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Introducción
La producción ganadera en el Paraguay es una de las fuentes de ingresos más importantes1, con una población de bovinos de carne que ronda los 15 millones aproximadamente, siendo una de las principales causas del cambio de uso de suelo, con la deforestación de bosques para establecer pasturas y cultivos2. Para una producción continua de carne bovina los requerimientos de forrajes se incrementan constantemente, donde el periodo de menor producción de las pasturas es el invierno3, por las bajas temperaturas y la menor cantidad de horas luz, por lo tanto, tiende a ser una limitante para la mayoría de los productores.
Existen cultivos forrajeros que se adaptan a los periodos invernales, como la avena, una planta que se produce en zonas de bajas temperaturas y condiciones ambientales diversas, presenta una alta cantidad de forraje verde y calidad bromatológica en periodos de escasez de alimento para los animales4 (abril - setiembre). Es una planta erecta con hábito de macollamiento y puede alcanzar alturas de hasta 2 metros5.
La avena se utiliza principalmente para pastoreo directo como forraje verde, sin embargo, se pueden producir fardos de heno si se opta por un sistema de conservación de forrajes6,7. En cuanto a su rendimiento se puede llegar a obtener 5000 a 6000 kg de materia seca por hectárea con buenas condiciones de manejo y fertilización. Respecto a su calidad bromatológica, estudios indican que presenta una alta digestibilidad, con altas concentraciones de proteína por el grano que presenta8.
Entre los nutrientes esenciales requeridos por las plantas el N es uno de los principales que limita el crecimiento y desarrollo principalmente de las gramíneas en la mayoría de los ecosistemas terrestres9,10. Las reservas de N en el suelo dependen en gran medida de las reservas de materia orgánica en el suelo (MOS)11,12 además de los aportes por medio de la fijación biológica del nitrógeno13.
El nitrógeno es uno de los nutrientes que se encuentra en constante transformación en el suelo, por medio de la mineralización de la materia orgánica, formando amonio y nitratos, su inmovilización por los microrganismos del suelo, lixiviación y desnitrificación que en muchos casos limitan la absorción de este nutriente por las plantas14. Las pérdidas de nitrógeno en los suelos agrícolas son constantes principalmente en los que presentan texturas arenosas como en la región oriental del Paraguay y bajas cantidades de materia orgánica15,11 y su disponibilidad limita el rendimiento de los cultivos principalmente de las gramíneas16
La avena es un cultivo que requiere cantidades importantes de nitrógeno,17 estudiaron el efecto de los fertilizantes nitrogenados sobre el rendimiento y la calidad de la avena, mencionan que, con niveles crecientes de nitrógeno, la planta incrementa significativamente, la altura, la producción de materia verde y número de macollos. Igualmente, el valor nutritivo de la avena puede aumentar significativamente con la aplicación del nitrógeno16 en la cantidad de proteína y en otros parámetros como NDT (nutrientes digestibles totales)18
Los suelos de la región oriental se caracterizan por una baja cantidad de materia orgánica del suelo y por ende una baja reserva de N, por ello, la fertilización nitrogenada en los cultivos es fundamental para la obtención de altos rendimientos, que pueden mejorar la producción de forraje, no solamente en cantidad, sino también en calidad. Por lo mencionado anteriormente, este trabajo tuvo como objetivo la evaluación diferentes niveles de N en la avena, además de conocer la eficiencia del N en estos suelos Ultisoles caracterizados por una baja fertilizada natural.
Metodología
Localización y características del sitio experimental
La investigación se llevó a cabo en el distrito de Nueva Londres, Departamento de Caaguazú. El área de estudio presenta un clima subtropical (clasificación de Köppen) con una precipitación media anual de 1700 mm y temperatura media de 27 °C y altura sobre el nivel del mar de 174 m. La zona se caracteriza por sistemas de producción ganadera extensiva de cría y recría de ganado vacuno.
pH: potencial hidrogeno; MO: Materia orgánica; P: fosforo; Ca: Calcio; Mg: Magnesio; K: Potasio; Al: Aluminio.
El suelo corresponde al orden Ultisol. El análisis de suelo (Tabla 1) mostró bajas concentraciones de MOS (1,8%), al igual que los nutrientes disponibles, ácido sin presencia de Al intercambiable, una densidad de 1,2 Mg m-3 y textura franco arenosa.
Diseño experimental y establecimiento de la investigación
El lugar donde se desarrolló la investigación presentaba un manejo de labranza convencional, donde el cultivo anterior fue maíz para producción de granos. Para el establecimiento de la avena blanca se realizó un subsolado y remoción con arado de vertedera y la siembra fue al voleo con una densidad de 80 kg de semilla ha-1.
Al momento de la siembra se aplicó una fertilización de base uniforme en toda la parcela con 200 kg ha-1 de la fórmula 15-15-15. Los tratamientos consistieron en niveles crecientes de nitrógeno, utilizando urea como fuente (Tabla 2) distribuidos en un diseño de bloques completos al azar, con cuatro repeticiones, totalizando 24 unidades experimentales. Cada unidad experimental tuvo una superficie de 3 x 2 m, separados con camineros de 1 m.
La urea se aplicó al voleo, a los 25 días después de la germinación en una sola etapa, inmediatamente posterior a una precipitación, con el objetivo de minimizar pérdidas y mejorar la disponibilidad del nitrógeno. Las condiciones climáticas durante el ensayo (julio a Setiembre 2025) fueron de 210 mm acumulados, se presentaron heladas y temperaturas medias de 22°C.
Evaluación de las variables agronómicas
El corte se realizó 84 días posterior a la germinación, se utilizó un cuadrante de 1m2, colocado en las hileras centrales de cada unidad experimental para disminuir el efecto borde. En campo se determinaron la altura de planta (cm) y rendimiento de materia verde (kg ha-1). Posteriormente, las muestras fueron enviadas al laboratorio para la determinación de las variables bromatológicas.
Análisis bromatológico
La materia seca (MS) se obtuvo a partir de las submuestras provenientes de la materia verde, las cuales fueron secados en una estufa a 105°C durante 24 h, hasta alcanzar un peso constante19. La proteína bruta se determinó mediante el método micro-Kjeldahl. La fibra detergente neutro (FDN) y nutrientes digestible totales (NDT) fueron evaluadas por la metodología NIR, basado en la quimiometría, que asocia la luz absorbida en una muestra con la composición química de la misma desarrollando a partir de ello ecuaciones de predicción en tres fases: calibración, validación interna y validación externa20.
Eficiencia del nitrógeno
La determinación de la eficiencia agronómica (relación de la dosis de N con la producción de MS del pasto avena), se calculó restando la producción de la parcela testigo (RNo) del rendimiento de cualquiera de las dosis estudiadas (RNX) y luego se dividió ese valor para la misma dosis [(RNX -RN0)/dosis de N]21; de esta forma se logró determinar en qué punto de la curva se logra equilibrar la eficiencia con el rendimiento de MS.
Análisis estadísticos
Los datos obtenidos fueron analizados mediante análisis de varianza (ANOVA), previo análisis de normalidad y heterogeneidad, y donde se detectaron diferencias significativas, las medias de los tratamientos se compararon mediante la prueba de Tukey al 5% de probabilidad. Se determinaron además los valores promedios y coeficientes de variación para cada variable.
Resultados y Discusión
Variables agronómicas
En la altura de la planta, no se observaron diferencias significativas en respuesta a los niveles del N con una media de 89 cm/planta, estudios muestran que las variaciones en la altura de la planta de la avena se encuentran relacionada principalmente a la función genotípica antes que a la fertilización. En Perú22, han estudiado la fertilización nitrogenada en el cultivo de avena forrajera y su efecto en la altura de la planta, encontrando resultados de 160 cm promedio, valores que se encuentran encima de este ensayo.
Para la variable de forraje verde se observa que los niveles de 90 y 113 kg N ha-1 presentaron los mayores rendimientos, alcanzando valores de hasta 24.325 kg ha-1 el N está directamente relacionado a la producción de proteína generando mayor biomasa en los cultivos. Diversos estudios han demostrado la influencia del nitrógeno sobre la producción de biomasa en cultivos forrajeros, en Argentina23, evaluaron la aplicación de nitrógeno en avena, donde observaron incrementos de la biomasa aérea con valores de 13.365 kg ha-1, 11.698 kg ha-1 con la utilización de 60 kg de N por ha-
1. En esta investigación se encontraron valores de 24.325 kg de materia verde con la utilización de 113 kg de N ha-1, lo que demuestra la influencia de la aplicación de N en la producción de biomasa.
De manera similar24, evaluaron niveles de nitrógeno sobre la acumulación de biomasa con rendimientos cercanos a
20.000 kg ha-1 de biomasa verde con la aplicación de 350 kg de nitrógeno, en esta investigación se encontraron rendimientos mayores con la aplicación de 113 kg de N por hectárea. Investigaciones25 señalaron que una adecuada disponibilidad de nitrógeno produce un rápido crecimiento de la planta, aumentando la materia seca y mayores rendimientos del cultivo.
En cuanto a la producción de materia seca (MS), el tratamiento con 113 kg de N ha-1 fue significativamente superior (Tabla 3) a los demás tratamientos con una producción de 4.295 kg ha-1, 52% superior al testigo (2.230kg ha-1). Los fertilizantes nitrogenados aplicados en otoño-invierno mejoran la producción de materia seca, por la baja mineralización del nitrógeno26, la producción de materia seca promedio de la avena con fertilizaciones superiores a 100 kg de N puede llegar a rendimientos cercanos a los 5.628 de MS ha-1. En el experimento desarrollado se presentaron rendimientos cercanos con la aplicación de 113 kg N ha-1.
Variables bromatológicas
Para la proteína bruta (Tabla 4) la aplicación de 113 kg N ha-1 presentó valores significativamente superiores a los demás tratamientos, alcanzando una concentración del 16%, lo que representa alrededor de tres veces superior al testigo (6%) mostrando un incremento proporcional de la PB a medida que aumenta la cantidad de N aplicado. El nitrógeno es el elemento de mayor requerimiento en las gramíneas y su absorción está relacionada con la producción de biomasa, particularmente con la materia verde27. Este elemento constituye un componente principal de la proteína y participa en todas las etapas del crecimiento y desarrollo de las plantas28.
Al evaluar cuatro variedades de avena29, mencionan que la concentración promedio de proteína bruta en el cultivo es alrededor del 7%, pudiendo incrementar con la aplicación de fertilizantes nitrogenados. Referente a esto30 encontraron concentraciones de hasta 11% de PB con aplicaciones de diferentes niveles de nitrógeno de hasta 120 kg ha-1(30, valores inferiores a lo registrado en esta investigación donde se muestran resultados de 16% con 113 kg ha-1.
Tabla 4: Efecto de los niveles de nitrógeno sobre las características bromatológicas de la avena
PB: Proteína bruta; NDT: Nutrientes digestibles totales; FDN: Fibra detergente neutra.
En suelos con bajos contenidos de materia orgánica, las reservas naturales de nitrógeno son muy bajas, por lo que la fertilización nitrogenada aumenta la producción de proteína bruta en las plantas, principalmente en las gramíneas como la avena31, cuyo comportamiento se evidenció en esta investigación donde los niveles de N incrementaron proporcionalmente el contenido de PB en la avena.
La proteína bruta presentó una alta relación con la producción de biomasa en la avena, tanto en la materia verde y seca de la planta. En la Figura 2 se observa que al incrementarse la proteína bruta en la planta se incrementa proporcionalmente la producción de materia seca en la planta, lo que indica una asociación positiva entre ambas.
Al incrementarse la PB en la planta aumenta la producción de materia seca, ya que el nitrógeno es el componente principal de la proteína32. De acuerdo con esto, en el presente estudio se observó que una mayor absorción de nitrógeno favoreció la acumulación de PB, como así también la producción de biomasa de la avena.
La sumatoria de los nutrientes digeribles del forraje, que incluyen la proteína bruta, fibra, extracto libre de nitrógeno (carbohidratos no fibrosos) y grasa, no fue influenciada significativamente por la aplicación de N, registrándose una media general de 59%. Resultados similares fueron reportados18 quienes al evaluar el efecto de la fertilización nitrogenada sobre el valor nutritivo y la digestibilidad del forraje de avena y encontraron que a medida que se incrementa la dosis de N, disminuye el valor del NDT.
El nitrógeno es un elemento que se encuentra altamente relacionado con el crecimiento y el desarrollo de la planta, en cambio, otros nutrientes como el fósforo presentan funciones como transferencia de energía, membrana fosfolípido que se asocian a la calidad de forrajes como la avena33. Esta diferencia funcional puede ser una de las razonas por la cual no se presentan diferencias estadísticas por la aplicación de dosis crecientes de nitrógeno observado en este estudio (Tabla 4).
En relación con la fibra detergente neutro, en una investigación desarrollada en México sobre la calidad forrajera de avena con diferentes niveles de nitrógeno, no encontraron diferencias sobre la FDN con promedios de 57 a 60%34, resultados que coinciden con los obtenidos en esta investigación. En concordancia35 tampoco reportaron efecto de la fertilización nitrogenada sobre la FDN, lo que explica, la falta de efecto significativo del nitrógeno sobre esta variable.
Eficiencia del uso del nitrógeno y concentración en la planta
En la Tabla 5 se presenta la eficiencia del uso de nitrógeno en el cultivo de la avena con la utilización de diferentes niveles de nitrógeno. Se observa que, con la aplicación de 113 kg de N ha-1 la concentración de N en planta fue de 2.6
%, lo que indica una extracción del cultivo de 26 kg de N por tonelada de biomasa producida. Resultados similares son reportados por diversos autores36,32,24.
El nitrógeno, es uno de los nutrientes que presenta alta deficiencia en los suelos de textura arenosa26, por lo que requiere un manejo adecuado en estos tipos de sistemas productivos. Presenta una eficiencia que dependen de la mineralización, absorción, lixiviación, volatilización, por ello las practicas agronómicas y la eficiencia del cultivo son de suma importancia para una correcta absorción de este nutriente. El N es un elemento esencial por ser constituyente de biomoléculas que sintetizan las plantas, por lo que afecta de forma directa a la producción de biomasa37.
*ERF: Eficiencia de Recuperación del Nitrógeno; EA: Eficiencia Agronómica; N: Nitrógeno
Conforme se incrementó la dosis de nitrógeno utilizando urea como fuente, aumenta progresivamente la concentración de nitrógeno total en la planta de avena (Tabla 5; Figura 3) acompañado de una alta eficiencia agronómica (EA), definido como la cantidad de nutriente que la planta puede lograr por cada kg de nitrógeno aplicado. Ensayos muestran la eficiencia del N en el cultivo de la avena bajo diferentes niveles, encontrando resultados promedios de 7 a 9 kg ha-1 con la utilización de 0, 30, 60 y 120 kg de N ha-1(16, resultados similares son observados en esta investigación donde la eficiencia agronómica osciló entre 7.5 a 8.46 kg de N ha-1. Asimismo38, destacan que las prácticas de conservación y la forma de la aplicación del nitrógeno son de suma importancia para incrementar la eficiencia del uso de este nutriente.
El conocimiento de la eficiencia agronómica del cultivo de la avena a nivel de sitio específico es importante ya que existe un tope de absorción por el cultivo y su aplicación puede conllevar a efectos negativos en el rendimiento del cultivo39. El rango típico de la eficiencia agronómica del nitrógeno fluctúa entre 10 y 25 kg MS/kg N21, en sistemas de cultivos bien manejados40
Por otra parte, la eficiencia de recuperación del nitrógeno implica prácticas que disminuyen pérdidas del nitrógeno considerando las pérdidas en el sistema, que en cereales se encuentra dentro de un rango entre 0.3 a 0.541. Los resultados obtenidos en esta investigación para el cultivo de la avena se encuentran dentro del rango (Tabla 5) para los niveles de 150, 200 y 250, lo que indica una buena recuperación del N aplicado. Sin embargo, los niveles menores presentaron baja eficiencia lo que puede atribuirse a la inmovilización por microorganismos, lixiviación y desnitrificación42 por ello, dosis bajas conllevan a bajos rendimientos (Tabla 3) y baja absorción de N por el cultivo de avena (Figura 3).
Conclusiones
Con los datos obtenidos la fertilización nitrogenada en el cultivo de avena mejora el rendimiento de forraje verde y materia seca, al igual que la calidad bromatológica, principalmente los niveles de proteína bruta, mostrando una alta relación con ambas variables productivas.
La aplicación de nitrógeno incrementó la concentración de N en la avena, alcanzando 2,6 % con 113 kg de N ha-¹, equivalente a una extracción de 26 kg de N por tonelada de biomasa. El aumento de los niveles de N como urea elevó el nitrógeno total en la planta, con alta eficiencia agronómica y adecuada recuperación del nutriente en las dosis de 150, 200 y 250 kg de U.
