Perfil e interrelación mineral en agua, forraje y suero sanguíneo de bovinos durante dos épocas en la Huasteca Potosina, México

Introducción

El territorio mexicano tiene 1 964 375 km² (INEGI, 2010), con 32 307 071 bovinos, de los cuales 92.7 % son productores de carne (SIAP-SAGARPA, 2011). El estado de San Luis Potosí ocupa el lugar 14 con 800 704 bovinos y está dividido en cuatro zonas geográficas: Altiplano, Centro, Medio y Huasteca (INAFED, 2005); 51.4 % de la ganadería se concentra en la Huasteca Potosina y predomina el sistema de pastoreo extensivo (INEGI, 2007). Los problemas nutricionales incluyen desequilibrios minerales de los forrajes que se reflejan en una producción sub óptima; los bovinos en pastoreo con poco o ningún suplemento mineral presentan trastornos reproductivos y de salud (McDowell y Arthington, 2005).

Aproximadamente 50 % de las enzimas del organismo requieren de un mineral para su funcionamiento bioquímico (Waldron et al., 2009). La deficiencia o exceso prolongado de un mineral cambia su concentración en tejidos y fluidos corporales a valores fuera de los límites permisibles (Underwood y Suttle, 1999). En México, los estudios sobre minerales en agua, forraje, tejidos y fluidos de rumiantes en producción extensiva muestran diferencias entre unidad de producción (UP), épocas, edades y condición corporal del animal. En la región templada, los forrajes son bajos en Ca, P, Mg, Na, Cu, Zn y Se (Morales et al., 2007; DomínguezVara y Huerta-Bravo, 2008); en la región árida hay carencia de P (Armienta, 1995); en las regiones tropical y sub tropical hay deficiencias de Ca, P, Mg, Na, Cu, Mn, Zn y Se (Cabrera et al., 2009), de Ca, K, Cu y Zn en forrajes (Vivas et al., 2011), de Ca, K, Cu y Fe en ovinos (Turriza-Chan et al., 2010), y de Cu y Zn en cabras (Vázquez et al., 2011); y estos desequilibrios minerales podrían afectar la eficiencia productiva. En la Huasteca Potosina no se han realizado estudios de minerales en el agua, los forrajes y el suero de bovinos de doble propósito. Por tanto, el objetivo de esta investigación fue estudiar la concentración e interrelación mineral en agua, forraje y suero de bovinos en 17 UP de la Huasteca Potosina, México, durante la época húmeda (agosto y septiembre) y seca (abril y mayo) del 2008. Esto permitiría tener una herramienta que contribuya a predecir el contenido mineral en el suero de los bovinos en pastoreo con las concentraciones de minerales encontradas en el agua, el forraje y el suero sanguíneo.

Materiales y Métodos

Características agroecológicas de las unidades de producción

El número de UP se obtuvo a través del sistema de información geográfico (SIG; ArcView 3.3 y Arc/info 9.2), con mapas de tipo de suelo, geología, fisiografía, uso de suelo, vegetación, clima y áreas inundables. El SIG proyectó una malla de 10 km donde se cruzaron las líneas y con ayuda de personal técnico se identificaron 17 UP con producción de bovinos de doble propósito distribuidas en los municipios de Tamuín (7 UP), Ébano (6 UP) y San Vicente Tancuayalab (4 UP) de la Huasteca Potosina, que pertenecen a la provincia Llanura Costera del Golfo Norte, subprovincia Llanuras y Lomeríos.

El clima es cálido sub húmedo (Aw), dividido en los sub tipos: 1) Aw0 (68.9 %) con precipitación pluvial anual de 900±100 mm, 2) Aw1 (29.9 %) con 1100±100 mm, y 3) Aw2 (1.16 %) con 1200 a 1500 mm (García, 1987). La temperatura media anual es 25±1 °C. La altitud va de 820 m en la sierra el Abra-Tanchipa a 5 m en la llanura aluvial (INEGI, 2002).

El promedio de superficie de las UP es 107.4±75.3 ha, del cual alrededor de 68 % se usa para pastoreo, 19.7 % es vegetación de especies nativas, 8 % para uso agrícola, el resto lo ocupa el área urbana y los cuerpos de agua. Las especies predominantes de forrajes consumidos por el ganado en la zona son: Cynodon nlemfluencis (31.3 %), Brachiaria spp. (14.1 %), Rhynchelytrum repens (13.1 %), Cynodon dactylon (9.2 %); en menor cantidad (32.3 %) Leucaena leucocephala, Panicum máximum, Pennisetum purpureum, Saccharum officinarum, Digitaria eriantha, Sorghum vulgare, Zea mays, Guazuma sp., Acacia sp. y Prosopis sp. Tres UP usan Leucaena leucocephala y cinco UP dan S. officinarum como complemento alimenticio en el establo.

Bovinos y manejo

El tamaño medio de los hatos es 94±57 bovinos y predominan los grupos raciales de cruzas de razas Bos indicus con Pardo Suizo, Simmental, Charolais, Santa Gertrudis, Angus y Limousin. Las muestras de sangre se clasificaron de acuerdo con la edad del bovino en jóvenes (6 a 15 meses) y adultos (mayores de 15 meses). Los sistemas de pastoreo son rotacionales o continuos, con escaso o nulo suministro de minerales. En ambas épocas se identificó distinto grado de desnutrición en los bovinos, como alopecia, despigmentación, emaciación, fatiga y cojeras, que podrían estar relacionados con desequilibrios minerales.

Procedimientos de muestreo y análisis químicos

En la época seca (abril y mayo) y húmeda (agosto y septiembre) del 2008 se recolectaron, respectivamente, 40 y 44 muestras de agua (100 mL) de jagüeyes, estanques, ríos y norias donde beben los bovinos. Mediante la técnica de pastoreo simulado (hand plucking; Wayne, 1964) se recolectaron 50 y 49 muestras (500 g) de los forrajes que consume el ganado; y 252 y 211 muestras de sangre (14 mL) y 252 y 211 muestras de sangre (14 mL) elegidas al azar, de los cuales 292 muestras correspondieron a vacas y 171 a becerros. El agua se acidificó con HNO₃; los forrajes se secaron a 60 °C en estufa de aire forzado; la sangre se obtuvo por punción de la vena coccígea, se dejó reposar, se extrajo el suero y se conservó en congelación.

La extracción de minerales en agua fue con la técnica APHAWEF-AWWA (1996), en el forraje por la técnica de Allan (1971), y en suero con la metodología de Fick et al. (1979). El análisis de Ca, Mg, Cu, Fe, Zn, Mn y Co se realizó por espectrofotometría de absorción atómica (Perking Elmer, 3110), el Na y K por flamómetro (Corning, 410) y el P se determinó por colorimetría en espectrofotómetro de luz ultravioleta (Perkin Elmer, modelo Génesis 20).

Análisis estadístico

El modelo estadístico consideró el efecto de época para los datos de el agua y el forraje; los datos de los forrajes se clasificaron en gramíneas y leguminosas, y además árboles y arbustos; para los datos de suero se consideró los efectos de UP, época, edad de los bovinos e interacciones como efectos fijos aplicando análisis de varianza mediante el procedimiento GLM (SAS, 2002). Para predecir la concentración de minerales en suero se consideró la concentración mineral en agua, en forraje y en suero, en ambas épocas, con un análisis de regresión múltiple por el procedimiento stepwise (SAS, 2002). Las medias se compararon con la prueba de Tukey (Steel et al., 1997).

Resultados y Discusión

Contenido de minerales en el agua

En el agua el contenido de Ca, Mg, K, Na, Fe y Zn fue mayor (p≤0.01) en la época seca vs. la húmeda (Cuadro 1), lo cual se puede deber a la evaporación del agua en esa época. Según Domínguez-Vara y Huerta-Bravo (2008), el contenido de Ca, Mg, K, Na y Cl en agua del valle de Toluca es mayor en la época seca, pero en EE.UU. la concentración de estos minerales es más elevada (NRC, 1974). Según Torres et al. (2009), el contenido de Ca, Mg, K, Na y Fe fue mayor en la época seca, y si el apareamiento de los bovinos de la sabana venezolana ocurre en esa época hay efectos negativos por desórdenes metabólicos en la nutrición mineral. McDowell (1992) menciona que un contenido de sales menor a 1000 mg L^-1 es aceptable para el ganado. En el presente estudio ningún mineral sobrepasó los niveles máximos tolerables para el ganado, señalados por Puls (1994). La concentración de minerales en el agua de la Huasteca Potosina no es una fuente importante de los elementos estudiados, lo cual coincide con lo indicado por McDowell y Arthington (2005) en zonas del trópico. Es difícil cuantificar los minerales que el agua proporciona al ganado (Suttle, 2010), pero el aporte es escaso para una nutrición mineral adecuada aunque los bovinos consuman 8 a 12 % de su PV (Murphy et al., 1983). En el presente estudio el Cu y el Co en el agua no fueron cuantificables.

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Contenido de minerales en los forrajes

De los forrajes de clima cálido, 89.9 % corresponde a gramíneas importantes en la ganadería (Bernal, 1994), 7.1 % a leguminosas usadas como fuente de proteína, y 3 % a arbóreas y arbustivas usadas en sistemas ganaderos en los estados de Chiapas (Guillen et al., 2001), Guanajuato (Frías et al., 1993) y Veracruz (Villa-Herrera et al., 2009). Respecto al contenido de minerales según el tipo de forraje y época del año (Cuadro 2), las gramíneas tienen suficiente Mn y exceso de Fe (Puls, 1994; Cabrera et al., 2009); mientras que las leguminosas tienen mayor (p≤0.05) contenido de Ca, P, Mg, Na, Zn y Mn vs. gramíneas, arboles y arbustos (Cabrera et al., 2009). Según Suttle (2010), las leguminosas aportan más minerales que las gramíneas. Además, en árboles y arbustos las concentraciones de Ca y Mn son adecuadas para el ganado (Puls, 1994), pero hay exceso de Fe sin alcanzar la concentración máxima tolerable (NRC, 2005), lo cual puede deberse a la abundancia de Fe en el suelo y las plantas acumulan más Fe que el requerido por los bovinos (Kabata-Pendias y Pendias, 2001).

El contenido de P y K fue mayor (p≤0.05) en la época húmeda que en la seca; durante el crecimiento activo del forraje en las lluvias, la concentración de P aumenta en la planta (Minson, 1990). En forrajes del norte de Australia y sur de África hay niveles superiores de P en la época húmeda (Underwood, 1981). En contraste, el mayor contenido de K en forrajes en la época húmeda difiere con lo indicado por Morales et al. (2007) para forrajes del centro de México. Hubo más Fe (p≤0.05) en la época seca, lo cual coincide con el resultado reportado por Domínguez-Vara y Huerta-Bravo (2008).

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El contenido de P, Mg, K, Na y Zn en los forrajes no cubre el requisito de los bovinos, según Puls (1994). Vivas et al. (2011) indican deficiencias de Ca, K, Cu y Zn, y exceso de Fe, en forrajes consumidos por ovinos en Yucatán, México. No fue posible cuantificar el Cu, probablemente porque sus elementos antagónicos, Mn y Fe, redujeron su absorción desde el suelo (Ungerfeld, 1998). Además, el Fe compite por los sitios de absorción intestinal con el Cu, lo cual predispone a deficiencia de Cu en bovinos (Humphries et al., 1985; Bremmer et al., 1987; Suttle, 2010).

Contenido de minerales en el suero sanguíneo

Las interacciones UP*época*edad y época*edad no afectaron (p>0.05) la concentración de minerales en el suero de los bovinos. La interacción UP*época afectó (p≤0.05) el contenido de Ca, P, Mg, K y Na (Figura 1). Así, el contenido de Ca fue más alto en las UP 4, 10 y 13 (11.7, 11.4 y 12.6 mg dL^-1 ) en la época seca, mientras que en las UP 6 y 8 ocurrió en la época húmeda cuando la UP 16 (5.4 mg dL^-1) tuvo la concentración más baja de Ca; las concentraciones mayores de P se presentaron en las UP 2, 4 y 11 en la época seca, contrario a lo observado en las UP 9 y 13; la concentración de K fue mayor en la época seca en la mayoría de las UP, pero en las UP 8, 11 y 17 ocurrió lo opuesto y en la UP 11 fue en la época seca, y en la 13 y 14 el contenido más bajo de K fue en la húmeda; la concentración de Mg en suero en las UP 5 y 16 (1.49 y 1.26 mg dL^-1 ) fue inferior al resto, y en las UP 8 y 12 en la época húmeda fue similar a la UP 6 en la época seca (2.54, 2.59 y 2.49 mg dL^-1 ); la concentración de Na fue mayor en la época húmeda en la UP 1 y superó a la UP 11 en la época seca (305 y 300 mg dL^-1 ), y la UP 11 presentó la concentración más baja de Na en suero en ambas épocas. Hay un efecto similar en el contenido de Ca, Mg y K (Domínguez-Vara y Huerta-Bravo, 2008) y según Morales et al. (2007) hay una interacción época*localidad en el contenido de P, K y Na. Los resultados anteriores muestran desequilibrios entre épocas y las UP en varias zonas de México.

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En las UP 1, 3, 6, 10 y 16 los macro minerales mostraron un intervalo normal (Puls, 1994), aunque en forrajes hubo deficiencias de P, Mg, K y Na, los cuales no cubren los requerimientos de los bovinos (Puls, 1994). Es probable que el consumo de suelo y sus minerales complemente los requerimientos (Healy et al., 1998), aunque esta variable no se evaluó en el presente estudio. El contenido de Cu en suero fue afectado por la interacción UP*época (p≤0.05), y en la UP 15 en la época seca no fue diferente (p>0.05) a la UP 8 en la época húmeda; la concentración de Cu fue menor al intervalo normal en la época seca y además en la UP 15 durante la época húmeda. Según McDowell y Arthington (2005), después del P el Cu es el mineral más limitante para los bovinos en el trópico. Al respecto, Morales et al. (2007) señalan deficiencias de Cu del 71 % en el suero sanguíneo de bovinos.

La interacción (p≤0.05) UP*edad afectó el contenido de Ca porque en las UP 1, 9, 10, 11, 13 y 16 los bovinos jóvenes mostraron mayor concentración que los adultos (Figura 2), lo cual difiere de los resultados de Domínguez-Vara y Huerta-Bravo (2008). Las UP 2, 5 y 7 mostraron deficiencias de Ca, así también los bovinos adultos de las UP 1, 9 y 16 con 6.91, 7.18 y 7.23 mg dL^-1. En ocho UP los bovinos jóvenes tuvieron contenidos normales, lo cual puede deberse al Ca aportado por la leche de la vaca, dado que los ordeños son parciales en los sistemas doble propósito (Rojo-Rubio et al., 2009).

Hubo efecto (p≤0.01) de la UP sobre las concentraciones de Fe y Zn en el suero de los bovinos. Así, el contenido de Fe varió de 0.62 a 1.22 μg mL^-1 en las UP 5 y 16 indicando deficiencia de Fe en el suero, contrario a lo observado en los forrajes, y podría estar asociado con la pérdida de sangre causada por parásitos (McDowell y Arthington, 2005), o con otros procesos patológicos (Prentice, 2008). Este efecto de UP es similar al resultado reportado por DomínguezVara y Huerta-Bravo (2008). La concentración de Zn varió de 0.31 a 0.83 μg mL^-1 en las UP 14 y 6; con excepción de la UP 6, hubo carencia de Zn en el suero. Esto coincide con lo observado en los forrajes (74.8 % de deficiencia), y Morales et al. (2007) y Kumaresan et al. (2010) también encontraron deficiencias de Zn.

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Las concentraciones de Ca (7.4 mg dL^-1 ), Na (258 mg dL^-1 ), Cu, Fe y Zn (0.51, 0.88 y 0.60 μg mL^-1 ) fueron deficientes en bovinos adultos y jóvenes en la época húmeda, cuando abunda el forraje con mayor contenido de nutrientes, pero puede haber un efecto de dilución de minerales en la planta (Rojo-Rubio et al., 2009), especialmente si hay poco suplemento mineral. Según Underwood y Suttle (1999), el ganado sufre más carencias minerales en las lluvias, cuando consume más nutrientes y gana peso, pero no siempre ingiere más minerales. En rumiantes en pastoreo hay carencias o excesos de uno o varios minerales, en una o ambas épocas (Depalos et al., 2009; Turriza-Chan et al., 2010; Vázquez et al., 2011). El contenido de P fue mayor (p≤0.05) en los bovinos jóvenes en el presente estudio (5.49 vs. 4.68 mg dL^-1 ); el valor normal es 4 a 9 mg dL^-1 (Puls, 1994), pero en bovinos jóvenes es mayor (6 a 9 vs. 4 a 6 mg dL^-1) que en adultos por su requerimiento para crecimiento (Whitehead, 2000). Hay diferencias en requerimientos minerales entre ovinos jóvenes y adultos (Domínguez-Vara y Huerta- Bravo, 2008).

Predicción del contenido de minerales en el suero sanguíneo de los bovinos

Con el análisis de regresión para cada época se generaron ecuaciones para predecir la concentración de minerales en los bovinos a partir de su contenido en el agua, en los forrajes consumidos por los bovinos y en su suero (Cuadro 3).

En la época de secas la concentración de Ca en el suero es explicada (R² = 0.90; p≤0.01) por el contenido de Mg en el suero, P, Mg y K en los forrajes, y Na y Cu en el agua. La concentración de P en el suero se explica (R² = 0.64; p≤0.01) por el contenido de Zn en el forraje, y por el de K, Fe y Zn en el agua. La concentración de Mg sérico se debe (R² = 0.90; p≤0.01) al contenido de K y Cu en el suero y el de Mg, Fe y Mn en el forraje. Según Chester-Jones et al. (1989), hay una relación estrecha entre el Mg consumido y el Mg en plasma, y el de Fe y Zn en el agua. La concentración sérica de K se debe (R² = 0.90; p≤0.01) al contenido de Ca, Na y Cu en el suero, y el de Ca, Mg, Fe y Zn en el forraje. La concentración de Na en suero se explica (R² = 0.95; p≤0.01) por el contenido de Ca y K en el suero, por el de Ca, Mg, Fe y Zn en el forraje, y por el de Fe en el agua. En la época húmeda la concentración sérica de Ca se debe (R² = 0.98; p≤0.01) al contenido de P, Mg, K y Zn en el suero, y al de Mg y K en el agua. La concentración sérica de P se explica (R² = 0.92; p≤0.01) por el Na y Cu en el suero, y el Mn en el agua. La concentración sérica de Mg se debe (R² = 0.96; p≤0.01) al Ca y Fe en suero, y Mg y K en el agua. Al respecto hay una correlación negativa porque un mayor contenido de K en el forraje reduce el Mg en el plasma con predisposición a hipomagnesemia (Underwood y Suttle, 1999); además, la ingestión de K disminuye la absorción de Mg (Adediji y Suttle, 1999). La concentración sérica de K se explica (R² = 0.90; p≤0.01) por el contenido de Ca y P en el suero, y de Zn en el agua. La concentración de Na se explica (R² = 0.98; p≤0.01) por el contenido de Ca, P, K, Cu y Fe en el suero, de Ca en el forraje, y de Na y Zn en agua. La concentración de Cu se explica (R² = 0.95; p≤0.01) por el contenido de K y de Zn en el suero, de Zn en el forraje, y de Fe y Zn en el agua. El contenido de Fe se explica (R² = 0.99; p≤0.01) por el nivel de Ca, P y Na en el suero, de K, Na y Mn en el forraje, y de Na y Zn en el agua. El nivel de Zn se explica (R² = 0.97; p≤0.01) por el contenido de Mg, Cu y Fe en el suero, de Na, Fe y Zn en el forraje. Las ecuaciones de predicción desarrolladas para el contenido de Ca, P, K, Na, Cu y Fe en suero de bovinos doble propósito en el presente estudio, coinciden con las ecuaciones de predicción propuestas por Morales et al. (2007) para el contenido de esos minerales en el suero de los bovinos productores de leche en pastoreo más suplemento, y también con las ecuaciones de predicción de Domínguez-Vara y Huerta-Bravo (2008) para el contenido de Ca, P, Cu y Zn en el suero de corderos y ovejas en pastoreo en el valle de Toluca, México.

Conclusiones

El ganado bovino de doble propósito de la Huasteca Potosina presenta desequilibrios en Ca, Na, Cu, Fe y Zn, principalmente durante la época de lluvias. Los forrajes identificados en las áreas de pastoreo no aportaron las concentraciones suficientes para cubrir los requerimientos de P, Mg, K y Zn de los bovinos; además, el Ca fue deficiente en gramíneas en la época húmeda. Se usaron ecuaciones de regresión para estimar las concentraciones de Ca, P, Mg, K, Na y Cu en el suero de los bovinos durante las épocas seca y húmeda, y las de Fe y Zn en la época húmeda a partir del contenido mineral en agua, forrajes y suero sanguíneo.

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