Los estudios con leguminosas en el Instituto de Ciencia Animal en sus primeros 50 años. Un aporte a la ciencia

Introducción

En la mayoría de las regiones tropicales los recursos naturales necesarios para impulsar el desarrollo agropecuario sufren acelerado deterioro que pone en peligro la satisfacción de las necesidades vitales de las generaciones futuras, con los conocidos riesgos para la estabilidad ecológica, social, política y económica en los países en vías de desarrollo. La ganadería vacuna cubana, desde sus inicios, visualizó el uso de los pastos y forrajes como la principal fuente de alimentación del ganado, tanto para los sistemas de producción de leche como de carne. Las gramíneas y leguminosas fueron, dentro del Reino Vegetal, las familias con mayor potencial para cumplir estos objetivos. No obstante, el monocultivo de gramíneas, fundamentalmente de los géneros Digitaria, Pennisetum, Megathyrsus y Cynodon entre otros, se generalizó en todas las áreas ganaderas del país, mientras que el empleo de las leguminosas no se logró generalizar en los distintos sistemas de producción.

 

En el período analizado (1967-2013) la investigación de leguminosas tuvo diferentes etapas.  En los primeros años se empleó el enfoque desarrollado por otros países entre ellos Australia y las pesquisas que se realizaron estuvieron más encaminadas a la validación de esas tecnologías  en nuestras condiciones. No fue hasta finales de la década del 70 del pasado siglo, que se comenzó a desarrollar el conocimiento que permitió realizar estudios de acuerdo con las condiciones de clima, suelo y necesidades de la ganadería cubana en desarrollo, que originaron las tecnologías apropiadas a las condiciones antes señaladas. 

Las dos primeras investigaciones sobre el tema de leguminosas aparecen publicadas en la Revista Cubana de Ciencia Agrícola a finales de la década del 60 del siglo XX (Boado 1969 y Herrera et al. 1969), mientras que en los primeros cinco años de la década del 70 se produce un aumento, pero principalmente con la especie alfalfa (Medicago sativa). Las investigaciones con esta especie tuvieron como objetivos fundamentales los temas de la producción de semillas (Zambrana 1971a y 1972b), agrotecnia (Zambrana 1970 y 1972a) y producción de biomasa (Zambrana 1971b, 1972b, 1973a y Zambrana y Oduardo 1973), seguida en menor medida por  malezas (Tomeu 1970, Zambrana 1971c y 1973b y Sistachs y León 1974) e inoculación (Sistachs 1974). De forma paralela, en esta etapa se reportan (Febles y Padilla 1970 y Suárez y Herrera 1971) los primeros trabajos de producción de biomasa con las leguminosas tropicales kudzú (Pueraria phaseoloides) y gandúl (Cajanus cajan) y comienza a valorarse la utilización de asociaciones de gramíneas y leguminosas herbáceas bajo pastoreo (Febles y Padilla 1972). A partir del año 1974 se produce un nuevo enfoque en el plan de investigación del Instituto de Ciencia Animal y se priorizó el estudio de las leguminosas tropicales. Las investigaciones con especies rastreras se inician, fundamentalmente, a partir de 1975 mientras que con las leguminosas arbustivas los estudios comienzan en 1979. Las especies más estudiadas  fueron Neonotonia wightii y Leucaena leucocephala.

Las investigaciones entre los años 1975 y 1989 estuvieron dirigidas a la explotación en cultivos puros y manejados en bancos de proteína para la alimentación animal.  Además, en esta etapa se definieron conceptos para su mejor establecimiento y empleo en la alimentación animal, que permitió extenderlos a otras especies de leguminosas perennes. La fijación biológica del nitrógeno atmosférico en sistemas con N. wightii se investigó por Sistachs y Frías (1980) con prioridad en la evaluación de cepas de rhizobium, tipo de suelo y métodos de peletización de la semillas. Con posterioridad López y Paretas (1982) relacionaron estos temas directamente con la producción de biomasa. 

Otros estudios que se destacaron en esta especie estuvieron dirigidos a las diferentes etapas del establecimiento (Ruiz y Ayala 1983, 1985 y 1987 y Ruiz et al. 1986). Dentro de este amplio concepto del manejo de las leguminosas, que define la vida productiva de estos sistemas, también se trabajó en la producción de semillas (Febles y Padilla 1977 y Febles et al. 1983), el control de maleza (Sistachs et al. 1977) y, en menor medida, la fertilización química (Ruiz et al. 1976 y Ruiz y Ayala 1978).  

Los primeros resultados productivos con el uso de los bancos de proteína con Glycine aparecen publicados por Pereiro et al. (1983) y Pereiro y Elías (1987), relacionados con la sustitución de alimentos concentrados y el estudio de la frecuencia de pastoreo restringido en sistemas de producción de leche. Cino et al. (1996) los complementó con la valoración económica de los sistemas lecheros usando bancos de proteína de Glycine. En este periodo, además, se informaron los primeros resultados de investigaciones que abordaron la fisiología ruminal de animales suplementados con bancos de proteína de Glycine para la producción de leche (Galindo et al. 1985). 

Por otro lado, Marrero et al. (1989) informaron el comportamiento de hembras en desarrollo de la raza Holstein suplementada en pastoreo con bancos de proteína de Glycine y aparece de manera aislada la utilización de los bancos de proteína con esta especie para vacas gestantes (García López y Pereiro 1988). 

Con igual enfoque, en esta etapa, se iniciaron trabajos con la asociación de gramínea y leguminosa rastrera (Monzote y Hernández 1977 y Monzote et al. 1982). El manejo de pastizales asociados con animales de carne y su efecto en la persistencia del pastizal y en el comportamiento productivo de los animales fueron temas abordados (Monzote et al. 1984 y 1986) y se caracterizaron siempre por el empleo de una sola leguminosa en la asociación. También fue objeto de estudio el libre acceso o no de los animales al área  del banco de proteína (Ruiz et al. 1991 y Castillo et al. 1991) 

El conocimiento acumulado en este tema, indicó la necesidad de iniciar otra fase de  investigación,  dirigida al empleo de varias leguminosas en la asociación. Este nuevo concepto en las investigaciones comenzó a publicarse en la primera década de este  siglo y se refirió al uso de las mezclas múltiples de leguminosas asociadas con una gramínea (Ruiz et al. 2005). El número de leguminosas, la relación de surcos gramíneas-leguminosas, control de malezas, puesta en explotación y el manejo animal fueron investigaciones que permitieron lograr una tecnología que aumentó la persistencia y productividad de estos pastizales (Ruiz et al.1994,Ruiz et al. 2006, 2007a, 2007b y 2007c, y  2009).

El funcionamiento en esta etapa del grupo institucional de leguminosas permitió además desarrollar investigaciones acerca de la fisiología ruminal (Elías et al. 2006 y Galindo et al. 2009) y la identificación de indicadores de la estabilidad del suelo en áreas con estas asociaciones (Lok et al. 2011). Desde el punto de vista de la producción animal, la suplementación proteico-energética (Castillo et al. 2003 y Díaz et al. 2012) y el comportamiento de diferentes razas para la producción de carne (Díaz et al. 2008a y 2011) contribuyeron a cerrar el ciclo productivo de la relación suelo-planta-animal. También se estudiaron indicadores económicos y financieros de estos sistemas (Cino y Díaz 2010). 
 

El trabajo con estas plantas también se inició en la década del 70 del pasado siglo. Leucaena leucocephala fue la especie pionera y con la que mayores resultados investigativos cuenta hoy la institución. Los primeros artículos de esta especie, comenzaron a publicarse a partir de 1985, aunque el mayor número de ellos se publicaron entre 1990 y 2009. 

La creación en 1985 del grupo multidisciplinario para el estudio de las leguminosas en el Instituto de Ciencia Animal y su funcionamiento estable hasta el año 2004, propició aumentar los artículos publicados, ya que las investigaciones incluyeron mayor número de especialidades, dando lugar a la conformación de tecnologías integrales y, por tanto, factibles de introducir en áreas ganaderas de Cuba y otros países como México. Al grupo se incorporaron, de manera destacada, los departamentos de Pastos y Forrajes seguidos de Fisiología Digestiva y Manejo y Producción de Rumiantes. También de manera puntual lo integraron los departamentos Manejo y Producción de Monogástricos y Biomatemática.

Las primeras investigaciones versaron sobre la evaluación de germoplasma de L. leucocephala, introducido desde Brasil, cuya finalidad fue conocer su potencial para la producción de semilla en las condiciones de Cuba (Febles et al. 1991). Al mismo tiempo, Ruiz et al. (1992) estudiaron de manera comparativa el crecimiento y desarrollo de estos materiales. Por otra parte, Lazo et al. (1994) compararon tres especie de Leucaena asociada con Bermuda-68 (Cynodon dactylon) en condiciones de pastoreo con hembras en crecimiento. Posteriormente Febles et al. (2007) evaluaron el comportamiento del germoplasma autóctono y foráneo de 40 especies de leguminosas arbóreas proponiendo una metodología práctica para la evaluación, selección y su uso en diferentes  modalidades de los sistemas silvopastoriles.  La posibilidad distintiva que tienen las leguminosas, como la leucaena, de fijar el N atmosférico mediante la simbiosis con bacterias del género Rizhobium, fue otro de los temas de investigación priorizados en las primeras etapas (López y Tabeada 1983). Con posterioridad y de manera significativa, las investigaciones se centraron en cada una de las etapas para el establecimiento exitoso de la especie arbustiva en los sistemas de pastoreo. El momento de siembra y la profundidad, relación arbórea-gramínea, intercalamiento en pastizales, prácticas para el control de maleza y la altura de la planta para comenzar el pastoreo fueron decisivas para proponer la metodología de establecimiento de esta especie (Ruiz et al. 1988, 1989, 1990, 1996 y 1997, y Padilla et al. 2001a). 

Los estudios de la microbiología ruminal (Galindo et al. 1995) de animales que incluían en su dieta Leucaena leucocephala marcaron una  nueva etapa en la concepción tecnológica de estos sistemas. Las investigaciones de Galindo et al. (1995a) demostraron la degradación de la mimosina y el DHP en el rumen y posibilitaron el uso de la especie arbórea en el 100 % del área de pastoreo. En esta área, Delgado et al. (1996) evaluaron el efecto de diferentes niveles de inclusión de la leucaena en el consumo y la digestibilidad de la fibra, mientras que La O et al. (1997) y La O et al. (2001ab) caracterizaron la composición bromatológica y los constituyentes químicos de 11 variedades de estas especies introducidas desde Colombia. 

En el manejo y explotación de los sistemas silvopastoriles con leucaena se estudiaron los factores que intervienen en la producción de biomasa. Estas investigaciones, no solo consideraron la productividad de los componentes vegetales del sistema, sino que incorporaron las características químicas (Alonso 2004 y  Lok et al. 2007), física (Lok et al. 2007) y biológicas (Alonso et al. 2005a y Lok et al. 2006) del suelo;  los métodos de poda (Alonso et al. 2003); la sombra y su distribución espacial (Alonso et al. 2006) y la biodiversidad asociada al  sistema (Alonso et al. 2004 y 2005b), ofreciendo una visión más integral al concepto de producción de biomasa y permitieron caracterizar la evolución productiva del silvopastoreo. 

El efecto del árbol en la composición bromatológica del estrato herbáceo (Alonso et al. 2008) y en la estabilidad productiva del pastizal (Ruiz et al. 2010), así como los estudios de manejo y control de plagas (Barrientos et al. 1991), entomofauna benéfica asociada a sistemas con leucaena (Valenciaga et al. 1999 y Valenciaga y Mora 2002 ), dinámica espacial y temporal de Heteropsylla cubana (Valenciaga et al. 2005) y determinación de infestación de insectos fitófagos en agroecosistemas con leucaena (Valenciaga et al. 2010) también integraron los estudios de producción de biomasa en los silvopastoreos. En este tema, Herrera et al. (2008) informaron la distribución espacial de nidos de Atta insularis (bibijaguas) en sistemas con Leucaena.  

Elementos del manejo de pastizales, como la carga y el número de cuartones, fueron pioneros en los resultados productivos de los animales en sistemas silvopastoriles con Leucaena (Castillo et al. 1996 y Ruiz et al. 1995). Inicialmente, la ceba bovina, estudió el acceso libre o restringido de los animales al banco de proteína con Leucaena (Castillo et al. 1989 y  1993). La utilización de la arbórea en el 100 % del área y su efecto en el comportamiento de machos bovinos (Castillo et al. 2000), la suplementación con activadores ruminales en sistemas con leucaena (Díaz et al. 2008b y  2009)  y los estudios económicos de alternativas de ceba con sistemas silvopastoriles (Cino et al. 2006 y 2011) dieron continuidad a estos estudios. La suplementación con Saccharina de hembras en crecimiento, que pastoreaban un silvopastoreo con Leucaena, aparece de forma aislada y puntual (Zarragoitia et al. 1992). Mejías et al. (2003 y 2004) continuaron los estudios de los sistemas de crianza de la hembra en desarrollo con el empleo de esta leguminosa. 

En producción de leche, los primeros trabajos se relacionaron con el estudio del manejo para controlar el consumo de la leguminosa L. leucocephala (Jordán et al. 1989). Más adelante abordaron la alimentación preparto con Leucaena en secano y guinea Likoni ferti-irrigada (Jordán et al. 1994). El comportamiento de la vaca lechera en banco de proteína con Leucaena, durante el periodo seco (Jordán et al. 1995) también se estudió como parte del trabajo integral que se realizó con esta planta en el Instituto de Ciencia Animal. 

 

Durante los primeros años posteriores a la fundación del Instituto y de manera puntual, sólo se trabajó con maní (Herrera et al. 1969) y frijol (Sistachs 1970) con un trabajo en cada caso y estas se detuvieron. 

A principio de la década 90  del siglo XX otro de los  temas de estudio estuvo relacionado con el intercalamiento de leguminosas temporales (Glycine max y Lablab purpureus) durante el establecimiento de gramíneas tropicales (Cynodon nlemfuensis, Megathyrsus maximus y Pennisetum purpureum) donde se demostró que esta labor no influyó en el establecimiento de estas plantas y contribuye a disminuir los costos de la misma. En estos estudios fue posible definir las dosis de siembra y los momentos de intercalamiento (Sistachs y Curbelo 1992, Ruiz et al. 1992 y Sistachs et al.1992). 

No se puede dejar de señalar los trabajos desarrollados con leguminosas temporales en los cuales participaron los departamentos de Pastos y Forrajes, y Manejo y Producción de Monogástricos también con  enfoque multidisciplinario, pero dirigidos hacia la producción avícola y en menor medida para la especie porcina. Entre las especies más estudiadas estuvieron la soya (Glycine max), dolico (Lablab purpureus), canavalia (Canavalia ensiformis), mucuna (Stizolobium aterrimum) y vigna (Vigna unguiculata), esta última con el mayor peso. 

La caracterización agronómica y los estudios comparativos de producción de biomasa para la obtención de harinas integrales de vigna (Díaz et al. 2000 y Díaz et al. 2001b) indicaron el potencial de esta planta para la alimentación animal. Estos trabajos incluyeron el momento de cosecha (Padilla et al. 2001b) para las leguminosas canavalia, gandul y dolico, y la influencia de la época de siembra en las características bromatológicas de canavalia, dolico, mucuna y soya (Díaz et al. 2002a y 2003). De igual manera, se caracterizaron los indicadores nutricionales de granos de vigna de maduración agrupada (Díaz et al. 2001b) y no agrupada (Díaz et al. 2002b). 

Por otro lado, la caracterización bromatológica, con énfasis en los porcentajes de proteína para la obtención de concentrados de proteína foliar (CPF) fueron pioneros en los estudios de las leguminosas temporales (Díaz et al. 1997). Las especies evaluadas fueron Canavalia ensiformis (Díaz et al. 1998), Lablab purpureus (Díaz et al. 1999a), Glycine max (Díaz et al. 1999b) y Stizolobium aterrimum (Díaz et al. 2000b). 

Las investigaciones con animales iniciaron con el estudio de la calidad proteica de las harinas de granos crudos de estas leguminosas en el crecimiento de ratas (Aguirre et al. 1998, 1999 y 2002), los cuales motivaron la caracterización físico-química de la fracción fibrosa de harinas de follajes de variedades de vigna (Savón et al. 2000, 2004 y 2007) y estudios de los polifenoles totales y taninos condensados (Scull y Savón 2003). Conjuntamente  se realizaron los ensayos de digestibilidad aparente de la proteína y de la energía en pollos de ceba que consumieron harinas de follaje de Stizolobium deeringiana (Martínez et al. 2007) y la evaluación de los indicadores morfométricos del tracto gastrointestinal y sus órganos accesorios en pollo de ceba con la inclusión de follaje de dolico en su alimentación (Martínez et al. 2008). También, Rodríguez et al. (2012) estudiaron los grupos fisiológicos microbianos e indicadores fermentativos del ciego de pollos de ceba alimentados con harina de forraje de mucuna. Lon-Wo et al. (1998) estudiaron la utilización de estas fuentes de proteína como alternativa para la alimentación de aves y Castro et al. (2002) las destacaron para cerdos en crecimiento. La posibilidad del empleo de la sacchacanavalia en pollos de ceba (Valdivié y Elías 2006) demostró la utilidad de la fermentación en estado sólido de la caña de azúcar conjuntamente con canavalia.  Cino et al. (1999) evaluaron económicamente las harinas de granos crudos de leguminosas temporales y su potencial de uso en la alimentación avícola.

Con posterioridad Lon-Wo et al. (2000) realizaron la evaluación biológica y económica de harinas de vigna en dietas isoproteicas para pollos de ceba. Un nuevo enfoque en el uso de las leguminosas temporales para la alimentación de animales monogástricos se inició con el estudio de los germinados de vigna y dolico (Díaz et al. 2004, 2007 y  2011). 

 

Los estudios desarrollados por un grupo de científicos del Instituto de Ciencia Animal en las disciplinas explicadas con anterioridad, permitieron la confección y defensa exitosa de varias tesis de Maestría (Mejías 2004 y Díaz 2004) y de Doctor en Ciencia (Zambrana 1973,Sistachs 1982, Monzote 1982, López 1982, Ruiz 1982, Pereiro 1985, Marrero 1989, Díaz 2000, La O 2001, Valenciaga 2003, Alonso 2004, Lok 2005, Mejías 2008, Díaz 2008 , Martínez 2010 e Iraola 2013) que propiciaron la conformación de un enfoque particular para el uso y explotación de estas plantas. Además, como resultado del trabajo realizado durante el periodo analizado se obtuvieron seis premios de la Academia de Ciencias , dos del Ministerio de Educación Superior y dos del Ministerio de Agricultura de Cuba, así como uno especial de la FAO.

 

A partir del análisis realizado se concluye que los estudios abordados con leguminosas, rastreras y arbustivas, permitieron desarrollar tecnologías integrales, para las especies Neonotonia wigthii, Leucaena leucocephala y asociaciones de mezclas múltiples de leguminosas rastreras con gramíneas, que incluyeron la agrotecnia para su establecimiento satisfactorio, fisiología digestiva, manejo para prolongar su vida productiva y potenciar su producción de biomasa, alimentación, suplementación y producción animal en diferentes categorías de bovinos. Además, el trabajo desarrollado con esta familia de planta aportó una tecnología para la producción de biomasa de leguminosas temporales para la alimentación de animales monogástricos.

Además, sería oportuno destacar la necesidad de profundizar en áreas del conocimiento que durante esta etapa, aunque abordados de manera muy puntual, no aportaron de manera decisiva a las tecnologías desarrolladas y que podrían, con estudios sistemáticos, complementar y dar un salto en el conocimiento para el mejor uso de estas plantas en los sistemas de producción animal. Entre ellos se destacan el empleo del agua, fijación biológica, fertilización, crecimiento, pastoreo, malezas, así mayor número de especies a evaluar.