Efecto de Dos Sistemas de Determinación de Materia Seca en la Composición Química y Calidad del Ensilaje Directo de Avena en Diferentes Estados Fenológicos (página 2)

MATERIALES Y MÉTODOS

El estudio se realizó en el Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA), Centro Regional de Investigaciones Remehue, Osorno, Chile, durante las temporadas 1993-1994 y 1994-1995. Se utilizó avena cv. Llaofén, que emite la panoja entre 100 y 107 días después de la siembra (Beratto, 1982). La siembra se realizó los primeros días de septiembre de cada temporada, luego de una preparación tradicional de suelos consistente en araduras, rastrajes, acción de vibro cultivador y compactación post siembra con rodillo. Se sembró una superficie de 4 ha, con 160 kg ha-1 de semillas y la fertilización consistió en 200 kg de CaO (Soprocal), 50 kg de N (Nitromag), 150 kg de P2O5 (Superfosfato triple) y 100 kg de K2O (muriato de potasio).

El corte para ensilaje se realizó con una cosechadora de forraje convencional, con repicador de tres cuchillos (John Deere) sin aplicación de aditivos, cuando la avena alcanzó los estados fenológicos y fechas indicadas en el Cuadro 1. La denominación de corte temprano, medio y tardío para los distintos estados fenológicos es válida para los fines del estudio, ya que en rigor, el estado de grano lechoso es anterior al óptimo recomendable para cosecha.

Cuadro 1. Estados fenológicos y fechas de corte de avena en dos temporadas. Table 1. Phenological stages and harvesting dates of oats in two seasons.

Se confeccionaron dos silos parva por cada estado fenológico, totalizando seis silos en cada temporada, aproximadamente de 4 t de forraje fresco cada uno. Luego de la compactación los silos se sellaron con polietileno negro y se cubrieron con tierra.

La disponibilidad de forraje al momento de la cosecha se evaluó mediante cortes (5 ha-1) a ras de suelo, utilizando marcos (0,5 x 1 m) lanzados al azar en la superficie de cosecha, obteniéndose cinco muestras de forraje verde que se secaron en horno durante 48 h a 65°C, para su posterior análisis. Los silos se abrieron después de cuatro meses de confeccionados, para evaluación de la digestibilidad in vivo en un estudio paralelo, en períodos de colección de siete días. Se obtuvieron submuestras diarias de 1 kg cada una, en el mismo sitio de los silos, cada vez que se alimentaba a los animales. Estas muestras se cosecharon inmediatamente y se guardaron en congelador para conformar una muestra semanal que se llevó congelada en envases especiales, para realizar los análisis bromatológicos en el Laboratorio de Nutrición del Instituto de Producción Animal de la Universidad Austral de Chile, Valdivia.

La MS de los ensilajes se determinó en material fresco por destilación en tolueno corrigiéndose el destilado por ácidos volátiles y alcohol (Dewar y McDonald, 1964) y por secado en horno (65°C) con ventilación forzada, determinándose los contenidos de fibra cruda (FC), proteína cruda (PC), extracto etéreo (EE) y cenizas totales (CT) según Cundiff (1995) y fibra detergente ácido (FDA) y digestibilidad in vitro según Van Soest et al. (1991). Sin embargo, solo la energía bruta (EB) se determinó en forma especial con el forraje previamente liofilizado (Parr Instruments Company, Adiabatic Calorimeter, Moline, Illinois, USA). La energía metabolizable (EM) se estimó por regresión a partir del valor D (materia orgánica digestible/MS x 100) por la relación EM = 0,0325 D% + 0,279 (Garrido y Mann, 1981). La composición base tolueno de los ensilajes corresponde a la composición base estufa corregida por la MS base tolueno. El contenido de N amoniacal (NNH3) y el pH se determinaron en material fresco según MAFF (1986), y Playne y McDonald (1966), respectivamente.

Se utilizó un diseño factorial A*B completamente aleatorizado combinado sobre diferentes años en bloques completos al azar cuyo modelo corresponde a:

Y = µ+α+ γ(α) +A+α*A +B +α*B+A*B+α*A*B+E

donde: Y = variable aleatoria continua con las mediciones de las respuestas a los tratamientos; µ = media general; α = factor aleatorio correspondiente al efecto del aρo; γ = factor aleatorio correspondiente al efecto de la repeticiσn de los tratamientos; A = factor fijo que contiene el efecto del estado de madurez del ensilaje; B = factor fijo que contiene el efecto de la técnica de laboratorio; E = error experimental residual (se asume con distribución normal y varianza independiente); γ (α) = repeticiσn anidada dentro de año, *= efecto de interacción de factores.

Los datos incorporados al análisis estadístico correspondieron a las cuatro repeticiones de cada uno de los silos por estado fenólógico y se sometieron a ANDEVA y análisis de regresión utilizando el paquete tecnológico SAS (SAS Institute, 1993), para los siguientes factores: a) Estado fenológico del forraje al ensilar: temprano (elongación de tallos); medio (emergencia de panoja); y tardío (grano lechoso a pastoso), y b) Sistema de secado de las muestras de ensilaje: horno con aire forzado y destilación por tolueno.

RESULTADOS

Producción de forraje

Hubo un aumento significativo (P < 0,001) en el rendimiento de forraje con el avance de madurez de la avena (Cuadro 2). En la primera temporada el rendimiento de MS fue mayor (P < 0,05) con una tasa promedio de crecimiento entre siembra y tercer corte de 87,5 kg MS d-1, comparada con un promedio de 74,5 kg MS d-1 para la segunda temporada.

Cuadro 2. Rendimiento de MS al corte (t MS ha-1) por estado fenológico de la avena por temporada. Table 2. Dry matter yields of oats at cutting t DM h a-1) according to phenological stage and harvesting season.

Composición química y digestibilidad

En los Cuadros 3 y 4 se resume la composición química de los ensilajes según estado fenológico y método de determinación de MS.

El contenido de MS y de fibra (FC, FDA) aumentó (P < 0,01) con la madurez del cultivo, independientemente del método de determinación de MS. Desde el estado de elongación de tallos a inicio de emergencia, el contenido de MS aumentó a una tasa más baja que el contenido de fibra (1,2 vs. 2,2% diario, respectivamente), tendencia que se invirtió posteriormente hasta el estado de grano lechoso (Figura 1). Entre los estados fenológicos extremos, el incremento de MS representó 89,8 y 78% para secado por estufa y destilación por tolueno, respectivamente, lo que equivale a una tasa diaria promedio de 0,38 unidades porcentuales.

Cuadro 3. Composición del ensilaje de avena según estado fenológico y método de determinación del contenido de MS. Table 3. Composition of oat silages according to phenological stage and method of determination of DM content.

Figura 1. Evolución del contenido de materia seca del ensilaje de avena según estado fenológico y método de determinación de MS. Figure 1. Dry matter evolution of oat silage according to phenological stage and method of DM determination.

La concentración de PC, CT, EE y la digestibilidad (valor D) disminuyó desde el estado vegetativo hasta pasado el inicio de emergencia de panoja y posteriormente se redujo a una tasa menor para tender a estabilizarse hacia el estado tardío. La tasa promedio diaria de disminución conjunta de la PC, CT y EE entre elongación de tallo y emergencia de espiga fue de 2,9% d-1, para luego reducirse a 0,9% por día hasta grano lechoso. Para estas fracciones, las tasas de disminución fueron bastante similares. En cambio, la tasa diaria de disminución de la digestibilidad (valor D) se duplicó pasada la emergencia de espiga (0,54 vs. 1,0 % d-1).

El contenido de MS determinado por tolueno fue más elevado que el determinado por estufa (P < 0,01), en 3,4 unidades porcentuales en promedio y no hubo interacción entre método de determinación de MS y el estado fenológico (Figura 1). Al expresar la composición de los ensilajes en base a la MS por tolueno, la concentración de PC, FC, FDA y CT se redujo en forma significativa (P < 0,001). Para el caso de la proteína se observó una interacción positiva entre estado fenológico y sistema de determinación de MS, de tal modo que en etapas tempranas del cultivo, las diferencias en contenido de proteína fueron mayores que en el estado de madurez más avanzada. Para el resto de los componentes analizados, no hubo interacción entre el estado fenológico y método de determinación de MS.

No se detectó un efecto significativo del estado fenológico sobre la calidad fermentativa y tampoco hubo interacción de año con estado fenológico. En la primera temporada, los contenidos de N-NH3 fueron más altos que en la segunda temporada (13,2 vs. 7,4; 11,0 vs. 8,7 y 10,4 vs. 6,7) y el pH se mantuvo en niveles normales en ambas temporadas (4,3 vs. 3,91; 3,97 vs. 3,81 y 3,95 vs. 4,19), para los cortes temprano, intermedio y tardío, respectivamente. El contenido de N-NH3 también disminuyó con el avance de la madurez. Rojas y Catrileo (2000) utilizando urea como aditivo, encontraron que en cebada cosechada en tres estados de madurez, el nitrógeno amoniacal aumentaba con la madurez, lo que aumenta la cantidad de amonio.

Valor energético

El contenido de EB del ensilaje (calculada solo en este solo caso por liofilización), disminuyó en el estado fenológico tardío (P < 0,001) (Cuadro 4), existiendo interacción entre estado fenológico y método de determinación de MS (P < 0,001), indicativa que diferencias de EB debidas al secado por (liofilización vs. horno), fueron mayores en estados tempranos que tardíos (Cuadro 4). La diferencia en el contenido de EB entre métodos para el corte temprano fue de 8,8%, que se redujo a 6,3 y 3,6% en los estados medio y tardío, respectivamente.

De igual manera, el contenido de EM disminuyó con la edad de la planta (Figura 2), de 2,69 a 2,01 Mcal EM kg-1 MS, respectivamente. La disminución en la EM entre los dos primeros estados (temprano a medio) fue leve (1,9%) y posteriormente disminuyó de manera marcada hasta el estado tardío (20,5%) siguiendo un patrón de respuesta no lineal (Figura 2). En los estados temprano, medio y tardío, la EM promedio para ambos métodos representó un 57,2; 56,1 y 44,6% de la EB, respectivamente. La tasa de disminución de la EM pasada la emergencia de espiga fue de 0,02 Mcal d-1.

Cuadro 4. Contenidos de energía bruta (EB) y energía metabolizable (EM) en relación con el método de determinación de MS y el estado fenológico del cultivo. Table 4.Gross energy (EB) and metabolizable energy (ME) contents according to method of dry matter determination and phenological stage of the crop.

Figura 2. Evolución del contenido de energía metabolizable del ensilaje de avena según estado fenológico. Figure 2. Evolution of metabolizableenergy of oat silage according to phenological stage.

DISCUSIÓN

Producción de forraje

La disponibilidad de forraje en el corte más tardío fue alta (de 8-11 t MS ha-1), considerando que una pradera normalmente produce 3-4 t MS ha-1 en un solo corte. Sin embargo, estos rendimientos son similares a los obtenidos con avena en la zona sur por Teuber y Dumont (Comunicación personal, 1985), Dumont y Lanuza (1990a), y Teuber et al. (2002), con variedades de precocidad similar y también resultan similares a los reportados en la literatura (McDonald y Wilson, 1980; Baron et al., 2000; Helm y Salmon, 2002) demostrando el potencial de la avena para producir altos volúmenes de MS. Comparativamente con otros cereales de grano pequeño, a igual estado fenológico, la avena tiende a entregar similares rendimientos de MS, aunque asociados a un mayor contenido de fibra (Khorasani et al., 1993). Por ejemplo, en cebada, se ha encontrado que en estado de granos pastosos la energía puede llegar a 2,4 Mcal EM kg-1 MS comparado con 2,0-2,1 en avena (Dumont y Valdebenito, 2001). Un resultado interesante lo entrega Rojas et al. (2004), en triticale (X Triticosecale Wittmack), en estado de "emergencia de panoja" que produjo un rendimiento de 16 t MS ha-1.

Composición química y digestibilidad.

Los contenidos de MS, que fluctuaron con el avance de la madurez entre 13% en el corte temprano y 27,4% en el corte más tardío realizado al estado de grano pastoso, se encuentran dentro de lo esperado (Baron et al., 2000). En general, el máximo rendimiento se obtiene cuando la avena alcanza alrededor de 50% de MS, sin embargo, la máxima producción de nutrientes por hectárea se obtiene cercano al estado de grano harinoso (Dumont y Lanuza, 1990a; Baron et al., 2000).

Los contenidos de MS del forraje en los cortes tempranos, son bajos e insuficientes para optimizar las condiciones de fermentación en el ensilado. El elevado contenido de agua afecta la calidad fermentativa, al favorecer la fermentación heteroláctica por un menor contenido de carbohidratos solubles y por una acidificación lenta que limita la fermentación acidoláctica (McDonald et al., 1991). La pobreza en carbohidratos solubles de la avena (Dumont y Lanuza, 1990b), sumada a su dilución por el alto contenido de agua, es una de las razones que explicaría este problema. Entre las tecnologías disponibles para superar esta dificultad se encuentra el uso de aditivos, frecuentemente limitado por su disponibilidad y costos, o el premarchitamiento del forraje, que requiere de maquinaria especializada. Aditivos más económicos como el caso de la urea no han resultado satisfactorios (Elizalde y Gallardo, 2003). Por consiguiente, si no es posible utilizar alguna de esas tecnologías, lo recomendable sería ensilar la avena en estado de madurez más avanzada, sin superar el grano pastoso.

La superioridad promedio de 3,4 unidades porcentuales en los contenidos de MS, expresados base tolueno, respecto del secado en horno es coincidente, aunque algo inferior a las 3,7 unidades encontradas por Moreira (1995) para ensilajes directos, y ambas son superiores a las encontradas en otros estudios (Demarquilly, 1973; Givens et al., 1993), que no superan las dos unidades porcentuales. Una diferencia aún menor, cercana a 1,0%, ha sido determinada para ensilajes confeccionados con empleo de premarchitamiento, corte de precisión y aplicación de aditivos biológicos, y también se han encontrado diferencias al comparar el efecto de aditivos biológicos con aditivos químicos como el ácido fórmico (Porter y Murray, 2001). Según los investigadores citados, la pérdida de compuestos volátiles es mayor en ensilajes directos sin aditivos, confeccionados con maquinaria que no permite regular el tamaño de picado. A este respecto, es necesario resaltar que los ensilajes directos, sin uso de aditivos, representan cerca de 70% de los ensilajes realizados en Chile (Wilkinson et al., 2003). Lo anterior confirma el impacto de la tecnología de ensilado en la pérdida de compuestos volátiles, tales como ácidos, alcoholes y compuestos amoniacales al secar en estufa con aire forzado (Van Soest y Robertson, 1985; McDonald et al., 1991) lo cual permite explicar las mayores pérdidas encontradas en el presente estudio, y a la vez demuestra que existe una brecha tecnológica en confección de ensilajes.

En síntesis, el uso de tecnologías como el premarchitamiento y empleo de aditivos biológicos, genera productos de la fermentación menos volátiles, como el ácido láctico y un bajo contenido de compuestos altamente volátiles como alcoholes, ácido láctico y N amoniacal (Porter y Murray, 2001). En consecuencia, y debido a la dificultad de realizar la destilación por tolueno de manera rutinaria, es importante disponer de factores de corrección suficientemente precisos, que variarán según la calidad del ensilaje, para expresar su composición en base a su contenido de MS real.

La disminución más acelerada de la digestibilidad (Valor D), pasada la emergencia de espiga, corresponde al patrón característico de gramíneas y de cereales forrajeros, aunque la tasa de disminución encontrada para la avena (1,0% d-1) es superior a la mayoría de las reportadas para ensilajes de pradera en otros estudios (0,55% d-1, Ulloa, 1994; 0,7-0,9% d-1, Moreira, 1995;0,56% d-1, Castro, 1996), lo que es consecuencia de la maduración precoz del cultivo de avena, comparada con praderas u otros cereales de grano pequeño (Baron et al., 2000). Esta disminución ocurrió de manera más marcada que el aumento en el contenido de fibra (FDA), lo que demuestra el impacto que ejerce la madurez de la planta, debido a una mayor lignificación, en la digestibilidad de la fibra y de la MS.

La interacción significativa entre estado fenológico y el sistema de determinación de MS para proteína, es indicativa de una mayor proteólisis en el corte temprano, debido a que el mayor contenido de proteína (16-18%) probablemente estaba asociado a un menor contenido de carbohidratos solubles y mayor contenido de N amoniacal, característico de los ensilajes tempranos de avena (Dumont y Lanuza, 1990b).

Valor energético

La disminución más marcada en el contenido de EB del ensilaje (que sólo en este caso se liofilizó) comparado con el material secado en horno, indica una pérdida mayor de compuestos volátiles en estados fenológicos tempranos que en los tardíos, a lo que se debe sumar la disminución progresiva del EE, constituido por lípidos que aportan energía. En general, debido a un mayor valor calórico de los productos de la fermentación, tanto la MS total como la MS digestible de los ensilajes poseen un mayor contenido de EB (5-7%), comparado con los forrajes no fermentados (Edwards, 1989; Barber et al., 1990; Anrique et al., 1996). Sin embargo, se debe tener presente que la EB se determinó en ensilaje liofilizado por la imposibilidad de medirla en el material fresco, y como la liofilización no impide que se produzca una pequeña pérdida por volatilización, la EB determinada en los ensilajes podría estar ligeramente subestimada.

La reducción del contenido de EM que se observa al avanzar la madurez (Figura 2), demuestra que el almidón acumulado hasta el estado de grano lechoso de la avena fue insuficiente para compensar el aumento en cantidad y lignificación de la fibra en tallos y hojas. Ésta es una característica distintiva de la avena, cuyos componentes del rendimiento son más desfavorables que en otros cereales de grano pequeño (Khorasani y Kennelly, 1997). Al respecto, Dumont y Lanuza (1990a) encontraron que en avena en estado de grano lechoso, el aporte de los granos explicaba un 40% del peso de la planta. En el caso de la cebada el aporte de los granos representa 60% de la planta, lo cual explica los mayor es valores de digestibilidad y EM de este cereal forrajero en relación con la avena. La disminución no lineal del contenido de EM observada hasta el corte tardío (grano lechoso), es atribuible a un aumento en la cantidad y lignificación de la fibra, y a que en este estado la acumulación de almidón es aún baja, por lo que no alcanza a atenuar el efecto negativo de la fibra descrito antes.

La tasa de disminución de la EM pasada la emergencia de espiga de la avena (0,02 Mcal d-1), es coincidente con la tasa de 0,025 Mcal d-1 encontrada por Moreira (1995) para ensilajes de pradera. La reducción del contenido de EM es similar a la experimentada en la digestibilidad de la MS, con la que está altamente correlacionada (r > 0,90), por lo cual la digestibilidad al momento del corte es altamente determinante del contenido de EM del ensilaje (Castro, 1996). Sin embargo, al decidir el momento de corte para la confección de ensilajes directos de avena, la digestibilidad no debe ser el único factor a considerar, lo cual es reforzado por los resultados encontrados.

CONCLUSIONES

Del presente estudio, válido para ensilaje de avena de confección directa sin empleo de aditivos, se puede concluir lo siguiente:

Al avanzar la madurez de la avena hasta el estado de grano lechoso, el contenido de EM se reduce de manera más acelerada que en los estados previos, debido a que la digestibilidad baja a una tasa diaria de 1% d-1, equivalente a 0,02 Mcal kg-1 MS diaria.

La disminución de digestibilidad con la madurez es más acentuada que el aumento de fibra, siendo la acumulación de grano insuficiente para contrarrestar el efecto negativo de este incremento y demuestra el fuerte efecto negativo de la maduración de la planta en la digestibilidad. Por lo tanto, se deben evitar los cortes tempranos, asociados a un elevado contenido de agua, y los muy tardíos ligados a una digestibilidad excesivamente baja.

El método convencional de secado del ensilaje en horno a 65°C, entrega un valor de MS 3,4 unidades porcentuales más bajo que el método de destilación por tolueno. En consecuencia, para expresar la composición del ensilaje de avena en base al contenido de MS real, se recomienda adicionar dicho factor al contenido de MS determinado en horno.

RECONOCIMIENTO

Los autores desean agradecer con especial atención al Dr. Horacio Miranda, de la Universidad de la Frontera, Temuco, por su contribución y asistencia en los análisis estadísticos.

Este trabajo fue presentado en el Congreso de la Sociedad Chilena de Producción Animal (SOCHIPA A.G.) en Chillán, 2-4 de octubre de 2002.

LITERATURA CITADA

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