Differences in root distribution, nutrient acquisition and nutrient utilization by tropical forage species grown in degraded hillside soil conditions¹ Diferencias en la distribución de raíces, absorción y utilización de nutrientes por especies forrajeras tropicales en condiciones de suelos degradados de ladera

• Published in: Acta agronomica (Palmira) Vol. 59; no. 2; pp. 197 - 210
• Main Authors: Arnulfo Gómez-Carabalí, Rao Idupulapati Madhusudana, Jaumer Ricaute
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Universidad Nacional de Colombia 01-04-2010
• Subjects: absorción de nutrientes; Arachis pintoi; Brachiaria dictyoneura; Centrosema macrocarpum; Colombia; hillside; Nutrición de plantas; nutrient uptake; Plant nutrition; suelos degradados
• ISSN: 0120-2812

Low nutrient availability, especially phosphorus (P) and nitrogen (N) supply is the major limitation to forage production in acid infertile soils of the tropics. A field study was conducted at the farm ‘La Esperanza’ located in Mondomo, Department of Cauca, in the coffee growing zone of Colombia. The main objective was to determine differences in root distribution, nutrient (N, P, K, Ca, Mg and S) acquisition and nutrient utilization of one C4 forage grass (Brachiaria dictyoneura) and two C3 forage legumes (Arachis pintoi and Centrosema macrocarpum) grown under two fertilization levels, cultivated either in monoculture or in association and harvested at four different ages.There were no significant differences in root biomass among the grass and legumes and their combinations. The native vegetation had the lowest root biomass; while the introduced grass (B. dictyoneura) had the highest root length density among all materials at all depths and ages and the native vegetation had the highest specific root length. As expected, nutrient uptake increased with age and with high fertilization in all species. Centrosema macrocarpun had the highest N and Ca uptake among all plant materials tested. Uptake of P, K and Mg was greater in the grass B. dictyoneura than in the other plant species and combination planting at all ages. On the other hand, the grass had the lowest Ca uptake. The grass and its mixture with the legumes A. pintoi and C. macrocarpun had the highest S uptake. A highly significant (p<0.001)correlation was found between root length density (depths 0-10 and 10-20 cm) and N and P uptake. Nutrient use efficiency (g of forage produced for g of nutrient uptake) increased with age until 38 weeks. At 55 weeks a sharp decline was observed in nutrient use efficiency. N, Ca and P use efficiency values were higher with the grass than with the two legumes tested. K use efficiency was similar among the three species. For Mg and S the grass had the highest values and the legume, A. pintoi the lowest.La baja disponibilidad de nutrientes, especialmente fósforo (P) y nitrógeno (N) es el mayor limitante para la producción de forrajes en los suelos ácidos de baja fertilidad del trópico. En la finca La Esperanza. localizada en Mondomo, departamento del Cauca, zona cafetera de Colombia, se llevo a cabo un estudio con el objeto de determinar las diferencias en la distribución de raíces, absorción y utilización de nutrientes (N, P, K, Ca, Mg, y S) de una gramínea forrajera C4 (Brachiaria dictyoneura) y dos leguminosas C3 (Arachis pintoi y Centrosema macrocarpum) creciendo bajo dos niveles de fertilización y cultivadas en monocultivo y en asociación y cosechadas a cuatro diferentes edades. No se encontraron diferencias significativas en biomasa de raíces entre la gramínea y las leguminosas y sus asociaciones. La vegetación nativa presentó la menor cantidad de biomasa de raíces; mientras que la gramínea introducida (B. dictyoneura) presentó la menor cantidad entre todos los materiales en todas las profundidades y edades, y la vegetación nativa presentó la más alta longitud especifica de raíces. Como era de esperar, la absorción de nutrientes se incremento con la edad y con el mayor nivel de fertilización en todas las especies. Centrosema macrocarpun tuvo la más alta absorción de N y Ca entre todos los materiales evaluados. La absorción de P, K y Mg fue mayor en la gramínea que en las otras especies solas o asociadas. Por otro lado, la gramínea presentó la más baja absorción de Ca. La gramínea sola y las asociaciones con las leguminosas A. pintoi y C. macrocarpun presentaron la mayor alta absorción de S. Se encontró una alta correlación (P < 0.001) entre la densidad de longitud de raíces (profundidades 0 - 10 y 10 - 20cm) y la absorción de N y P. La eficiencia de uso de nutrientes (forraje producido/nutriente absorbido -g/g)) incrementó con la edad hasta las 38 semanas. A 55 semanas se observó una fuerte caída en la eficiencia de uso de nutrientes. Los valores de la eficiencia de uso de N, Ca y P fueron más altos con las gramíneas que con las leguminosas evaluadas. La eficiencia de uso K fue similar entre las tres especies. La gramínea mostró los mas altos valores de Mg y S, y la leguminosa A. pintoi el menor.