dr. ingeniero agrónomo universidad de la...

Aptitud fermentativa

Rolando Demanet FilippiDr. Ingeniero Agrónomo

Universidad de La Frontera

Conservación de Forrajes2016

La conservación de forraje como ensilaje se basa en la fermentación del material fresco

Los factores que determinan la calidad de los ensilajes se agrupan en dos:

Material original

Técnica de ensilado

Forraje original

Las características del forraje original están determinadas por:

Contenido de nutrientes

Aptitud fermentativa

Calidad de ensilaje

Técnica de ensilado Forraje original

Deshidratación Picado Transporte Compactación Sellado Aditivos

Contenido de nutrientes Aptitud fermentativa

Especie Cultivar Híbrido Estado fenológico

Carbohidratos Capacidad buffer Contenido de humedad

Carbohidratos solubles

Calidad de ensilaje

Técnica de ensilado Forraje original

Deshidratación Picado Transporte Compactación Sellado Aditivos

Contenido de nutrientes Aptitud fermentativa

Especie Cultivar Híbrido Estado fenológico

Carbohidratos Capacidad buffer Contenido de humedad

Los carbohidratos solubles constituyen el principal sustrato de las bacterias para el proceso fermentativo

La expresión de los CHOshabitualmente se realiza en base a materia verde (fresca)

La cantidad mínima de carbohidratos solubles que permite garantizar una buena fermentación es entre 3% y 4% base tal como ofrecido (fresco)

La concentración de carbohidratos solubles requeridos para lograr una buena fermentación se relaciona con el contenido de materia seca del forraje

A mayor contenido de materia seca el forraje debe tener mayor contenido de CHOs para lograr un pH adecuado

El contenido de CHOs requeridos para lograr un pH estable es mayor en leguminosas y en forrajes con bajo contenido de materia seca

% MS

% CHOs

Leguminosas Gramineas

% BMV % BMS % BMV % BMS

20 26 5,2 19 3,8

25 21 5,2 14 3,5

30 17 5,1 10 3,0

35 14 4,9 7 2,5

40 10 4,0 5 2,0

45 7 3,2 3 1,4

50 6 3,0 2 1,0

Contenido mínimo de carbohidratos solubles requeridos para alcanzar un pH estable de gramíneas y leguminosas

Fuente: Pitt y Sniffen, 1985

¿Qué factores influyen en el contenido de CHOs en las plantas?

Especie forrajera

Especie % CHOs BMS

Variación Promedio

Maíz 8 - 40 24,0

Ballica perenne 5 - 35 20,0

Ballica rotación 7 - 36 21,5

Festuca 4 - 26 15,0

Pasto ovillo 5 - 19 12,0

Alfalfa 5 - 11 8,0

Trébol rosado 7 - 10 8,5Fuente: Demanet. 2010; McDonald, 1981

Contenido de carbohidratos solubles en especies forrajeras

Ploidía

Especie Cultivar % MS % CHOs BMS

Ballica rotación diploide 14,8 25,3

Ballica rotación tetraploide 13,1 9,9

Contenido de carbohidratos solubles en dos tipo de ballicas de rotación corta

Fuente: Marambio, 1979

Estado fenológico

Estado fenológico % CHOs BMS

Emergencia de espiga 16,9

Floración 18,0

Grano acuoso 24,9

Grano lechoso 31,8

Grano harinoso temprano 24,2

Grano harinoso tardío 14,7

Grano duro 4,6Fuente: Mc Donald, 1981

Contenido de carbohidratos solubles en cebada en diferentes estados fenológicos

Estado fenológico Alfalfa Trebol rosado Trebol blanco

Vegetativo 9,2 9,5 9,0

Pre botón 10,9 9,5 12,9

Botón 6,8 8,6 8,2

10% floración 5,1 8,9 8,0

Floración 7,1 9,2 9,0

Grano formado 5,4 7,5 6,8

Contenido de carbohidratos solubles en diferentes especies según estado fenológico (% BMS)

Fuente: Mc Donald, 1981

El bajo contenido de CHOspresente en las leguminosas explica la dificultad que tiene estas especies para obtener un fermentación adecuada

Estado fenológico Rezago (días)

% CHOs BMS

BMS BMV

Bota 51 14,1 2,3

Inicio espigadura 57 16,5 3,2

Inicio floración 73 13,7 2,6

Grano acuoso - lechoso 90 16,8 5,0

Grano harinoso - duro 112 19,8 8,0Fuente: Scholz, 1988

Contenido de carbohidratos solubles en Ballica perenne según estado fenológico

Hora del día

Las menores concentraciones de CHOs se encuentran al amanecer

Las variaciones diarias están relacionadas con el contenido de sacarosa

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

7,5

9 12 15 18 21 24 3 6

% S

aca

rosa

BM

S

Hora del dia

Variación del contenido de sacarosa en plantas de ballica perenne

Fuente: Mc Donald, 1981

Nitrógeno

La fertilización nitrogenada genera un acelerado crecimiento en las plantas gramíneas que produce una reducción del contenido de CHOs en las plantas

La reducción de CHOs es una consecuencia de la disminución de fructosanos y no de todos los CHOs presentes en las plantas

Cultivar 08-11-2005 21-12-2005 % Incremento

Sugar Mix 18,09 33,98 188

Belinda 28,99 30,18 104

Aberstorm 21,00 40,81 194

Aberlinnet 17,83 29,21 164

Aberexcell 24,60 40,90 166

Promedio 0 N 22,10 35,02 158

Sugar Mix 14,23 33,25 234

Belinda 16,58 24,57 148

Aberstorm 18,58 30,92 166

Aberlinnet 15,52 27,27 176

Aberexcell 17,84 22,09 124

Promedio 100 N 16,55 27,62 167

Sugar Mix 16,67 18,34 110

Belinda 14,19 23,72 167

Aberstorm 15,06 22,80 151

Aberlinnet 11,96 19,46 163

Aberexcell 14,72 22,77 155

Promedio 200 N 14,52 21,42 148

Sugar Mix 10,44 12,60 121

Belinda 13,38 14,94 112

Aberstorm 11,06 14,28 129

Aberlinnet 11,59 13,39 116

Aberexcell 12,48 16,51 132

Promedio 400 N 11,79 14,34 122

Contenido de Carbohidratos

Fuente: Demanet et al., 2010

Relación de Materia Seca y Contenido de CarbohidratosFuente: Demanet et al., 2010

Relación de Materia Seca y contenido de CarbohidratosFuente: Demanet et al., 2010

Condiciones climáticas

Los factores climáticos que influyen en el crecimiento de las plantas son la temperatura, humedad, precipitación y luminosidad

La luminosidad es el factor que influye directamente en el contenido de CHOs de las plantas

La actividad fotosintética se desencadena por la estimulación lumínica

Es a partir de la fotosíntesis que se generan los azúcares

La reducción de la intensidad lumínica produce una reducción de la concentración de los CHOs en las plantas

La máxima expresión de los CHOsen las plantas se produce cuando crecen con alta intensidad lumínica, bajas temperaturas y sin sombreamiento

Tipos de carbohidratos solubles

La cantidad de CHOs que se requiere para lograr un cambio en el pH de la masa ensilada depende de la eficiencia de conversión de CHOs a ácido

La eficiencia de conversión de CHOsa ácido esta determinada por la proporción de CHOs que se encentran presente y la naturaleza de la flora bacteriana

En las especies forrajeras los principales CHOs son:

Fructosanos

Glucosa

Fructosa

Sacarosa

La glucosa y la fructosa son monosacáridos de uso inmediato y son los mas importantes en las gramíneas

La sacarosa se encuentra en una proporción mayor que los monosacáridos (20 – 80 g/kg MS)

En ballica perenne y pasto ovillo se han encontrado otros oligosacáridos (melibosa, rafinosa, estaquiosa) pero en concentraciones bajas

El principal carbohidrato no estructural de almacenamiento en las gramíneas son los fructosanos

Los fructosanos son los únicos CHOsimportantes en las plantas templadas y se encuentran en concentraciones de 50 a 90 g/kg MS

En las leguminosas el principal carbohidrato no estructural de reserva es el almidón

El almidón es insoluble en agua fría por ello no se le considera como componente de los CHOs

El almidón no se encuentra disponible para las bacterias lácticas como sustrato fermentable

El almidón puede ser hidrolizado en una pequeña fracción por enzimas que lo transforman en hexosas y pentosas

Los carbohidratos solubles mas importantes en las leguminosas son la fructosa, glucosa y sacarosa

Capacidad Buffer

Calidad de ensilaje

Técnica de ensilado Forraje original

Deshidratación Picado Transporte Compactación Sellado Aditivos

Contenido de nutrientes Aptitud fermentativa

Especie Cultivar Híbrido Estado fenológico

Carbohidratos

Capacidad buffer Contenido de humedad

La capacidad buffer o habilidad para resistir cambios en el pH, determina la aptitud fermentativa de un forraje

La capacidad buffer se expresa en mili equivalente de álcali (0,1 M hidróxido de sodio) requeridos por kilo de materia seca para cambiar el pH de 6 a 4

La capacidad buffer de una especie forrajera esta determinada por el contenido de proteína y ácidos orgánicos

Las especies leguminosas poseen una mayor capacidad buffer que las gramíneas

Especie pH Capacidad buffer (meq/kg MS)

Trébol rosado 5,95 578

Alfalfa 6,10 488

Pasto ovillo 6,01 410

Ballica perenne 6,01 388

Ballica de rotación 6,16 386

Fuente: Mac Donald, 1981

pH y capacidad buffer de diferentes recursos forrajeros

La mayor capacidad buffer de las leguminosas se atribuye a su alto contenido de ácidos orgánicos

En las plantas templadas los principales ácidos orgánicos son:Málico, Cítrico y Quinico

La alfalfa puede contener hasta un 10% de la materia seca como ácidos orgánicos

Los principales ácidos orgánicos de las leguminosas son:

Málico, Cítrico, Quinico, Shkimico,

Malónico y Glicérico

Ácido orgánico Ballica perenne Festuca Pasto ovillo

Citrico 4,5 3,7 2,9

Fumárico 0,2 0,0 0,2

Málico 8,8 11,0 8,7

Quínico 3,0 6,2 5,5

Shkimico 1,2 1,2 2,5

Succinico 2,4 2,5 3,0

Total 20,1 24,6 22,8

Contenido de ácidos orgánicos en especies gramíneas templadas (g/kg MS)

Fuente: Mac Donald, 1981

La capacidad buffer disminuye conforme avanza la madurez de las plantas producto de la reducción del contenido de ácidos orgánicos

Estado fenológico Ácido orgánicos

Emergencia espiga 6,54

Floración 3,93

Grano acuoso 2,60

Grano lechoso 2,39

Grano harinoso temprano 1,59

Grano harinoso tardío 1,05

Grano duro 0,72

Contenido de ácidos orgánicos en cebada en diferentes estados fenológicos expresado como porcentaje de la materia seca

Fuente: Mac Donald, 1981

Las proteínas contenidas en las plantas también contribuyen a elevar la capacidad buffer

Leguminosas o gramíneas en estado vegetativo con alto contenido de proteína dificulta el proceso fermentativo

Estado fenológico Rezago (días) Proteína total Proteína verdadera

Bota 51 17,1 11,9

Inicio espigadura 57 13,2 10,4

Incio floración 73 11,3 7,6

Grano acuoso lechoso 90 8,9 6,6

Grano harinoso duro 112 7,9 5,1

Fuente: Scholz, 1988

Cambio en el contenido de proteína (%) según estado fenológico de las gramíneas de una pastura permanente

La presencia de alto contenido de proteína en las plantas dificulta la elaboración de ensilajes

Contenido de humedad

Calidad de ensilaje

Técnica de ensilado Forraje original

Deshidratación Picado Transporte Compactación Sellado Aditivos

Contenido de nutrientes Aptitud fermentativa

Especie Cultivar Híbrido Estado fenológico

Carbohidratos Capacidad buffer Contenido de humedad

Para elaborar un buen ensilaje el forraje debe tener un altocontenido de CHOs, bajacapacidad buffer y un contenido de materia seca superior a 20%

Las bacterias acido lácticas son tolerantes a altos contenidos de materia seca

Contenidos de materia seca superiores a 25% reducen el crecimiento clostridial por falta de humedad mas que por la presencia de acido láctico

Contenidos de materia seca inferiores a 20% pueden contrarrestar el efecto preservativo del ácido láctico

Contenidos de materia seca inferiores a 20% pueden contrarrestar el efecto preservativo del ácido láctico

Ensilajes elaborados con baja materia seca o condiciones climáticas adversas tienen serios problemas fermentativos

En ensilajes con baja materia seca el crecimiento de clostridios puede no ser inhibido a pH incluso bajo 4

¿Qué sucede cuando el forraje tiene mayor contenido de materia seca?

1.- El forraje posee una mayor concentración de CHOs

2.- Procesos lacto fermentativos son favorecidos

3.- Estabilización temprano del forraje

4.- Se estabiliza a pH alto

5.- Capacidad buffer se reduce

Estado fenológico Rezago (días) Ton MS/ha % MS Corte % MS Ensilaje

Bota 51 4,3 16,0 14,8

Inicio espigadura 57 6,0 19,1 15,1

Incio floración 73 8,8 18,7 15,6

Grano acuoso lechoso 90 9,6 29,6 24,1

Grano harinoso duro 112 7,2 40,2 35,5

Cambio en el contenido de materia seca según estado fenológico de una pastura permanente

Fuente: Scholz, 1988

Especie forrajera

La especie forrajera es determinante sobre la fermentación que ocurre en la masa de forraje ensilada

Estado fenológico % MS Ton MS/ha Ac. Orgánico CHOs pH Cap. Buffer Proteína

meq/kg MS g/kg MS meq/kg MS %

Bota 18,0 4,0 730 93 6,04 371 15,2

Emergencia de espiga 21,0 6,6 491 85 6,12 305 12,5

Floración 22,9 7,2 466 90 6,28 337 9,5

Grano lechoso 24,1 8,3 213 68 5,97 217 8,7

Aptitud fermentativa de una pastura permanente evaluada en cuatro estados fenológicos

Fuente: Balocchi y López, 1991

Estado fenológico % MS Ton MS/ha Ac. Orgánico CHOs pH Cap. Buffer Proteína

meq/kg MS g/kg MS meq/kg MS %

Bota 14,5 6,2 882 96 6,26 405 13,9

Emergencia de espiga 18,7 8,5 693 105 6,39 331 10,6

Floración 19,7 7,9 697 79 6,29 332 11,7

Grano lechoso 27,0 8,7 450 43 5,93 219 9,6

Aptitud fermentativa de Lolium multiflorum evaluada en cuatro estados fenológicos

Fuente: Balocchi y López, 1991

Aptitud fermentativa

Todos los factores antes mencionados determinan la aptitud fermentativo de un forraje

El estado fenológico al momento de ensilar afecta el contenido de CHOs, capacidad buffer y contenido de materia seca de las plantas

En estados tempranos de desarrollo la aptitud fermentativa de las plantas es baja

El incremento de la fertilización nitrogenada genera una reducción del nivel de CHOs y de la materia seca junto a un incremento de la proteína, todo lo cual afecta la aptitud fermentativa de las plantas

El tamaño de picado del forraje tiene un efecto en la aptitud fermentativa

A mayor tamaño de picado hay una mejora en la aptitud fermentativa

Picado de tamaño pequeño genera una rápida liberación de los CHOs y con ello acelera el proceso de reducción del pH

La deshidratación (premarchito) es otro factor que influye dado que permite un incremento de la materia seca del forraje y con ello un aumento en la concentración de CHOs

La condición climática imperante durante el proceso de ensilado también influye en la aptitud fermentativa

El días de alta temperatura y baja humedad ambiental, se incrementa el contenido de materia seca y aumenta la concentración de CHOs

La estación del año determina el estado fenológico de las plantas, que afecta en forma directa sobre el contenido de CHOs, capacidad buffer y porcentaje de materia seca

La aptitud fermentativa del forraje cosechado en primavera – verano es superior al cortado en el periodo de otoño

Aptitud fermentativa

Rolando Demanet FilippiDr. Ingeniero Agrónomo

Universidad de La Frontera

Conservación de Forrajes2016