ALBERTO NAVAS CAMACHO
CORPOICA, Medellín,
Colombia
CLAUDIA RESTREPO SÁENZ
Universidad de La
Salle, Bogotá, Colombia
La necesidad de disminuir la presión de los sistemas de pastoreo sobre los ecosistemas donde están localizadas las zonas ganaderas, pasa necesariamente por la diversificación de la cobertura vegetal en las praderas y la conservación de zonas de bosques. La recuperación de la asociación natural de especies vegetales en las áreas de pastoreo permite, además de contribuir a la conservación de la capacidad productiva de los ecosistemas, contar con árboles productores de enormes cantidades de grasas (Ocampo, y Lean, 1999), azúcares (Roncallo et al., 1996) y proteínas (Botero y Botero, 1996; Cardona y Suárez, 1995), nutrientes costosos y altamente restrictivos para el incremento de la productividad de los sistemas de producción bovina en el trópico.
De particular importancia para las regiones ganaderas ubicadas en zonas de bosque seco tropical resultan varias especies de leguminosas arbóreas tales como el Árbol de la Lluvia o Samán (Pithecellobium saman,) Trupillo (Prosopis julioflora), Aromo (Acacia farnesiana) y Orejero (Enterolobium cyclocarpum) los cuales, adicional a los servicios ambientales de provisión de sombra, control de vientos y aporte de nutrientes a las plantas asociadas, ofrecen hasta 70 ton de azúcar y 24 ton de proteína por árbol por año (Roncallo et al., 1996).
El uso de los frutos maduros de estas leguminosas arbóreas para la suplementación de rumiantes, tanto en épocas de escasez como de abundancia de forrajes, ha sido tradicional en muchas zonas de las Américas (Duke, 1983). Sin embargo, a pesar de su tradición de uso (Baquero et al., 1999) y de disponer de información experimental de soporte (Baquero et al., 1999; Roncallo, 1999; Navas et al., 1999), la socialización de estas prácticas es muy reducida en las regiones donde su uso es tradicional por parte de varios productores.
La suplementación con frutos de leguminosas arbóreas mejora la respuesta productiva de los bovinos en las dos fases de mayor importancia zootécnica: primera fase de lactancia y crecimiento temprano. La suplementación de terneros en pastoreo con vainas de Samán en niveles del 15 por ciento del consumo de materia seca, mejoró la tasa de crecimiento en 142 g/d (P < 0,01; Roncallo et al., 1996). Igualmente, vacas en primera fase de lactancia en sistemas doble propósito suplementadas con 0, 2, 4 y 6 kg/d de frutos presentaron producciones de leche de 3,4, 4,3, 4,5 y 5,6 litros/d respectivamente (Baquero et al., 1999).
Resultados experimentales recientes (Navas et al., 1999) sugieren que la respuesta productiva encontrada en los bovinos suplementados con frutos de leguminosas arbórea está asociada principalmente con aumento en el consumo voluntario de MS y energía digestible, mayor flujo de proteína microbial al duodeno y un mejor balance entre nutrientes gluco y cetogénicos.
Las principales restricciones de orden nutricional en los sistemas de producción bovina en el trópico están asociadas con 4 factores: a) reducción drástica estacional en la disponibilidad de forraje; b) bajo consumo voluntario de MS en épocas de mayor oferta de forraje; c) baja eficiencia de utilización de la EM y d) baja retención de N dietético. La información disponible, que se presenta y discute en este documento, indica que la incorporación de frutos de leguminosas arbóreas en los suplementos para bovinos contribuye, en forma importante, a mejorar la productividad de las ganaderías en el trópico a través de aumentar la oferta, consumo y balance de nutrientes ofrecidos.
Los frutos de leguminosas arbóreas comúnmente utilizadas en Colombia presentan las siguientes características composicionales (Restrepo y Jimenez, 1999; Roncallo et al., 1996): contenido de MS entre 90 y 95 por ciento, niveles de PC entre 14 y 20 por ciento, concentración de azúcares solubles entre 30 y 45 por ciento, FDN entre 16 y 40 por ciento, FDA entre 10 y 30 por ciento y cenizas entre 3 y 4,5 por ciento. Una característica importante de estos frutos es la gran cantidad de proteína existente en la semilla (entre 35 y 45 por ciento MS). Debido a que en Colombia la forma tradicional de ofrecimiento del fruto es sin moler, la dureza de la semilla impide que el animal haga uso de la proteína y otros nutrientes presentes en esta fracción del fruto.
En otros países se utilizan éstas y otras especies de frutos de arbóreas, los cuales presentan una composición nutricional muy similar a los utilizados en Colombia: PC entre 10 y 15 por ciento y carbohidratos solubles entre 40 y 60 por ciento de MS. Entre ellos se encuentran los frutos de: Acacia nilotica, Prosopis chilensis, Prosopis cineraria (Brewbaker, 1987), Acacia pennatula, Ziziphus mexicana, Caesalpinia moraria (Palma y Román, 1999) y A. Lecophloea (Ravi y Natanam, 1995). Es interesante resaltar el reporte de 16,8 por ciento de almidones encontrados en frutos de Prosopis julifora (Duke, 1983) debido a que los demás autores reportan el contenido de carbohidratos no estructurales como azúcares.
De otra parte, análisis realizados a estos frutos indican la presencia de algunos metabolitos secundarios. La concentración de taninos condensados reportada varía entre 0,9 y 7 por ciento de la MS. Sin embargo, se encontraron valores cercanos al 15 por ciento en los frutos del Divi-Divi (Libidibia coriaria) (Roncallo, 1996). En los frutos de Samán se encontraron niveles de taninos entre 2 y 4 por ciento (Navas et al., 1999; Kathaperumal et al., 1988). Igualmente se encontró una concentración de saponinas alrededor del 10% MS (Navas et al., 1999).
La estacionalidad en la oferta de forrajes (asociada con la estacionalidad de las lluvias) en las ganaderías basadas en pastoreo de praderas con monocultivo o predominancia de gramíneas, es la principal limitante nutricional de estos sistemas de producción. La oferta de leche proveniente de la región norte de Colombia presenta una reducción de 50 puntos porcentuales durante los meses de menor precipitación (i.e. enero a marzo) al compararla con la producción en los períodos lluviosos La fuerte variación en la oferta de leche durante el año afecta sensiblemente la economía de la industria de productos lácteos y, por esta razón, el diseño de alternativas para estabilizar la oferta mensual de leche al mercado, ha sido una de las tareas principales definidas por el sector privado y el gobierno colombiano (Anon., 1999).
La contribución de sistemas silvopastoriles que incorporen leguminosas arbóreas productoras de frutos aparece como una opción de primer orden para reducir la estacionalidad. La oferta de 4 kg/vaca/d de frutos molidos de Samán permitiría cubrir el 65 por ciento del requerimiento de energía de mantenimiento de vacas secas (NRC, 1989). Igualmente, la suplementación con 4 kg/d cubriría el 24 por ciento del requerimiento de energía digestible de vacas con producción promedio de 16 litros/d o el 33 por ciento de vacas de 8 litros/día (NRC, 1989). Para suplementar un hato de 40 vacas de ordeño con 4 kg de fruto/vaca/d durante un período de 90 d de verano, se requeriría de 14 440 kg de frutos los cuales se obtendrían con 4 árboles por ha en el área de pastoreo de esas 40 vacas (i.e. 36 ha). Los beneficios adicionales de la provisión de sombra sobre el bienestar y productividad de los animales están ampliamente documentados.
Bajo condiciones de adecuada oferta de forraje (en sistemas de pastoreo o de corte y acarreo), el bajo consumo voluntario es la principal limitante para mejorar la productividad de los hatos en las zonas tropicales.
La evaluación del valor nutricional de los forrajes se basa en la premisa de un consumo voluntario de MS entre 2,0 y 2,5 por ciento del peso vivo en animales en crecimiento y hasta 4,0 - 4,2 por ciento para vacas en lactancia. Diferentes trabajos indican que animales en pastoreo presentan consumos de MS muy por debajo de este valor. El consumo de MS en pastoreo en Australia fue estimado en 1,6 por ciento del peso vivo (AMRC, 1984), mientras que Minson (1990), reporta que el consumo promedio de MS de animales alimentados con forrajes tropicales es de 4,0 por ciento/kg peso metabólico ó 1,5 por ciento del peso vivo).
Estudios recientes en los Llanos Orientales en Colombia (Hess y Lascano, 1994), señalan nuevamente bajo consumo voluntario en animales en pastoreo. Toretes en praderas de Braquiaria decumbens asociado con Araquis pintoi tuvieron un consumo (g MS/kg PV) de 15,7g y 16,4g en cargas de 2 y 4 animales /ha respectivamente. En las cuencas lecheras de zonas frías en Colombia, la producción de leche de vacas Holstein en pastoreo sin suplementación es menor o igual a 14 kg/d. Asumiendo una energía neta de lactancia de 1,1 Mcal/kg para los pastos de estas zonas, el consumo de materia seca de estos animales debe entonces ser menor o igual al 3% del peso vivo. Si el consumo de materia seca no estuviera restringido por imbalances nutricionales, la producción esperada sería de aproximadamente 22 litros.
La importancia de diseñar sistemas de suplementación y establecer prácticas de manejo que incrementen el consumo voluntario, es señalada con énfasis en el trabajo de Kolver y Muller (1998) con vacas de alta producción en pastoreo. Dos grupos de vacas Holstein fueron alimentadas con base en dieta completa o en pastoreo. La concentración de EN para lactancia fue similar en ambas dietas, pero con diferencias importantes en la concentración de carbohidratos no-estructurales y proteína cruda. La producción diaria de leche fue de 43 y 27,6 litros/d para las vacas en dieta completa y pastoreo respectivamente. Los autores encontraron que las diferencias en producción entre los dos grupos estuvieron explicadas así: consumo voluntario: 61,4 por ciento; energía en pastoreo: 24,1 por ciento; excreción de urea: 11,8 por ciento y composición de leche: 7,2 por ciento. La restricción principal para la producción de leche de los animales en pastoreo fue el bajo consumo de MS.
Como fue señalado, el estímulo del consumo de MS y de EM, es una de las principales ventajas obtenidas de la suplementación con frutos molidos de leguminosas arbóreas (Navas et al., 1999). La suplementación con frutos molidos de Samán no afecta el consumo de forraje teniendo como resultado un incremento en el consumo total de MS (79. 7 g MS/kg PV0,75 vs 67,6 g MS/kg PV0,75) y de energía digestible (128,9 Kcal vs 80,5 Kcal ED/Kg PV0,75) para animales con y sin suplementación respectivamente (P < 0,08).
El incremento en el consumo de MS y materia digestible es particularmente importante desde el punto de vista del balance proteína - energía en los nutrientes absorbidos (Ludden y Kerley, 1997). Con base en las ecuaciones de flujo de proteína microbial en consumo de MS reportados por Clark (1993) y Robinson et al., (1995), estimamos que por cada kg de aumento en el consumo de MS, el flujo de N-microbial al duodeno se incrementa en 17g/d (i.e. aproximadamente 106,3 g proteína/d).
Con base en los datos del presente trabajo se puede inferir que bovinos de 350 kg suplementados con frutos molidos de Samán (en cantidades entre 10 y 30 por ciento del consumo de MS), tienen un flujo adicional de proteína microbial de 207 g/d. Este volumen representaría, en términos de proteína en duodeno, la suplementación de aproximadamente 1 kg/d de torta de algodón con 42 por ciento de PC y 50% de proteína protegida (US$ 0,25/kg).
La suplementación con bajos niveles de carbohidratos solubles tiene un efecto positivo sobre la degradación de la fibra, mientras niveles altos causan reducciones drásticas en su digestión (AMRC, 1984). Estudios in vitro como in vivo han mostrado fuertes reducciones en el grado de degradación de la fracción fibrosa cuando se han incorporado altas dosis de azúcar en la dieta (30 y 45 por ciento del consumo de MS; Piwonka y Firkins, 1993; Navas y Leng, 1991). Estas reducciones están en parte explicadas por la disminución del pH por debajo de 6,2, nivel en el cual la actividad celulolítica puede reducirse hasta un 40 por ciento (Mould et al., 1982).
Navas et al., (1999) encontraron que la suplementación con frutos de Samán en niveles del 30 por ciento del consumo de MS causó reducciones tanto en la digestibilidad efectiva como en la digestibilidad potencial de la MS del forraje (heno de gramíneas) de 35,8 a 31,9 por ciento y de 59,7 a 54,3 por ciento con respecto a los animales que no consumieron fruto (P < 0,05). Esta reducción estuvo asociada principalmente con el grado y momento de reducción de pH, el cual estuvo por debajo de 6,2 entre las 2 y 6 h post-alimentación.
La reducción en el pH ruminal durante las primeras horas post alimentación, a diferencia de lo encontrado en los animales sin suplementación en los cuales el menor pH se encuentra entre las 8 y 12 h post alimentación, puede resultar crítico, debido a que coincide con el período de adhesión de las bacterias a la partícula (Mould et al., 1982). Estas reducciones, típicas en suplementación con almidones y azúcares, podrían ser corregidas al ofrecer fuentes altas en fibra junto con los frutos con el propósito de estimular la salivación (Sánchez y Preston, 1980).
Los hongos ruminales son los primeros microorganismos que atacan la fibra por medio de su sistema rizoidal, para que luego suceda la digestión enzimática de las bacterias celulolíticas (Varga y Kolver, 1997). Se ha encontrado que los hongos degradan hasta el 50 por ciento de la fibra (Joblin, 1981), por lo cual variaciones en el tamaño de su población pueden afectar la digestión de la fibra. Al suplementar animales con frutos de Samán se encontró que la concentración de zoosporas tendió a aumentar (NS) con niveles bajos de suplementación (10 por ciento de fruto molido; Navas et al., 1999), lo cual sugiere la existencia de un efecto positivo de los azúcares sobre la zooesporogénesis, similar al reportado para los almidones (Orpin, 1977). De esta forma, el efecto positivo de la inclusión de niveles medios de azúcar sobre la digestibilidad y el consumo voluntario de forrajes podría estar parcialmente asociado con una mayor actividad de la población de hongos.
Es frecuente que las respuestas positivas en producción de leche encontradas al suplementar las vacas con fuentes de azúcares o almidones, se expliquen básicamente por la mayor concentración de EM en la ración. Sin embargo, los incrementos en producción de leche y en proteína en leche, encontrados cuando los animales se suplementan con carbohidratos solubles, están explicados en parte por el incremento en el flujo de proteína bacterial al duodeno (Petitclerk et al., 2000). Igualmente, los resultados obtenidos por mayor consumo voluntario se asocian básicamente con mayor consumo de ED, sin evaluarse detenidamente el efecto del mayor flujo de proteína microbial asociado con incrementos en el consumo.
La suplementación con frutos molidos incrementa el consumo voluntario de materia seca y el tamaño de la población de las bacterias celulolíticas ruminales (Navas et al., 1999). En animales suplementados con frutos molidos de Samán, la concentración de bacterias celulolíticas fue casi dos veces superior (4,4 vs 8,25 Unidades Formadoras de Colonia/ml; P = 0,06) con respecto a los animales sin frutos.
Debido a que el consumo voluntario y tamaño de población bacterial ruminal están asociados con un mayor flujo de proteína microbial al duodeno (Ludden y Kerley, 1997; Clark, 1993), se sugiere que la suplementación con frutos incrementa el flujo de proteína microbial al duodeno. Es posible que también exista un mayor flujo de proteína dietética, debido a que la semilla del fruto posee un nivel medio de degradación de la proteína (degradabilidad efectiva del 70,5 y 60,4 por ciento al 5 y 4 por ciento de tasa de pasaje respectivamente; Navas et al., 1999).
La población de protozoarios ciliados fue modificada por la inclusión de frutos molidos de Samán, mostrando una tendencia cuadrática, en la cual disminuyeron los protozoarios en los niveles superiores de suplementación de frutos (>20% consumo de MS; Navas et al., 1999). Varios trabajos reportan que consumo de saponinas disminuye la cantidad de ciliados en rumen (Navas et al., 1997; Wallace et al., 1994; Klita et al., 1996). Es posible que la presencia de saponinas en los frutos de Samán (10 por ciento MS) explique la reducción de protozoarios en los niveles altos de suplementación. Las ventajas sobre la economía del N por efecto de la defaunación (Leng, 1990; Navas, 1991) o reducción drástica de la población de ciliados (Navas et al., 1997) demuestran las ventajas del control de la población de protozoarios ciliados, particularmente en dietas con base en forrajes. El efecto positivo de la inclusión de azúcares sobre el patrón de fermentación ruminal y el comportamiento animal sería aun superior si la población de ciliados es controlada (Navas, 1991).
El balance entre ácidos grasos volátiles (AGV) glucogénicos (propiónico y valérico) y cetogénicos (acético y butírico) resulta de particular importancia en el trópico ya que, en animales en pastoreo, entre el 90 y 100 por ciento de la tasa de entrada de glucosa está explicado por proceso de neogénesis a partir, principalmente, de ácido propiónico y amino ácidos glucogénicos. Los AGV representan el 70 por ciento de la EM (Van Soest, 1982) mientras los ácidos acético y butírico constituyen el 85 por ciento de los AGV producidos en el rumen. De esta forma, el 60 por ciento de la EM está representado por la posibilidad de la neosíntesis de ácidos grasos de cadena larga a partir de Acetil-CoA y de la oxidación de este metabolito. Estos dos procesos requieren de glucosa como precursor de NADPH u oxalacético, respectivamente. Igualmente, la glucosa es precursor de lactosa, razón por la cual la tasa de entrada de glucosa en vacas en lactancia se incrementa hasta ca. 2,5 veces mientras que su utilización para producción de ATP se reduce sustancialmente (Annison y Lindsay, 1964).
La suplementación con frutos de Samán incrementa la producción y la proporción de propiónico en el total de AGV, mejorando el balance entre ácidos grasos gluco y cetógenicos (Navas et al., 1999). Navas et al. (1999) encontraron que la concentración de propiónico en el rumen se incrementó en relación cuadrática (P < 0,05) con el nivel de suplementación con frutos molidos de Samán. La proporción de propiónico en los animales que recibieron 0, 10, 20 y 30 por ciento fue de 16,6, 18,3, 21,0 y 19,5 por ciento, respectivamente. Igualmente, la concentración total de ácidos grasos volátiles pasó de 101 mmol/litro de líquido ruminal a 131,5, 122,1 y 116,6 mmol/litro en animales con suplementación con frutos de 10, 20 y 30 por ciento de la MS (tendencia cuadrática, P = 0,12).
La fuente de azúcar más común y más utilizada en países tropicales es la melaza, la cual tiene alrededor de 65 por ciento MS de azúcar (Feedstuffs, 2000). En relación con la melaza, la suplementación con frutos de leguminosas como fuente de azúcar presenta la ventaja de no incrementar la proporción de butírico en el total de AGV (Navas et al., 1990) como ocurre cuando los animales son suplementados con melaza (Clark et al, 1972; Pérez et al., 1981; Preston, 1972). En animales suplementados con frutos la relación entre nutrientes gluco y cetogénicos sería entonces superior que en aquellos suplementados con melaza.
De otra parte, la mayor disponibilidad de propiónico en los animales suplementados con frutos u otras fuentes de azúcar, permite igualmente mejorar la relación proteína energía en los nutrientes absorbidos, debido a que se reduce la presión sobre los amino ácidos para la producción de glucosa (Preston y Leng, 1989).
Las fuentes de proteína protegida y de almidones son los ingredientes más restrictivos en el diseño de fórmulas de mínimo costo para animales en crecimiento temprano y lactancia. En el trópico disponemos de fuentes de azúcares que pueden cubrir parcialmente los requerimientos de carbohidratos no-estructurales en la formulación del alimento balanceado, siendo la melaza el ingrediente de mayor frecuencia de uso.
Las características nutritivas de los frutos hacen de estos una alternativa para sustituir fuentes de azúcar en regiones de bosque seco tropical distantes de los ingenios azucareros. Igualmente los frutos al precio actual (aprox. US$ 90,0 - US$ 126,0/ton) son una fuente interesante de proteína para sustituir parcialmente harina de arroz, granos de destilería y torta de palmiste, subproductos utilizados en la formulación de raciones para rumiantes como fuentes de proteína protegida. A este precio, la inclusión de frutos en productos con 7 por ciento de proteína protegida y 1,6 Mcal de EN de Lactancia, permite la reducción en el costo de formulación en US$ $2,70 (ca. 2 por ciento) por ton. Su inclusión es igualmente viable y económicamente atractiva en suplementos de 1,8 Mcal/kg y 9,0 por ciento de proteína protegida, en lo cuales sustituye la melaza y parcialmente la harina de arroz.
La tasa de sustitución es, sin embargo, muy sensible al precio de los frutos a partir de un punto dado. En el caso colombiano, en productos con 1,6 Mcal y 7 por ciento de proteína protegida, el aumento en el precio de los frutos en un 5 por ciento, a partir de US$ 0,14, disminuye el nivel de inclusión de 300 kg por ton de producto a 40 kg/ton.
La inclusión de frutos en la formulación industrial de suplementos balanceados para rumiantes es una alternativa técnicamente atractiva, dependiendo su nivel de inclusión de la distancia y los costos locales para transportarse a los centros de producción de alimentos balanceados. Sin embargo, su utilización en las zonas donde estos árboles hacen parte del paisaje, o pueden ser reintroducidos, aparece como una tarea importante que requiere de la identificación de factores culturales que han impedido la socialización de estas alternativas, ya que técnicamente ha demostrado sus amplias ventajas.
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