UNIVERSIDAD DE COSTA RICA SISTEMA DE ESTUDIOS DE POSGRADO EFECTO DE LA FERTILIZACIÓN ORGÁNICA E INORGÁNICA SOBRE LA PRODUCTIVIDAD, VALOR NUTRICIONAL, EMISIONES DE GASES DE EFECTO INVERNADERO Y DESARROLLO DEL PASTO ESTRELLA (CYNODON NLEMFUENSIS VANDERYST) EN COSTA RICA. Tesis sometida a la consideración de la Comisión del Programa de Estudios de Posgrados en Ciencias Agrícolas y Recursos Naturales para optar al grado y título de Doctorado Académico en Ciencias Agrícolas MARVIN JAROHT SOLANO LÓPEZ Ciudad Universitaria Rodrigo Facio, Costa Rica 2024 ii DEDICATORIA A mi esposa, Mildred Sandoval, y a mis hijos, Mauriel Jaroth y Maureth Ariana, por ser siempre una fuente inagotable de apoyo e inspiración a lo largo de todo este proceso. A mis padres Maura López, Marvin Solano y mi hermano Mauriel Solano por siempre brindarme el apoyo y la guía para lograr conseguir las metas propuestas A mi tía Rosa, mi abuelo Daniel y mis primos, por siempre estar pendiente para apoyarme en este proceso. iii AGRADECIMIENTOS Al profesor Luis Villalobos por ser un excelente guía y amigo a lo largo de todo el programa doctoral. A los profesores Danilo Pezo y Jorge Elizondo por su guía como lectores y guías durante la elaboración de la tesis Al profesor Javier Monge, la profesora Catalina Salas, por su apoyo durante todo este proceso. Al profesor Roberto Quiroz, por su apoyo durante la pasantía realizada en CATIE, por su guía y consejos. Al servicio alemán de intercambio académico (DAAD), por su apoyo incondicional con la beca otorgada para cursar el programa de doctorado, quienes hacen una labor que ayuda a formar profesionales que impactan de forma positiva en el mundo. Al Sistema de Estudios de Posgrado y al Programa de Posgrado en Ciencias Agrícolas por abrirme la posibilidad de cursar el Doctorado. A la Escuela de Zootecnia de la Universidad de Costa Rica y a la Estación Experimental de Ganado Lechero Alfredo Volio Mata y al Centro Investigación Nutrición Animal por haberme permitido usar sus equipos, áreas e instalaciones para la realización de la tesis. v ÍNDICE DE CONTENIDO DEDICATORIA ................................................................................................................... ii AGRADECIMIENTOS ...................................................................................................... iii ÍNDICE DE CONTENIDO .................................................................................................. v RESUMEN ......................................................................................................................... vii ABSTRACT ....................................................................................................................... viii ÍNDICE DE CUADROS ...................................................................................................... ix ÍNDICE DE FIGURAS ....................................................................................................... xi LISTA DE ABREVIATURAS ......................................................................................... xiii I. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 1 2. OBJETIVOS .................................................................................................................. 3 2.1. Objetivo general ....................................................................................................... 3 2.2. Objetivos específicos ............................................................................................... 3 3. REVISIÓN DE LITERATURA ................................................................................... 4 3.1 Situación ganadera en Costa Rica ................................................................................. 4 3.2 Pasturas en Costa Rica .................................................................................................. 6 3.3 Fertilización en pasturas ............................................................................................. 10 3.4 Uso de abonos orgánicos en pasturas ..................................................................... 12 3.5 Uso de biofertilizantes en pasturas ......................................................................... 14 3.6 Emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en ganadería ............................. 15 5. CAPÍTULO 1. RESPUESTA FENOLÓGICA Y PRODUCTIVA DEL PASTO ESTRELLA AFRICANA (CYNODON NLEMFUENSIS VANDERYST.) A LA FERTILIZACIÓN ORGÁNICA E INORGÁNICA ....................................................... 18 vi 6. CAPÍTULO 2. VALOR NUTRICIONAL DEL PASTO ESTRELLA AFRICANA FERTILIZADA CON FUENTES ORGÁNICAS E INORGÁNICAS .......................... 56 7. CAPÍTULO 3. EMISIÓN DE GASES DE EFECTO INVERNADERO EN PASTO ESTRELLA AFRICANA TRATADO CON FERTILIZACIÓN ORGÁNICA O INORGÁNICA .................................................................................................................... 91 8. DISCUSIÓN ............................................................................................................... 132 9. CONCLUSIONES ..................................................................................................... 141 10. BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................... 143 vii RESUMEN Introducción: La fertilización es utilizada para mejorar los índices productivos de las especies forrajeras para la alimentación animal, con miras a lograr niveles de producción de leche y carne acordes al sistema productivo. Objetivo: Analizar el efecto de la fertilización orgánica e inorgánica sobre la productividad, valor nutricional, emisiones de gases de efecto invernadero y desarrollo del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis) en Costa Rica. Área de estudio: El estudio se realizó en la Estación Experimental Alfredo Volio Mata (EEAVM) de la Universidad de Costa Rica, ubicada en el Alto de Ochomogo en la provincia de Cartago (9°55’10’ N, 83°57’20’’O), a una altitud de 1542 m.s.n.m., con una precipitación media anual de 2050 mm (distribuida de mayo a octubre), temperatura media anual de 19,1ºC (máxima 23,6 ºC y mínima 14,5 ºC) y humedad relativa media de 84%. Metodología: Se utilizó un diseño en 3 bloques completos aleatorizados (DBCA), fue analizado mediante un modelo lineal generalizado que incluyó días de rebrote, año y fertilización como factores principales. Además, se analizó la producción de gas in vitro mediante la construcción de modelos de regresión lineal múltiple y se estimó CH4 entérico y nitrógeno excretado utilizando el simulador LIFE-SIM. Resultados: Los fertilizantes evaluados no afectaron (p > 0,05) las variables analizadas, pero se observó un comportamiento positivo a favor de los tratamientos inorgánicos en algunos indicadores. La urea protegida con azufre resultó genero mayor producción de biomasa fresca (15 813 kg ha ­1 ) y seca (3 649 kg ha ­1 ) y mayor altura de la planta (47,29 cm). El tratamiento de purines presentó mayor número de hojas promedio (7,17 hojas planta ­1 ) y el nitrato de amonio mostró mayor capacidad de cobertura (571,83 rebrotes m ­2 ), mayor proporción de hojas (56%), menor proporción de tallos y material senescente (36 % y 9%, respectivamente). El tipo de fertilizante no afectó (p > 0,05) las variables de calidad nutritiva de la pastura. En cambio, la edad de rebrote no incidió en las variables productivas y nutricionales, mostrando significancia (p < 0,05) para el contenido de materia seca (MS), proteína cruda (PC) y digestibilidad in vitro de la MS (DIVMS), con valores más altos para la edad de rebrote de 45 días. Las variables FDN, FDA, LDA, ED, EM y ENL aumentaron conforme aumentó la edad de rebrote y las variables DIVFDN y TDN disminuyeron al aumentarse dicho factor. La producción de gas in vitro no mostró diferencias entre los tratamientos de fertilización (p > 0,05), el modelo de regresión lineal identificó un efecto lineal positivo para las variables FDN, MS, el fertilizante y negativas para DIVMS y la edad de rebrote. Con relación a los flujos de CH4 y CO2, no se evidenciaron diferencias significativas entre los tratamientos (p > 0,05). Las simulaciones con LIFE-SIM indicaron que el tratamiento de Azospirillum produjo mayor producción de CH4 entérico. Conclusión: Los fertilizantes evaluados mostraron efectos diversos con relación a las variables nutricionales, productivas y de emisión de gases; en cambio, la edad de rebrote fue el factor con mayor influencia sobre diferentes características de las pasturas. viii ABSTRACT Introduction: Fertilization is used to improve the productivity of forage species for animal feed, thus achieving milk and meat production with the production system accordingly. Objective: To analyze the effect of organic and inorganic fertilization on forage mass, nutritional value, greenhouse gas emissions and development of African Stargrass (Cynodon nlemfuensis) in Costa Rica. Study area: The study was conducted at the Alfredo Volio Mata Experimental Station (EEAVM) of the University of Costa Rica, located in Alto de Ochomogo, Cartago province (9°55'10' N, 83°57'20''W), at an altitude of 1542 m.a.s.l. The average annual rainfall is 2050 mm (from May to October), the average annual temperature 19.1 ºC (maximum 23.6 ºC and minimum 14.5 ºC) and average relative humidity of 84%. Methodology: A randomized complete block design (RCBD) was used and was analyzed using a generalized linear model that included days of regrowth, year, and fertilizer as main factors. In addition, in vitro gas production was analyzed by constructing multiple linear regression models. Enteric CH4 production and nitrogen excretion were estimated using the LIFE-SIM simulator. Results: Fertilizer treatments did not affect (p > 0.05) the variables, but there was a positive behavior in favor of inorganic treatments in some indicators. Sulfur- protected urea showed higher fresh (15,813 kg ha-1) and dry forage biomass yields (3,649 kg ha-1) and greater plant height (47.29 cm). Plants receiving slurry showed a higher number of leaves (7.17 leaves plant-1) and ammonium nitrate showed higher cover capacity (571.83 shoots m-2), higher proportion of leaves (56%), and lower proportion of stems and senescent material (36% and 9%, respectively). The results indicate that there was no effect of fertilizer type (p > 0.05) on pasture nutritional variables. Days of regrowth, however, had significant (p < 0,05) effects on productive and nutritional variables; showing higher dry matter (DM), crude protein (CP) and in vitro DM digestibility (IVDMD) values when harvested at 45 days of regrowth. NDF, ADF, ADL, DE, ME and NEL increased with days of regrowth, whereas fiber digestibility (NDFD) and total digestible nutrients (TDN) showed the opposite trend. In vitro gas production showed no differences due to fertilization treatments (p > 0.05), with positive linear correlations between NDFand DM with fertilizers, and negative correlations between IVDMD and days of regrowth. In relation to CH4 and CO2 fluxes, there were no statistical differences between treatments (p>0.05). LIFE-SIM simulations indicated that the Azospirillum treatment produced higher enteric CH4 emissions (p < 0,05). Conclusions: Fertilizer treatments showed diverse effects in relation to nutritional and productive variables and gas emissions; whereas days of regrowth was the most influential factor on the different pasture characteristics evaluated. ix ÍNDICE DE CUADROS Cuadro 1.Composición nutritiva de pasto estrella en diferentes países ................................ 9 Capítulo 1. Respuesta fenológica y productiva del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) a la fertilización orgánica e inorgánica. Cuadro 1. 1. Análisis químico de suelo realizado en el área experimental previo al inicio de los muestreos en 2019 y 2021. .............................................................................................. 25 Cuadro 1. 2. Fechas y días de rebrote a la cosecha del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) en Cartago (Costa Rica) ................................................................ 26 Cuadro 1. 3. Producción de biomasa fresca y seca, número de hojas, altura del dosel y densidad de rebrotes del pasto Estrella Africana .................................................................. 29 Capítulo 2. Valor nutricional del pasto estrella africana con fuentes de fertilización orgánica e inorgánica Cuadro 2. 1. Fechas y días de rebrote a la cosecha del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) en Cartago (Costa Rica) ................................................................ 62 Cuadro 2. 2. Materia seca (MS), proteína cruda (PC), carbohidratos no fibrosos (CNF), total de nutrimentos digestibles (TDN) y cenizas (Cen) del del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) tratado con cinco fertilizantes. ...................................................... 65 Cuadro 2. 3. Lignina, fibra (acida y neutra), digestibilidades y componentes energéticos del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) tratado con cinco fertilizantes. .. 66 Cuadro 2.4.Componentes nutriciones del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) por edades de rebrote ......................................................................................... 67 x Cuadro 2. 5. Digestibilidades y expresiones de energías del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) por edades de rebrote .................................................................... 68 Capítulo 3. Emisión de gases de efecto invernadero en pasto estrella africana tratado con fertilización orgánica inorgánica Cuadro 3. 1. Fechas y días de rebrote a la cosecha del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) en Cartago (Costa Rica) ................................................................ 97 Cuadro 3. 2. Datos del tipo racial y parámetros productivos utilizados en el LIFE-SIM . 104 Cuadro 3. 3. Datos de la dieta complementaria usada en LIFE-SIM ................................ 105 Cuadro 3. 4. Emisiones (kg ha-1) biomasa, emisión de CO2, CH4, N2O tasa de emisión CO2eq (kg CO2eq kg MS-1) según fuente de fertilización para el pasto estrella africana 108 Cuadro 3. 5. Estimación de la emisión de CH4 (kg) y el nitrógeno excretado (kg) por lactancia de 305 días, para cada uno de los tratamientos de fertilización en pasto estrella, utilizando el modelo LIFE-SIM. ......................................................................................... 113 xi ÍNDICE DE FIGURAS Capítulo 1. Respuesta fenológica y productiva del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) a la fertilización orgánica e inorgánica Figura 1. 1. Biomasa fresca del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) con cinco fertilizantes. .......................................................................................................... 31 Figura 1. 2. Biomasa seca del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) con cinco fertilizantes .................................................................................................................. 32 Figura 1. 3. Altura del dosel en pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) con cinco fertilizantes. .......................................................................................................... 33 Figura 1. 4. Número de hojas por rebrote del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) con cinco fertilizantes ........................................................................................ 34 Figura 1. 5. Densidad de rebrotes del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) con cinco fertilizantes ........................................................................................ 35 Figura 1. 6. Componentes estructurales del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) con cinco fertilizantes ........................................................................................ 36 Capítulo 3. Emisión de gases de efecto invernadero en pasto estrella africana tratado con fertilización orgánica inorgánica Figura 3. 1. Anillo empleado para el acople de las cámaras de los equipos LI-8100 ® y LI- 7810 ®. ................................................................................................................................. 98 Figura 3. 2.Cámara cerrada sobre anillo en parcela experimental. ...................................... 99 Figura 3. 3. Tasa de emisión (kg CO2eq kg MS-1) con cinco fertilizantes. ..................... 109 xii Figura 3. 4. Producción de gas in vitro (ml/g MS) del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) con cinco fertilizantes. ................................................................ 110 Figura 3. 5. Producción de gas in vitro (ml/g MS) del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.). .................................................................................................... 111 Figura 3. 6. Relación entre las variables: Edad de rebrote, materia seca (MS), fibra detergente neutra tratada con amilasa (FDN), digestibilidad in vitro de la materia seca (DIVMS) y la producción de gas in vitro (ml/g MS). ................................................................................ 112 xiii LISTA DE ABREVIATURAS 1. CH4: Metano 2. Cen: Cenizas 3. CNF: Carbohidratos no fibrosos 4. CO2: Dióxido de carbono 5. CO2eq: Carbono equivalente 6. DIVMS: Digestibilidad in vitro de la materia seca 7. ED: Energía digestible 8. EM: Energía metabolizable 9. ENL: Energía neta de lactancia 10. FAO: Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y Agricultura 11. FDA: Fibra detergente ácida 12. FDN: Fibra detergente neutra 13. GEI: Gases de efecto invernadero 14. IPCC: Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático 15. LDA: Lignina detergente ácido 16. LIFE-SIM: Modelo de simulación de estrategias de alimentación del ganado 17. MAG: Ministerio de Agricultura y Ganadería 18. MS: Materia seca 19. N2O: Óxido nitroso 20. PC: Proteína cruda 1 I. INTRODUCCIÓN La actividad pecuaria constituye un rubro fundamental en la economía de los países, ya que aporta cerca del 46% en relación con el producto interno bruto agropecuario, con una tasa anual de crecimiento del 3,7%, superior a la tasa promedio mundial (FAO, 2021, 2023). Sin embargo, esta actividad se ve afectada por la baja productividad de los sistemas de producción ganaderos, los cuales presentan baja disponibilidad y calidad de los forrajes, además de problemas de degradación del suelo, lo cual conlleva a tener sistemas ganaderos menos competitivos y a un aumento en las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) proveniente del sector (Rojas et al., 2011). Los problemas que enfrenta el sector ganadero han promovido la necesidad de realizar transformaciones en los sistemas productivos, debiendo enfocarse en la aplicación de principios agroecológicos, que integren distintos componentes para optimizar su desarrollo. Este enfoque resalta la importancia de la dinámica del ecosistema pastura, así como las interacciones entre los componentes suelo, ganado y clima con las emisiones de GEI (Salas y Cabalceta, 2014; Silva y Jaramillo, 2022). En Costa Rica los sistemas de producción lechera son mayormente de tipo intensivo, que dependen de la producción de biomasa forrajera y de concentrados para alimentar a las vacas lecheras (Holmann et al., 2007; Vargas-Leitón et al., 2013). En el país existen zonas con capacidad de producir alimento durante todo el año, siempre que exista un buen régimen de precipitación y cambios de poca intensidad a lo largo del año, esto hace del país un lugar con 2 condiciones adecuadas para producir alimento y cubrir las necesidades de materia seca del hato (Villalobos et al., 2015). Para asegurar la productividad de las pasturas en el largo plazo es necesaria la utilización de fertilizantes, entre los que se destaca el uso de nitrógeno (N) y fósforo (P), nutrientes que pueden perderse y fijarse en el suelo, afectando la rentabilidad de las explotaciones agropecuarias y causando diversos daños al ecosistema de producción ( Rojas et al., 2011; Gutiérrez et al., 2023). A pesar de la importancia del uso de fertilizantes y que su uso en las pasturas es una práctica común en el país, existe poca información sobre el uso de diferentes tipos de fertilización , es por ello que esta investigación se enfocó en determinar el efecto de la fertilización orgánica e inorgánica y la edad de rebrote sobre la productividad, fenología, valor nutricional y emisiones de gases de efecto invernadero en el pasto estrella africana bajo un sistema de corte y acarreo en la Estación Experimental de Ganado Lechero Alfredo Volio Mata de la Universidad de Costa Rica. 3 2. OBJETIVOS 2.1. Objetivo general Analizar el efecto de la fertilización orgánica e inorgánica y edad de rebrote sobre el desarrollo, productividad, valor nutricional y emisión de gases de efecto invernadero en pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) en Costa Rica. 2.2. Objetivos específicos • Evaluar el efecto del tipo de fertilización y edad de rebrote sobre la producción de biomasa del pasto Estrella Africana. • Analizar el efecto del tipo de fertilización y edad de rebrote sobre el desarrollo de la planta basado en la estructura, morfología, fenología y la capacidad de rebrote de pasto estrella africana. • Analizar el efecto del tipo de fertilización y edad de rebrote sobre el valor nutricional del pasto estrella africana. • Estudiar el efecto del tipo de fertilización y edad de rebrote sobre el potencial de emisiones de gases de efecto invernadero (N2O y CH4) en el pasto estrella africana. 4 3. REVISIÓN DE LITERATURA En el último medio siglo, la población humana ha aumentado significativamente, lo que ha ocasionado un aumento de la demanda global de productos pecuarios, particularmente leche y carne bovina, además se estima que esta, puede aumentar hasta en un 70% para el 2050, lo que indica que el sector pecuario debe mejorar sus procesos productivos para satisfacerla. Este incremento en la producción implica que los sistemas agropecuarios deben optimizar su productividad, para satisfacer la demanda y aportar a la seguridad alimentaria y a la economía del sector, sin tener que expandir las áreas en pasturas a expensas del bosque (FAO, 2009; Hanrahan et al., 2018; Pezo et al., 2018). Los sistemas de producción de leche representan un gran aporte en la nutrición y medios de vida de millones de personas, además, realizan un aporte importante a la economía de las familias productoras y son cruciales en la generación de productos que dinamizan las economías locales (OCDE-FAO, 2023). En los sistemas de producción ganadera, la alimentación basada en el pastoreo es la forma más eficiente y económica de convertir materia vegetal en productos de gran valor, como leche, carne y sus derivados (FAO, 2011). 3.1 Situación ganadera en Costa Rica En Costa Rica, la producción lechera cuenta con más de 60 años de desarrollo continuo y actualmente se caracteriza por haber alcanzado un alto grado de tecnificación. A nivel de producción primaria, los productores de leche desde hace muchos años han venido mejorando 5 la calidad genética del hato lechero, el manejo de pastos y han implementado el uso tecnologías apropiadas para el ordeño (FAO, 2011). En el país, el consumo per cápita de leche para el 2016 fue estimado en 217,15 litros, con una producción anual de 1 138 toneladas métricas de leche, lo que además ha resultado en un incremento en las exportaciones, las que llegaron a 92,30 miles de toneladas y 142,32 millones de dólares para el año 2016 (Coto, 2018). Holmann et al. (2007) reportó que, en un lapso de 20 años, la producción de leche se había incrementado a una tasa anual promedio de 2,5%, mientras que la ganadería cárnica había decrecido a una tasa del 0,1% durante el mismo periodo, datos más recientes (FAOSTAT, 2023) evidencian que esas tendencias se han mantenido en los últimos años. Esta producción de leche proviene de diferentes regiones del país, siendo de mayor importancia la Huetar Norte, Chorotega y Central. Las razas lecheras más utilizadas en el país son Holstein y Jersey, ambas suman el 80% del hato lechero especializado. No obstante, también hay presencia de las razas Guernsey y Pardo Suizo (MAG, 2007). En el país existen 37 171 fincas ganaderas, siendo la provincia de Alajuela donde se concentra la mayor cantidad, cuya actividad principal es el ganado vacuno, con un total de 7 933 fincas (INEC, 2015). El hato nacional es de 1 509 011 cabezas de ganado vacuno, de las cuales el 61,7% es ganado de carne, 22,4% ganado doble propósito, 15,8% ganado de leche y 0,1% de bovinos destinado para trabajo (INEC, 2022). 6 La región Huetar Norte es la primera productora de leche del país, y la segunda en términos de población, concentrando la mayor cantidad de ganado a nivel nacional. En esta región, un 54% de las explotaciones se dedican solamente a la producción de carne, un 12% solamente a leche y el 34% restante a la ganadería de doble propósito. La actividad pecuaria enfocada a la producción de carne y leche bovina representan el 1,3% del Producto Interno Bruto (PIB) y aportan el 17,6% del valor agregado de la producción agropecuaria, siendo el tercer rubro de mayor importancia en el país (MAG, 2007; Vargas-Leitón et al., 2013). La actividad lechera aporta unos 30 000 empleos directos en la fase primaria de la agro cadena, 3720 en la fase industrial y cuenta con 5 000 proveedores para un total de 38 720 empleos directos a lo largo de la cadena, sin contar la distribución y venta de leche; pero además genera aproximadamente 143 550 empleos indirectos (Barrientos y Villegas, 2010). La mayoría de los productores con sistemas de lechería especializada, ya sean pequeños, medianos o grandes, forman parte del sector formal (industrias lácteas), cuentan con ordeño automático y aplican técnicas higiénicas de producción, suplementación alimenticia y uso de pasturas mejoradas; mientras que muchos lecheros medianos y pequeños del denominado sector informal aún realizan el ordeño de forma manual, y por lo general aplican prácticas de manejo tradicional (Barrientos y Villegas, 2010). 3.2 Pasturas en Costa Rica El pasto es un componente fundamental en las fincas lecheras, y se puede aumentar la productividad de la finca con el uso de prácticas de manejo y fertilización eficientes 7 (Hanrahan et al., 2018). En general, las pasturas cultivadas en el trópico contienen valores nutricionales inferiores a las de zonas templadas, y durante el período seco presentan un contenido proteico típicamente bajo y una proporción de pared celular alta que limitan la producción de proteína microbiana en el rumen y el consumo voluntario (Pérez et al., 2001; Villarreal et al., 2006). En América Central se estima que el 46% del área se encuentra en pasturas (18,4 millones ha), siendo el uso de tierra más importante en la región (Muerguitio y Ibrahim, 2001). En Costa Rica se han implementado políticas que promueven incentivos forestales y la concientización del sector en torno al cambio climático, lo cual ha impulsado el aumento de las áreas forestales y la intensificación del uso de las áreas dedicadas a la ganadería, enfocando sus prácticas en establecer sistemas ganaderos sostenibles, esto ha impactado sobre la disminución de áreas de pasturas en el país en los últimos años (Pezo et al., 2018), se estima que el 43,4% del área de las fincas del país, se encuentran cubiertas por pastos, lo que equivale a 1 044 909,7 ha-1. De este total, el 53,3% corresponde a pasturas naturalizadas, el 44,6% pasturas mejoradas y 2,1 % a pastos usados para corte (INEC, 2015). En Centroamérica, se estima que entre el 50 y 80% de total de pasturas están degradadas (CATIE, 2002), con una tasa anual de degradación del 12% y la tasa anual de renovación del 5%. La degradación conduce a problemas ecológicos, pues se reduce la capacidad para capturar y acumular carbono, aumenta la emisión de CH4 por kilogramo de producto animal, promueve la pérdida de biodiversidad y se incrementa la erosión y la compactación de suelos (Holmann et al., 2004; Betancourt, 2006; Betancourt et al., 2007; Pezo, 2017). Este proceso 8 se da cuando se usan cargas mayores a las que soporta la pastura y consecuentemente se manifiestan problemas de sobrepastoreo, erosión, pérdida de capacidad productiva de biomasa, ocasionando incremento de pasturas degradadas, esto ejerce impactos negativos sobre el balance hídrico del suelo, reduce la infiltración de agua por la compactación, incrementa la erosión y tiene efectos negativos sobre la capacidad de retención de humedad en el suelo (Pomareda y Steinfield, 2000; Holmann et al., 2004; Acosta et al., 2014). El uso de pastos para la producción de leche es fundamental, ya que es una fuente económica de nutrientes (Gutiérrez, 2017). En Costa Rica, por muchos años la ganadería de leche, especialmente en zonas intermedias y altas, ha estado basada en pasturas perennes de especies como estrella africana (Cynodon nlemfuensis) y Kikuyo (Kikuyuochloa clandestina), distribuidos en potreros pequeños (desde 300 metros cuadrados), usando diferentes arreglos para los sistemas de rotación de pasturas (MAG, 2007). El pasto estrella africana es uno de los pastos de mayor importancia para la producción láctea en el país, por su adaptabilidad a climas tropicales y subtropicales (0 a 2000 m.s.n.m) y tolerancia a pH del suelo de hasta 4,5 (Peters et al., 2011; Tropical Forages, 2023). Este pasto se caracteriza por ser perenne, con hábito de crecimiento estolonífero. El crecimiento de sus estolones se realiza a nivel del suelo y emiten tallos aéreos, suaves, robustos y delgados, sus hojas son simples y alternas, su inflorescencia es un verticilo de espigas delgadas y flexibles de colores verdes manchadas de rojo o púrpura (Nilsson et al., 2005). Esta gramínea no es exigente en cuanto a la humedad y tolera la sequía siempre que no sea superior a los cuatro 9 meses y se adapta bien a condiciones de precipitación de hasta 4500 mm anuales (Rodríguez y Elizondo, 2012). En el Cuadro 1, se observa datos relacionados a las propiedades nutricionales del pasto estrella africana en diferentes países de América Latina. Se evidencia una variación de los porcentajes en función del país; sin embargo, muchas de las diferencias pueden atribuirse a factores como condiciones climáticas, manejo, fertilización y edad de rebrote. Cuadro 1.Composición nutritiva de pasto estrella (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) en diferentes países. País PC % MS % DIVMS % FDN % FDA % EM Mcal Kg-1 Ca g/kg P g/kg México 16,90 61,30 45,40 35,51 1,81 Cuba 12,21 21,26 63,04 47,26 0,30 0,34 Costa Rica 20, 27 23,57 68,02 64,21 34,95 0,78 Costa Rica 15,35 22,35 71,55 39,95 Colombia 14,40 63,3 66,20 35,50 1,70 Colombia 11,90 65,78 32,02 2,22 Colombia 17,17 22,97 68,91 38,65 Venezuela 13,83 Brasil 13.95 16,46 69.34 33.36 Promedio 14,46 22,53 64,20 63,58 37,69 1,62 0,30 0,34 Fuentes: ( Sánchez y Soto, 1998; Maya et al., 2004; Favoreto et al., 2008; Diaz et al., 2009; Borges et al., 2012; Villalobos y Arce, 2014; Gómez y Campos, 2016). 10 3.3 Fertilización en pasturas Solano-López y Villalobos-Villalobos (2022) investigaron sobre el uso de la fertilización nitrogenada y orgánica sobre la producción y calidad de pastos del género Cynodon, encontrando que con más frecuencia se usa fuentes nitrogenadas como fertilizante principal; también indican que se utilizan fertilizantes orgánicos como compost, purines y vermicompost, así como bacterias del género Azospirillum, las cuales fijan nitrógeno en las pasturas. Se evidenció que el uso de fertilizante nitrogenado oscila entre 25 hasta 400 kg de N ha-1, así mismo reportan efectos variados en relación con el uso de las distintas fuentes de fertilización, las cuales presentan comportamientos diversos tanto en la producción de biomasa, como en la composición nutricional de la pastura. En Argentina, Méndez et al. (2019) analizando el efecto de la fertilización nitrogenada sobre la producción y composición de Cynodon plectostachyus, usando tratamiento control sin fertilización y dos tratamientos con aplicaciones de 40,5 y 81,0 kg de N ha-1, observaron que la biomasa seca fue mayor hasta en un 40% por el uso de nitrógeno en la pastura y 20% para el caso de la proteína en relación al tratamiento control; en cambio, la fibra detergente neutra no fue afectada por la fertilización nitrogenada. Arteaga et al. (2019) evaluaron la eficiencia agronómica del nitrógeno en la producción de Cynodon plectostachyus (K. Schum.) Pilg. usando cuatro dosis de fertilización (50, 100, 150 y 200 kg N ha-1) y dos edades de cosecha (40 y 45 días). Ellos obtuvieron una mayor producción de materia seca (kg ha-1), cuando usaron 200 kg N ha-1 y una edad de cosecha de 45 días. 11 Villarreal et al. (2006) analizaron cuatro dosis de fertilización nitrogenada (0, 250, 500 y 750 kg N ha-1) en pasto estrella africana, encontrando que con altas dosis de nitrógeno se obtienen menores porcentajes de materia seca, pared celular y nitrógeno insoluble en la planta, pero aumentó la digestibilidad. En Cuba se estudió el efecto de la fertilización nitrogenada (0 y 50 kg N ha-1 ciclo-1) en el crecimiento y desarrollo de los componentes morfológicos del pasto estrella africana en ambas estaciones del año, con mediciones semanales del rendimiento de materia seca de hojas y tallos. En ambas épocas del año, no se detectó significancia para la interacción fertilización x edad. Se observó valores más altos de rendimiento en la 11ª y 12ª semanas, con 1,18 y 2,90 t de MS ha-1 en época seca y 2,73 y 5,37 t de MS ha-1 en época lluviosa, además se observó que el largo de la hoja, ancho, área, largo del entrenudo y diámetro aumentaron (p < 0,05) cuando se suministró nitrógeno y se aumentó la edad de rebrote (Del Pozo et al., 2004). Echeverri et al. (2010) realizaron evaluación de parámetros productivos y agronómicos del pasto Kikuyo (Pennisetum clandestinum, ahora Kikuyuochloa clandestina) evaluando tres combinaciones de fertilización (50 kg N ha-1 de fertilizante inorgánico; 25 kg N ha-1 más 200 Kg ha-1 de fertilizante orgánico y 25 kg N ha-1 más 300 kg ha-1 de fertilizante orgánico), no encontraron diferencias significativas (p > 0,05), para la producción de forraje verde y relación hoja-tallo, entre los tres tratamientos de fertilización. 12 3.4 Uso de abonos orgánicos en pasturas En Costa Rica, Elizondo-Salazar y Espinoza-Fonseca (2021) investigaron sobre el uso de purines como una alternativa de fertilización orgánica en pasto estrella africana, y analizaron el uso de compost, purines y urea (46 % de N) con dosis constante de 250 kg ha-1, indicando que el rendimiento de forraje verde fue similar entre los tratamientos control y compost, (3,8 y 3,9 t ha-1 respetivamente), tratamientos de purines y urea presentaron mayores producciones (5,7 y 7,5 t ha-1, respetivamente). Cuando se consideró el rendimiento de materia seca, la urea presentó rendimientos mayores (1,2 t ha-1). Chacón et al. (2014) investigaron el efecto de sustancias húmicas en la producción de biomasa del pasto estrella africana, usando sustancias húmicas extraídas lombriz roja californiana y turba canadiense, más el tratamiento control (sin fertilización), en donde se evidenció un aumento de la producción de forraje verde y seco de 54% en comparación con el tratamiento control. Con el extracto de turba canadiense se obtuvo mayor contenido de materia seca (33,06%) que con el extracto de lombriz roja californiana (lombricomposta), el cual presentó 31,71%. En México se investigó la respuesta a la aplicación de fertilizante orgánico (28 Mg ha-1 de estiércol ovino), inorgánico (0,434 Mg ha-1 de superfosfato triple) y la combinación (14 Mg ha-1 de estiércol ovino y 0,217 Mg ha-1 de superfosfato triple) en la producción de alfalfa (Medicago sativa) y su efecto en las características químicas del suelo. Los resultados indicaron que la producción promedio anual de materia seca fue significativamente mayor (p ≤ 0,05) en los tratamientos aplicados (testigo 19,9±0,062 Mg ha-1, fertilizante orgánico 13 28,8±0,090 Mg ha-1, fertilizante inorgánico 29,2±0,095 Mg ha-1 y el fertilizante combinado 32,7±0,108 Mg ha-1). Se determinó la eficiencia en la producción de fósforo de 23,1% para el fertilizante orgánico, 37% el inorgánico y 64% para el combinado (Flores et al., 2012). Jiménez et al. (2010) analizaron el efecto de época del año; tipo de fertilizante (sin fertilizante, fertilizante inorgánico y orgánico); edad de corte (21, 28 y 35 días) y sus interacciones en pasto Brachiaria humidícola (Urochloa humidicola) que crecía en un suelo ácido. Las variables estudiadas fueron los contenidos de proteína cruda y de fibra detergente neutro, así como la digestibilidad in situ de la materia seca y de la fibra detergente neutro. Los factores estudiados y sus interacciones afectaron (p < 0,001) los valores de proteína cruda y digestibilidad in situ de la materia seca. La fibra detergente neutra resultó afectada (p<0,005) solo por la época del año. En cambio, la aplicación de fertilizante orgánico no incrementó el valor nutritivo del pasto con respecto a lo observado con la aplicación del fertilizante inorgánico, tanto a lo largo de todo un año como para las diferentes edades de corte. En Venezuela se analizó el efecto de la fertilización orgánica e inorgánica sobre variables productivas y composición química del pasto estrella, usando los siguientes tratamientos: sin fertilización (testigo), fertilización inorgánica en base a 200 kg N ha-1 + 85 kg P ha-1, y fertilización orgánica con 2000 kg ha-1 de compostaje elaborado en base a excretas bovinas y bagazo de caña. Las evaluaciones se hicieron a los 21, 35, 49 y 63 días post-fertilización. Las variables de respuesta evaluadas fueron: altura de planta, producción de biomasa verde y seca, materia seca acumulada, rendimientos de materia seca en hojas y rendimientos de 14 materia seca en tallos, tasa de crecimiento diario, relación hoja-tallo, y los contenidos de proteína cruda, cenizas totales, macro y microelementos presentes. La fertilización inorgánica tuvo efecto sobre la mayoría de las variables, excepto la materia seca acumulada y la tasa de crecimiento diario, para las cuales la fertilización orgánica mostró mejores resultados (Borges et al., 2012). 3.5 Uso de biofertilizantes en pasturas La inoculación con bacterias rizosféricas en cultivos y pasturas, es una práctica que ha tomado mucho auge, como una alternativa para reducir el uso de fertilizantes sintéticos y otros productos químicos y por consiguiente, reducir su impacto sobre los costos de producción, la contaminación del suelo y la emisión de GEI (Parra y Cuevas, 2001). En México se analizó el efecto de tres cepas de Azospirillum spp (SRGM2, SRGM3 y SRGM4), en el crecimiento y desarrollo de plantas de pasto Guinea (Megathyrsus maximus). Se analizaron las variables germinación, peso foliar fresco y seco, peso radical fresco y seco, fósforo y proteína foliar. Los resultados obtenidos evidenciaron que la inoculación simple o combinada promovió la germinación de semillas del pasto Guinea (p≤0,05) con respecto al tratamiento sin inoculación (testigo absoluto). Además, se observó aumentos de hasta 26,80% en proteína cruda, y 45,67% en el peso seco foliar, comparada con las plantas tratadas con 100% de fertilización nitrogenada (Cardenas et al., 2014). En otro estudio realizado en México (García et al., 2012), en que se evaluó el efecto de Azospirillum brasilense (cepa UAP154) versus no inoculación, sobre el rendimiento de grano 15 de maíz, no se detectaron diferencias significativas (p > 0,05) debidas a los tratamientos, pero se identificó un incrementó en el rendimiento de grano debido a la inoculación; y este resultó además en un incremento del 56% en la relación beneficio-costo, cuando se comparó con el testigo no fertilizado ni inoculado. En Costa Rica se evaluó el uso de Azospirillum spp, como biofertilizante en pasto estrella africana (WingChing-Jones et al., 2016), donde se comparó tres cepas de la misma bacteria (PCJ1, PCJ2 y PCJ3) y la combinación de las mismas con vermicompost y la fertilización química (78 kg N ha-1), además en esta investigación se evalúo el potencial para sustituir el fertilizante químico (78 kg N ha-1) en proporciones sustitución del 25, 50 y 75% comparado con una dosis de 5 L ha-1 (108 UFC.ml-1) de Azospirillum. En relación a la comparación de las cepas y el vermicompost y el fertilizante químico, las cepas y su combinación produjeron una cantidad similar de biomasa forrajera (3,65 a 4,12 t ha-1) a la obtenida con el fertilizante químico (4,16 t ha-1). La fertilización con humus de lombriz resultó en el rendimiento más bajo (3,66 t ha-1). En relación al efecto de sustitución de fertilizante químico por el biofertilizante no se encontraron diferencias significativas en los rendimientos de biomasa para los tratamientos con Azospirillum o fertilizantes químicos, lo que sugiere que el uso de los biofertilizantes es una alternativa viable para pasturas. 3.6 Emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en ganadería Los gases de efecto invernadero son los componentes que absorben y emiten radiación en determinadas longitudes de onda del espectro de radiación infrarroja emitido por la superficie 16 del planeta, la atmósfera y las nubes. Los principales gases de efecto invernadero (GEI) son el vapor de agua (H2O), el dióxido de carbono (CO2), el óxido nitroso (N2O), el metano (CH4) y el ozono (O3) (Benavides y León, 2007). La ganadería bovina a nivel mundial contribuye con aproximadamente 4,5 gigatoneladas de dióxido de carbono equivalente (FAO, 2021) las cuales provienen de emisiones de metano (CH4) que son parte natural del proceso de digestión de los rumiantes, óxido nitroso (NO2) producto de la descomposición de las excretas y fertilizantes químicos y el dióxido de carbono (CO2) asociado principalmente al cambio en el uso de la tierra de bosques a pasturas (Herrero et al., 2011; FAO, 2015). La contribución de la actividad ganadera a las emisiones totales de GEI a nivel global es de un 18%. Así mismo se estima que la ganadería contribuye el 9% del total de emisiones de CO2, el 37% de CH4 como producto de la fermentación entérica y del estiércol y el 65% de las emisiones globales de N2O (Gerber et al., 2013; Saynes et al., 2016). La principal fuente de las emisiones de N2O en sistemas ganaderos es la fertilización nitrogenada, la cual genera este gas como resultado de procesos microbianos de nitrificación y desnitrificación que tienen lugar en el sitio de deposición del fertilizante, seguido por procesos de volatilización y lixiviación (FAO, 2015; Gonzales y Camacho, 2018). La emisión de CH4 en los sistemas de producción pecuaria, en gran medida se deriva de manera natural por la fermentación del alimento en el tracto digestivo de los rumiantes. El 17 85 al 95% del CH4 se genera en el rumen y el 5-15% restante se produce en el intestino grueso (Tigmasa, 2018). La producción de CH4 es afectada por el nivel de consumo de alimentos, la composición de la dieta, su digestibilidad y la frecuencia de alimentación, entre otros factores. El CH4 es producido en el rumen por un grupo altamente especializado de microorganismos, los cuales son anaerobios obligados, para los cuales el CH4 es un subproducto del proceso de fermentación de los alimentos consumidos por los rumiantes (Cárdenas y Flores, 2012; FAO, 2015). 18 5. CAPÍTULO 1. RESPUESTA FENOLÓGICA Y PRODUCTIVA DEL PASTO ESTRELLA AFRICANA (CYNODON NLEMFUENSIS VANDERYST.) A LA FERTILIZACIÓN ORGÁNICA E INORGÁNICA https://doi.org/10.53588/alpa.320103 Resumen La fertilización es utilizada para mejorar los índices productivos de las especies forrajeras con miras a lograr niveles de producción de leche y carne acordes al sistema productivo. El objetivo de este estudio fue evaluar la respuesta fenológica y productiva del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) a la aplicación de cinco fuentes de fertilización y tres edades de rebrote. El experimento se realizó en la Estación Experimental Alfredo Volio Mata ubicada en El Alto de Ochomogo en la provincia de Cartago, Costa Rica, durante los meses de mayo a noviembre de 2019 y 2021. Se utilizó un diseño en bloques completos aleatorizados (DBCA) y fue analizado mediante un modelo lineal generalizado que incluyó edad de rebrote, año y fertilizante como factores principales. La edad de reborte afectó (p < 0,05) la producción de biomasa fresca y seca, la altura y edad fenológica de la pastura. Los fertilizantes evaluados no afectaron (P > 0,05) las variables analizadas, aunque en algunos indicadores se evidenciaron tendencias a favor de los tratamientos inorgánicos. La urea protegida con azufre resultó en mayor producción de biomasa fresca (15 813 kg ha­1) y seca (3 649 kg ha­1) y mayor altura de planta (47,29 cm). El tratamiento de purines presentó mayor número de hojas promedio (7,17 hojas planta­1) y el nitrato de amonio resultó en mayor cobertura (571,83 rebrotes m­2) y mayor https://doi.org/10.53588/alpa.320103 19 proporción de hojas (56%), pero menor proporción de tallos y material senescente (36 y 9%, respectivamente). La edad de rebrote fue el factor que influyó más sobre las variables productivas de la pastura, mientras que los fertilizantes evaluados no mostraron efectos consistentes ni concluyentes para escoger una fuente en particular; por tanto, los ganaderos pueden considerar una combinación de diferentes fertilizantes según su sistema de manejo y disponibilidad de recursos Palabras clave: Pastura, fertilización, fecha de corte, biomasa, fenología. 20 Abstract Pasture fertilization is aimed for enhancing forage species productivity as means to improve milk and meat in livestock production systems. The objective of this study was to evaluate the productive and phenological responses of African Star grass (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) to five fertilizers and three ages of regrowth. The experiment was carried out at the Alfredo Volio Mata Experimental Station, located in El Alto de Ochomogo in the province of Cartago, Costa Rica, from May through November in 2019 and 2021. A completely randomized block design (CRBD) was used and analyzed using a generalized linear model that included days at harvest, year, and fertilizer as the main factors. The age of regrowth had a significant effect (p < 0,05) on both fresh and dry biomass yield, as well as on plant height and phenological stage. The fertilizers evaluated did not affect (P > 0,05) the variables analyzed, although in some indicators they showed trends in favor of the inorganic treatments. Sulphur coated urea was the treatment with the highest fresh (15 813 kg. ha­1) and dry biomass yields (3 649 kg ha­1), as well as pasture height (47,29 cm). Slurry application resulted in a higher number of green leaves (7.17 leaves shoot-1); whereas, greater soil cover (571.83 shoots m-2), a higher proportion of leaves (56%) and lower of stems and senescent material (36 and 9%, respectively) was obtained with ammonium nitrate applications. The age of regrowth was the factor that affected the most the evaluated pasture variables; whereas the effects of fertilizers were neither consistent nor conclusive. Hence, livestock producers may combine the use of different fertilizer sources according to their management system and resource availability. Key words: Pasture, fertilization, cutting date, biomass, phenology. 21 Introducción Los pastos y forrajes son la fuente principal de nutrientes y alimentos para la ganadería en el trópico, son cultivados en suelos de media y baja fertilidad, lo cual limita su rendimiento, valor nutricional y, consecuentemente, la productividad animal (Cook et al., 2005). El uso eficiente de pastos constituye una herramienta básica y fundamental para la alimentación de los rumiantes. El realizar la cosecha de forrajes en un periodo de crecimiento óptimo, contribuye a mejorar la capacidad de estos para suministrar el alimento necesario para el crecimiento, desarrollo y producción de los animales (Berone et al., 2022). En Costa Rica, la ganadería se basa en el uso de pasturas perennes tropicales; entre ellas, el pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) el que sobresale como uno de los más usados por su versatilidad y potencial productivo, ya que se puede establecer en potreros pequeños (desde 300 m2), y utilizarse con diferentes arreglos para los sistemas de rotación de pasturas (MAG, 2007). El pasto estrella africana es usado en sistemas de producción láctea debido a su adaptabilidad a climas tropicales y subtropicales (0 a 2000 m.s.n.m) y su tolerancia a suelos ligeramente alcalinos y ácidos (pH 4,5–8,0), siempre que no haya problemas de toxicidad de aluminio (Peters et al., 2010). La fertilidad de los suelos es un factor clave para el crecimiento de las plantas y tiene una gran influencia sobre la productividad y la calidad del forraje (Moya et al., 2016). La fertilización en pasturas buscan restituir los nutrientes que se extraen del suelo, de los cuales 22 el nitrógeno es el más común usado por los productores, para mejorar la productividad de biomasa y el valor nutricional del pasto estrella (Arteaga et al., 2019). En ese contexto, el sector lácteo costarricense se ha vuelto dependiente de la utilización de diferentes tipos de fertilizantes, para lograr el incremento de la productividad. Las fuentes usadas para fertilización son sintéticas ricas en nitrógeno; orgánicas como los purines, compost, vermicompost, lombriabono; y biológicas, como el uso de bacterias fijadoras de nitrógeno. Todas ellas han demostrado ser una alternativa para incorporar al sistema los nutrientes necesarios para mejorar el desarrollo de las pasturas (Méndez et al., 2019; Solano- López y Villalobos-Villalobos, 2022). La fertilización de pasturas es una práctica de importancia en la gestión de las explotaciones ganaderas, por lo que conocer la respuesta productiva de los forrajes a distintos tipos de fertilizantes (orgánicos e inorgánicos) permitirá identificar opciones novedosas de manejo y realizar una gestión efectiva de los recursos de las fincas. En este estudio se evaluó la morfología, la biomasa del pasto estrella africana y su respuesta en función de cinco tratamientos de fertilización con fuentes orgánicas e inorgánicas, bajo diferentes edades de rebrote. 23 Materiales y métodos Conducción del experimento El estudio se realizó en la Estación Experimental Alfredo Volio Mata (EEAVM) de la Universidad de Costa Rica, ubicada en el Alto de Ochomogo, provincia de Cartago (9°55’10’ N, 83°57’20’’O), a una altitud de 1542 m.s.n.m., con una precipitación media anual de 2050 mm (distribuida de mayo a octubre), temperatura media anual de 19,1ºC (máxima 23,6 ºC y mínima 14,5 ºC) y humedad relativa media de 84% (IMN,2022). El experimento se llevó a cabo en los años 2019 y 2021, en un área de 1619 m2, dentro de potreros previamente establecidos con pasto Estrella Africana, que habían sido manejados bajo un sistema de rotación con descanso de 25 a 30 días. En el año 2020 se suspendió el experimento por la pandemia del Covid-19 y, durante ese periodo, el área de experimento se pastoreó con novillas y vacas secas. En el 2021 se retomó el estudio en la misma área asignada en 2019, y en ambos años al inicio de la época lluviosa (mayo) se realizó una cosecha de uniformización (a 5 cm sobre el nivel del suelo), usando una motosegadora autopropulsada, luego se aplicaron los tratamientos de fertilización y a partir de esa fecha se contaron los días de rebrote para el muestreo. Durante el experimento se encontró una baja presencia de malezas de hoja ancha, las que se eliminaron manualmente y durante el período de estudio no se detectó presencia de plagas o enfermedades . Se asignaron aleatoriamente un total de 24 parcelas en cuatro bloques de 6 parcelas cada uno con un área de 6 m2 por parcela (2×3 m) y separadas por pasillos de 2 m 24 de ancho. En 2021, las parcelas se establecieron nuevamente respetando el mismo diseño usado en el año 2019 para la asignación de los tratamientos. En ambos años se tomó una muestra compuesta de suelo en el área experimental y se realizó análisis químico en el Laboratorio de Suelos y Foliares del Centro de Investigaciones Agronómicas de la Universidad de Costa Rica. En las muestras analizadas no se identificó deficiencia de nutrientes o necesidad de enmienda (Cuadro 1.1). 25 Cuadro 1. 1. Análisis químico de suelo realizado en el área experimental previo al inicio de los muestreos en 2019 y 2021. Variable Unidades 2019 2021 pH H2O 6,10 6,20 Acidez intercambiable cmol(+)/L 0,12 0,10 Ca cmol(+)/L 8,65 8,56 Mg cmol(+)/L 5,30 5,41 K cmol(+)/L 1,79 2,00 CICE* cmol(+)/L 15,86 16,07 Saturación de acidez % 0,80 0,60 P mg/L 53,00 42,00 Zn mg/L 10,80 9,70 Cu mg/L 26,00 24,00 Fe mg/L 414,00 324,00 Mn mg/L 31,00 63,00 Conductividad eléctrica mS/cm 0,40 0,30 C % 5,44 4,68 N % 0,58 0,53 Materia orgánica % 7,77 6,69 C/N % 9,40 8,80 * Capacidad de intercambio catiónico efectivo. Los tratamientos de fertilización evaluados fueron: C= sin fertilización (testigo absoluto), U= urea (46% N), AN= nitrato de amonio (33,5% N) US= urea protegida con azufre (40% N + 6% S) SL= fertilización orgánica con base en excretas bovinas (0,01 g.L-1 de N), AZ= 26 Azospirillum oryzae PCJ1 (dosis de 16 L por parcela, para una concentración mínima de 108 UFC.ml-1). Con excepción de los tratamientos C y AZ, se aplicó una dosis equivalente anual de nitrógeno de 200 kg ha-1 para todos los tratamientos. En el caso de AZ y SL se aplicaron con una regadera y con cubetas, respectivamente, aplicando capas uniformes en el área de cada parcela. En todos los casos se tuvo cuatro repeticiones por tratamiento. El experimento se realizó durante la época lluviosa (mayo a octubre) durante los años 2019 y 2021. Se realizaron tres cortes por tratamiento en cada año, definidos como la edad de rebrote de 35, 45 y 55 días (Cuadro 1.2) Cuadro 1. 2. Fechas y días de rebrote a la cosecha del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) en Cartago (Costa Rica) Fecha de aplicación de fertilizantes Fecha de cosecha Días de rebrote (d) Edad fenológica (hojas rebrote-1) Grados días acumulados (°C) 2019 2021 2019 2021 07-06 31-05 01-08 27-07 55 7,1 1005 03-08 03-08 17-09 17-09 45 6,4 833 01-10 21-09 05-11 26-10 35 6,8 640 27 Determinaciones Desarrollo de la planta Se evaluó la densidad de rebrotes del pasto estrella, por medio del conteo directo de la cantidad de rebrotes por metro cuadrado en un punto aleatorio dentro de cada parcela. La edad fenológica del pasto estrella se definió por medio del conteo del número de hojas verdes por rebrote, para ello se seleccionó aleatoriamente 10 observaciones (plantas) por parcela para un total de 40 observaciones por tratamiento por muestreo, contando a partir del último rebrote lateral en el culmo del pasto (Villalobos y Arce, 2014). La altura de la pradera se estimó en base al punto superior donde se encontraba el dosel, tomando dentro de cada parcela cinco puntos y utilizando una cinta métrica para realizar cada medición. Producción de biomasa El forraje se cosechó a una altura de corte de 5 cm usando una motosegadora autopropulsada y el material cosechado se colocó en bolsas plásticas previamente taradas. Las bolsas con el pasto se pesaron utilizando una pesa romana electrónica colgante con capacidad de 160 kg (0,05± kg) colocada en campo en un sistema de trípode metálico. Luego de pesar el forraje fresco, se tomó una muestra representativa de 1,5 kg que se secó a 60°C por 48 h en un horno de convección por gravedad y posteriormente se estimó el contenido de materia seca (MS), el mismo que se usó para estimar la producción de biomasa seca por hectárea, a partir de la producción de biomasa fresca. 28 Componentes estructurales Se tomaron muestras de 0,25 m2 en cada parcela (24 muestras) por corte, cada muestra fue utilizada para hacer separación de hojas, tallos y senescencia, una vez separados los componentes, se realizó peso en fresco y las muestras se procedieron a secar para obtener las proporciones de cada componente. Diseño experimental y análisis estadístico Se utilizó un diseño en bloques completos al azar con cuatro repeticiones. La información de producción de biomasa fresca y seca, fenología, densidad de rebrotes, altura del dosel y componentes estructurales, se procesaron mediante un modelo lineal generalizado que incluyó la edad de rebrote y el tipo de fertilizante como factores principales. En dicho modelo se analizó el efecto del tipo de fertilizante, edad de rebrote, año de cosecha y la interacción de estos. Se aplicó la prueba de Tukey (P≤0,05) para crear intervalos de confianza para todas las diferencias entre las medias. El análisis de los datos se realizó por medio del software RStudio® versión 1.4.1103 para Windows. 29 Resultados Comportamiento productivo del pasto estrella por edad de rebrote La edad de rebrote mostró un efecto significativo (p<0,05) sobre las variables biomasa fresca y seca, altura del dosel y número de hojas (Cuadro 1.3). En contraste, la variable relacionada a densidad de rebrotes no mostró diferencias entre las tres edades de rebrote evaluadas (P>0,05) (Cuadro 1.3). Cuadro 1. 3. Producción de biomasa fresca y seca, número de hojas, altura del dosel y densidad de rebrotes del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) a tres edades de rebrote en Cartago (Costa Rica). Edad de rebrote (días) Biomasa fresca (kg ha-1) Biomasa seca (kg ha- 1) Altura del dosel (cm) Edad fenológica (hojas. rebrote-1) Densidad de rebrotes (rebrotes m-2) 35 9000a 2053a 22,8a 6,4a 471,9a 45 9200a 2186a 38,4b 6,8b 522,2a 55 18300b 4303b 63,1c 7,1c 526,6a Sig. <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,38 abc Medias con letras diferentes son estadísticamente diferentes (Tukey; ɑ = 0,05). La producción de biomasa fresca y seca, fue similar para las edades de rebrote de 35 y 45 días, mientras que a los 55 días la producción duplicó la de edades más tempranas para ambas 30 variables (Cuadro 1.3). Las variables de altura del dosel, número de hojas y densidad de rebrotes mostraron valores crecientes conforme a la edad de rebrote, teniendo diferencias mayores (p<0,05) entre las edades mayor y menor evaluadas (Cuadro 1.3). Comportamiento productivo del pasto estrella por fuente de fertilizante Producción de biomasa fresca y seca El tratamiento con mayor producción de biomasa fresca fue el de urea protegida con azufre (US), mostrando diferencias significativas (p<0,05) con respecto a los tratamientos control, purines, y Azospirillum, pero valores similares (p>0,05) con respecto a los tratamientos de urea y nitrato de amonio, sin diferencias (p >0,05) entre estos dos últimos (Figura 1,1). El tratamiento US superó al tratamiento control hasta en 5000 kg ha-1. 31 Figura 1. 1. Biomasa fresca del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) con cinco fertilizantes en Cartago (Costa Rica). Medias con letras diferentes son estadísticamente diferentes (Tukey; ɑ = 0.05). La producción de biomasa seca osciló entre 2000–3600 kg ha-1, siendo los tratamientos de urea protegida con azufre y Azospirillum los de mayor y menor rendimiento, respectivamente (Figura 1.2). La biomasa seca del tratamiento de urea protegida con azufre fue superior (p<0,05) al control y los tratamientos orgánicos (SL y AZ, Figura1. 2). La diferencia de producción entre los tratamientos orgánicos y el control con respecto a los inorgánicos osciló entre los 700 y 1300 kg ha-1. 32 Figura 1. 2. Biomasa seca del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) con cinco fertilizantes en Cartago (Costa Rica). Medias con letras diferentes son estadísticamente diferentes (Tukey; ɑ = 0.05). Altura del dosel de la pastura La altura del dosel de la pastura del pasto estrella africana osciló entre 35–47 cm en función de los tratamientos de fertilización (Figura 1.3). El tratamiento de urea con azufre fue superior (p<0,05) con respecto a los tratamientos control (11,31 cm), purines (11,55 cm) y Azospirillum (8,92 cm), pero no diferente (p>0,05) a la obtenida con los tratamientos de urea y nitrato de amonio. 33 Figura 1. 3. Altura del dosel en pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) con cinco fertilizantes (C= sin fertilización, U= urea, AN= nitrato de amonio US= urea protegida con azufre SL= excretas bovinas y AZ= Azospirillum oryzae) en Cartago (Costa Rica). Medias con letras diferentes son estadísticamente diferentes (Tukey; ɑ = 0.05). Número de hojas El número de hojas del pasto estrella africana osciló entre 6,23 – 7,17 hojas rebrote-1, con valores menores (p>0,05) para el tratamiento control y nitrato de amonio con respecto a los demás tratamientos evaluados. Ambos tratamientos produjeron menor número de hojas con respecto al resto de los tratamientos evaluados. Estos resultados evidencian que la aplicación de purines, Azospirillum, urea convencional y urea protegida con azufre estimularon el desarrollo foliar del pasto estrella africana (Figura 1.4). 34 Figura 1. 4. Número de hojas por rebrote del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) con cinco fertilizantes en Cartago (Costa Rica). Medias con letras diferentes son estadísticamente diferentes (Tukey; ɑ = 0.05). Densidad de rebrotes La densidad de rebrotes del pasto estrella africana osciló entre 456–571 rebrotes m-2 y no se encontraron diferencias significativas entre los tratamientos evaluados (p>0,05; Figura 1.5). 35 Figura 1. 5. Densidad de rebrotes del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) con cinco fertilizantes en Cartago (Costa Rica). Medias con letras diferentes son estadísticamente diferentes (Tukey; ɑ = 0.05). Los tratamientos con mayor y menor número de rebrotes fueron nitrato de amonio y urea, con 571,83 y 456,17 rebrotes m-2, respectivamente. Los tratamientos orgánicos tendieron a presentar densidades de rebrote mayores a 520 rebrotes m-2, superando al promedio de los tratamientos de urea y urea protegida (menores de 480 rebrotes m-2) para dicha variable. El nitrato de amonio, el cual tuvo mayor densidad de rebrotes, presento una diferencia en relación al tratamiento control de 93,16 rebrotes m-2. 36 Componentes estructurales de la planta Los componentes estructurales de la planta mostraron valores similares entre los tratamientos de fertilización (Figura 1.6), mostrando rangos de variación entre las medias de tratamiento de 5 puntos porcentuales (pp) para las hojas, 3 pp para los tallos y 4 pp para el material senescente. Figura 1. 6. Componentes estructurales del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) con cinco fertilizantes en Cartago (Costa Rica). 51 53 56 53 55 52 38 39 36 38 38 39 11 8 8 9 7 9 0 10 20 30 40 50 60 C U AN US SL AZ % d e ca d a co m p o n en te Tratamientos Hojas Tallos Senescente 37 Discusión Comportamiento productivo del pasto estrella por edad de rebrote La producción de biomasa fue mayor en meses de mayor pluviosidad en donde las precipitaciones oscilaron entre 70 hasta 500 mm mensuales y a mayores edades de rebrote (Cuadro 1.3), lo cual coincide con lo expresado por Villalobos (2012), donde se observaron mayor producción de biomasa para cosechas de pasto alpiste (Phalaris arundinacea L.) realizadas en meses con mayor pluviosidad . El mismo autor indica que la biomasa y la fenología del pasto alpiste, disminuyeron en los meses de noviembre a enero y aumentaron para la temporada de inicio de invierno (mayo-junio) (Villalobos, 2012). Resultados similares fueron encontrados por Méndez et al. (2019) en Argentina, donde observaron que la producción de la pastura estrella africana (Cynodon plectostachyus (K. Schum.) Pilg) decrecía conforme se limitaban la humedad y la temperatura del suelo, indicando que las dinámicas climáticas (precipitaciones, temperatura, humedad, radiación) constituye un factor ambiental clave que, a través de sus impactos bioquímicos y fisiológicos, determina en gran medida el aumento de la llamarada de crecimiento o curvas de rendimiento en el forraje., comportamiento que se evidenció en esta investigación. La edad de rebrote mostró efectos variables debido a la interacción con los tratamientos evaluados sobre el comportamiento reproductivo del pasto estrella africana. Resultados similares se observaron en Pennisetum purpureum cv Cuba CT-115 con cinco edades de rebrote (30, 45, 60, 75 y 90 días) donde la producción de biomasa fue mayor cuando la pastura alcanzaba una edad de 90 días (27,0 t ha-1 de MS), mientras que la relación hoja:tallo, el contenido de proteína y la digestibilidad fueron mayores con una edad de rebrote de 30 días 38 (León et al., 2022). Similares resultados reporta Ferrufino-Suárez et al. (2022) al analizar el efecto de la edad de rebrote sobre componentes productivos del pasto estrella africana, estos autores mencionan que se incrementó la producción de biomasa conforme avanzó la edad de cosecha. Este incremento puede asociarse a un mayor tiempo en el periodo de crecimiento, permitiendo mayor acumulación de material vegetal. Sin embargo, es importante considerar que prolongar o disminuir los tiempos de corte puede afectar la relación hoja:tallo, por la acumulación de tallos conforme avanza la edad de rebrote. La biomasa fresca y seca en esta investigación aumentó cuando las edades de rebrote fueron mayores. Similares resultados reportan Ferrufino-Suárez et al. (2022) evaluando pasto estrella africana, identifica un aumento de biomasa seca, cuando se aumentaron los días de cosecha, desde 3,16 hasta 6,14 t de MS ha-1 , al pasar de 7 hasta 35 días. Una tendencia similar fue observada por Núñez-Arroyo et al.(2022) trabajando con pasto estrella africana tanto durante la época seca como la lluviosa, con incrementos desde 644,3 hasta 5240,0 kg MS ha-1, con cosechas que iba de los 14 a los 56 días. Una tendencia similar se ha observado en otras especies como pasto desho (Pennisetum pedicellatum Trin.), pasto elefante (Pennisetum purpureum Schumach) y Brachiaria brizantha (Tilahun et al., 2017; González et al., 2011; Merlo-Maydana et al. 2017). En Costa Rica, Ferrufino-Suárez et al. (2022) reportaron un aumento de biomasa en el pasto estrella africana con una tendencia lineal conforme aumentaron las edades de rebrote; en especial entre los 21 y 35 días, esta información indica un efecto positivo para la producción de biomasa cuando la edad de rebrote es mayor. Este comportamiento es propio en el 39 desarrollo y crecimiento fenológico de la planta, que además de estar bajo un programa de fertilización, estuvo siendo evaluada en los meses de mayor precipitación, lo que pudo influir en el desarrollo y la acumulación de biomasa aérea. Es importante considerar esos factores, ya que la aplicación de fertilizantes mejora la producción de forraje, pero sumado a factores ambientales y de manejo, retrasar la cosecha puede influir en la calidad nutritiva del pasto, por efecto de cambios asociados con el aumento de carbohidratos estructurales que ayudan a dar soporte a la planta (Villalobos 2012), por lo que la decisión de usar edades de rebrote menores o mayores debe ser analizada en función de las necesidades y objetivos propios de cada finca En relación con la variable altura de la planta, los mayores valores se registraron a 55 días con 63,1 cm. Resultados similares fueron observados por Tilahun et al. (2017) con pasto desho (Pennisetum pedicellatum Trin.), por Homen et al. (2010) y Vargas et al. (2014) en pasto Mombasa (Megathyrsus maximus) y Correa (2015) en Setaria sphacelata: Esto es producto del proceso de elongación, propios del crecimiento y proceso de maduración del forraje, el cual puede ser influenciado además por la fertilización, factores ambientales y edáficos de sitio. Es importante tomar en cuenta que la altura puede influenciar una mayor cantidad de rebrotes y hojas, pero el retraso en la cosecha también aumenta el peso de los tallos, disminuyendo la proporción entre hoja y tallos en la planta. 40 Comportamiento productivo del pasto estrella en función de las fuentes de fertilizante aplicadas La biomasa fresca encontrada en pasto estrella africana, fue mayor para el tratamiento de urea protegida con azufre con respecto a los tratamientos orgánicos y el control. Estos resultados se asemejan a los reportados por Borges et al. (2012), donde usando diferentes dosis de fertilización y edades de corte, obtuvieron una mayor producción de biomasa fresca con los tratamientos inorgánicos (10905,5 kg ha-1) y menores para tratamientos orgánicos (5965 kg ha-1). Al agrupar los tratamientos en orgánicos e inorgánicos, se evidenció una respuesta consistente de la pastura a los tratamientos inorgánicos. Diversos autores han mencionado el efecto positivo de la fertilización inorgánica sobre distintos componentes productivos de la pastura, el cual puede estar ligado a la facilidad en el suministro de nutrientes y al proceso de liberación que tienen los fertilizantes nitrogenados, lo cual favorece la asimilación de la planta y el crecimiento celular de los tejidos (Borges et al., 2012; Apollon et al., 2022; Solano-Lópezy Villalobos-Villalobos, 2022). Es importante hacer notar que en esta investigación no consideró el tiempo que requieren los fertilizantes orgánicos, para la liberación de nutrientes, la cual surge de forma gradual en comparación con los fertilizantes inorgánicos (Niedzinski et al., 2021). Esta liberación lenta resulta en una absorción de nutrientes menos inmediata por parte de las plantas, lo que influye sobre la producción de biomasa a corto plazo. 41 La fertilización inorgánica en pasto estrella africana ha mostrado, en condiciones similares, producciones de biomasa fresca que oscilan desde 7537 kg ha-1 (Elizondo-Salazar y Espinoza-Fonseca, 2021), hasta 18340 kg ha-1 (WingChing et al. 2016). La producción de biomasa encontrada en este estudio (Figura 1.1), fue similar a valores reportados por Solano- López y Villalobos-Villalobos (2022), donde analizando diversas investigaciones relacionadas a fertilización nitrogenada, obtuvieron datos de producción de biomasa fresca entre 7812 kg ha-1 y 10723 kg ha-1 para pastos del género Cynodon. En relación a los tratamientos orgánicos, la producción de biomasa fresca obtenida en este trabajo (mayor a 9000 kg ha-1), es superior a la reportada por Elizondo-Salazar y Espinoza- Fonseca (2021) en pasto estrella fertilizado con purines (5762 kg ha-1). Según WingChing et al. (2016) la producción de biomasa fresca de pasto estrella africana fertilizado con Azospirillum fue 18 340 kg ha-1, siendo casi el doble de lo obtenido en esta investigación y que podría indicar el potencial productivo de la especie. Estas diferencias productivas pueden asociarse al manejo del experimento, en el cual las edades de cosecha (60 días) fueron superiores a las del presente estudio, así como las condiciones ambientales. WingChing et al. (2016) indican que las bacterias de Azospirillum son capaces de establecerse en la rizosfera del cultivo, lo cual puede tener un efecto importante sobre la fijación de nitrógeno atmosférico y su transferencia a las plantas colonizadas. La producción de biomasa seca fue mayor con el tratamiento de urea protegida con azufre (3649 kg ha-1), obteniendo valores levemente mayores a los reportados por Villalobos et al. (2013) de 3185 kg.ha-1 por cosecha con una dosis anual promedio de 540 kg ha-1 de nitrógeno 42 en sistemas en pastoreo. Borges et al. (2012) obtuvieron resultados similares (3017,5 kg ha- 1), al utilizar dosis de nitrógeno iguales a las de este estudio (200 kg ha-1), y rendimientos similares han sido obtenidos por otros investigadores (Vera et al. 2019; Holland et al., 2018; Arteaga et al., 2019; Méndez et al., 2019) quienes obtuvieron valores entre 2500–3600 kg.ha- 1). Por su parte Villalobos y Arce (2014) reportan mayor producción en pasto estrella africana (4484 kg ha-1) en pastoreo, usando dosis de fertilización de 224, 33 y 67 kg ha-1 de N, P2O5 y K2O, respectivamente. Producciones de biomasa seca mayores a 4000 kg ha-1 han sido reportadas por otros autores (Pozo et al., 2001; Vera y Martín, 2011). Las diferencias productivas encontradas por esos autores respecto a las del presente estudio pueden estar influenciados por otros factores como el manejo, las condiciones climáticas (temperatura, humedad, radiación) y atributos propios del suelo ( Holland et al., 2018). La altura presentó valores mayores en los tratamientos inorgánicos, llegando hasta 47 cm, siendo similar a lo reportado por Muñoz (2020) en pasto Estrella Africana, donde tratamientos inorgánicos alcanzaron alturas de 49,59 y 48,70 cm, respectivamente. En investigaciones de fertilización de pasturas del género Cynodon se han obtenido alturas de 40,7 cm, indicando la variabilidad en la respuesta según la fuente de fertilizante utilizada (Solano-López y Villalobos-Villalobos, 2022). La altura del pasto ha sido usada como indicador del momento de cosecha del pasto, permitiendo inferir el papel que juega el nitrógeno en el desarrollo de la planta (Cunha et al., 2022). Los fertilizantes inorgánicos proporcionan nutrientes de manera rápida y directa, lo cual favorece el crecimiento celular, lo que influye en el aumento en la altura del forraje. Es esencial tener en cuenta que la elongación de la planta alcanza su máximo potencial cuando las condiciones ambientales son 43 óptimas, esto pudo haber influido en los resultados, debido a que la evaluación fue realizada en los meses de mayor pluviosidad, lo cual brindó a la planta condiciones adecuadas para su desarrollo. La variable número de hojas fue similar entre tratamientos, siendo el control y el nitrato de amonio los fertilizantes con valores menores (Figura 1.4). La fenología del pasto estrella africana mostró valores similares a los reportados por Salazar (2007) con 7,9 hojas verdes y dentro del rango reportado por Villalobos y Arce (2014) con 6–8 hojas verdes por rebrote. El uso de la edad fenológica es un indicador biológico específico para cada especie de pasto, estos resultados entre los tratamientos evaluados, pudieron estar influenciados por diversos factores, entre los que podemos destacar las condiciones edáficas y climáticas, las cuales favorecieron que para todos los tratamientos se diera un crecimiento y desarrollo vegetativo adecuado. La densidad de rebrotes fue similar en los tratamientos evaluados (figura 1.5), sin embargo, se observaron algunas diferencias a favor del tratamiento nitrato de amonio, en comparación con el tratamiento control y otros tratamientos de fertilización inorgánica este produjo de 50 a 100 más por metro cuadrado en comparación con los demás tratamiento evaluados, a pesar de haber tenido una edad fenológica menor, lo cual podría atribuirse a una respuesta al crecimiento lateral del pasto con dicho fertilizante. Los valores encontrados fueron menores a los de Rodríguez et al. (2011), quienes reportan rebrotes entre 2012–3824 por metro cuadrado, lo cual puede atribuirse al método de estimación de los rebrotes, el cual no fue esclarecido en la investigación. El nitrato de amonio ha mostrado efectos positivos sobre la 44 densidad de rebrote en pasto ryegrass (Lolium perenne) con 1194,5 rebrote por metro cuadrado (Navarro y Villalobos, 2021). La densidad de rebrotes pudo verse favorecida por la presencia y la velocidad de liberación de nitrógeno de origen inorgánico, en especial de Nitrato de amonio (el cual es rápidamente disponible para la planta y se mueve fácilmente en el suelo hacia las raíces), lo que favorece el crecimiento celular y la producción de nuevos tejidos en la planta, así mismo esta variable se ve influenciada por las condiciones agroecológicas, las que determinan y ayudan en los proceso de absorción y crecimientos necesarios para el desarrollo de la planta, estos datos indican además, que habrán puntos de crecimiento de hojas que pueden ser consumidas por el animal, por ello debe ser una variable a considerar en la planificación de las pasturas, ya que esto garantizará mayor disponibilidad de alimento y capacidad de cobertura y competencia del cultivo. Los componentes estructurales fueron similares entre los tratamientos (Figura 1.6), siendo el nitrato de amonio y los purines los tratamientos con mayores proporciones de hoja (56 y 55% respectivamente). La proporción de tallo fue similar mientras que la proporción de material senescente fue baja en la mayoría de los tratamientos. Las proporciones de hojas encontradas en este estudio fueron mayores a los reportadas por Villalobos y WingChing (2019), en donde evaluaron el efecto de remoción mecánica y obtuvieron porcentajes de hojas entre 36–44%., la cosecha mecánica utilizada en este estudio pudo favorecer que los tratamientos evaluados tuviesen proporciones de hojas y tallos que permitieron lograr relaciones de hoja:tallo mayores a 1 (1,30–1,55), lo cual es deseable en cualquier especie de pastura (Simioni et al., 2014). A pesar de que las proporciones de hojas, tallos y material senescente fueron similares. Aparentemente la fertilización tuvo un efecto positivo en los componentes estructurales, pues 45 las parcelas control tuvieron mayor proporción de material senescente y menor de hojas, lo que sugiere que la fertilización puede ayudar a mejorar el comportamiento productivo y fenológico de la planta, lo que puede atribuirse a la facilidad de disponibilidad de nutrientes, la concentración y el proceso de liberación de los mismos, complementado con buenas condiciones edáficas y ambientales que favorezcan el crecimiento de la planta. La información obtenida supone que el manejo del pasto debe potenciar la producción y utilización de la hoja, con lo cual la senescencia se ve disminuida (Villalobos y WingChing, 2019), esto ayudará a favorecer el consumo de los animales mientras que mantenga planes de pastoreo efectivos y ajustado a cada sistema productivo. 46 Conclusiones La edad de rebrote mostró un efecto significativo sobre la producción de biomasa fresca, seca, altura de la planta y número de hojas, siendo la edad de rebrote de 55 días, la que obtuvo valores mayores, esto puede ser considerado en los planes de manejo, tomando en cuenta que, el efecto que el retraso del rebrote pueden causar sobre variables nutricionales, las cuales son de gran importancia para establecer un buen manejo de la nutrición de los bovinos. La información obtenida no permitió establecer efecto consistente en la respuesta productiva a los fertilizantes evaluados. Las diferencias observadas entre tratamientos orgánicos e inorgánicos fueron similares, sin que un grupo de tratamientos sobresaliera de manera consistente en las variables analizadas. Independientemente del tratamiento aplicado, se observó mayor proporción de hojas respecto a tallos, por efecto del uso de fertilización en la pastura. En función de los resultados de esta investigación, los productores pueden disponer de información que les permita tomar decisiones sobre el tipo de fertilizante a utilizar, el cual se ajusten a las necesidades y particularidades de cada finca, para aumentar la disponibilidad y calidad de los pastos. 47 Agradecimientos Los autores agradecen a la Estación Experimental de Ganado Lechero Alfredo Volio Mata de la Universidad de Costa Rica por su apoyo con el área, equipos y personal de apoyo para la realización del experimento. A la Escuela de Zootecnia de la Universidad de Costa Rica, por el equipo facilitado, laboratorio y espacios para el procesamiento de datos de campo. Al sistema de estudios de posgrado (SEP), por su apoyo en esta investigación. 48 Bibliografía Apollon, W., Baptiste, Y.J., Wagner, B.J., Maldonado, A.L., y Espino, H. (2022). Efecto de la fertilización orgánica e inorgánica en la producción y calidad de Brachiaria brizantha. Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas, 13(1): 1–13. DOI: https://doi.org/10.29312/remexca.v13i1.2637. Arteaga, D.V., Cedeño, G., Cedeño, G., Cargua, C.J., Garay L. (2019). Eficiencia agronómica de nitrógeno y producción de Cynodon plectostachyus (K. Schum.) Pilg. En función de dos frecuencias de corte. Chilean Journal of Agricultural and Animal Sciences, 35(3): 251–260. DOI: https://doi.org/10.4067/S0719-38902019005000405. Astúa-Ureña, M., Campos-Granados, C.M., y Rojas-Bourrillon, A. (2021). Efecto de la fertilización nitrogenada y la edad de rebrote sobre las características morfológicas y rendimiento agronómico del botón de oro (Tithonia diversifolia) ecotipo INTA-Quepos. Nutrición Animal Tropical, 15(1). DOI: https://doi.org/10.15517/nat.v15i1.47521. Berone, G. D., Cicore, P., Errecart, P., Insua, J., Jaimes, F., Maglietti,C., Marino, A. y Orionte, S. (2022). Guía para el manejo de pasturas en función del stock de pasto y la tasa de crecimiento. Instituto Nacional de Tecnología Agropecua. oai:localhost:20.500.12123/11337. https://doi.org/10.4067/S0719-38902019005000405 https://doi.org/10.15517/nat.v15i1.47521 49 Borges, J.A., Barrios, M.,y Escalona, O. (2012). Efecto de la fertilización orgánica e inorgánica sobre variables agroproductivas y composición química del pasto estrella (Cynodon nlemfuensis Vanderyst). Zootecnia Tropical, 30 (1): 17-25. Correa, G. R. (2015). Comportamiento agronómico, composición química y degradabilidad ruminal in situ del pasto miel (Setaria sphacelata). (Tesis de maestria)Universidad de Las Fuerzas Armadas, Ecuador. Composición morfológica del forraje ryegrass anual (Lolium multiflorum) cv. Jumbo en respuesta a tres fórmulas nitrogenadas. Nutrición Animal Tropical, 15(2): 99-122. DOI: https://doi.org/10.15517/nat.v15i2.48409. Cook, B.G., Pengelly, B.C., Brown, S.D., Donnelly, J.L., Eagles, D.A., Franco, M.A., Hanson, J., Mullen, B.F., Partridge, I.J., Peters, M., and Schultze-Kraft, R. (2005). Tropical Forages: An interactive selection tool. CD-ROM. Brisbane, Australia: CSIRO, Queensland, Australia: Department of Primary Industries and Fisheries, Cali, Colombia: CIAT and Nairobi, Kenya: ILRI. https://cgspace.cgiar.org/handle/10568/33575. Cunha, A.M.Q., Macedo, V.H.M., de Oliveira, J.K.S., Melo, D. de M., Domingues, F. N., Cândido, E.P., Faturi, C., and do Rêgo, A. C., (2022). Nitrogen fertilisation as a strategy for intensifying production and improving the quality of Massai grass grown in a humid tropical climate. Journal of Plant Nutrition, 45(14), 2213–2227. DOI: https://doi.org/10.1080/01904167.2022.2046078. https://doi.org/10.15517/nat.v15i2.48409 https://cgspace.cgiar.org/handle/10568/33575 https://doi.org/10.1080/01904167.2022.2046078 50 León, G.E., Ramos-Juárez, J. A., Izquierdo-Reyes, F., Joaquín-Torres, B.M., y Meléndez- Nava, F. (2022). Comportamiento productivo y valor nutricional del pasto Pennisetum purpureum cv Cuba CT-115, a diferente edad de rebrote. Revista mexicana de ciencias pecuarias, 13(4): 1055–1066. DOI: https://doi.org/10.22319/rmcp.v13i4.5217. Elizondo-Salazar, J.A., y Espinoza-Fonseca, H. (2021). Evaluación de los purines como una alternativa de fertilización orgánica en pasto Estrella Africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst). Nutrición Animal Tropical, 15(2): 25–41. DOI: https://doi.org/10.15517/nat.v15i2.48001. Ferrufino-Suárez, AJ, Mora-Valverde, D., y Villalobos-Villalobos, LA. (2022). Biomasa y bromatología de African Stargrass (Cynodon nlemfuensis Vanderyst) con cinco estados de rebrote. Agronomía Mesoamericana, 33 (2): 477746. DOI: https://doi.org/10.15517/am.v33i2.47746. González, I., Betancourt, M., Fuenmayor, A., y Lugo, M. (2011). Producción y composición química de forrajes de dos especies de pasto Elefante (Pennisetum sp.) en el Noroccidente de Venezuela. Zootecnia Tropical, 29(1):103–112. Holland, C. M., Marchant, K., Kriese-Anderson, L., Gamble, B., and Muntifering, R. (2018). Stockpiled “Tifton 85” bermudagrass for cow-calf production as influenced by nitrogen fertilization. Journal of Animal Science, 96(7): 2907–2922. DOI: https://doi.org/10.1093/jas/sky190. https://doi.org/10.22319/rmcp.v13i4.5217 https://doi.org/10.15517/nat.v15i2.48001 https://doi.org/10.15517/am.v33i2.47746 https://doi.org/10.1093/jas/sky190 51 Instituto Meteorológico Nacional (IMN). (2022). Condiciones actuales del tiempo. Estación Automática de Alfredo Volio en Cartago. https://www.imn.ac.cr/especial/estacionAlfredoVolio.html MAG. (2007). Agrocadena de leche índice de contenido. Caracterización Agrocadena de Leche, Región Central Oriental, 1–109. Recuperado de http://www.mag.go.cr/bibliotecavirtual/E70-10747.pd. Méndez, R., Fernández, J.A., y Yáñez, E.A. (2019). Efecto de la fertilización nitrogenada sobre la producción y composición de Cynodon plectostachyus. Revista veterinaria, 30(1): 48–53. DOI: https://doi.org/10.30972/vet.3013899. Merlo-Maydana, F.E., Ramírez-Avilés, L., Ayala-Burgos, A.J., y Ku-Vera, J.C. (2017). Efecto de la edad de corte y la época del año sobre el rendimiento y calidad de Brachiaria brizantha (A. Rich.) Staff en Yucatán, México. Journal of the Selva Andina Animal Science, 4(2): 116–127. Muñoz, C. W. (2020). Evaluación de dos tratamientos sobre el desarrollo productivo y vegetativo de Cynodon nlemfuensis (pasto estrella). http://repository.unad.edu.co/handle/10596/33745. Navarro-Zamora, L. A., y Villalobos-Villalobos, L. A. (2021). Composición morfológica del forraje ryegrass anual (Lolium multiflorum) cv. Jumbo en respuesta a tres fórmulas https://www.imn.ac.cr/especial/estacionAlfredoVolio.html http://www.mag.go.cr/bibliotecavirtual/E70-10747.pd https://doi.org/10.30972/vet.3013899 http://repository.unad.edu.co/handle/10596/33745 52 nitrogenadas. Nutrición Animal Tropical, 15(2): 99-122. DOI: https://doi.org/10.15517/nat.v15i2.48409. Niedziński, T., Sierra, M.J., Łabętowicz, J., Noras, K., Cabrales, C. and Millán, R. (2021). Release of nitrogen from granulate mineral and organic fertilizers and its effect on selected chemical parameters of soil. Agronomy 11(10):1981. https://doi.org/10.3390/agronomy11101981. Núñez-Arroyo, J.M., Jiménez-Castro, J.P., Tobía-Rivero, C.M., Arias-Gamboa, L.M., Jiménez-Alfaro, E., y Padilla-Fallas, J.E. (2022). Efecto de la edad de rebrote y época del año sobre la biomasa y calidad bromatológica en gramíneas utilizadas en tres zonas agroclimáticas de Costa Rica (I PARTE). Nutrición Animal Tropical, 16(2): 91-114. DOI: https://doi.org/10.15517/nat.v16i1.50370. Pedreira, B. C. E, Pedreira, C. G. S., y Silva, S. C. da. (2007). Estrutura do dossel e acúmulo de forragem de Brachiaria brizantha cultivar Xaraés em resposta a estratégias de pastejo. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 42(2): 281–287. DOI: https://doi.org/10.1590/S0100- 204X2007000200018. Peters, M., Franco, L.H., Schmidt, A., Hincapié, B. (2010). Especies forrajeras multipropósito opciones para productores del Trópico Americano. CIAT 2010. https://doi.org/10.15517/nat.v15i2.48409 https://doi.org/10.15517/nat.v16i1.50370 https://doi.org/10.1590/S0100-204X2007000200018 https://doi.org/10.1590/S0100-204X2007000200018 53 Pozo, P.P.D., Herrera, R.S., García M., y Cruz, A.M. (2001). Análisis del crecimiento y desarrollo del pasto estrella (Cynodon nlemfuensis Vanderyst) con y sin adición de fertilizante nitrogenado.Revista Cubana de Ciencia Agrícola, 38(2): 189-195. Rodríguez, G., Patiño, P. R., B, L. A., y Gil, J. (2011). Dinámica de crecimiento de pasturas con manejo rotacional en diferente topografía en un sistema de producción de carne vacuna en Córdoba, Colombia. Revista Colombiana de Ciencia Animal, 3(1):47–61. Solano-López, M.J., y Villalobos-Villalobos, L.A. (2022). Fertilización nitrogenada en pastos del género Cynodon. Nutrición Animal Tropical, 16(1), 82–104. DOI: https://doi.org/10.15517/nat.v16i1.51542. Simioni, T.A., Hoffmann, A., Gomes, F.J., Mousquer, C.J., Teixeira, U.H.G., Fernandes, G.A., Botini, L.A., y de-Paula, D.C. (2014). Senescência, remoção, translocação de nutrientes e valor nutritivo em gramíneas tropicais. Pubvet 8:1551-1697. DOI:https://doi.org/10.22256/pubvet.v8n13.1743. Tilahun, G., Asmare, B., Mekuriaw, Y., Tilahun, G., Asmare, B., and Mekuriaw, Y. (2017). Effects of harvesting age and spacing on plant characteristics, chemical composition and yield of desho grass (Pennisetum pedicellatum Trin.) in the highlands of Ethiopia. Tropical Grasslands-Forrajes Tropicales, 5(2): 77–84. DOI: https://doi.org/10.17138/tgft(5)77-84. https://doi.org/10.15517/nat.v16i1.51542 https://doi.org/10.22256/pubvet.v8n13.1743 https://doi.org/10.17138/tgft(5)77-84 54 Moya, E., Ariza-Suárez, D., Baena-Aristizabal, C.D., Cortés-Gómez, S., Becerra-Mutis, L., y Riaño-Hernández, C.A. (2016). Efecto de la fertilización en el crecimiento y desarrollo del cultivo de la avena (Avena sativa). Pastos y Forrajes, 39(2): 102–110. Vargas, J., Leonard, I., Uvidia, H., Ramírez, J., Torres, V., Andino, M., y Benítez, D. (2014). El crecimiento del pasto Panicum maximum vc Mombaza en la Amazonía Ecuatoriana. Revista Electronica de Veterinaria, 15 (9) 1–7. Vera, D., Cedeño, G., Cedeño, G., Cargua, J., y Garay, M. (2019). Eficiencia agronómica de nitrógeno y producción de Cynodon plectostachyus (K. Schum.) Pilg. En función de dos frecuencias de corte. Chil. j. agric. anim. Sci, 35(3): 251–260. Vera, J.T. y Martín, G. (2011). Pasto estrella en suelos salinos del Noa. Cátedra de forrajes, Argentina. Facultad de Agronomía y Zootecnia de la U.N.T. Argentina. 19 (231):40-44. Villalobos, L. (2012). Fenología, producción y valor nutritivo del pasto alpiste (Phalaris arundinacea) en la zona alta lechera de Costa Rica. Agronomía Costarricense 36:25-37. DOI: 10.15517/rac.v36i1.9962. IN: http://www.mag.go.cr/rev_agr/v36n01_025.pdf. Villalobos, L., y Arce, J. (2014). Evaluación agronómica y nutricional del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis) en la zona de Monteverde, Puntarenas, Costa Rica. II. valor nutricional. Agronomía Costarricense, 38(1): 133-145. DOI: 10.15517/RAC.V38I1.15162. IN: http://www.mag.go.cr/rev_agr/v38n01_133.pdf. http://www.mag.go.cr/rev_agr/v36n01_025.pdf http://www.mag.go.cr/rev_agr/v38n01_133.pdf 55 Villalobos, L., Arce, J., y WingChing, R. (2013). Producción de biomasa y costos de producción de pastos estrella africana (Cynodon nlemfuensis), kikuyo (Kikuyuocloa clandestina) y Ryegrass Perenne (Lolium perenne) en lecherías de Costa Rica. Agronomía Costarricense, 37(2):91–103. http://www.mag.go.cr/rev_agr/v37n02_091.pdf. Villalobos, L., y WingChing-Jones, R. (2019). Remoción mecánica del material senescente para la recuperación de pasturas. Agronomía Mesoamericana, 30 (3): 821–840. DOI: https://doi.org/10.15517/am.v30i3.36625. WingChing, R., Lorío, L.U., Barquero. (2016). Uso de Azospirrillum spp. Como biofertilizante en la producción de estrella africana ( Cynodon nlemfuensis ). Cuadernos de Investigación UNED, 8(2): 259–265. DOI: https://doi.org/10.22458/urj.v8i2.1570. https://doi.org/10.15517/am.v30i3.36625 https://doi.org/10.22458/urj.v8i2.1570 56 6. CAPÍTULO 2. VALOR NUTRICIONAL DEL PASTO ESTRELLA AFRICANA FERTILIZADA CON FUENTES ORGÁNICAS E INORGÁNICAS https://doi.org/10.53588/alpa.320205 Resumen La producción de forrajes de calidad es la base para el desarrollo de la ganadería y para la producción de alimentos para el consumo humano. La investigación tuvo como objetivo evaluar la respuesta del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) con diferentes fertilizantes y edades de cosecha sobre la calidad de la pastura. El experimento se realizó en la provincia de Cartago, Costa Rica, entre los meses de mayo a octubre de los años 2019 y 2021. Se utilizó diseño en bloques completamente aleatorizados (DBCA) y fue analizado mediante un modelo lineal generalizado que incluyó edad de rebrote, año y tipo de fertilizante como factores principales. Los resultados indican que no hubo efecto del tipo de fertilizante (p > 0,05) sobre las variables nutritivas de la pastura. Las edades de rebrote mostraron efecto (p < 0,05), para las variables de materia seca (MS), proteína cruda (PC) y digestibilidad in vitro de la MS (DIVMS), teniendo valores más altos para edades de rebrote de 45 días. Las variables FDN, FDA, LDA, ED, EM y ENL aumentaron conforme aumentó la edad de cosecha y en tanto la DIVFDN y TDN disminuyeron. Los hallazgos indican que los componentes nutritivos de la pastura se vieron afectados por las edades de rebrote, confirmando que el manejo de pasturas permite lograr cosechas de biomasa forrajera de alta calidad y mejorar la disponibilidad de nutrientes para los bovinos. Palabras clave: Pasto; Cosecha, Fertilización, Nutrición. https://doi.org/10.53588/alpa.320205 57 Abstract The production of quality fodder is the basis for the development of livestock and for the production of food for human consumption. The objective of this study was to evaluate the response of African Star grass (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) to different fertilizers and days of regrowth on pasture quality. The experiment was conducted in the province of Cartago, Costa Rica, from May through October in 2019 and 2021. A completely randomized block design (CRBD) was used and was analyzed using a generalized linear model that included days of regrowth, year, and type of fertilizer as the main factors. The results indicated that there was no effect of the fertilizer (p > 0,05) on the pasture nutritive variables. Days of regrowth showed effect (p < 0,05), for dry matter (DM), crude protein (CP) and in vitro DM digestibility (IVDMD), having greater values at 45 days regrowth. The variables NDF, ADF, ADL, DE, ME and NEL increased with the days if regrowth, while the DIVFDN and TDN decreased. The findings indicate that the pasture nutritive components were influenced by the days of regrowth, confirming that pasture management plans are the basis to achieve high quality fodder and improve nutrient supply to cattle. Key words: Pasture; Harvest; Fertilization; Nutrition. 58 Introducción La ganadería es de fundamental importancia para América Latina y el Caribe (ALC), ya que representa una fuente de alimentos básicos, que contribuye a la seguridad alimentaria y a la economía de los países de la región (FAO, 2021). En Costa Rica este sector ha contribuido al desarrollo económico, agropecuario, comercial y social del pueblo costarricense. (Saborío y Gutiérrez 2010). Según INEC (2022), en el país existe una población de 1 509 011 bovinos y 1 044 909 hectáreas de pasturas. Los pastos son la principal fuente de alimentación en la ganadería tropical, sin embargo, son cultivados en suelos de media y baja fertilidad, lo que limita su rendimiento, valor nutricional y, consecuentemente, la productividad animal (Ram y Trivedi, 2013). En este sentido, la fertilización busca mantener el suelo en un nivel de producción óptimo así como incrementar la producción y el valor nutricional de las pasturas que son sometidas a dichas prácticas (Pezo y García 2018). La fertilidad de los suelos es un factor clave para el crecimiento de las plantas y tiene una gran influencia sobre la productividad y la calidad nutricional del forraje (Moya et al. 2016). Las prácticas de fertilización en pasturas buscan restituir los nutrientes que se extraen del suelo, el nitrógeno es el nutriente más comúnmente aplicado por los productores para mejorar la productividad de biomasa y el valor nutricional del pasto estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst) (Pezo y García 2018). Para compensar esta extracción se