FOSFATADA
Noh-Medina, J. A.1*; Yam-Chimal C.2; Ek-López J. J.1
1
Instituto Tecnológico de Tizimín. Tizimín, Yuc. México. 2
Instituto Tecnológico de Conkal. Conkal, Yuc. México.
*Autor responsable: [email protected]; Calle Final Aeropuerto Cupul Núm. S/N, Col. Santa Rita, Tizimín, Yuc. México. CP 97700; Tel. +52(986)-863-4279
Resumen
Se estudió la respuesta de crecimiento y producción de un cultivo de chile habanero a la inoculación con las cepas de rizobacterias solubilizadoras de fósforo KCH4 y TSBPOLCH5, y a la aplicación de cuatro diferentes dosis de fertilización fosfatada, consistentes en 135, 101, 67.5 y 34 kg ha-1 de P2O5. Al final del trabajo experimental, se observó que el uso de ambas cepas de microorganismos, inoculadas al cultivo tanto en forma individual como mezcladas, permitió reducir las dosis de fertilización fosfatada sin que se redujera el crecimiento ni el rendimiento del cultivo, ya que la producción de las parcelas experimentales tratadas con ambas cepas y menores dosis de fósforo, fueron estadísticamente similares al testigo sin rizobacterias fertilizado con la mayor dosis de P2O5 (100 % de fósforo). La inoculación de los cultivos agrícolas con altas densidades de rizobacterias que solubilizan fósforo, podrían mejorar el aprovechamiento del fósforo nativo del suelo y permitir la reducción de las aplicaciones de fertilizantes fosfatados a los cultivos.
Palabras clave:
Rizobacterias solubilizadoras de fósforo; chile habanero; biofertilizantesIntroducción
Los suelos calcáreos se caracterizan por la presencia de carbonato de calcio (CaCO3) en el material parental y en la acumulación de caliza. El pH de estos suelos es mayor que 7 y puede alcanzar valores de 8.5; la disponibilidad de fósforo en estos suelos es limitada, lo que provoca deficiencias de este nutriente en las plantas cultivadas. Tanto el fósforo del suelo como el que se agrega en forma de fertilizante reaccionan con el calcio y el magnesio de los suelos produciendo fosfatos de calcio y magnesio, compuestos escasamente solubles y poco disponibles para las plantas (Hinsinger, 2001; Leytem and Mikkelsen, 2005; von Wandruszka, 2006). Con el fin de solventar la baja eficiencia de aprovechamiento del fósforo, los agricultores suelen aplicar fertilizantes fosfatados en cantidades superiores a las necesidades de los cultivos, práctica que encarece los costos de producción y provoca incrementos importantes en las concentraciones de fósforo en el suelo y de la conductividad eléctrica, dando lugar a problemas de salinización de suelos y de eutrofización de los cuerpos de agua (Zhang et al., 2010). Una alternativa que se propone para el manejo sustentable de la nutrición de los cultivos agrícolas, es el uso de microorganismos solubilizadores de fósforo, que posibilitan un mejor aprovechamiento de los fosfatos ya existentes en el suelo. Se ha documentado la existencia de hongos y bacterias que solubilizan fósforo y que pueden mejorar el crecimiento y la producción de diversas especies de plantas cultivadas (Amita et al., 2007; Khan et al., 2007; Rodríguez y Fraga, 1999; Salih et al.,1989).
Los dos experimentos desarrollados (en invernadero y en campo) con cultivos de maíz, las cepas
de Serratia marcescens EB 67 y Pseudomonas sp. CDB 35 aumentaron significativamente la
al., 2008). En otro experimento desarrollado durante dos ciclos de cultivo sucesivos en los años 2008 y 2009, se utilizaron dos cepas solubilizadoras de fosfato de las rizobacterias Paenibacillus polymyxa
y Bacillus megaterium var. Phosphaticum, las que inoculadas a plantas de tomate, mejoraron
significativamente diferentes parámetros de crecimiento de las plantas (grosor del tallo, número de ramas y área foliar), contenido de pigmentos fotosintéticos, contenido mineral (N, P, K y Mg), contenido total de azúcares, carbohidratos y proteína cruda en las hojas, así como el amarre de frutos, la producción temprana y total de frutos (Abou El-Yazeid y Abou-Aly, 2011).
El objetivo del presente trabajo fue de estudiar la respuesta del cultivo de chile habanero inoculado con dos cepas de rizobacterias solubilizadoras de fósforo a la reducción de la dosis de fertilización fosfatada que normalmente se utiliza en este cultivo en el estado de Yucatán.
Materiales y Métodos
Se utilizaron como bioinoculantes dos cepas de rizobacterias (KCH4 Y TSBPOLCH5) de la colección de microorganismos del laboratorio de Microbiología del Instituto Tecnológico de Tizimín, aisladas previamente de un cultivo de chile habanero.
Preparación de inoculantes y su aplicación a las semillas
Las dos cepas de rizobacterias fueron recuperadas de su medio de conservación en congelación mediante su siembra en medio sólido de agar de soya tripticaseina al 10%. Células de colonias con 24 h de crecimiento fueron transferidas a medio líquido de caldo de soya tripticaseína al 10% y cultivadas en agitación a 150 rpm durante 24 h; 10 ml de cada suspensión bacteriana fueron centrifugadas durante 10 min a 10 mil rpm, desechando el sobrenadante y suspendiendo el sedimento bacteriano con 20 ml de solución salina (NaCl) estéril al 0.85 %; las semillas de chile habanero utilizadas en el experimento fueron desinfectadas en su superficie remojándolas en etanol al 70 % durante dos minutos y seguidamente en cloro comercial al 50 % durante cinco minutos, aplicando inmediatamente tres enjuagues con agua destilada estéril, dejando secar las semillas en la campana de flujo laminar durante una noche. La inoculación se realizó remojando las semillas durante una hora en la suspensión de bacterias, a continuación se retiró el inoculante y se dejó secar las semillas en la campana de flujo laminar. Se estimó el número de unidades formadoras de colonias (UFC) inoculadas por semilla, mediante el método de agitación con vórtex de tres semillas por cada cepa inoculada, una serie de diluciones y siembra en medio sólido de agar de soya de tripticaseina al 10 %, determinando una densidad del orden de 2-3 x 106 UFC inoculadas por semilla.
Producción de plántula en semillero
La siembra se hizo en contenedores de poliestireno de 200 cavidades con un sustrato a base de
turba con perlita y vermiculita marca Sunshine®, depositando una semilla por cavidad. Cinco días después de la germinación se inició el fertirriego manual, aplicando 2 g L-1 de la fórmula 18-18-18, cada vez que se requirió regar, de dos a cuatro veces por semana, hasta los 40 días después de la siembra, cuando las plantas ya estaban listas para el trasplante.
Preparación del suelo para el trasplante
El suelo utilizado se mojó a capacidad de campo y se fumigó con metam-sodio aplicado mediante el sistema de fertirriego en dosis de 1 L/10 m2, dejándolo cubierto con plástico para acolchado durante dos semanas. Posteriormente se removió el suelo y se embolsó para formar macetas en bolsas de polietileno de 10 kg, separadas a una distancia de 80 cm entre filas y 50 cm entre macetas. Se tomó una muestra compuesta del suelo para realizar un análisis de su fertilidad, en el cual se incluyeron los parámetros de pH, conductividad eléctrica, nitrógeno total, fósforo extraíble y soluble, calcio, potasio y magnesio intercambiable, materia orgánica, capacidad de intercambio catiónico y textura.
Trasplante, segunda inoculación y manejo del cultivo
El trasplante se realizó estableciendo una planta por maceta, e inmediatamente después, se aplicó una segunda inoculación con rizobacterias, con 2 mL de una suspensión bacteriana a la zona de raíces de cada planta, utilizando una micropipeta. Los inoculantes se prepararon de la misma manera que los utilizados en el caso de las semillas, aplicando aproximadamente 107 UFC por semilla. El cultivo se podó dejando tres tallos por planta, los que fueron tutorados con rafia sujetada a la estructura del invernadero. Para el tratamiento de fertilización se aplicó 214 kg ka-1 de nitrógeno, 135
kg de P2O5 y 224 kg ha-1 de K2O (Tun Dzul, 2001), variando únicamente las cantidades de fósforo para los tratamientos con menor dosis de este elemento, de 101 kg ha-1 (75 % de la dosis recomendada), de 67.5 kg ha-1 (50 %) y de 34 kg ha-1 (25 %). Los fertilizantes se aplicaron diluidos con el agua de riego en forma manual.
Tratamientos, diseño experimental y análisis estadístico
Se estudió la respuesta de crecimiento y producción del cultivo de chile habanero a la inoculación
de las cepas KCH4 y TSBPOLCH5, por separado y la mezcla de ambas aplicando cuatro diferentes dosis de fertilización fosfatada descritas en el apartado anterior (100, 75, 50 y 25 % de P2O5). Además se manejó un testigo sin inoculación de rizobacterias y con el 100 % de la fertilización recomendada. Se midieron las variables de altura de la planta, grosor del tallo y el número de flores y frutos a los 60 días después del trasplante, y el número y peso de frutos de los primeros cinco cortes. La unidad experimental fue de una planta con 10 repeticiones en un arreglo experimental de bloques completos al azar. Los datos obtenidos se sometieron a un análisis de varianza, comparando las medias por el método de Duncan.
Resultados y Discusión
El análisis de fertilidad de suelo (Cuadro 1) indicó un pH alcalino con altos contenidos de calcio, características que favorecen la precipitación y fijación del fósforo en forma de compuestos insolubles como fosfatos de calcio, lo que constituye un factor limitante para la absorción de fósforo por las plantas, no obstante el alto contenido de este elemento en el suelo. Otro factor limitante para la producción en este suelo es su elevada conductividad eléctrica, como resultado de la acumulación de sales residuales de fertilizantes aplicados en años anteriores, sobre todo en especies sensibles al exceso de sales.
Cuadro 1 Análisis de la fertilidad del suelo utilizado en el cultivo experimental de chile habanero
Parámetro Método Valor
pH (1:2 vol/vol) Potenciométrico 7.41
C. E. (extracto de pasta saturada, 1:5 vol/vol; mS) Conductimétrico 5.35
Nitrógeno total (%) Kjeldahl 0.67
Fósforo extraíble (mg kg-1) Olsen 210.99 Fósforo soluble (mg L-1) Absorción atómica (A. A.) 1.88 Calcio intercambiable (mg kg-1) Acetato de sodio y A. A. 4802.65 Magnesio intercambiable (mg kg-1) Acetato de sodio y A. A. 998.95 Potasio intercambiable (mg kg-1) Acetato de sodio y A. A. 1385.08 Materia orgánica (%) Walkley y Black 14.66 Capacidad de intercambio catiónico (meq 100 g-1) Acetato de amonio 50.58
Los parámetros de crecimiento evaluados durante los primeros 60 días después del trasplante (altura de las plantas y grosor del tallo, Cuadro 2) no mostraron diferencias significativas, entre los diferentes tratamientos, no obstante la reducción de la dosis de fertilización fosfatada recomendada para el cultivo de chile habanero. Al inicio de la etapa reproductiva del cultivo (Cuadro 3), a los 60 días después del trasplante, se observó diferencia significativa en el número de flores por planta con la mezcla de las dos cepas de rizobacteria KCH4 y TSBPOLCH5 utilizando el 50 % de fertilizante fosfatado recomendado, ya que este tratamiento superó en un 45 % al testigo. En general se observó una tendencia a una mayor floración con los tratamientos con rizobacterias que con el testigo sin el bioinoculante. Existen numerosos trabajos que han demostrado los efectos benéficos de las rizobacterias que solubilizan fósforo al ser inoculadas a diferentes especies de cultivos. Por ejemplo, en un experimento con plantas de tomate en invernadero y 16 cepas de bacterias solubilizadoras de fósforo (Hariprasad y Niranjana, 2009), se observó un incremento del crecimiento de las plántulas en su parte aérea, en la longitud de raíces, en el peso fresco y seco, así como en el contenido de P. En otro ensayo desarrollado en invernadero con plantas de sorgo (Apanna, 2007), el tratamiento con la cepa PSBV-1 registró la mayor producción de grano y los mayores contenidos de fósforo en las raíces y el grano. Las plantas tratadas con la cepa PSBV-2 tuvieron el mayor crecimiento en longitud y en materia seca de la parte aérea, y mayor contenido de fósforo en las hojas.
Cuadro 2 Crecimiento de plantas de chile habanero inoculadas con rizobacterias y tratadas con diferentes dosis de fertilizantes fosfatados 60 días después del trasplante
Tratamiento Altura de la planta (cm) Grosor del tallo (mm) Testigo (100 % P2O5) 65.5 a 7.1a KCH4 (100 % P2O5) 69.4 a 7.2a KCH4 (75 % P2O5) 68.4 a 7.2a KCH4 (50 % P2O5) 66.8 a 6.9a KCH4 (25 % P2O5) 66.7 a 7.3a TSBPOLCH5 (100 % P2O5) 65.3 a 7.0a TSBPOLCH5 (75 % P2O5) 68.5 a 7.4a TSBPOLCH5 (50 % P2O5) 65.4 a 6.9a TSBPOLCH5 (25 % P2O5) 69.6 a 7.1a MEZCLA (100 % P2O5) 60.4 a 6.7a MEZCLA (75 % P2O5) 66.8 a 7.1a MEZCLA (50 % P2O5) 71.4 a 7.4a MEZCLA (25 % P2O5) 69.0 a 7.1a CV (%) 17.0 11.7 CV: coeficiente de variación
Cuadro 3 Floración y fructificación de plantas de chile habanero inoculadas con rizobacterias y tratadas con diferentes dosis de fertilizantes fosfatados 60 días después del trasplante
Tratamiento Número de flores planta-1 Número de frutos planta-1
Testigo (100 % P2O5) 22.1 b 19.8a KCH4 (100 % P2O5) 26.7 ab 18.0a KCH4 (75 % P2O5) 26.7 ab 19.3a KCH4 (50 % P2O5) 26.0 ab 18.1a KCH4 (25 % P2O5) 25.9 ab 20.3a TSBPOLCH5 (100 % P2O5) 26.2 ab 21.9a TSBPOLCH5 (75 % P2O5) 29.3 ab 17.9a TSBPOLCH5 (50 % P2O5) 23.2 b 18.1a TSBPOLCH5 (25 % P2O5) 26.2 ab 15.6a MEZCLA (100 % P2O5) 23.5 b 16.6a MEZCLA (75 % P2O5) 25.6 ab 16.1a MEZCLA (50 % P2O5) 32.0 a 21.1a MEZCLA (25 % P2O5) 29.3 ab 15.4a CV (%) 26.1 39.7 CV: coeficiente de variación
Al término del trabajo experimental, con la evaluación de los primeros cinco cortes de frutos (Cuadro 4), no se observó ninguna diferencia estadística en el número ni en el peso de frutos entre los diferentes tratamientos, observando que la reducción en la dosis de fertilizante fosfatado hasta solamente el 25 % de la dosis recomendada, acompañada del uso de rizobacterias que solubilizan fósforo, no afectó significativamente el rendimiento del cultivo, lo que podría tener implicaciones importantes en el manejo de los suelos que permitan el uso de microorganismos que puedan favorecer un mejor aprovechamiento de los elementos nutritivos ya presentes en el suelo, que reduzcan el empleo de fertilizantes sintéticos, disminuyan los problemas de acumulación de sales en superficies que se trabajen de manera intensiva como los invernaderos y se tenga ahorro de inversiones en los cultivos al reducir costos por aplicación de fertilizantes.
Cuadro 4 Producción de los primeros cinco cortes de frutos de chile habanero inoculadas con rizobacterias y tratadas con diferentes dosis de fertilizantes fosfatados
Tratamiento Número de frutos planta-1 Peso de frutos (g planta-1)
Testigo (100 % P2O5) 39.8a 317.6a CH4 (100 % P2O5) 39.3 a 276.8a CH4 (75 % P2O5) 38.0a 282.1a CH4 (50 % P2O5) 39.7 a 300.2a CH4 (25 % P2O5) 38.1a 278.2a CH5 (100 % P2O5) 39.4 a 291.2a CH5 (75 % P2O5) 36.7a 267.3a CH5 (50 % P2O5) 34.1a 249.2a CH5 (25 % P2O5) 34.9a 252.2a MEZCLA (100 % P2O5) 34.1a 255.6a MEZCLA (75 % P2O5) 37.7a 272.7a MEZCLA (50 % P2O5) 45.2a 335.0a MEZCLA (25 % P2O5) 36.0a 271.1a CV (%) 31.2 39.9 CV: coeficiente de variación
Conclusiones
Los resultado sugieren que las cepas de rizobacterias KCH4 y TSBPOLCH5 podrían ser utilizadas como biofertilizantes y reducir las dosis de fertilización fosfatada sin detrimento de los rendimientos de chile habanero. Se requieren más estudios para identificar las cepas utilizadas, sus mecanismos de solubilización de P, su contribución al incremento del P disponible en el suelo y a su absorción por la planta, así como la repetición de los ensayos para verificar la consistencia de los resultados.
Agradecimientos
A la Dirección General de Educación Superior Tecnológica (DGEST) por el financiamiento para el desarrollo de este proyecto con clave 4622.12-P
Bibliografía
Abou El-Yazeid, A. and Abou-Aly, H. E. 2011. Enhancing growth, productivity and quality of tomato plants using phosphate solubilizing microorganisms. Australian Journal of Basic and Applied Sciences 5(7): 371-379
Amita, A, S. B. Ghosh and S. F. D’Souza. 2007. Isolation of a starch utilizing, phosphate solubilizing fungus on buffered medium and its characterization. Bioresource Biotechnology 98: 3408-3411.
Apanna, V. 2007. Efficacy of phosphate solubilizing bacteria isolated from vertisols on growth and yield parameters of sorghum. Research Journal of Microbiology 2(7): 550-559
Hameeda, B, G. Harini, O. P. Rupela, S. P. Wani and G. Reddy. 2008. Growth promotion of maize by phosphate-solubilizing bacteria isolated from composts and macrofauna. Microbiological Research 163: 234-242
Hariprasad, P and S. R. Niranjana. 2009. Isolation and characterization of phosphate solubilizing rhizobacteria to improve plant health of tomato. Plant and Soil 316: 13-24
Hinsinger, P. 2001. Bioavailability of soil inorganic P in the rhizosphere as affected by root-induced chemical changes: a review. Plant and soil 237: 173-195
Khan, M. S., A. Zaidi and P. A. Wani. 2007. Role of phosphate solubilizing microorganisms in sustainable agriculture. A review. Agron. Sustain. Dev. 27: 29-43
Leytem, A. B. and R. L Mikkelsen. 2005. The nature of phosphorus in calcareous soils. Better crops 89(2): 11-13
Rodriguez, H. and R. Fraga. 1999. Phosphate solubilizing bacteria and their role in plant growth promotion. Biotechnol Adv 17: 319-339
Salih, H. M., A. I. Yahya, A. M. Abdul-Rahmen and B. H. Munam. 1989. Availability of phosphorus in a calcareous soil treated with rock phosphate or superphosphate as affected by phosphate dissolving fungi. Plant and soil 120: 181-185
Tun-Dzul, J. C. 2001. Chile habanero. Características y tecnología de producción. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias. Mocochá Yuc. México
Von Wandruszka, R. 2006. Phosphorus retention in calcareous soils and the effect of organic matter on its mobility. Geochemical Transactions 7:6
Zhang, Y. C, R. N. Li, L. Y. Wang, C. X. Zhai, L. L. Chen, X. P. Wu, H. J. Wu, X. B. Wang and Y. K. Li. 2010. Treshold of soil Olsen-P in greenhouses for tomatoes and cucunbers. Comm. in Soil Science and Plant Analysis 41: 2383-2402