Buscan mejorar la oferta y calidad forrajera en los pastizales del NEA

Un estudio mostró los beneficios de los hongos micorrícicos en la producción y calidad de leguminosas forrajeras en una región subtropical.

Por: Hack, C. M. 1 ; Porta, M. 1 ; Grimoldi, A. A. 2 1 Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de ciencias Agrarias. Instituto Agrotécnico “Pedro M. Fuentes Godo”. Resistencia, Chaco. 2 UBA. Facultad de Agronomía. Cátedra de Forrajicultura, IFEVA, CONICET. Fuente: Applied Soil Ecology 134 (2019).

INTRODUCCIÓN

En el nordeste argentino, las condiciones climáticas y la baja fertilidad de los suelos determinan que los pastizales tengan dos limitantes principales que condicionan la productividad ganadera de la región. A la producción forrajera, marcadamente estacional y con un pronunciado déficit invernal, se le suma la baja calidad de la oferta forrajera, con niveles de proteína y fósforo que no alcanzan a satisfacer las necesidades del ganado. Esto se debe a que las especies predominantes en estos ecosistemas agropecuarios son gramíneas megatérmicas (C4), de crecimiento primavero-estival, y a que la oferta forrajera presenta muy bajo aporte de leguminosas que constituyen una importante fuente de proteínas.

La incorporación de leguminosas templadas al tapiz permitiría incrementar la oferta forrajera durante el período crítico inverno-primaveral, y aportaría materia seca de alta calidad nutritiva. Un ejemplo de leguminosa templada de potencial uso en la región es Melilotus alba Med. (trébol de olor blanco). M. alba se cultiva en Argentina como melífera y forrajera, y ofrece forraje de calidad proteica y volumen durante el invierno y la entrada de la primavera. Si bien presenta baja palatabilidad por la presencia de cumarina, luego de un período de acostumbramiento, es pastoreada sin inconveniente por el ganado. Se desarrolla tanto en suelos francos como en aquellos arenosos o pesados. Produce bien en suelos de poca fertilidad y es relativamente menos exigente en fósforo que otras leguminosas (Frame, 2005). Cuando las condiciones son adecuadas, presenta una muy buena capacidad de resiembra espontánea, lo que asegura su persistencia en el tapiz.

El bajo contenido de fósforo en la mayoría de los suelos de regiones subtropicales dificulta la implantación de leguminosas y la fertilización fosfatada sería una práctica aconsejada para promover su utilización en estos sitios (Morón, 2008). Se destaca que, a los requerimientos de fósforo propios de la planta, hay que sumarle la provisión de fósforo necesaria para el crecimiento y desarrollo de los rizobios, que son los principales microorganismos del suelo responsables de la fijación biológica del N2 atmosférico (Mortimer et al., 2008).

La inoculación con rizobios al sembrar leguminosas, es una práctica habitual, cuando se utilizan inoculantes de origen comercial. Así como los rizobios contribuyen con la nutrición nitrogenada, en suelos con bajas concentraciones de fósforo (menos de 10 ppm), la mayoría de las plantas dependen de la asociación simbiótica con hongos formadores de micorrizas arbusculares (HMA), que se encuentran en el suelo para la adquisición de este nutriente (Smith y Read, 1997). La formación de micorrizas puede mejorar la performance de las plantas forrajeras y disminuir el déficit de fósforo a través de una mayor absorción y exploración del suelo (Koide, 1991).

En base a los antecedentes, se estimaría que, además de la fertilización fosfatada, la inoculación con rizobios y hongos formadores de micorrizas arbusculares puede ser una herramienta de gran utilidad para promover la incorporación de leguminosas templadas en el tapiz vegetal. Sin embargo, es necesario considerar las múltiples limitaciones o factores que pueden interactuar para influir sobre la respuesta de las plantas (James, 2005). El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de los hongos formadores de micorrizas arbusculares en la producción de biomasa y la nutrición mineral de Melilotus alba, leguminosa forrajera con potencial uso en un suelo subtropical del Chaco argentino, bajo dos condiciones de fertilización fosfatada.

MATERIALES Y MÉTODOS

ESPECIE UTILIZADA Y SITIO DE ESTUDIO La especie evaluada fue M. alba, leguminosa forrajera anual de ciclo otoño-inverno-primaveral. El suelo utilizado para este experimento se obtuvo de un establecimiento ubicado en la localidad de Margarita Belén, departamento Primero de Mayo, provincia de Chaco, Argentina (27º 16´ S, 58º 57´ O). Está clasificado como Argiudol típico, con un horizonte superficial franco limoso y un horizonte subsuperficial argílico, moderadamente textural (Capurro y Escobar, 1990; Ledesma y Zurita, 1995). El mismo presenta bajos contenidos de materia orgánica (2,4%), nitrógeno total (0,03%) y fósforo (menos de 5 ppm de P extractable), con un pH de 5,7.

El clima de la región es subtropical húmedo, con precipitaciones medias anuales de 1381 mm, siendo el invierno la estación más seca. La temperatura media del mes más frío (julio) es de 15,5 ºC, y la del mes más cálido es de 26,7 ºC (Fuente: INTA Colonia Benítez). La vegetación del sitio de estudio es herbácea, con marcado predominio de gramíneas megatérmicas, de ciclo primavero-estival. Se trata de un pastizal de paja amarilla (Sorghastrum setosum), especie dominante en el tapiz. Como acompañantes, hay gramíneas de porte bajo y leguminosas nativas como Desmodium incanum, Indigofera sp., Aeschynomene sp., Cassia sp., Desmanthus virgatus, y en menor medida, algunas invernales como Vicia sp. y Trifolium polymorphum (Foto 1).

DISEÑO EXPERIMENTAL El experimento se realizó en un invernáculo en la Facultad de Ciencias Agrarias de la UNNE (Foto 2). Se utilizó un arreglo factorial en un diseño completamente aleatorizado con cinco repeticiones (2×2; n = 5). Los factores estudiados fueron los siguientes: 1) fertilización fosfatada (dos niveles: P- sin fertilizar y P+ fertilizado con el equivalente a 100 kg P ha -1 de superfosfato triple de Ca); y 2) inoculación con hongos mico- rrícicos arbusculares (dos niveles: HMA- no inoculado y HMA+ inoculado), con un total de cuatro tratamientos.

Foto 1 Pastizal de paja amarilla Sorghastrum setosum (Margarita Belén, departamento Primero de Mayo, Chaco).

Foto 2 Ensayo bajo cobertura. FCA-UNNE (Corrientes,

El suelo original fue previamente tamizado y esterilizado en autoclave a 1 atm y 121 °C durante una hora. Se emplearon macetas de 900 g de capacidad. Todas las semillas fueron inoculadas con una suspensión de Rhizobium meliloti antes de la siembra. En lo tratamientos con HMA, se inoculó también con una mezcla de: Glomus mosseae BEG 12, G. intraradices BAFC 3108 y G. hoi BEG 104. El inóculo se aplicó a razón de 0,3 g por maceta.

PROTOCOLO DE COSECHA Y COLONIZA- CIÓN MICORRÍCICA Doce semanas luego de la siembra, cuando aparecieron los primeros botones florales, se cosecharon las plantas para evaluar la producción de biomasa. Al momento de la cosecha, se separó la fracción aérea de la subterránea. Las raíces se lavaron cuidadosamente y se determinó peso fresco de ambas fracciones. Luego se secaron en estufa de tiro forzado a 60 °C hasta alcanzar peso constante. Previamente, se separó una muestra de raíces para determinar el grado de colonización micorrícica. Para ello se empleó la técnica histológica descrita por Phillips y Hayman (1970). En forma secuencial, se realizó la clarificación del tejido vegetal, el teñido de las estructuras fúngicas y se cuantificó con microscopio la presencia de estructuras micorrícicas (hifas, arbúsculos y/o vesículas) por el método de intersección (Mc Gonigle et al., 1990).

ANÁLISIS QUÍMICOS Se realizó una digestión nítrica-perclórica del material vegetal y se determinó la concentración de nitrógeno [N] de los componentes aéreo y radical con micro-Kjeldahl (Page et al., 1982), y a partir de estos datos se estimó el contenido de proteína bruta (% PB= [N]*6,25). Para evaluar la concentración de fósforo [P], se empleó el método colorimétrico de Murphy-Riley (Jackson, 1964).

Para establecer en cada caso si la principal limitante para el crecimiento de las plantas fue la provisión de nitrógeno o fósforo, se calculó la relación N:P en el tejido vegetal (Koerselman y Meuleman, 1996).

ANÁLISIS ESTADÍSTICO La colonización micorrícica se comparó entre plantas inoculadas con bajo y alto fósforo a través de test de Student, previa transformación de los datos a través de la función arcoseno(√x) para cumplir con el supuesto de normalidad. El resto de las variables (producción de biomasa, concentración y acumulación de P y N en parte aérea, radical y total) se analizaron a través de ANOVA factorial (Steel y Torrie, 1988). Las diferencias entre medias a posteriori se analizaron mediante el test de Duncan (p ≤ 0,05). Previamente, se comprobaron normalidad y homogeneidad de las varianzas. Para efectuar los análisis estadísticos se empleó el programa INFOSTAT (Di Rienzo et al., 2010).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

COLONIZACIÓN MICORRÍCICA El agregado de fósforo (P+) produjo una disminución significativa en el porcentaje de colonización micorrícica. Se registró entre 66 y 77% de colonización en los tratamientos sin fertilizar, y entre 7 y 25% en los tratamientos fertilizados. La disminución del porcentaje de raíces colonizadas en suelos con alta fertilidad es muy frecuente y ocurre tanto en casos de fertilización con fósforo (Grimoldi et al., 2005; Raiesi y Ghollarata, 2006; Jeffery et al., 2018), como también en casos de fertilización nitrogenada (Jia et al., 2004). Sin embargo, está probado que el valor absoluto en el porcentaje de colonización no tiene relación directa con el efecto positivo que las micorrizas tienen sobre la nutrición de las plantas hospedantes (Smith et al., 2004).

PRODUCCIÓN DE BIOMASA Y NUTRI- CIÓN MINERAL DE LAS PLANTAS Se evidenció una interacción positiva entre fertilización e inoculación con HMA sobre la producción de biomasa. En plantas inoculadas y fertilizadas (P+ HMA+), se produjo un notable incremento en la producción de biomasa aérea. De hecho fue un 70% superior a los tratamientos sin fertilizar (P- HMA- y P- HMA+) y un 100% superior al tratamiento fertilizado sin inocular (P+ HMA-) (Figura 1).

Por otra parte, también hubo un aumento significativo en el contenido de proteína de parte aérea como resultado de la interacción entre fertilización e inoculación con HMA (p ≤ 0,05). En el nivel más bajo de fósforo (P-), la presencia de hongos micorrícicos (HMA+) no modificó la concentración de proteína en planta con respecto al tratamiento testigo, pero sí lo hizo con el agregado de fertilizante al suelo.

En el tratamiento P+HMA+, el contenido de PB fue del 20%, mientras que el promedio de los demás fue de 10,8%. En una evaluación realizada en la vegetación de los pastizales bajo estudio, se determinaron valores de PB entre 5,75% y 2,15% en verano e invierno, respectivamente (Porta et al., 2017), muy por debajo de los valores obtenidos en M. alba.

Es de destacar que por debajo del 7% de PB en la MS, el consumo de forraje se ve comprometido, pues implica un bajo consumo voluntario, menor digestibilidad del forraje y balance nitrogenado negativo (Milford y Minson, 1966). Esto refuerza la idea de que, con fertilización fosfatada y en presencia de HMA, se podría obtener una alta producción de biomasa de buen valor nutritivo en una época crítica para la alimentación del ganado en la región.

Teniendo en cuenta las variaciones relativas en la producción de biomasa y P en planta, podría decirse que al agregar el fertilizante fosfatado, sin agregado de HMA, se produjo una acumulación del nutriente en los tejidos sin que se modifique la biomasa. Esto quiere decir que produjo un “consumo de lujo” de este nutriente.

Figura 1 Producción de biomasa en plantas de Melilotus alba con distintos tratamientos. Las plantas fueron inoculadas con hongos micorrícicos arbusculares (HMA+) o no (HMA-) bajo dos niveles de fertilización fosfatada tratamientos de fertilización (P-:no fertilizado; P+:adición de fertilizante fosfatado). Letras distintas indican diferencias significativas (Duncan, p< 0,05).

Una alta disponibilidad de nutrientes en el suelo, en este caso fósforo, lleva a una acumulación por encima de los niveles que promueven el crecimiento inmediato (Chapin, 1980). Este efecto puede ser considerado como una forma de reserva para mantener el futuro crecimiento cuando el nutriente pueda ser movilizado o cuando las reservas del suelo se agoten (Chapin, 1980; Oyarzabal y Oesterheld, 2009).

Al incorporar la fertilización junto con la inoculación de micorrizas, no sólo se incrementó la concentración de fósforo sino que también se produjo un incremento en la producción de biomasa y en la concentración de nitrógeno de la planta. Con la aplicación de los tratamientos, hubo cambios en la relación entre ambos nutrientes (N:P). En general, la relación N:P disminuyó significativamente con el agregado de fósforo. En los tratamientos fertilizados, la inoculación con hongos micorrícicos favoreció notablemente la provisión de nitrógeno en los tejidos de la fracción aérea y la relación N:P aumentó de 2,66 (P+HMA-) a 7,26 (P+HMA+). Se podría sugerir entonces que el nitrógeno estaba limitando la respuesta al fósforo y que por acción de las micorrizas, ésta limitación se vio subsanada. Así, al aumentar el nitrógeno, parte del fósforo absorbido se tradujo en crecimiento y producción de biomasa.

Es sabido que para la fijación biológica de N2, las bacterias tienen altos requerimientos de fósforo, por lo que podría esperarse que, al mejorar la nutrición fosfatada de las plantas, también aumente la fijación de nitrógeno, como se comprobó en nuestro ensayo (Jia et al., 2004; Mortimer et al., 2008). Los HMA pueden actuar directamente aumentando la capacidad de las plantas de absorber el nitrógeno del suelo (Azcon y El-Altrash, 1997; Govindarajulu et al., 2005), y/o indirectamente promoviendo incrementos en la fijación biológica de nitrógeno (Barea et al., 1987; Shivaram et al., 1988). Hay que destacar que en el tratamiento P+HMA+ se observó una alta presencia de nódulos (Foto 3a).

Foto 3 Alta presencia de nódulos (a) y estructuras fúngicas (b) en raíces de Melilotus alba con fertilización fosfatada e inoculadas con hongos micorrícicos arbusculares (P+ HMA+).

Los resultados de este trabajo confirman la existencia de una interacción positiva entre los hongos micorrícicos y las bacterias fijadoras de N2 en la nutrición mineral que favorece el crecimiento de las plantas. Esta es la primera vez que se encuentra dicha relación en leguminosas forrajeras con potencial uso en suelos subtropicales.

CONCLUSIONES Y PROYECCIONES TECNOLÓGICAS

A modo de conclusión, se evidencia un efecto sinérgico entre los microorganismos simbiontes (rizobios y hongos micorrícicos) en la producción y calidad de leguminosas forrajeras. Sin embargo, para que este efecto se manifieste, sería necesario asegurar una provisión mínima de P en el suelo. En estas condiciones, la presencia de HMA estimula la absorción de fósforo, se incrementa la fijación de N2 y esto favorece el establecimiento y el aumento en la producción y calidad nutritiva de leguminosas templadas, como M. alba, en pastizales subtropicales.

Los HMA están presentes en el suelo, por lo tanto deberían realizarse estudios para comprobar qué efecto produce la aplicación de diversas prácticas de manejo, como la fertilización, quema, labranzas o diversas intensidades y frecuencias de pastoreo, sobre la población fúngica nativa. Por otra parte, se debería contemplar la posibilidad de enriquecer la microbiota nativa inoculando con fuentes comerciales de HMA.

Si bien faltarían realizar pruebas a campo, los resultados obtenidos en este ensayo hacen pensar que incorporar HMA al suelo junto con rizobios, constituye una herramienta útil para mejorar la eficiencia de uso de los fertilizantes fosfatados y favorecer la fijación simbiótica de N2 en sitios con suelos pobres. Esto significa que con la inoculación se podría aumentar la producción obtenida por unidad de fósforo aplicado e incrementar la calidad proteica del forraje. De esta manera, representa un beneficio no solo productivo, sino también económico y ambiental favoreciendo la sustentabilidad del sistema.

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