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El área de cultivo de forraje en Costa Rica equivale al 25% del territorio nacional (^{INEC, 2015}), área cubierta por gramíneas y leguminosas de piso para el pastoreo de los semovientes y en sistemas de corta y acarreo. Por sus características inherentes, se pueden agrupar por pisos altitudinales, resistencia a enfermedades y plagas (^{Castillo, 2006}), adaptabilidad a suelos con pH bajos (^{Jiménez, Granados, Oliva, Quiroz, & Barrón, 2010}), alta salinidad (^{Cardamone, Cuatrín, Grunberg, & Tomás, 2018}) y humedad. Como meta, los sistemas de producción buscan optimizar la relación entre productividad por hectárea del cultivo y aporte efectivo de nutrimentos. Por consiguiente el requerimiento nutricional del semoviente es cubierto por la sumatoria de los aportes del forraje consumido, más lo suministrado en la canoa, como el alimento balanceado, forraje de corta, forrajes conservados, subproductos agrícolas y aditivos nutricionales (^{NRC, 2001}).

Desde la perspectiva de manejo del cultivo, la meta se logra al recolectar información de la producción de biomasa producida y la composición botánica de este material a través del tiempo, para obtener un inventario forrajero, que permita proyectar la capacidad de carga de la finca, como también, las variaciones del aporte nutricional. Estudios de esta índole en Costa Rica, describen la producción y calidad del pasto estrella africana, kikuyo y ryegrass; a diferentes edades de cosecha. En el caso del pasto estrella (28 días/pastoreo), se registran producciones de biomasa de 4 642kg MS/ha/ciclo en promedio (^{Salazar, 2007}), con porcentajes de aprovechamiento de 43,05% y contenidos de materia seca (MS%), proteína cruda (PC%), fibra detergente neutro (FDN%), fibra detergente ácida (FDA%), extracto etéreo (EE%) y cenizas de 22,09; 20,25; 72,81; 37,88; 0,91 y 8,69% respectivamente (^{Salazar, 2007}). Para el pasto Kikuyo, se informa de una disponibilidad a 28 días de rotación de 7 108kg MS/ha (^{Andrade, 2006}), con valores porcentuales de MS, PC, FDN, FDA, EE y cenizas de 20,19; 22,62; 58; 29; 3,05 y 9,05% respectivamente (^{Andrade, 2006}). Por último, en el pasto Ryegras se resume una producción promedio de 4 110kg MS/ha/ciclo y valores de MS, PC, FDN, FDA, EE y cenizas de 15,92; 25,21; 49,76; 25,57; 2,61 y 9,96% respectivamente (^{Villalobos, 2006}).

Sumado a este ejercicio de caracterizar la productividad del cultivo, valorar su composición botánica y su dinámica según el pastoreo, es una señal de sostenibilidad de la pastura, debido a que las coberturas secundarias, compiten por espacio, radiación, nutrimentos de la solución del suelo con el cultivo principal (^{Galon et al., 2018}), presentan alelopatías que reducen la viabilidad de la pastura (^{Yuan et al., 2018}), albergan poblaciones de nematodos que afectan las raíces del cultivo principal (^{Núñez, 2017}); además de reducir la disponibilidad (^{Harker, Baron, Chanasyk, Naeth, & Stevenson, 2000}) y la calidad de la materia seca comestible para los semovientes (^{Belle, Marchi, Martins, Sousa, & Pinheiro, 2018}) . En el caso de la composición botánica, los estudios en pasto estrella, kikuyo y ryegrass, describen además de la cobertura principal, la presencia de otras gramíneas, arvenses y material senescente. Valores que fluctúan para la cobertura principal entre 82,56 y 95,11 para Estrella africana (^{Salazar, 2007}), de 77,42 a 86,5 en Kikuyo (^{Andrade, 2006}) y 67,72 a 80,63 en Ryegrass (^{Villalobos, 2006}). Para las otras coberturas analizadas, en el pasto estrella, se informan rangos a través del año para las otras gramíneas, malezas y material senescente de 1,04 a 4,11; de 0 a 5,44 y de 2,72 a 10,93% respectivamente (^{Salazar, 2007}). Mientras que en el pasto Kikuyo, los rangos fueron de 8,26 a 14,4; 0,43 a 0,77 y 3,11 a 6,09% respectivamente (^{Andrade, 2006}). En el caso del pasto ryegrass, los valores descritos fueron de 9,29 a 18,61; de 0,49 a 2,02 y de 0,27 a 6,01, para las coberturas de otras gramíneas, arvenses y material senescente respectivamente (^{Villalobos, 2006}). El conocer la composición de la pastura es una herramienta de medición que permite categorizar el grado de degradación que presenta el cultivo, donde valores mayores a 10% de malezas, 2% de leguminosas y menos del 80% de la biomasa proveniente de la gramínea principal, son indicadores del inicio de un proceso de degradación (^{Garzón & Mora, 2014}).

Por tal motivo, el objetivo de esta propuesta fue valorar la disponibilidad de biomasa, la composición botánica, los contenidos de proteína cruda, fibra detergente neutro y la digestibilidad del cultivo del pasto estrella africana, kikuyo y ryegrass bajo pastoreo, ubicados en las faldas del volcán Irazú, Costa Rica.

Materiales y Métodos

Ubicación de los sistemas: Los tres forrajes utilizados en esta investigación se ubicaron en la provincia de Cartago, Costa Rica, en las faldas del Volcán Irazú. En el caso del pasto estrella africana, se encontró a 1 400m.s.n.m. (9°51´48.40"N & 83°56´51.57"O) y presentó un periodo de descanso/ocupación de 30/1 días. Para el pasto Kikuyo, el periodo de descanso/ocupación fue de 30/0,5 días, a una altura de 2 400m.s.n.m. (9°56´24.90"N & 83°52´44.28"O). Por último, el pasto Ryegrass, presento un ciclo de descanso/ocupación de 38/0,5 días y se ubicó a 2 800m.s.n.m. (9°57´25.39"N & 83°49´57.21"O)

Periodo experimental: De junio 2016 a julio 2017, muestreamos los tres forrajes, entre uno o dos días antes del ingreso de los animales, para un total de 20 muestreos en cada forraje durante el periodo experimental. Este muestreo consistió en la utilización de una técnica visual (Botanal®) para la determinación de la biomasa disponible en cada aparto (^{Hargraves & Kerr, 1978}). Esta asocia un valor numérico (1, 2 y 3) a una cobertura característica dentro del potrero, donde se considera la altura y la densidad del forraje; el valor de uno considera un estrato con baja disponibilidad, dos, con una disponibilidad media y tres con una alta disponibilidad de forraje. En una primera etapa, el aparto se inspecciona para definir y ubicar los tres estratos, posterior a esta identificación, el aparto se recorre de forma sistemática, donde cada 5 pasos, se determina el tipo de estrato al frente de la persona que aplica el muestreo. Las lecturas se realizan hasta completar un mínimo de 60 puntos. Al finalizar, con ayuda de un marco de 0,50m de lado, se cosecha en bolsas individuales los estratos (1, 2 y 3) definidos en la primera etapa de esta técnica, a una altura de 10cm. Estas tres muestras se pesan y se multiplica cada una con su respectiva frecuencia relativa, tomando como base las 60 muestras visuales. Estos productos (peso estrato_(1,2,3) * frecuencia relativa_(1,2,3) se suman y se dividen entre el total de muestras visuales tomadas, para obtener la ponderación de la biomasa disponible por aparto en 0,25m.. En el caso de este trabajo, este valor se multiplicó por el tamaño del aparto y se dividió entre el número de animales, para obtener los kilogramos de biomasa disponible promedio por animal en cada aparto.

De forma proporcional a los resultados obtenidos por la técnica visual de muestreo en cada forraje, se tomó una porción del forraje de forma aleatoria de cada estrato, para obtener una muestra compuesta, la cual fue enviada al laboratorio de bromatología del Centro de Investigación en Nutrición Animal (CINA) de la Universidad de Costa Rica, donde se realizaron los análisis de materia seca (MS), proteína cruda (PC), fibra detergente neutro (FDN), digestibilidad de la fibra detergente neutro (dFDN) y digestibilidad de la materia seca (DIVMS) (^AOAC,1991).

En el caso de la determinación del número de hojas uno o dos días antes del pastoreo, en cada muestreo se realizaron 50 observaciones aleatorias, con la finalidad de contar el número de hojas, para tal fin, solo se consideraron las hojas verdes, descartando las hojas senescentes en cada rebrote. Al obtener estas 50 observaciones, los valores obtenidos se promediaron, para obtener el número de hojas promedio al momento del pastoreo.

Por último, para la determinación de la composición botánica de la pastura, se utilizó, la plantilla del programa Botanal®, la cual asume y clasifica las tres principales especies en orden descendente, en cobertura mayor (70,2%), media (21,1%) y baja (8,7%). Permitiendo repetir una especie dos o tres veces en la categorización, tal como ocurrió en los potreros de este estudio con los tres pastos que se consideran monocultivos. Partiendo de este supuesto, en cada lectura se realizaba una separación visual de las coberturas presentes, valor que se ponderó entre el número de muestras visuales, para cada cobertura evaluada.

Análisis de la información: La información de cada potrero se organizó en un diseño irrestricto al azar, para definir el efecto de la composición botánica del aparto (proporción gramínea principal, gramínea secundaria, arvenses, leguminosas y material senescente) sobre la disponibilidad de biomasa, el contenido de proteína cruda, fibra detergente neutro y la digestibilidad de la materia seca y de la fibra. De igual manera, con ayuda del comando Proc GLM del programa ^{SAS (2011)}, se comparó los indicadores de producción de biomasa, número de hojas, contenido de proteína, fibra y la digestibilidad de los tres forrajes analizados.

Ética, conflicto de interés y declaración de financiamiento: Los autores declaramos haber cumplido con todos los requisitos éticos y legales pertinentes, tanto durante el estudio como en el manuscrito; que no hay conflictos de interés de ningún tipo, y que todas las fuentes financieras se detallan plena y claramente en la sección de agradecimientos. Asimismo, estamos de acuerdo con la versión editada final del documento. El respectivo documento legal firmado se encuentra en los archivos de la revista.

Resultados

Productividad y aporte nutricional: Al separar las especies forrajeras estudiadas según la altitud del sistema productivo, se nota que la especie cultivada por debajo de los 2 000m.s.n.m, supera en 2,68 y 2,40 veces los kg MS/animal/potrero disponible para cada animal en el caso del pasto kikuyo y Ryegrass respectivamente (Cuadro 1). De igual manera, al considerar el número de hojas de los materiales forrajeros al momento de la cosecha, el pasto estrella africana, presenta 1,64 y 2,70 más hojas, que los pastos cultivados a 2 400 y 2 800m.s.n.m., respectivamente. En el caso de los kilogramos de proteína disponible para los animales durante el pastoreo, en este trabajo se determinó que el pasto estrella (4,56kg PC) aporta 2,28 y 2,21 veces más PC que el pasto kikuyo (2kg PC) y ryegrass (2,06kg) respectivamente. Al evaluar la disponibilidad de la FDN digestible para los semovientes en cada aparto, se encontró que el pasto estrella (10,24kg FDN) supera al pasto kikuyo (3,89 kg FDN) y ryegrass (4,48kg FDN) en 2,63 y 2,28 veces respectivamente. Por último, los kilogramos de materia seca digestible disponible para los animales, fue de 22,18kg en el pasto estrella, 9,33kg en el pasto kikuyo y de 10,71kg en el pasto ryegrass, presentando una proporción de 2,38 y 2,07 respectivamente. En el caso de la relación entre el pasto kikuyo y el ryegrass para los kg de PC, FDN digestible y la materia seca digestible disponible en cada aparto fue cercana a uno.

En las tres especies forrajeras estudiadas, la proporción de la cobertura de la gramínea principal, fluctúo entre el 50 y 99% (Cuadro 2). Para el caso de la cobertura secundaria, está alcanzó un máximo de 35,61% en el pasto ryegrass, un valor intermedio en el pasto estrella (19,13%) y un valor de 9,22% en la pastura de kikuyo. Los valores máximos de arvenses obtenidos en este trabajo fluctuaron entre 1,12 hasta 7,52% (Cuadro 2). Los forrajes por encima de los 2 000m s.n.m presentaron mayor proporción de plantas leguminosas que en el caso del pasto estrella, mientras que la proporción de material senescente superó el 40% de la cobertura en las pasturas de estrella y kikuyo, no así en el pasto ryegrass, que obtuvo un valor máximo de 15,2%. Valores de otras coberturas hasta un valor promedio de 18,31, 17,32 y 21,65% en los forrajes estrella africana, kikuyo y ryegrass, respectivamente; no afectan la cantidad (kg MS) ni la calidad (PC, DIVMS y FDN) de la materia seca disponible para los semovientes al momento del pastoreo (Cuadro 3).

Discusión

Los tres cultivos estudiados presentan un rango de altura que favorece el desarrollo del mismo, en el caso de este estudio esta diferencia fue 1 000 y 1 400m.s.n.m. entre el pasto estrella africana en comparación al pasto kikuyo y ryegrass, respectivamente. Estos rangos de altura generan ecosistemas con gradientes de temperatura, radiación, humedad relativa, nubosidad, humedad del suelo, temperatura del suelo y velocidad del viento (^{Conejo, 2017}); factores que afectan el crecimiento del forraje y la velocidad de recuperación después de un periodo de pastoreo por parte del semoviente. Además del componente ambiental para su adaptación, las características propias del cultivo, al tener crecimiento estolonífero (estrella africana), rizomatoso (Kikuyo) y en cepa (Ryegrass), le permite una mayor cantidad de puntos de crecimiento (yemas), hojas remanentes al pastoreo y estructuras de reserva de carbohidratos (estolones y rizomas), con lo que su recuperación es más rápida en el caso de la estrella y el kikuyo, al compararlo con el sistema radical del pasto ryegrass.

Estas variables ambientales, que permite el crecimiento del cultivo, podrían generar condiciones durante el desarrollo de la planta que reducen su tasa de crecimiento (^{Gonçalves, Riberio, Reis, & Cóser, 2018}), al alcanzar periodos de nubosidad y precipitación que interfieren con la radiación que podría capturar el forraje. Dicha situación produce una reducción de la temperatura ambiental tanto en el día como en la noche, hasta el punto de inhibir el crecimiento del forraje, lo que reduce la productividad e incrementa los días de recuperación para obtener una mayor disponibilidad de forraje; sin dejar de lado el efecto físico del pisoteo de los semovientes sobre el cultivo y el suelo en condiciones con contenidos de humedad diferente (^{WingChing-Jones, Cabalceta-Aguilar, & Alvarado-Hernández, 2009}). Esta afirmación se fortalece al valorar la edad fenológica de los tres cultivos, donde por encima de los 2 000m s.n.m presentan una menor cantidad de hojas en desarrollo y se nota una tendencia a la disminución del número de hojas según aumenta la altitud. El uso de la edad fenológica para establecer los días de recuperación, permite optimizar la productividad de la pastura, siendo en el caso del pasto estrella (^{Villalobos & Arce, 2013}), kikuyo (^{Cascante, 2018}) y ryegrass (^{Villalobos, 2006}) de 6-8, 4,5 y 2,5-3,0, el número de hojas verdes apropiado para la cosecha respectivamente.

Al evaluar los aportes de proteína cruda, pared celular (FDN) y digestibilidad de la materia seca consumida, se observa que conforme aumenta la altitud, mayor es la concentración de proteína y materia seca digestible, lo que podría relacionarse a una mayor proporción entre el contenido celular y la pared celular de los forrajes evaluados. En estudios similares en Costa Rica, se determinaron valores de proteína de 19,79 a 20,79, 21,31 a 23,49 y de 24,32 a 36,30% para los forrajes estrella (^{Salazar, 2007}), kikuyo (^{Andrade, 2006}) y ryegrass (^{Villalobos, 2006}) cosechados a 28, 28 y 40 días de recuperación respectivamente. Rangos que superan los valores determinados en este trabajo, diferencias que se podrían asociar al manejo de la pastura, a los programas de fertilización implementados y a las condiciones climáticas durante el periodo de evaluación (^{Redfearn, Venuto, Pitman, Alison, & Ward, 2002}). Además, estas diferencias fortalecen la importancia de establecer en los sistemas de producción, la práctica rutinaria de evaluación productiva y nutritiva de las pasturas, con la meta de satisfacer los requerimientos de los animales (^{NRC, 2001}).

Al valorar las proporciones de las coberturas presentes, se nota como el tipo de crecimiento que presentan los tres forrajes evaluados, permiten la presencia de otras gramíneas, leguminosas y malezas. Como se comentó, el crecimiento estolonífero y rizomatoso permite una recuperación de la pastura que evita la proliferación de puntos de crecimientos de arvenses y leguminosas, como también, la competencia por otras gramíneas, caso contrario, el tipo cepa, característica del cultivo del ryegrass, donde por efecto del pisoteo y el pastoreo, estas unidades de crecimiento se debilitan y permite el ingreso del pasto kikuyo u otras gramíneas dentro del área de pastoreo de los sistemas de producción. Por otro lado, es importante considerar el manejo del pastoreo, donde la utilización del aparto por un periodo de medio día, genera una presión de pastoreo sobre el forraje, que en el momento de cambiar a los semovientes de aparto, el área recién pastoreada queda con un remanente aproximado al 55 al 68% de la biomasa inicial, material que cubre el suelo y evita la proliferación de otras coberturas (^{Villalobos, Arce, & WingChing, 2013}).

Las prácticas implementadas en el manejo de los cultivos en sistemas de producción especializada de leche en zona de altura como la suplementación en canoa, el pastoreo rotacional, presión de pastoreo no mayor a 12 horas continuas, uso de purines como enmiendas orgánicas (^{VanWieringen et al., 2005}), aplicación de fertilizantes (N,P, K); y control cultural y químico de malezas, permiten mantener la cobertura principal del forraje, con la intención de garantizar un aporte de consumo de materia seca alto del forraje, debido a que es una fuente alimenticia de bajo costo (^{Villalobos, Arce, & WingChing, 2013}) en comparación a otras fuentes forrajeras, alimento balanceado y subproductos agrícolas utilizados en estos sistemas de producción.