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Introducción
En sistemas ganaderos del trópico alto colombiano, los forrajes constituyen la alternativa de alimentación más económica para satisfacer el consumo voluntario en bovinos 25,36. Sin embargo, existen factores que limitan la cantidad y calidad de la oferta forrajera, entre los más importantes se encuentra la variabilidad climática 30; esta variabilidad conlleva a la llamada estacionalidad forrajera, la cual afecta negativamente el consumo, el balance de nutrientes, y la productividad animal 16.
La mayoría de los sistemas pastoriles en el trópico alto de Colombia, están constituidos por el pasto kikuyo (Cenchrus Clandestinus (Chiov.) Morrone), gramínea ampliamente utilizada; pero que no alcanza a suplir los requerimientos nutricionales de los bovinos, sobre todo en cuanto al contenido de energía 12,43. En bovinos tipo leche, las deficiencias energéticas en la dieta conllevan a la aparición de trastornos metabólicos y disminución de la fertilidad, pudiéndose convertir en un problema grave que afecta la eficiencia de lactancias futuras 23.
En el balanceo de dietas para bovinos, en especial de vacas lecheras, es muy importante tener en cuenta el contenido de carbohidratos no estructurales (CNE), como fuente energética de la ración; estos están constituidos principalmente por almidones y azúcares, los cuales tienen una alta tasa de fermentación ruminal, que promueve una mayor producción de ácido propiónico, y síntesis de proteína microbiana en rumen 32.
En el trópico altoandino se hace necesario el uso de variedades adaptadas y mejoradas de gramíneas, que tengan rendimientos superiores en comparación con materiales naturalizados 35. En tal sentido con el uso de cultivares de ryegrass (Lolium perenne L.), se reportan altas persistencias, producciones de biomasa de hasta 14,6 t/ha/año (nueve cortes/año), tolerancia a heladas, y debido a un mayor contenido de azúcares solubles, su concentración de energía es superior comparada con otras gramíneas perennes como el kikuyo 4,47.
Así mismo, en la búsqueda de estrategias nutricionales para tratar de suplir el déficit energético y la baja oferta de forraje en sistemas ganaderos del trópico alto, el uso de arbustivas forrajeras perennes se presenta como una opción sostenible para mejorar el balance de nutrientes en la dieta del ganado 9,31. Especies leñosas perennes adaptadas al trópico alto y con potencial forrajero, como el sauco (Sambucus nigra), y el botón de oro (Tithonia diversifolia), son reconocidas por sus adecuados contenidos de fibra, altos carbohidratos no estructurales (mayor a 20%) y digestibilidad (promedio 70%), lo que potencia a estas especies por encima de pasturas tradicionales utilizadas en la alimentación de bovinos 7,8,15.
Una mayor concentración de carbohidratos no estructurales en la planta aumenta el contenido energético en los forrajes 21. Un parámetro importante pero poco usado, es la medición del contenido de sólidos solubles (grados brix), como indicativo del contenido energético en forrajes, los sólidos solubles miden la concentración de azúcares presentes en la savia de un forraje, expresados como porcentaje de sacarosa 11. Además de azucares en la fracción de sólidos solubles, están inmersos algunos ácidos, sales y compuestos solubles a nivel celular 34,37.
Como la concentración de sólidos solubles está influenciada por la especie, edad de cosecha y tasa fotosintética a lo largo del día 21, conocer la edad y el momento óptimo de corte o pastoreo durante el día, sería una estrategia de manejo para aprovechar la mayor concentración de carbohidratos solubles del forraje; lo que aumentaría la palatabilidad, e ingestión de energía por parte del animal, esto se verá reflejado en mejor productividad 11,32.
Los estudios de calidad nutricional de forrajes en el trópico altoandino, poco han evaluado el contenido de sólidos solubles, como un indicador del potencial energético en los forrajes, es por esto que el objetivo del presente estudio fue evaluar la variación en la concentración de sólidos solubles, en dos especies arbustivas perennes y dos pasturas en el trópico alto del departamento de Nariño, a diferentes horarios del día, y en épocas de bajas precipitaciones.
Materiales y métodos
Localización y clima
El experimento se realizó en el centro de investigación Obonuco de Agrosavia ubicado en el corregimiento de Obonuco municipio de Pasto (Nariño - Colombia), ubicado a una altura de 2865 m.s.n.m., latitud N 1°11´29,6” y longitud 77°18´47,9”, temperatura media de 10°C, precipitación anual promedio de 619 mm y una humedad relativa del 83% que corresponde a la zona de vida bosque seco montano bajo 24. El experimento se realizó entre los meses de enero y mayo de 2019, presentando precipitaciones promedio de 80 mm, atribuible en la zona como periodo de bajas precipitaciones.
Descripción de los sistemas evaluados
La investigación se realizó en un banco forrajero compuesto por dos especies arbustivas perennes; botón de oro (Tithonia diversifolia (Hemsl.) A. Gray) y sauco (Sambucus nigra L.) establecidas mediante material vegetativo (estacas) en el año 2016, destinado a corte y acarreo. El establecimiento se realizó a distancias de siembra de 1m*1m, para un total de 102 arbustos (51 de cada especie) en un área de 153 m2. Para efecto de las mediciones, en esta área se seleccionaron de manera aleatoria 9 arbustos de cada especie, con un área de 9 m2 cada una, en los arbustos se realizaron tres mediciones sucesivas, cada 60 días de rebrote.
En 2018 se establecieron dos cultivares de ryegrass (Lolium perenne), Columbia (híbrido perenne) y Samson (perenne diploide), para evaluación con animales (datos no presentados), estos materiales se sembraron al voleo, a razón de 50 kg/ha, cada uno en 1,5 hectáreas. Las evaluaciones se realizaron después del segundo pastoreo pos-establecimiento. Para cada cultivar de pasto la unidad de medición correspondió a las 1,5 hectáreas, para lo cual se tomaban 30 puntos aleatorios en forma de zigzag, con el fin de que la toma de muestras para analizar las variables evaluadas fuera representativa de toda la pradera para cada pastura. En las pasturas se realizaron cinco mediciones consecutivas en el tiempo, cada 32 días de descanso.
Variables evaluadas
Producción de forraje
En el caso de las forrajeras perennes, la producción de forraje verde se midió a través de podas manuales, realizadas a cada individuo, para lo cual se realizaba un corte de homogenización a una altura de 50 cm del suelo. En las pasturas, la evaluación se realizó mediante aforos por la metodología del doble muestreo 22. La producción de forraje verde se extrapoló y se presentará como rendimiento de MS/t/ha/año.
Calidad nutricional
El valor nutricional se determinó para cada especie obteniendo 500 g de muestra de forraje a los 60 días de corte para las arbustivas y a los 32 días promedio en los pastos. En las arbustivas se cosecho hojas y tallos tiernos, y para las pasturas hojas y tallos comestibles. Dichas muestras fueron secadas en una estufa de ventilación forzada a 65 °C durante 72 horas. Las muestras se analizaron en el Laboratorio de Nutrición animal, del centro de investigación Tibaitatá (Agrosavia) en Mosquera-Cundinamarca, en donde se les determinó: materia seca (%MS), proteína cruda (%PC), fibra detergente neutro (%FDN), fibra detergente ácido (%FDA), calcio (%Ca), fósforo (%P), energía neta de lactancia (ENL/Mcal/kg), Digestibilidad (%Dig) y carbohidratos no estructurales (%CNE) mediante la técnica de Espectroscopia de Reflectancia en Infrarrojo Cercano (NIRS) 2.
Concentración de sólidos solubles (Grados brix)
La medición de sólidos solubles se realizó a tres tiempos durante el día 7:30 a.m., 11:30 a.m. y 3:00 p.m. a los 60 días de corte en las especies forrajeras, y 32 días promedio para las gramíneas, se cosechó al azar 300 g del material vegetal simulando el pastoreo, el forraje obtenido fue picado (tijera inoxidable) y macerado en un mortero hasta obtener la savia de la planta. Del resultado del macerado se tomó una pequeña muestra con la ayuda de un gotero y se colocó sobre el prisma de un refractómetro digital y se realizaron tres lecturas (por cada arbusto, y por cada punto de muestreo en la pradera), de las cuales se obtenía un promedio 41.
Análisis estadístico
Los datos fueron analizados bajo un diseño completamente al azar con arreglo de medida repetida, tomando como unidad experimental, las parcelas de evaluación tanto en las arbustivas como en las gramíneas. El análisis se desarrolló por separado para gramíneas y arbustivas, y consideró como efectos fijos la especie, hora de evaluación y la interacción entre estos factores, y como efecto aleatorio la medida repetida de la parcela en el tiempo, en el cual se consideró la modelación de las varianzas y covarianzas. El ANOVA se desarrolló empleando la función lme del paquete nlme en el software estadístico R. V.3.5.1. En caso de rechazo de la hipótesis nula en el ANOVA, se aplicó una prueba de comparación de medias de Tukey (p<0,05) 39.
Resultados
Para la producción de forraje en materia seca por tonelada/hectárea/año (MS/t/ha/año) en las forrajeras, T. diversifolia presentó 11,4 t más respecto a S. nigra a la edad de 60 días de cosecha. Para las variedades de ryegrass no hubo diferencia (p>0,05), en promedio se obtuvo 12 t/MS/ha/año para las dos gramíneas con cosecha a los 32 días promedio. En producción de forraje se puede observar un rendimiento superior de T. diversifolia respecto a S. nigra (50% más), y un 47,4% más de producción de forraje en MS/t/ha/año de la T. diversifolia en comparación con las gramíneas evaluadas (tablas 1 y 2).
En cuanto a calidad nutricional para las fracciones analizadas, en las forrajeras (tabla 1) solamente hubo diferencia estadística (p<0,05), para los carbohidratos no estructurales (%CNE); se obtuvo 13,8% más de CNE en S. nigra respecto a T. diversifolia. Para la época de realización del estudio catalogada como de bajas precipitaciones, a pesar de que S. nigra tuvo mayor valor de CNE, respecto a T. diversifolia; ambas forrajeras presentaron más altos valores en esta fracción, comparados con las gramíneas analizadas (tabla 2). Fracciones importantes en nutrición de rumiantes como la proteína cruda (%PC), fibra detergente neutra (%FDN), Fibra detergente ácida (%FDA), digestibilidad (%Dig), y/o la energía neta de lactancia (ENL/Mcal/kg), no presentaron diferencia estadística (p>0,05) entre las forrajeras, ni entre las gramíneas (tabla 1 y 2).
Tabla 1 Producción de biomasa y calidad nutricional de dos forrajeras leñosas, del trópico alto de Nariño.
MS= Materia Seca, PC= proteína cruda, FDN= Fibra detergente neutro, FDA= Fibra detergente ácida, Ca= Calcio, P= Fósforo, Dig. = Digestibilidad, ENL= energía neta de lactancia, CNE= carbohidratos no estructurales. Medias con letras diferentes en las columnas difieren entre si según la prueba de Tukey (p< 0,05).
Tabla 2 Producción de biomasa y calidad composicional de dos variedades de Ryegrass perenne, del trópico alto de Nariño.
MS= Materia Seca, PC= proteína cruda, FDN= Fibra detergente neutro, FDA= Fibra detergente ácida, Ca= Calcio, P= Fósforo, Dig. = Digestibilidad, ENL= energía neta de lactancia, CNE= carbohidratos no estructurales. Medias con letras diferentes en las columnas difieren entre si según la prueba de Tukey (p< 0,05.
En la figura 1 se observa una comparación entre cuatro recursos forrajeros del trópico alto del departamento de Nariño, para la concentración de sólidos solubles (grados brix); de dos forrajeras perennes (T. diversifolia y S. nigra), y dos variedades de ryegrass perenne (Samsom y Columbia). De manera general la concentración de sólidos solubles en S. nigra (12,5%), fue superior (p<0,05) respecto la T. diversifolia, y a las dos variedades de ryegrass.
En la figura 2 se muestra la concentración de sólidos solubles dentro de cada especie forrajera en tres diferentes horarios de medición. Para las especies no se obtuvieron valores diferentes (p>0,05) de sólidos solubles en los distintos horarios de muestreo, de manera general se observa que para las dos forrajeras los menores valores numéricos se presentaron en la mañana (7:30 a.m) T. diversifolia (7,6%) y S. nigra (11,1%), y la mayor concentración de sólidos solubles a las 11:30 am para T. diversifolia (8,3%), y 3:00 p.m para S. nigra (13,5%).
Figura 1 Concentración de sólidos solubles entre cuatro recursos forrajeros del trópico alto de Nariño. Letras diferentes en la barra indican diferencia estadística (p<0,05)
Figura 2 Concentración de sólidos solubles dentro de cada especie forrajera perenne, en tres diferentes horarios de muestreo durante el día. Letras diferentes en la línea indican diferencia estadística (p<0,05).
Los valores de sólidos solubles en dos variedades de ryegrass perenne (Columbia y Samsom) (32 días edad promedio), a diferentes horas del día, se presentan en la figura 3. Los menores valores (p<0,05) de sólidos solubles para ambas pasturas se presentaron en el horario de las 7:30 a.m, la mayor concentración para ambos ryegrases fue a las 3:00 p.m; ryegrass Columbia (13,2%) y ryegrass Samsom (11,1%), respectivamente.
Discusión
La producción de MS/t/ha/año para T. diversifolia y S. nigra encontrada en esta investigación fue 22,8 t, y 11,4 t, respectivamente; son valores contrastantes con algunos resultados reportados en el trópico alto de Nariño, en donde se reportan valores de 15,6 t, para la T. diversifolia19, menor a lo encontrado en esta investigación; pero para S. nigra reportan 10,8 t, valor cercano a lo encontrado en este trabajo. Rendimientos similares a esta investigación, fueron los hallados en el trópico alto de Antioquia (Colombia), con 20,74 t/MS/ha/año para plantas de T. diversifolia cosechadas a los 56 días 14; valores menores de 10,7 t, se encontraron en T. diversifolia a los 90 días en épocas de bajas precipitaciones 17. En cuanto al rendimiento del S. nigra, reportan en el trópico alto de Nariño 15,2 t/MS/ha/año, y 12,72 t 1, rendimientos mayores a lo encontrado en la presente investigación, debido seguramente porque en dichos trabajos el S. nigra se cosechó a una mayor edad (90 días). En todos los casos se debe tener en cuenta diferencias asociadas a la localidad, tipo de suelo, edad de corte y condiciones agronómicas previas a la cosecha, lo que da mayor variabilidad en los resultados obtenidos.
El rendimiento del ryegrass Columbia (12,9 t/MS/h/año) fue similar a las 11 t encontradas en el trópico alto de Nariño en época de bajas precipitaciones 33, los mismos autores reportan 6,4 t para el ryegrass Samson, menor a las 12 t encontradas en esta investigación. En trópico alto del departamento de Cundinamarca (Colombia), para ryegrass perennes se encontraron en dos diferentes localidades rendimientos de 4,71 t y 25,1 t/MS/h/año 45, mientras que en el norte antioqueño reportan en genotipos de Lolium sp, hasta 32 t/MS/h/año 34, los autores atribuyen la variación en la productividad del ryegrass, a aspectos como el tipo de suelos y fertilización usada entre las zonas; otros autores mencionan que la producción de forraje en los ryegrass está condicionada a un alto requerimiento hídrico, y a características fisicoquímicas del suelo, más que en otras gramíneas 44. De manera general la producción de MS de las forrajeras y los ryegrass está por encima de lo encontrado en el trópico alto de Nariño para la gramínea predominante el C. clandestinus, al respecto se reporta para esta especie valores de 11,8 t y 7,1 t/MS/h/año en épocas de altas y bajas precipitaciones, respectivamente 33.
En cuanto a calidad nutricional el contenido de proteína cruda (PC) para T. diversifolia y S. nigra (24,3% y 22,1%, respectivamente), están en el rango del 16% al 26% para dichas especies, reportados en trópico alto colombiano 13,19,27,47. La PC de los ryegrass (promedio 21,3%), concuerda con lo reportado por diferentes autores, los cuales sostienen que, aunque el contenido de PC de los ryegrass es alto, este varía dependiendo el nivel de fertilización nitrogenada, y la edad de pastoreo 9,34,47.
En esta investigación los contenidos de fibra detergente neutro (FDN) y fibra detergente ácida (FDA), encontrados fueron de: 36% y 14,9%; y 45,8% y 24,4%, respectivamente, para las forrajeras y los ryegrass; son resultados inferiores, respecto a valores de 58,1% y 31% de FDN y FDA, respectivamente reportados para el C. clandestinus12,46. Así mismo los valores de digestibilidad (%) para estos cuatro recursos forrajeros (73% y 68,4%, promedio para forrajeras y ryegrass, respectivamente), son mayores a lo que se reporta para la digestibilidad del pasto C. clandestinus, en promedio de 62% 26,8.
Una mayor digestibilidad y contenido energético en ryegrass y forrajeras leñosas, puede ser debido a una menor pared celular (FDN), y a un mayor contenido de carbohidratos no estructurales de estas especies respecto a C. clandestinus u Holcus lanatus, gramíneas ampliamente usadas en el trópico alto del departamento de Nariño 10,33. En esta investigación los valores de ENL hallados para las forrajeras, están en el rango de lo reportado en un estudio donde se encontraron valores de 1,5 y 1,6 Mcal/kg/MS de ENL, para T. diversifolia y S. nigra a la edad de 60 días 19; así mismo los 1,4 Mcal y 1,43 Mcal/kg/MS encontrados en este trabajo para el ryegrass Samson y Columbia, respectivamente, coincide con los valores de 1,42 Mcal/kg/MS reportados en una investigación 10 y los 1,3 Mcal y 1,31 Mcal/kg/MS de ENL, hallados en ryegrass Samsom y Columbia, en época de bajas precipitaciones, en el trópico alto nariñense 33.
En cuanto al uso de forrajeras perennes como T. diversifolia y S. nigra, debido a su buena digestibilidad que generalmente es superior al 70%, autores sostienen que estas especies podrían promover el consumo de materia seca (CMS), el flujo, balance de nutrientes, y aumento de la productividad en bovinos, cuando son incorporadas en la dieta 7,42. En sistemas de alimentación bovina basados en especies para pastoreo como C. clandestinus, Holcus Lanatus o Dactylis glomerata cuyo contenido energético oscila entre 1,1 y 1,3 Mcal/kg/MS 12,33,46, al suplementar los animales con especies forrajeras como la T. diversifolia o el S. nigra con valores promedio de 1,5 Mcal/kg/MS, se podría mejorar el contenido energético de la dieta, y el mejoramiento de aspectos reproductivos y productivos en los animales.
El contenido (%) de sólidos solubles (grados brix) se relaciona con fracciones nutricionales de la especie, como por ejemplo los carbohidratos no estructurales (CNE) 25 el contenido de CNE se referencia como una fuente rápida de energía, altamente disponible para el crecimiento de poblaciones microbiales a nivel ruminal 29,32. Al contrastar los recursos forrajeros caracterizados el S. nigra presentó la mayor concentración de sólidos solubles, y de carbohidratos no estructurales (CNE), el contenido de CNE en T. diversifolia fue mayor al de los ryegrass, pero la concentración de grados brix fue igual.
Según el contenido de CNE observados en este estudio tanto en S. nigra como para T. diversifolia se puede evidenciar una buena capacidad de estas especies para la síntesis de azúcares, y por ende su potencial aporte energético al ser incorporadas en dietas para bovinos 7. De manera general en esta investigación se encontraron niveles altos de CNE tanto para las arbustivas forrajeras, como para los ryegrass, valores superiores a lo reportado para C. clandestinus a los 30 y 60 días de corte, con 10,2% y 9,05% respectivamente 40.
Los valores de grados brix encontrados para los ryegrass (promedio 8,5%), son mayores que lo reportado para ryegrass a la edad de 40 días (2%) 37, estos valores tan bajos lo atribuyen los autores a un desbalance de nutrientes en los suelos de dichas praderas; y que lo reportado por otros autores los cuales encontraron para ryegrass perennes en Nueva Zelanda 4,7% de grados brix 3.
En trópico bajo colombiano también se han realizado estudios para evaluar sólidos solubles en gramíneas de pastoreo como C. nlemfuensis y P. maximum cv. Mombasa, al respecto se reportan para estas especies valores de sólidos solubles de 8,2% y 7,01%, respectivamente 41. También en la región caribe colombiana se han encontrado para recursos forrajeros utilizados en alimentación de rumiantes concentraciones de sólidos solubles de 3,4% y 9%, para Zea mays L. y Sorghum bicolor (L.) Moench cv. Corpoica JJT-1 28.
Para todos los recursos forrajeros evaluados, la concentración de sólidos solubles en el horario de las 7:30 a.m., fue en el que se encontró más baja concentración, respecto a los horarios de las 11:30 a.m. y 3:00 p.m.; este comportamiento coincide con lo reportado por varios autores, en especial para gramíneas tipo C4, para lo cual argumentan que el contenido de azúcares solubles es generalmente mayor en horas de la tarde cuando la tasa fotosintética aumenta, además en días soleados, la concentración de solidos solubles puede aumentar hasta en un 50% entre las 9:00 y las 17:00 horas 41,5 Lo anterior se asocia con mayores tasas de fermentación ruminal, cuando los bovinos consumen hojas y tallos tiernos de forrajes en horas de la tarde, respecto a horas tempranas de pastoreo 6.
En la especie T. diversifolia se evidenció una tendencia a concentrar menor cantidad de sólidos solubles en el horario de las 3:00 p.m.; esto pudo deberse a que la especie presentaba prefloración en aproximadamente el 60% de los arbustos evaluados, como consecuencia del estrés hídrico, ya que los muestreos se realizaron en época de bajas precipitaciones. Según reporta la literatura en algunas plantas en floración puede haber alguna traslocación de nutrientes, lo que origina que la flor como órgano reproductor tenga una demanda fuerte de fotosintatos a expensas de otras partes de la planta (4. Por lo que en horas de la tarde a mayor radiación se pudo presentar mayores carbohidratos solubles, pero estos pudieron migrar en su mayoría a la flor, además se debe tener en cuenta que el muestreo se hizo en hojas y tallos tiernos, no en flores de T. diversifolia.
La variación de sólidos solubles durante el día en los ryegrass coincide con lo reportado para cuatro horarios de medición 7:00 a.m., 9:00 a.m., 12:00 p.m. y 3:00 p.m. en Lolium perenne, en donde se encontró que en el horario de las 3:00 p.m. hubo la mayor concentración de sólidos solubles (14,6%), seguido de los muestreos de las 12:00 p.m. (13,13%) y las 7:00 a.m. (10,5%) 20.
La concentración de sólidos solubles es un indicador práctico, que permite tomar decisiones respecto a la edad óptima de corte o pastoreo del forraje, con el fin de aprovechar al máximo su contenido energético 6,38. Entre los ganaderos siempre existe la disyuntiva de cuál es la mejor hora del día para entrar los animales a potreros nuevos, en este sentido la determinación de sólidos solubles se convierte en una herramienta importante para tal fin.
En este estudio al igual que en varios reportados, se coincide en el aumento de sólidos solubles a medida que aumentan las horas del día, llegando a su mayor expresión en horas de la tarde, donde la planta tiene la mayor acumulación de azúcares concentrados 18. Conocer e implementar técnicas sencillas como la determinación de sólidos solubles en forrajes, posibilitarían al productor tomar mejores decisiones de manejo del pastoreo, para encontrar la mejor sincronía entre aumento del consumo, mejorar el aporte energético y aumentar la productividad en los sistemas ganaderos bovinos del trópico alto colombiano 6,38.
Conclusiones
Los resultados en cuanto a calidad nutricional y producción de biomasa muestran el potencial de arbustivas forrajeras perennes como la T. diversifolia y el S. nigra para ser incorporados en sistemas de alimentación ganadera del trópico alto colombiano. En el caso del rendimiento y calidad composicional de los ryegrass perennes son buenos si se tiene en cuenta que la evaluación se realizó en época de bajas precipitaciones; uno de los mayores aspectos que afecta a esta especie.
La concentración de sólidos solubles en los recursos forrajeros evaluados fue mayor que en gramíneas ampliamente utilizadas en la zona como el kikuyo (C. clandestinus); según las condiciones del experimento, para los forrajes se evidenció efecto de la hora de cosecha sobre la concentración de sólidos solubles, indicando que la mejor hora de corte o pastoreo es hacia las tres de la tarde. Factor para tener en cuenta en futuras investigaciones y en prácticas de manejo dentro de los sistemas de alimentación.
Teniendo en cuenta que, en los sistemas ganaderos del trópico alto, el déficit de energía es la principal limitante para aumentar parámetros como la producción de leche; la concentración de sólidos solubles es un estimativo que se debería evaluar con mayor rigurosidad para recursos forrajeros de la zona; sin embargo, los estudios al respecto son todavía muy escasos, lo que le da mayor valor agregado a este trabajo.
