cjas Cuban Journal of Agricultural Science Cuban J. Agric. Sci. 2079-3480 Ediciones ICA 00009 PASTURE SCIENCE Mineral composition of Cenchrus purpureus cv. Cuba CT-115, as biomass bank, after grazing Fortes Dayleni 1 * Herrera R. S. 1 García M. 1 Cruz Ana M. 1 Romero Aida 1 Instituto de Ciencia Animal, Aptdo. 24 San José de la Lajas, Mayabeque, Cuba Instituto de Ciencia Animal Instituto de Ciencia Animal San José de la Lajas Mayabeque Cuba Email: dfortes@ica.co.cu 05 12 2019 12 2019 53 4 425 435 21 01 2019 04 02 2019 This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License ABSTRACT

The objective of this study was to analyze the composition of some mineral nutrients of Cenchrus purpureus cv. Cuba CT-115 after grazing when used as a biomass bank. For this, a completely randomized sampling design with 15 repetitions was used. Treatments consisted on regrowth age or grass rest from the time of departure of animals from the paddock (time zero) and in accordance with the biomass bank technology. Results indicated that contents of ash, calcium, phosphorus and magnesium had a variable performance, while nitrogen was reduced with the regrowth age for all grazing cycles of this technology. Ash contents ranged between 3.89% and 15.41% (P <0.01), while calcium and phosphorus were between 0.30 and 0.83% (P <0.05) and between 0.17 and 0.43% (P <0.05), respectively. All the studied indicators had higher values in leaves than in stems for tillers and for residue with their new growth. Phosphorus and magnesium contents found in leaves and stems for some regrowth ages were lower than those required for proper growth and development of the grass, so the use of maintenance fertilization might be necessary. It is recommended to use these results to design other management options.

Key words: Cuba CT-115 ash nitrogen calcium and phosphorus INTRODUCTION

Cenchrus purpureus cv. Cuba CT-115 is widely used in Cuba for its favorable growth characteristics, such as lower resistance to cutting, greater amount of leaves, less height than King grass and shorter internode distance as age progresses. For this reason, it offers better possibilities for harvesting as a biomass bank, including grazing (Crespo and Martínez 2016).

Mineral composition of grass is very important from the physiological point of view since it is essential to establish efficient systems of nutrition and plant management (Bloom and Smith 2014 and Rogóz and Tabak 2017). It also constitutes an essential source for the basic supply of mineral elements, which are necessary for animal feed (French 2017 and Villalobos and Sánchez 2018).

Taking these aspects into account, the objective of this study was to analyze the composition of some mineral nutrients of C. purpureus cv. Cuba CT-115 when used as a biomass bank.

 MATERIALS AND METHODS

Location, weather and soil. The research began with the determination of homogeneity of the area and the way to perform sampling that would allow to obtain reliable, accurate, repeatable and representative results (Fortes et al. 2007). The study was conducted in the dairy B of the Institute of Animal Science (ICA, in Spanish), San José de las Lajas, Mayabeque, located between 22º 53 N and 82º 02 W, at 80 m.o.s.l. (Anon 1989), in a previously established paddock of Cenchrus purpureus cv. Cuba CT-115.

Soil was classified as fluffy gray brown according to Hernández et al. (2015). Before starting the experimental stage, 10 soil samples were taken in the diagonals of the paddock length, between 0 and 15 cm deep, with a helicoidal auger. They were air dried, homogenized in a mortar and passed through a sieve with 0.5 mm mesh. They were packed in glass flasks with hermetic seal and stored at room temperature until analysis. Organic matter (Walkley and Black, cited by Jackson 1970), nitrogen (AOAC 2016), phosphorus (Oniani 1964), calcium and magnesium (Maslova, cited by Paneque 1965) were determined.

Chemical composition of soil appears in table 1, data presented are the means of composite samples that were taken. The pH was slightly acid and N and K contents were relatively low (Fortes 2013).

Chemical composition of soil of the experimental area
% mg.100g -1 pH
N OM Ca Mg P K
0.19 3.20 2.53 0.26 2.15 5.44 5.87

Figure 1 shows the accumulated rainfall and mean, minimum and maximum monthly temperature, during the year of experimentation, data taken from the ICA Meteorological Station.

Performance of the accumulate of precipitations and temperatures during the experimental period

Treatments and design. Treatments consisted on regrowth ages or grass rest from the time of departure of the animals from the paddock (time zero), as follows: 0, 15, 30, 45, 60, 75 and 90 days of regrowth of grazing cycle one; 0, 15, 30, 45 and 60 days of regrowth of cycle two; 0, 15, 30 and 45 days of regrowth of grazing cycle three and 0, 15, 30, 45, 60, 75, 90 and 105 days of regrowth of grazing cycle four (table 2); and according to the biomass bank technology (Martínez and Herrera 2006). For sample taking, a homogeneity study of the selected area was carried out and the appropriate sample size was determined for the morphophysiological study of Cenchrus purpureus cv. Cuba CT-115 in grazing. Results showed that the area turned out to be homogeneous, and it was determined that 15 samples (tillers as experimental units) are sufficient to accurately indicate the performance of the indicators of the studied population (Fortes et al. 2007).

Distribution of rest cycles during the experiment
Rest cycles Date Duration, days
Cycle 1 December 2006- March 2007 90
Cycle 2 March-May 2007 60
Cycle 3 May-July 2007 45
Cycle 4 August- November 2007 105

Procedure. A paddock of 0.75 ha was integrated to the technology of biomass banks (Martínez and Herrera 2006). Fifteen samples (tillers as experimental units) were selected, at the previously mentioned regrowth ages for each grazing cycle. Tillers were always divided into residue (rejection with their new growth) and regrowth (tiller). Then, they were separated into leaf, stem and dead material (DM) of the residue, and leaf and stem of the regrowth.

For chemical analysis, samples were dried at 60 °C in a Memmert air circulation oven and ground in a hammer mill (Culatte typs MFC) with a 1 mm diameter sieve, packed in hermetically sealed glass flasks and stored at room temperature until their processing.

Contents of ash, nitrogen (N), calcium (Ca), phosphorus (P) and magnesium (Mg) were determined according to the methodology described by the AOAC (2016).

Statistical analysis. Analysis of variance was carried out according to completely randomized design and Duncan (1955) test was used for the comparison of means in the necessary cases. All analyzes were performed by duplicate per treatment. For data processing, the statistical package IBM-SPSS, version 22 (2013) was used.

RESULTS AND DISCUSSION

Table 3 shows ash contents for all grazing cycles during the evaluation year. Differences (P<0.01) were observed among regrowth ages for leaves and stems of tillers and residue, except in the leaves of tillers of grazing cycle three. Ashes of leaves were generally higher than stems, and the values ranged between 3.89% and 15.41%. Herrera et al. (2002), when studying this indicator in CT-115 under grazing conditions, found higher ash contents in leaves than in stems and varied between 8-9% and from 4.5 to 7%, respectively. On the other hand, Valenciaga et al. (2001) reported lower values of 4.01% in leaves and higher, in stem, of 7.04%, which could be due to the different management conditions.

Contents of ash (%) in <italic>Cenchrus purpureus</italic> cv. Cuba CT-115
Cycle 1 (December-March)
Age, Days Tillers Residue
Ash leaf Ash stem Ash leaf Ash stem
0 - - 12.97ab 4.02ab
15 9.57ª 5.10ª 12.34ª 3.89ª
30 8.94ab 8.62bc 12.29ª 4.94ab
45 8.76ab 8.16bc 12.37ª 4.45ab
60 8.44b 8.94c 12.50ª 4.89ab
75 8.56b 8.30c 14.21b 5.25b
90 8.52b 6.95ab 12.77ª 4.69ab
SE±/Sign. 0.23** 0.28*** 0.35*** 0.21***
Cycle 2 (March-May)
0 - - 11.33ª 6.35ª
15 - - 11.83ab 6.32ª
30 10.52ª 5.02ª 12.49bc 5.43b
45 10.25ab 9.34b 12.78c 5.50b
60 8.96b 10.34b 11.96abc 5.67ab
SE±/Sign. 0.14*** 0.20*** 0.18** 0.17**
Cycle 3 (May-July)
0 - - - 4.47ª
15 12.05 5.37ª 13.77ª 5.00ab
30 12.33 6.17ª 14.03ab 6.11bc
45 11.89 8.27b 15.12bc 6.25c
60 11.25 7.65b 15.35c 6.53c
SE±/Sign. 0.34 0.30** 0.23** 0.25**
Cycle 4 (August-November)
0 - - 15.41ª 5.48abc
15 11.52ab 5.85ab 14.27ab 6.71ª
30 12.08b 8.13bc 13.85ab 6.16ab
45 11.53ab 9.25c 13.13b 6.64ª
60 12.30b 7.07abc 14.67ab 4.58bc
75 10.17ª 4.34ª 13.91ab 4.11c
90 11.15ab 5.65ab 12.91b 4.91abc
105 11.16ab 5.32ab 13.50ab 4.65bc
EE±/Sign. 0.25*** 0.43*** 0.32*** 0.26***

abc Values with different letters per column differ at P <0.05 (Duncan 1955)

***P <0.001 ** P <0.01

On the other hand, Valenciaga et al. (2009) found ash values in C. purpureus cv. Cuba CT-115 that increased with age, up to 12.64% for 140 days of regrowth. However, in this study, the contents were higher than those reported by these authors and the performance with age was variable. On the other hand, Correa et al. (2016) obtained higher ash content in Kikuyo grass at 45 days than at 80 days of regrowth; while Kozloski et al. (2005), in samples of C. purpureus cv. Mott harvested between 30 and 90 days of regrowth, did not find large differences in this indicator.

Figure 2 shows nitrogen contents for all studied grazing cycles. Nitrogen had higher value in leaves than in stems in tillers and in the residue. Nitrogen content had a tendency of reduction with age in the plant.

Nitrogen content (%) of <italic>C. purpureus</italic> cv. Cuba CT-115

This occurs because this nutrient has greater importance in the younger parts. Its absorption gradually decreases when the plant physiologically ages or reaches maturity. Gándara et al. (2017) also found reductions in nitrogen and protein with grass age. In this sense, Pérez et al. (2004) state that nitrogen content in plants decreases during growth, and has a high correlation with the accumulation of dry matter, more than other indicators and for any growth stage and regrowth age. These authors found reductions in N contents in Brachiaria hibrido leaves as the age of the plant progressed.

Table 4 shows calcium contents in the four grazing cycles of the technology. In all cases, differences (P <0.05) were observed with regrowth age, in leaves and stems, except in the leaf of residue of grazing cycle one, the values ranged between 0.30 and 0.83% of DM. Despite the significant differences found among ages, their variation was in a narrow range. In this sense, Valenciaga et al. (2009) found no differences among regrowth ages for this indicator in Cuba CT-115. Calcium contents were always superior in sheets at 0.30% of DM, level established by Cunha and Mc Dowell (2012) as critical for the animal feeding. Similar results were reported by Clavero et al. (1994).

Calcium content (%) in leaves and stems of <italic>Cenchrus purpureus</italic> cv. Cuba CT-115
Cycle 1 (December-March)
Age, days Tillers Residue
Ca Leaf Ca Stem Ca Leaf Ca Stem
0 - - 0.79 0.50ª
15 0.65ab 0.47ª 0.82 0.54ab
30 0.69bc 0.57b 0.82 0.62c
45 0.70c 0.54b 0.83 0.58bc
60 0.64ª 0.58b 0.82 0.60bc
75 0.65ab 0.53b 0.79 0.64c
90 0.64a 0.57b 0.82 0.65c
SE±/Sign. 0.01*** 0.01*** 0.01 0.01***
Cycle 2 (March-May)
0 - - 0.41ª 0.34ª
15 - - 0.42ª 0.40c
30 0.50ª 0.32ab 0.43ª 0.36ab
45 0.63ab 0.29ª 0.47b 0.34ª
60 0.62b 0.38b 0.47b 0.371bc
SE±/Sign. 0.01*** 0.01*** 0.004*** 0.01**
Cycle 3 (May-July)
0 - - - 0.37ab
15 0.63ª 0.45ª 0.48ª 0.39b
30 0.63ª 0.30b 0.46ª 0.34ab
45 0.57b 0.31b 0.35b 0.31ª
60 0.49c 0.35b 0.40b 0.36ab
SE±/Sign. 0.01*** 0.01** 0.01** 0.01***
Cycle 4 (August-November)
0 - - 0.60ab 0.38ª
15 0.52ª 0.35ab 0.62b 0.36ab
30 0.54ª 0.37b 0.62b 0.37ª
45 0.55ab 0.37b 0.63b 0.36ab
60 0.51ª 0.35b 0.58ª 0.30bc
75 0.61b 0.31ª 0.63b 0.30c
90 0.54ª 0.32ab 0.63b 0.33abc
105 0.52a 0.33ab 0.62b 0.31bc
SE±/Sign. 0.01*** 0.01** 0.01* 0.01**

abc Values with different letters per column differ at P <0.05 (Duncan 1955)

***P <0.001 **P <0.01 * P <0.05

Values of calcium contents found in the leaf were always higher than in the stems. Similar results to these were reported by Herrera et al. (2008) for all the studied Cenchrus varieties including that of this study. This performance is contradictory, taking into account that calcium plays an important role as a cementing element in the cell wall and it is precisely in the leaves, where the lowest cell wall content is found.

For all grazing cycles, phosphorus contents (table 5) showed differences (P <0.05) of this indicator with regrowth age. In the leaves, phosphorus contents showed a reduction (P<0.01) with the age of the plant, except for grazing cycle one, values ranged between 0.17 and 0.43% of DM. In the case of stems, there was no fixed tendency to increase or decrease with age, but in all cases the contents were variable and ranged between 0.15 and 0.26% of DM. In the literature, reductions of this element are reported with the age of the plant (Santiago et al. 2016) However, in this study, the performance was variable.

Phosphorus content (%) in leaves and stems of <italic>Cenchrus purpureus</italic> cv. Cuba CT-115
Cycle 1 (December-March)
Age, days Tillers Residue
P Leaf P Stem P Leaf P Stem
0 - - 0.24abc 0.19ª
15 0.24ab 0.19ª 0.26c 0.23ab
30 0.21ª 0.19ª 0.21ª 0.21ab
45 0.21ª 0.21ab 0.23ab 0.21ab
60 0.26b 0.25c 0.25bcd 0.24b
75 0.23ª 0.25bc 0.24abc 0.22ab
90 0.23ab 0.24bc 0.25bc 0.21ab
SE±/Sign. 0.01*** 0.01*** 0.01*** 0.01***
Cycle 2 (March-May)
0 - - 0.33ª 0.29ª
15 - - 0.28c 0.17b
30 0.35ª 0.25ª 0.29c 0.24ab
45 0.27b 0.26ª 0.32ab 0.23ab
60 0.25b 0.22b 0.30bc 0.24b
SE±/Sign. 0.01*** 0.01* 0.01** 0.01**
Cycle 3 (May-July)
0 - - - 0.19ab
15 0.32ª 0.20ª 0.43ª 0.19ab
30 0.33ª 0.22ª 0.34ab 0.21b
45 0.27b 0.20ª 0.26bc 0.18ª
60 0.24b 0.24b 0.24c 0.20ab
SE±/Sign. 0.01** 0.01** 0.01*** 0.01**
Cycle 4 (August-November)
0 - - 0.23ab 0.20ab
15 0.24ª 0.21ª 0.25ª 0.15ª
30 0.23ab 0.18ab 0.23ab 0.18ab
45 0.23ab 0.16b 0.21abc 0.19ab
60 0.23ab 0.20ª 0.22abc 0.21b
75 0.20b 0.16b 0.19bc 0.17ab
90 0.21ab 0.19b 0.17c 0.18ab
105 0.20b 0.19ab 0.19bc 0.20ab
SE±/Sign. 0.01** 0.01** 0.01*** 0.01***

abcValues with different letters per column differ at P <0.05 (Duncan 1955)

***P <0.001 **P <0.01 * P <0.05

Leaves had higher phosphorus values than stems in general. This performance is logical taking into account the multiple functions that this element develops in plant metabolism, since it is part of a wide range of molecules such as phosphate sugars, nucleic acids, coenzymes, and some others, in addition to controlling different metabolic processes that occur primarily in the leaves (Gardner et al. 2017 and Malhotra et al. 2018).

Phosphorus requirements for optimal plant growth are in the range of 0.3 to 0.5% of dry matter for the period of plant growth according to Vistoso et al. (2017). However, Epstein and Bloom (2005), as well as Dominguez et al. (2012) consider that a content superior to 0.2% in the dry mass constitutes an adequate tissue level of phosphorus in plants. Taking this into consideration for some regrowth ages, phosphorus was below the appropriate levels for the metabolism so it could be suggested the use of phosphorus fertilization to the soil to fulfill this deficiency in the plant. For animal feed, values lower than 0.25% of DM are considered as critical level (Cunha and Mc Dowell 2012). In some grazing cycles, values below this were found, so it is possible that some type of supplementation is needed in animals to cover this deficit.

Magnesium contents were always higher in leaves than in stems (table 6). Chloroplasts of plants are rich in Mg because the main function of this element is its role as a central atom of chlorophyll molecule present mainly in leaves (Basantes 2016 and Chen et al. 2018). Values were between 0.25 and 0.52% for the leaves and 0.16 and 0.30% for the stems. According to Torres (1999), contents of 0.2% of magnesium in dry matter are considered acceptable concentrations of this element for the good physiological functioning of the plant. For this reason, concentrations found in this study, in some cases, are below those required by the plant, although the difference between the requirements and the found Mg contents is very low.

Magnesium content (%) in leaves and stems of <italic>C. purpureus</italic> cv. Cuba CT-115
Cycle 1 (December-March)
Age, days Tillers Residue
Mg Leaf Mg Stem Mg Leaf Mg Stem
0 - - 0.40ª 0.24ª
15 0.33bc 0.30b 0.47b 0.22ª
30 0.35c 0.36c 0.52b 0.26ab
45 0.37c 0.36c 0.48b 0.30b
60 0.26ª 0.29ab 0.47b 0.25ª
75 0.27ab 0.25ab 0.47b 0.25ª
90 0.25a 0.25a 0.38a 0.26ab
SE±/Sign. 0.01*** 0.01*** 0.01*** 0.01***
Cycle 2 (March-May)
0 - - 0.28ab 0.26bc
15 - - 0.29abc 0.28c
30 0.32ª 0.28ª 0.28ª 0.28c
45 0.42ab 0.22b 0.30bc 0.20ª
60 0.49b 0.23b 0.31c 0.22ab
SE±/Sign. 0.04* 0.01** 0.01* 0.01**
Cycle 3 (May-July)
0 - - - 0.24ª
15 0.50ª 0.27ab 0.38ª 0.25ab
30 0.48ª 0.29b 0.39ª 0.26ab
45 0.29b 0.29b 0.29b 0.26b
60 0.30b 0.25a 0.30b 0.24b
SE±/Sign. 0.01*** 0.01** 0.01*** 0.01*
Cycle 4 (August-November)
0 - - 0.29a 0.23abc
15 0.30 a 0.19ab 0.36ab 0.24bc
30 0.33 ab 0.23ab 0.36ab 0.22abc
45 0.34 ab 0.25b 0.37b 0.25c
60 0.32 ab 0.23ab 0.34ab 0.21abc
75 0.34 ab 0.25b 0.36ab 0.22abc
90 0.35 ab 0.16a 0.37b 0.17ab
105 0.37 b 0.16a 0.38b 0.16a
SE±/Sign. 0.01*** 0.01*** 0.01*** 0.02**

abc Values with different letters per column differ at P <0.05 (Duncan 1955)

***P <0.001 **P <0.01 *P <0.05

On the other hand, Cunha and Mc Dowell (2012) considered 0.20% of DM as a critical level for animal feed, so that for some ages of the plant, the results were below this value.

It is concluded that contents of ash, calcium, phosphorus and magnesium had a variable performance with the regrowth age for all grazing cycles of biomass bank technology. Nitrogen content was reduced with the age of regrowth in all the fractions of the plant studied. The studied indicators had higher values in leaves than in stems for tillers and residue with their new growth. Phosphorus and magnesium contents found in leaves and stems for some regrowth ages were lower than those required for proper growth and development of the grass, so the use of maintenance fertilization might be necessary. It is recommended to use these results to design other management options.

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Cuba CT-115 después del pastoreo utilizado como banco de biomasa Fortes Dayleni 1 * Herrera R. S. 1 García M. 1 Cruz Ana M. 1 Romero Aida 1 Instituto de Ciencia Animal, Aptdo. 24 San José de la Lajas, Mayabeque, Cuba Email: dfortes@ica.co.cu RESUMEN

El objetivo del presente trabajo fue estudiar la composición de algunos nutrientes minerales de Cenchrus purpureus vc. Cuba CT-115 después del pastoreo cuando se utiliza como banco de biomasa. Para ello se utilizó un diseño de muestreo completamente aleatorizado con 15 repeticiones. Los tratamientos consistieron en la edad de rebrote o reposo del pasto a partir del momento de salida de los animales del potrero (tiempo cero) y de acuerdo con la tecnología de banco de biomasa. Los resultados indicaron que los contenidos de cenizas, calcio, fósforo y magnesio tuvieron un comportamiento variable, mientras que el nitrógeno se redujo con la edad de rebrote para todos los ciclos de pastoreo de la tecnología. Los contenidos de cenizas oscilaron entre 3.89 % y 15.41% (P< 0.01), mientras que el calcio y el fósforo estuvieron entre 0.30 y 0.83 % (P< 0.05) y entre 0.17 y 0.43% (P< 0.05), respectivamente. Todos los indicadores estudiados tuvieron valores superiores en hojas que en tallos tanto para los hijos basales como para el residuo con su nuevo crecimiento. Los contenidos de fósforo y magnesio encontrados tanto en hojas como en tallos para algunas edades de rebrote fueron inferiores a los requeridos para el adecuado crecimiento y desarrollo de la gramínea, por lo que podría ser necesaria la utilización de fertilización de mantenimiento. Se recomienda usar estos resultados para diseñar otras opciones de manejo.

 Palabras clave: Cuba CT-115 cenizas nitrógeno calcio y fósforo INTRODUCCIÓN

El Cenchrus purpureus vc. Cuba CT-115 se utiliza ampliamente en Cuba por sus características favorables de crecimiento, entre las que se encuentran: menor resistencia al corte, mayor cantidad de hojas, menor altura que el King grass y menor distancia entrenudos en la medida que avanza la edad. Por tal motivo, ofrece mejores posibilidades para su cosecha como banco de biomasa, incluyendo el pastoreo (Crespo y Martínez 2016).

La composición mineral del pasto tiene gran importancia desde el punto de vista fisiológico ya que, es clave para establecer sistemas eficientes de nutrición y manejo de la planta (Bloom y Smith 2014 y Rogóz y Tabak 2017). Además constituye una fuente importante para el suministro básico de los elementos minerales, que son necesarios para la alimentación animal (French 2017 y Villalobos y Sánchez 2018).

Teniendo en cuenta estos aspectos el objetivo del trabajo fue estudiar la composición de algunos nutrientes minerales del C. purpureus vc. Cuba CT-115 cuando se utiliza como banco de biomasa.

 MATERIALES Y MÉTODOS

Ubicación, clima y suelo. La investigación se inició con la determinación de la homogeneidad del área y la forma de realizar el muestreo que permitiera obtener resultados confiables, precisos, repetibles y representativos (Fortes et al. 2007). El estudio se realizó en la vaquería B del Instituto de Ciencia Animal (ICA), San José de las Lajas, Mayabeque, ubicada entre los 22º 53 LN y los 82º 02 LO, a 80 msnm (Anon 1989); en un cuartón previamente establecido de Cenchrus purpureus vc. Cuba CT-115.

El suelo se clasificó como Pardo grisáceo mullido según Hernández et al. (2015). Antes de comenzar la etapa experimental se tomaron 10 muestras compuestas de suelo en las diagonales del largo del cuartón, entre 0 y 15 cm de profundidad, con una barrena helicoidal. Se secaron al aire, se homogeneizaron en un mortero y se pasaron por un tamiz con malla de 0,5 mm. Se envasaron en frascos de cristal con cierre hermético y se almacenaron a temperatura ambiente hasta su análisis. Se determinó la materia orgánica (Walkley y Black, citado por Jackson 1970), el nitrógeno (AOAC 2016), el fósforo (Oniani 1964), el calcio y el magnesio (Maslova, citado por Paneque 1965).

La composición química del suelo aparece en la tabla 1, los datos que se presentan son las medias de las muestras compuestas que se tomaron. El pH fue ligeramente ácido y los contenidos de N y K fueron relativamente bajos (Fortes 2013).

Chemical composition of soil of the experimental area
% mg.100g -1 pH
N OM Ca Mg P K
0.19 3.20 2.53 0.26 2.15 5.44 5.87

En la figura 1 aparece el acumulado de precipitaciones y la temperatura promedio mensual, mínima y máxima durante el año de experimentación, datos que fueron tomados de la Estación Meteorológica del ICA.

Performance of the accumulate of precipitations and temperatures during the experimental period

Tratamientos y diseño. Los tratamientos consistieron en las edades de rebrote o reposo del pasto a partir del momento de salida de los animales del potrero (tiempo cero) como sigue: 0, 15, 30, 45, 60, 75 y 90 días de rebrote del ciclo uno de pastoreo; 0, 15, 30, 45 y 60 días de rebrote del ciclo dos; 0, 15, 30 y 45 días de rebrote del ciclo tres de pastoreo y 0, 15, 30, 45, 60, 75, 90 y 105 días de rebrote del ciclo cuatro de pastoreo (tabla 2); y de acuerdo con la tecnología de banco de biomasa (Martínez y Herrera 2006). Para la toma de muestras se realizó un estudio de homogeneidad del área seleccionada y se determinó el tamaño de muestras adecuado para el estudio morfofisiológico de Cenchrus purpureus vc. Cuba CT-115 en pastoreo. Los resultados mostraron que el área resultó ser homogénea, y se determinó que 15 muestras (macollas como unidades experimentales) son suficientes para indicar con precisión el comportamiento de los indicadores en la población estudiada (Fortes et al. 2007).

Distribution of rest cycles during the experiment
Rest cycles Date Duration, days
Cycle 1 December 2006- March 2007 90
Cycle 2 March-May 2007 60
Cycle 3 May-July 2007 45
Cycle 4 August- November 2007 105

Procedimiento. Se utilizó un cuartón de 0.75 ha integrado a la tecnología de bancos de biomasa (Martínez y Herrera 2006). Se seleccionaron 15 muestras (macollas como unidades experimentales) a las edades de rebrote antes mencionadas para cada ciclo de pastoreo. Las macollas se separaron siempre en residuo (rechazo con su nuevo crecimiento) y rebrote (hijos basales). Luego se fraccionaron en hoja, tallo y material muerto (MM) del residuo y hoja y tallo del rebrote.

Para el análisis químico las muestras fueron secadas a 60 °C en estufa de circulación de aire marca Memmert y molidas en un molino de martillo (Culatte typs MFC) con tamiz de 1 mm de diámetro, se envasaron en frascos de cristal herméticamente cerrados y se almacenaron a temperatura ambiente hasta su procesamiento.

Se determinaron los contenidos de cenizas, nitrógeno (N), calcio (Ca), fósforo (P) y magnesio (Mg) según la metodología descrita por la AOAC (2016).

Análisis estadístico. Se efectuó análisis de varianza según diseño completamente aleatorizado y se empleó la dócima de Duncan (1955) para la comparación de las medias en los casos necesarios, todos los análisis se realizaron por duplicado por tratamiento. Para el procesamiento de los datos se utilizó el paquete estadístico IBM-SPSS, Versión 22 (2013).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En la tabla 3 aparecen los contenidos de cenizas para todos los ciclos de pastoreo durante el año de evaluación. Se observaron diferencias (P<0.01) entre edades de rebrote tanto para las hojas como los tallos de los hijos basales y del residuo; excepto en las hojas de los hijos basales del ciclo tres de pastoreo. Las cenizas de las hojas generalmente fueron superiores a los tallos, y los valores oscilaron entre 3.89 % y 15.41%. Herrera et al. (2002) al estudiar este indicador en el CT-115 en condiciones de pastoreo encontraron mayores contenidos de cenizas en las hojas que los tallos y variaron entre 8-9% y desde 4.5 hasta 7%, respectivamente. Por su parte, Valenciaga et al. (2001) encontraron valores inferiores en las hojas de 4.01% y superiores en el tallo de 7.04%, lo cual podría deberse a las diferentes condiciones de manejo utilizadas.

Por otra parte, Valenciaga et al. (2009) encontraron valores de cenizas en C. purpureus vc. Cuba CT-115 que se incrementaron con la edad, hasta 12.64% para 140 días de rebrote. Sin embargo, en este trabajo los contenidos fueron superiores a los reportados por estos autores y el comportamiento con la edad fue variable. Por su parte, Correa et al. (2016) obtuvieron en pasto kikuyo mayores contenidos de cenizas a los 45 días que a los 80 días de rebrote; mientras que Kozloski et al. (2005) en muestras de C. purpureus vc. Mott cosechado entre 30 y 90 días de rebrote no encontraron grandes diferencias en este indicador.

Contents of ash (%) in <italic>Cenchrus purpureus</italic> cv. Cuba CT-115
Cycle 1 (December-March)
Age, Days Tillers Residue
Ash leaf Ash stem Ash leaf Ash stem
0 - - 12.97ab 4.02ab
15 9.57ª 5.10ª 12.34ª 3.89ª
30 8.94ab 8.62bc 12.29ª 4.94ab
45 8.76ab 8.16bc 12.37ª 4.45ab
60 8.44b 8.94c 12.50ª 4.89ab
75 8.56b 8.30c 14.21b 5.25b
90 8.52b 6.95ab 12.77ª 4.69ab
SE±/Sign. 0.23** 0.28*** 0.35*** 0.21***
Cycle 2 (March-May)
0 - - 11.33ª 6.35ª
15 - - 11.83ab 6.32ª
30 10.52ª 5.02ª 12.49bc 5.43b
45 10.25ab 9.34b 12.78c 5.50b
60 8.96b 10.34b 11.96abc 5.67ab
SE±/Sign. 0.14*** 0.20*** 0.18** 0.17**
Cycle 3 (May-July)
0 - - - 4.47ª
15 12.05 5.37ª 13.77ª 5.00ab
30 12.33 6.17ª 14.03ab 6.11bc
45 11.89 8.27b 15.12bc 6.25c
60 11.25 7.65b 15.35c 6.53c
SE±/Sign. 0.34 0.30** 0.23** 0.25**
Cycle 4 (August-November)
0 - - 15.41ª 5.48abc
15 11.52ab 5.85ab 14.27ab 6.71ª
30 12.08b 8.13bc 13.85ab 6.16ab
45 11.53ab 9.25c 13.13b 6.64ª
60 12.30b 7.07abc 14.67ab 4.58bc
75 10.17ª 4.34ª 13.91ab 4.11c
90 11.15ab 5.65ab 12.91b 4.91abc
105 11.16ab 5.32ab 13.50ab 4.65bc
EE±/Sign. 0.25*** 0.43*** 0.32*** 0.26***

abcValues with different letters per column differ at P <0.05 (Duncan 1955)

***P <0.001 ** P <0.01

En la figura 2 aparecen los contenidos de nitrógeno para todos los ciclos de pastoreo estudiados. El nitrógeno tuvo mayor valor en hojas que en tallos tanto en hijos basales como en el residuo. El contenido de nitrógeno tuvo una tendencia de reducción en la planta con la edad.

Esto ocurre porque este nutriente es de mayor importancia en las partes más jóvenes. Su absorción es cada vez menor cuando fisiológicamente la planta envejece o llega a su estado de madurez. Gándara et al. (2017) también encontró reducciones del nitrógeno y la proteína con la edad del pasto. En este sentido, Pérez et al. (2004) afirman que el contenido de nitrógeno en las plantas disminuye durante el crecimiento, y presenta una alta correlación con la acumulación de materia seca, más que otros indicadores y para cualquier estadio de crecimiento y edad de rebrote, estos autores encontraron reducciones de los contenidos de N en hojas de Brachiaria híbrido en la medida que avanzó la edad de la planta.

Nitrogen content (%) of <italic>C. purpureus</italic> cv. Cuba CT-115

En la tabla 4 aparecen los contenidos de calcio en los cuatro ciclos de pastoreo de la tecnología. En todos los casos se observaron diferencias (P<0.05) con la edad de rebrote, tanto en las hojas como en tallos, excepto en la hoja del residuo del ciclo uno de pastoreo, los valores oscilaron entre 0.30 y 0.83 % de la MS. A pesar de las diferencias significativas encontradas entre edades, la variación entre ellas estuvo en un rango estrecho. En este sentido, Valenciaga et al. (2009) no encontraron diferencias entre edades de rebrote para este indicador en el Cuba CT-115.Los contenidos de calcio siempre fueron superiores en hojas a 0.30 % de la MS, nivel establecido por Cunha y Mc Dowell (2012) como crítico para la alimentación animal. Resultados similares fueron reportados por Clavero et al. (1994).

Los valores de los contenidos de calcio encontrados en hoja siempre fueron superiores a los tallos. Resultados similares a estos fueron reportados por Herrera et al. (2008) para todas las variedades de Cenchrus estudiadas incluida la de este estudio. Dicho comportamiento resulta contradictorio si se tiene en cuenta que el calcio desempeña un importante papel como elemento cementante en la pared celular y es precisamente en las hojas, donde se encuentra el menor contenido de pared celular.

Calcium content (%) in leaves and stems of <italic>Cenchrus purpureus</italic> cv. Cuba CT-115
Cycle 1 (December-March)
Age, days Tillers Residue
Ca Leaf Ca Stem Ca Leaf Ca Stem
0 - - 0.79 0.50ª
15 0.65ab 0.47ª 0.82 0.54ab
30 0.69bc 0.57b 0.82 0.62c
45 0.70c 0.54b 0.83 0.58bc
60 0.64ª 0.58b 0.82 0.60bc
75 0.65ab 0.53b 0.79 0.64c
90 0.64a 0.57b 0.82 0.65c
SE±/Sign. 0.01*** 0.01*** 0.01 0.01***
Cycle 2 (March-May)
0 - - 0.41ª 0.34ª
15 - - 0.42ª 0.40c
30 0.50ª 0.32ab 0.43ª 0.36ab
45 0.63ab 0.29ª 0.47b 0.34ª
60 0.62b 0.38b 0.47b 0.371bc
SE±/Sign. 0.01*** 0.01*** 0.004*** 0.01**
Cycle 3 (May-July)
0 - - - 0.37ab
15 0.63ª 0.45ª 0.48ª 0.39b
30 0.63ª 0.30b 0.46ª 0.34ab
45 0.57b 0.31b 0.35b 0.31ª
60 0.49c 0.35b 0.40b 0.36ab
SE±/Sign. 0.01*** 0.01** 0.01** 0.01***
Cycle 4 (August-November)
0 - - 0.60ab 0.38ª
15 0.52ª 0.35ab 0.62b 0.36ab
30 0.54ª 0.37b 0.62b 0.37ª
45 0.55ab 0.37b 0.63b 0.36ab
60 0.51ª 0.35b 0.58ª 0.30bc
75 0.61b 0.31ª 0.63b 0.30c
90 0.54ª 0.32ab 0.63b 0.33abc
105 0.52a 0.33ab 0.62b 0.31bc
SE±/Sign. 0.01*** 0.01** 0.01* 0.01**

abc Values with different letters per column differ at P <0.05 (Duncan 1955)

***P <0.001 **P <0.01 * P <0.05

Para todos los ciclos de pastoreo los contenidos de fósforo (tabla 5) mostraron diferencias (P<0.05) de este indicador con la edad de rebrote. En las hojas, los contenidos de fósforo mostraron una reducción (P <0.01) con la edad de la planta, excepto para el ciclo uno de pastoreo, los valores oscilaron entre 0.17 y 0.43% de la MS. En el caso de los tallos, no hubo una tendencia fija a incrementarse o reducirse con la edad sino que en todos los casos los tenores fueron variables y oscilaron entre 0.15 y 0.26% de la MS. En la literatura se reportan reducciones de este elemento con la edad de la planta (Santiago et al. 2016), sin embargo en este trabajo el comportamiento fue variable.

Phosphorus content (%) in leaves and stems of <italic>Cenchrus purpureus</italic> cv. Cuba CT-115
Cycle 1 (December-March)
Age, days Tillers Residue
P Leaf P Stem P Leaf P Stem
0 - - 0.24abc 0.19ª
15 0.24ab 0.19ª 0.26c 0.23ab
30 0.21ª 0.19ª 0.21ª 0.21ab
45 0.21ª 0.21ab 0.23ab 0.21ab
60 0.26b 0.25c 0.25bcd 0.24b
75 0.23ª 0.25bc 0.24abc 0.22ab
90 0.23ab 0.24bc 0.25bc 0.21ab
SE±/Sign. 0.01*** 0.01*** 0.01*** 0.01***
Cycle 2 (March-May)
0 - - 0.33ª 0.29ª
15 - - 0.28c 0.17b
30 0.35ª 0.25ª 0.29c 0.24ab
45 0.27b 0.26ª 0.32ab 0.23ab
60 0.25b 0.22b 0.30bc 0.24b
SE±/Sign. 0.01*** 0.01* 0.01** 0.01**
Cycle 3 (May-July)
0 - - - 0.19ab
15 0.32ª 0.20ª 0.43ª 0.19ab
30 0.33ª 0.22ª 0.34ab 0.21b
45 0.27b 0.20ª 0.26bc 0.18ª
60 0.24b 0.24b 0.24c 0.20ab
SE±/Sign. 0.01** 0.01** 0.01*** 0.01**
Cycle 4 (August-November)
0 - - 0.23ab 0.20ab
15 0.24ª 0.21ª 0.25ª 0.15ª
30 0.23ab 0.18ab 0.23ab 0.18ab
45 0.23ab 0.16b 0.21abc 0.19ab
60 0.23ab 0.20ª 0.22abc 0.21b
75 0.20b 0.16b 0.19bc 0.17ab
90 0.21ab 0.19b 0.17c 0.18ab
105 0.20b 0.19ab 0.19bc 0.20ab
SE±/Sign. 0.01** 0.01** 0.01*** 0.01***

abc Values with different letters per column differ at P <0.05 (Duncan 1955)

***P <0.001 **P <0.01 * P <0.05

Las hojas presentaron mayores valores de fósforo que los tallos de forma general. Este comportamiento resulta lógico si tenemos en cuenta las múltiples funciones que desarrolla este elemento en el metabolismo vegetal, ya que forma parte de una amplia gama de moléculas como azúcares fosfatos, ácidos nucleicos, coenzimas, entre otras, además de que controla diferentes procesos metabólicos que ocurren fundamentalmente en las hojas de la planta (Gardner et al. 2017 y Malhotra et al. 2018).

Los requerimientos de fósforo para el óptimo crecimiento de las plantas están en el rango de 0,3 a 0,5% de la materia seca para el periodo de crecimiento vegetativo según Vistoso et al. (2017). Sin embargo, Epstein y Bloom (2005), así como Domínguez et al. (2012) consideran que un contenido superior a 0,2% de la masa seca constituye un nivel tisular adecuado de fósforo en las plantas. Teniendo esto en consideración para algunas edades de rebrote el fósforo estuvo por debajo de los niveles adecuados para el metabolismo por lo que se podría sugerir el uso de fertilización fosfórica al suelo para suplir esta deficiencia en la planta. Para la alimentación animal se considera como nivel crítico valores inferiores a 0,25% de la MS (Cunha y Mc Dowell 2012), en algunos ciclos de pastoreo se encontraron valores inferiores a este, por lo que es posible que se necesite algún tipo de suplementación en los animales para cubrir este déficit.

Los contenidos de magnesio siempre fueron superiores en las hojas que en los tallos (tabla 6). Los cloroplastos de las plantas son ricos en Mg pues la principal función de este elemento, es su rol como átomo central de la molécula de clorofila presente fundamentalmente en las hojas de las plantas (Basantes 2016 y Chen et al. 2018). Los valores estuvieron entre 0.25 y 0.52 % para las hojas y 0.16 y 0.30 % para los tallos. Según Torres (1999) contenidos de 0.2 % de magnesio en la MS se consideran concentraciones aceptables de este elemento para el buen funcionamiento fisiológico de la planta. Por tal motivo, las concentraciones encontradas en el trabajo en algunos casos están por debajo de las necesarias por la planta, aunque la diferencia entre los requerimientos y los contenidos de Mg encontrados es muy baja.

Por su parte, Cunha y Mc Dowell (2012) consideran como nivel crítico para la alimentación animal 0,20% de la MS, por lo que también para algunas edades de la planta los resultados fueron inferiores a este valor.

Magnesium content (%) in leaves and stems of <italic>C. purpureus</italic> cv. Cuba CT-115
Cycle 1 (December-March)
Age, days Tillers Residue
Mg Leaf Mg Stem Mg Leaf Mg Stem
0 - - 0.40ª 0.24ª
15 0.33bc 0.30b 0.47b 0.22ª
30 0.35c 0.36c 0.52b 0.26ab
45 0.37c 0.36c 0.48b 0.30b
60 0.26ª 0.29ab 0.47b 0.25ª
75 0.27ab 0.25ab 0.47b 0.25ª
90 0.25a 0.25a 0.38a 0.26ab
SE±/Sign. 0.01*** 0.01*** 0.01*** 0.01***
Cycle 2 (March-May)
0 - - 0.28ab 0.26bc
15 - - 0.29abc 0.28c
30 0.32ª 0.28ª 0.28ª 0.28c
45 0.42ab 0.22b 0.30bc 0.20ª
60 0.49b 0.23b 0.31c 0.22ab
SE±/Sign. 0.04* 0.01** 0.01* 0.01**
Cycle 3 (May-July)
0 - - - 0.24ª
15 0.50ª 0.27ab 0.38ª 0.25ab
30 0.48ª 0.29b 0.39ª 0.26ab
45 0.29b 0.29b 0.29b 0.26b
60 0.30b 0.25a 0.30b 0.24b
SE±/Sign. 0.01*** 0.01** 0.01*** 0.01*
Cycle 4 (August-November)
0 - - 0.29a 0.23abc
15 0.30 a 0.19ab 0.36ab 0.24bc
30 0.33 ab 0.23ab 0.36ab 0.22abc
45 0.34 ab 0.25b 0.37b 0.25c
60 0.32 ab 0.23ab 0.34ab 0.21abc
75 0.34 ab 0.25b 0.36ab 0.22abc
90 0.35 ab 0.16a 0.37b 0.17ab
105 0.37 b 0.16a 0.38b 0.16a
SE±/Sign. 0.01*** 0.01*** 0.01*** 0.02**

abc Values with different letters per column differ at P <0.05 (Duncan 1955)

***P <0.001 **P <0.01 *P <0.05

Se concluye que los contenidos de cenizas, calcio, fósforo y magnesio tuvieron un comportamiento variable con la edad de rebrote para todos los ciclos de pastoreo de la tecnología de banco de biomasa. El contenido de nitrógeno se redujo con la edad de rebrote en todas las fracciones de la planta estudiadas. Los indicadores estudiados tuvieron valores superiores en hojas que en tallos tanto para los hijos basales como para el residuo con su nuevo crecimiento. Los contenidos de fósforo y magnesio encontrados tanto en hojas como en tallos para algunas edades de rebrote fueron inferiores a los requeridas para el adecuado crecimiento y desarrollo de la gramínea, por lo que podría ser necesaria la utilización de fertilización de mantenimiento. Se recomienda usar estos resultados para diseñar otras opciones de manejo.