Localización

La evaluación se desarrolló en el Centro de Investigación Motilonia de la Corporación Colombiana de investigación agropecuaria AGROSAVIA, ubicado a 10°00’6.62” N y 73°14’57.60” O, a una altitud de 100 msnm, en el municipio de Agustín Codazzi, Cesar.

Descripción y caracterización del suelo

El suelo en el área de estudio clasificado como Typic Haplustepts francoso isohipertérmico micáceo cuarcítico 0 - 1 %, fue caracterizado teniendo en cuenta sus propiedades hidrofísicas y la composición de la fase intercambiable ¹⁷. De acuerdo con las metodologías descritas por el Instituto Geográfico Agustín Codazzi - IGAC ¹⁸, las propiedades hidrofísicas determinadas fueron: textura por el método de Bouyucos ¹⁸, infiltración básica por el método de anillos infiltrómetros ¹⁸, densidad real por el método del picnómetro ¹⁸, estabilidad de agregados por el método de Yoder (diámetro medio ponderado) ¹⁸, porosidad total y densidad aparente por cilindro de volumen conocido ¹⁸.

Clima y manejo del riego

Se estimaron las láminas brutas de riego y la precipitación con el programa Cropwat versión 8.0 (propuesto por la FAO en el año 2010). Los parámetros de entrada fueron atributos del suelo tales como textura, humedad a capacidad de campo, punto de marchitez permanente y profundidad máxima. En cuanto al cultivo, se consideró un coeficiente de cultivo Kc de 0.9 en la etapa inicial y de 0.95 en la etapa de desarrollo. En el componente clima, se tuvieron en cuenta los promedios de datos históricos de 40 años de temperatura mínima, temperatura máxima, humedad relativa, velocidad del viento, brillo solar y precipitación, reportados por la estación climatológica del IDEAM (Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales) ubicada en el Centro de Investigación Motilonia.

Plan de fertilización y calibración del sistema de fertirriego

El plan nutricional de la pastura para el segundo corte se desarrolló teniendo en cuenta el resultado de los análisis químicos de la fase intercambiable del suelo y los requerimientos nutricionales del cultivo. De acuerdo con las características del suelo, se seleccionó el tipo de fertilizantes a utilizar teniendo en cuenta su eficiencia de asimilación y la densidad aparente del suelo, a una profundidad efectiva de 0.2 m, así como también la proyección de producción de biomasa. Para la caracterización química del suelo se tomaron dos muestras compuestas del área de estudio; sin embargo, debido a su mayor representatividad, sólo la primera muestra fue utilizada para la generación del plan de fertilización, considerando los requerimientos nutricionales para la producción de una tonelada de materia seca del cultivo de acuerdo con Borrero ¹⁹. Se proyectó una cosecha de 0.3 kg/m2 de forraje seco en cada corte, por lo que se utilizaron en el fertirriego los siguientes fertilizantes comerciales: 0.0075 kg/m2 de sulfato de amonio-SAM, 0.0075 kg/m2 de cloruro de potasio-KCl, 0.0003 kg/m2 de sulfato de hierro y 8x10-7 m3/m2 de ácido fosfórico, fraccionados en cinco aplicaciones durante 21 días después del corte.

El fertirriego se realizó por medio de un sistema de pivote central eléctrico con tecnología brasileña marca KREBS, con un diseño hidráulico ajustado y adaptado por IRRIPLAST S.A.S., Colombia y AGROSAVIA, con un radio total de 312.55 m, un radio a última torre de 288.59 m, un área de riego de 306.90 m2, una lámina de aplicación entre 2.33 y 8.72 mm/día y tiempos de riego entre 6 y 22 h, respectivamente. El sistema es alimentado por dos pozos profundos con caudal disponible de 0.032 m3/s cada uno, cuenta con tubería principal de alta presión con diámetro de 0.1524 m de calibre RDE 41, sin cañón, seis tramos de 48 m y un voladizo de 24 m, con 116 aspersores (I-WOB UP3) distribuidos en toda su longitud, con su respectivo kit de bajantes flexibles con mangueras y reguladores de 68.95 kPa. La automatización del sistema de fertirriego fue controlada por un DREAM2 16 out AC/8 In++ (TALGIL, Israel) y una unidad de control FERMASTER (TALGIL, Israel), realizando la apertura de electroválvulas con antenas RTU G4 4/0, alimentadas por un panel solar.

Efecto del pH del suelo sobre la producción de biomasa de la pastura

El experimento se desarrolló a partir del segundo corte, después del establecimiento del pasto Megathyrsus maximus cv. Agrosavia Sabanera. Teniendo en cuenta la observación en campo del desarrollo diferencial de las plantas respecto la variabilidad espacial del pH edáfico, se optó por cuantificar el efecto sobre la producción de biomasa en cinco rangos de pH identificados en el área de estudio. Los rangos de pH del suelo que se evaluaron correspondieron a: T1 = 5.5 - 7.0, T2 = 7.1 - 7.3, T3 = 7.4 - 7.8, T4 = 7.9 - 8.5 y T5 = 8.6 - 9.5. En cada rango se establecieron tres parcelas experimentales con tres puntos de muestreo bajo un diseño completamente aleatorizado. Las variables de respuesta evaluadas a los 32 días después del corte fueron: producción de biomasa en aforos de 0.5 m, forraje verde (FV), porcentaje de materia seca (MS), altura del tallo, altura de la planta y contenido de macro y microelementos del forraje determinados por digestión con ácido nítrico y peróxido de hidrogeno, y extracción asistida por microondas ²⁰. Se estimó la productividad hídrica (WP) a partir de la relación entre la producción de materia seca y el volumen de agua aportado por la precipitación más el riego. En cada parcela se realizó una caracterización de las propiedades físicas del suelo como densidad aparente por el método del cilindro de volumen conocido ¹⁸, velocidad de infiltración por el método descrito por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos - USDA ²¹, y de propiedades químicas como la conductividad eléctrica y el pH, siguiendo la metodología descrita por el USDA ²¹.

Análisis estadístico

Se realizó un análisis descriptivo de las variables y un análisis de varianzas (ANOVA) simple. Previo a esto, se verificó la normalidad y homocedasticidad con las pruebas de Shapiro-Wilk y Levene, respectivamente ²². Las variables que no cumplieron con el supuesto de normalidad se transformaron con las funciones Log (y), Log10 (y), 1/y ARCOSENO (√ y) ²³. La comparación de medias se realizó mediante un procedimiento múltiple de diferencia mínima significativa (DMS) con un p ≤ 0.05 o < 0.1 ²². Para los datos que no presentaron un comportamiento paramétrico, se aplicó la prueba de Kruskal-Wallis y se consideraron significativas con un p ≤ 0.05 ²⁴. Además, se realizó un análisis de correlación de Pearson para identificar relaciones entre las variables dependiente e independientes que cumplieron con el supuesto de normalidad ²². Finalmente, los análisis estadísticos se realizaron empleando el software estadístico R versión 4.1.2.

Caracterización del suelo

El suelo presentó un contenido de materia orgánica de 3.06 %, conductividad eléctrica de 1.27 dS/m, capacidad de intercambio catiónica de 12.22 meq/100g y contenido de bases moderado, a excepción del sodio, que presentó valores altos (264 mg/kg). Los elementos menores se encontraron dentro de un rango normal, a excepción del fósforo que mostró valores elevados (126.96 mg/kg) (Tabla 1). El suelo fue moderadamente profundo, con una densidad aparente de entre 1520 y 1660 kg/m3 teniendo en cuenta que, aunque se presentó una textura franca arcillo arenosa, la estabilidad de agregados fue moderada y sin limitación ²⁵, mostrando una porosidad total de 47.53 % para suelos con pH < 7.6 y de 48.87 % para suelos con pH mayor ²⁶, y la velocidad de infiltración fue muy lenta (entre 0.16 y 0.77 mm/h) ²⁷. Se evidenció presencia de raíces vivas de diferente espesor y una frecuente actividad de macrofauna en suelos moderadamente alcalinos y neutros, mientras que para el caso de suelos con pH superior a 7.6 solo se encontraron raíces muy finas y poca actividad de la macrofauna ²⁷ (Tabla 1). En términos generales, el suelo presentó una fertilidad moderada, y teniendo en cuenta sus propiedades hidrofílicas como la infiltración y porosidad, fue necesario su mejora mediante una mínima labranza y aporte de materia orgánica; por otra parte, para su fertilización se contempló la aplicación de macro y microelementos y, teniendo en cuenta sus altas concentraciones de fósforo, se utilizaron fuentes de fertilizantes y enmiendas reguladoras de pH con el fin de hacerlo más fácilmente asimilable por las plantas. Se diferenciaron dos zonas, una primera definida como área de pH alcalino (pH por encima de 7.6), y una segunda área definida como de pH neutro (pH entre 5.9 a 7.6). En el área alcalina, el suelo presentó un porcentaje de sodio intercambiable del 15 % y una CE inferior a 2 dS/m, por lo que se dedujo que se trata de un suelo sódico ²⁸, lo cual es soportado además por la pérdida de estructura y baja velocidad de infiltración en dicha área como puede observarse en la Tabla 1. Comúnmente, estas características del suelo se relacionan con aguas que poseen un alto contenido salino en los sistemas de riego, una poca cobertura vegetal, unos bajos porcentajes de materia orgánica y un uso excesivo de fertilizantes ²⁹. Las propiedades del suelo en cortos periodos no presentan cambios significativos sino que se mantienen estables, a menos que se realice una práctica de manejo inadecuada en la labranza o aplicación excesiva de insumos tal como se aprecia en la Tabla 1.

Efecto del pH del suelo sobre la producción de biomasa de la pastura y su productividad hídrica

La simulación con el programa Cropwat para el ciclo del cultivo estimó una precipitación equivalente a 233 mm y una lámina bruta de 35 mm; la precipitación real correspondió a 237 mm, por lo que el riego complementario fue exclusivo para realizar cinco fertirriegos en todo el ciclo con una aplicación de 16.3 mm para un total de 253 mm como agua verde y azul, riego que se aplicó de forma homogénea en todo el cultivo. A partir de esta información y de la producción de materia seca se estimó la productividad hídrica (WP). Asimismo, y como se observa en la Tabla 2, se encontró que la producción de biomasa y la productividad hídrica se favorecieron a pH <7.8 (p < 0.05), expresada en una mayor producción de materia seca y mayor altura del tallo, destacándose T1, seguido de T2 y T3, con la tendencia a disminuir al incrementar el pH del suelo como se muestra en la Tabla 2 y la Figura 1. La misma tendencia fue observada en la producción de forraje verde y la altura total de las plantas.

Figura 1 Efecto de diferentes niveles de pH sobre variables de crecimiento y rendimiento en pasto Megathyrsus maximus cv. Agrosavia Sabanera. Altura del tallo y de la planta (a), producción de forraje verde (FV), porcentaje de materia seca (PMS) y materia seca (b) (MS).  

La productividad hídrica es mayor cuando la calidad del suelo mejora, mientras que a pH >7.8 en donde se incrementa el PSI, con una baja asimilación de los nutrientes y con limitaciones del movimiento del agua en el suelo a consecuencia de la presencia del sodio como agente dispersante del suelo, la productividad hídrica es baja; Solano et al. ³⁰ para la misma localidad reportaron para pastos de mayor porte como el king grass morado, king grass verde, elefante y maralfalfa una WP que superó los 6.1 kg/m3 en ciclos de 70 días. En este trabajo, la WP osciló entre 0.5 y 3.5 kg/m3 con el cultivar evaluado. La producción de forraje con fertirriego en el mes de abril de 2021 fue superior a 0.72 kg/m2 en un suelo con pH inferior a 7.8 (T1, T2 y T3), de forma similar la productividad hídrica en dichos tratamientos superó la cifra de 2.8 kg/m3 de agua aprovechada, superando las producciones reportadas para la época seca y la época lluviosa con fertilización edáfica, correspondientes a 0.12 y 0.41 kg/m2, respectivamente por Atencio-Solano et al. en su informe Gramínea forrajera de alta producción de forraje, excelente calidad nutricional y abundante producción de semilla ³¹ De igual manera, estos resultados fueron superiores a los reportados por Cedeño-Aristega et al. ³², quienes en su trabajo titulado Producción y composición química de megathyrsus máximuscultivares tanzania y mombasa bajo condiciones del subtrópico ecuatoriano obtuvieron rendimientos en M. maximus cv. Mombasa de 0.05 kg/m2 de forraje total después de 45 días de crecimiento en época seca en el subtrópico ecuatoriano en suelos con un pH de 5.8. Estos datos son congruentes con lo reportado por Milera et al. ³³, quienes afirman que, aunque su desarrollo es mejor en suelos con buen drenaje, de mediana a alta fertilidad, con pH entre 5 y 8, M. maximus presenta un potencial de adaptación en suelos con distinta calidad. Esto a su vez demuestra que la aplicación de fertilizantes a través del sistema de riego (fertirriego) podría estar desempeñando un rol importante en la producción, toda vez que la fertilización y el riego son factores determinantes en el comportamiento de la pastura en ambientes favorables o desfavorables ^33,34,35.

Efecto del pH sobre la asimilación de nutrientes en el pasto

La asimilación de nutrientes como N, K y Ca fue favorable a pH <7.8 (p < 0.1) tal como se muestra en la Tabla 3, lo cual es consistente con lo mencionado por USDA ²⁰, que reporta una mayor disponibilidad de nutrientes a pH cercanos a 6.5. En cuanto al P, se observó una menor asimilación por parte de las plantas en T1 y T5, lo cual se debe a la baja solubilidad de este nutriente en el suelo cuando el pH se aleja de la neutralidad; esta insolubilidad hace que el P se asimile más lentamente y en periodos muy cortos ^36,37, por lo que es recomendable la implementación de estrategias de manejo del suelo adecuadas para evitar degradación química y favorecer la absorción de estos nutrientes por parte de las plantas ³⁸.

La asimilación de los microelementos se observa en la Tabla 4, en la que el azufre presenta mayor asimilación a pH <7 (T1) mientras que el hierro se asimila mejor en un rango de pH entre 7 y 7.8 (T2 y T3); en el caso del manganeso hay una mayor asimilación al incrementar el pH (p < 0.05). Por último, el sodio fue extraído por la planta al encontrarse en altas concentraciones en el suelo a pH >7.9 (p < 0.05). En conclusión, el pH de la fase soluble del suelo es un excelente indicador de la disponibilidad de nutrientes, lo cual se debe principalmente a que la presencia de iones como el aluminio H+ y OH- son, o determinantes de la solubilidad de nutrientes como sulfatos, molibdatos, hierro, manganeso, entre otros, o indicativos de la escasez de la disponibilidad de otros como el calcio, magnesio, potasio y sodio ³⁹.

Se realizó un análisis de correlación de Pearson (p < 0.1) teniendo en cuenta las variables de crecimiento (altura del tallo), la asimilación de nutrientes y propiedades edáficas vistas en la Tabla 5. Igualmente, se observó una correlación negativa del crecimiento del tallo con el pH y la asimilación de manganeso, además de que el desarrollo del tallo se incrementa a mayor asimilación del potasio. En cuanto a las propiedades físicas del suelo, se observó una correlación positiva entre la infiltración del suelo y el crecimiento del tallo tal como se muestra en la Tabla 6. Otros estudios han reportado una correlación significativa entre atributos físicos del suelo y la producción de biomasa en M. maximus, resaltando la densidad aparente como uno de los más importantes, la cual está relacionada directamente con la compactación, que reduce la porosidad, la infiltración y la capacidad de retención de agua del suelo, así como también el desarrollo radical y por consiguiente la captación de nutrientes, lo que deriva en una disminución en parámetros de crecimiento de las plantas ⁴⁰.