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Calidad los Forrajes

Ph.D. Muhammad Ibrahim Abril 25 del 2011

Digestibilidad Estructura de la planta y composición química Haces vasculares (floema y xilema)

Lamina de parénquima alrededor de los tejidos basculares

Esclerénquima Mesófilo Epidermis

Existen muchas diferencias en la digestión de estos tejidos. La resistencia a la digestión aumenta en el siguiente orden: Mesófilo y Floema; epidermis y láminas del parénquima; Esclerenquima y Tejidos basculares lignificados.

Tropical (C 4)

Tropical (C 3)

Epidermis

33.0 ± 2.1

2.87 ± 1.5

Mesophyll

34.6 ± 2.4

61.0 a

Bundle Sheath

19.3 ± 2.1

-

Vascular bundle

7.6 ± 0.4

5.5 ± 0.4

Sclerenchyma

5.0 ± 1.1

3.4 ± 0.4

Tissue

Source: Wilson and Minson (1980). a includes 6% parenchyma

Porcentaje de diferentes tejidos en un corte sectorial de una hoja de forraje

• Las leguminosas generalmente tienen mas contenido de células mesófilas

que las gramíneas • También la estructura cambia dependiendo de la parte de la planta, El estado de crecimiento y los Factores de manejo Estas diferencias en la estructura son las que hacen que los forrajes tengan un alto rango de digestibilidad.

Valor Nutritivo de los forrajes La figura indica el cambio en diferentes parámetros de calidad nutritiva en función del estado de madurez

• Valor nutritivo forrajes = f (Calidad x Consumo x Eficiencia de

utilización) El bajo consumo y concentración de energía en pasturas tropicales son las limitaciones principales para la producción animal.

Variación en la digestibilidad de forrajes La baja digestibilidad de pasturas tropicales esta relacionada con: • Diferencias en estructura anatómica • Diferencia en procesos fotosintéticos • Relación de haces vasculares por unidad de área • Grosor de las láminas vasculares Gramínea

Leguminosa

FACTORES QUE AFECTAN LA CALIDAD DEL FORRAJE Suelo

Calidad del Forraje

SUELO

• Composición: cambio constante, composición mineral(se deriva

de la roca madre), espacio poroso (contenido de agua, contenido de aire), materia orgánica(materia de origen vegetal y animal viva y muerta).

• Propiedades Físicas: (color, textura, estructura, drenaje, profundidad, características de la superficie)

• Propiedades del suelo: pH del suelo, capacidad de intercambio catiónico (contenido de materia orgánica, mineralogía de las arcillas), nutrientes escenciales de las plantas*, movimiento de nutrientes, interacción raíz/suelo. – pH del Suelo: Limita la disponibilidad de nutrientes. La tolerancia de las especies es variable. La toxicidad aparente al aluminio existe antes que un pH afecte la sobrevivencia de las plantas. Aceptable pH: 6-7 Ryegrass: pH>5.8 Tréboles: pH específico * Nutrientes escenciales: macronutrientes ( N, P, K), nutrientes secundarios (Ca, Mg, S), micronutrientes (B, Cl, Cu, Fe, Mn, Zn, Mo )

FACTORES QUE AFECTAN LA CALIDAD DEL FORRAJE Suelo

Calidad del Forraje

Manejo

• Madurez: • Fertilización • Control de malezas • Carga animal

MANEJO

Estado de madurez Las partes tiernas tienen mayor digestibilidad y son mejor consumidas; sin embargo la DMS y proteína de la hojas y tallos disminuyen con el avance de la edad:

•Tasa de senescencia •< Relación hoja:tallo •> Pared celular y lignificación Con el crecimiento de las gramíneas; existe una reducción en la proporción de hojas verdes y un incremento en la proporción de tallos, lámina de hojas é inflorescencia. Durante el periodo de floración, hay una elongación de tallos (entrenudos) y este fenómeno esta asociado con una reducción en la DMS de la planta.

Estado de madurez

Cambios en la composición de la caña de Azúcar con la madurez (Preston, 1977)

Estado de madurez Esquema de los cambios en la superficie de una pared celular lignificada. El ataque es desde el lado exterior hacia el interior de la pared. Cuadros en blanco: representan polisacáridos asociados íntimamente con la lignina. Cuadros con sombra: lignina sin polisacárido

Estado de madurez

DIVMS PC Tasa de reducción Ecotipo (%) (%) Gramínea semanal, de la DIVMS y CIAT No de la proteína cruda (PC) 606 - 0.5 ns -0.8 ** en las hojas de varias B. decumbens gramíneas. CIAT- B. decumbens 6131 - 1.0 * -0.8 ** Quilichao, Colombia. B. ruziziensis 655 -0.4 ns -0.9 ** B. humidicola 6013 -1.4 ** -0.8 ** B. brizantha 665 -0.9 * -0.7 ** A. gayanus 671 -1.5 ** -0.9 ** P. maximun 604 -2.0 ** -1.2 ** P. plicatulum 600 -2.2 ** -0.6 * H. rufa 601 -0.7 ns -0.8 * a = Calculada con el modelo Y = a + BX *, ** = P < 0.05 y 0.01 respetivamente

Estado de madurez Tasa de reducción semanal, de la DIVMS y de la proteína cruda (PC) en las hojas de varias leguminosas forrajeras. CIATQuilichao, Colombia.

Leguminosa

Ecotipo CIAT No

DIVMS (%)

9648 - 0.9 * Z. glabra 728 - 0.9 * Z. latifolia 184 - 0.7 * S. guianensis 147 - 1.3 * S. hamata 1315 - 0.9 * S. capitata 1009 - 0.4 ns S. scabra 350 - 0.1 ns D. ovalifolium 3001 - 0.2 ns C. gyroides 964 - 1.1 ** G. striata 9690 - 0.7 * A. histrix 9900 - 0.1 ns P. phaseoloides 438 - 1.3 ** C. pubescens a = Calculada con el modelo Y = a + BX *, ** = P < 0.05 y 0.01, respectivamente

PC (%) - 0.3 * - 0.4 ** - 0.7 * - 0.9 * - 0.7 * - 0.4 * - 0.3 * - 0.5 ** - 0.7 ** - 0.7 * - 0.5 * - 0.8 **

Estado de madurez

Digestibilidad in Vivo de la MS en cinco especies de pastos tropicales, todos con un mes de rebrote

Especie CIAT # A gavanus

Edad

Sem. 3

6

9

12

621

12.2

8.2

6.3

6.2

7.4

6.7

6.3

7.0

Natural B. brizantha

6980

14.0

9.2

5.3

5.5

B. dictyoneura

6133

13.2

7.2

5.0

4.9

B. ruziziensis

6387

13.0

8.6

4.4

5.4

B. decumbens

606

14.7

8.0

4.8

5.6

13.9

8.6

6.3

4.9

C. nlemfuensis P. maximun

673

14.7

8.3

6.4

6.3

P. maximun

622

13.7

7.3

5.1

5.3

0.7

0.5

0.3

0.8

Error estándar

Efecto de la edad sobre el contenido de PC (%) en las gramíneas

Estado de madurez El manejo de la pastura , con respecto al periodo de descanso, es importante para tener un forraje de alta calidad para los animales. • Seleccionar gramíneas con baja tasa de reducción de DIVMS y PC cuando aumente su edad. • Las especies del género Brachiaria, Digitaria y Setaria mantienen una mejor calidad conforme avanza la edad en relación a las especies Chloris, Hyparrenhia rufa y Panicum maximun. Las leguminosas y otras C3, especies no-leguminosa, usualmente mantienen alta calidad con el avance de la edad • Menos lignificación • Abscisión de hojas • Mantienen alta concentración de CHOs solubles

Fertilización

• El nitrógeno es el principal factor limitante

para el crecimiento de las gramíneas. • No se recomienda aplicar N cuando las leguminosas constituyen más del 35 % de las pasturas. • Exceso de K en el forraje puede causar fiebre de leche en las vacas.

Manejo de maleza

Control de maleza

Prevención de la emergencia de maleza

Prevención de la producción de semillas y partes vegetativas

Rotación de Potreros

FACTORES QUE AFECTAN LA CALIDAD DEL FORRAJE Suelo

Calidad del Forraje

Genéticos

Manejo

Factores Genéticos • Diferencias entre gramíneas y leguminosas (+ PC) • Plantas C3 vs C4 • Las gramíneas de zona templada poseen mayor calidad • •

nutritiva que las de zona tropical Las pasturas de zona templada tienen 13% mas DMS que las de zona tropical En contraste, la diferencia en DMS entre leguminosas de zonas templadas y de tropicales es pequeña (4%)

Diferencias entre familias / especies, etc. • Existen grandes diferencias en la calidad entre y • • •

dentro de las especies. Esta diversidad genética se puede utilizar en programas de mejoramiento. Ejemplo: “Gen Blue midrib”, el cual se encuentra en Zea mays, Sorghum bicolor y Pennisetum glaucum Genotipos bm3 y bm1bm3 presentaron mayor DMS (+10%) comparados con genotipos bm1 El gen “Brown midrib” esta asociado con la reducción en la concentración de lignina y fenoles.

Proteína Cruda (%)

Especies Mejoradas

20

18

15 10

Especies Naturales

Valor crítico

7

5 0

15

30

38

Edad de Pastura (días)

45

60

20 18

15 10

Especies Naturales

Valor crítico

7

5 0

15

30

38

45

Edad de Pastura (días)

60

Producción de Biomasa

Especies Mejoradas

FACTORES QUE AFECTAN LA CALIDAD DEL FORRAJE Suelo

Clima

Calidad del Forraje

Genéticos

Manejo

Condiciones climáticas • Temperatura • Heladas: Causan mortalidad de la hojas, baja DMS • Agua: la alta tasa de transpiración baja la DMS. Este fenómeno • •

se puede asociar con el desarrollo de un sistema vascular más grande para la conducción de agua Estrés hídrico: Algunas especies bajan su DMS (P. coloratum); otras aumentan su DMS (Medicago sativa) Fertilidad del suelo Nitrógeno: la aplicación de N aumenta el rendimiento de MS, PC,agua en forraje y reducción en el % de hojas. Azufre: la DMS aumenta cuando se aplica azufre. La aplicación de Azufre a Digitaria decumbens aumentó la DMS 5% y la energía digestible en 10 a 12%.

Efecto de la temperatura en la digestibilidad de la materia seca Average chage in DM D (% units) per °C increase in grow th tem perature

Tops

Leaf

Stem

-0.27 -0.22

Tropical grasses Tem perate grasses

-0.60 -0.56

-0.57 -0.64

Tropical legum es Tem perate legum es

-0.28 -0.21

-0.19 -0.09

-0.86 -0.76

Ensayos conducidos con gramíneas tropicales y de zonas templadas demostraron que al DMS fue afectada por la temperatura Ensayos en invernadero demuestran que la DMS de ambos tipos de gramíneas (C3 y C4) disminuyen 0.6% por cada grado de incremento en temperatura ( oC) En las leguminosas el efecto es menor (0.3%/ oC)

Selectividad de Forrajes

Consumo voluntario (CV) Definición: Es la cantidad de materia seca consumida cada día cuando hay exceso de forraje El CV es importante para: • Determinar los efectos de especies, variedades y partes de la planta sobre el consumo • Definir atributos de la planta para predecir CV Factores que afectan el CV bajo pastoreo • Estructura de la pastura y producción de forraje • Selectividad • Factores ambientales • Animal • Efecto de manejo

Selectividad • La selección de una especie se presenta cuando hay mas de una especie en la pastura. También los animales seleccionan diferentes partes de la planta: Hojas vs tallos; partes tiernas vs maduras

• Bajo pastoreo los animales seleccionan su dieta. La

composición botánica de la dieta puede ser muy diferente a la composición botánica de la pastura

• La selección de un forraje se refiere a la capacidad animal para escoger parte de la planta ó una especie determinada cuando existe mas de una especie en la pastura

Factores asociados con la selectividad Animal: • Reflejos de atención, aproximación, examen, consumo ó rechazo (factores sensoriales) Planta: • Diferencias entre especies en características químicas, físicas y en disponibilidad relativa. Generalmente, el forraje seleccionado tiene una mayor proporción de hojas que de tallos y una mayor proporción de materia verde que de materia seca. • Depende de la presión de pastoreo y disponibilidad de pasto • Mas consumo de materia seca = mas consumo de hojas

1. Efecto del medio ambiente sobre la pastura • Tipo de suelo • Fertilidad de suelo y comunidad vegetal 2. • • •

Modificado por ambiente físico Topografía Distancia de plantas al agua Efecto de sombra

3. • • •

Factores propios del animal Especies animales Individualidad animal Condición fisiológica

4. Estructura de la pastura: La cantidad de forraje consumido, depende del tiempo de pastoreo (TP), la tasa de bocado (TAB) y el tamaño de bocado (TB). Estos tres factores dependen de los atributos de la pastura (estructura y composición de la pastura) y el nivel de manejo. Atributos de las pasturas • Cosecha: es la capacidad del animal para cosechar físicamente el forraje y depende de la cantidad de materia seca requerida en el tiempo disponible.

Trébol rojo

Trébol blanco

Trébol blanco ladino

Alfalfa

Gramínea

MS FDN

CNE

Lig.

La estructura de la planta está asociada a la relación Contenido Celular/Pared Celular que el animal consume. Trébol blanco > relación CC/PC que trébol rojo o alfalfa.

Atributos más importantes: • Densidad aparente de las pasturas tropicales = peso por unidad de volumen • Densidad de hoja verde = cantidad de hojas verdes disponibles y su accesibilidad El consumo de especies como Lablab purpureus es muy bajo debido a su distribución de hojas y lo alto de los tallos, además de que se requiere mucha fuerza para cosechar el material. Nota: bajo sistema de corte y acarreo no existen problemas para cosechar, pero los animales pierden la oportunidad de seleccionar.

Leguminosas (herbáceas y arbóreas/arbustivas) se dividen en tres categorías según la estructura: • Alta densidad de hojas y poco tallo en los estratos superiores. i.e. Trifolium repens • Alta densidad de hojas arriba y gran cantidad de tallos volubles. i.e. Lablab purpureus • Distribución de hojas verdes a lo largo de la matriz del árbol. i.e. Leucaena leucocephala Ensayo: En Leucaena en callejones con Digitaria decumbens se midió la densidad aparente de la leguminosa y el pasto. L. leucocephala: 0.11 kg MS m3 D. decumbens: 1.36 kg MS m3

Durante el pastoreo los animales seleccionaron primero la Leucaena y cuando fue limitada, seleccionaron el pasto Pangola. La densidad aparente es el facto principal que afecta el tamaño del bocado • Tamaño del bocado: 0.2 0.34 gr MS/bocado. Este dependerá de la densidad de hojas y la producción de MS Nota: La calidad del forraje varía entre los diferentes estratos de la pastura: + Calidad del forraje en los estratos mayores La densidad aparente puede variar según el estado fisiológico de las plantas. Durante el periodo de floración existe una mayor elongación de tallos = baja densidad de hojas

5.

Carga animal Depende de:

 Digestibilidad del forraje.  Estación del año.  Especie y variedad de forraje.  Disponibilidad del forraje.  Frecuencia e intensidad del pastoreo.  Influencia de la especie animal. Efecto del pisoteo

Estimación del índice de selectividad ( αi ) αi

=

e1 /q1 e1/q1 + e2/q2

αi = índice de selección e1 = Proporción de leguminosa en la dieta e2 = Proporción de gramínea en la dieta q1 = Proporción de leguminosas en la asociación q2 = Proporción de gramínea en la asociación El valor de αi representa el índice de selección de la leguminosa y tiene una relación curvilínea entre la proporción de leguminosas en la dieta y la proporción de leguminosas en la asociación con gramíneas

Estimación del índice de selectividad ( αi ) Los valores de αi pueden variar: • < 0.5 (selección en contra de la leguminosa) • > 0.5 (selección a favor de la leguminosa) La validez de αi es basada en dos supuestos: 1) Que αi no varia en el tiempo 2) Que αi no depende de la disponibilidad de forraje Contenido de Agua El alto contenido de humedad de los forrajes (> 780 g/kg) puede afectar la cantidad de MS consumida Manejo del pastoreo • Estrategias de pastoreo intensivo para aumentar la densidad de hojas de Leucaena: poda y altura de corte • Despuntadores (680 gr/día GDP) y seguidores (350 gr/día GDP)

Efecto de los animales

• Vacas lactantes, mayor consumo de forraje en •

comparación con vacas secas Animales en crecimiento tienen mayor consumo por unidad de peso, comparada con animales adultos

•

Mayor alimento

•

Mayor selección

•

Mejor calidad de la dieta

•

Mayor peso

•

Disminuye cantidad de forraje/ animal

•

Disminuye selección

•

Disminuye calidad de la dieta

•

Menor peso

G R A C I A S

Topografía

Tipo de animal