Uso de subproductos agroindustriales y matarratón (Gliricidia sepium) en dietas de ganado vacuno: Balance energético-nitrogenado y emisiones de metano

C S Escobar-Restrepo^1,2, S L Posada-Ochoa¹ y R Rosero-Noguera¹

¹ Grupo de Investigación en Ciencias Agrarias-GRICA, Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad de Antioquia, AA 1226, Medellín-Colombia
sandra.posada@udea.edu.co
² Grupo de Investigación GIAZ, Universidad Católica de Oriente, AA 008, Rionegro-Colombia

Resumen

En América Latina, la ganadería representa un sector fundamental para el crecimiento económico, lo que demanda un aumento de la productividad con criterios de sostenibilidad. La suplementación con alimentos que no compitan con la alimentación humana representa un medio para lograr ese objetivo. Este estudio evaluó el balance energético-nitrogenado y la emisión de metano en vacunos suplementados con matarratón (Gliricidia sepium) o subproductos agroindustriales. En un diseño experimental cross-over, diez novillos Brahman x Angus fueron alimentados con heno (Digitaria decumbens) y uno de cinco suplementos formulados con matarratón (Gliricidia sepium), orujo de uva (Vitis vinífera), pulpa de café (Coffea arabica), semilla de algodón (Gossypium sp.), o ninguno de los ingredientes antes descritos (control). El consumo de materia seca, proteína, fibra, materia orgánica y energía bruta, así como la producción de metano (L/día), fue menor para el tratamiento incluyendo Coffea arabica respecto Vitis vinífera (p<0.05). La digestibilidad, la retención de nitrógeno, la retención de energía y la emisión de metano (Ym) no presentaron diferencia entre tratamientos (p>0.05). Se concluye que la inclusión de Gliricidia sepium o subproductos agroindustriales a niveles próximos al 15% de la dieta, no afecta el balance energético-nitrogenado ni la emisión de metano respecto la dieta control.

Palabras clave: balance de nutrientes, digestibilidad, gases de efecto invernadero, producción animal sostenible, retención, suplementación

Using agro-industrial by-products and matarratón (Gliricidia sepium) in cattle diets: Energy-nitrogen balance and methane emissions

Abstract

In Latin America, livestock represents a fundamental sector for economic growth, which demands an increase in productivity with sustainability criteria. Supplementation with foods that do not compete with human nutrition represents a means to achieve that goal. This study evaluated the energy-nitrogen balance and methane emission of cattle supplemented with matarratón (Gliricidia sepium) and agro-industrial by-products. Using a cross-over design, ten Brahman x Angus steers were fed hay (Digitaria decumbens) and one of five supplements formulated with matarratón (Gliricidia sepium), grape pomace (Vitis vinifera), coffee pulp (Coffea arabica), cottonseed (Gossypium sp.), or none of the ingredients previously described (control). The intake of dry matter, protein, fiber, organic matter, and gross energy, as well as methane production (L/day) was lower for Coffea arabica compared with Vitis vinifera (p<0.05). Digestibility, nitrogen retention, energy retention, and methane emission (Ym) was similar among treatments (p>0.05). It is concluded that the inclusion of Gliricidia sepium or agro-industrial by-products, at levels close to 15% of the diet, does not affect energy-nitrogen balance nor methane emission compared to control diet.

Keywords: nutrient balance, digestibility, greenhouse gases, sustainable animal production, retention, supplementation

Introducción

La ganadería representa un sector fundamental para la economía de los países de América Latina y el Caribe, una fuente de alimentos básicos que contribuye a la seguridad alimentaria de la población y un medio para la reducción de la pobreza local. En la región, el sector ganadero representa el 46% del producto interno bruto agrícola y la población bovina comprende el 28% del hato mundial (Congio et al 2021). La ganadería, no obstante, debe hacer frente a diferentes desafíos para aumentar de manera sostenible la producción, lo que incluye aumentar la productividad por unidad de superficie, mejorar la calidad e inocuidad de los productos obtenidos y contribuir con la conservación de la biodiversidad y el manejo sostenible de los recursos naturales.

Desde el punto de vista ambiental, la gestión de la actividad ganadera tiene implicaciones directas sobre las emisiones y el balance de gases de efecto invernadero (GEI). Los rumiantes producen alrededor de 115 millones de toneladas de metano (CH₄) al año (Cardoso et al 2021), gas generado a partir de la fermentación ruminal que tiene un potencial de calentamiento global 28 veces mayor que el dióxido de carbono (CO₂) en un período de 100 años (EPA 2023). Además de su efecto sobre el cambio climático, el CH₄ entérico puede también representar una pérdida del 6-12% de la energía bruta consumida (Aboagye y Beauchemin 2019), afectando negativamente el balance energético del animal.

De otra parte, y pese a la gran oferta de recursos alimenticios, la ganadería de los trópicos enfrenta problemas relacionados con la cantidad y calidad del forraje disponible, ocasionando un déficit de proteína y energía que afecta la eficiencia productiva. En este contexto, la suplementación proteica y energética mejora el consumo de materia seca, la digestibilidad y el desempeño animal (Barbizan et al 2020). La suplementación, no obstante, debe realizarse a partir de ingredientes que no compitan con la alimentación de otras especies considerando disponibilidad y costo, toda vez que el aumento en el precio de los alimentos puede hacer económicamente insostenible la producción ganadera y terminar repercutiendo en el precio final de los productos. En la búsqueda de soluciones para mejorar el balance energético y nitrogenado y reducir el costo de alimentación, el uso de plantas tropicales y subproductos agroindustriales ha sido sugerido (Yang et al 2021). La utilización de arbustos y árboles es una buena alternativa para suministrar proteína y energía al ganado (Vandermeulen et al 2018). De otra parte, la agroindustria del café (Coffea arabica), algodón (Gossypium sp.) y uva (Vitis vinífera) genera una gran cantidad de subproductos, entre ellos pulpa de café, semilla de algodón y orujo de uva, respectivamente, que al ser incluidos en un programa de suplementación animal aportan fibra, grasa, azúcares, energía y proteína (Muzaifa et al 2021; Muñoz et al 2021; Vastolo et al 2022), al tiempo que se reduce la contaminación ambiental cuando su disposición final no es la adecuada. Adicionalmente, se ha reportado que la presencia de metabolitos secundarios, específicamente taninos, y de grasa en estos recursos disminuye la producción de CH₄ (Aboagye y Beauchemin 2019; Muñoz et al 2021). El objetivo de este trabajo fue determinar el balance energético y nitrogenado y cuantificar las emisiones de CH₄ en ganado vacuno mestizo suplementado con matarratón (Gliricidia sepium) o subproductos agroindustriales.

Materiales y métodos

Este trabajo fue aprobado por el Comité de Ética para la Experimentación con Animales de la Universidad de Antioquia (acta 76 de mayo 10 de 2012).

Localización

El experimento se realizó en el Laboratorio de Calorimetría Animal del Centro de Prácticas y Desarrollo Agrario “La Montaña”, propiedad de la Universidad de Antioquia, localizado en el municipio de San Pedro de los Milagros (Antioquia-Colombia), a 2468 msnm, con una temperatura y precipitación media anual de 14.2ºC y 2923 mm, respectivamente.

Animales e instalaciones

Diez animales mestizos (Brahman x Angus), castrados, con 180.7±7.9 kg de peso vivo (PV) y 335.3±41.8 días de edad, fueron estabulados en un galpón abierto, en corrales individuales (6 m²) provistos con comedero y bebedero. Las instalaciones contaron con techos para proteger a los animales de la radiación solar directa y, con tapetes de caucho para prevenir lesiones podales.

Para la cuantificación de la producción de CH₄ y de calor, los animales ingresaron a cámaras de respiración de circuito abierto de 22 m³ (2.6 m de ancho, 3.7 m de largo y 2.3 m de altura), construidas en acero inoxidable y dotadas con ventanas laterales de vidrio (1.40*1.30 m), que permitieron el contacto visual entre animales. Al interior de las cámaras se dispuso de un brete, comedero, bebedero automático, ventilador para garantizar el mezclado de los gases, aire acondicionado y deshumificador para garantizar una temperatura y humedad relativa de 21ºC y 65%, respectivamente.

Antes del inicio del experimento, los animales fueron adaptados a las condiciones experimentales, que incluyeron adaptación a la dieta, a las rutinas de manejo y a la cámara respirométrica. Durante un periodo de 75 días, los animales rotaron continuamente por las cámaras respirometricas para garantizar su completa adaptación al confinamiento y a las condiciones de medición.

Diseño y tratamientos experimentales

Se empleó un diseño experimental en cross-over, evaluando cinco tratamientos (dietas) en dos periodos experimentales, donde cada tratamiento fue suministrado aleatoriamente a dos animales por periodo, para un total de cuatro animales por tratamiento. Cada periodo tuvo una duración de 35 días, donde los primeros 20 días fueron de adaptación a las dietas y los últimos 15 días de medición (balance de nutrientes y calorimetría).

Los cinco tratamientos, cuya descripción se presenta en la Tabla 1, estuvieron constituidos por 60% de heno de Pangola (Digitaria decumbens) y 40% de suplemento, que varió en función del recurso incorporado en su formulación, a saber, Gliricidia sepium o subproductos agroindustriales, constituyendo el 15% de la dieta y el 37,5% del suplemento. El tratamiento control (C) consistió en un suplemento a base de maíz y soya, sin participación de Gliricidia sepium o subproductos agroindustriales. Los tratamientos VV, CA, G y GS incluyeron orujo de uva (Vitis vinífera), pulpa de café (Coffea arabica), semilla de algodón (Gossypium sp.) y matarratón (Gliricidia sepium), respectivamente.

El heno se ofertó a voluntad , garantizando un 15% de rechazo. El suplemento se suministró a los animales dos veces al día (08:00 y 16:00 horas) y en recipientes individuales para lograr su total consumo. Diariamente se ajustó la cantidad de suplemento respecto el consumo de heno del día anterior, con el fin de garantizar una proporción forraje/concentrado próxima a 60/40. La composición química del heno, el matarratón y los subproductos agroindustriales se muestra en la Tabla 2.

Balance de nutrientes y calorimetría

La prueba de digestibilidad aparente se realizó una vez finalizado el período de adaptación al tratamiento experimental y tuvo una duración de cinco días.

El consumo de materia seca de heno (CMSh) se obtuvo por diferencia entre la oferta y el rechazo. Muestras del alimento ofertado y rechazado por cada animal fueron diariamente colectadas y almacenadas a -10ºC, obteniendo al final una muestra compuesta para su análisis químico. El consumo de materia seca de suplemento (CMSs) correspondió a la cantidad ofrecida. El consumo de materia seca total (CMSt) y de nutrientes se expresó en kg/animal/día y g/kg de peso metabólico (PV^0.75); adicionalmente, el CMSt se expresó como porcentaje del PV.

La producción de materia seca (MS) fecal se determinó por el procedimiento de colecta total de heces. Diariamente, a mañana y tarde, muestras de heces (200 g) fueron colectadas directamente del ano y almacenadas a -10ºC; al término de los cinco días se obtuvo una muestra compuesta por animal para su análisis químico. La digestibilidad aparente de la MS y de los nutrientes se obtuvo a través de la ecuación: Digestibilidad (%) = [(Nutriente consumido, g- Nutriente en las heces, g)/Nutriente consumido, g]*100.

Durante cinco días se realizó colecta total de orina mediante el auxilio de arneses y contenedores plásticos, en cuyo interior se dispuso 500 ml de 6 N HCl para prevenir pérdidas de nitrógeno (N). Diariamente se registró el volumen urinario y se tomó una muestra que se conservó a -10ºC; al término de los cinco días se obtuvo una muestra compuesta por animal para su análisis químico.

Juntamente con las pruebas de digestibilidad aparente y la determinación del volumen urinario, los animales ingresaron a las cámaras respirométricas para determinar el consumo de oxígeno (O₂) y la producción de CH₄ y CO₂. En las cámaras, cada animal permaneció tres días continuos, cada día por un periodo aproximado de 22 horas y la información obtenida se extrapoló a un período de 24 horas. El aire de las cámaras fue succionado con la ayuda de medidores de flujo de masas (Flowkit 2000, Sable Systems, Las Vegas, NV, USA) a una tasa de 500 L/min. La concentración de CO₂, CH₄ y O₂ se registró cada segundo en muestras de aire obtenidas del ambiente y de la cámara respirométrica. Los analizadores de CO₂ (CA-10A), CH₄ (MA-10) y O₂(FC-10) (Sable Systems International, Las Vegas, NV, USA) se calibraron antes de cada periodo de mediciones inyectando una concentración conocida de CO₂ (0.48%) y CH₄ (0.098%); para el O₂ se utilizó la concentración ambiental (20.946% STP). Todos los datos fueron corregidos para temperatura y presión estándar. La concentración de los gases libre de humedad fue calculada restando la presión de vapor de agua, la cual se cuantificó a través de un analizador (RH-300 Sable Systems International, Las Vegas, NV, USA). La información se registró y procesó en el software ExpeData® (Sable Systems International, Las Vegas, NV, USA). La producción de calor (PC, Kcal/día) se estimó utilizando la ecuación de Brouwer (1965): PC = 3.886*O ₂ + 1.2*CO₂ – 1.431*N – 0.518*CH₄; donde el consumo de O₂ y la producción de CO₂ y CH₄ se expresan en L/día y, N es la cantidad de nitrógeno excretado en la orina (g/día). La producción diaria de CH₄ se expresó en L/día, L/kg MS consumida y L/kg MS digestible.

El balance de N, expresado en g/animal/día, se obtuvo por diferencia entre el consumo del N y su excreción a través de las heces y la orina, permitiendo conocer el N digestible y el N retenido, conforme las siguientes expresiones matemáticas: N digestible (g/día) = N consumido (g/día) – N fecal (g/día) y, N retenido (g/día) = N digestible (g/día) – N urinario (g/día).

El consumo de energía bruta (CEB) de cada animal se determinó por diferencia entre la cantidad de energía bruta presente en el alimento ofrecido y la energía bruta presente en el alimento rechazado. El consumo de energía digestible (CED) se obtuvo por diferencia entre el CEB y las pérdidas de energía bruta a través de las heces. El consumo de energía metabolizable (CEM) correspondió a la diferencia entre el CED y las pérdidas energéticas a través de la orina y el CH₄. La pérdida energética a través del CH₄ se estableció en 9.45 kcal/L (Nkrumah et al 2006). El consumo de energía neta (CEN), correspondiente a la energía retenida (ER), se obtuvo por diferencia entre el CEM y la PC. La producción de CH₄ y la PC se expresó por kg de MS consumida en la cámara respirométrica y se extrapoló a los datos de consumo y digestibilidad obtenidos en la prueba de balance de nutrientes. Los resultados de balance energético se expresaron en Mcal/día.

La eficiencia de la utilización de la energía se determinó a partir de las relaciones CED/CEB (digestibilidad), CEM/CEB (metabolicidad), CEM/CED, ER/CEB y ER/CEM.

La densidad energética del alimento (Mcal/kg de MS), en términos de energía bruta (EB), energía digestible (ED), energía metabolizable (EM) y energía neta (EN), se obtuvo de dividir el CEB, CED, CEM y el CEN entre el CMSt, respectivamente.

Análisis de laboratorio

Muestras del alimento ofrecido y rechazado, las heces y la orina se secaron en estufa de ventilación forzada (60°C/72 h) para determinar su concentración de MS. Las muestras secas se procesaron en un molino estacionario Thomas–Wiley con tamiz de 1 mm (Arthur M. Thomas, Philadelphia, PA, USA) para su posterior análisis de proteína bruta (PB), cenizas, fibra detergente neutra (FDN) y EB (Balthrop et al 2011). La materia orgánica (MO) correspondió a la diferencia entre la MS y las cenizas. En la orina solamente se analizó MS, PB y EB.

Análisis estadístico

Los datos se analizaron a través de un modelo lineal mixto, donde el tratamiento y el período representaron los efectos fijos, y el animal, el efecto aleatorio. El peso inicial de los animales se empleó como covariable. Las medias de tratamiento se compararon a través de la prueba de Tukey empleando un nivel de significancia del 5%. Los datos se analizaron a través del programa estadístico R (R Development Core Team 2020).

Resultados y discusión

Composición química de la dieta

La composición química de los ingredientes fue utilizada como insumo para la formulación de las dietas. El porcentaje de PB fue superior en la semilla de algodón (25.8%) respecto la pulpa de café, el matarratón y el orujo de uva (Tabla 2), lo que conllevó a una menor participación porcentual de la urea en la formulación del tratamiento G (Tabla 1). Otro nutriente que registró variabilidad entre los ingredientes empleados fue la FDN, y de allí la discrepancia en la composición de los tratamientos. En orden creciente, se obtuvieron valores de FDN de 39.8, 45.5, 58.7 y 63.4% para la semilla de algodón, pulpa de café, matarratón y orujo de uva, respectivamente (Tabla 2). Ese mismo orden, se observa en el contenido de fibra de los tratamientos incluyendo los ingredientes en mención (Tabla 1).

Consumo de materia seca y de nutrientes

La Tabla 3 presenta el efecto de los tratamientos experimentales sobre el CMSt y de nutrientes. El CMSt, al igual que el consumo de PB, FDN y MO, expresado en kg/día o en g/kg PV^0.75, presentó diferencia entre los tratamientos CA y VV, siendo inferior para CA (p<0.05). El tratamiento G registró mayor CMSs respecto el tratamiento CA (p<0.05). El tratamiento C y G fueron los de menor consumo de FDN como porcentaje del CMSt (p<0.05) (Tabla 3).

Si bien la ración fue formulada para aportar 60% de heno y 40% de suplemento, la relación real para los tratamientos C, VV, CA, G y GS fue 65.5/34.5, 64.5/35.5, 64.2/35.8, 61.7/38.3 y 64.3/35.7, respectivamente, dando como resultado un consumo de PB y de FDN de 10.5 y 57.4% del CMSt (Tabla 3). Igualmente, la participación de Gliricidia sepium o de los subproductos agroindustriales en la dieta, inicialmente fijada en 15%, descendió a 13.5% con el cambio en la relación forraje:concentrado. El consumo de FDN como porcentaje del CMSt (Tabla 3), mayor para los tratamientos CA, GS y VV, fue consistente con el superior contenido de ese nutriente en los suplementos (Tabla 1).

Si bien, la FDN es uno de los factores que limita el CMSt en las dietas de rumiantes, su efecto no fue determinante en el presente experimento. Esto se puede evidenciar porque el tratamiento VV, que presentó mayor contenido de FDN, registró un CMSt estadísticamente equivalente al tratamiento C, que presentó menor concentración fibrosa. Igualmente, porque el CMSt del tratamiento VV superó al del tratamiento CA, con el primer tratamiento presentando un contenido de FDN numéricamente mayor (Tablas 1 y 3). Lo anterior, permite concluir que otro factor, diferente a la fibra, fue el responsable del menor CMSt en el tratamiento CA. Una de las limitaciones de la pulpa de café como alimento para el ganado es la renuncia de los animales a consumirlo. Su baja palatabilidad y aceptabilidad se asocia con la presencia de taninos, polifenoles y cafeína (Estrada et al 2021). El menor CMSt del tratamiento CA determinó el menor consumo de MO, PB y FDN en comparación con la dieta incluyendo VV (Tabla 3).

Digestibilidad aparente

En la Tabla 4 se muestra que la producción fecal y la digestibilidad aparente de la MS y los nutrientes PB, MO y FDN no presentó diferencia entre tratamientos (p>0,05). A pesar de la variación registrada en la concentración de FDN, tanto en los suplementos (Tabla 1) como en la dieta (Tabla 3), no se encontraron diferencias en la digestibilidad de los nutrientes (Tabla 4). Esto puede obedecer a que los niveles de FDN consumidos (%CMSt), si bien registraron diferencia estadística entre tratamientos (Tabla 3), no fueron lo suficientemente contrastantes para causar efectos negativos sobre la digestibilidad.

La digestibilidad de los nutrientes depende de la degradabilidad de la FDN en el rumen, y ésta a su vez depende de la proporción de celulosa, hemicelulosa y lignina en la FDN (NRC 2001), por ende, dietas con similar contenido de FDN, no necesariamente tendrán digestibilidad equivalente. En el presente trabajo, el consumo de FDN desde el CMSh, expresado como porcentaje del consumo de FDN total, osciló entre 84.9 y 88.0% para los tratamientos incluyendo Gliricidia sepium o subproductos agroindustriales y fue 98.5% para el tratamiento C. La mayor participación de FDN derivada del pasto en este último tratamiento, posiblemente redundó en similar degradabilidad ruminal para este nutriente, explicando en alguna medida la ausencia de diferencia en la digestibilidad aparente de los nutrientes. En general, se concluye que un nivel de inclusión de Gliricidia sepium o subproductos agroindustriales próximo al 15% de la dieta permite obtener valores de digestibilidad comparables a los observados con la dieta C (Tabla 4), evidenciando su potencial de utilización. Una extensa revisión de literatura realizada por Yang et al (2021) confirma este hecho. Los autores señalan que, en el caso de los rumiantes, los subproductos agroindustriales pueden incluirse en niveles que fluctúan entre el 5 y 20% de la dieta, permitiendo obtener una satisfactoria ganancia de peso sin comprometer la calidad de la carne, mejorar la producción de leche sin alterar su composición, e incrementar la retención de N.

Balance de nitrógeno

La Tabla 5 presenta la excreción urinaria y el balance de N. El tratamiento que incluyó CA presentó mayor excreción urinaria, respecto los tratamientos VV, G y GS (p<0.05). Si bien el N consumido fue mayor para VV respecto CA (p<0.05), entre tratamientos no se presentó diferencia estadística en el N excretado en heces, en orina y en el N retenido (p>0.05).

El volumen urinario fluctuó entre 0.39 y 0.72 ml/kg PV/hora en los tratamientos G y CA, respectivamente. Esos valores están dentro del rango informado por Posada et al (2012), entre 0.36 y 1.18 ml/kg PV/hora, en animales Nellore consumiendo una dieta constituida por heno (Cynodon spp.) y suplemento concentrado. La mayor excreción urinaria en el tratamiento CA (Tabla 5) es consistente con los reportes de la literatura. De acuerdo con Alwis et al (2020), la cafeína induce diuresis y natriuresis a través de una reducción en la reabsorción de sodio en los túbulos proximales y la nefrona distal. El mayor volumen de orina del tratamiento CA, sin embargo, no resultó en diferencias en la excreción urinaria de N en comparación con los tratamientos VV, G y GS, lo cual se puede explicar por una menor concentración del elemento en la orina de los animales consumido CA. La concentración de N en la orina, que fluctuó entre 6.9 y 11.1 g N/kg orina para los tratamientos CA y G, respectivamente, estuvo dentro de los rangos informados por Dijkstra et al (2013), entre 3 y 20.5 g N/L.

Del balance de N se concluye que no necesariamente un menor consumo de N desencadena menor excreción urinaria del elemento. El menor consumo de PB del tratamiento CA, no resultó en menor excreción urinaria de N. Igualmente, se observa que el volumen de orina, estadísticamente menor para los tratamientos VV, G y GS, no determinó la excreción de N. Ambos conceptos están relacionados con la utilización del N en el organismo. La menor excreción urinaria del N digestible resulta en mayor retención de la PB consumida.

La relación N retenido/N consumido en todos los tratamientos superó los reportes de la literatura en ganado de carne (Tabla 5). En el trabajo de Rufino et al (2016), la relación fluctuó entre 18 y 22% en animales Nellore alimentados con un forraje tropical y suplementados con proteína a nivel ruminal y abomasal. Johnson et al (2016), reuniendo datos entre 1995 y 2015, reportaron para novillos un valor medio de 24.4%. No obstante, datos similares a los del presente estudio fueron encontrados por Vieira et al (2017) en ganado lechero, entre 53.1 y 58.6%. La mayor utilización neta de la proteína, correspondiente a la relación N retenido/N consumido, puede ser explicada por el peso y edad de los animales. Al inicio del período de crecimiento hay un incremento de la masa muscular, que se asocia con una mayor síntesis de proteína y retención de N. A medida que el peso del cuerpo aumenta, los pesos de todos los constituyentes químicos aumentan, pero a tasas diferentes. La grasa se deposita a una tasa creciente, en tanto que los componentes del cuerpo magro, representados principalmente por la proteína, lo hacen a tasas decrecientes (Veloso et al 2002).

La concentración de PB en la dieta consumida, en promedio 10.5% para todos los tratamientos (Tabla 3), también puede explicar los mayores niveles de retención. Es reconocido que el principal factor que determina la excreción de N en el ganado es el consumo de proteína y que reducir la concentración de proteína en la dieta es el más significativo medio para incrementar su eficiencia de utilización (Sinclair et al 2013).

Emisión de metano y balance de energía

En la Tabla 6 se muestra la emisión de CH₄ entérico y la partición energética. La emisión de CH₄ sólo registró diferencia entre tratamientos (p<0.05) cuando se expresó en L/día, con VV superando al tratamiento CA (Figura 1). Se observa que el CEB fue inferior para el tratamiento CA, respecto los tratamientos C y VV. Igualmente, que el tratamiento CA fue el que registró mayor pérdida de energía a través de la orina, cuando se le compara con el tratamiento G, pero menor pérdida de energía a través del CH₄, cuando se le compara con el tratamiento VV (p<0.05). No se presentó diferencia estadística (p>0,05) en la eficiencia de utilización de la energía, ni en la densidad energética (Mcal/kg MS) de los alimentos.

Figura 1. Emisión de metano (CH4) en vacunos mestizos consumiendo Gliricidia sepium o subproductos agroindustriales

Emisión de metano entérico

La producción de CH₄ entérico depende de la fermentación ruminal, que a su vez depende de la cantidad de alimento consumido, su tasa de pasaje y degradabilidad (Ku-Vera et al 2018). La diferencia en la producción de CH₄ (L/día) entre los tratamientos VV y CA (Tabla 6) es consistente con las diferencias en el CMSt (Tabla 3) y el CEB entre ellos (Tabla 6). Múltiples estudios demuestran que el CMS, el CEB y la producción de CH₄ están relacionados. Ricci et al (2013) reportaron modelos basados en el CMS y el CEB para diferentes estados fisiológicos y dietas, los cuales explicaron en un 96% la producción de CH₄. Charmley et al (2016) utilizando registros de ganado de leche y de carne obtuvieron modelos lineales que explicaron en un 92% la relación entre la producción de CH₄ y CMS y en un 93% la relación entre producción de CH₄ y CEB, siendo altamente significativos (p<0.001).

La diferencia estadística registrada en L/día, no resultó en diferencias en la emisión de CH₄ cuando se expresó por kg de MS consumida y digestible (Tabla 6). La producción de 18.6 L CH₄/kg MS consumida (valor medio de los cinco tratamientos) supera, iguala y es inferior a los valores reportados por Ku-Vera et al (2018), Valencia et al (2018) y Charmley et al (2016), a saber 14.5, 19.0 y 28.9 L CH₄/kg de MS, respectivamente. En el presente trabajo, la pérdida energética a través de la producción de CH₄ representó el 4.2% del CEB (Ym) (promedio de los cinco tratamientos) (Tabla 6), que se encuentra dentro del rango reportado por Valencia et al (2018), entre 3.4-4.7% en ganado con 10 y 0% de incorporación de Samanea saman en la ración.

La dieta afecta la producción de CH₄, no sólo por la cantidad consumida, sino también por su composición, la cual altera el patrón de fermentación ruminal. En este trabajo, la única diferencia estadística registrada en la concentración de nutrientes consumidos, que le correspondió a la FDN (Tabla 3), no fue suficiente para alterar la producción de CH₄ por unidad de MS consumida y de MS digestible (Tabla 6). Se concluye entonces que las diferencias en la producción de CH₄ entre tratamientos son explicadas por diferencias en el CMSt y no en su composición química. La inclusión de Gliricidia sepium o subproductos agroindustriales, que se caracterizan por su alto contenido de FDN, dificulta la formulación de raciones que tienen una participación sustancial de forraje, también de elevada concentración fibrosa. Con el fin de no comprometer el contenido de otros nutrientes, entre ellos la PB, la inclusión de Gliricidia sepium o subproductos agroindustriales se ve limitada y en tal sentido, no es posible evidenciar efectos sobre la producción de CH₄.

Respecto la composición de la dieta, se ha indicado que la presencia de grasa (Muñoz et al 2021) y de metabolitos secundarios como los taninos (Aboagye y Beauchemin 2019) pueden reducir la emisión de CH₄ entérico. Ese efecto no se evidenció en el tratamiento G, coincidiendo con los resultados de Congio et al (2021), quienes no reportaron influencia de la semilla de algodón sobre la producción de CH₄ o el Ym. La inclusión de Gliricidia sepium en el tratamiento GS tampoco tuvo efecto sobre la producción de CH₄, como descrito por Molina et al (2019) al evaluar diferentes niveles de inclusión de esta arbórea mezclada con vainas de E. cyclocarpum (0, 15, 30 y 45%) en novillas alimentadas con pasto Brachiaria brizantha. Finalmente, la reducción de la emisión de CH₄ con el empleo de los subproductos de la uva no fue observada, contrariamente a los reportes de Yang et al (2021) y Vastolo et al (2022). La menor producción (L/día) en el tratamiento CA, además del menor CMSt, también pudiese ser explicada por la presencia de taninos, cafeína y los polifenoles en la pulpa de café, que según Widjaja et al (2017) resultan tóxicos para los procesos biológicos.

Balance energético

El menor CEB en el tratamiento que incorporó CA (Tabla 6) es reflejo de su menor CMSt (Tabla 3). La ausencia de diferencia estadística en la digestibilidad de la energía (Tabla 6) es consistente con la igualdad registrada en la digestibilidad de la MO (Tabla 4). La mayor pérdida de energía a través de la orina en los tratamientos C y CA respecto G (Tabla 6), es consistente con la mayor excreción urinaria (L/animal/día) observada en esos tratamientos (Tabla 5). Las pérdidas de energía a través del CH₄ guardaron una relación directa con su producción (Tabla 6). A pesar de las diferencias en las pérdidas energéticas a través de la orina y el CH₄ entre tratamientos, puede observarse que el CEM (Mcal/día), la metabolicidad (EM/EB) y la densidad energética de las dietas (kcal EM/kg MS) fueron estadísticamente equivalentes. La relación EM/ED estuvo próxima al rango reportado por Nkrumah et al (2006), entre 0.90 y 0.92. De acuerdo con Van Soest (1994), del 3 al 5% de la ED se pierde a través de la orina. En el presente estudio, esta pérdida sólo promedió 1.9%, justificando la superior relación EM/ED obtenida (Tabla 6).

Con relación a la PC, el menor consumo de FDN (%CMSt) en los tratamientos C y G (Tabla 3) no fue suficiente para alterar esa variable. La PC representó el 49.0% del CEM, similar al reporte de Nkrumah et al (2006) en animales de menor consumo residual (48.7%).

Generalmente, hay una considerable variación entre el ganado en el uso y partición de la energía. Esta variación está relacionada con diferencias en las pérdidas de energía (a través de las heces, la orina y el CH₄) y en la PC. En el presente trabajo, la energía retenida es el resultado de menores pérdidas de energía a través del CH₄, la orina y el calor.

Conclusiones

• La inclusión de Gliricidia sepium o subproductos agroindustriales a niveles próximos al 15% de la dieta permitió obtener valores de digestibilidad y de balance energético y nitrogenado comparables a los observados con la dieta C, evidenciando su potencial de utilización. El N retenido y la ER, expresados como porcentaje del N y la EB consumidos, no presentó diferencia entre tratamientos, si bien el consumo de MS, PB y EB fue menor para el tratamiento incluyendo CA respecto VV. En futuras investigaciones, se recomienda evaluar el efecto de mayores niveles de inclusión.
  
  
• La emisión entérica de CH₄ (L/día) fue menor para el tratamiento CA, lo cual fue consistente con su menor CMSt y CEB. No obstante, cuando la emisión fue expresada como porcentaje del CEB y por unidad de MS consumida y digestible, fue equivalente entre tratamientos, no afectando la eficiencia en la utilización de la energía, expresada como EM/EB y ER/EM.

Agradecimientos

Los autores manifiestan su agradecimiento a la Universidad de Antioquia y al Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación - Minciencias de la República de Colombia.

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