Rol de los biofertilizantes en la agricultura.

Biofertilizantes en la agricultura, Ecoferti

Son preparados que contienen células vivas o latentes de cepas microbianas eficientes:

  • Fijadoras de nitrógeno
  • Solubilizadoras de fósforo
  • Descomponedores de residuos orgánicos
  • Supresoras de enfermedades
  • Potenciadoras de nutrientes
  • Productoras de sustancias bioactivas como vitaminas y hormonas que estimulan el crecimiento que se utilizan para aplicar a semillas o al suelo

¿Cuál es el objetivo de la biofertilización?

Aumentar los microorganismos y acelerar los procesos microbianos de tal forma que se aumenten las cantidades de nutrientes que pueden ser asimilados por las plantas o se hagan más rápidos los procesos fisiológicos que influyen sobre el desarrollo y el rendimiento de los cultivos.

La efectividad se obtiene cuando se dan las condiciones aptas para metabolizar los sustratos (actividad de agua, oxígeno, pH y temperatura, fuentes energéticas y nutrientes).

¿Que son los bioestimulantes?

Se define un bioestimulante como el producto que contiene células vivas o latentes de cepas microbianas, previamente seleccionadas, que se caracterizan por producir sustancias fisiológicamente activas (auxinas, giberelinas, citoquininas, aminoácidos, péptidos y vitaminas) que al interactuar con el sistema planta desencadenan diferentes eventos metabólicos en función de estimular el crecimiento, desarrollo y rendimiento de cultivos económicos.

Biofertilizantes en la horticultura agrícola, Ecoferti

Efecto de los bioestimulantes en horticultura orgánica.

¿Cuáles son las ventajas de los biofertilizantes y bioestimulantes microbianos?

 Originan procesos rápidos, consumen escasa energía no renovable. Son limpios, se realizan en ambiente rizosférico.

¿Qué es la rizosfera?

 Zona biológicamente activa del suelo con un alto contenido de carbono como consecuencia de la continua exudación y rizodeposición de las raíces de las plantas.

Esta zona puede entenderse entre 1 mm y más de 1 cm, en dependencia de la especie vegetal y de la humedad y textura del suelo.

Masa promedio de raíces: 0.2 kg/m2 las plantas cultivadas a 5 kg/m2 en las especies forestales

Profundidad de las raíces: 0.65 a 1.6 m para hortalizas hasta 2 a 10 m para especies forestales

La Rizosfera es la Zona biológicamente activa del suelo , Ecoferti

Zona rizosférica

¿Qué características posee la zona rizosférica?

La zona de rizosfera es diferente al resto del suelo, debido a los numerosos procesos biológicos, bioquímicos, químicos y físicos que ocurren como consecuencia del crecimiento de las raíces, los movimientos de agua y de nutrientes tomados por ellas, la respiración y la rizodescomposición.

Las características más importantes de la zona rizosférica son:

  • Disminución o aumento de 2 unidades de pH
  • Actividad reductasa 100 veces mayor
  • Actividad fosfatasa entre 2 y 8 veces más alta
  • Aumento entre 2 y 3 veces de la concentración de azúcares
  • Incremento de 10 veces en el contenido de aminoácidos
  • Concentración de calcio 10 veces mayor

¿Cómo se encuentra dividida la rizosfera?

 Endorizosfera, que se extiende desde la superficie de las raíces hasta los primeros estratos celulares internos, y comprende a tejidos conductores como xilema y floema, a la endodermis, la epidermis y el extremo de la raíz.

Rizoplano, que comprende la superficie externa de las raíces

Ectorizosfera, que consiste en el volumen de suelo en contacto inmediato con las raíces y contiene los pelos radicales, mucílagos exudados por las plantas y los microorganismos y restos de células de la raíz.

Espermosfera, zona que rodea a la semilla en estado de germinación, donde la microflora desarrolla una intensa actividad que afecta al futuro desarrollo de la planta

¿Cuáles son las etapas de la colonización microbiana de la rizosfera?

 Primera etapa: Los microorganismos migran en dirección a las raíces, atraídos por el efecto de las sustancias que componen los exudados, y comienzan a distribuirse paralelamente al crecimiento de la raíz, con disminución de la población a medida que se aleja de la zona germinada. Esta migración es posible porque ocurre un intercambio de señales entre las raíces y los microorganismos.

Segunda etapa: Ocurre la supervivencia y la multiplicación de las poblaciones microbianas hasta el límite del nicho ecológico; en este período ocurre una intensa competencia entre los organismos que están siendo atraídos y los que ya se encuentran establecidos.

Tercera etapa: Se distribuye la población a lo largo de las raíces, se multiplica y establece. Los microorganismos se localizan en determinados puntos de las raíces (microambientes) que poseen mayor actividad segregante de exudados radicales. En general, se considera que solo entre 4 y 10% de la superficie de la raíz está colonizada por microorganismos.

Tipo de fijación de N2 Microorganismos (Género) Características fisiológicas
Fijación simbiótica Rhizobium spp.  
Bradirhizobium spp.  
Fijación libre Azotobacter, Beijerinckia, Pseudomonas, Azospirillum, Methylobacter Bacterias heterotróficas Aeróbicas (Fijan en presencia de O2)
Bacillus, Escherichia, Klebsiella, Enterobacter, Clostridia Bacterias heterotróficas Aerobias facultativas (Fijan sólo en ausencia de O2)
Rhodopseudomonas, Rhodospirillum, Chromatium Bacterias autotróficas fotosintéticas (Fijan en ambientes pobres de O2 )
Thiobacillus Quimioautótrofas
Fijación asociativa Azotobacter chroococcum, Azotobacter paspali , Azospirillum lipoferum, Azospirillum brasilense, Beijerinckia, Pseudomonas, Anthobacter Fijan N2 asociadas a la rizósfera de diferentes cultivos, entre 5 y 50 Kg N/ha/año
BActerias fijadoras al nitrógeno, Ecoferti

Bacterias fijadoras de nitrógeno.

¿Cuáles son los microorganismos más utilizados para la fabricación de bioproductos de uso agrícola?

Microorganismos Función
Azotobacter chroococcum Fijador de N2 y Estimulador del crecimiento
Azospirillum brasilense Fijador de N2 y Estimulador del crecimiento
Azospirillum lipoferum Fijador de N2 y Estimulador del crecimiento
Rhizobium spp Fijador de N2 y Estimulador del crecimiento
Bradirhizobium spp. Fijador de N2 y Estimulador del crecimiento
Pseudomonas fluorescens Solubilizador de fósforo
Bacillus megatherium (var.phosphaticum) Solubilizador de fósforo
Burkholderia cepacia (Pseudomonas cepacea) Estimulador del crecimiento y antagonista
Bacillus subtilis Antagonista y Estimulador del crecimiento

Cuál es el procedimiento para la selección de cepas de biofertilizantes?

  • Selección de los diferentes ecosistemas (suelos, climas, cultivos y variedades).
  • Identificación de las cepas (pruebas serológicas, pruebas morfológicas, pruebas fisiológico-bioquímicas, dterminación del ADN y el ARN).
  • Prueba de quimiotaxismo.
  • Actividad reductora del acetileno (ARA) o prueba de solubilización de fósforo.
  • Pruebas de estimulación en plántulas.
  • Toxicología.
  • Parámetros de crecimiento celular.
  • Determinación química de las sustancias fisiológicamente activa.
Aislamiento e identificación de microorganismos, Ecoferti

Aislamiento e identificación de microorganismos.

¿Qué son las hormonas vegetales?

Son sustancias orgánicas naturales que influyen sobre los procesos fisiológicos de las plantas en bajas concentraciones. Estas sustancias regulan la integración del crecimiento en distintos órganos y la coordinación del desarrollo entre ellos.

Efecto hormonal en el crecimiento y desarrollo vegetal, Ecoferti

Efecto hormonal en el crecimiento y desarrollo vegetal.

Cuando estas sustancias son sintetizadas de forma endógena por las plantas se llaman hormonas vegetales, pero cuando se hacen aplicaciones exógenas de compuestos naturales o sintéticos que estimulan respuestas de la planta durante ciertas etapas de crecimiento o bajo determinadas condiciones de cultivo estas sustancias se identifican como PGRs (Plant Growth Regulators).

Las bacterias que son capaces de sintetizar estas sustancias se conocen como Rizobacterias Promotoras del Crecimiento Vegetal y se les llama PGPR (Plant Growing Promoting Rhizobacteria).

Otras bacterias son capaces de estimular la emergencia de las plantas en suelos con pobre estructura y se les llama EPR (Emergency Promoting Rhizobacteria).

Auxinas.

 Número de especies bacterianas: 73
Géneros más importantes:
Bacillus
Arthrobacter
Azotobacter

Número de especies fúngicas: 51
Géneros más importantes:
Penicillium
Fusarium

Giberelinas. 

Número de especies bacterianas: 23
Géneros más importantes:
Bacillus
Pseudomonas
Azotobacter

Número de especies fúngicas: 13
Géneros más importantes:
Fusarium

Citoquininas. 

Número de especies bacterianas: 18
Géneros más importantes:
Pseudomonas
Azotobacter

Número de especies fúngicas: 20

Síntesis de auxinas. 

En el caso de las auxinas, el ácido indol -3-acético (IAA) es el compuesto más activo y el principal en la mayor parte de las especies vegetales, y es sintetizado a partir del triptófano en los tejidos meristemáticos de las hojas jóvenes, flores, semillas y frutos. Las principales funciones que se atribuyen a las auxinas incluyen el alargamiento y la división celular, la iniciación de las raíces y dominancia apical.

Auxina  Especie bacteriana
Ácido indolacético Azospirillum brasilense
Azospirillum lipoferum
Azotobacter chroococcum
Azotobacter paspali
Azotobacter vinelandii
Gluconacetobacter diazotrophicus
Rhizobium leguminosaru
Rhizobium meliloti
Rhizobium phaseoli
Rhizobium trifolii
Frankia sp
Ácido indolcarboxílico Azospirillum brasilense
Ácido indolpirúvico Rhizobium leguminosarum
Rhizobium trifolii
Ácido indol-láctico Rhizobium leguminosarum
Rhizobium trifolii
Indolacetamina Azospirillum brasilense
Azospirillum lipoferum

Síntesis de Giberelinas.

En las plantas, estas hormonas son sintetizadas a partir del ácido mevalónico en los brotes, semillas en desarrollo y raíces. Estimulan el desarrollo del tallo, inducen la germinación de las semillas, el desarrollo de los frutos y la inducción de flores en las plantas dióicas. En el caso de los microorganismos, ha sido reportada su presencia en un número limitado de bacterias y hongos.

Giberelinas sintetizadas por bacterias fijadoras de nitrógeno.

Giberlina Especie bacteriana
GA1 Azospirillum lipoferum
Rhizobium phaseoli
GA3 Azospirillum brasiliense
Azospirillum lipoferum
Azotobacter spp.
Azotobacter beijerinckii
Azotobacter chroococcum
Azotobacter paspali
Azotobacter vinelandii
Gluconacetobacter diazotrophicus
Rhizobium phaseoli
Frankia spp.
GA4 Rhizobium phaseoli
GA9 Rhizobium phaseoli

Síntesis de Citoquininas.

Las citoquininas constituyen uno de los mayores grupos de hormonas del crecimiento vegetal sintetizadas por las plantas y microorganismos. Se han identificado 50 citoquininas y sus metabolitos y, de ellas, las más activas son los derivados de la adenina. El efecto principal de estas sustancias consiste en promover la formación de flores y frutos con mayor desarrollo y aumentar los rendimientos.

Citoquinina Especie bacteriana
Isopentenil adenosina Azospirillum brasiliense
Rhizobium japonicum
Rhizobium leguminosarum
Azotobacter chroococcum
Isopentenil adenina Azospirillum brasiliense
Rhizobium leguminosarum
Rhizobium japonicum
Gluconacetobacter diazotrophicus
Azotobacter vinelandii
Azotobacter paspali
Azotobacter chroococcum
Azotobacter beijerinckii
Rhizobium phaseoli
Cis zeatina Azospirillum brasiliense
Azotobacter chroococcum
Rhizobium japonicum
Zeatina ribósido Azotobacter chroococcum
Trans zeatina Azotobacter chroococcum
Dihidrozeatina ribósido Azotobacter chroococcum