.49a
0.06a
0.43a
2x2
1.32a
0.84a
0.48a
0.05a
0.44a

Medias con letras minúsculas iguales en una misma columna no presentan diferencias significativas (P>>0.05).

La densidad de siembra no mostró efecto significativo (P<0.05) sobre las medias de cada una de las variables analizadas. Este resultado es similar con los reportados por Bolger y Meyer (2), quienes encontraron que los niveles de PC y FAD no fueron afectados por la densidad de siembra en alfalfa durante el primer año de producción.

El Cuadro 7 muestra los valores promedio para los porcentajes de NT, NI, NS, NP y NNP y el efecto del número del corte sobre los mismos. Del mismo modo que a la fracción fina, el número del corte afectó en forma significativa (P<0.05) a cada una de las variables estudiadas, lo cual se atribuyó al efecto de la época en la cual el corte fue realizado.

La solubilidad del NT en el tallo fue ligeramente menor que en las hojas (ver Cuadro 8) y varió en un rango de 29.02% a 39.33. Espinoza (4) obtuvo valores de solubilidad superiores a los reportados aquí (63.7%), no obstante estos resultados se obtuvieron en tallos tiernos. Se observaron diferencias significativas (P<0.05) de solubilidad para los diferentes tratamientos. Al igual que en las hojas, un porcentaje elevado del NS está formado por NNP. Los resultados son mostrados en el Cuadro 9. Con respecto al NFAD y NFD del NI estos fueron superiores a los obtenidos para la hoja (ver Cuadro 10). Como puede apreciarse en el Cuadro 10 una gran parte del NI presente en tallo está ligado a la fibra detergente ácido indicando una baja disponibilidad de nitrógeno en los tallos. Así mismo un amplio porcentaje del NI está asociado a NFDN.

Cuadro 8. Solubilidad de la proteína cruda en tallos de G. sepium para tres diferentes frecuencias de corte y dos densidades de siembra

Frecuencia de corte (semanas)
6
9
12
Densidad de siembra
(m xm)
% Solubilidad
2x1
39.33a
35.03ab
32.26ab
2x2
37.57a
29.20b
35.64a

Medias con letras minúsculas iguales en una misma columna no presentan diferencias significativas (P>0.05).
Medias con letras minúsculas iguales en una misma hilera no presentan diferencias significativas (P>0.05).

Cuadro 9. Porcentaje de nitrógeno no proteico del nitrógeno soluble en tallos de G. sepium para tres frecuencias de corte y dos densidades de siembra

-
Frecuencia de corte (semanas)
-
6
9
12
Densidad de siembra (m xm)
% NNP del NS
+
+
2x1
87.83a
81.97a
82.73a
2x2
88.04a
83.56a
89.84a

Medias con letras minúsculas iguales en una misma columna no presentan diferencias significativas (P>0.05).

Cuadro 10. Contenido de NFAD y NFND del NI en la fracción gruesa de G. sepium para diferentes combinaciones de frecuencia de corte y densidad de siembra

Frecuencia
(Semanas)
Densidad de siembra
(m x m)
%NFDA del NI
%NFDN del NI
6
2x1
17.87ab
43.24bc
6
2x2
16.48b
44.66abc
9
2x1
20.48b
41.20bc
9
2x2
no-estim
36.20c
12
2x1
21.21ab
54.80a
12
2x2
24.60a
47.79ab

Medias con letras minúsculas iguales en una misma columna no presentan diferencias significativas (P>0.05).

Conclusiones

Con lo observado en el ensayo se puede llegar a las siguientes conclusiones:

El contenido de NT tanto en hojas de G. sepium es elevado y no fue afectado por la densidad de siembra ni por la frecuencia de corte.

En la fracción gruesa el mayor contenido de NT fue obtenido a una frecuencia de 6 semanas.

Tanto en tallos como en hojas una gran proporción del NS está constituido por NNP.

La solubilidad de la proteína cruda tanto en hojas como en tallos fue particularmente alta.

En tallos una gran proporción del NI está asociado a NFDA, indicando una baja disponibilidad de nitrógeno de esta fracción para los animales que la consumen.

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