Zootecnia Tropical Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas Venezuela ISSN: 0798-7269 Vol. 19, Num. 3, 2001, pp. 407-422

Zootecnia Tropical, Vol. 19, No. 3, 2001, pp. 407-422

Efecto de dos épocas de quema sobre la dinámica poblacional de una pastura de Urochloa decumbens^§Stapf

Effect of two burning dates on the population dynamics of a pasture of Urochloa decumbens Stapf

José L. Gil¹ y Miriam J. Medina²

§Nota de los autores: La especie Brachiaria decumbens ha sido cambiada a Urochloa decumbens (Morrone y Zuloaga, 1992)
1Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas (INIA). Centro Nac. Invest. Agropecuarias (Ceniap).
Inst. Inv. Zootécnicas. Apartado 4653. Maracay 2101. Venezuela. Correo electrónico: jgil@reacciun.ve
2Ingeniero Agrónomo en ejercicio libre. Trabajo de grado de este autor para obtener el título de
Ing° Agr. en la Facultad de Agronomía de la UCV, Venezuela

Recibido: 05/9/01 Aceptado: 30/17/01

SUMMARY

A study was carried out to evaluate the effects of different burning dates on the population dynamics of a Urochloa decumbens sward. The experimental area was divided in three sites of 100 m^-2, and randomly assigned three treatments: Q₁: burning at the end of the rainy season (December), Q₂: burning at the middle of the dry season (February), and T: no burning. Measurements of sward cover, aboveground biomass, and numbers of tillers and crowns were done every 15 days in all treatments. The results showed that tillers of Q₁ kept a fair constant number during the dry season when compared with Q₂, but these differences disappeared when the rainy season started. A similar behavior was observed for crown number, decreasing with the precipitations. The highest biomass was recorded for Q₂ treatment in June (355 g m^-2), while no significant differences were observed between the control and Q1 treatment (225 and 285 g m^-2, respectively). This result was the consequence of the fast recovery of the sward burned in Q₂ when precipitation started. The better response of the sward burned at the middle of the dry season could be attributed to some factors, such as, the utilization of the soluble carbohydrates in the roots, a more efficient use of the soil water because of less biomass, and possible damage to the photosynthetic apparatus in young tillers of plants under Q₁ treatment.

Key words: Fire, burning season, Urochloa decumbens, crown, tillers.

Este estudio se realizó con la finalidad de evaluar los efectos de diferentes épocas de quema sobre la dinámica poblacional de una pastura de Urochloa decumbens. El área experimental se dividió en tres sitios de 100 m², asignando al azar tres tratamientos: Q₁: quema al final del periodo de lluvias (diciembre), Q₂: quema a mediados del periodo de sequía (febrero) y T: sin quema. Se realizaron determinaciones quincenales de cobertura vegetal, biomasa aérea, y número de macollas y vástagos. Los resultados señalaron que el número de vástagos fue mayor cuando la quema se realizó a finales del periodo lluvioso, manteniéndose constante en ambos tratamientos de quema durante el periodo de sequía. Sin embargo, estas diferencias desaparecen al iniciarse las lluvias. Un comportamiento similar se observó para el número de macollas, las cuales disminuyeron al iniciarse las lluvias. El tratamiento Q₂ presentó la mayor biomasa (355 g m^-2) en junio, mientras que no se observaron diferencias significativas entre el testigo y el tratamiento Q₁ (225 y 285 g m^-2, respectivamente). Este resultado fue producto de la rápida recuperación de la pastura quemada en Q₂ al comenzar las precipitaciones. Esta mejor respuesta de la pastura a la quema a mediados del periodo de sequía podría ser atribuido a una posible combinación de factores, tales como uso de las reservas de carbohidratos en las raíces, uso mas eficiente del agua del suelo al tener menos biomasa y daño del aparato fotosintético en el rebrote de las plantas bajo el tratamiento Q₁.

Palabras clave: Quema, época, Urochloa decumbens, macollas, vástagos.

La quema de la sabana nativa es una práctica de manejo tradicional en la mayoría de las regiones tropicales. Su utilización racional ha demostrado que es un factor que incrementa la producción animal (Ohlenbush, 1990), puesto que mejora la disponibilidad de algunos nutrimentos del suelo y en consecuencia, la productividad y calidad nutricional de los pastos (Daubenmire, 1968; Owensby y Wyrill, 1973; Towne y Owensby, 1984; Mitchell et al., 1994; Mitchell et al., 1996). Igualmente existen otros aspectos importantes en la utilización del fuego como herramienta de manejo de pasturas, tales como manejo de hábitat (Martín, 1983), recuperación de potreros enmalezados (Sistachs y León, 1985), control de plagas (Barrientos y Mora, 1985), y en la renovación de pasturas al eliminar el material lignificado (Robbins et al., 1986).

Investigaciones previas en países templados han mostrado que el fuego puede ser una valiosa herramienta para renovar pasturas establecidas, así como para el establecimiento de nuevos pastizales. La quema puede reciclar nutrimentos inmovilizados en plantas maduras, estimular nuevos rebrotes, reducir los peligros de los incendios espontáneos, e incrementar la producción ganadera (Kucera, 1981; Ohlenbush, 1990). Para obtener estos beneficios, el fuego debe ser usado bajo condiciones específicas y en la época adecuada, en un manejo conocido como "fuego prescrito o controlado".

La época de quema de un pastizal es uno de los factores más críticos para obtener los resultados deseados, puesto que marca la pauta para el inicio de los procesos biológicos y químicos en el suelo, así como del crecimiento de la planta. En consecuencia, determinar el momento más adecuado para realizar la quema del pastizal permitiría establecer el basamento técnico y científico que  siente las bases para lograr el manejo racional de factor fuego como herramienta de mejora del pastizal, sin detrimento del sistema en general.

En Venezuela, como en otros países tropicales, el pasto Urochloa decumbens Stapf. es ampliamente utilizado en las zonas ganaderas por su alta producción de biomasa y resistencia a la sequía, quema y al pastoreo intenso (Guenni et al., 1987). Sin embargo, el efecto del fuego sobre la productividad de biomasa, la formación de macollas y el rebrote de vástagos de esta especie ha sido poco investigado (Stur y Humphreys, 1988). Esta información sería fundamental para establecer normas de manejo de esta especie que permitan su permanencia en el tiempo y eviten su degradación.

En consecuencia, se plantean como objetivos: 1) Determinar el impacto de la quema sobre la dinámica poblacional del pasto Urochloa decumbens y 2) Determinar la mejor época de quema en esta pastura.

El estudio fue realizado en el Campo Experimental del CENIAP, ubicado en Maracay, estado Aragua, con una altitud de 455 msnm. La precipitación promedio anual para esta localidad es 1,003 mm con una temperatura promedio anual de 25^oC. El clima de la localidad está catalogado como bosque seco tropical según la clasificación de Holdridge (Ewel y Madriz, 1968), con una clara definición de la época de sequía (Diciembre a Abril) y de la época de lluvias (Mayo a Octubre).

El suelo del área experimental ha sido clasificado como Fluventic Haplustoll, textura franco arenoso con un pH neutro, mediana fertilidad natural, pero bajo contenido de potasio y buen contenido de materia orgánica (Sucre et al., 1979).

En una pastura de Urochloa decumbens, establecida en el año 1986, se identificaron tres áreas de igual tamaño (10 x 10 m) y homogéneas en relación a cobertura y biomasa presente. Después de identificadas las áreas, se impusieron aleatoriamente los tres tratamientos: Q₁, quema a finales de la época de lluvias (23 de diciembre); Q₂, quema a mediados de la época de sequía (17 de febrero) y el control, el cual no se quemó. Las condiciones ambientales en el momento de la quema se indican en el Cuadro 1. La precipitación registrada para el período considerado en el estudio fue 234,5 mm, distribuidos entre abril (27 mm), mayo (132,7 mm) y junio (74,8 mm), mientras que no se registraron lluvias en los meses de enero, febrero y marzo. El registro diario de precipitación y temperatura media desde enero hasta junio se presenta en la Figura 1.

El muestreo de vegetación fue realizado en todos los tratamientos, a partir del 31 de enero hasta el 15 de junio. Para cada fecha de muestreo se utilizó un cuadrado de 1 x 1 m, lanzada al azar en cada tratamiento, obteniéndose cuatro repeticiones. En cada cuadrado se realizaron determinaciones quincenales de cobertura y del número de macollas y vástagos presentes. La estimación visual de la cobertura vegetal se expresó como porcentaje de área de suelo cubierta por vegetación. La biomasa presente en cada tratamiento se determinó mensualmente cosechando el cuadrado completo a ras del suelo y separándose la materia verde y la seca en pie. Una submuestra de la materia verde se pesó en el campo y se llevó al laboratorio donde se seco en una estufa a una temperatura de 60^oC hasta obtener peso constante, expresándose los resultados en términos de materia seca.

En este trabajo, se utilizan los términos macolla (conjunto de vástagos nacidos de la base de una misma planta) y vástago (brote nuevo de una planta y representa el conjunto del tallo y la hoja), definidos por Font Quer (1979).

El diseño experimental utilizado fue parcelas divididas con el factor quema como parcela principal y tiempo como subparcela, de acuerdo al modelo presentado por Little y Hills (1976). El análisis estadístico de los resultados se realizó mediante análisis de varianza y las comparaciones entre medias mediante pruebas de t cuando F por fecha fue significativa (P<0,05).

Efecto de la quema sobre la cobertura
La pastura quemada a finales de periodo lluvioso (Q₁) mantuvo una mayor cobertura que el tratamiento Q₂ desde Febrero hasta mediados de Abril (Figura 2). Sin embargo, al iniciarse las precipitaciones del año, ocurrió un rápido incremento de la cobertura en el tratamiento Q₂, superando a Q₁ a mediados de Mayo. Esta mayor cobertura de Q₂ con respecto a Q₁ no se mantiene por mucho tiempo, puesto que a finales de mayo ambos tratamientos alcanzan una cobertura similar, producto de un súbito incremento de la cobertura en la pastura Q₁. En el tratamiento testigo no se observaron variaciones en la cobertura durante todo el periodo de estudio, manteniéndose en 100%.

El agua remanente en el suelo después de finalizar el periodo de lluvias permitiría explicar que el tratamiento Q₁ logre mantener una cobertura constante alrededor del 40% durante el periodo de sequía. Sin embargo, el hecho de que las plantas bajo este tratamiento respondieran de una manera tardía a las primeras precipitaciones en relación al tratamiento Q₂ indicaría que la pastura bajo el tratamiento Q₁ podría estar bajo un fuerte estrés hídrico que limitaría los procesos fotosintéticos y de crecimiento. Solo al entrar las lluvias en una forma continua, el estrés hídrico disminuiría en forma tal que las plantas en Q₁ pueden responder positivamente e iniciar el crecimiento.

Efecto de la quema sobre el número de macollas
El número de macollas por unidad de superficie incrementa para ambos tratamientos al iniciarse las lluvias, aunque en mayor grado para Q₁ (Figura 3). A partir de finales de Marzo y hasta Abril, este tratamiento presentó un mayor número de macollas por m² que Q₂ (P<0,05). Sin embargo, se observa un descenso de esta variable para ambos tratamientos a mediados de Mayo, pero sin diferencias significativas. Esta disminución en el número de macollas podría deberse a que una vez superado el déficit hídrico, la planta invirtió más energía y nutrimentos al crecimiento de tallos y hojas por macolla que a la multiplicación o reproducción vía estolones. Esta hipótesis se sustenta en el incremento de biomasa y del número de vástagos observado en ese período, como se verá en la próxima sección. Otro posible factor que podría estar contribuyendo en la reducción de macollas es el incremento en el grado de competencia entre macollas por agua y nutrimentos. Ambas hipótesis ameritan futuras evaluaciones.

Efecto de la quema sobre el número de vástagos por macolla
Se registró un rápido incremento en el número de vástagos por macolla en el tratamiento Q₁ 30 días después de la quema, para disminuir paulatinamente y mantenerse constante durante la época de sequía (Figura 4). Las plantas en el tratamiento Q₂ lograron producir un menor número de vástagos por macolla, manteniendo un bajo nivel durante el resto de la época de sequía. Sin embargo, al iniciarse las primeras lluvias, las plantas en Q₂ mostraron una rápida respuesta de esta variable, incrementando 2,2 veces en solo 15 días y 4,1 veces en 30 días. En contraste, el número de vástagos por macolla del tratamiento Q₁ se mantiene sin grandes variaciones hasta finales de Abril, pero incrementando en la primera quincena de Mayo.

El incremento en el número de vástagos por macolla en Q₂ al iniciarse el periodo lluvioso está muy ligado a la respuesta de la biomasa aérea, por lo que la discusión de ambas variables se hará en forma conjunta en la próxima sección.

Efecto de la quema sobre la biomasa
La biomasa mensual presente expresada en términos de materia seca (g m^-2) y su evolución en el periodo experimental se presenta en la Figura 5. La biomasa del control y de Q₁ solo fueron significativamente diferentes (P<0,05) en Enero, mientras que la biomasa producida por estos dos tratamientos sí fue significativamente diferente (P<0,05) al tratamiento Q₂ en Marzo y Abril. Al iniciarse las precipitaciones se observó un violento crecimiento en los tres tratamientos, obteniéndose el mayor valor de biomasa en el tratamiento Q₂ en comparación al testigo (P<0,05), mientras que no se encontraron diferencias significativas entre Q₁ y Q₂ ó entre Q₁ y el control (P>0,05).

La rápida respuesta a la precipitación del tratamiento Q₂ es un resultado clave y que se repite con las otras variables medidas. Aunque en este trabajo no se consideraron otras variables físicas y/o biológicas que hubieran ayudado a interpretar con mayor seguridad los resultados encontrados, se presentan las siguientes hipótesis que explicarían lo observado en la pastura.

La primera hipótesis se relaciona con el rol del fuego como agente mineralizador de la materia orgánica, elevando la cantidad de nutrimentos disponibles en el suelo para el crecimiento de la pastura (Chapin y Van Cleve, 1981; Woodmanse y Wallach, 1981; Fassbender y Bornemisza, 1987). De igual manera, el fuego incrementa la tasa de mineralización del nitrógeno del suelo, y por lo tanto, la disponibilidad de este elemento a la planta (Hobbs y Schimel, 1984), así como la actividad del sistema radical lo que permitiría una mayor absorción de nutrimentos del suelo (Medina et al., 1978).

Ahora bien, si partimos del supuesto de que en ambos tratamientos de quema la cantidad y calidad del combustible fue similar, las condiciones y resultados señalados anteriormente se han debido producir en las dos condiciones de quema por igual, por lo que el efecto benéfico de las cenizas sobre el suelo y la pastura ha debido aparecer en ambos tratamientos. Sin embargo, durante el tiempo transcurrido en Q₁ desde la quema (Diciembre) hasta el inicio de las lluvias (Abril) puede haber ocurrido una pérdida significativa de las cenizas por el viento, por lo que al comenzar las precipitaciones se encontraban menores cantidades de ceniza en Q₁ que en Q₂, y en consecuencia, una menor disponibilidad de nutrimentos para el crecimiento de las plantas.

La segunda hipótesis planteada es que en Q₁ la planta inició su rebrote y crecimiento con el agua presente en el suelo hasta un momento donde se agotan tanto las reservas de carbohidratos y nutrimentos acumuladas en las raíces, como el agua extraíble del suelo. Bajo estas circunstancias, la planta detiene el crecimiento y dedica su energía a sobrevivir durante el periodo de sequía. Es importante señalar que durante este periodo sin precipitaciones, las plantas bajo este tratamiento se mostraron siempre verdes y sin muerte apreciable de hojas y tallos, aun cuando no mostraron crecimiento significativo en términos de biomasa (Figura 5). Sin embargo, el hecho de mantener el aparato fotosintético operando, así como la biomasa acumulada durante este periodo de cuatro meses bajo un fuerte estrés hídrico, podría haber agotado las reservas de carbohidratos acumulados en las raíces y rizomas de esta especie. Esta condición haría necesaria la reposición de esas reservas antes de poder dirigir energía y nutrimentos hacia el desarrollo de nuevos puntos de rebrote y crecimiento de los ya formados, una vez iniciado el periodo lluvioso (Trlica y Singh, 1979). Las plantas bajo el tratamiento Q₂, por efectuarse la quema más tarde, no agotaron los carbohidratos de reserva acumulados en las raíces, lo que les permitió la rápida respuesta observada al superarse el déficit hídrico del suelo.

Un factor relacionado con la anterior hipótesis estaría relacionada con una posible interrupción del proceso de translocación de nutrimentos y carbohidratos de reserva en la pastura quemada a finales del periodo de lluvias, por lo que las reservas de la planta bajo este tratamiento no se pudieron completar en su totalidad. Este factor también podría añadirse a las posibles razones que explicarían la lenta recuperación de la pastura bajo el tratamiento Q₁ al iniciarse las lluvias.

Diferentes trabajos de investigación conducidos en áreas templadas y tropicales han mostrado resultados similares a los reportados en este trabajo. En pasturas naturales de Kansas sometidas a quemas anuales desde 1928, Towne y Owensby (1984) concluyeron que la quema a finales de la primavera incrementó la productividad del pastizal y favoreció a especies no dominantes. Los contenidos de agua en el suelo de áreas quemadas fueron mayores que en las áreas control y los niveles de materia orgánica, Ca, Mg, K, y P no cambiaron significativamente en comparación con áreas no perturbadas por el fuego (Launchbaugh y Owensby, 1978). Igualmente, en la India, Pandey (1988) reportó una alta producción de biomasa en áreas quemadas en el verano. En Venezuela, Blydenstein (1963) encontró que en sabanas nativas de Trachypogon la quema incrementa la producción de materia orgánica en un 25 a 30%, cuando se comparan con áreas protegidas o cortadas. Blydenstein (1963) y San José y Medina (1975) indicaron que las sabanas quemadas a mitad del periodo de sequía tienen mayor producción que aquellas quemadas al inicio al final de la época de lluvias, explicando este hecho al agotamiento de las reservas de agua del suelo.

Debido a que los dos planteamientos señalados anteriormente constituyen hipótesis de trabajo susceptibles de ser validadas en un futuro, una de ellas no invalida a la otra y pudieran estar actuando en forma conjunta.

El comportamiento de las variables estudiadas y bajo las condiciones en que este estudio fue realizado permite concluir que la época más adecuada para efectuar una quema controlada en una pastura establecida de Urochloa decumbens es a mediados de la época de sequía, por cuanto se obtiene una mejor respuesta de la planta al iniciarse el período de lluvias, en términos de mayor porcentaje de cobertura, número de macollas y vástagos por macolla. Además se obtiene una recuperación más rápida al iniciarse las precipitaciones en comparación a quema efectuada a finales de la época de lluvia.

Es importante concluir que este estudio presenta la respuesta inicial de una pastura al fuego y se hacen necesarios trabajos a mediano y largo plazo sobre la dinámica poblacional de las plantas bajo estudio y en otras localidades. Asimismo, es fundamental conocer otros aspectos agro-ecológicos determinantes de la respuesta de pastizal a la quema, como lo son las relaciones hídricas suelo-agua–planta, la dinámica de nutrimentos en el suelo, especialmente nitrógeno y fósforo y la determinación del momento de translocación de nutrientes a las raíces, así como su duración.

Los autores desean agradecer a los dos revisores anónimos del manuscrito por sus excelentes observaciones y comentarios, los cuales fueron incorporados en gran medida al artículo final.

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