Introducción

La producción ganadera en Cuba se sustenta en el uso de los pastos y forrajes como fuentes principales de alimentos para los animales y ello conlleva la obtención de elevados volúmenes de biomasa con suficiente calidad, para satisfacer sus requerimientos nutricionales (11. Soto Senra, S. A., Guevara Viera, R. V., & Guevara Viera, G. E. Uso estratégico de la base forrajera en la producción estacional de leche bovina en la zona centro-oriental de Cuba. Revista de Producción Animal, (2020). 32(3), 120-132.) Available from: https://revistas.reduc.edu.cu/index.php/rpa/article/view/e3668 .).

La calidad de los pastizales puede mejorarse mediante la inclusión de leguminosas en los potreros, las cuales, además de proporcionar una dieta mejor equilibrada en cuanto a energía y proteína, especialmente durante el período seco, son fuentes naturales de nitrógeno para el suelo (22. Rincón-Castillo, A. & Villalobos, Mayra. Producción animal en pasturas de tres leguminosas asociadas con Urochloa decumbens en los Llanos Orientales de Colombia. Tropical Grasslands-Forrajes Tropicales. 2021. 9 (2):192-205. Available from: https://doi.org/10.17138/TGFT(9)192-205 . ). Es reconocido el aporte que hacen las leguminosas forrajeras a los pastizales por la fijación de nitrógeno atmosférico mediante la simbiosis entre las plantas y las bacterias del género Rhizobium y otras, resultando en un incremento de los contenidos de proteína en la dieta de los animales (33. Orellana Chirinos, J. A. Trébol blanco (Trifolium repens) y roca fosfatada como estrategia de mejora del valor nutritivo de las praderas altoandinas (Internet). Tesis de Doctorado. Universidad Nacional Agraria La Molina Escuela de posgrado Lima- Perú, 2023. Available from: https://hdl.handle.net/20.500.12996/5972 .).

Entre las leguminosas forrajeras, se encuentra la especie Macroptilium atropurpureum cv. Siratro, muy aceptada por los rumiantes debido a su excelente calidad nutritiva (44. Kumar, S., Sharma, S.K., Thakral, S.K., Bhardwaj, K.K., Jhariya, M.K., Meena, R.S., Jangir, C.K., Bedwal, S., Jat, R.D., Gaber, A., Atta, A.A. Integrated nutrient management improves the productivity and nutrient use efficiency of Lens culinaris Medic. Sustainability, 2022. 14 (3), 1284. Available from: https://doi.org/10.3390/su14031284 .). Su uso en asociación con gramíneas, como parte del componente herbáceo de los sistemas silvopastoriles o como banco de proteína, incrementa la calidad de la dieta de los animales y consecuentemente, sus indicadores productivos.

Aunque el siratro se cultiva en una amplia gama de suelos, se ha demostrado que la elevada acidez y la baja fertilidad limitan su crecimiento y desarrollo. En condiciones de suelos ácidos, su valor nutritivo como forraje disminuye considerablemente. Por otra parte, los bajos contenidos de fósforo del suelo reducen el crecimiento de las raíces y de la parte aérea, y también repercuten negativamente en la formación y efectividad de los nódulos donde se lleva a cabo la fijación biológica del nitrógeno (55. Zabala, J. M., Marinoni, L. R., Zuber, N., Fornasero, L., & Pensiero, J. F. Characterization of modulation capacity with native rhizobia in germplasm of underutilized forage species of Macroptillum (Benth.) Urb. Research Square. (2023). Available from: https://doi.org/10.21203/rs.3.ts-3627641/v1 .). En estos casos, se necesita corregir tales deficiencias para que el cultivo pueda expresar su potencial productivo (44. Kumar, S., Sharma, S.K., Thakral, S.K., Bhardwaj, K.K., Jhariya, M.K., Meena, R.S., Jangir, C.K., Bedwal, S., Jat, R.D., Gaber, A., Atta, A.A. Integrated nutrient management improves the productivity and nutrient use efficiency of Lens culinaris Medic. Sustainability, 2022. 14 (3), 1284. Available from: https://doi.org/10.3390/su14031284 .).

El encalado es la práctica agrícola más utilizada para corregir la acidez de los suelos y consecuentemente, elevar la productividad de los cultivos agrícolas (66. Kryzevicius, Z., Karcauskiene, D., Álvarez-Rodríguez, E., Zukauskaite, A., Slepetiene, A., & Volungevicius, J. The effect of over 50 years of liming on soil aluminium forms in a Retisol. The Journal of Agricultural Science, (2019). 157(1), 12-19. Available from: https://doi.org/10.1017/S0021859619000194 ), y en el caso del siratro, se ha demostrado su contribución a la mejora de su productividad y valor nutritivo (77. Dixon, M., Simonne, E., Obreza, T., & Liu, G. Crop Response to Low Phosphorus Bioavailability with a Focus on Tomato. Agronomy, (2020). 10(5), 617. Available from: https://doi.org/10.3390/agronomy10050617 ). La fertilización fosfórica también ha sido una vía para mejorar los rendimientos y la persistencia de las leguminosas forrajeras, tanto en asociaciones con otros cultivos, como en bancos de proteína, en suelos muy deficientes de fósforo (88. Rama, G., et al. Legume overseeding along with P fertilization increase forage production of temperate natural grasslands. Agronomy, (2022). 12(10), 2507. Available from: https://doi.org/10.3390/agronomy12102507 ).

Pero tanto la aplicación de enmiendas como de fertilizantes sintéticos son actividades agrícolas costosas, sobre todo en el caso de los fertilizantes, los cuales deben ser importados y cuyos precios en el mercado internacional experimentan un aumento creciente. De este modo, la búsqueda de fuentes locales de nutrientes como alternativa para mejorar la productividad de los cultivos forrajeros y a la vez, reducir el uso de insumos externos, constituye un desafío para la producción sostenible de alimentos para el ganado (99. Hernández, J. A., Pérez, J. J. M., Bosch, I. D., & Castro, S. N. Clasificación de los suelos de Cuba 2015. Mayabeque, Cuba: Ediciones-INCA. (2015). Available from: https://ediciones.inca.edu.cu/files/libros/clasificacionsueloscuba_%202015.pdf ).

Basado en tales premisas, se realizó este trabajo con el objetivo de conocer los efectos de la caliza fosfatada, un mineral de procedencia nacional, en la fertilidad del suelo, el estado nutricional y los rendimientos de Macroptilium atropurpureum cv. Siratro, cultivado en condiciones semicontroladas, en un suelo ácido de baja fertilidad.

Materiales y Métodos

El experimento se condujo en condiciones semicontroladas, en el área del invernadero del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), ubicado en el municipio de San José de las Lajas, provincia de Mayabeque. Se estudiaron cinco tratamientos, conformados por las aplicaciones de 1 t ha^-1 de cal, 50 kg ha^-1 de P₂O₅, 1 t ha^-1 de cal + 50 kg ha^-1 de P₂O₅, 1 t ha^-1 de caliza fosfatada y un testigo sin ambas enmiendas ni fertilizante fosfórico, en un diseño completamente aleatorizado con seis repeticiones.

Se utilizaron macetas de plástico de 3.5 L de capacidad, previamente perforadas en el fondo para facilitar el drenaje, las cuales se llenaron con 3 kg de un suelo procedente de la Estación Experimental de Pastos y Forrajes de Cascajal, ubicada a los 22° 39′ de latitud norte y 80° 24′ de longitud oeste, en el municipio de Santo Domingo, provincia de Villa Clara. El suelo se clasificó como Gleysol Nodular Ferruginoso petroférrico (99. Hernández, J. A., Pérez, J. J. M., Bosch, I. D., & Castro, S. N. Clasificación de los suelos de Cuba 2015. Mayabeque, Cuba: Ediciones-INCA. (2015). Available from: https://ediciones.inca.edu.cu/files/libros/clasificacionsueloscuba_%202015.pdf ,1010. Del Ángel-Lozano, G., Escalona-Aguilar, M. A., Baca del Moral, J., & Cuevas-Reyes, V. Principios y prácticas agroecológicas para la transición hacia una ganadería bovina sostenible. Revisión. Revista Mexicana de Ciencias Pecuarias, (2023). 14(3), 6287. Available from: https://doi.org/10.22319/rmcp.v14i3.6287 ) y sus principales características químicas, a la profundidad de 0-20 cm, se presentan en la Tabla 1.

El suelo poseía una elevada acidez, caracterizada por un pH fuertemente ácido, altos valores de acidez intercambiable (H⁺ + Al³⁺) y muy bajo porcentaje de saturación por bases (V), así como bajo contenido de materia orgánica y muy bajos de fósforo asimilable y cationes intercambiables (1111. Paneque, V. M., & Calaña, J. M. La fertilización de los cultivos. Aspectos teórico-prácticos para su recomendación. La Habana, Cuba: Ediciones INCA, (2001).).

Resultados y Discusión

En la Tabla 2 se presenta la influencia de los tratamientos en algunas características químicas del suelo, transcurridos 90 días de la aplicación de la cal y la caliza fosfatada. Se observó un efecto significativo de la cal y el fertilizante fosfórico en los contenidos de Ca intercambiable y fósforo asimilable, respectivamente, y en el caso de la cal, aumentos del pH y disminución de la acidez intercambiable.

La influencia de la cal en la disminución de la acidez puede atribuirse al aporte de Ca del material encalante y cosecuentemente, al desplazamiento de los iones H⁺ desde los sitios de intercambio catiónico hacia la solución del suelo. Se conoce que los mecanismos de reacción de las enmiendas calcáreas neutralizan los iones H⁺ en la solución del suelo por medio de los iones OH^- que se producen al entrar la cal en contacto con el agua, dando como resultado la reducción de la acidez (1212. Hernández Forte, I., Nápoles García, M. C., & Morales Mena, B. Caracterización de aislados de rizobios provenientes de nódulos de soya (Glycine max (L.) Merril) con potencialidades en la promoción del crecimiento vegetal. Cultivos Tropicales, (2015). 36(1), 65-72. Available from: https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=193237111008 , 1616. Ejigu, W., Selassie, Y. G., Elias, E., & Molla, E. Effect of lime rates and method of application on soil properties of acidic Luvisols and wheat (Triticum aestivum, L.) yields in northwest Ethiopia. Heliyon, (2023). 9(3). Available from: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e13988 ).

El efecto del fertilizante fosfórico en el aumento del contenido de P asimilable se atribuye a los bajos contenidos iniciales de este elemento en el suelo y a la dosis aplicada mediante la fertilización, hecho que también ha sido demostrado en condiciones de suelos ácidos, con la aplicación de cantidades de P que exceden su capacidad de fijación de fosfatos (1717. Ibrahim, M., Iqbal, M., Tang, Y.-T., Khan, S., Guan, D.-X., & Li, G. Phosphorus mobilization in plant-soil environments and inspired strategies for managing phosphorus: A review. Agronomy, (2022). 12(2399). Available from: https://doi.org/10.3390/agronomy12122399 ).

La caliza fosfatada produjo efectos similares a los observados con la aplicación de cal, tanto en el aumento del pH y el contenido de Ca intercambiable, como en la disminución de la acidez intercambiable, lo que también se explica por el aporte de Ca y su influencia en la reducción de la acidez del suelo. De igual modo, produjo incrementos en los contenidos de fósforo asimilable en el suelo, similares a los obtenidos con la fertilización fosfórica, en correspondencia con su aporte de P.

Como pudo observarse, la caliza fosfatada resultó igualmente efectiva que la cal, que es el material encalante que más ha sido utilizado en Cuba, para reducir la acidez del suelo. El incremento del contenido de fósforo asimilable del suelo que se observó en el tratamiento donde se aplicó la caliza fosfatada, se atribuye al contenido de este nutriente en el material encalante, como se señaló anteriormente, y a la propia acidez del suelo. El fósforo contenido en la caliza fosfatada se encuentra en forma no asimilable para las plantas; sin embargo, el contenido de H⁺ presente en la solución del suelo pudo haber contribuido a la solubilización del P, haciéndolo asimilable para las plantas (1818. Mwangi, E., Ngamau, C., Wesonga, J., Karanja, E., Musyoka, M., Matheri, F., & Adamtey, N. Managing phosphate rock to improve nutrient uptake, phosphorus use efficiency, and carrot yields. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, (2020). 20, 1350-1365. Available from: https://doi.org/10.1007/s42729-020-00217-x ).

En este sentido, algunos autores (1919. Díaz-Poveda, V. C., & Sadegian, S. Eficiencia de enmiendas utilizadas como correctivos de la acidez del suelo en el cultivo del café en Colombia. Revista Cenicafé, (2022). 73(1), e73103-e73103. Available from: http://dx.doi.org/10.38141/10778/73103 ), al utilizar la caliza fosfatada como fuente de fósforo para el cultivo del café en suelos con diferentes grados de acidez, observaron que el aumento del contenido de fósforo asimilable fue mayor en aquellos cuyos valores de pH fueron inferiores a 6.

Los tratamientos no influyeron en los contenidos de materia orgánica, K y Mg intercambiables del suelo debido, en el primer caso, a que en ninguno de ellos se aplicaron fuentes orgánicas, y en el segundo, aunque no se dispone de datos sobre los contenidos de ambos nutrientes en los materiales encalantes, se presume que, en caso de estar presentes, no fueron en cantidades suficientes para producir un aumento en el suelo, lo cual concuerda con los resultados obtenidos por otros autores al utilizar enmiendas minerales con bajos contenidos de ambos elementos (2020. Enesi, R. O., Dyck, M., Chang, S., Thilakarathna, M. S., Fan, X., Strelkov, S., & Gorim, L. Y. Liming remediates soil acidity and improves crop yield and profitability - a meta-analysis. Frontiers in Agronomy, (2023). Available from: https://doi.org/10.3389/fragr.2023.1194996 ).

Los resultados de la Tabla 3 indican el efecto de los tratamientos en las concentraciones de nutrientes en la biomasa de la parte aérea. En el primer corte, la aplicación del fertilizante fosfórico, solo o acompañado de la cal, produjo un aumento significativo de las concentraciones de N y P; sin embargo, la cal sola y la caliza fosfatada no tuvieron efectos en estos indicadores. Los tratamientos no influyeron en las concentraciones de Ca.

En el segundo corte, los tratamientos tuvieron un comportamiento diferente, pues a diferencia del primero, con la aplicación de la caliza fosfatada se encontró un aumento en las concentraciones de N y P, similares a las que se alcanzaron en aquel donde se aplicó la cal acompañada del fertilizante fosfórico. La cal y el fertilizante fosfórico aplicados de forma independiente, también incrementaron las concentraciones de N en la biomasa, pero sus efectos fueron menores a los observados en los tratamientos donde ambos se aplicaron de manera conjunta. La caliza fosfatada produjo aumentos en las concentraciones de Ca, semejantes a las que se alcanzaron con las aplicaciones de cal debido probablemente, al aporte de este nutriente al suelo, como se pudo observar en la Tabla 2.

Varios aspectos merecen destacarse al evaluar los efectos de los tratamientos en las concentraciones de nutrientes en la biomasa, a partir de los resultados de ambos muestreos. A diferencia de la fertilización fosfórica, cuyos efectos se observaron desde el primer corte debido a que este nutriente se aplicó de forma asimilable para las plantas, la influencia de la cal y la caliza fosfatada en el aumento de las concentraciones de N, P y Ca en la biomasa no se observó hasta el segundo corte.

Ello indicó que ambas enmiendas minerales, que aportan nutrientes en formas no disponibles para las plantas y cuya solubilización ocurre lentamente (2020. Enesi, R. O., Dyck, M., Chang, S., Thilakarathna, M. S., Fan, X., Strelkov, S., & Gorim, L. Y. Liming remediates soil acidity and improves crop yield and profitability - a meta-analysis. Frontiers in Agronomy, (2023). Available from: https://doi.org/10.3389/fragr.2023.1194996 ), necesitaron un tiempo de interacción con el suelo, para mejorar el estado nutricional de las plantas. Debe tenerse en cuenta que, aunque los materiales calizos se mezclaron con el suelo quince días antes de la siembra del siratro y las macetas se mantuvieron humedecidas para garantizar su previa reacción con el suelo, el primer corte se realizó a los 40 días después de la siembra y al parecer, este tiempo no fue suficiente para que ambos produjeran un incremento en las concentraciones de nutrientes en la biomasa de la parte aérea de las plantas.

Sin embargo, el segundo corte se realizó a los 35 días después del primero, de modo que ya habían transcurrido 90 días de su aplicación y consecuentemente, un tiempo de reacción que, en las condiciones en que se realizó este trabajo, garantizó una mayor efectividad en el estado nutricional de las plantas, a partir de sus efectos en el suelo, tal como se pudo apreciar en la Tabla 2.

Algunos autores (2121. Dereje, G., Tamene, D., & Anbesa, B. Effect of lime and phosphorus fertilizer on acid soil properties and sorghum grain yield and yield components at Assosa in Western Ethiopia. World Research Journal of Agricultural Sciences, (2019). 6(2), 167-175. Available from: https://www.researchgate.net/publication/361553631_Effect_of_Lime_and_Phosphorus_Fertilizer_on_Acid_Soil_Properties_and_Sorghum_Grain_Yield_and_Yield_Components_at_Assosa_in_Western_Ethiopia_Effect_of_Lime_and_Phosphorus_Fertilizer_on_Acid_Soil_Proper ) recomiendan la aplicación de la cal con tiempo suficiente de antelación a la siembra del cultivo, sobre todo en aquellos de ciclo corto, para garantizar una interacción efectiva con el suelo, y su mayor efectividad agronómica.

El efecto de la fertilización fosfórica en el aumento de las concentraciones de N en la biomasa pudiera atribuirse al papel del P y en el transporte de los productos de la fotosíntesis desde las hojas hacia las raíces, donde ocurre la fijación biológica del N, y en el movimiento de los compuestos que contienen N, desde los nódulos hacia los sitios de crecimiento de las plantas, para la formación de nuevos tejidos (2222. Tomić, D., Dalibor, T., Vladeta, S., Dragan, Đ., Nikola, B., Branka, P., & Knežević, J. Forage yield of a grass-clover mixture on an acid soil in the third year after soil liming. (2022). Available from: http://dx.doi.org/DOI:%20/10.5513/JCEA01/19.2.2149 ).

De igual modo, la influencia de la cal en el aumento del contenido de N de la biomasa, pudiera estar relacionada con una mejora del proceso de fijación biológica del N, pues se conoce que la simbiosis rizobio-leguminosa se restringe en suelos muy ácidos, y que con el encalado las plantas pueden fijar una mayor cantidad de N atmosférico, gracias al adecuado desarrollo de las bacterias que intervienen en este proceso (2323. Barrios, M. L. La simbiosis rizobio-leguminosa. Árboles fijadores de nitrógeno y su importancia en los ecosistemas. XIX jornada forestales de Gran Canaria Universidad de la Laguna, (2020). 2-3. Available from: https://hdl.handle.net/20.500.12285/mdcte/4178 ).

Pero el hecho de que las mayores concentraciones de N en la biomasa se hayan alcanzado en los tratamientos donde se aplicó cal y P de manera conjunta o caliza fosfatada, indicó la necesidad de que el encalado vaya acompañado de un adecuado suministro de P para favorecer la nutrición nitrogenada del siratro. Por otra parte, el efecto de la caliza fosfatada en aumento de las concentraciones de Ca y P en la biomasa que se observaron en el segundo corte, confirma que esta enmienda puede ser utilizada como fuente de ambos nutrientes para las plantas, lo cual coincide con los resultados obtenidos en otros trabajos (2424. Lasteros Cáceres, N. R. Efecto comparativo entre el silicato di-tricálcico con la cal agrícola, dolomita y roca fosfórica en la corrección de pH en suelos ácidos de Madre de Dios (Internet). Tesis de Pregrado Puerto Maldonado, 2022. Available from: http://hdl.handle.net/20.500.14070/878 ), y concuerda con los efectos de su aplicación en el incremento de los contenidos de Ca y P del suelo.

Al analizar el comportamiento de la nodulación del siratro, se observó que tanto el número de nódulos como la efectividad de la nodulación fueron mayores en los tratamientos donde se aplicaron la cal y el fertilizante fosfórico conjuntamente, y la caliza fosfatada (Tabla 4). Cuando solo se adicionó cal o fertilizante fosfórico, también se produjo un aumento en ambos indicadores, pero su efecto fue significativamente menor que con los tratamientos anteriores.

Estos resultados demostraron que, aunque el siratro se inoculó con una cepa eficiente de rizobio al momento de la siembra, fue necesario corregir la acidez del suelo y garantizar un suministro de fósforo, ya sea mediante la aplicación del fertilizante sintético o de la caliza fosfatada, para mejorar la efectividad de la nodulación, cuyo efecto también se reflejó en las concentraciones de N en la biomasa de la parte aérea de las plantas.

Tanto el encalado como la fertilización fosfórica, favorecen el proceso de nodulación de las leguminosas forrajeras (2525. Mitsuta, A., Lourenço, K. S., Chang, J., Ros, M., Schils, R., Uchida, Y., & Kuramae, E. E. Liming enhances the abundance and stability of nitrogen-cycling microbes: The buffering effect of long-term lime application. Biology and Fertility of Soils. (2025). Available from: https://doi.org/10.1007/s00374-025-01889-2 . ), lo cual se pudo comprobar en los tratamientos que recibieron los beneficios de estas enmiendas. La corrección de la acidez provoca un aumento de la actividad microbiana, la cual, en el caso de los rizobios, se traduce en un incremento del número y la efectividad de los nódulos y consecuentemente, en una mayor eficiencia del proceso de fijación del nitrógeno atmosférico (2626. Souza, A., Lira, T., Félix, A., Fracetto, F., Fracetto, G., & Lira Junior, M. Biological nitrogen fixation stability of cowpea cultivars with tropical semi-arid rhizobial strains. Revista Caatinga, (2021). 34, 359-369. Available from: https://doi.org/10.1590/1983-21252021v34n212rc.). También se han demostrado los efectos positivos de la fertilización fosfórica en la nodulación del siratro (33. Orellana Chirinos, J. A. Trébol blanco (Trifolium repens) y roca fosfatada como estrategia de mejora del valor nutritivo de las praderas altoandinas (Internet). Tesis de Doctorado. Universidad Nacional Agraria La Molina Escuela de posgrado Lima- Perú, 2023. Available from: https://hdl.handle.net/20.500.12996/5972 .).

El efecto de los tratamientos en el rendimiento de biomasa del siratro se presenta en la Tabla 5. La biomasa de la parte aérea en momento del primer corte tuvo un comportamiento similar al que se observó en las concentraciones de nutrientes en la biomasa en ese momento; es decir, sólo se encontraron aumentos significativos con la aplicación del fertilizante fosfórico, y ello indicó que el siratro cultivado en un suelo con muy bajo contenido de P, puede necesitar un suministro de este nutriente desde los primeros estadios.

En el segundo corte, donde era evidente ya era evidente la influencia positiva de la aplicación de los materiales encalantes en el suelo y el estado nutricional de las plantas, según los resultados de las Tablas 2 y 3, se observó que, aunque la cal y la fertilización fosfórica aplicadas de forma independiente incrementaron la producción de biomasa, los mayores efectos se obtuvieron con la cal acompañada de la fertilización fosfórica y con la caliza fosfatada, sin diferencias significativas entre ambos tratamientos, dejando claro que el uso de la caliza fosfatada como fuente de Ca y P puede contribuir a mejorar la productividad del siratro

Conclusiones

El uso de la caliza fosfatada constituye una alternativa agronómicamente efectiva para corregir la acidez e incrementar los contenidos de calcio y fósforo asimilable del suelo. Su aplicación mejora el estado nutricional y los rendimientos del siratro, y produce efectos similares a los que se obtienen con el encalado a partir del carbonato de calcio y el fertilizante fosfórico sintético. Se recomienda corroborar en condiciones de campo los resultados obtenidos en este experimento.

Introduction

Livestock production in Cuba is primarily based on the use of pastures and forages as the main sources of animal feed, which necessitates the generation of high volumes of biomass with sufficient quality to meet their nutritional requirements (11. Soto Senra, S. A., Guevara Viera, R. V., & Guevara Viera, G. E. Uso estratégico de la base forrajera en la producción estacional de leche bovina en la zona centro-oriental de Cuba. Revista de Producción Animal, (2020). 32(3), 120-132.) Available from: https://revistas.reduc.edu.cu/index.php/rpa/article/view/e3668 .). Pasture quality can be enhanced through the inclusion of legumes in grazing systems. These legumes not only provide a more balanced diet in terms of energy and protein particularly during the dry season but also serve as natural sources of nitrogen for the soil (22. Rincón-Castillo, A. & Villalobos, Mayra. Producción animal en pasturas de tres leguminosas asociadas con Urochloa decumbens en los Llanos Orientales de Colombia. Tropical Grasslands-Forrajes Tropicales. 2021. 9 (2):192-205. Available from: https://doi.org/10.17138/TGFT(9)192-205 . ). The contribution of forage legumes to pasture systems is well recognized due to their ability to fix atmospheric nitrogen through symbiosis between the plants and bacteria of the genus Rhizobium and others, resulting in increased protein content in the animals’ diet (33. Orellana Chirinos, J. A. Trébol blanco (Trifolium repens) y roca fosfatada como estrategia de mejora del valor nutritivo de las praderas altoandinas (Internet). Tesis de Doctorado. Universidad Nacional Agraria La Molina Escuela de posgrado Lima- Perú, 2023. Available from: https://hdl.handle.net/20.500.12996/5972 .). Among forage legumes, the species Macroptilium atropurpureum cv. Siratro is highly accepted by ruminants due to its excellent nutritional quality (44. Kumar, S., Sharma, S.K., Thakral, S.K., Bhardwaj, K.K., Jhariya, M.K., Meena, R.S., Jangir, C.K., Bedwal, S., Jat, R.D., Gaber, A., Atta, A.A. Integrated nutrient management improves the productivity and nutrient use efficiency of Lens culinaris Medic. Sustainability, 2022. 14 (3), 1284. Available from: https://doi.org/10.3390/su14031284 .). Its use in association with grasses, either as part of the herbaceous component of silvopastoral systems or as a protein bank, improves the dietary quality of livestock and, consequently, their productive indicators. Although Siratro is cultivated across a wide range of soil types, high acidity and low fertility have been shown to limit its growth and development. Under acidic soil conditions, its forage value decreases significantly. Additionally, low phosphorus content in the soil restricts root and shoot growth and negatively affects the formation and effectiveness of nodules where biological nitrogen fixation occurs (55. Zabala, J. M., Marinoni, L. R., Zuber, N., Fornasero, L., & Pensiero, J. F. Characterization of modulation capacity with native rhizobia in germplasm of underutilized forage species of Macroptillum (Benth.) Urb. Research Square. (2023). Available from: https://doi.org/10.21203/rs.3.ts-3627641/v1 .). In such cases, it is necessary to correct these deficiencies to allow the crop to express its productive potential (44. Kumar, S., Sharma, S.K., Thakral, S.K., Bhardwaj, K.K., Jhariya, M.K., Meena, R.S., Jangir, C.K., Bedwal, S., Jat, R.D., Gaber, A., Atta, A.A. Integrated nutrient management improves the productivity and nutrient use efficiency of Lens culinaris Medic. Sustainability, 2022. 14 (3), 1284. Available from: https://doi.org/10.3390/su14031284 .). Liming is the most commonly used agricultural practice to correct soil acidity and, consequently, increase crop productivity (66. Kryzevicius, Z., Karcauskiene, D., Álvarez-Rodríguez, E., Zukauskaite, A., Slepetiene, A., & Volungevicius, J. The effect of over 50 years of liming on soil aluminium forms in a Retisol. The Journal of Agricultural Science, (2019). 157(1), 12-19. Available from: https://doi.org/10.1017/S0021859619000194 ). In the case of Siratro, liming has been shown to enhance both its productivity and nutritional value (77. Dixon, M., Simonne, E., Obreza, T., & Liu, G. Crop Response to Low Phosphorus Bioavailability with a Focus on Tomato. Agronomy, (2020). 10(5), 617. Available from: https://doi.org/10.3390/agronomy10050617 ). Phosphorus fertilization has also proven effective in improving yield and persistence of forage legumes, whether in association with other crops or in protein banks, particularly in soils with severe phosphorus deficiency (88. Rama, G., et al. Legume overseeding along with P fertilization increase forage production of temperate natural grasslands. Agronomy, (2022). 12(10), 2507. Available from: https://doi.org/10.3390/agronomy12102507 ). However, both the application of soil amendments and synthetic fertilizers are costly agricultural activities, especially in the case of fertilizers, which must be imported and are subject to rising prices in the international market. Therefore, the search for local nutrient sources as an alternative to enhance forage crop productivity while reducing reliance on external inputs represents a challenge for sustainable livestock feed production (99. Hernández, J. A., Pérez, J. J. M., Bosch, I. D., & Castro, S. N. Clasificación de los suelos de Cuba 2015. Mayabeque, Cuba: Ediciones-INCA. (2015). Available from: https://ediciones.inca.edu.cu/files/libros/clasificacionsueloscuba_%202015.pdf ). Based on these premises, the present study was conducted to evaluate the effects of phosphate limestone, a nationally sourced mineral, on soil fertility, nutritional status, and yield of Macroptilium atropurpureum cv. Siratro cultivated under semi-controlled conditions in acidic, low-fertility soil.

Materials and Methods

The experiment was conducted under semi-controlled conditions in the greenhouse area of the National Institute of Agricultural Sciences (INCA), located in San José de las Lajas municipality, Mayabeque province. Five treatments were evaluated, consisting of the application of 1 t ha⁻¹ of lime, 50 kg ha⁻¹ of P₂O₅, 1 t ha⁻¹ of lime + 50 kg ha⁻¹ of P₂O₅, 1 t ha⁻¹ of phosphate limestone, and a control without amendments or phosphorus fertilizer, arranged in a completely randomized design with six replications.

Plastic pots with a capacity of 3.5 L, previously perforated at the bottom to facilitate drainage, were used. Each pot was filled with 3 kg of soil collected from the Experimental Station of Pastures and Forages in Cascajal, located at 22° 39′ N latitude and 80° 24′ W longitude, in the municipality of Santo Domingo, Villa Clara province. The soil was classified as Petroferric Ferruginous Nodular Gleysol (99. Hernández, J. A., Pérez, J. J. M., Bosch, I. D., & Castro, S. N. Clasificación de los suelos de Cuba 2015. Mayabeque, Cuba: Ediciones-INCA. (2015). Available from: https://ediciones.inca.edu.cu/files/libros/clasificacionsueloscuba_%202015.pdf ,1010. Del Ángel-Lozano, G., Escalona-Aguilar, M. A., Baca del Moral, J., & Cuevas-Reyes, V. Principios y prácticas agroecológicas para la transición hacia una ganadería bovina sostenible. Revisión. Revista Mexicana de Ciencias Pecuarias, (2023). 14(3), 6287. Available from: https://doi.org/10.22319/rmcp.v14i3.6287 ), and its main chemical characteristics at a depth of 0-20 cm are presented in Table 1.

The soil exhibited high acidity, characterized by a strongly acidic pH, elevated levels of exchangeable acidity (H⁺ + Al³⁺), and a very low percentage of base saturation (V), as well as low organic matter content and very low levels of available phosphorus and exchangeable cations (1111. Paneque, V. M., & Calaña, J. M. La fertilización de los cultivos. Aspectos teórico-prácticos para su recomendación. La Habana, Cuba: Ediciones INCA, (2001).).

Results and Discussion

Table 2 presents the influence of treatments on selected chemical properties of the soil, 90 days after the application of lime and phosphate limestone. A significant effect was observed from lime and phosphorus fertilizer on the levels of exchangeable Ca and available phosphorus, respectively. In the case of lime, increases in pH and reductions in exchangeable acidity were also recorded.

The effect of lime on reducing acidity can be attributed to the contribution of Ca from the liming material and, consequently, to the displacement of H⁺ ions from cation exchange sites into the soil solution. It is known that the reaction mechanisms of liming amendments neutralize H⁺ ions in the soil solution through OH⁻ ions generated when lime comes into contact with water, resulting in a reduction in acidity (1212. Hernández Forte, I., Nápoles García, M. C., & Morales Mena, B. Caracterización de aislados de rizobios provenientes de nódulos de soya (Glycine max (L.) Merril) con potencialidades en la promoción del crecimiento vegetal. Cultivos Tropicales, (2015). 36(1), 65-72. Available from: https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=193237111008 , 1616. Ejigu, W., Selassie, Y. G., Elias, E., & Molla, E. Effect of lime rates and method of application on soil properties of acidic Luvisols and wheat (Triticum aestivum, L.) yields in northwest Ethiopia. Heliyon, (2023). 9(3). Available from: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e13988 ).

The effect of phosphorus fertilizer on increasing available P content is attributed to the initially low levels of this element in the soil and to the applied dose through fertilization. This phenomenon has also been demonstrated under acidic soil conditions, where the application of P quantities exceeding the soil’s phosphate fixation capacity leads to increased availability (1717. Ibrahim, M., Iqbal, M., Tang, Y.-T., Khan, S., Guan, D.-X., & Li, G. Phosphorus mobilization in plant-soil environments and inspired strategies for managing phosphorus: A review. Agronomy, (2022). 12(2399). Available from: https://doi.org/10.3390/agronomy12122399 ).

Phosphate limestone produced effects similar to those observed with lime application, both in increasing pH and exchangeable Ca content, and in reducing exchangeable acidity. This is likewise explained by its Ca contribution and its role in lowering soil acidity. Additionally, it led to increases in available phosphorus content comparable to those obtained with phosphorus fertilization, consistent with its P contribution.

Phosphate limestone proved to be just as effective as lime the most commonly used liming material in Cuba, for reducing soil acidity. The increase in available phosphorus content in the soil observed in the treatment where phosphate limestone was applied is attributed to the nutrient content of the liming material, as previously mentioned, and to the soil’s own acidity. The phosphorus contained in phosphate limestone is in a form that is not readily available to plants; however, the presence of H⁺ ions in the soil solution may have contributed to the solubilization of phosphorus, making it available to plants (1818. Mwangi, E., Ngamau, C., Wesonga, J., Karanja, E., Musyoka, M., Matheri, F., & Adamtey, N. Managing phosphate rock to improve nutrient uptake, phosphorus use efficiency, and carrot yields. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, (2020). 20, 1350-1365. Available from: https://doi.org/10.1007/s42729-020-00217-x ).

In this regard, some authors (1919. Díaz-Poveda, V. C., & Sadegian, S. Eficiencia de enmiendas utilizadas como correctivos de la acidez del suelo en el cultivo del café en Colombia. Revista Cenicafé, (2022). 73(1), e73103-e73103. Available from: http://dx.doi.org/10.38141/10778/73103 ), when using phosphate limestone as a phosphorus source for coffee cultivation in soils with varying degrees of acidity, observed that the increase in available phosphorus content was greater in soils with pH values below 6.

The treatments did not affect the soil’s organic matter, exchangeable potassium (K), or magnesium (Mg) content. In the first case, this was because no organic sources were applied in any of the treatments. In the second case, although data on the content of both nutrients in the liming materials is not available, it is presumed that, if present, they were not in sufficient quantities to cause an increase in the soil, which aligns with results obtained by other authors using mineral amendments with low levels of both elements (2020. Enesi, R. O., Dyck, M., Chang, S., Thilakarathna, M. S., Fan, X., Strelkov, S., & Gorim, L. Y. Liming remediates soil acidity and improves crop yield and profitability - a meta-analysis. Frontiers in Agronomy, (2023). Available from: https://doi.org/10.3389/fragr.2023.1194996 ).

The results in Table 3 indicate the effect of the treatments on nutrient concentrations in the aerial biomass. In the first cut, the application of phosphate fertilizer either alone or combined with lime produced a significant increase in nitrogen (N) and phosphorus (P) concentrations. However, lime alone and phosphate limestone had no effect on these indicators. The treatments did not influence calcium (Ca) concentrations.

In the second harvest, the treatments exhibited different behavior. Unlike the first harvest, the application of phosphate limestone resulted in increased concentrations of N and P, similar to those observed in the treatment where lime was applied in combination with phosphorus fertilizer. Lime and phosphorus fertilizer applied independently also increased N concentrations in the biomass, although their effects were less pronounced than in treatments where both were applied together. Phosphate limestone led to increases in Ca concentrations comparable to those achieved with lime applications, likely due to its contribution of this nutrient to the soil, as shown in Table 2.

Several aspects deserve attention when evaluating the effects of treatments on nutrient concentrations in biomass, based on the results of both samplings. Unlike phosphorus fertilization, whose effects were evident from the first harvest due to the nutrient being applied in a plant-available form, the influence of lime and phosphate limestone on increasing N, P, and Ca concentrations in biomass was not observed until the second harvest.

This indicates that both mineral amendments, which supply nutrients in forms not readily available to plants and whose solubilization occurs gradually (2020. Enesi, R. O., Dyck, M., Chang, S., Thilakarathna, M. S., Fan, X., Strelkov, S., & Gorim, L. Y. Liming remediates soil acidity and improves crop yield and profitability - a meta-analysis. Frontiers in Agronomy, (2023). Available from: https://doi.org/10.3389/fragr.2023.1194996 ), required time to interact with the soil in order to improve the nutritional status of the plants. It should be noted that although the liming materials were mixed with the soil fifteen days prior to Siratro sowing and the pots were kept moist to ensure their reaction with the soil, the first harvest was conducted 40 days after sowing. Apparently, this period was insufficient for either amendment to produce an increase in nutrient concentrations in the aerial biomass of the plants.

However, the second harvest was conducted 35 days after the first, meaning that 90 days had passed since the application of the amendments. This reaction time, under the conditions of this study, ensured greater effectiveness in improving the nutritional status of the plants, as reflected in the soil effects shown in Table 2.

Some authors (2121. Dereje, G., Tamene, D., & Anbesa, B. Effect of lime and phosphorus fertilizer on acid soil properties and sorghum grain yield and yield components at Assosa in Western Ethiopia. World Research Journal of Agricultural Sciences, (2019). 6(2), 167-175. Available from: https://www.researchgate.net/publication/361553631_Effect_of_Lime_and_Phosphorus_Fertilizer_on_Acid_Soil_Properties_and_Sorghum_Grain_Yield_and_Yield_Components_at_Assosa_in_Western_Ethiopia_Effect_of_Lime_and_Phosphorus_Fertilizer_on_Acid_Soil_Proper ) recommend applying lime well in advance of crop sowing, especially for short-cycle crops, to ensure effective interaction with the soil and greater agronomic efficiency.

The effect of phosphorus fertilization on increasing N concentrations in biomass may be attributed to the role of P in transporting photosynthetic products from leaves to roots, where biological N fixation occurs, and in the movement of N-containing compounds from nodules to plant growth sites for the formation of new tissues (2222. Tomić, D., Dalibor, T., Vladeta, S., Dragan, Đ., Nikola, B., Branka, P., & Knežević, J. Forage yield of a grass-clover mixture on an acid soil in the third year after soil liming. (2022). Available from: http://dx.doi.org/DOI:%20/10.5513/JCEA01/19.2.2149 ).

Similarly, the influence of lime on increasing N content in biomass may be related to improved biological N fixation, as the rhizobium-legume symbiosis is known to be restricted in highly acidic soils. Liming allows plants to fix greater amounts of atmospheric N due to the proper development of the bacteria involved in this process (2323. Barrios, M. L. La simbiosis rizobio-leguminosa. Árboles fijadores de nitrógeno y su importancia en los ecosistemas. XIX jornada forestales de Gran Canaria Universidad de la Laguna, (2020). 2-3. Available from: https://hdl.handle.net/20.500.12285/mdcte/4178 ).

The fact that the highest N concentrations in biomass were achieved in treatments where lime and P were applied together or phosphate limestone was used indicates the need for liming to be accompanied by adequate P supply to enhance nitrogen nutrition in Siratro. Furthermore, the effect of phosphate limestone on increasing Ca and P concentrations in biomass observed in the second harvest confirms that this amendment can serve as a source of both nutrients for plants. This finding aligns with results from other studies (2424. Lasteros Cáceres, N. R. Efecto comparativo entre el silicato di-tricálcico con la cal agrícola, dolomita y roca fosfórica en la corrección de pH en suelos ácidos de Madre de Dios (Internet). Tesis de Pregrado Puerto Maldonado, 2022. Available from: http://hdl.handle.net/20.500.14070/878 ) and corresponds with its effects on increasing Ca and P contents in the soil.

When analyzing Siratro nodulation, it was observed that both the number of nodules and nodulation effectiveness were higher in treatments where lime and phosphorus fertilizer were applied together, and in those with phosphate limestone (Table 4). When lime or phosphorus fertilizer were applied individually, increases in both indicators were also observed, but their effects were significantly lower than in the aforementioned treatments.

These results demonstrate that although Siratro was inoculated with an efficient rhizobium strain at sowing, it was necessary to correct soil acidity and ensure phosphorus supply either through synthetic fertilizer or phosphate limestone to improve nodulation effectiveness. This improvement was also reflected in the N concentrations of the aerial biomass of the plants.

Both liming and phosphorus fertilization promote the nodulation process in forage legumes (2525. Mitsuta, A., Lourenço, K. S., Chang, J., Ros, M., Schils, R., Uchida, Y., & Kuramae, E. E. Liming enhances the abundance and stability of nitrogen-cycling microbes: The buffering effect of long-term lime application. Biology and Fertility of Soils. (2025). Available from: https://doi.org/10.1007/s00374-025-01889-2 . ), as confirmed by the treatments that benefited from these amendments. Correcting soil acidity leads to increased microbial activity, which, in the case of rhizobia, translates into a higher number and effectiveness of nodules and, consequently, greater efficiency in atmospheric nitrogen fixation (2626. Souza, A., Lira, T., Félix, A., Fracetto, F., Fracetto, G., & Lira Junior, M. Biological nitrogen fixation stability of cowpea cultivars with tropical semi-arid rhizobial strains. Revista Caatinga, (2021). 34, 359-369. Available from: https://doi.org/10.1590/1983-21252021v34n212rc.). The positive effects of phosphorus fertilization on Siratro nodulation have also been demonstrated (33. Orellana Chirinos, J. A. Trébol blanco (Trifolium repens) y roca fosfatada como estrategia de mejora del valor nutritivo de las praderas altoandinas (Internet). Tesis de Doctorado. Universidad Nacional Agraria La Molina Escuela de posgrado Lima- Perú, 2023. Available from: https://hdl.handle.net/20.500.12996/5972 .).

The effect of treatments on Siratro biomass yield is presented in Table 5. The aerial biomass at the time of the first harvest showed a pattern similar to that observed in nutrient concentrations in the biomass at that stage; that is, significant increases were found only with the application of phosphorus fertilizer. This indicated that Siratro grown in soil with very low P content may require a supply of this nutrient from the early growth stages.

In the second harvest, where the positive influence of liming materials on soil and plant nutritional status was already evident, according to the results presented in Tables 2 and 3. It was observed that although lime and phosphorus fertilization applied independently increased biomass production, the greatest effects were obtained when lime was combined with phosphorus fertilization and with phosphate limestone. No significant differences were found between these two treatments, clearly indicating that the use of phosphate limestone as a source of Ca and P can contribute to improving Siratro productivity.

Conclusions

The use of phosphate limestone represents an agronomically effective alternative for correcting soil acidity and increasing the levels of plant-available calcium and phosphorus. Its application improves the nutritional status and biomass yield of Siratro, producing effects similar to those obtained with liming using calcium carbonate and synthetic phosphorus fertilizer. It is recommended that the results obtained in this experiment be validated under field conditions.