Los árboles ejercen varios efectos sobre el ecosistema de las pasturas, siendo la mayoría de esos efectos benéficos. Dichos efectos dependen de la magnitud del sombreado, la cual a su vez depende de la densidad de árboles, del arreglo espacial, de la altura que estos alcancen, así como de la arquitectura y fenología que caracterice la especie del árbol.

El microclima que se genera por el sombreamiento del árbol y el aumento en la disponibilidad de N en el suelo tienen incidencia sobre la calidad de las gramíneas. Al respecto, se han realizado algunos trabajos, encontrándose un mayor contenido de proteína cruda (PC) en las gramíneas asociadas con árboles (Daccarett y Blyndestein, 1968; Bronstein, 1984; Bustamante, 1991; Belsky, 1993; Carvalho, et. al.,1994) en comparación con las establecidas a pleno sol.

Otra característica afectada por los árboles es la digestibilidad in vitro de la materia seca (DIVMS), parámetro importante en términos de definir la calidad de la gramínea. Algunos autores reportan mayores valores cuando las gramíneas están asociadas con árboles, aunque dichas diferencias no han sido significativas (Bronstein, 1984; Bustamante, 1991), mientras que otros autores han encontrado disminuciones en la DIVMS de algunas gramíneas bajo la copa, en comparación con la pradera abierta (Belsky, 1993; Wilson y Wong, 1982).

La B. humidicola se ha caracterizado por su amplia adaptación a los diversos ambientes existentes en América Tropical y su adopción por productores es cada vez mayor. Es una especie bien adaptada a suelos pobres o cuando hay pocas posibilidades de hacer uso de altos insumos, pero su valor nutritivo es bajo, principalmente debido a su bajo nivel de PC. En este sentido es importante aprovechar el efecto positivo que pueden tener los árboles sobre el contenido de PC, especialmente si este es una leguminosa. Al respecto, Bustamante (1991) reporta un incremento del 24 % en asocio con Erythrina poeppigiana en comparación con los valores encontrados en la B. humidicola como monocultivo. Similares resultados fueron observados por Lascano y Thomas (1988) cuando esta gramínea se asoció con Arachis pintoi.

Se desconoce como la degradabilidad de la materia seca (MS), PC y pared celular varía en condiciones bajo sombra, como consecuencia del microclima y los cambios en la composición del suelo. Estos parámetros son importantes para conocer el verdadero potencial de este forraje y hacer un uso más eficiente en el desarrollo de sistemas de alimentación animal.

Con base en lo anterior se planteó el presente estudio con el fin de determinar el efecto que tiene la Acacia mangium sobre la calidad forrajera de B. humidicola, en términos de PC, fibra en detergente neutro (FDN), fibra en detergente ácido (FDA), lignina, digestibilidad in vitro de la materia seca (DIVMS), solubilidad de la proteína, proteína ligada a la pared (PCLFDN) y degradabilidad de la MS, FDN y PC.

El estudio se realizó en la finca experimental y el laboratorio de Fitoquímica del Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza (CATIE), en Turrialba, Costa Rica. Ubicado a 9º 53’ Latitud Norte y 83º 38’ Longitud Oeste y a 602 msnm de altitud. La temperatura media anual es de 22.1ºC, con una precipitación media anual de 2600 mm distribuidos más o menos en forma uniforme durante todo el año, y una humedad relativa de 90.4% (CATIE, 1987). Corresponde a la zona de vida Bosque Muy Húmedo Premontano (Holdridge, 1978).

Las muestras del material fueron tomadas en la Estación Experimental de Calabacito en Panamá (bosque húmedo tropical) y estuvieron compuestas por hojas y tallos. El sitio y la forma en que se realizó la toma de muestras fueron similares a las descritas por (Bolívar, 1998).

Se utilizaron dos novillos cruzados romosinuanos x cebú, machos, castrados, con fístula permanente al rumen, de 53 meses de edad y con pesos de 624 y 648 kg. La dieta que se les suministró estuvo compuesta por 70% de gramíneas (Panicum maximum y Cynodon nlemfuensis ) y 30% de leguminosas (Gliricidia sepium y Calliandra calothyrsus ), con agua y sal a voluntad. El alimento fue suministrado en dos porciones iguales cada 12 horas, a fin de mantener relativamente estable el ambiente ruminal.

Se utilizó la técnica de bolsa porosa de dacrón, según la metodología descrita por Orskov et al. (1981). El forraje se incubó seco y molido en una criba de 2 mm. Los tiempos de incubación fueron: 0, 4, 8, 16, 32, 48 y 72 horas. Se inició con la introducción de las bolsas de cada tratamiento para el mayor tiempo de incubación, finalizándose con el tiempo cero; a cada animal se le introdujeron 56 bolsas. Cumplidas las 72 horas de incubación las bolsas del rumen fueron retiradas y lavadas con agua potable con el fin de eliminar los residuos adheridos.Posteriormente se exprimieron y se secaron en un horno de aire forzado a 60°C durante 48 horas. La pérdida de peso se consideró como el valor de desaparición de la MS.

Las muestras de B. humidicola fueron refrigeradas durante el transporte al laboratorio de Fitoquímica del CATIE, donde posteriormente se secaron a 60 ºC, durante 48 horas y posteriormente molidas en un molino Milley, utilizando una criba de 1 mm. A estas muestras se les determinó fibra en detergente neutro (FDN), Fibra en detergente ácido (FDA), lignina y cenizas por el método descrito por Van Soest y Robertson (1985); proteína cruda (PC) por Micro-Kjeldahl, descrito por Bateman (1970) y la digestibilidad in vitro de la materia seca (DIVMS) según la técnica de Tilley y Terry (1963). La solubilidad de la proteína se determinó mediante la solución buffer de borato-fosfato (Krishnamoorthy et al., 1982).

Los porcentajes de degradación de MS, PC y FDN en cada tiempo de incubación se calcularon con la siguiente fórmula:

El ajuste de las curvas de degradabilidad acumulativa, se realizaron mediante el procedimiento de regresión no lineal (NON-LIN) de Marquardt, del paquete estadístico SAS (1985). La degradabilidad de la MS fue ajustada por el modelo descrito por Orskov (1982):

Donde:
Y = Porcentaje de degradación acumulada en el tiempo "t", %.
a = Intercepto de la curva de degradación cuando t = 0 (degradabilidad inicial), %.
b = Fracción degradada por acción de los microrganismos, %.
c = Tasa de degradación, horas.
t = Tiempo de incubación en el rumen, horas.
e = Base de los logaritmos naturales.

Con este modelo se calculó la degradabilidad potencial (a+b), fracción potencialmente degradable por acción microbial cuando t = ¥ .

Para el cálculo del porcentaje de degradación ruminal de la PC , se utilizó el modelo propuesto por Medina (1980):

Donde:
Y = Degradabilidad ruminal acumulativa de la proteína cruda del forraje, %.
A = Degradabilidad potencial de la PC en el rumen, %.
b = Fracción degradada por los microorganismos del rumen, %.
c = Tasa de degradación de la PC en el rumen, h.
t = Tiempo de incubación, h.
e = Base de los logaritmos naturales.

La degradación ruminal acumulativa de los constituyentes de la pared celular (FDN), en función del tiempo, se estimó por el modelo "no lineal" utilizado por Espinoza (1983):

Donde:
Y = Degradabilidad acumulativa de los constituyentes de la pared celular en el tiempo
A = Degradabilidad potencial de la FDN, %.
b = Tasa de degradabilidad de la FDN,
t = Tiempo de incubación en el rumen, h.
l = Largo del período prefermentativo, h.
e = Base de los logaritmos naturales

Para evaluar el efecto de la acacia sobre la calidad y parámetros de degradabilidad de la B. humidicola se utilizó un diseño completamente al azar con un arreglo de parcelas divididas, donde la parcela grande correspondió al tipo de sistema (S) y las subparcelas estuvieron constituidas por la época (E). El factor S constó de dos niveles (Brachiaria humidicola como monocultivo (BMC) y bajo un sistema silvopastoril con acacia (SSP), al igual que el factor E (época seca y época lluviosa). Cada tratamiento tuvo con cinco repeticiones. Para la degradabilidad de la proteína se utilizaron cuatro repeticiones.

Para evaluar la variabilidad espacial de la calidad de B. humidicola a diferentes distancias del árbol, se utilizó el mismo diseño. Las parcelas grandes estuvieron constituidas por las distancias al árbol (D), y las subparcelas por la época (E). El factor D constó de tres niveles (1, 2.5 y 4 m) y el factor E por dos (época seca y época lluviosa). Fueron utilizadas cinco repeticiones por tratamiento.

En ambos experimentos los análisis estadísticos se realizaron por el procedimiento de Análisis de Varianza (SAS, 1985) y se realizó un análisis de residuos a todas las variables para verificar el cumplimiento de los supuestos, para esto se utilizó el procedimiento de Proc Univariate, para normalidad y Proc Discrim para homogeneidad de varianzas, tanto por sistema, como por época, las interacciones se analizaron por Ls Means (SAS, 1985).

En el segundo experimento, en el cual se estudió el efecto de la acacia en las diferentes distancias, se hizo comparaciones entre medias por medio de una prueba Tukey (Steel y Torrie, 1988). Adicionalmente se hizo una prueba de Sphericity por medio de la prueba de Mauchly, utilizando el PROC GLM y el comando REPEATED de SAS (Kuehl, 1994), la cual es utilizada para analizar los datos cuando se toman diferentes mediciones sobre una misma unidad experimental, para verificar de que no existiera autocorrelaciones entre las medidas tomadas en las tres distancias, ya que estas no fueron aleatorizadas.

Los coeficientes de correlación de Pearson se hallaron utilizando el procedimiento estadístico PROC CORR de SAS (1985).

El análisis de varianza detectó efectos significativos de la época sobre los porcentajes de PC, DIVMS, hemicelulosa y solubilidad de la proteína, los cuales fueron mayores en la época lluviosa. También se encontraron diferencias significativas sobre los contenidos de lignina, proteína ligada a la pared y FDA siendo superiores en la época seca. Los contenidos de FDN, hemicelulosa y proteína ligada a la pared de esta gramínea fueron mayores en BMC, mientras que la PC y la solubilidad de la proteína fueron mayores en el SSP. No se presentaron diferencias significativas entre sistemas para los porcentajes de FDA, celulosa y lignina. La DIVMS tendió a ser mayor en el SSP con acacia, pero la diferencia no fue significativa (Cuadro 1).

Se detectaron interacciones significativas entre época y sistema para los contenidos de FDA, hemicelulosa y celulosa. En la época lluviosa se presentaron mayores valores de FDA y celulosa en la gramínea bajo el SSP y mayor porcentaje de hemicelulosa en BMC; mientras que en la época seca no se presentaron diferencias significativas para los contenidos de hemicelulosa y celulosa en los dos sistemas, pero se presentaron mayores niveles de FDA en la BMC. No hubo efecto significativo de la época sobre los valores de estas tres variables en el pasto bajo el SSP, mientras que si fueron altamente significativas en la BMC.

En cuanto al análisis a diferentes distancias, solo se encontró diferencia significativa para DIVMS (P< 0.007), cuyos valores fueron superiores en D1 y D2 con relación a D3. La PC y solubilidad de la proteína presentaron mayores valores cerca del árbol (D1), pero las diferencias no fueron significativas (Cuadro 2).

En el cuadro 3, se pueden observar los valores de los parámetros de degradabilidad ruminal de la MS de B. humidicola en las diferentes épocas y sistemas. En el análisis de varianza se detectó diferencia significativa entre épocas (P < 0.0003) para degradabilidad inicial (DI) , degradación potencial (DP), tasa de degradación (TD) y fracción degradada por los microorganismos (b) (P < 0.01), los cuales fueron superiores en la época lluviosa. Se encontró diferencia significativa para DI en los diferentes sistemas (P< 0.01), siendo superior en el SSP. Los valores de b, DP y TD fueron mayores en el SSP, aunque no detectó diferencia significativa, siendo la DP superior en un 4 % bajo este sistema.

Se encontró un efecto significativo de la época sobre DP (P< 0.004), TD (P< 0.004), presentando mayores valores en la época lluviosa y sobre el período prefermentativo (l) (P< 0.04), el cual fue superior en la época seca . Entre sistemas se detectó diferencia (P< 0.0009) para l, siendo mayor en la BMC (Cuadro 4)

La época (P< 0.01) y el sistema (P< 0.004) afectaron significativamente la DP, la cual fue superior en la época lluviosa y bajo el SSP (Cuadro 5, Figura 1). Los resultados de la DP de la PC muestran que la humidicola bajo el SSP tuvo una dinámica de degradación en el tiempo diferente a la que se observó en la BCM, encontrándose un valor de la DP de 67.4 % bajo el SSP, superando en un 22.5 % la encontrada en BMC. No se detectaron diferencias significativas para B y TD en las diferentes épocas y sistemas.

Cuadro 5. Parámetros de degradabilidad ruminal in situ de la PC de Brachiaria humidicola en un sistema silvopastoril con A. mangium (SSP) y como monocultivo (BMC) en las diferentes épocas

Los coeficientes de correlación entre la composición inicial del pasto (PC, lignina), DIVMS, solubilidad de la proteína y PC ligada a la FDN, con algunos parámetros de degradabilidad de la MS, PC y FDN se pueden observar en la Cuadro 6. En este caso la DIVMS y la PC ligada a la FDN están altamente correlacionadas con todos los parámetros de degradabilidad analizados. La degradabilidad inicial y potencial de la MS estuvieron altamente correlacionados con los parámetros de degradación de la FDN y con la Degradabilidad potencial de la PC. Igualmente se encontraron correlaciones significativas entre la DIVMS y PC (r= 0.56; P< 0.009); solubilidad de la proteína (r= 0.64; P< 0.002) y con PC ligada a la FDN (r= -0.91; P< 0.0001). Además la Solubilidad de la PC estuvo correlacionada con los contenidos de lignina (r= -0.55; P< 0.01) y PC (r= 0.73; P< 0.0002) y con la PC ligada a la FDN (r= -0.69; P< 0.0008).

La degradabilidad de la proteína fue correlacionada positivamente con la degradabilidad de la materia seca, en el SSP con acacia en la época seca (r: 0.98; P< 0.0001), SSP en época lluviosa y BMC época seca (r= 1; P< 0.0001) y BMC época lluviosa (r= 0.99; P< 0.0001). Igualmente se encontraron correlaciones positivas altamente significativas entre la degradabilidad de la MS y la degradabilidad de la FDN y entre la degradabilidad de la FDN y la degradabilidad de la PC (r= 0.99; P< 0.0001).

En términos generales la B. humidicola presentó un valor nutritivo bajo, con valores de PC menores del 5%, DIVMS de 38 a 52% y altos contenidos de fibra, estos datos coinciden con los resultados reportados por otro autores en estudios conducidos bajo condiciones ecológicas similares (Lascano y Thomas, 1988; Nárvaez y Lascano, 1989; Díaz et al., 1992; Mata, 1989; Pereira et al., 1992; Santana et al., 1993).

Aparentemente la baja calidad es inherente a esta especie, sin embargo, durante los últimos años se han encontrado algunas accesiones con mayores valores de DIVMS y PC (Vallejos, 1988; Ibrahim, 1994). En este trabajo se encontraron valores de fibra altos que junto con las altas concentraciones de lignina pueden explicar la baja DIVMS (Van Soest, 1981).

El mayor contenido de FDA en la época seca puede estar relacionado con la mayor cantidad de lignina y porcentaje de biomasa muerta (Bolívar, 1998) encontrados en esta época. El mayor porcentaje de FDN en BMC se debe al mayor contenido de hemicelulosa que se encontró en el pasto sin asociación ya que los contenidos de lignina y celulosa, aunque no presentaron diferencias significativas, tendieron a ser mayores en el SSP.

La DIVMS de B. humidicola fue superior en un 39% en la época lluviosa, en comparación con la época seca, lo cual puede ser explicado por la mayor relación hoja:tallo y una mayor proporción de material verde suculento encontrados en la época lluviosa (Bolívar, 1998), las cuales se caracterizan por tener una mayor DIVMS (Hacker, 1981; Rocha, 1981). Esto se soporta en los datos reportados en este estudio que muestran un mayor contenido de FDA y hemicelulosa durante la época seca. La DIVMS de B. humidicola creciendo cerca del árbol fue mayor comparada con las zonas sin influencia de la copa. La mayor concentración de N del pasto bajo la copa, aprentemente promovió una mayor actividad biológica durante el proceso de fermentación ruminal (Mehrez et al., 1977; Leng et al., 1991).

La baja PC puede resultar una limitante para el consumo del pasto debido a que el valor crítico para que haya una eficiente actividad microbial es alrededor del 7% (Minson, 1992). La PC fue superior (en 45%) en el sistema silvopastoil con A. mangium, comparada con la obtenida en la B. humidicola a pleno sol, sin embargo, siempre fue menos de 7%. La concentración de PC estuvo altamente correlacionada (r=0.7) con el contenido de N en el suelo (Bolívar, 1998), el cual fue mayor en el SSP. Un estudio realizado bajo similares condiciones edáficas y ecológicas en Africa, muestra que Acacia mangium tiene una buena capacidad de fijar N a través de relaciones simbióticas (Galiana et. al., 1998). Además los mayores contenidos de humedad (Bolívar, 1998) y materia orgánica en el suelo (Ibrahim sin publicar) en el SSP, posiblemente favoreció una mayor tasa de liberación de nutrientes.

La mayor concentración de PC bajo el árbol, concuerda con lo reportado por otros autores (Belsky, 1992; Carvalho et al., 1994; Carvalho et al., 1995) quienes trabajaron en suelos ácidos, de baja fertilidad. Es importante anotar que la intensidad de la respuesta depende de la especie.

Para estos sistemas la mezcla de B. humidicola con leguminosas herbáceas puede contribuir a mejorar la dieta seleccionada por los animales en pastoreo. Estudios realizados en suelos ácidos con B. humidicola asociada con Arachis pintoi y Desmodim ovalifolium encontraron niveles del 8.3% de PC, en contraste con los encontrados en la gramínea como monocultivo (3 a 4%) (Lascano y Thomas, 1988; Pereira et al.,, 1992).

La PC ligada a la pared fue menor y la solubilidad de la proteína del pasto fue mayor bajo el SSP con A. mangium, indicando que las plantas que crecen bajo los árboles acumulan diferentes tipos de proteína. Esta diferencia puede estar relacionada con los mayores niveles de PC bajo el SSP, ya que se encontraron coeficientes de correlación de -0.61 y 0.73 entre el contenido de PC y la PC ligada a la pared y su solubilidad respectivamente. Los valores de solubilidad de la proteína estuvieron entre 52 y 59%, los cuales fueron superiores a los reportados para otros pastos tropicales. Se han reportado valores de 43.3 y 26.9% para Brachiaria mutica y Panicum maximum, respectivamente (por el método de Wohlt et al., 1973) y de 31.6 y 33.8% para Digitaria decumbens (pangola) de 22 y 47 días de rebrote (utilizando una solución buffer de borato fosfato) (All, 1980; Aumont, et al., 1994).

La mayor solubilidad de la PC encontrada en la época lluviosa puede estar relacionada con los menores contenidos de lignina y proteína ligada a la pared encontrados en esta época, pues se determinó una correlación negativa (r: -0.55 y -0.69) entre estos y la solubilidad de la proteína.

La degradación de la fracción soluble y potencialmente degradable fueron mayores para el follaje de B. humidicola bajo el árbol y en la época lluviosa, comparada con las obtenidas a pleno sol y en la época seca; estos resultados están relacionados con la mayor solubilidad de la PC encontradas en la época lluviosa y en el SSP. Diferentes autores reportan una estrecha relación entre la solubilidad de la PC y su degradabilidad (Buttery, 1976; All y Stobbs, 1980). La mayor solubilidad y degradabilidad de la PC están asociadas, en general, con un mayor nivel de amonio en el rumen y este puede contribuir en el incremento de la actividad microbial a nivel ruminal, maximizando el consumo de dietas altas en fibra (Mehrez et al., 1977; Leng et al., 1991). Este es un efecto benéfico de los árboles considerando la baja PC y la alta fibra de esta especie. Preston y Leng (1989) consideran que en dietas fibrosas los niveles amoniacales en el rumen deben estar por encima de 50 mg/l y que por debajo de ese valor limita la síntesis proteíca. En la B. humidicola con valores de PC de 6.4% se ha encontrado un bajo nivel de amonio (32.6 mg/l de NH₃-N) valor crítico para la digestión y síntesis de la proteína microbiana (Hess et al., 1992).

La degradación inicial y potencial y la tasa de degradación de la MS y FDN fueron superiores en la época lluviosa; estas diferencias pueden estar relacionadas con los mismos factores que afectan la digestibilidad, discutidos anteriormente. La degradación de B. humidicola sigue una tendencia de incremento después de 72 horas, indicando que el tiempo de incubación no fue adecuada para determinar el potencial de degradación. Esto puede ser explicado por los altos contenidos de fibra (FDA y FDN) encontrados en este pasto. Estrada (1997) reporta valores de degradabilidad potencial de la MS y la FDN de 72 y 55%, respectivamente, para el pasto Hyparrhenia rufa, con altos contenidos de fibra, después de 128 horas de incubación.

La degradabilidad de la MS y la pared de B. humidicola no variaron mucho entre el SSP y a pleno sol, debido probablemente a que no se encontraron muchas diferencias en la DIVMS y contenido de fibra entre los dos sistemas. El mayor efecto de los árboles fue sobre la degradabilidad inicial de la MS, la cual fue 19% superior en el SSP; esto puede estar relacionado con la mayor solubilidad y degradabilidad de la PC en este sistema, discutido anteriormente. Esto tiene soporte en las altas correlaciones positivas encontradas entre la degradabilidad de la MS y la degradabilidad de la PC, coincidiendo con las reportadas por otros autores, 0.92 (Aumont, et al., 1994); 0.99 ( Zhao, et al, 1993).

1. La Brachiaria humidicola presentó un mayor valor nutritivo en la época lluviosa, en términos de mayor contenido de PC, DIVMS, solubilidad de la PC, menor contenido de fibra y porcentaje de PC ligada a la pared.
   
   
2. El pasto creciendo bajo el SSP con Acacia mangium acumuló diferentes tipos de proteína en comparación con la que creció a pleno sol, presentando mayor solubilidad de la PC y menos PC ligada a la pared.
   
   
3. La degradabilidad potencial de la PC de B. humidicola fue mayor en el SSP; este es un efecto importante de los árboles, ya que ésta contribuye a incrementar la actividad microbial en el rumen la cual es fundamental para mejorar el consumo de las dietas alta en fibra, como lo es este pasto.