Biofertilizantes

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Biofertilizantes
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Biofertilizantes: son una opción para los campesinos que no fertilizan o lo hacen con pequeñas cantidades, como el caso de los maiceros, donde se puede reducir hasta 50 por ciento de la fórmula de fertilidad tradicional. El empleo de biofertilizantes en los cultivos agrícolas es una alternativa para reducir la aplicación de fertilizantes químicos y de otros agroquímicos que dañan el medio ambiente, además de que resultan 90 por ciento más baratos para los agricultores.

Contenido

Microorganismos beneficiosos

En el suelo existe una notable población microbiana, dentro de la que se encuentran los microorganismos beneficiosos, caracterizados por realizar funciones como la fijación del nitrógeno atmosférico, la solubilización del fósforo insoluble presente en el suelo, la antibiosis y la estimulación del crecimiento y el desarrollo vegetal, entre otras, todas ellas de suma importancia para el normal establecimiento y aumento de la productividad de especies cultivables de importancia económica.

Funciones de los microorganismos

Las principales funciones de los microorganismos del suelo como pilares básicos para un desarrollo sostenible de los agroecosistemas, son:

  • Desarrollo de la estabilidad de los agregados de los suelos cultivables.
  • Reciclaje de los residuos orgánicos.
  • Producción de sustancias beneficiosas en la zona rizosférica de las plantas.
  • Fijación de nitrógeno atmosférico.
  • Transformación del fósforo del suelo.
  • Control de microorganismos dañinos.
  • Materia prima para la obtención de productos naturales.

Tipos

Biofertilizantes

Estos son preparados que contienen células vivas o latentes de cepas microbianas eficientes fijadoras de nitrógeno, solubilizadoras de fósforo o potenciadoras de diversos nutrientes, que se utilizan para aplicar a las semillas o al suelo, con el objetivo de incrementar el número de estos microorganismos en el medio 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.

Estas sustancias microbianas son aplicadas a los suelos para desempeñar funciones específicas, las cuales benefician la productividad de las plantas, incluyendo la absorción de agua y nutrientes, la fijación de nitrógeno, la solubilización de minerales, la producción de estimuladores de crecimiento vegetal y el biocontrol de patógenos. Además, pueden utilizarse en los cultivos anuales, las praderas de gramínea y leguminosas, hortalizas y frutales.

Bioestimuladores

Es 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 yvitaminas) que al interactuar con la planta promueven o desencadenan diferentes eventos metabólicos en función de estimular el crecimiento, el desarrollo y el rendimiento de cultivos económicos.

Biofertilizantes utilizados en la agricultura

Micorrizas: son simbiosis entre hongos y raíces de plantas superiores donde la planta suministra carbohidratos al hongo y éste a su vez contribuye a la absorción de nutrientes y agua por el vegetal.

Azotobacter: son bacterias que poseen un complejo enzimático capaz de reducir el nitrógeno del aire a amonio para ser asimilado por las plantas.

Fosforina: son bacterias del género bacillus que tienen la cualidad de producir ácidos orgánicos, enzimas y otras sustancias capaces de solubilizar el fósforo del suelo y ponerlo a disposición de la planta.

Ventajas de los biofertilizantes

Su costo es 90 por ciento menor a los químicos; aprovechan los microorganismos de la tierra para que la planta asimile mejor los nutrientes; controlan patógenos biológicamente y contribuyen a la conservación y mejoramiento del medio ambiente.

Principales mecanismos de acción de los biofertilizantes y bioestimuladores

Fijación biológica del dinitrógeno

El complejo enzimático nitrogenasa es el sistema capaz de fijar el nitrógeno atmosférico, y está formado por dos componentes proteicos; una MO-Fe proteína (azofermo) y otra Fe-proteína (azofer). El sistema requiere como disponibilidad energética el ATP y un fuerte agente reductor. Mediante la acción de este sistema, una molécula de nitrógeno es convertida en dos moléculas de amonio, según la siguiente reacción general:

N2 +6e- + 6H+ + n ATP ---------- 2NH3 + n ADP + n P inorgánico. 

La eficiencia de la fijación puede obtenerse calculando la cantidad de nitrógeno fijado por gramo de carbohidrato consumido, puesto que la fijación de una molécula de nitrógeno requiere seis electrones y un nùmero de moléculas de ATP ( puede equivaler a unos 30 ATP/N2 ), por lo que puede deducirse que la eficiencia de la fijación depende, entre otros factores, de la capacidad de los microorganismos para metabolizar los sustratos utilizables.

Fijación del nitrógeno

Simbiótica: Las bacterias llevan a cabo la transformación de N2 a amonio en los nódulos (hipertrofia formada en las raíces de las plantas) como estructuras distintivas de las leguminosa Ejemplo de microorganismos: Rhizobium sp; Bradyrhizobium japonicum. Mediante este mecanismo estas bacterias logran suplir entre el 80 y 100% de las necesidades de nitrógeno en las leguminosas

Asociativa: La reducción es realizada por bacterias que se asocian (no penetran) al sistema radical de las plantas, atraídas por un conjunto de exudados que actúan como fuente de carbono y energía.

Ejemplo de estos microorganismos: Azotobacter, Azomonas, Azospirillum, Beijerinckia, Clostridium, Enterobacter y Bacillus. A través de esta actividad estos microorganismos aportan entre el 25-50% de las necesidades de nitrógeno en los cultivos (Peoples y Craswell, 1992; Elmerich, 1992; Kannalyan, 1997; Lahda, 1997).

Solubilización del fósforo insoluble presente en el suelo

Este es un proceso de extrema importancia para los suelos cultivables, ya que los mismos contienen cada día mayor cantidad de fósforo no soluble, acumulado a través de los años por la aplicación excesiva de fertilizantes fosfóricos de origen químico y que sólo es posible recuperar mediante la acción de microorganismos solubilizadores. La solubilización se desarrolla sobre el fósforo inorgánico y orgánico presente en el suelo. En el caso de la solubilización del fósforo inorgánico, el principal mecanismo microbiológico por el cual los compuestos insolubles son movilizados en la producción de ácidos orgánicos, convierte, por ejemplo el Ca3(PO4)2 a fosfatos di y monobásicos, resultando en un aumento en la disponibilidad del elemento para las plantas. La cantidad solubilizada varía con el consumo de carbohidratos por los microorganismos y generalmente la transformación sólo se lleva a cabo si el sustrato carbonado es convertido a ácidos orgánicos.

El fósforo también puede estar más disponible para la asimilación de las plantas por la acción de ciertas bacterias que liberan sulfuro de hidrógeno, producto que reacciona con el fosfato férrico para producir sulfuro ferroso, liberando el fosfato. Otra vía, que predomina en los suelos inundados (arrozales), es la de reducir el hierro de los fosfatos férricos, proceso que origina la formación de hierro soluble con una liberación concomitante del fosfato en la solución. Este aumento en la disponibilidad del fósforo en suelos anegados puede explicar por qué el arroz cultivado bajo el agua requiere frecuentemente una cantidad menor de fertilizante fosfórico que el mismo cultivo creciendo en terrenos agrícolas secos.

Solubilización del fósforo orgánico

La presencia en el suelo de un gran depósito de este elemento que no puede ser utilizado por las plantas pone de manifiesto la importancia del papel de los microorganismos en la conversión del fósforo orgánico como elemento combinado en los restos vegetales y en la materia orgánica del suelo, a formas inorgánicas aprovechables por las plantas. Este proceso se desarrolla mediante enzimas que separan al fósforo de los sustratos orgánicos y que se denominan fosfatasas. Como regla general una sola fosfatasa puede actuar en muchos sustratos diferentes y con esta actividad los microorganismos pueden aportar a las plantas entre el 30-60% de su necesidades de fósforo.

Ejemplos de microorganismos solubilizadores del fósforo en el suelo son: Bacillus megatherium var. Phosphaticum, Bacillus sp, Pseudomonas, Mycobacterium, Aspergillus, Penicillium y Streptomyces.

Producción de sustancias fisiológicamente activas

El aumento en la biomasa vegetal y el rendimiento agrícola en los cultivos puede ser posible mediante la aplicación de microorganismos estimuladores del crecimiento capaces de producir un conjunto de sustancias conocidas como sustancias fisiológicamente activas. Este mecanismo se distingue por la diferencia existente entre cepas microbianas de mayor o menor eficiencia en la síntesis de estas sustancias, por lo que se establece un proceso de selección de las cepas más efectivas en cuanto al potencial estimulador que presentan, el cual se caracteriza por la actividad de un gran número de enzimas y rutas metabólicas, que finalmente se manifiestan en la producción de este pool o conjunto de compuestos.

Entre estas sustancias se relacionan:

Beneficios agrobiológicos

  • Incremento en el número de plántulas que emergen.
  • Acortamiento del ciclo de los cultivos entre 7 y 10 días.
  • Aumento en los procesos de floración – fructificación.
  • Incremento entre 5 y 20% del rendimiento.
  • Obtención de frutos con mayor calidad comercial.

Ejemplo de microorganismos productores de sustancias activas: Azotobacter, Azospirillum, Bacillus, Aspergillus y Pseudomonas.

Experiencia acumulada en biofertilizantes y bioestimuladores en Cuba

La aplicación de biofertilizantes a base de Azotobacter chroococcum, con reducciones del 30% del fertilizante nitrogenado, permite incrementos del rendimiento por la acción de las sustancias activas estimuladoras del rendimiento sintetizadas por las bacterias, además de su acción fijadora de nitrógeno atmosférico, que permite suministrar a las plantas una parte importante del nitrógeno que necesitan.

Las aplicaciones sobre gramíneas han arrojado igualmente muy buenos resultados. En arroz, se logró reducir en un 20% la fertilización nitrogenada (equivalente a 72kg urea/ha con un beneficio de 23 USD/ha) y se obtiene como promedio un aumento de rendimiento de un 10-15 % (0.3-0.5 t/ha) con una mayor calidad en el tamaño del grano cosechado; este resultado, introducido en la práctica agrícola en 1991, alcanzó volúmenes de aplicación de hasta 3x106 L, que beneficiaron más de 80 000 ha del cultivo

Actualmente, se recomienda su aplicación en el programa de arroz popular dentro del Movimiento Nacional de Agricultura Urbana de Cuba. En maíz, sorgo y trigo se logra un cierre de las plantaciones entre 9 y 12 días antes en comparación con la áreas sin tratar, con un notable ahorro en aplicaciones de herbicidas y laboreo en general, lográndose incrementos entre 20 y 35% (equivalentes a 0.5-1.2 t/ha) en el rendimiento, con la obtención de frutos y granos de mayor calidad en cuanto a tamaño, peso y apariencia. El plátano ha sido uno de los cultivos más extensamente beneficiados en Cuba, con la aplicación de Azotobacter chroococcum, con reducción de un 20% de la fertilización nitrogenada, después que se comprobó por primera vez, con el auxilio de técnicas isotópicas, que cepas seleccionadas de la bacteria eran capaces de establecer una asociación con el plátano que permitía la fijación del 25% de las necesidades de nitrógeno del cultivo (Alvarez et al., 2002), lográndose además incrementos de 5 % en el rendimiento por la acción de las sustancias activas, cosechándose frutos de mayor calidad (con aumentos entre 11 y 18 % ) en cuanto a peso y diámetro promedio . Al aplicar plantaciones de papa se ha logrado aumentar el rendimiento hasta 8 t/ha, con relación a las áreas no tratadas, en la obtención de tubérculos de mayor tamaño, disminuyendo considerablemente la producción de las llamadas papas “titinas”. El efecto económico de estas aplicaciones por concepto de incremento resulta entre 930 y 1287 pesos/ha.

Al aplicar el biofertilizante a base de una cepa seleccionada de A. chroococcum sobre naranja y toronja se logró reducir en un 50% (200kg/ha) la dosis de fertilizante nitrogenado en base a urea, manteniendo el rendimiento , lo que pone de manifiesto el alto potencial del microorganismo como nitrofijador en los cítricos.

Preparación de los biofertilizantes y bioestimuladores

Los biofertilizantes y bioestimuladores son preparados biodinámicos o biopreparados elaborados a base de suspensiones celulares con una alta población (entre 1010–1014 UFC/ml), que se pueden presentar en forma líquida o soportada sobre sustrato sólido como es el caso de la turba, cachaza o algún otro material. En el caso de los biopreparados líquidos, en Cuba se han desarrollado diferentes bioproductos estimuladores, nitrofijadores y solubilizadores del fósforo en el suelo, que se aplican en dosis de 2 L/ha con la ayuda de una motomochila para áreas pequeñas o máquina fumigadora regulada a 3 atmósferas de presión para áreas mayores, en ambos casos, en una solución final de trabajo, empleando agua común, a razón de 350 a 400 L/ha, asperjando esta solución en el momento de la siembra sobre el suelo o canteros en el caso de sistemas organopónicos. Pueden aplicarse también a través del sistema de riego. Las bacterias se establecen en la zona rizosférica de las plantas y se alimentan de las secreciones de las raíces, realizando en esta zona su función de fijar el nitrógeno atmosférico o de solubilizar el fósforo insoluble del suelo. En estas condiciones, las bacterias mantienen altas las poblaciones durante 90-100 días, reduciéndolas paulatinamente por agotamiento de las sustancias nutritivas de las secreciones radiculares, a causa del envejecimiento del cultivo y del antagonismo de otros microorganismos del suelo. Cuando se hacen aplicaciones foliares, las bacterias se establecen sobre las hojas y se alimentan de las secreciones, manteniéndose durante largo tiempo en las hojas que reciben sombra, como ha sido demostrado en plantaciones de café y cacao en distintas regiones del Centro y Sur de América.

En relación a la forma sólida de aplicación de estos biopreparados, se recomiendan dosis de 1 kg/ha (en base a cachaza), la cual se pre-disuelve en 10 y 20 L de agua común y posteriormente se filtra para recuperar la biomasa bacteriana. Esta operación se repite de dos a tres veces con el objetivo de lavar lo más posible el soporte y así obtener el total de células contenidas en el mismo. Seguidamente, se sigue el procedimiento descrito para la forma líquida.

Los biofertilizantes a base de las bacterias Rhizobium sp y Bradyrhizobium se aplican a dosis de 1 kg/quintal de semilla de leguminosas a tratar, mezclando de forma homogénea (con ayuda de una manta) el inoculante con el volumen de semillas hasta que éstas queden totalmente cubiertas. Para facilitar este procedimiento, se emplean de 0.5 a 1 litro de solución azucarada, empleando azúcar comercial con el objetivo que se adhiera mejor el inóculo a las semillas. Una vez homogenizado el inoculante, se deja orear las semillas y posteriormente se procede a la siembra manual o mecanizada. Todo este proceso debe realizarse a la sombra, ya que la radiación solar afecta las bacterias. Los biofertilizantes a base de hongos Micorrizógenos Arbusculares (HMA) desarrollados en Cuba, se aplican por medio del recubrimiento de las semillas en una proporción del 10% de su peso. Generalmente se toma 1 Kg del producto y se mezcla con 600 ml de agua común hasta lograr una consistencia tal que el inóculo se adhiera a la semilla. Una vez recubierta la semilla de forma homogénea se deja secar a la sombra y luego se siembra. En semilleros y bancos de enraizamiento se aplica 1kg de producto por metro cuadrado, en viveros 10 g debajo de la semilla en el momento de la siembra y en plantas in vitro 2 g por planta en el sustrato de adaptación. En todos los casos, en el manejo de estos bioproductos, se debe revisar con detenimiento la fecha de vencimiento, entre otras especificaciones de calidad del biopreparado recomendadas por el fabricante, con el objetivo de lograr una inoculación efectiva para todos los biofetilizantes y bioestimuladores existentes en el mercado. La utilización de los biofertilizantes y los bioestimuladores constituye uno de los procedimientos más económicos y que más beneficios reporta al agricultor. El costo de producción de 1L de biopreparado líquido fabricado en condicciones industriales, es aproximadamente 1 USD. Con la aplicación de 2L /ha puede obtenerse un beneficio económico de 100:1, tomando en cuenta el ahorro de fertilizante químico y el incremento de los rendimientos. En el caso de la fabricación artesanal, el costo de 1 Kg de bioproducto en polvo es aproximadamente 0.60 USD, con un beneficio para el agricultor de 50:1. Estos datos forman parte de la experiencia adquirida por los autores en trabajos de fabricación y aplicación en distintos países.

Un nuevo biofertilizante

Entre los elementos diferenciales de Bioalgal Marine se encuentra el empleo de las más novedosas y exigentes técnicas al servicio de la calidad y la sanidad en la obtención de sus productos, combinadas con el máximo respeto por el medio ambiente. En este sentido, su último producto lanzado consiste en un biofertilizante, que le otorga propiedades inocuas al mismo tiempo que mejora visiblemente la calidad de las raíces y la resistencia de la planta sin agredirla ni comprometer su calidad final.

“Este abono, especialmente indicado para cultivos de agricultura intensiva, no es más que la mezcla de espirulina, agua y enzimas. Esta mezcla se calienta y al alcanzar una determinada temperatura, las microalgas se rompen y liberan los aminoácidos. Cuando le echas este abono a la planta, le ahorras el trabajo de crear aminoácidos, por lo que su crecimiento es mucho más rápido”.
La principal particularidad de esta microalga es su elevada concentración en aminoácidos, polisacáridos, fitohormonas, oligoelementos y antioxidantes, lo que la convierte en el complemento biológico por excelencia.

Todas estas sustancias, extraídas por procedimientos naturales y respetuosos con el medio ambiente, actúan sobre el crecimiento del tejido radicular secundario, sobre la multiplicación de las células en el crecimiento de la masa de la planta, la multiplicación de nuevos brotes y sobre un mejor cuajado de las flores, que proporciona, a su vez, una mayor uniformidad del fruto tanto en lo que respecta a su tamaño como a su aspecto externo, además de un mayor brillo en su aspecto y una mayor consistencia del mismo.

Evidentes beneficios

Estos beneficios ya han sido constatados en cultivos típicos almerienses donde se efectúa la lucha biológica, así como en cultivos de fresas de Huelva, en el olivo de Jaén, Córdoba y Granada, y en cultivos subtropicales. Los resultados obtenidos hasta la fecha son los responsables de la extensión en la comercialización de este producto. En el caso de la fresa, es utilizado tanto en suelo natural como en cultivos hidropónicos (sin suelo) donde los resultados superan las previsiones, ya que además de la mejoría prevista tanto en el fruto como en la planta (mayor vigor de la planta, mayor y más uniformidad en el cuajado de las flores, etc.), “es como si se hubiera regenerado el sustrato”, asegura Sánchez de Puerta. En el caso de los cultivos en caballones, los cuales consisten en organizar la tierra en surcos elevados y paralelos, se ha apreciado uniformidad en el fruto y en el colorido, alargamiento de los peciolos, y desaparición de la segunda categoría del fruto. En cuanto al olivo, el peciolo de la aceituna es más largo, lo cual favorece su recolección, y se aumenta el cuajado de flores y la uniformidad de la cosecha. En los cultivos almerienses, en el caso de los cultivos hidropónicos, han mostrado tras un tratamiento con Algafert mayor resistencia al stress hídrico. Y todo ello con la ventaja de que es de uso permitido en cultivos ecológicos y permitido en presencia de lucha biológica.

Fuentes

  • Imagenagropecuaria
  • Agronet
  • Acuña Galé, J.: Algunas razones en favor del uso de la rotación en el cultivo del arroz. La Habana: Banco de Fomento Agrícola e Industrial de Cuba, 1957.
  • Altieri, M. A.: Agroecología. Bases Científicas para una Agricultura Sustentable. La Habana: Consorcio Latino Americano sobre Agroecología y Desarrollo, 1997.
  • Altieri, M. A.; J. David y Kate Burroughs. Agricultura ecológica en California. Chile Agrícola 9 (92): 147-150. 1984
  • Altieri, M.: Agroecología. Bases científicas para uma agricultura sostentavel. Ed. Agropecuaria, Guaiba, Brasil, 2002.
  • Arzola, N. et al.: La cachaza como enmienda orgánica y fertilizante para la caña de azúcar. INCA. Folleto Divulgativo, 1990
  • Ferrer Ramirez, Olga Lidia. Los biofertilizantes. Guantánamo, noviembre, 2012

Fuente

Archivos de la CPA Arturo Suarez