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Agronomía Costarricense

Print version ISSN 0377-9424

Agron. Costarricense vol.41 n.2 San Pedro de Montes de Oca Jul./Dec. 2017

http://dx.doi.org/10.15517/rac.v41i2.31301 

Nota técnica

Efecto de la nutrición mineral sobre la producción de forraje verde hidropónico de maíz

Effect of mineral nutrition on green hydroponic maize forage production

Carolina Ramírez Víquez1 

Freddy Soto Bravo1 

1Universidad de Costa Rica, Facultad de Ciencias Agroalimentarias, Estación Experimental Agrícola Fabio Baudrit Moreno, Costa Rica. freddy.sotobravo@ucr.ac.cr

Resumen

El forraje verde hidropónico (FVH) consiste en la producción especializada de biomasa vegetal a partir del crecimiento inicial de plántulas, la cual representa una alternativa en alimentación animal ante el sistema convencional basado en pastoreo. El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de la nutrición mineral aplicada mediante solución nutritiva, sobre la productividad y la composición de nutrientes minerales, de FVH de maíz. Se aplicaron 2 tratamientos de concentración de nutrientes: Nutrición alta (Na) y Nutrición baja (Nb), y un tratamiento control con agua (Te). El estudio se realizó en el 2015, en un invernadero ubicado en la Estación Experimental Agrícola Fabio Baudrit Moreno (EEAFBM), Alajuela, Costa Rica. La semilla se seleccionó y se preparó mediante desinfección, imbibición y aireación; seguidamente se pregerminó en cámara húmeda (3 días) en bandejas plásticas a una densidad de 3 kg.m-2. Luego las bandejas se trasladaron a un invernadero de producción, donde permaneció durante 11 días hasta la cosecha. La aplicación de solución nutritiva no tuvo efecto significativo (p>0,05) sobre la producción de peso fresco (PF) y de materia seca (MS), la eficiencia de conversión (EC) y la composición mineral del FVH de maíz. Para todos los tratamientos (Na, Nb y Te), los valores promedios de producción de PF (15,28 kg.m-2), de EC (5,08 kg.kg-1), de altura (27,7 cm) y la composición mineral del FVH de maíz, presentaron valores óptimos respecto a lo reportado por otros autores. Los resultados sugieren que bajo condiciones similares a este estudio, no es necesaria la utilización de soluciones nutritivas para la producción de FVH.

Palabras clave: Hidroforraje; maíz; nutrición animal; valor nutritivo

Abstract

Hydroponic green forage (FVH) consists of specialized production of vegetal biomass from initial seedling growth, which represents an alternative to conventional grazing systems for animal feeding. The objective of this study was to evaluate the effect of mineral nutrition applied by a nutrient solution on yield and mineral composition of maize FVH. Two nutrient concentration treatments were applied: High nutrition (Na) and Low nutrition (Nb), and a control treatment with water (Te). The study was conducted in 2015, in a greenhouse located in the Agricultural Experiment Station Fabio Baudrit Moreno (EEAFBM), Alajuela, Costa Rica. Seed was selected and prepared by disinfection, imbibition and aeration. It was then pre-germinated for 3 days in a wet chamber in plastic trays at a density of 3 kg.m-2. Plastic trays were then moved to a production greenhouse in which they remained for 11 days until harvest. Application of nutrient solution had no significant effect (p>0.05) on fresh weight (PF), dry matter (DM) production, conversion efficiency (EC) and mineral composition of maize FVH. For all treatments (Na, Nb and Te), mean values of PF (15.28 kg.m-2), EC (5.08 kg.kg-1), height (27.7 cm) and mineral composition of maize FVH, presented optimum values compared to what is reported by other authors. The results suggest that under conditions similar to this study, the use of nutrient solutions for FVH production is not necessary.

Keywords: Hydro-forage; maize; animal nutrition; nutritive value

Introducción

En Costa Rica existen alrededor de 1 575 779 bovinos de doble propósito (38%) de carne (34,1%), leche (20,9%) y pie de cría (7,1%), de los cuales 70,2% pertenecen a pequeñas fincas (<30 ha) y el 84,9% a fincas de menos de 60 ha (CORFOGA 2012).

La producción bovina depende del sistema de pastoreo como principal recurso alimenticio (FCGG-MAG 2007). Sin embargo, los fenómenos climáticos actuales asociados al cambio climático, tales como las sequías e inundaciones ponen en riesgo la actividad ganadera extensiva, debido al agotamiento y pérdidas de pastizales que afectan sensiblemente la disponibilidad de forraje para los animales, que han causado alta mortalidad y pérdidas de peso o de producción.

La baja producción de forrajes durante la época seca, una defectuosa mineralización y problemas en la composición genética, ha incidido en la disminución de la producción y reproducción, entre los que se encuentra una baja tasa de natalidad (54%) y una edad al sacrificio de 3 años o más (FCGG-MAG 2007).

Los sistemas de producción animal sustentan sus prácticas alimenticias en el suministro de un porcentaje de forraje más un suplemento alimenticio (Vargas-Rodríguez 2008). Por tal razón, en Costa Rica, para producción de leche (bovina) la alimentación representa alrededor de 56% a 60% de los costos totales, que es el 82% costos de suplementos alimenticios (Tobía et al. 2004).

Actualmente, el cambio climático asociado a la potencial crisis del agua y al agotamiento de la frontera agrícola, representan una amenaza sobre la disponibilidad de forrajes para alimentación animal y plantean la necesidad de investigar otras opciones tecnológicas que aseguren la sostenibilidad de los sistemas de producción de alimentos de origen animal.

La técnica de producción de forraje verde hidropónico (FVH) representa una alternativa a los métodos convencionales de producción de forraje, como un suplemento nutritivo en la dieta convencional. La producción de FVH es una tecnología de desarrollo de biomasa vegetal obtenida del crecimiento inicial de plántulas en los estados de germinación y crecimiento temprano a partir de semillas, para producir un forraje vivo de alta digestibilidad, calidad nutricional y apto para la alimentación de animales (FAO 2001).

La producción de FVH es una técnica que permite obtener de una manera rápida, de bajo costo y de forma sostenible, un forraje fresco, sano, limpio y de alto valor nutritivo, para alimentar a sus animales en cualquier época del año (FAO 2001). Es un forraje apto para la alimentación de cabras, terneros, vacas en ordeño, caballos, conejos, pollos, gallinas ponedoras y patos, entre otros animales, sobre todo durante tiempos de escasez de forraje verde (Cuesta y Machado 2009).

El uso de FVH ha dado excelentes resultados tanto en animales monogástricos como poligástricos, debido al aporte de vitaminas, enzimas, coenzimas y aminoácidos libres (Rodríguez 2002). Además, presenta un alto valor nutritivo, alto valor proteico y una alta digestibilidad que permite una rápida circulación por el tracto digestivo de los animales por ser un forraje tierno y palatable (FAO 2001).

Mediante la técnica de FVH, la eficiencia en el uso del agua (EUA) se incrementa sustancialmente frente al sistema de producción convencional de forrajes a campo abierto. Según Lomelí (2000), se requiere de 2 a 3 litros de agua para producir 1 kilo de FVH con un 12% a 18% de MS, que se traduce en un consumo total de 15 a 20 litros de agua por kilogramo de MS en 14 días. En un estudio reciente, Ramírez (2016), obtuvo una eficiencia de uso de agua de 1,46 l.kg-1 PF y 17,7 l.kg-1 MS, lo cual representa un incremento sustancial frente al rango de 270 a 635 l.kg-1 MS, en pasturas convencionales a campo abierto (FAO 2001).

En Costa Rica, la aplicación de la técnica para producción de FVH es incipiente, debido a que existe poca evidencia científica sobre su factibilidad técnica, económica y metodológica para la producción en el trópico (Elizondo 2008). A nivel internacional, la información reportada presenta gran variabilidad en aspectos técnicos y metodológicos, tales como el clima, genotipos usados, densidades de siembra, días de cosecha y el manejo del riego y la nutrición.

Respecto a la nutrición mineral se reporta una alta variabilidad en las concentraciones de nutrientes minerales en las soluciones nutritivas utilizadas para la nutrición del FVH (Rivera et al. 2010, Salas et al. 2010 y 2012, FAO 2001, Maldonado et al. 2013, Candía 2014). Mientras que en algunos casos se aplica únicamente agua (Cuesta y Machado 2009, Al-Karaki y Al-Hashimi 2012) en otros se aplican excesos. Por ejemplo, en la producción de FVH de maíz los rangos de nitrógeno oscilan desde 5 mg.l-1 (Rivera et al. 2010) hasta 238 mg.l-1 (Salas et al. 2010), mientras que en el caso del hierro las concentraciones varían desde 4,3 mg.l-1 (Salas et al. 2012) hasta 800 mg.l-1 (Rivera et al. 2010).

El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de la nutrición mineral aplicada mediante solución nutritiva, sobre el crecimiento, la producción y la composición de nutrientes minerales, en FVH de maíz.

Materiales y Métodos

El presente estudio se realizó en la Estación Experimental Fabio Baudrit Moreno (EEFBM), ubicada en el Distrito San José de Alajuela, Costa Rica (10º01’N, 84º16’W), a 840 m de altitud y valores promedios de precipitación anual, temperatura y humedad relativa, de 1940 mm, 22°C y 78%, respectivamente.

Se utilizó un invernadero multitúnel, con dimensiones de 9,75 m de ancho y 50 m de largo, alturas de 6,0 m al centro del túnel y de 4 m al canalón. El invernadero fue construido en hierro galvanizado, con cubierta de polietileno transparente tricapa de 200 µm de espesor y malla anti-insectos (43x28) en las paredes frontales y laterales. El sistema de ventilación fue pasivo combinado con el funcionamiento automatizado de ventanas cenitales según la velocidad de viento monitoreada con anemómetro.

Durante el periodo del experimento se monitoreo la temperatura y la humedad relativa (Data logger HOBO U23 Pro v2) de forma continua cada 5 minutos se registraron los promedios horarios. Los promedios globales de temperatura (°C) y humedad relativa (%), máxima, mínima y media, fueron 31,5°C; 19,7°C y 23,9°C, y 97,4%; 59,8% y 86%, respectivamente.

Se utilizó semilla de maíz, a partir de su disponibilidad, volumen de producción y bajo costo en Costa Rica, respecto a otros materiales importados (Ramírez 2016). Se utilizó la variedad local "Diamantes 8843", de polinización libre, grano color blanco, con madurez tardía (120-135 días), rendimientos de 3 y 6 t.ha-1 de grano, y un amplio rango de adaptación a condiciones agro-agroclimáticas (INTA-AECI 2005).

La investigación se llevó a cabo durante el invierno de 2015, en un ciclo de cultivo de 3 días para la etapa de imbibición-germinación, y de 11 días de crecimiento en invernadero hasta la cosecha, para un ciclo total de 14 días.

El experimento consistió en evaluar el efecto de la nutrición mineral aplicada mediante solución nutritiva, sobre la producción de peso fresco (PF) y de materia seca (MS), la eficiencia de conversión (EC) y la composición mineral del FVH de maíz. Para ello, se aplicaron 2 tratamientos con diferente concentración de nutrientes minerales, Nutrición baja (Nb) y Nutrición alta (Na), y un tratamiento testigo solo con agua (Te) (Cuadro 1). Las concentraciones de nutrientes minerales en los tratamientos Nb y Na, fueron definidas con base en los rangos de concentración reportados en la literatura (FAO 2001, Cuesta y Machado 2009, Al-Karaki y Al-Hashimi 2012, Rivera et al. 2010, Salas et al. 2010, Salas et al. 2012, Maldonado et al. 2013, Candía 2014) y se descartaron los valores extremos.

Cuadro 1 Concentración de nutrientes en los diferentes tratamientos utilizados. 

Tratamiento pH Mayores (mg.l-1) Menores (mg.l-1) *CE
N Ca Mg K P Fe Zn Cu Mn Na S (mS.cm-1)
Testigo (Te) 8,3 6,2 12,6 5,4 3,6 0,3 ND ND ND ND 9,3 0,9 0,2
Nutrición baja (Nb) 6,7 94,6 94,2 22,3 145,6 18,4 0,3 0,1 0,1 ND 12,1 35 1,3
Nutrición alta (Na) 6,6 227 202,7 49,5 341,4 46,1 1,2 0,5 0,5 0,7 16,3 78,8 2,5

*CE: conductividad eléctrica (mS.cm-1)

Para la preparación de las soluciones nutritivas correspondientes a los tratamientos de baja y alta concentración de nutrientes, se utilizaron fertilizantes hidrosolubles como fosfato monopotásico, sulfato potásico, sulfato de magnesio, nitrato cálcico, nitrato potásico y pre-mezclas de micronutrientes. Posteriormente, las disoluciones se distribuyeron en 3 tanques de almacenamiento para los tratamientos Na, Nb y Te, respectivamente. Las soluciones nutritivas fueron aplicadas en cada evento de riego, mediante sistema de riego por nebulización.

Como área experimental para la producción de FVH, se utilizó una estructura metálica 3 m de largo, 1,2 m de ancho y 2 m de altura, la cual fue dividida horizontalmente en 5 estantes separados cada 0,40 m, con un desnivel de 1% desde el centro de la estructura hacia el borde, en ambos lados.

Se utilizó un diseño unifactorial e irrestricto al azar, donde el nivel de nutrición y la especie vegetal, correspondieron a las variables independiente y dependiente, respectivamente. La estructura fue dividida verticalmente en 3 secciones, que fueron asignadas aleatoriamente a cada uno de los 3 tratamientos. Cada sección vertical estuvo compuesta por 5 estantes horizontales y en cada estante hubo 4 repeticiones distribuidas aleatoriamente. Una repetición correspondió a una bandeja plástica (0,55 m x 0,30 m = 0,165 m2) con FVH. Las muestras fueron tomadas del centro de cada bandeja, con el fin de descartar efectos de borde. Además, entre tratamientos o sectores, hubo una bandeja de FVH de división utilizada como borde.

Para la producción de FVH, se aplicó el procedimiento descrito por Vargas-Rodríguez (2008), que va desde la preparación de la semilla hasta la cosecha. El primer paso incluye la selección, limpieza y pre-lavado de las semillas. Seguidamente se desinfectó por inmersión en una solución de 100 g.l-1 de Hidróxido de Calcio (8 horas), se realizó un lavado de la cal y se sumergió en Busamart® (TCMTB: benzotiazol) a una dosis de 1 ml.l-1 (5 minutos). A continuación, se realizó un lavado del TCMTB y las semillas se dejaron expuestas al aire del ambiente (1 hora).

Para pregerminar la semilla, se sometió a un proceso de imbibición, sumergiéndola en agua por un periodo de 10 horas. Consecutivamente, la semilla se colocó en bandejas plásticas, cubierta con papel húmedo, a una densidad de 3 kg.m-2 según promedio reportado en la literatura (FAO 2001, Vargas 2008, Salas et al. 2010, Maldonado et al. 2013).

La germinación (3 días) se realizó en cámara oscura, a una humedad relativa superior a 85% y una temperatura de 23 a 25°C. Concluida la germinación, se inició la etapa de crecimiento (11 días). Para ello, se retiró el papel de protección de la semilla y se colocaron las bandejas en la estructura de producción de FVH ubicada dentro del invernadero.

La edad de cosecha a los 11 días fue definida al considerar como criterio, que la mayor riqueza nutricional del FVH, en cuanto a proteína cruda y digestibilidad, se alcanza aproximadamente a los 10-11 días, mientras que inicia un descenso apreciable en el valor de algunos parámetros nutricionales (Salas et al. 2010, Herrera-Torres et al. 2010). Al respecto Salas et al. (2010), reportaron un descenso en el contenido de proteína cruda y la digestibilidad, debido al incremento del contenido de materia seca estructural conforme aumenta la edad del forraje.

El sistema de riego estuvo compuesto por i- tanques de almacenamiento, ii- bombas de impulsión, iii- tubería de conducción (PVC de 19 mm), iv- microaspersores autocompensados, v- reguladores de presión y vi- manómetros. Cada estante o nivel tenía 4 líneas de riego (PE de 16 mm), provistas de 2 aspersores cada una, para un total de 20 líneas y 40 aspersores en toda la estructura. La programación del riego se realizó por tiempos fijos, medidos con un programador (timer), con una duración de 15 segundos y una frecuencia cada 45 minutos, en un intervalo horario de 6 a.m. a 6 p.m. En el Cuadro 2 se presenta el balance de agua en el sistema de cultivo de FVH para cada tratamiento, durante 11 días del ciclo de cultivo.

Cuadro 2 Balance hídrico en los diferentes tratamientos utilizados en la producción de forraje verde hidropónico de maíz. 

Parámetro Testigo Bajo Alto
Entradas (l.m-2) Riego 11,7 12,1 8,9
Salidas (l.m-2) Pérdidas laterales 4,1 4,1 2,6
Drenaje 3,3 4 0,6
ETc 3,6 3,1 5,1
Total salidas 11 11,2 8,3
Balance (l.m-2) 0,6 0,9 0,5

Al final de la etapa de crecimiento del FVH de maíz, se determinaron como variables de respuesta, la altura, el peso fresco (PF), la materia seca (MS), la eficiencia de conversión (EC) y la composición de nutrientes minerales (%) en el FVH. La altura de la planta (cm) se midió diariamente durante el ciclo de cultivo, desde la base de la plántula hasta el final de la hoja candela. El peso fresco (kg.m-2) se calculó a partir del peso fresco de FVH obtenido por bandeja (0,55 m x 0,30 m = 0,165 m2).

La EC (kg.kg-1), definida como la producción de PF por kg de semilla, se obtuvo como el cociente entre el peso fresco (kg.m-2) y el peso de semilla seca utilizada (kg.m-2). El contenido de materia seca (MS) se determinó en horno a 105°C hasta peso constante.

Para el análisis del contenido mineral del FVH, para cada tratamiento, se tomó una muestra compuesta a partir de submuestras de MS de las 4 repeticiones en cada uno de los 5 niveles, con el objetivo de obviar el efecto de la reducción de luz solar, según la posición descendente desde el nivel superior hasta el estante inferior. Además, Bertsh (2003), recomienda que las muestras de peso seco se pueden fundir en una sola, ya que el coeficiente de variación entre las repeticiones de concentraciones, experimentalmente ha dado valores menores a 15%, y que efectuar los análisis individuales para cada repetición y tejido encarece drásticamente los costos.

Los datos de las variables de respuesta fueron sometidos a la verificación de normalidad y homocedasticidad, con el apoyo del programa informático Infostat (Di Rienzo et al. 2011). Al cumplirse dichos supuestos, los datos fueron sometidos a un análisis de varianza (ANDEVA), y si este fue significativo, se procedió a una comparación múltiple de medias con LSD FISHER (p<0,05).

Resultados

Las variables de respuesta para determinar si la aplicación de nutrientes minerales mediante solución nutritiva afecta la productividad del FVH de maíz, se presentan en el Cuadro 3.

Cuadro 3 Valores promedio de altura, peso fresco (PF), materia seca (MS) y eficiencia de conversión (EC) de forraje verde hidropónico de maíz. 

Tratamiento Variables
Altura (cm) PF (kg.m-2) MS (%) MS (kg.m-2) EC (kg.kg-1)
Testigo (Te) 26,71 a 15,20 8,2 1,26 5,06
Nutrición baja (Nb) 26,05 ab 15,27 8,8 1,35 5,08
Nutrición alta (Na) 30,21 b 15,37 9,0 1,36 5,11
Promedio - 15,28 8,7 1,32 5,08
C.V. 7,60 12,15 5,77 12,20 12,13
Valor p <0,0001 0,9585 0,1193 0,1068 0,9672

Medias con letra distinta presentan diferencias estadísticamente significativas (p<0,05).

Respecto a la altura del FVH, el tratamiento Nb no mostró diferencias estadísticamente significativas (p>0,05) respecto a los tratamientos Na y Te, sin embargo, el tratamiento Na fue estadísticamente superior (p<0,05) al tratamiento Te (Cuadro 3). La altura promedio de los tratamientos Nb-Te fue de 26,38 cm, mientras que el promedio de los tratamiento Nb-Na fue de 28,13 cm.

Por otra parte, no hubo efecto de los tratamientos de nutrición sobre la producción de PF, MS y la EC (p>0,05), donde los valores promedios de todos los tratamientos fueron 15,28 kg.m-2 de PF, 8,7% de MS, 1,32 kg.m-2 de MS y 5,08 kg.kg-1 de EC (Cuadro 3).

La aplicación de nutrientes minerales mediante solución nutritiva no afectó la composición mineral (p<0,05) del FVH, ya que fueron prácticamente similares en todos los tratamientos. No obstante, el tratamiento Na fue ligeramente superior respecto a los tratamientos Te y Nb (Cuadro 4). Las mayores diferencias de Na respecto al promedio Nb-Te, fueron 0,32% de N, 0,24% de Ca, 0,71% de K para los macronutrientes; y 23 mg.kg-1 de Fe, 7 mg.kg-1 de Zn y 3,5% de Mn en el caso de micronutrientes.

Cuadro 4 Contenido de macro y micronutrientes en forraje verde hidropónico de maíz. 

Tratamiento % Mg.kg-1
N P Ca Mg K S Fe Zn Mn B
Testigo (Te) 3,26 0,53 0,29 0,22 0,92 0,22 70 50 143 <4
Solución Baja (Nb) 3,31 0,56 0,30 0,23 0,99 0,24 78 56 160 <4
Solución Alta (Na) 3,60 0,65 0,53 0,28 1,66 0,32 97 60 158 15
Promedio 3,39 0,58 0,37 0,24 1,19 0,26 82 55 154 15

Discusión

En la literatura reportada, existen diferencias en aspectos productivos y metodológicos de la técnica, tales como genotipos, densidades de siembra, días de cosecha, condiciones climáticas y el manejo del riego y la nutrición. Esto tiene como consecuencia una alta variabilidad en los resultados reportados por diferentes autores. En el caso de la nutrición del FVH, las concentraciones de nutrientes minerales en solución utilizados para la fertilización varian ampliamente (Cuadro 5), con resultados muy variables y sin un panorama claro acerca de la justificación de fertilizar el cultivo de FVH.

Cuadro 5 Concentración de nutrientes en diferentes soluciones utilizadas para fertilizar el forraje verde hidropónico. 

Autor Tipo Material Nutrientes (mg.l-1)
N P K Ca Mg S Fe
FAO 2001 Sol. Química No indica 207 83 178 - 71 90 10
Cuesta y Machado 2009 Agua Maíz Agua, no especifican concentraciones
Al-Karaki y Al-Hashimi (2012) Agua Sorgo Cebada, Trigo
Rivera et al. 2010 Sol. Compuesta Maíz 10 4 7 - 0,2 0,8 200
5 15 5 300 400 1620 800
Salas et al. 2010 Sol. Química Maíz 202 48 32 81 60 9,4 23
Té Compost 238 39 53 80 91 2,6 10,4
Agua nd nd 14 47 8 13 nd
Salas et al. 2012 Vermicompost Maíz 101 10 50,7 200 27 4,3
Té compost 170 28 34 245 32 4,5
Sol. Química 202 48 32 81 61 24
Maldonado et al. 2013 Sol. Química Trigo Agua y 5 modificaciones en la relación NO3-/NH4+.
Candía 2014 Sol. Guano de Cuy Cebada 204 87 395 - - - -
401 174 791 - - - -

Por tanto, en este estudio se evaluó el efecto de la aplicación de soluciones nutritivas sobre la altura, el peso fresco (PF), la materia seca (MS) y la eficiencia de conversión (EC) (Cuadro 3) y sobre la composición mineral del FVH (Cuadro 4).

La altura representó un parámetro importante a considerar para el diseño de la infraestructura, ya que permitía determinar la separación entre niveles o estantes dentro del modulo de producción. Una mayor altura del tratamiento Na respecto al tratamiento Te (p<0,05), probablemente se debe al efecto de una mayor concentración de N aplicado en Na, lo cual favorece el crecimiento vegetativo mediante la elongación celular. Sin embargo, estas diferencias en altura no afectaron el rendimiento de PF, los contenidos de MS y la EC (Cuadro 3).

En este estudio, las diferencias en producción de PF y MS, en la EC y la composición mineral del FVH de maíz, respecto a lo reportado en la literatura, probablemente obedece a la variabilidad asociada a los genotipos utilizados, la densidad de siembra (kg.m-2), los días de cosecha (Vargas 2008, Meza Carranco 2005), manejo del riego y la nutrición (Maldonado et al. 2013, Salas et al. 2010 y 2012 y Rivera et al. 2010) y a las condiciones de clima, entre otros.

La altura del FVH de maíz alcanzada a los 11 días de cosecha (26-30 cm), fueron similares a los valores reportados por Rivera et al. (2010) de 28,5 cm; mientras que FAO (2001), Rodríguez et al. (2012) y Vargas (2008), reportaron alturas inferiores (19,5 cm en promedio) a los 8 días (20 cm), 10 días (22 cm) y 12 días de cosecha, respectivamente.

En rendimiento, la nutrición mineral aplicada mediante soluciones nutritivas no tuvo efecto (p>0,05) sobre el PF de FVH de maíz, lo cual coincidió con estudios similares realizados por Salas et al. (2010 y 2012). Salas et al. (2010) quienes reportaron rendimientos similares (16,49 kg.m-2) al cosechar a los 12 días de edad y utilizar concentraciones de nutrientes similares al tratamiento Na. Por otra parte, los valores de PF obtenidos (Cuadro 3), fueron inferiores a los reportados por otros autores, lo cual probablemente está relacionado con el genotipo usado, días de cosecha, fertilización y densidad de siembra. En estudios realizados por Muñoz et al. (2008), reportaron rendimientos 21,8 kg.m-2 de PF para densidades de 6,3 kg.m-2 de semilla.

Respecto a los contenidos (8,2% - 9%) y rendimientos de MS (1,26 a 1,36 kg.m-2) en el FVH, no fueron afectados (p>0,05) por los tratamientos de nutrición mineral. Lo anterior coincide con estudios similares realizados por Rivera et al. (2010), donde no obtuvieron diferencias en los valores de MS cuando aplicaron 2 diferentes soluciones nutritivas, aunque reportaron valores superiores de MS (17,2%). Por otra parte, Campêlo et al. (2007), obtuvieron 11,54% de MS en FVH de maíz, sin utilizar fertilización mineral; mientras que Vargas (2008) y Meza Carranco (2005) reportaron incrementos significativos de MS en FVH, conforme incrementa la edad de cosecha.

En el presente estudio, aún cuando los valores de MS fueron bajos (8,7%), se observó una alta DMS en el FVH de maíz (88,6% datos no reportados), al presentar contenidos superiores a los rangos reportados (64,3%-78,7%) por Gómez (2008) y López-Aguilar et al. (2009).

Respecto al rendimiento de MS se obtuvo un promedio de 1,32 kg.m-2, un valor inferior a los reportados en literatura con rendimientos de 1,87- 2,3 kg.m-2 de MS para FVH de maíz (Gómez 2008); 1,8 kg.m-2 para maíz amarillo y 2,09 kg.m-2 para maíz blanco (Muñoz et al. 2008). Los bajos valores de MS obtenidos y altos contenidos de agua en el FVH, implicarían un incremento en las cantidades necesarias de ingesta animal, para llenar los requerimientos de consumo de MS, lo cual supone una probable limitación desde el punto de vista práctico y económico.

Ante esta situación, una alternativa es utilizar el FVH como suplemento nutritivo en dietas convencionales basadas en el consumo de forrajes convencionales y heno. De esta forma, se aprovechan otras ventajas nutricionales del FVH tales como su excelente nivel de proteína (Salas et al. 2010), adecuado balance en la relación fibra soluble/fibra insoluble (Gómez 2008), alta digestibilidad de MS (Gómez 2008) y buen aporte de energía (López-Aguilar et al. 2009).

A pesar de presentar contenidos relativamente bajos de MS en el FVH, si se considera un sistema de producción continuo anual de 30 ciclos de 12 días, el rendimiento obtenido (1,32 kg.m-2) equivale a 400 t.ha-1.año-1 de MS. Esto representa un sustancial incremento (733%) respecto al promedio en pastos a campo abierto (48 t.ha-1.año-1) reportado por Villalobos (2006), Andrade (2006) y Salazar (2007).

Probablemente, en este estudio la calidad de la semilla fue un factor que afectó la producción de MS en el FVH de maíz. Es fundamental considerar la calidad física, fisiológica, genética y fitosanitaria de la semilla (FAO 2011), ya que representó una de las principales limitantes en la producción de FVH (Valdivia 1997), debido a la reducción del rendimiento, al incremento en los costos de producción y a los riesgos para la salud animal y humana, por la presencia de aflatóxinas (Figueroa 2006, Urrego y Díaz 2006). En este estudio, la calidad de la semilla de "Diamantes 8843" a pesar de ser una semilla certificada por la Oficina Nacional de Semillas, presentó múltiples problemas asociados con la calidad fitosanitaria.

La EC no fue afectada por los tratamientos de nutrición (p>0,05), sin embargo, los rendimientos obtenidos son aceptables según los valores reportados por diferentes autores. La EC promedio de todos los tratamientos de (5,1 kg.kg-1) (Cuadro 3), fue similar al promedio de 5 kg.kg-1 reportado por Rodríguez et al. (2012) y Salas et al. (2012). Valdivia (1997), considera un buen rendimiento 5 kg.kg-1, aunque señala que lo óptimo sería una EC de 6 a 7 kg.kg-1. Otros estudios reportaron valores de EC inferiores a los obtenidos en esta investigación, tales como 4 kg.kg-1 con maíz blanco a los 12 días y a una densidad de siembra de 3,5 kg.m-2 (Muñoz et al. 2008); y de 4,3 kg.kg-1 en maíz (Vargas-Rodríguez 2008). Estas diferencias podrían ser atribuibles a las variaciones en los días de cosecha, fertilización, genotipos y densidad de siembra.

En esta investigación, la aplicación de nutrientes minerales no afectó la composición mineral del FVH de maíz (Cuadro 4). Los estudios reportados sobre el efecto de la aplicación de la nutrición mineral en FVH, se enfocan en la evaluación de variables de producción y bromatológicas (Rivera et al. 2010, Salas et al. 2010 y 2012, Maldonado et al. 2013), y muy pocos estudios evalúan el efecto sobre la composición mineral del FVH.

En un estudio similar realizado por López-Aguilar et al. (2009), con FVH de maíz a una densidad de 2,5 kg.m-2, 14 días de cosecha y regado con agua, se observó que el contenido de nutrientes en los diferentes tratamientos fueron superiores en P, Ca, K, similares en Mg y Zn y ligeramente inferiores en Fe, aunque dicha investigación no reporta cuál es el aporte de nutrientes del agua de riego, lo cual dificulta las comparaciones. En otro estudio, Bedolla-Torres et al. (2015), al aplicar solución nutritiva de Hoagland, reportaron contenidos de potasio y calcio en FVH de maíz, inferiores a las obtenidas, pero no se especifica cuál es la concentración usada de cada nutriente.

Adicionalmente, en esta investigación se evaluó el potencial del FVH como fuente para suplir los requerimientos minerales en alimentación animal. Para ello se comparó la composición mineral del FVH obtenido, con las recomendaciones de nutrientes minerales en vacas lactantes y rumiantes (Cuadro 6) según NRC (1996 y 2001), con los contenidos de nutrientes minerales en forrajes convencionales a campo abierto según Villalobos (2006), Andrade (2006) y Salazar (2007) y con los rangos generales en pastos de Costa Rica según Cabalceta (1999) (Cuadro 7).

Cuadro 6 Recomendación de niveles de macro y micro nutrientes en vacas lactantes y rumiantes en desarrollo. 

Autor % Mg.kg-1
P Ca Mg K Fe Cu Zn Mn
Rumiantesb 0,18-0,43 0,18-0,60 0,13-0,15 0,60-0,80 40-50 5-20 30-50 -----
Vacas lactantesa 0,32-0,44 0,53-0,67 0,18-0,21 1,01-2 12,3-18 9-11 43-55 12-14

Fuente: aNRC (1996), bNRC (2001).

Cuadro 7 Contenidos de macro y micro nutrientes pasturas de campo abierto y en FVH de maíz. 

Autor Pastura % mg.kg-1
P Ca Mg K Fe Cu Zn Mn
Villalobos (2006) Ryegrass 0,39 0,68 0,21 3,64 86,2 12,1 49,8 51,3
Andrade (2006) Kikuyo 0,37 0,41 0,30 2,94 109 10,0 28,6 75,1
Salazar (2007) Estrella 0,33 0,42 0,22 2,73 189,8 11,28 28,9 80,5
Cabalceta (1999) Pastos 0,31-0,60 0,43-0,80 0,20-0,40 0,8-2,0 50-100 10-20 40-100 40-100
López-Aguilar et al. (2009) FVH 0,38 0,26 0,28 0,82 98 15 52 -----

En general, en todos los casos se demostró el potencial del FVH como fuente para suplir los requerimientos minerales en alimentación animal. Según los niveles críticos reportados por NRC (2001) para vacas lactantes (Cuadro 6), el contenido mineral del FVH de cada tratamiento, podría suplir todos los elementos minerales, a excepción del calcio en los tratamientos Te y Nb (Cuadro 4). De igual forma, según NRC (1996), en todos los tratamientos el FVH presenta concentraciones optimas de minerales, capaz de suplir los requerimientos para mantenimiento y desarrollo del rumiante.

Al comparar los valores de nutrientes minerales de pasturas de campo abierto (Cuadro 7) con los promedios obtenidos en FVH de los 3 tratamientos (Cuadro 4), se observó que estos fueron superiores para el P, Zn, Mn y Cu; similares para el Mg e inferiores para el Ca, K, Fe. Mientras que respecto a los rangos generales de concentración mineral en pastos de Costa Rica reportados por Cabalceta (1999) (Cuadro 7), todos los nutrientes se encontraron dentro del rango óptimo, con excepción del Mn que fue superior sin alcanzar niveles tóxicos y el Ca, que se encuentra ligeramente por debajo del valor crítico en los tratamientos Nb y Te.

Por tanto, los resultados obtenidos sugieren que el FVH es una fuente óptima de macro y micro-nutrientes para alimentación animal, independientemente de la aplicación de solución nutritiva como fuente fertilizante durante el ciclo de cultivo.

Conclusión

De acuerdo con los resultados obtenidos bajo las condiciones climáticas y de manejo del presente estudio, se concluye que no es necesaria la utilización de soluciones nutritivas para la producción de Forraje Verde Hidropónico de maíz (cv. Diamante 8883) a los 11 días de cosecha. La aplicación de solución nutritiva no afectó la composición mineral, la altura y el rendimiento en términos de PF y EC, del FVH de maíz. Por tanto, no se encontraron diferencias atribuibles al uso de diferentes concentraciones de nutrientes minerales aplicadas mediante solución nutritiva como fuente fertilizante. Adicionalmente, los valores obtenidos en las variables de respuesta a los tratamientos, demostraron el potencial de utilización del FVH como fuente de alimentación en producción animal.

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Recibido: 17 de Enero de 2017; Aprobado: 02 de Junio de 2017

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