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Archivos Latinoamericanos de Produccion Animal
Asociacion Latinoamericana de Produccion Animal
ISSN: 1022-1301 EISSN: 2075-8359
Vol. 16, Num. 4, 2008, pp. 187-191

Archivos Latinoamericanos de Produccion Animal, Vol. 16, No. 4, October-December, 2008, pp. 187-191

Original Article

Efecto del ensilaje y el heno de Calliandra calothyrsus y Vigna unguiculata sobre los parámetros de fermentación en el Sistema Rusitec

Effect of the Calliandra calothyrsus and Vigna unguiculata silage and hay on fermentation parameters in the Rusitec System

1 Universidad Nacional de Colombia, Sede Palmira, Zoot. Est. Maestría Ciencias Agrarias Producción Animal Tropical, Colombia
2 Programa Leguminosas y Forrajes Tropicales, Centro Internacional de Agricultura Tropical-CIAT, Cali; Jefe de Laboratorio de Calidad de Forrajes, CIAT, Colombia
3 Programa Leguminosas y Forrajes Tropicales, Centro Internacional de Agricultura Tropical-CIAT, Cali; Estadista, CIAT, Colombia
4 Programa Leguminosas y Forrajes Tropicales, Centro Internacional de Agricultura Tropical-CIAT, Cali; Líder Programa de Leguminosas y Forrajes Tropicales, CIAT, Colombia
5 Candidato a PhD. ETH Zurich, Instituto de Produccion Animal, ETH-Centro/LFW, CH-8092, Zurich, Suiza, Switzerland
6 Agroscope Liebefeld-Posieux, Estación de Investigación en Producción Animal y productos Lácteos, CH-1725 Posieux, Suiza, Switzerland

Correspondence Address: L Bernal, Universidad Nacional de Colombia, Sede Palmira, Zoot. Est. Maestría Ciencias Agrarias Producción Animal Tropical, Colombia, lcbernalb@palmira.unal.edu.co

Date of Submission: 20-Dec-2007
Date of Acceptance: 01-Aug-2008

Code Number: la08026

Abstract

The ruminal fermentation parameters, apparent nutrients degradation and methane production in vitro of mixture of legumes with and without tannins silages and hayfields in the Rusitec System were evaluated. Eight treatments with four repetitions arranged as a complete block design was evaluated. The silages treatments were: T1: Calliandra calothyrsus 100%, T2: Vigna unguiculata 100%, T3: Calliandra calothyrsus/ Vigna unguiculata 67/33%, T4: Vigna unguiculata/Calliandra calothyrsus 67/33%, Hays: T5: Calliandra calothyrsus 100%, T6: Vigna unguiculata 100%, T7: Calliandra calothyrsus/Vigna unguiculata 67/33% y T8: Vigna unguiculata/ Calliandra calothyrsus 67/33%. The evaluated variables were methane production (ml/d), ammonium (mmol/ l), organic matter (MO) degradation (%), protein (PC) and fibers. The bromatologic composition of legumes hay and silages were significant differents (P<0.05) due to treatments, showing the hay quality than silages. The Calliandra of silages had greater fiber contain than Vigna. The organic matter, crude protein and fiber degradation was highen in legumes silages than hays, being highest for Vigna and thein mixtures, than for Calliandra. The methane production was greaten in the silages legumes without tannins than hayfields. The ammonium was not significant differentce among treatments. The mixture legumes with and without tannins strategy for silage donot seem to reduce the nitrogen lost in the silage material, but the legumes with tannins inclusion reduce the ruminal degradability of the organic matter, the protein and the fiber in the silage forage.

Keywords: Calliandra calothyrsus, methane production, nutrients degradation, Rusitec, tannins y Vigna unguiculata

RESUMEN

Se evaluaron parámetros de fermentación ruminal, degradación aparente de nutrientes y producción de metano in vitro de ensilajes y henos hechos con mezclas de leguminosas con taninos sin taninos Vigna unguiculata en el sistema Rusitec. Se emplearon ocho tratamientos cada uno con cuatro repeticiones y se analizaron en un diseño de bloques completos al azar. Los tratamientos ensilados fueron: T1: Calliandra calothyrsus 100%, T2: Vigna unguiculata 100%, T3: Calliandra calothyrsus/Vigna unguiculata 67/33%, T4: Vigna unguiculata/Calliandra calothyrsus 67/33%, Henos: T5: Calliandra calothyrsus 100%, T6: Vigna unguiculata 100%, T7: Calliandra calothyrsus/Vigna unguiculata 67/33% y T8: Vigna unguiculata /Calliandra calothyrsus 67/33%. Las variables evaluadas fueron producción de metano (ml/d), amonio (mmol/l), degradación (%) de materia orgánica (MO), proteína (PC) y fibras. La composición bromatológica de henos y ensilajes de las leguminosas presentó diferencia significativa (P<0.05) debida a tratamientos, mostrando mejor calidad proteica los henos que los ensilajes. Los ensilajes de Calliandra presentaron mayor contenido de fibras que Vigna. La degradación de MO, PC y fibras fue mayor en leguminosas ensiladas que henificadas, siendo alta para Vigna y sus mezclas, que para Calliandra. La producción de metano fue mayor en leguminosas sin taninos ensiladas que henificadas. El amonio no presentó diferencia significativa entre tratamientos. Se concluye que la estrategia de mezclar leguminosas con y sin taninos para ensilar no parece reducir las pérdidas de nitrógeno en el material ensilado, pero la inclusión de leguminosas con taninos reduce la degradabiliad ruminal de la materia orgánica, la proteína y las fibras en el forraje ensilado.

Palabras clave. Calliandra calothyrsus, degradación de nutrientes, producción de metano, Rusitec, taninos, Vigna unguiculata .

Introducción

Una alternativa muy conocida para la alimenta-ción de ganado en la época seca es la de conservar forraje en la forma de ensilaje o heno. Sin embargo, uno de los problemas que se presenta en la conserva-ción de forrajes en forma de ensilaje es el de pérdidas de nitrógeno en el proceso de fermentación sobre todo con especies de leguminosas con proteína altamente degradable. Dado que los taninos presentes en algu-nas leguminosas tropicales protegen la proteína se considero que una alternativa para reducir estas pér-didas de nitrógeno en el proceso de ensilaje era el de incluir mezclas de leguminosas con y sin taninos. Así mismo, la inclusión de leguminosas taníferas genera un efecto positivo adicional en la producción animal, ya que permite disminuir la producción de metano, que es un gas altamente tóxico que aporta al efecto invernadero y trae consigo consecuencias ne-gativas al planeta. Se ha reportado, que los rumian-tes son los grandes contribuyentes al calentamiento global (con 18%) y a la reducción de la capa de ozo-no, por la liberación de altas cantidades de gases a la atmósfera, entre ellos el gas metano y el gas carbóni-co (Carmona et al, 2005). Concomitante a esto, los bo-vinos disponen de un sistema digestivo que tiene la capacidad de aprovechar y convertir material fibro-so con altos contenidos de celulosa, en alimentos de alta calidad nutritiva: Carne y leche. Sin embargo, por sus características innatas, este mismo sistema digestivo también produce metano, un potente gas con efecto invernadero y que contribuye con el 18% del calentamiento global antropogénico, superado sólo por el CO 2 (Montenegro y Abarca, 2002).

Afortunadamente, es factible reducir las emisio-nes de metano en la ganadería y además, en la mayo-ría de los casos, los productores pueden incrementar sus ingresos por el mejoramiento de la respuesta ani-mal. Adicionalmente, con una mejora de los niveles de producción animal, se logra emplear menos ani-males para producir la misma cantidad de producto, esto significa que la emisión de metano por unidad de producto obtenido será menor. Por lo tanto, se podría emitir menos cantidad de metano en la pro-ducción de carne o leche. En consecuencia, se necesi-taría menos terreno dedicado a la ganadería, y de-pendiendo del uso potencial de ese suelo, el área li-berada podría ser dedicada a la agricultura, a la plan-tación de especies arbóreas, o bien se podría destinar como área de conservación. (Montenegro y Abarca, 2002).

Otro de los factores importantes para reducir es-tas emisiones es el uso de pastura de mejor calidad nutricional. Otra opción que ha venido tomando fuer-za es el uso de sistemas silvopastoriles pero poco se ha investigado sobre su efecto en la producción de metano ruminal. Para determinar las emisiones de este gas y las eficiencias de las tecnologías implementadas se debe recurrir a metodologías apro-piadas que permitan extrapolar los resultados a las condiciones reales in vivo. Dentro de estas alternati-vas el Sistema RUSITEC se constituye en una opción que presenta altas correlaciones con las característi-cas digestivas del animal, que permite evaluar espe-cies forrajeras en corto tiempo y sin efectos funestos sobre el ambiente ya que es un sistema semicontinuo que genera en poca cantidad estos efluentes.

El objetivo de este ensayo fue evaluar en el sistema RUSITEC el efecto de las mezclas de las leguminosas Calliandra calothyrsus y Vigna unguiculata henificadas y ensiladas sobre parámetros de fermen-tación ruminal, degradabilidad aparente de materia orgánica, proteína, fibras, producción de amonio y metano.

Materiales y Métodos

Las especies forrajeras seleccionadas Calliandra calothyrsus y Vigna unguiculata se evaluaron en el sis-tema de simulación ruminal Rusitec, que fue desa-rrollado por Czerkawski y Breckenridge, 1977 y mo-dificado por Machmuller et al, 2002. En éste se deter-minó la fermentación ruminal, por la simulación de las actividades fisiológicas de la digestión ruminal, más no la de absorción de nutrientes.

Dietas experimentales. Las dos especies seleccio-nadas Calliandra calothyrsus y Vigna unguiculata se evaluaron en ocho tratamientos y 4 repeticiones por cada tratamiento, estos fueron: T1: Ensilaje de Calliandra calothyrsus 100%, T2: Ensilaje Vigna unguiculata 100%, T3: Ensilaje Calliandra calothyrsus/ Vigna unguiculata 67/33%, T4: Ensilaje Vigna unguiculata/Calliandra calothyrsus 67/33%, T5: Heno Calliandra calothyrsus 100%, T6: Heno Vigna unguiculata 100%, T7: Heno Calliandra calothyrsus/ Vigna unguiculata 67/33% y T8: Heno Vigna unguiculata/Calliandra calothyrsus 67/33%.

Análisis de las muestras. Las bolsas con los resi-duos de fermentación de cada período experimental se les determinaron materia seca (%), materia orgáni-ca (%), proteína (%), fibras (%) y lignina (%), amonio (mmol) por el Método del Indofenol de McCullough (1982); taninos condensados para Calliandra calothyrsus por el método de butano-HCL por Till and Terrill et al. (1992) y la concentración de Metano por cromatografía de gases. De manera diaria a cada fermentador del Sistema Rusitec se le extrajó 8 ml de líquido ruminal para determinar las variables con-trol pH y potencial redox con el potenciómetro y el recuento de microorganismos, específicamente bac-terias y protozoos. También se calculo la degrada-ción de las fracciones materia orgánica (%), proteína cruda (%), FDA (%) y FDN (%).

Diseño experimental. Se utilizó el diseño de bloques completos al azar para analizar las variables en el paquete estadístico SAS versión 9.1 de 2003.

Resultados y Discusión

La composición bromatológica de las dietas expe-rimentales evaluadas en el Sistema Rusitec aparece en el [Cuadro - 1].

Efectos sobre la calidad nutricional. Los valores más altos de materia orgánica se reportan para Calliandra henificada y ensilada respecto a los otros tratamien-tos. Se observó una disminución en el contenido de proteína de las leguminosas Calliandra y Vigna cuan-do se ensilaron comparadas con el heno. El proceso de ensilaje aumentó FDN y FDA en Calliandra, pero no en Vigna. El contenido de celulosa no presentó diferencia significativa (P<0.05)

La composición bromatológica de Calliandra henificada coincide con lo reportado por (Valencia, 2003) para las fracciones MO, FDN y taninos pero no para PC, FDA y celulosa, por que los valores reporta-dos en este ensayo son mas altos, debido al tipo de accesión utilizada CIAT 22310 y para el ensayo de (Valencia, 2003) fue CIAT 22316. El contenido de MO y PC coincide con lo reportado por Monsalve (2003), pero no para FDN, FDA y celulosa, pues los valores que se hallaron en estos ensayos son más bajos, debi-do al igual que en el estudio de Valencia (2003), al tipo de accesión utilizado. Las leguminosas Vigna y Cratylia tuvieron pérdidas de Nitrógeno por el proce-so de ensilaje, aunque esto no se evito con las mez-clas de leguminosas con y sin taninos, debido a la falta de un presecado de los follajes antes de ser ensilados. La degradación de nutrientes aunque es negativa para FDN y FDA no coincide con lo reporta-do por Valencia (2003) ni para el 100% ni el 75% de inclusión aunque para ambos estudios la degrada-ción de la MO fue positiva, en este estudio fue mayor.

Degradación de fracciones del alimento. La degrada-ción de MO fue mas alta en las leguminosas ensiladas que en las henificadas [Cuadro - 2] y por tanto mayor para el ensilaje como para el heno de Vigna en com-paración con Calliandra. Esto es consistente con la menor degradabilidad de la MO en las mezclas con más Calliandra. La degradación de PC de los ensilajes fue consistentemente mayor que los henos (32.2 vs 20.3%) similar a lo observado con MO. Por otra parte, la degradabilidad de la PC fue mayor con Vigna que con Calliandra.

La degradación de FDN y FDA tuvo la misma ten-dencia de la degradación de PC mayor para Vigna y sus mezclas que para Calliandra. Se presentaron va-lores de degradación negativa para Calliandra sola y mezclada. Estas degradaciones de FDN y FDA pre-sentaron valores negativos, por que los taninos de acuerdo con Makkar (2003) no pueden ser hidrolizados por los microorganismos del rúmen, y como ellos son tan reactivos, los taninos libres que están presentes en el alimento se unen a fracciones de la proteína o de la fibra, por eso cuando se deter-mina la cuantificación de fibras: FDN y FDA en los residuos de Rusitec o en las heces de rumiantes estas fracciones son considerablemente más altas (Degen et al., 1995) es por eso que las extracciones que se hacen con las soluciones detergentes no logran pre-decir o determinar con exactitud los valores de fibra o la degradabilidad de los constituyentes de la pared celular, por eso los complejos taninos proteínas apa-recen como artefactos y son recuperados en las frac-ciones de fibra (Makkar y Becker, 1997)

Características del líquido ruminal. No se encontró diferencia significativa para las variables control potencial redox y pH manteniéndose en los valores normales.

Efecto sobre la Producción de metano y amonio. Las emi-siones fueron mayores para ensilajes (49.3 mmol/L) que para henos (40.6 mmol/L). Vigna produce más meta-no (3.2 mmol/g) que Calliandra (0,36 mmol/g). No se encontró diferencia significativa debida a tratamien-to. La emisión de metano encontrada coincide con la reportada por Valencia (2003) para Calliandra100% pero no para 75% de inclusión.

La concentración de amonio encontrada mostró diferencia debida a tratamientos, Vigna ensilada pre-sento mayor producción de amonio que Calliandra henificada y ensilada [Cuadro - 3].

Se encontró interacción entre la concentración de amonio y el tipo de procesamiento al que fue someti-da la leguminosa, los ensilajes producen más amonio, y lo mismo ocurre con Vigna ensilada o henificada, a medida que aumenta su nivel de inclusión en la die-ta aumenta la liberación del amonio.

La inclusión de Calliandra no aumentó la concen-tración de amonio y metano, lo que podría constituir-se en una alternativa de proteína by pass al tracto posterior. Esto se explica por la potencialidad que tiene esta leguminosa de formar complejos con pro-teínas y otros componentes de la dieta (Reed, 1995), (Mcsweeny et al., 2001; Monsalve, 2003; Valencia, 2003). El efecto contrario se observó con la inclusión de Vigna 100% que aumento la concentración de amonio y favoreció la degradación aparente de MO, PC, y fibras. De otro lado, la inclusión de mezclas de estas dos leguminosas en niveles de 33 y 67% se plan-tea como alternativas (Hess et al, 2004) que permiten mejorar un tanto la calidad nutricional de la dieta sin causar aumentos significativos en la emisión de metano, la producción de metano y amonio esta ex-plicada en el ensayo por la degradación de MO, con un coeficiente de determinación del 72% y del 55% respectivamente.

Conclusión

En el sistema RUSITEC se observó igualmente el efecto por el tipo de forraje y el procesamiento reali-zado. Los ensilajes presentaron las mayores degra-daciones de MO, PC y fibras, y mayor produccion de metano y amonio. La Vigna unguiculata es la legumi-nosa que logra presentar las mayores degradaciones de fracciones y producción de metano y amonio. Calliandra calothyrsus con su altos contenidos de taninos logra evidenciar que el complejo tanino pro-teína no logra ser degradado y por eso reporta bajas degradaciones y baja producción de metano, convir-tiéndose en una especie potencial para reducir el efec-to invernadero y favorecer el efecto de proteína de sobrepaso. [14]

References

1.Carmona, J., M. Bolivar y L.A. Giraldo. 2005. El gas metano en la produccion ganadera y alternativas para medir sus emi­siones y aminorar su impacto a nivel ambiental y produc­tivo. Revista Colombiana de Ciencias Pecuarias. Vol 18, 1. Unversidad de Antioquia. Pág. 49-63.  Back to cited text no. 1    
2.Czerkawski, J.W. y G. Breckenridge. 1977. Desing and development of a long-term rumen simulation technique (rusitec). British Journal of Nutrition 38: 371-384.  Back to cited text no. 2    
3.Hess, H.D., F.L. Valencia, L.M. Monsalve, C.E. Lascano y M. Kreuzer. 2004. Effects of tannins in Calliandra calothyrsus and supplemental molasses on ruminal fermentation in vitro. Journal of Animal and Feed Science, 13, suplemento 1: 95-98.  Back to cited text no. 3    
4.Degen, A., H.P.S. Makkar, K. Becker and N. Borowy. 1995. Acacia saligna as a fodder tree for desert livestock. Journal science food agriculture 68, 65-71.  Back to cited text no. 4    
5.Machmuller, A., C.R. Soliva and M. Kreuzer. 2002. In vitro ruminal methane suppression by lauric acid as influenced by dietary calcium. Canadian Journal of Animal Science, 82:233-239.  Back to cited text no. 5    
6.Makkar H.P.S. and K. Becker. 1997. Adaptation of cattle to tannins: role of proline-rich proteins in oak-fed cattle. Ani­mal Science 67, 277-281.  Back to cited text no. 6    
7.Makkar, H.P.S. 2003. Effects and fate of tannins in ruminant animals, adaptation to tannins, and strategies to overcome detrimental effects of feeding tannin-rich feeds. Small Ruminant Research 49: 241-256.  Back to cited text no. 7    
8.Mcsweeny C.S., B. Palmer, R. Bunch and D.O. Krause. 2001. In vitro quality asssessment of tannin-containing tropical shrub legumes: protein and fibre digestion. Animal Feed Science and Technology, 82:227.  Back to cited text no. 8    
9.Monsalve, L.M. 2003. Suplementación de una gramínea tropi­cal con leguminosas y sapindus saponaria efectos sobre la fermentación ruminal y la metanogénesis in vitro. Trabajo de grado presentado para optar al título de Zootecnista. Universidad de Santa Rosa de Cabal. Pereira.86 p.  Back to cited text no. 9    
10.Montenegro, J. y S. Abarca. 2002. Capitulo 10. Fijación de Carbono, Emisión de Metano y de Oxido Nitroso en Siste­mas de Producción Bovina en Costa Rica En: Intensifica­ción de la Ganadería en Centroamércia. Benficios Económi­cos y Ambientales. Depósito de Documentos de la FAO. Disponible en: http://www.fao.org/WAIRDOCS/LEAD/x6366s/x6366s10.htm  Back to cited text no. 10    
11.Reed, J.D. 1995. Nutritional toxicology of tannins and related polyphenols in forage legumes. Journal of Animal Science, 73: 1516-1528.  Back to cited text no. 11    
12.SAS. 2003. ´sas/stat sofware. Release 9.1 (Sas Institute Inc: Cary, Nc).  Back to cited text no. 12    
13.Tilley, J.M and R. Terry.1963. A two stage technique for in vitro dgiestion of forage crops. Journal of British Grassld Society. 18:104-111.  Back to cited text no. 13    
14.Valencia, F.L. 2003. Efecto de la mezcla de leguminosas tropi­cales en relación con la presencia de taninos y emisiones de metano en un sistema in vitro (Rusitec). Tesis de grado presentada para obtener título de magíster en ciencias agra­rias con énfasis en producción animal tropical. Universi­dad nacional de Colombia. Sede Palmira. 83 p.  Back to cited text no. 14    

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