El cultivo de Opuntia para la producción de forraje: de la reforestación al cultivo hidropónico

CANDELARIO MONDRAGÓN JACOBO, SANTIAGO DE J. MÉNDEZ GALLEGOS Y GENARO OLMOS OROPEZA^[12]

INTRODUCCIÓN

El nopal es cultivado para producción de fruta en Chile, Italia, México, EUA y existe interés por cultivarlo en muchos otros países. Su principal ventaja fisiológica es la alta eficiencia de uso del agua, que alcanza valores de 1 kg MS por cada 162 kg de agua en O. ellisiana (Han y Felker, 1997). Sin embargo, la adopción para producción de fruta en países sin tradición de consumo o acceso a mercados de exportación es lenta y difícil. La experiencia de Brasil ha demostrado que la utilización de Opuntia como forraje es más sencilla de integrar en los sistemas agrícolas de las regiones semiáridas, donde su cultivo para forraje data de principios del XX y en la actualidad existen mas de 300 000 ha plantadas (Russell, 1990), aunque no se ha reportado uso apreciable de los frutos.

Las plantaciones de Opuntia para la producción especializada de forraje en México no son comunes, debido a que las poblaciones silvestres actúan como reservas naturales de forraje para el ganado. Sin embargo, estos sitios se encuentran en riesgo debido al uso excesivo y daños por heladas severas observados en la ultima década. Las plantaciones de Opuntia para producir forraje podrían reducir la presión sobre las poblaciones silvestres, a la vez que mejorarían la rentabilidad de la producción de leche y carne.

Opuntia se adapta a una gran variedad de condiciones de cultivo, pero la productividad en su hábitat natural es limitada por la sequía y la mala calidad de los suelos. Según Acevedo et al., (1983) en Chile bajo condiciones de regadío el rendimiento fue de 1,3 kg MS/ m²/año, incluyendo 0,3 kg MS/m²/año de fruta. Asumiendo un contenido de agua de 90 por ciento, el rendimiento de cladodios en fresco aptos para consumo animal alcanza 100 ton/ha/año. Los modelos de simulación indican que la productividad puede incrementarse 40 por ciento si se modifica el diseño de la plantación (García de Cortazar y Nobel, 1986).

En este capítulo, se revisan algunas de las bases fisiológicas de la producción de forraje y se discuten tres sistemas de producción que difieren en intensidad de cultivo:

i) producción extensiva, en plantaciones de bajo costo enfocadas a la reforestación y la reducción de efectos la desertificación

ii) huertos pequeños, con manejo intensivo, que demandan alta inversión de insumos y mano de obra

iii) producción en hidroponía

Estos sistemas han sido estudiados en México para cultivar Opuntia en condiciones de temporal o con acceso limitado al agua de riego, en la producción de forraje, fruta o como verdura. En el caso de producción de verdura, el sistema ha sido adaptado para producir cladodios maduros para forraje. Esta información puede ser aplicable con modificaciones menores a otras regiones semiáridas del mundo donde Opuntia representa una opción.

FACTORES ASOCIADOS A LA PRODUCCIÓN DE FORRAJE DE OPUNTIA

El cladodio como almacén de agua

Anatómicamente, el nopal es una planta de tallo suculento articulado, con cladodios que difieren en contenido de humedad de acuerdo a la edad. Los cladodios jóvenes presentan el mayor contenido de agua, con valores promedio de 90,8 por ciento, el cual se reduce a 89,1 por ciento y 83,4 por ciento en cladodios maduros y en cladodios viejos, respectivamente, (Flores et al., 1995). El contenido de minerales muestra una tendencia similar respecto a N, P, K, Mn, Zn y Na, pero en el caso del Mg el contenido se incrementa con la edad en cladodios de O. amychlaea Tenore (López et al., 1988). Los cladodios jóvenes son mas atractivos al consumo debido al bajo contenido de fibra.

La forma del cladodio ha evolucionado para almacenar la mayor cantidad de agua con un mínimo de pérdidas (Nobel, 1994). Una sección transversal de este órgano muestra que el tejido central es esponjoso, con células grandes, y diseñadas para el almacenamiento de agua. Durante los períodos de sequía, el agua se pierde a través de estas células, en lugar de las células del clorénquima que responsables de la fotosíntesis (Nerd y Nobel, 1986). Opuntia posee el mecanismo fotosintético MAC (Mecanismo del Acido Crasuláceo), el cual se asocia con características especificas de ahorro de agua durante la fotosíntesis, incluyendo entre otras, la apertura nocturna de los estomas (Gibson y Nobel, 1986).

Duración de la estación de crecimiento

Sin importar la época de plantación –inicio de primavera o final del otoño- el nopal produce al menos un grupo de nuevos cladodios ubicados en capas o “pisos”. El régimen de precipitación común en las zonas semiáridas de la región central de México, con 300 a 450 mm de lluvia anual, induce la formación de un piso de cladodios nuevos al inicio de la primavera, el cual continúa creciendo hasta el final del verano. Si la disponibilidad de humedad y nutrientes son adecuada y se combinan con altas temperaturas, se puede observar la formación de hasta tres pisos por temporada, tal como lo reportó Méndez et al., (1999) en el cultivo hidropónico de variedades de nopal sin espinas.

Si la planta no es perturbada, estos cladodios madurarán al final de la estación de crecimiento. Las temperaturas bajas de otoño e invierno inducen letargo o dormancia. Durante el invierno el nopal pierde humedad como consecuencia de la transpiración, y es usado ventajosamente como forraje. Los cladodios pueden ser dejados en la planta o consumidos directamente por los animales, o cosechados y almacenados para uso posterior. La fibra y el contenido de materia seca incrementan con la edad, sin embargo si son desespinados y picados adecuadamente se pueden usar hasta los de tres años de edad en la alimentación de ganado.

Propagación

La unidad básica meristemática de las Opuntia (y de las cactáceas en general) es la areola (Gibson y Nobel, 1986). Las areolas están ubicadas de manera helicoidal en el cladodio (Sudzuki, 1995) y pueden originar ramas, flores (Boke, 1980) o raíces. Los cladodios inician el proceso de enraizamiento poco después de que entran en contacto con el suelo. La humedad del suelo es importante –pero no limitante- para el enraizamiento, debido a que las raicillas utilizan el agua almacenada en el cladodio.

Si los cladodios son desprendidos de la planta madre, la zona de corte cicatriza y se suberiza, sellando los sitios de pérdida de humedad adicional. La liberación inmediata de mucílago por los tejidos heridos mejora y acelera la cicatrización. Una vez que se suberiza, cada pieza puede actuar como un propágulo independiente. El agua almacenada cubrirá las necesidades de transpiración, la formación de nuevas raíces y de brotes si se coloca en el suelo. El cladodio puede sostener la pérdida de agua por un largo tiempo: hasta seis meses sin perder viabilidad si se le almacena en un sitio sombreado y seco.

De acuerdo con Nobel y Castañeda, (1998), los cladodios sin raíces de O. ficus-indica permanecen vivos hasta por 12 meses. Esta característica es particularmente útil para la alimentación animal, ya que los cladodios de nopal pueden suplir y substituir parcialmente las necesidades de agua del ganado por un largo tiempo. Cualquier otra fuente tradicional de forraje disponible durante la estación seca (paja de cereales, maíz, sorgo o mijo) es almacenada seca, requiriendo agua adicional para ser ingerida. El consumo de 40 kg de Opuntia por día provee al ganado de 35 litros de agua (al 85 por ciento de humedad), Felker et al., (1977).

El crecimiento de brotes nuevos de cladodios de O. ficus-indica mantenidos sin raíces en invernadero, fue mayor cuando los cladodios eran separados de la planta madre en invierno (Nobel y Castañeda, 1988). La respuesta al corte es muy rápida y permite al cladodio establecer rápidamente una relación con el suelo. El estímulo para la división y diferenciación de células ocurre dentro de las primeras 48 horas y la emergencia de primordios de raíces ocurre en tiempo tan breve como dos semanas.

El tamaño del cladodio no afecta la capacidad de formar raíces (Mondragón y Pimienta, 1995), pero si esta correlacionado con el número y tamaño de los nuevos brotes. Luo y Nobel, (1993) encontraron que bajo condiciones de invernadero, el crecimiento de nuevos cladodios esta marcadamente influenciado por el peso seco de los cladodios basales, los cuales actúan como fuente de carbono de los nuevos brotes. Un cladodio completo puede producir un piso de nuevos cladodios por año, dependiendo del cultivar y la humedad del suelo durante la estación de crecimiento. Siempre y cuando exista una areola por ambos lados de la fracción de penca, se puede formar una planta, y el primer piso puede tener de 2 a 6 cladodios.

El establecimiento puede mejorarse y el período antes de la primera cosecha reducirse plantando ramas con más de un cladodio en lugar de pencas individuales. Sin embargo los costos de manejo y transporte se incrementan proporcionalmente. Esta es una alternativa razonable en áreas donde el cultivo de Opuntia es tradicional, y la disponibilidad de material vegetativo no es limitante. En este caso es recomendable la selección de ramas con dos o más pisos.

La plantación nueva puede hacerse aun si no se cuenta con humedad en el suelo, ya sea con cladodios completos o fracciones de acuerdo a la disponibilidad. Esta es una ventaja en plantaciones extensivas, de bajo mantenimiento, sobre otras especies de árboles y arbustos usadas con fines de control de la desertificación (e.g. Eucaliptus sp., Casuarina spp. y Atriplex spp.) las cuales necesitan humedad en el suelo al momento de la plantación para su establecimiento exitoso.

La suculencia del propágulo es una desventaja cuando se establecen grandes plantaciones debido a su peso, comparada con el uso de esquejes o estacas de otras especies (Fabri et al., 1996).

Respuesta a la poda

El nopal soporta podas fuertes y continuas. En localidades libres de heladas, la poda puede ser efectuada en cualquier época. Los huertos dedicados a la producción de fruta son podados después de cosechar, al final de la estación de crecimiento. La emergencia de yemas es mayor si la poda se efectúa durante la estación de crecimiento. En la mayoría de los cultivares, la brotación vegetativa supera a la reproductiva. La planta puede ser mantenida en estado juvenil por tiempo indefinido con poda continua, esta práctica es básica en la utilización de nopal como verdura.

Si no se podan, los cladodios continúan creciendo hasta el otoño, diferenciando flores al inicio de la primavera siguiente. El desarrollo de yemas florales es observado principalmente en cladodios maduros de al menos seis meses de edad (Pimienta, 1990).

Independientemente del sistema de producción, las plantas pueden ser podadas hasta el cladodio basal si es necesario. Sin embargo la intensidad de poda debe de ser ajustada tomando en cuenta la velocidad de recuperación, productividad futura de la planta y la calidad del forraje. La eficiencia de utilización animal de los desechos de poda de diferente edad y calidad debe de ser balanceada con las necesidades de forraje.

El número de yemas disponible para formar nuevos cladodios depende del número de cladodios de la planta. Los sistemas de producción que mantienen las plantas a corta altura y a bajas densidades son más productivos (sobre la base de rendimiento por planta), que las plantaciones a alta densidad con plantas bajas. Las altas densidades de plantación toleran poda más severa.

En sitios con inviernos benignos, las plantas pueden ser inducidas a brotar continuamente si se provee de alguna protección, además de fertilización y riego. Esta característica es la base de la producción de nopal de verdura fuera de temporada en la región central de México y el sur de Texas. La aplicación de altas dósis de estiércol al suelo y la poda son los responsables de la alta producción observada en Milpa Alta, México, la cual puede alcanzar 400 ton/ha/año (Nobel, 1994). La producción de cladodios en general, ya sea tiernos o maduros, puede ser estrechamente regulada con la poda.

El cultivo de Opuntia para forraje necesita una programación cuidadosa de la poda. Los cladodios “almacenados” en la planta conservan un contenido de agua mas alto que los cosechados, reduciendo las necesidades de almacenamiento y mano de obra. Sin embargo, es recomendable removerlos antes de que empiece la nueva estación de crecimiento, para evitar la emergencia de brotes nuevos.

Respuesta a los fertilizantes

Los cactos en general presentan baja productividad debido en parte las limitaciones impuestas por el medio donde crecen. Las opuntias silvestres son usualmente encontradas en suelos pobres, con bajo contenido de materia orgánica, en regiones donde la duración del período de crecimiento no permite la expresión de su potencial productivo.

Experimentos de fertilización conducidos en México y otros países (Mondragón, 1994; Karim et al., 1996) mostraron que la fertilización promovió altos rendimientos de frutos y cladodios. La combinación de estiércoles y fertilizantes sintéticos dio los mejores resultados en huertos para fruta. La reactivación de las yemas y el incremento de tamaño de los cladodios son los efectos inmediatos de la fertilización, que pueden ser ventajosamente manipulados para la producción de forraje. Las altas aplicaciones de N (0 a 160 kg/ha) incrementaron el número de nuevos cladodios en O. engelmanii en Texas y los cladodios individuales fueron ligeramente más gruesos, registrando hasta 12 por ciento mas de peso seco por cladodio en el nivel alto de N (Nobel et al., 1987).

La fertilización incrementa el rendimiento y el contenido de nutrientes, de acuerdo con González (1989) O. lindheimeri (Engelm) fertilizada en primavera durante tres años consecutivos mostró incremento en el contenido de proteína de 3,1, 4,2, y 4,4 por ciento en respuesta a la aplicación de 67, 135 y 224 kg de N/ha, respectivamente.

Respuesta a altas densidades de plantación

La alta competencia entre plantas reduce la capacidad reproductiva de Opuntia, y se asocia con una juvenilidad prolongada, y la generación de nuevos cladodios, el cual es el objetivo en la producción de forraje. Este efecto se multiplica en el sistema de producción en camas, el cual permite un espacio mínimo a cada planta. La base de la alta producción de las plantaciones a altas densidades es la producción total de biomasa, aunque el rendimiento por planta pueda ser bajo. En contraste, la plantación en hileras a densidades relativamente bajas permite obtener mayores rendimientos por planta y facilita la mecanización.

Opuntia es afectada negativamente por el sombreo en cualquier etapa del crecimiento. El grosor de los cladodios y la arquitectura de la planta tienden a reducir la eficiencia fotosintética. Según García de Cortázar y Nobel (1986), el factor limitante más importante en las altas densidades es la Radiación Fotosintéticamente Activa (RFA), de acuerdo a modelos de simulación validados con datos de campo en plantaciones irrigadas en Chile. Se observó que la temperatura y la humedad del suelo fueron de importancia secundaria para la productividad de la planta. El incremento del índice de área de cladodio (IAC) por unidad de superficie hasta 4,0 en plantas de 5 “pisos” de altura, aumentó el rendimiento hasta un 40 por ciento. Pero la orientación inicial de los cladodios no tuvo efecto significativo.

Las plantaciones para producción de nopal de verdura en Milpa Alta se realizan en hileras, manteniendo la planta en una forma arbustiva compacta de baja altura (1,5 m), a densidades de 31 000 plantas/ha (hilera sencilla a 80 x 40 cm). Un arreglo similar se usa en Brasil para el cultivo de nopal forrajero. La Empresa Pernambucana de Pesquisa Agropecuaria (s.f.) recomienda dos métodos de plantación; 100 x 25 cm (40 000 plantas /ha), el cual es más intensivo que el método de plantación tradicional usando hileras a 2 m y 1 m entre plantas. Los rendimientos reportados al segundo año de plantación son 246 ton/ha en la plantación a alta densidad y 100 ton/ha en el caso de la plantación a baja densidad. Ambos sistemas son suplementados con fertilizantes y abono animal y apoyan el uso de sistemas de plantación de alta densidad en Brasil.

CULTIVO EXTENSIVO DE OPUNTIA EN PROGRAMAS ECOLÓGICOS

El nopal ha sido la planta favorita de programas de orientación socio-ecológica en el Norte de México. La plantación extensiva de nopal ha sido usada por el gobierno como una estrategia de empleo en zonas semiáridas, justificadas por el impacto ecológico potencial en áreas donde se abusó de las poblaciones naturales de Opuntia. La extensión de las áreas devastadas fue remarcada por López et al., (1997), al indicar que en los setentas se colectaba nopal de sitios localizados dentro de un radio de 20 km alrededor de las ciudades, mientras que en los noventas esta distancia se había incrementado a más de 120 km.

Flores y Aranda (1997) reportaron que existían 3 millones de ha donde Opuntia crecía de manera dispersa en el Norte de México, mientras que los rancheros habían plantado otras 150 000 con apoyo del gobierno para incrementar la disponibilidad de forraje y proveer refugio a la fauna local y combatir la desertificación. Los sitios de plantación fueron áreas ocupadas previamente por poblaciones silvestres. Los intentos por introducir genotipos selectos no tuvieron éxito, así que se prefirió a los nativos. La introducción de selecciones tolerantes a sequía ha sido reportada por Borrego et al., (1990). La plantación extensiva de la especie silvestre O. engelmanii Salm-Dick y O. rastrera fue reportada por Medina et al., (1987).

El manejo del suelo y del cultivo se mantiene al mínimo y se prefieren terrenos planos, sin eliminar la vegetación inicial. El nopal es plantado en surcos a nivel, preparados con tractor. Una vez que se establece el nopal –después de 2 a tres años- la vegetación indeseable es removida y se siembran pastos.

REQUERIMIENTOS MÍNIMOS PARA PLANTACIONES EXTENSIVAS

La plantación extensiva de nopal (1 000 ha) debería seguir criterios similares a los usados en plantaciones comerciales pequeñas. Sin embargo, debido a las limitaciones de los criterios usados en los proyectos de conservación y recuperación, usualmente se observa plantación deficiente e ignorancia de principios hortícolas básicos. Algunos de los puntos a considerar se mencionan a continuación.

Selección del sitio

Aun cuando es imperativo recuperar todas las áreas afectadas por la desertificación, los nuevos proyectos deberían de dirigirse a las zonas menos afectadas y moverse gradualmente a los espacios más problemáticos. Esta estrategia permite a los usuarios obtener resultados más rápidos, y los costos de la recuperación se reducen.

Seleccionar sitios con el menor número de restricciones para la implementación de técnicas simples de colección de agua de lluvia y conservación de suelo, la preparación de suelos con pendientes ligera (<4 por ciento) puede ser realizada con maquinaria agrícola convencional. Los surcos en contorno es la técnica más simple y barata, y puede mejorarse al trazar surcos cerca de la hilera de plantación de modo que el agua colectada beneficie al nopal.

El nopal es una planta perenne, y necesita cuidado para obtener rápidamente rendimiento sostenible de frutas o cladodios. Los proyectos de nopal deben de considerar un período mínimo de tres años para evaluar la adaptación de genotipos y la producción de forraje. La duración mínima debe ajustarse a las condiciones climáticas locales, principalmente a las características del período de lluvias.

Protección del sitio

Durante el período de establecimiento (1-2 años) el nopal requiere protección contra herbívoros, y el consumo controlado por el ganado no debería comenzar después de este período. La protección del sitio es requerida para evitar el consumo excesivo y la destrucción de las plantas.

Material vegetativo

Se preferirá a las especies nativas. Las especies que se han usado extensivamente representan un recurso que está desapareciendo y requieren acciones de recuperación. ¡Su aceptación como forraje ha sido probada por el abuso!. Las plantas adultas que han sobrevivido a heladas o sequías inusuales deben de ser multiplicadas y reintroducidas. Las especies espinosas son mas tolerantes al consumo por roedores.

Recolección de material vegetativo de poblaciones silvestres

Aun bajo condiciones limitantes existen áreas en las cuales las condiciones de humedad y suelo son mejores, los hormigueros abandonados y las madrigueras de roedores, mejoran las condiciones del suelo y proveen mejores condiciones para el crecimiento del nopal. Promoviendo la producción de cladodios vigorosos. Estos lugares son los mejores sitios para recolectar material vegetativo. El acondicionamiento previo (deshidratación) puede obviarse si se planta en suelo seco.

Técnicas de plantación

El uso de dos cladodios por planta incremento el éxito de la plantación al 95 por ciento en un experimento conducido en Coahuila, México, usando O. rastrera y O. lindheimeri (Torres et al., 1990). La construcción manual de microcuencas individuales alrededor de la planta mejoró la utilización de la escasa lluvia disponible en la región (precipitación media anual 327 mm).

Fertilización

La aplicación de fertilizantes químicos debe ser realizada únicamente en aquellos años con lluvia superior al promedio. La utilización de estiércoles de fuentes locales es la mejor opción debido a que poseen efecto residual. La dosis de estiércol depende básicamente de la disponibilidad local, en nopal se han registrado respuestas a dosis superiores a 200 ton/ha cada dos años en la región de Milpa Alta.

Utilización

Se sugiere el uso rotacional, controlando la cosecha de acuerdo a la productividad del sitio, evitar los métodos que conducen a la destrucción total de la planta, tales como el chamuscado en pie y el desenraizado. La recuperación de las plantas es más rápida cuando se deja un mayor número de cladodios.

CULTIVO INTENSIVO DE NOPAL PARA LA PRODUCCIÓN DE FORRAJE

Algunas de las técnicas disponibles para la producción de nopalitos pueden ser adaptadas a los sistemas de producción de forraje. El nopal es una planta que tolera competencia y poda fuerte. La parte aérea completa puede ser usada como forraje si es necesario. También muestra respuesta notable a la fertilización. La manipulación con alta densidad y la nutrición adecuada de la planta permite altos rendimientos de cladodios frescos. El sistema de plantación en camas aprovecha estas características. Este sistema fue propuesto para usarse en predios pequeños (< 0,5 ha) en los solares de las casas o cercano a las poblaciones. Estos sitios son usualmente más productivos que el campo abierto (atribuible a la acumulación de desechos orgánicos domésticos), en muchos lugares también hay acceso a irrigación. Ambos factores mejoran la productividad de la planta y el mantenimiento del huerto puede ser cubierto por la mano de obra familiar.

El sistema puede producir cladodios tiernos (ventajoso donde hay tradición de consumo) y/o cladodios maduros para forraje. La producción es mas alta durante el verano (la estación de lluvias en México). El período productivo se puede prolongar si se planta en lugares libres de heladas o se provee de protección contra ellas.

Selección del sitio de plantación

Los sitios más convenientes son los solares de las casas o lo más cercano que se pueda a ellas, esto facilita el cuidado y la protección continuas. Si la plantación se ubica en campo abierto, selecciónese el de mas acceso más fácil. Los cladodios frescos de Opuntia son pesados, por lo tanto es necesario asegurar acceso a caminos transitables todo el año. El sitio debe ser plano preferentemente, pero pendientes hasta el 3 por ciento pueden ser manejadas con practicas simples de conservación de suelo y agua, tales como los surcos en contorno sin incrementar significativamente el costo de la preparación del sitio.

Preparación del suelo

Eliminar hierbas y arbustos perennes. Preparar el suelo para facilitar la preparación de la cama. Dependiendo del tipo de suelo, es recomendable el barbecho y la cruza y la eliminación de las depresiones del terreno con la nivelación. La nivelación mejora la distribución del agua, ayudando a un crecimiento uniforme.

El manejo del agua de lluvia es un factor importante para el crecimiento efectivo de las plantas. Existen técnicas simples que han sido probadas con éxito, con el objetivo de reducir la escorrentía y colectar el agua in situ, para permitir la infiltración y extender la disponibilidad de humedad para el cultivo. La lluvia puede ser colectada si el sitio se barbecha con anticipación. Después de plantar, los pasillos que separan las camas pueden ser “contreados” con un bordo a cada 2-3 m para que el agua se distribuya uniformemente.

Variedades

Las variedades sin espinas son preferidas para la producción de forraje en este sistema debido a su facilidad de manejo y proceso. Estas también presenta menos problemas cuando se suministran a los animales. En México, los cultivares Pabellón y CPF1 son las mas aceptadas. Ambas son altamente productivas y poseen cladodios grandes prácticamente sin espinas. Pabellón presenta cladodios ovoides, gruesos de color verde oscuro, y la planta produce deliciosos frutos rojos. CPF1 produce cladodios largos y delgados color verde claro, aceptables para el consumo humano cuando son tiernos. Los frutos de este cultivar son verdes claro, de cáscara delgada ligeramente rosada. En condiciones de temporal produce al menos un piso de cladodios.

El riego y la fertilización pueden inducir la formación de mas de un flujo de cladodios por estación e incrementar el rendimiento. En condiciones de temporal se han reportado rendimientos de pencas maduras de 75 y 118 ton/ha/año para CPF1 y Pabellón, respectivamente.

Material vegetativo

El material para plantación debe provenir de plantas robustas, productivas y sanas. Los cladodios son colectados al final de la estación de crecimiento y sujetos a deshidratación ligera para inducir suberización de la base del cladodio. Colecte cladodios de tamaño medio a grande, libres de manchas obscuras sospechosas o decoloraciones. Después de colectados, se almacenan en un lugar seco y sombreado por dos semanas. También se pueden usar fracciones de cladodio cuando el material de plantación es escaso, pero entre más pequeñas sean las porciones, el tiempo para que los brotes alcancen tamaño normal será mas largo. La porción más pequeña debe tener al menos una areola en cada cara del cladodio.

Para reducir las pudriciones, las pencas pueden ser tratadas con caldo bordelés preparado el mismo día de la colecta. La mezcla consiste en 1 kg de sulfato de cobre en 5 litros de agua caliente, hasta que se disuelva, y luego agregar 1 kg de cal y agitar hasta que la mezcla sea homogénea, entonces se diluye con agua adicional hasta completar 100 litros (mezcla suficiente para tratar hasta 2000 pencas).

Diseño de la plantación

El sistema de camas permite alta densidad de plantación y altos rendimientos por unidad de área. Existen varias opciones, de acuerdo a la maquinaria disponible. De acuerdo a la experiencia de los autores, las dimensiones mas adecuadas para la cama son 150 cm en la base y 120 cm en la parte superior, la longitud se ajusta de acuerdo a las necesidades. Las camas son construidas usando un tractor pequeño (120 HP) ó con tracción animal. En la parte superior de la cama se colocan 3 o 4 hileras de pencas con una separación de 30 cm entre hileras y 40 cm entre pencas sobre la hilera. Se eliminan todos los brotes que hayan emergido durante el almacenamiento ya sean vegetativos o de raíces, ya que por lo general crecen deformes y pueden interferir con las operaciones de plantación. Las pencas se entierran hasta la mitad en el suelo de cama. Usando este arreglo se necesitan 20 pencas por cada 2 m de cama.

Época de plantación

Los brotes tiernos emergen a las 2-3 semanas de la plantación y son muy susceptibles al daño por heladas. Por lo tanto la plantación debe de hacerse después de que pase el riesgo de bajas temperaturas. La temperatura mínima segura para la mayoría de los cultivares es de 5 ºC.

Fertilización

Para asegurar altos rendimientos es conveniente la aplicación de abono animal antes de la plantación. El estiércol puede ser esparcido y enterrado con la labranza antes de la plantación.

Los mejores resultados se obtienen combinando estiércoles con fertilizantes químicos, los cuales representan una fuente de nutrientes rápidamente disponibles, mientras que la liberación de nutrientes del estiércol es lenta pero de larga duración. Se sugiere un mínimo de 20 ton/ha de estiércol vacuno cada dos años, complementado con la formula 90-40 (kilos de N-P₂O₅) aplicada cada año. La cantidad de fertilizante a aplicar dependerá del producto utilizado. Los fertilizantes químicos son aplicados durante la estación de lluvias, proveyendo la mitad del nitrógeno y todo el fósforo en la primera aplicación y el resto del N 45 días después. Los productos son aplicados entre las hileras cubriéndolos ligeramente con tierra (Mondragón, 1990).

Control de maleza

Una vez plantado el nopal puede servir como planta nodriza para muchas especies de maleza, de manera que los deshierbes periódicos son una parte esencial del manejo del cultivo. Por lo que es necesario mantener la plantación libre de maleza perenne. El control entre las camas puede ser hecho a mano o con herbicidas. Felker, (1988) reportó el uso de glifosato a una dosis de 20 g/l de la formula comercial (Roundup) usado en aspersión post-emergente para controlar el pasto Johnson (Sorghum halepense) y pasto Bermuda (Cynodon dactylon).

Manejo de plagas y enfermedades

Los insectos y patógenos que se crecen dentro de los cladodios son los más destructivos y difíciles de controlar. Sin embargo, la poda selectiva puede ayudar a mantener la plantación sana. Algunos problemas de pudriciones pueden ser también solucionados con la poda. Las plagas que viven en la superficie de los cladodios, tales como los trips y las chinches, pueden ser controladas con insecticidas de contacto. Se ha obtenido control efectivo con aspersiones de dithiocarbamato a una dosis de 1 kg/200 l de agua.

Cosecha

Las pencas maduras pueden ser colectadas al final de la estación de crecimiento. Se separan de un solo corte en la base de la penca de la planta usando un cuchillo afilado, evitando hacer cortes innecesarios en la planta o la penca para reducir el riesgo de pudriciones. El número de cladodios que pueden ser cosechados varia con el cultivar y la edad de la planta. Durante el primer año, se pueden colectar de 2 a 4 pencas por planta. Con la finalidad de obtener rendimientos estables, las plantas se dejan con solo dos pencas (orejas de conejo) orientadas en dirección de la hilera de plantación. Los cladodios también pueden ser consumidos directamente de la planta, pero el consumo incontrolado puede dañar a la planta. Es más eficiente colectar las pencas y almacenarlas cerca del lugar de consumo hasta que se vayan a utilizar.

Almacenamiento

Las pencas frescas deben ser almacenadas en un lugar seco y sombreado. Se pueden amontonar o alinear sobre los costados. Evite sitios donde se acumule la escorrentía para minimizar el enraizamiento o la brotación. Las pencas que se encuentran en contacto directo con el suelo tienden a enraizar, lo cual se puede evitar volteándolas cada 4 a 6 semanas. El uso de una capa delgada de paja reduce los daños causados por la luz. La luz solar directa induce deformaciones de la penca y degradación de la clorofila de las áreas expuestas, reduciendo el valor nutricional. Bajo las condiciones semiáridas frescas del centro de México, los autores han almacenado pencas hasta por seis meses sin perdidas apreciables.

CULTIVO DE NOPAL EN HIDROPONÍA

Aunque el agua se considera un recurso renovable en algunas áreas el crecimiento poblacional y la consecuente urbanización están cambiando este concepto. Las iniciativas para mejorar el uso del agua en zonas urbanas y agrícolas son cada vez más importantes. La hidroponía es quizá la ultima frontera en la producción de nopal forrajero; puede ser adaptada a zonas áridas donde la disponibilidad de agua es restringida donde hay mucha presión sobre los pastizales. La hidroponía puede también mejorar la eficiencia de uso de los nutrientes.

Los módulos hidropónicos pueden permitir el uso eficiente de volúmenes limitados de agua para producir alimentos o forrajes, mejorando el ingreso rural. Algunos sistemas son relativamente fáciles de operar y pueden ser adoptados rápidamente. El tamaño de la instalación hidropónica puede ser ajustado a las demás operaciones agrícolas de modo que los agricultores las consideren como de ocupación de tiempo parcial y como una estrategia de autoempleo.

En México, algunos de los productores más tradicionales son desconfiados del uso de la hidroponía, aunque los módulos para producir hortalizas de exportación se están poniendo de moda en el centro y noroeste de México.

Los módulos hidropónicos en pequeña escala son de especial relevancia para las zonas áridas y semiáridas, donde la producción agrícola es limitada por la escasez de agua. En muchas de estas áreas, existen norias, pozos artesianos y fuentes estacionales de agua que pueden proveer volúmenes suficientes para irrigar huertos de nopal, caracterizadas por su alta eficiencia de uso del agua y productividad. Opuntia puede producir hasta 47 ton/ha/año en plantaciones a campo abierto de alta densidad y con irrigación, lo cual es mayor que las plantas C₃ y algunas plantas C₄ (Nobel, 1988).

Ensayos exploratorios conducidos en la región central de México mostraron que la hidroponía puede jugar un papel importante en la producción de forraje en climas extremos.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA HIDROPONÍA

La palabra hidroponía significa literalmente “trabajos de agua” e incluye todos los métodos y sistemas para cultivar plantas sin suelo (Steiner, 1977; Douglas, 1985). De acuerdo con Durany, (1982), los sistemas hidropónicos más comunes son:

i) Cultivo en medio liquido. En este sistema las plantas tienen sus raíces inmersas en la solución nutritiva y el tipo de soporte depende del cultivo.

ii) Cultivo en substrato sólido, inerte y poroso. En este caso la planta se ancla al substrato y adquiere los nutrientes por precolación.

La sub-irrigación pertenece al segundo tipo; la solución nutritiva es provista y drenada a través de la misma entrada (Steiner, 1977). El sistema es “cerrado” y recicla la solución nutritiva cada dos a seis semanas (Resh, 1987). Se han desarrollado númerosas variantes de este tipo incorporando los últimos avances tecnológicos.

La hidroponía promueve el uso eficiente del agua y los nutrientes. Comparada con la agricultura tradicional, usa solamente una fracción insignificante de agua. La hidroponía permite también el uso de aguas de baja calidad, ya sea moderadamente salina o alcalina. Algunas desventajas son: alto uso de energía (gas, gasolina, aceite y electricidad) e inversión inicial. Se necesita un análisis básico inicial de la calidad del agua y entrenamiento para preparar y mantener las soluciones nutritivas. Asimismo, la disponibilidad de instrumentos para determinar el pH y la conductividad eléctrica, deben ser considerada.

La hidroponía asegura un mejor establecimiento de las plantas, permitiendo altas densidades, y provee alguna protección contra factores climáticos limitantes, como la sequía y las heladas ligeras. Las plantas bien nutridas toleran mejor las bajas temperaturas y se recuperan más rápido del daño por heladas.

EL SISTEMA

Se utilizó sub-irrigación con lava como medio de crecimiento y se incluyó:

i) Tanque para almacenar la solución nutritiva.

ii) Bancales de plantación. De forma rectangular y arreglados en cinco pares, cubriendo 18 m² cada uno (15 x1,2) y 30 cm de profundidad.

iii) Medio de crecimiento. Grava volcánica roja, de granulometría entre 5 y 20 mm. La grava, lava triturada, grava de basalto, porosa o no porosa o cualquier otro medio rocoso inorgánico pueden ser también usados.

iv) Tanques de distribución. Construidos de mortero y tabiques, distribuyen y drenan la solución nutritiva.

v) Red hidráulica. Una bomba de gasolina (4 HP) provee la fuerza y es conectada a una red de tubos de PVC de 50 mm.

Tabla 50. Solución nutritiva estándar utilizada en el trabajo.

La solución nutritiva es preparada en base a productos comerciales (Tabla 50). Se pueden usar dos métodos de preparación: soluciones madre o mezcla seca de fertilizantes comerciales. En ambos métodos, los fertilizantes de baja solubilidad son disueltos con anticipación y luego agregados a la solución. Después son agregados los productos de reacción ácida, enseguida se adicionan los micronutrientes.

El pH es mantenido alrededor de 6,5 agregando ácido fosfórico o nítrico, de acuerdo a los valores registrados, con promedios de conductividad eléctrica de 3,5 dS/m. La solución nutritiva es reemplazada cada 15 días, después de que las plantas hayan consumido dos tercios del volumen inicial.

La solución nutritiva se mueve del tanque de almacenamiento debido a la succión de la bomba, entonces es depositada en los tanques que alimentan la red de distribución ya su vez las camas de cultivo. La misma fuerza negativa forza a la solución hacia la superficie de las camas de cultivo. Una vez que la solución inunda el medio, la bomba se detiene y comienza el drenaje por gravedad. Las camas de cultivo son llenadas por pares. La solución nutritiva entra brevemente en contacto con las raíces, reduciendo la evaporación y los riesgos de problemas de pudriciones. Los mecanismos clave del sistema son la recirculación y el drenaje eficiente de la solución.

Material vegetativo

Se seleccionaron colectas de nopal sin espinas y con registros previos de alta productividad en campo abierto. Las selecciones fueron provistas por el INIFAP (Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias) y provenientes del centro de México. Las plantas se dejaron a libre crecimiento, realizando una sola cosecha después de seis meses. Las variables de estudio incluidas fueron: longitud y ancho de cladodio, diámetro de planta y número de brotes, así como el peso fresco y seco. El tejido fue muestreado para el análisis foliar de nutrientes.

Efecto del calendario de riego y el método de plantación.

Se probaron dos orientaciones de cladodio: N-S y E-O, y dos métodos de plantación: vertical (enterrado en el suelo) y horizontal (sobre el suelo). Una vez que las plantas se establecieron se sometieron a cuatro calendarios de riego: dos veces al día; una vez al día; dos riegos diarios cada dos días; o un riego diario cada dos días. Las variables registradas fueron: porcentaje de establecimiento, días a brotación, número de brotes, y rendimiento en base fresca y seca.

Se colectaron tejidos de las 15 selecciones más productivas, a los cuales se les practicó un análisis bromatológico, contenido de fibra y detergente ácido (Van Soest, 1970), así como digestibilidad in vitro.

COMPORTAMIENTO VARIETAL

Todas las colectas respondieron bien al cultivo en hidroponía y se detectó una correlación positiva entre el número de brotes y el peso. No se observó reducción del peso seco asociada con alto número de brotes. Después de seis meses, el número promedio de cladodios maduros fue de 10,2 (variando desde 1 hasta 18 por planta).

El 97 por ciento de las colectas presentaron dos o más pisos de pencas y el cultivar Valtierrilla fueron el más alto (Tabla 51). Las características morfológicas no cambiaron significativamente con el cultivo en hidroponía. Una observación interesante fue que O. robusta inició la brotación al mismo tiempo que en campo abierto. El peso fresco promedio por penca fue de 475 g, alcanzando un rendimiento de 5 kg de pencas frescas por planta en seis meses.

Considerando los máximos valores de número de pencas por planta (18) y el peso promedio de cladodio (845 g), los rendimientos experimentales podrían alcanzar 15 kg de peso fresco por planta con la Selección 34 y la variedad Milpa Alta. Dado que el módulo hidropónico tiene una densidad de 30 000 plantas/ha, el rendimiento potencial podría alcanzar 450 ton/ha en verde en seis meses; volumen suficiente para alimentar únicamente con nopal a 30 vacas por 180 días, o 523 ovejas preñadas por 3 meses, concordando con los resultados obtenidos por Calderón (1995).

El contenido de N en el tejido vario de 1,73 a 4,02 en base seca (Tabla 52), apoyando el reporte de que el contenido de N es mas alto en Opuntia que en el mejor pasto (Nobel, 1998). De acuerdo con el análisis, la variedad Valtierrilla y la colecta Tapón Hembra mostraron un contenido de N superior a 4 por ciento. Si este valor es convertido a contenido de proteína, entonces Opuntia puede ser comparado con otros forrajes valiosos, tales como alfalfa (Tabla 52).

Considerando la productividad, la ausencia de espinas y la brotación temprana, se destacaron 17 colectas, algunas de las cuales tienen doble uso: hortaliza y forraje, o fruto y forraje. Estas pueden representar una fuente importante de forraje durante la parte mas seca del año (abril y mayo).

De acuerdo con López et al., (1988) el contenido de fósforo varió de 0,1 a 0,5 por ciento en base seca, de acuerdo a la variedad, la edad del cladodio y el sitio de plantación. En hidroponía, el contenido promedio fue de 0,55 por ciento, y la máxima acumulación de 0,84 por ciento, se observó en Tapón Hembra. El K fue el nutriente que mostró la más alta acumulación (3,89 por ciento en promedio). Seis selecciones: Pabellón, #75, Redondo, RSR, RDR, y #70, mostraron concentraciones de K superiores al promedio, 596, 5,75, 5,72, 5,50, 5,37 y 5,24 por ciento, respectivamente.

El Ca se encuentra principalmente en la pared celular de los cactos, proveyendo soporte mecánico a las células. También participa en el ATP y la hidrólisis de los fosfolípidos. En los cactos es encontrado como oxalato en drusas y cristales (Gibson y Nobel, 1986). El contenido promedio de calcio en Opuntia varía de 2 a 9,5 por ciento, dependiendo de la edad de la planta y el tipo de suelo. Los cladodios producidos en hidroponía mostraron un contenido promedio de calcio de 2,66 por ciento (Tabla 52), con un máximo de 6,4 en la variedad V3. Pero es necesario conducir un estudio para determinar cual es la forma química del calcio en opuntia para entender su significado en la nutrición animal y humana.

El contenido de cenizas varió de 18,68 a 30,31 por ciento, mas alto que cualquier otro forraje regional. Los valores reportados (NRC, 1984), son 7,6, 7,2 y 6,4 para heno de avena, rastrojo de maíz y de sorgo, respectivamente. La producción de forraje en hidroponía puede ser una fuente importante para cubrir los niveles de mantenimiento y producción de Ca, P, K y Zn.

El contenido de proteína es uno de los factores limitantes más importantes para la ganadería en pastizales semiáridos (Fuentes, 1992). El contenido de proteína cruda en nopal silvestre varía de 2,72 a 5,8, lo que se considera insuficiente para cubrir las necesidades de bovinos y ovinos (Tabla 53), y si se usara como única fuente conduciría a pérdidas de peso.

El contenido de proteína del nopal obtenido en hidroponía varió de 11,72 a 18,07 por ciento para el cultivar LCNF y Pabellón Amarillo respectivamente (Tabla 54). Estos valores cubren los requerimientos mínimos para bovinos, ovinos y caprinos en pastoreo. Los nutrientes encontrados para algunos de las colectas probadas son similares a as reportadas para forraje de buena calidad como alfalfa, silo de maíz, y pasto orchard (12-20, 8,4 y 15 por ciento de proteína cruda, respectivamente (NRC, 1984) y más alto que el rastrojo de maíz y de nopal silvestre (Tabla 53).

Tabla 52. Resultados del análisis de tejido vegetal de 30 cultivares de nopal del Centro de México.

La digestibilidad de MS in vitro varió de 84,9 a 95,5 (Tabla 54), los valores son superiores a los reportados en otras fuentes (e.g. Flores y Aguilar, 1992; Lastra y Pérez, 1978; De Kock 1998). Los valores de pared celular fueron inferiores que los reportados para los forrajes usados en la región para alimentar ganado (NRC, 1984). Esto significa una mayor tasa de digestibilidad de los contenidos celulares, lo cual explica la alta digestibilidad in vitro observada en los cvs. Pabellón Amarillo y Villanueva.

Tabla 53. Composición química del nopal (Opuntia spp) y de algunos alimentos comúnmente usados en la alimentación del ganado en zonas áridas; y los requerimientos nutricionales de bovinos y ovinos (NRC, 1984).

EM: Energía metabolizable Kcal kg de materia seca; CMS: Consumo de materia seca
*Vaca de 450 kg de peso vivo produciendo 3 kg de leche por día
**Oveja de 45 kg de peso vivo, en último tercio de gestación

Tabla 54. Contenido de nutrientes (Cenizas, proteína cruda, fibra ácido detergente, fibra detergente neutro) y digestibilidad in vitro de diferentes cultivares de nopal.

ADF: fibra insoluble en detergente ácido; NDF: fibra insoluble en detergente neutro

El nopal silvestre es una fuente importante de agua durante la estación seca, de acuerdo a los reportes sobre alimentación de ganado usando el nopal durante 400 a 525 días como única suministro de agua. Sin embargo el contenido de humedad del nopal obtenido en hidroponía vario entre 90-92 por ciento, lo cual podría limitar su utilidad. Los requerimientos de MS serían difíciles de satisfacer debido al gran volumen que el animal tendría que consumir (90-100 kg/día de nopal fresco). Una posibilidad interesante es el uso de nopal deshidratado, o la combinación con otros forrajes de bajo contenido de humedad como el rastrojo de maíz y sorgo, la paja de frijol, etc. Considerando criterios agronómicos y nutricionales, las mejores selecciones fueron la “34”, “70”, “40”, y “LCNF”.

Los valores de acumulación de nutrientes se obtienen multiplicando el peso seco por la concentración de nutrientes y dividiendo entre 100, que representa los gramos del nutriente acumulados en el cladodio durante un período especifico (seis meses para el estudio en la Tabla 55. El orden de extracción de los elementos esenciales fue K, N, Ca y P, con valores promedio de 0,77, 0,60, 0,48 y 0,09 g, respectivamente. Los valores altos de extracción resultan de rendimientos altos de materia seca y concentración alta. Con relación a la acumulación de N, los cultivares Milpa Alta (1,22 g), AGO (1,12 g) y la Selección 44 (1,09 g) presentaron los valores mas altos. Mientras que para P, los materiales más altos fueron RSR (0,20 g) y F1 (0,017) g, respectivamente. En el caso del K, los genotipos con la acumulación mas alta fueron Milpa Alta (1,55 g), LCNF (1,23 g) y Pabellón Amarillo (1,15 g). También se registró acumulación significativa de Ca en los cvs. Villanueva (1,03 g) y AGO (0,95).

Efecto del calendario de riego y el método de plantación

La supervivencia de las plantas varió de 70,2 a 88 por ciento y las fallas fueron atribuidas a pudriciones, probablemente asociadas con el origen de los materiales. Ya que las pencas fueron colectadas de una unidad hidropónica anterior y eran más suculentas que las que usualmente se colectan de huertas comerciales.

La emergencia de brotes comenzó en febrero, simultáneamente con las heladas tardías, pero se obtuvo un segundo flujo de brotes en marzo, excepto para las colectas Rió Verde y Tapón Hembra, los cuales generaron nuevos brotes hasta abril. Hubo grandes diferencias en peso fresco y seco entre los calendarios de riego (p<0,05). La aplicación del riego dos veces al día, cada tercer día fue significativamente superior al resto de los tratamientos. Las diferencias en rendimiento fueron atribuidas únicamente al tamaño de cladodio (Tabla 56). Los cladodios plantados en posición vertical y orientados N-S presentaron un mayor número de brotes y mayor rendimiento (Tabla 58).

Por lo que se puede concluir que es factible producir forraje de alta calidad en hidroponía durante la estación seca cuando otras fuentes de forraje son escasas. Los mejores resultados se obtienen irrigando dos veces al día cada tercer día.

Tabla 55. Acumulación de N, P, K y Ca, de 30 cultivares de nopal del Centro de México.

Tabla 56. Efecto de las diferentes frecuencias de riego en el número de brotes y rendimiento promedio de materia base húmeda y seca por planta de nopal en los diferentes bancales.

Nota: a,b medias en la misma columna, con distinta letra son diferentes (p<0.05).

Eficiencia de uso del agua

Todos los genotipos probados presentaron alta EUA, (Tabla 59). RSA, Villanueva y 43 fueron superiores. Aunque los valores de EUA observados son mas bajos que los obtenidos por De Kock, (1998) en nopal irrigado a campo abierto.

Tabla 57. Producción de biomasa de diferentes cultivares de nopal en hidroponía.

Tabla 58. Efecto de la posición y la orientación en el número de brotes y producción de materia seca promedio por planta.

Tabla 59. Eficiencia del uso de agua del nopal cultivado hidroponía