TWIN-N: Bacterias fijadoras de nitrógeno y promotoras del crecimiento vegetal

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Twin-n: Bacterias fijadoras de nitrógeno y promotoras del crecimiento vegetal

Camilo Chiang S., Ing. Agr. Macarena Gerding G., Ing. Agr., PhD.

Marcelo Doussoulin G., Ing Agr., Mg.Cs. Christian Guajardo, Ing Agr.

Facultad de Agronomía, Universidad de Concepción.

Importancia del nitrógeno en praderas.

La práctica de fertilizar praderas puede tener dos objetivos: el primero es, la corrección de una deficiencia o insuficiencia mineral presente en el suelo  y que está limitando la productividad   y calidad forrajera de la pradera. El segundo es, la mantención de la fertilidad actual del suelo y que es suficiente para sostener una alta productividad (Sierra, 1985).

La productividad y calidad de la pradera mejoran con la aplicación de fertilizantes, además permite el traspaso de minerales y nutrientes a los animales (Undurraga, 2001; Nuñez, 2008).

El nitrógeno es el nutriente esencial de mayor concentración encontrado en los tejidos vegetales, especialmente en el follaje de las plantas en forma de ácidos nucleídos, proteínas y carbohidratos (Mosier and Galloway, 2005). Este nutriente es encontrado en forma orgánica e inorgánica en las plantas, en zonas de crecimiento activo. La aplicación debe realizarse en momentos estratégicos y donde su utilización dependerá de la pradera y del sistema productivo (Pardo et al., 1991).

El nitrógeno disponible para la planta, depende del contenido de materia orgánica en el suelo, siendo ésta controlada por la actividad de los microorganismos (bacterias) de la descomposición y a su vez regulada por la temperatura, humedad, aireación, nutrientes y vegetación del lugar (Muslera et al., 1991).

La fertilización de las praderas en Chile con fertilizantes nitrogenados químicos es muy variable, y depende de facto- res tales como: las especies utilizadas, tipo de pradera, región, tipo de suelo y sistema de producción. Normalmente, en Chile las praderas son fertilizadas con dosis de N en un rango de 45 – 300 kg N ha-1 (Nuñez, 2008).

Existe la necesidad de disminuir, la dependencia de productos químicos artificiales (fertilizantes químicos), en los distintos cultivos, lo que está incentivando a la búsqueda de alternativas (fertilizantes orgánicos, biológicos, biofertilizantes, otros) confiables y sostenibles, que permitan mantener o mejorar la fertilidad del suelo, productos que sean amigables con el medio ambiente. Esto se basa fundamentalmente, en evitar el uso de aquellos compuestos químicos sintéticos, para dejar de depender de recursos no renovables y detener la degradación del suelo y, así adoptar medidas de conservación del medio ambiente (Céspedes, 2005).

fijación de nitrógeno atmosférico: El N, es su forma molecular (N2), corresponde al 78% del volumen del aire, forma que no es utilizable por las plan- tas, y que sólo puede ser transformado a formas de N disponibles por medio de la participación de microorganismos (Taiz y Zeiger, 2006). Dentro de éstos, las bacterias capaces de capturar y fijar el nitrógeno atmosférico son llamadas “bacterias diazotróficas”, las que pue- den encontrarse en simbiosis con vegetales o libres en el suelo, requiriendo para este proceso una gran cantidad de energía la cual puede ser obtenida principalmente desde los fotosintatos y/o exudados radiculares aportados por la planta (deBashan et al., 2007).

Se ha reportado que la presencia de bacterias diazotróficas en la rizósfera de los cultivos estimula el crecimiento, no sólo por la fijación de N atmosférico, sino también por su habilidad para producir hormonas vegetales tales como auxinas, citokininas y giberelinas, o al hacer disponibles ciertos nutrientes como el fósforo. Estas características las hacen ser consideradas bacterias promotoras del crecimiento vegetal o PGPR (Plant growth promoting rhizo bacteria) (Martinez et al., 2010).

TwinN (Mapleton AgriBiotec Pty) es una mezcla comercial de bacterias liofilizadas del género Azospirillum y otros diazótropos en una concentración de 1×10(11) UFC/gr pc. El producto incluye cepas provenientes de distintas partes del mundo permitiendo su aplicación  a diferentes cultivos y su adaptación  a distintas condiciones agroclimáticas. TwinN® fue desarrollado para disminuir las aplicaciones de N, y se recomienda su uso en combinación con bajas dosis de N mineral y con aplicaciones en los momentos de requerimiento de N del cultivo (Mabiotec Agribiotec Pty, 2006). Si bien se ha comprobado su eficacia en diferentes cultivos y lugares del mundo (Bower, 2011), existe desconocimiento en cuanto a otros posibles mecanismos de acción involucrados en el aumento de biomasa y acerca  de la dinámica poblacional y supervivencia de estas bacterias en el suelo. Es así como el objetivo de este traba- jo fue aislar y caracterizar a las bacterias contenidas en el producto Twin-N y analizar su capacidad de promover el crecimiento radicular en ballica (Lolium perenne) y su sobrevivencia en el suelo, factor que es fundamental para determinar la frecuencia de aplicación del producto.

Caracterización de Bacterias diazotróficas en Twin n

Las bacterias contenidas en el producto correspondieron en su gran mayoría a cepas del género Azospirillum, las cuales son bacterias Gram negativas, de formas variadas y móviles, a través de la presencia de un flagelo polar. En el medio de cultivo utilizado, Azospirillum formó colonias características de color rojo intenso, mucilaginosas y de bordes irregulares (Figura 1a). Es sabido que bacterias PGPR pueden ser también capaces de solubilizar fosfatos insolubles del suelo y así hacerlos disponibles para las plantas. Las cepas de Azospirillum aisladas de TwinN fueron sembradas en medio de Pikovskaya, un medio de cultivo desarrollado para la determinación de bacterias solubilizadoras de fosfatos, donde la bacteria formó el halo translúcido característico que indica producción de ácidos orgánicos y solubilización de fosfatos (Figura 1 b). Esto es de particular importancia en Chile, especialmente en los suelos volcánicos, que constituyen un 50 a 60% de los suelos arables del país los que presentan una gran cantidad de fósforo total y orgánico, pero no disponible para las plantas (Borie y Rubio, 2003), el cual podría ser solubilizado por bacterias ta- les como Azospirillum sp. 

La capacidad de producción de la fitohormona ácido indol acético (AIA) por parte de las bacterias obtenidas, fue evaluada mediante una reacción colorimétrica a partir del cultivo de la bacterias en me- dio líquido. La figura 2 muestra que al transcurrir los días Azospirillum fue aumentando la producción de ésta hormona, llegando a niveles superiores a los reportados por diversos autores para bacterias PGPR. La importancia de la producción de AIA radica en que es una hormona fundamental para el desarrollo radicular de las plantas, ya que induce la formación de raíces secundarias y raicillas (Sharma et al., 2007). Sin embargo, es importante destacar que la dosis  a la cual sean utilizadas las bacterias va a tener un efecto directo en la producción de fitohormonas y por ende en el efecto que éstas puedan tener sobre el crecimiento radicular. Es así como dosis bajas no alcanzan a tener un efecto, y dosis excesivas pueden inducir una inhibición del crecimiento de las raíces. De ahí la importancia de respetar las dosis indicadas por el fabricante y/o investigador.

Dinámica poblacional de Azospirillum en el suelo

Las bacterias del género Azospirillum basan su desarrollo en el carbono producido por las plantas, siendo así la rizósfera, zona del suelo adosada a las raíces, el área de mayor población bacteriana debido a la liberación de exudados radiculares (Petenello et al., 2002). Sin embargo, las poblaciones bacterianas en la rizósfera pueden verse afectadas por las condiciones del suelo, tales como la humedad, contenido de materia orgánica y pH (Aquilanti et al., 2004). Es por eso que es fundamental evaluar el comportamiento de bacterias en cada ambiente en particular. Para evaluar la supervivencia y la dinámica poblacional de las bacterias contenidas en TwinN se estableció un ensayo en muestras extraídas desde una pradera sembrada de Lolium perenne de la estación experimental pecuaria, Marcelo Tima Péndola, “El Alazán”, propiedad de Facultad de Agronomía de la Universidad de Concepción ubicada en Chillán. Cada muestra consistió en una sección cilíndrica de 10 cm de diámetro y entre 8,0 y 10 cm de profundidad (Figura 3).

Los tratamientos fueron:

T1. 150 kg ha-1 de N (en tres aplicaciones de 50 kg).

T2. TwinN® (1013 UFC ha-1).

T3. TwinN® + 150 kg ha-1 de N (3 x 50 kg)

T4. TwinN® + 50 kg ha-1 de N.

T5. TwinN® + 50 kg Ha-1 de N + melaza de 5 kg ha-1.

T6. TwinN® + melaza de 5 kg ha-1.

Todos los tratamientos con N fueron en base a urea y tuvieron su primera aplicación de 50 kg ha-1, 15 días antes a la aplicación de TwinN® para asegurar un crecimiento activo de las plantas. La segunda aplicación de N, se realizó a las seis semanas y la tercera a las 12. La aplicación de melaza se hizo en conjunto con la primera aplicación de N.

Para evaluar la dinámica poblacional de las bacterias aplicadas se muestreó 0,2 g de suelo de la rizosfera en suero fisiológico (0,89% de NaCL) desde cada tratamiento, cada dos semanas durante 10 semanas, contabilizándose las colonias de Azospirillum presentes, en medio de cultivo selectivo. Los recuentos poblacionales indicaron que inicialmente en los tratamientos

con aplicación de TwinN la población de Azospirillum spp. tendió a aumentar entre los 20 y los 30 días post-inoculación, luego de lo cual disminuyó paulatinamente hasta llegar a una población cercana al tratamiento sin TwinN en el día 60. Se observó efecto de la aplicación de melaza en la población máxima alcanzada al día 30 después de la inoculación.

Estos resultados no descartan que Azospirillum sp. pueda haber estado presente además en la endorizósfera, ya que se ha reportado que Azospirillum spp., puede asociarse a  plantas en forma endófita (Tejera et al., 2005).

Efecto en Biomasa aérea y radicular

A partir de las secciones cilíndricas muestreadas para dinámica poblacional, se determinó peso seco aéreo y radicular cada dos semanas. Los datos muestran que con solo una aplicación de TwinN® es posible a lo menos obtener resultados en materia seca estadísticamente iguales a los de una fertilización nitrogenada tradicional durante las primeras 8 semanas (Tabla 1). Sin embargo, al disminuir la población bacteriana fue el tratamiento con fertilización completa con N mineral el que logró los mayores rendimientos, esto debido principalmente a la segunda aplicación de N realizada al cumplirse la semana 6.

Promoción del crecimiento radicular

Se construyó un “mini-rizotrón” modificado utilizando placas Petri de polietileno de 150 mm de diámetro y 15 mm de profundidad, las que fueron colmadas con suelo obtenido desde la pradera del ensayo anterior.Se evaluó periódicamente el crecimiento radicular de ballica con y sin inoculación con TwinN además de un tratamiento inoculado con un cultivo puro de Azospirillum sp. tanto el tratamiento con el

producto TwinN como la bacteria sola indujeron un mayor número de raicillas en el tercio superior de la raíz, sector que es fundamental para asegurar una adecuada absorción de nutrientes (Figura 4) (Jobbágy and Jackson, 2001).

 

Conclusiones

Bajo las condiciones en que se realizó esta investigación se puede concluir que:

  • TwinN® contiene células de Azospirillum spp. las cuales fueron capaces de solubilizar fósforo y producir ácido indol acético.
  • TwinN presentó un efecto positivo en el desarrollo de raíces secundarias en Lolium perenne.
  • La melaza no aumentó la sobrevivencia de las bacterias en el medio, ni afectó la dinámica poblacional de éstas.
  • TwinN® fue capaz de remplazar la fertilización nitrogenada durante las primeras ocho semanas de desarrollo de una pradera de Lolium perenne L.
  • Ver literatura citada en:www.redagricola.com

 

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