Agronomic Productivity and In Vitro Fermentation Kinetics of Maize-Sorghum Replacement Intercropping

Resumen Técnico: Productividad Agronómica y Cinética de Fermentación In Vitro del Intercultivo de Reemplazo de Maíz-Sorgo

Planteamiento del Problema
El cambio climático y la creciente escasez de agua en las regiones áridas y semiáridas amenazan la sostenibilidad agrícola, particularmente para la producción de forraje para rumiantes. Mientras que el maíz forrajero (Zea mays) ofrece una calidad nutricional superior para ganado lechero de alta producción, es intensivo en el uso de agua y susceptible a penalizaciones de rendimiento bajo estrés por sequía. Por el contrario, el sorgo forrajero (Sorghum bicolor) exhibe una notable resiliencia a la sequía y eficiencia en el uso del agua, pero a menudo presenta características nutricionales subóptimas, como una menor proteína bruta (PB) y un mayor contenido de fibra detergente neutra (FDN), cuando se cultiva como monocultivo. Aunque el intercultivo es reconocido como una estrategia ecológicamente sólida para mejorar la utilización de recursos, persisten brechas de conocimiento significativas sobre cómo los patrones específicos de filas de reemplazo (arreglos espaciales) influyen en los rasgos morfofisiológicos, la partición de biomasa y los efectos en cascada subsiguientes sobre la composición química del forraje y la cinética de fermentación ruminal bajo condiciones de campo auténticas y a gran escala.

Metodología
Este estudio empleó un ensayo de franjas no replicadas a gran escala realizado en dos regiones agrícolas distintas de la provincia de Golestán, Irán (Gorgan y Ali-abad), durante la temporada de crecimiento de verano. El diseño experimental comparó tres patrones de cultivo:

1. Maíz Solo (1M): Cultivo puro de maíz forrajero.
2. Intercultivo 1M:1S: Una fila de maíz alternada con una fila de sorgo forrajero.
3. Intercultivo 1M:2S: Una fila de maíz alternada con dos filas de sorgo forrajero.

Cada franja de tratamiento cubría 2,100 m² (40 filas, 75 m de longitud). El manejo agronómico siguió los estándares comerciales, incluyendo siembra mecánica, fertilización y cosecha en las etapas de grano pastoso/duro.

La recolección de datos consistió en:

• Rasgos morfofisiológicos: Altura de la planta, diámetro del tallo, número de macollas, conteo de hojas y relación hoja-tallo.
• Componentes de rendimiento: Partición de biomasa fresca y seca (tallo y hoja) y rendimiento total de forraje.
• Eficiencia ecológica: Cálculo de la Relación de Equivalencia de Tierra (LER, por sus siglas en inglés).
• Análisis químico: Determinación de Materia Seca (MS), Cenizas, Proteína Bruta (PB), Fibra Cruda (FC) y Fibra Detergente Neutra (FDN).
• Fermentación in vitro: La cinética de producción de gas se evaluó utilizando el protocolo de Menke y Steingass (1988) con fluido ruminal de ovejas fistuladas. Los parámetros incluyeron la producción de gas a las 24h y 48h, fracciones cinéticas ($a$, $b$, $c$), digestibilidad de la materia seca in vitro (IVDMD), energía metabolizable (EM) y ácidos grasos de cadena corta (AGCC) totales.

El análisis estadístico utilizó un Diseño Completamente Aleatorizado (DCA) con 30 submuestras aleatorias por tratamiento, empleando ANOVA con las pruebas post-hoc de Duncan y Tukey.

Resultos Clave

• Morfología y Biomasa: El patrón 1M:2S alteró significativamente la arquitectura del dosel, produciendo el mayor número de macollas (2.85) y hojas (19.60), aunque resultó en la menor altura de planta (131.7 cm) y el menor diámetro de tallo (9.56 mm) debido a la competencia interespecífica. El maíz solo mantuvo el mayor diámetro de tallo (17.47 mm) y la mayor relación hoja-tallo (0.47).
• Rendimiento y Eficiencia: El tratamiento 1M:2S alcanzó el mayor rendimiento de materia seca total (7.77 ton/ha), lo que representa un aumento del 18.55% sobre el maíz solo (6.54 ton/ha). Este patrón produjo una Relación de Equivalencia de Tierra (LER) de 1.18, indicando una ventaja biológica del 18% sobre el monocultivo. El patrón 1M:1S también superó al maíz solo con un LER de 1.12.
• Composición Nutricional: El patrón 1M:2S resultó en un incremento sustancial del 49% en la Proteína Bruta (9.75%) en comparación con el maíz solo (6.55%). Sin embargo, este patrón también exhibió el mayor contenido de FDN (61.59%), mientras que el patrón 1M:1S mostró la FDN más baja (55.36%).
• Cinética de Fermentación: Se observó una divergencia clara entre rendimiento/calidad y digestibilidad. El patrón 1M:1S demostró una digestibilidad de la materia seca in vitro superior (IVDMD = 78.8%) y una energía metabolizable (EM) de 10.52 MJ/kg MS. En contraste, el patrón 1M:2S, a pesar de su mayor contenido de proteína y rendimiento, mostró una IVDMD (69.2%) y EM menores, atribuidas a su mayor contenido de fibra y estructura más lignificada, aunque exhibió la mayor tasa de producción fraccional de gas ($c = 0.068 h^{-1}$).

Significancia y Reivindicaciones
El artículo sostiene que el intercultivo de reemplazo de maíz-sorgo representa un marco agroecológico viable para la producción sostenible de forraje en entornos con limitación de agua. El estudio concluye que los diferentes ratios de siembra permiten adaptar las características del forraje a las necesidades específicas de los rumiantes:

• El patrón 1M:2S se identifica como la estrategia óptima para maximizar el rendimiento de biomasa y el contenido de proteína bruta, lo que lo convierte en una dieta basal de alto rendimiento y promovedora de la salud, adecuada para vacas secas y novillas de reemplazo donde los altos niveles de FDN pueden ayudar a gestionar la condición corporal y prevenir trastornos metabólicos.
• El patrón 1M:1S se presenta como una opción que ofrece un equilibrio nutricional sincronizado con una digestibilidad y densidad energética superiores, lo que lo convierte en una fuente de alimento ideal para vacas lecheras de alta producción donde la ingesta de energía es el principal cuello de botella.

Al integrar el sorgo tolerante a la sequía en sistemas basados en maíz, los autores afirman que los productores pueden mitigar los riesgos de rendimiento inducidos por el clima y, al mismo tiempo, asegurar insumos nutricionales de alta calidad, apoyando así la viabilidad económica y la sostenibilidad de las empresas lecheras en regiones áridas y semiáridas.