Microorganismos celulolíticos by Ingeniería Agropecuaria JDC

MICROORGANISMOS CELULOLÍTICOS PRESENTES EN LA RIZÓSFERA DEL CULTIVO DEL OLIVO (Olea europaea) BAJO LAS CONDICIONES EDAFOCLIMÁTICAS DEL ALTO RICAURTE EN BOYACÁ

MODALIDAD: INVESTIGACIÓN

EDIMER DARÍO HERNÁNDEZ HUERTAS

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA JUAN DE CASTELLANOS FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS INGENIERA AGROPECUARIA TUNJA 2015

MICROORGANISMOS CELULOLÍTICOS PRESENTES EN LA RIZÓSFERA DEL CULTIVO DEL OLIVO (Olea europaea) BAJO LAS CONDICIONES EDAFOCLIMÁTICAS DEL ALTO RICAURTE EN BOYACÁ

EDIMER DARÍO HERNÁNDEZ HUERTAS

PROYECTO DE GRADO COMO REQUISITO PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO AGROPECUARIO

Director: JOSÉ FRANCISCO GARCÍA MOLANO I.A., Esp., PhD

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA JUAN DE CASTELLANOS FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS INGENIERA AGROPECUARIA TUNJA 2015

NOTA DE ACEPTACIÓN

__________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________

__________________________________ Jurado Lyda Minelly Zarate Quiroga

__________________________________ Jurado Claudia Constanza Pérez Rubiano

__________________________________ Director José Francisco García Molano

Tunja, 2015

DEDICATORIA

“Dedico este trabajo principalmente a Dios, por haberme dado la vida y permitirme el haber llegado hasta este momento tan importante de mi formación profesional. A mis madres, por ser el pilar más importante y por demostrarme siempre su cariño y apoyo incondicional sin importar nuestras diferencias de opiniones. A mis compañeros y profesores porque sin el equipo que formamos, no hubiera logrado esta meta”.

EDIMER DARÍO HERNÁNDEZ HUERTAS

AGRADECIMIENTOS

El investigador, reconoce el importante y meritorio apoyo prestado por aquellas personas que directa e indirectamente se vincularon con el desarrollo de este trabajo; especialmente:

A Dios por darme la oportunidad de dar otro paso más y lograr otra meta en mi vida enriqueciendo mis conocimientos en pro de los olivicultores de la región del Alto Ricaute en Boyacá. Al profesional José Francisco García, quien con su asesoría y explicación me impulso a sacar adelante este proyecto de grado. A todos los docentes de pregrado, por compartir sus conocimientos de manera incondicional. A mis padres porque sin su apoyo y colaboración incondicional no podría lograr mis metas. Por último, a la UNIVERSIDAD JUAN DE CASTELLANOS por darme todas las condiciones necesarias para la ejecución de este proyecto.

TABLA DE CONTENIDO

GLOSARIO

RESUMEN

ABSTRACT

INTRODUCCION

1. JUSTIFICACION

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

3. PREGUNTA DE INVESTIGACION

4. OBJETIVOS

4.1. OBJETIVO GENERAL

4.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS

5. MARCO DE REFERENCIA

5.1. ESTADO DEL ARTE

5.2. MARCO TEÓRICO

5.2.1. Historia

5.2.2. Generalidades y características del olivo

5.2.3. Sistema radicular

5.2.4. La raíz

5.2.5. Tronco

5.2.6. Ramas

5.2.7. La hoja

5.2.8. Flores

5.2.9. Fruto

5.3. LABORES CULTURALES DEL CULTIVO

5.3.1. Suelo

5.3.2. Temperatura

5.3.3. Humedad

5.3.4. Fertilización

5.3.5. Poda

5.3.6. Rizosfera

5.4. LA CELULASA

5.4.1. La estructura de la celulosa

5.4.2. Enzimas descomponedoras de celulosa

5.4.3. Celulosa y Microorganismos Celuloliticos

5.4.4. Microorganismos Celuloliticos

5.4.5. Microorganismos Descomponedores en el Suelo

5.4.6. Descomposición del carbono orgánico que llega al suelo

5.4.7. Moléculas orgánicas que se forman a partir del carbono

6. MARCO GEOGRÁFICO

7. MARCO SOCIAL

8. METODOLOGÍA

8.1. TIPO DE ESTUDIO

8.2. UNIVERSO, POBLACION, MUESTRA Y DIOSEÑO EXPERIMENTAL

9. DISEÑO METODOLÓGICO

9.1. MATERIALES DE CAMPO

9.2. PROTOCOLO PARA TOMA DE LAS MUESTRAS EDÁFICAS

9.3. MATERIALES DE LABORATORIO

9.4. METODOS DE LABORATORIO

9.5. RECUENTO EN PLACA DE MICROORGANISMOS PROTEOLÍTICOS Y FIJADORES DE NITROGENO

9.6. MÉTODOS PÁRA ANALISIS COMPLETO DE SUELO

10. ANÁLISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS

10.1. RECUENTO DE MICROORGANISMOS CELULOLÍTICOS EN LOS TRATAMIENTOS PODA Y SIN PODA

10.2. CORRELACION ENTRE LAS VARIABLES

10.3. CARBONO ORGÁNICO Y LOS MICROORGANISMOS CELULOLÍTICOS 57 10.4. NITRÓGENO TOTAL Y MICROORGANISMOS CELULOLÍTICOS

10.5. RELACIÓN CARBON/NITRÓGENO Y MICROORGANISMOS CELULOLÍTICOS

10.6. FÓSFOROS Y MICROORGANISMOS CELULOLÍTICOS

10.7. CALCIO Y MICROORGANISMOS CELULOLÍTICOS EN LOS DOS TRATAMIENTOS

10.8. RELACIÓN MAGNESIO, POTASIO, SODIO Y MICROOGANISMOS CELULOLÍTICOS

10.9. FIJADORES DE NITRÓGENO DE VIDA LIBRE Y MICROORGANISMOS CELULOLÍTICOS

10.10. PROTEOLÍTICOS Y MICROORGANISMOS CELULOLÍTICOS

11. IMPACTO

12. CONCLUSIONES

13. RECOMENDACIONES

14. BIBLIOGRAFIA

15. ANEXOS

LISTA DE TABLA

Tabla 1. Promedios del comportamiento climático año 1991 a 2011

Tabla 2. Clasificación taxonómica del suelo de la finca huerto Olivanto.

Tabla 3 Análisis fisicoquímico del suelo de la finca huerto Olivanto en zona

entre calles del cultivo. Tabla 4. Métodos analíticos empleados por el laboratorio del IGAC

Tabla 5. Correlacion de PEARSON

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Ubicación espacial de la provincia de Ricaurte

Figura 2. Unidades formadoras de colonias de microorganismos celulolíticos por gramo de suelo en los tratamientos poda/sin poda Figura. 3 Correlación de PEARSON para los elemento

55 57

Figura 4. Porcentaje de carbono orgánico con relación a los microorganismos celulolíticos en los dos tratamientos pada/sin poda.

Figura 5. Porcentaje de Nitrógeno Total con relación a microorganismos celulolíticos en los dos tratamientos poda/sin poda.

Figura 6. Relación C/N con los microorganismos celulolíticos en los dos tratamientos poda/sin poda.

Figura 7. Fósforo (ppm) en relación con los microorganismos celulolíticos en los dos tratamientos poda/sin poda.

Figura 8. Calcio (meq/100g) en relación con los microorganismos celulolíticos en los dos tratamientos poda/sin poda. Figura 9. correlaciones de elementos menores

64 65

Figura 10 magnesio, potasio y sodio (Meq/100g) en relación con los microorganismos celulolíticos en los dos tratamientos poda/sin poda. 66 Figura 11. Fijadores de nitrógeno de vida libre en relación con los microorganismos celulolíticos en los dos tratamientos poda/sin poda. 68 Figura 12. Cantidad de proteolíticos con relación a los microorganismos celulolíticos en los dos tratamientos poda/sin poda.

LISTA DE ANEXOS

Anexos 1. tabla de correlación de elementos menores

Anexo 2 análisis microbiológicos UFC de microorganismos celuloliticos

Anexo 3 Resultados de los análisis fisicoquímicos de suelos

Anexo 4 Análisis estadísticos

GLOSARIO

Aceituna: fruto comestible del olivo. Por lo general de forma ovalada, se divide en tres partes: una parte externa delgada y transparente, llamada epicarpio; una parte media, pulposa, llamada mesocarpio, y una parte interna, comúnmente llamada hueso.

Absorción: paso de sustancias al interior de los tejidos corporales o a través de ellos.

Celulosa: sustancia sólida, casi transparente, que se halla en la cubierta de células vegetales.

Clorosis: perdida normal del color verde de las hojas principalmente por causa de deficiencias nutricionales.

Diazótrofos: microorganismos fijadores de nitrógeno también llamados, protistas inferiores con la capacidad de reducir el nitrógeno atmosférico (N2), mediante al uso de la hormona denominada nitrogenasa, propia de este tipo de organismo, finalmente se obtiene el amonio, que se convierte rápidamente en aminoácidos, proteínas y luego en todas las moléculas nitrogenadas requeridas por la célula.

Enzima: sustancia proteica que actúa como catalizadora de procesos o reacciones bioquímicas en plantas.

Erosión: fenómeno cuyo efecto es el desgaste gradual de suelo o roca por agentes como el viento, el agua o el hielo, o bien por efecto de movimientos gravitatorios o de organismos vivos (bioerosión).

Fijación de nitrógeno: proceso biológico efectuado por bacterias del género Rhizobium sp. En simbiosis con raíces de plantas leguminosas.

Fotosíntesis: es un proceso que transforma la energía de la luz solar en energía química que consiste, básicamente, en la elaboración de azúcares a partir de CO 2, minerales y agua con ayuda de la luz solar.

Limo: sedimento de grano fino, comprendido entre el de la arena, más grueso, y el de la arcilla, más fino, que es transportado en suspensión por los ríos y se deposita en el lecho de los cauces de agua o en los suelos que han sido inundados. Lignina: sustancia componente de los elementos de la madera.

Mineralización: proceso biológico que implica la transformación por parte de bacterias de las formas orgánicas del nitrógeno (aminoácidos, amidas) a formas inorgánicas o minerales (amonio: NH4, Nitrato NO3) asimilable para las plantas.

Mineralización de materia orgánica: proceso biológico que implica la transformación por parte de bacterias de las formas orgánicas de nitrógeno (aminoácidos, amidas) a formas inorgánicas o minerales (amonio, nitrito, nitratos) asimilables por las plantas.

Materia seca: la materia seca o extracto seco es la parte que resta de un material tras extraer toda el agua posible a través de un calentamiento hecho en condiciones de laboratorio.

Micorrizas: hongos colonizadores de las raíces de las plantas, que realizan un efecto benéfico al ayudar a la extracción de nutrientes y agua para las plantas.

Poda: conjunto de intervenciones que modifican la forma natural en que se desarrolla la vegetación y fructificación de una planta.

Rizosfera: zona del suelo que rodea a las raíces y que se encuentra alterada por su

actividad

tiene

una

mayor

actividad

microbiológica

exhibe

otras

modificaciones relacionadas con la absorción de nutrientes.

Simbiosis: es la asociación por parte de dos o más individuos de especies diferentes con el fin de recibir provecho mutuo para todos ellos.

Textura: propiedad física del suelo que indica la proporción porcentual en que se encuentran las partículas de arena, limo y arcilla. Las partículas minerales superior a 2 mm no se consideran textura.

Unidades Formadoras de Colonias (UFC): término que debe utilizarse para reportar el recuento de colonias en placa, las cuales pueden surgir de una célula o de un cúmulo de células. Es la cantidad de células separables sobre la superficie o dentro de un medio de agar semisólido que da lugar al desarrollo de una colonia visible del orden de decenas de millones de células descendientes.

RESUMEN

El olivo es uno de los cultivos tradicionales que forman parte del desarrollo y la cultura de civilizaciones en la antigüedad; para los griegos y egipcios era símbolo de paz, victoria y fertilidad. Se ha venido cultivando en la región del Alto Ricaurte desde hace más de 200 años, encontrándose árboles en diferentes fincas desde la época de la colonia; se adaptó a unas condiciones edáficas y climáticas similares a la zona mediterránea. El grupo de investigación en abonos orgánicos fermentados (AOF) ha trabajado en el estudio de los olivos allí plantados, teniendo en cuenta que la zona donde están cultivados esta erosionada y estos árboles ha contribuido con la formación del suelo. Este proyecto evaluó las poblaciones existentes de microorganismos celuloliticos en la rizosfera del árbol de olivo, dado que estos microorganismos son un componente del mismo, que tienen una dinámica que está influenciada por la composición mineral de este y las condiciones ambientales del lugar; para esto se establecieron dos tratamientos (poda y no poda) con árboles de 3 años, cada tratamiento con tres repeticiones los cuales se podaron en octubre de 2012 y octubre de 2013, luego de la última poda se tomaron las muestras alrededor de la copa del árbol y se realizaron recuentos de celuloliticos, fijadores de nitrógeno y solubilizadores de fósforo. No se encontró diferencia significativa en los dos tratamientos ni tampoco de cada tratamiento con las demás variables evaluadas. Cabe anotar que los análisis químicos

del

suelo

rizosférico

reportaron

exceso

fósforo

principalmente, bajo porcentaje de materia orgánica.

PALABRAS CLAVES: Olivos, celulosa, celulasa, mineralización.

calcio

ABSTRACT

The olive tree is one of the traditional crops that are part of the development and culture of ancient civilizations; for the Greeks and Egyptians was a symbol of peace, victory and fertility. It has been cultivated in the region of Alto Ricaurte for more than 200 years ago, finding trees in different farms from the colonial era; it was adapted to some soil conditions similar to the Mediterranean climate. The research group in fermented organic fertilizers (AOF) has worked on the study of olive trees planted there, considering that the area where they are grown is eroded and these trees have contributed to soil formation. This project assessed existing populations of cellulolytic microorganisms in the rhizosphere of the olive tree, since these microorganisms are a component thereof, which have a dynamic that is influenced by the mineral composition of this and the environmental conditions of the place; for this two treatments (pruning and no pruning) with trees three years, each treatment with three replications which were pruned in October 2012 and October 2013 were established after the last pruning the samples were taken around the cup and cellulolytic tree counts, nitrogen fixers and phosphorus solubilizers were performed. No significant difference was found in the two treatments each treatment nor with other variables evaluated. It should be noted that chemical analysis of the rhizosphere soil reported excess phosphorus and calcium mainly low percentage of organic matter.

KEYWORDS: Olives, cellulose, cellulase, mineralization.

INTRODUCCIÓN

En Colombia el olivo ha sido cultivado en la región del Alto Ricaurte desde hace más de 200 años, encontrándose arboles establecidos en diferentes fincas en los municipios de Villa de Leyva, Sáchica y Sutamarchán donde se adaptaron; el clima favoreció su desarrollo, dado que no hay condiciones extremas en temperaturas, fotoperiodo, precipitación entre otras. Además, el hábitat del olivo, se concentra entre las latitudes 30º y 45º, tanto en el hemisferio norte como en el sur, en regiones climáticas del tipo Mediterráneo, caracterizadas por un verano seco y caluroso. Por esta misma razón; se están plantando nuevas olivos cuyo material proviene de los árboles antiguos que fueron los de mayor producción, encontrándose que los nuevas plantaciones producen su primera cosecha a los tres años (Taguas, 2009).

El olivo ha prosperado en estos lugares con la adición de materia orgánica, logrando una fácil adaptación, lo que permitió la recuperación parcial del suelo teniendo en cuenta que en la zona donde están plantados los olivos presenta problemas de erosión; sin embargo no se conoce la dinámica de la materia orgánica bajo estas condiciones edafoclimáticas que está influenciada por la composición mineral de este y las condiciones ambientales del lugar.

Desde el año 2009 el grupo de investigación en abonos orgánicos fermentados (AOF) ha venido trabajando en el estudio de los olivos allí plantados, actualmente el grupo adelanta un trabajo sobre el crecimiento y desarrollo del olivo, partiendo de la evaluación de dinámica de las poblaciones microbianas presentes en la rizósfera, la actividad enzimática y la composición química de la misma.

Teniendo en cuenta que la materia orgánica adicionada contiene una gran cantidad de celulosa, el presente estudio se interrogo acerca de la pregunta ¿cuál es la dinámica de los recuentos de grupos funcionales de microorganismos celuloliticos de la zona rizosférica de los árboles de olivo cultivados en la provincia del alto Ricaurte?

Esta investigación se desarrolló en la finca hurto Olivanto con árboles de tres años que están iniciando producción, se emplearon seis unidades experimentales; a tres de las cuales se les realizo poda. Las muestras se tomaron a 15 cm de profundidad alrededor de la gotera del árbol; y las unidades formadoras de colonias/g se cuantificaron en laboratorio por el método recuento en placa.

Finalmente los resultados no mostraron diferencia significativa en ninguno de los dos tratamientos, (poda y sin poda) para los celulolíticos, debido seguramente al bajo nivel de carbono orgánico reportado en los análisis químicos, tampoco se observó diferencia al compararlos con los proteolíticos y fijadores de nitrógeno.

1. JUSTIFICACIÓN

La región del Alto Ricaurte tiene un relieve de cordilleras, lomas valles y colinas que se han transformado por procesos erosivos muy severos ocasionados por la lluvia, el viento y la actividad antrópica; en algunos lugares ha perdido el horizonte A y el horizonte B, quedando expuesta la saprolita donde crece una escasa vegetación de gramíneas y cultivos de cebolla de bulbo (Allium cepa) arveja (Pisum sativum),

tomate (Licopersicum sculentum). El clima en la región ha

favorecido el desarrollo de arbustos y árboles, entre ellos el olivo encontrándose plantaciones de árboles muy antiguos de 20 a 80 años que de acuerdo con Cortes (2013) fueron productivos.

El olivo en Boyacá es un cultivo que no alcanza a dar un sustento económico favorable en la mayoría de las plantaciones; de otra parte, existen nuevos cultivos provenientes de la propagación vegetativa a partir de árboles de más de 30 años de edad que han sido productivos, estos nuevos olivos entran en producción a los 3 años. De esta manera se ha incrementado el cultivo llegando a existir huertos jóvenes, otras renovadas mediante poda y huertas viejos mantenidas con pocas normas técnicas, además de árboles ornamentales en parques, monasterios hoteles y casas.

El número de árboles viejos y abandonados no está definido, ya que hay muchos de ellos que desde hace más de 100 años se plantaron en la zona del alto Ricaute y no producen frutos, con algunas excepciones; mientras que las plantaciones jóvenes muestran gran expectativa de desarrollo, por lo cual se están sembrando árboles de olivo en un número aproximado de 6000, con adecuadas técnicas y se espera generar una cantidad considerable de árboles con periodos productivos largos (Taguas, 2009).

El olivo ha prosperado en estos lugares con la adición de materia orgánica, logrando una fácil adaptación, lo que ha permitido la recuperación parcial del suelo, como se observa en las plantaciones más antiguas de la zona; sin embargo no se conoce la dinámica de la materia orgánica bajo estas condiciones edafoclimáticas y, considerando que este componente del suelo cambia las propiedades físicas, químicas y biológicas, se considera de gran importancia el conocimiento de los organismos que la trasforman para entender la dinámica de la nutrición de los mismos que en gran medida dependen de la actividad microbiana como los degradadores de celulosa.

De otra parte este cultivo se promueve como alternativa, para ser sembrados en minifundios o grandes áreas, dando la posibilidad de una actividad agrícola donde produce ingresos a todo tipo de productor, generando bienestar y sostenibilidad a la actividad olivícola (Taguas, 2009 y Rodríguez, 2011).

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Los olivos cultivados en la región del alto Ricaurte están plantados en suelos que perdieron su capa arable, por lo cual para el establecimiento de cada árbol se requiere la adición de materia orgánica en una proporción de 15 kilos por árbol mezclada con el suelo en un hueco de 1 metro cúbico, este aporte se hace a partir de las hojas que caen, adición de abono orgánico y vegetación que crece en la zona de plateo; esta se convierte en alimento para los organismos del suelo entre ellos microorganismos celulolíticos que al descomponerla generan actividad enzimática y microbiana asociada a la misma, aportando fuentes de carbono a otros organismos como los fijadores de nitrógeno o solubilizadores de fósforo que requieren de estas moléculas como fuente de energía.

En la dinámica de la degradación de celulosa intervienen muchos organismos que además segregan enzimas, produciendo alteraciones en el sistema rizosférico, porque se producen moléculas que pueden obrar como adherentes de partículas, formar agregados, quelatos o generar cargas negativas aumentando la capacidad de intercambio catiónico (C.I.C.), que favorecen las condiciones físicas y químicas del suelo contribuyendo además en la formación del horizonte A (Primavesi, 1984) De acuerdo al análisis de laboratorio las características texturales del suelo son franco arcillosa y arcillosa, lo que hace difícil para la colonización de la raíz, por esta razón la dinámica que se genera por la adición de la materia orgánica con la intervención de los microorganismos y la actividad enzimática sobre ese material, requiere del estudio de la mineralización que provocan los microorganismos celulolíticos, por tanto, es fundamental la realización de análisis de suelos. Teniendo en cuenta que la zona donde están plantados los olivos

presenta

problemas severos de erosión, entonces se planteó la siguiente pregunta de investigación.

3. PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN

¿Cuál es la dinámica de los recuentos UFC/g de grupos funcionales de microorganismos celulolíticos de la zona rizosférica de los árboles de olivo cultivados en la provincia del Alto Ricaurte en Boyacá?

4. OBJETIVOS

4.1.

OBJETIVO GENERAL

Realizar el recuento de UFC/g de grupos funcionales de microorganismos celulolíticos presentes en la zona rizosférica de los olivos podas y no podas cultivados bajo las condiciones edafoclimáticas del Alto Ricaurte.

4.2.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Realizar el recuento de grupos funcionales de microorganismos celulolíticos presentes en la zona rizosférica de los árboles del olivo con poda o sin poda.

2. Establecer la relación entre las UFC/g de grupos funcionales de microorganismos celulolíticos y el porcentaje de carbono orgánico, nitrógeno, fósforo, calcio, magnesio y microelementos presentes.

3. Establecer la relación entre las UFC/g de los grupos funcionales de microorganismos celulolíticos con las de fijadores de nitrógeno de vida libre, proteolíticos.

5. MARCO DE REFERENCIA

5.1.

ESTADO DEL ARTE

El género Olea ha sido estudiado bajo condiciones edafoclimáticas templadas en diferentes partes del mundo, tanto en el hemisferio norte como en el hemisferio sur, en donde se realizan observaciones en temas como el clima, estados fenológicos y de producción, requerimientos nutricionales de las plantas, condiciones del suelo y necesidades del agua (Rodríguez, 2011).

La historia del olivo en Colombia data de 1531 cuando fueron traídos por los dominicos y laicos españoles a la región de Villa de Leyva, donde hay evidencias de olivos centenarios en la antigua Misión de Santos Ecce Homo; también se tiene conocimiento que en 1875 el español José María Gutiérrez, sembró cinco mil olivos y mil vides (García y Jaramillo, 2012).

Pero es en la década del año 2000 cuando se demuestran nuevos estudios en Colombia y principalmente en región de Villa de Leiva, de esta manera nos referimos al estudio realizado por Taguas (2009) quien evidencio que en la región del Alto Ricaurte el cultivo de olivo se tiene como explotación artesanal en su mayor parte, y el resto de los árboles se encuentran en abandono y no se ve como alternativa agroindustrial, ya sea para aceituna de mesa o aceite; pero además determino que en la actualidad se ha dejado de ver esta planta como árbol artesanal y se está constituyendo como un cultivo, dándole algunas labores de manejo.

Por otro lado, las condiciones climáticas del Alto Ricaurte han permitido el crecimiento y desarrollo de los olivos, el potencial del clima y terreno para siembra del cultivo se encuentra en los municipios de Sáchica, Sutamarchán, Villa de

Leyva, Tinjacá y Ráquira, aunque las condiciones climáticas son diferentes a las de las regiones tradicionalmente olivaveras en el mundo, esto debido a la similitud en las temperaturas máximas y mínimas registradas que permiten la actividad fotosintética, lo que puede estar influyendo en la fenología de los cultivos (García et al., 2007).

La planta de olivo ha estado cultivada hace más de 400 años en la Región del Alto de Ricaurte en condiciones climáticas diferentes: temperatura diurnas y nocturnas mínimas durante todo el año; bajo estas condiciones se han identificado los compuestos fotosintéticos que se producen en las hojas de los árboles de olivo, lo que ha permitido saber que compuestos se forman en cada uno, que luego serán transportados a los demás estructuras vegetativas, productivas y frutos (Castillo, 2012).

Ahora bien, al hacer referimos a los microorganismos encontrados en el suelo de los olivares se puede indicar que la población de fijadores de nitrógeno, presentes en la rizósfera de los olivos plantados en el Alto Ricaurte están en un promedio de 1,28x105 UFC/g suelo y presentan mayor densidad poblacional en los árboles podados, comparados con los de libre crecimiento, posiblemente, como respuesta al estrés propio de la actividad y el aumento de los exudados radiculares (Bello, 2014).

De otra parte Sánchez (2014) verificó la presencia de hongos micorrícicos colonizando las raíces de olivo, en la zona del Alto Ricaurte en Boyacá, con un porcentaje de colonización superior al 65%, y se identificó la deficiencia de fósforo (P) en las plantas aun cuando hay mucho fósforo en el suelo. También se encontró una relación entre el pH y el porcentaje de inoculación y la cantidad de esporas teniendo en cuenta que a menor valor de pH mayor porcentaje de colonización y mayor cantidad de esporas por gramo de suelo.

Ahora bien, cuando se habla de los beneficios económicos, Barrera (2012), plantea que una de las alternativas agroeconómicas para la zona del Alto Ricaurte es la producción de aceite a base de aceitunas producto del olivo, teniendo en cuenta que en el mundo se han realizados diversos estudios sobre la composición química y bromatológica para determinar la calidad nutricional y organoléptica de la aceituna; pero en la región de estudio se tiene poca información sobre la composición química y las propiedades de los frutos, lo que hace aún más importante la atención científica por esta planta.

De otra parte, los olivicultores no cuentan con información que les permita establecer planes de fertilización de acuerdo con épocas de aplicación y requerimientos del cultivo, teniendo en cuenta que el comportamiento fenológico de el olivo varía según las condiciones edafoclimáticas en las cuales se desarrolla; así pues, según el estudio realizado por García et al (2012) sobre el desarrollo y crecimiento reproductivo del olivo en la región del Alto Ricaurte, la floración de esta no se concentran en un solo periodo del año, sino ocurre en 2 y hasta 4 épocas, que regularmente inician en enero y se extienden hasta febrero para algunas plantas, llegando hasta junio en la última floración; además en algunos casos las inflorescencias aparecen en la misma rama y con más de 7 días de diferencia; esta información permite a los cultivadores de olivo, la formulación de programas y alternativas de manejo que mejoren la producción y calidad del fruto. El mismo estudio muestra que en el crecimiento de las inflorescencias, las longitudes no presentan diferencias significativas y oscilan entre 22 y 25 mm en promedio, además la cantidad de flores contadas oscilan entre 23 y 25 flores por inflorescencia en promedio, también se observó que el comportamiento es diferente en las plantas de estudio a las de la zona mediterránea.

Finalmente la identificación del crecimiento de los frutos empieza una semana después del cuajado y dura 15 semanas (García, 2012); estos resultados facilitan la tarea de los cultivadores teniendo en cuenta que al conocer las etapas de

inflorescencia podrán determinar el buen desarrollo de la planta y las necesidades nutricionales que presenta en cada etapa de crecimiento.

5.2.

MARCO TEÓRICO

5.2.1. Historia

El olivo constituye una de los cultivos tradicionales más antiguos de la Europa templada y cálida. Resulta muy difícil precisar el sitio exacto donde se cultivó por vez primera, y, aunque las investigaciones parecen sugerir que sus orígenes habría que buscarlos 4000 años AC en la antigua Mesopotamia, que coincide políticamente con Irán y Siria, también existen referencias históricas de su cultivo en la mayoría de culturas del próximo Oriente y Mediterráneo Oriental (Barranco et al, 2008).

Aparece con frecuencia en los monumentos egipcios, como la tumba de Tutankhamon donde se encontraron figuras de coronas hechas con sus ramas, dentro de la cultura judía, el episodio de la crucifixión que fue llevado a cabo en un campo de olivos o la importancia de su aceite dentro de la liturgia religiosa. Los griegos, que junto a los fenicios fueron responsables de la expansión de este cultivo en la península Ibérica, le dieron una importancia capital, considerándolo un árbol sagrado y mágico. La ciudad de Atenas estaba completamente decorada con jardines donde el olivo era la planta principal y nadie podía cortarlo o herirlos sin sufrir la pena del destierro. Los romanos y los pueblos sucesores convirtieron esta planta, no solo en un símbolo de paz y fertilidad, sino en un cultivo fundamental del pueblo mediterráneo (Barranco et al, 2008).

En el Trópico Alto Andino de la región del Alto Ricaute en Colombia, no es factible encontrarse con condiciones favorables para el olivo por ubicarse a una altitud menor de 5° 35´ N y 73° 35´O, con una altitud de 2100 a 2200 M.S.N.M. ( IDEAM,

2010); tampoco hay temperaturas altas, se mantiene un comportamiento de días con temperaturas promedio de hasta 26° y noche de 7° (IDEAM, 2010), lo que probablemente causa la baja producción de aceitunas en el Alto Ricaurte respecto a la producción de Europa, California, Chile y Argentina, donde se dan las condiciones climáticas apropiadas para un buen desarrollo y crecimiento.

Sin embargo, los olivos que han existido en el Alto Ricaute han permanecido durante años y se han adaptado a estas condiciones edafoclimáticas; no obstante, el comportamiento fenológico de la planta es diferente, porque no concentra su floración ni fructificación, sino que esta errática durante todo el año, al parecer no encuentra las condiciones climáticas para la inducción floral (García, 2012).

5.2.2. Generalidades y características del olivo

Familia. Oleáceae Nombre científico: Olea europaea L Nombre vulgar: Olivo

El árbol del olivo es una planta arbórea siempre verde, que puede alcanzar hasta 15 metros de altura, con un tronco cuyo radio llega a medidas superiores a los cien centímetros, dependiendo de la edad; posee un tronco erecto de color gris claro, lleno de protuberancias y fisuras, especialmente a medida que se hace mayor, puesto que de joven suele tener la corteza lisa. (Rodríguez, 2007).

5.2.3. Sistema radicular

Las raíces crecen en lugares con topografías difíciles con impedancia mecánica, temperatura, aireación, disponibilidad de agua y sales minerales deficientes; en regiones húmedas y fértiles, las raíces proliferan de manera excesiva hasta que se agota el agua y los nutrientes. Las raíces más jóvenes son de color blanco, con el

proceso de maduración cambia a color marrón, debido a la suberización que ocurre primero en los tejidos primarios y después en el desarrollo secundario. Las raíces blancas son las más activas en la absorción de agua y nutrientes minerales (Klamer y Bullock, 1996).

5.2.4. La raíz

La morfología del sistema radical del olivo depende por una parte del origen del árbol y por otra de las condiciones del suelo. Cuando el árbol nace de una semilla, se forma una raíz principal, que domina el sistema radical durante los primeros años y sin que ocurra la formación de raíces laterales importantes. La mayoría de los árboles comerciales están producidos mediante el enraizamiento de estaquillas. En este caso, se forman en la zona basal de la estaquilla múltiples raíces adventicias. Todas o muchas de estas raíces adventicias se comportan como raíces principales múltiples en el árbol. La profundidad y la extensión lateral del sistema radical y el grado de ramificación dependen del tipo y profundidad del suelo, y de la aireación y contenido de agua del mismo (Barranco et al, 2008).

La absorción de agua y nutrientes ocurre en las zonas más jóvenes de las raíces, que son las zonas situadas inmediatamente detrás de los ápices radicales. Estas zonas también son las más susceptibles a infección por hongos y nematodos. Las raíces jóvenes tienen un estatus dinámico y se renuevan constantemente. La iniciación de nuevas raíces laterales y la velocidad de crecimiento de ellas y de las raíces ya presentes dependen de las condiciones ambientales. Para un olivo en verano en condiciones de secano, las raíces laterales nuevas, las del último grado de ramificación, tienen una longitud de hasta 10 cm, con la mayoría entre 0 y 2 cm (Barranco et al, 2008).

La pauta de diferenciación de los tejidos también está influida por las condiciones ambientales. Los procesos de desarrollo de los tejidos primarios y la iniciación de

crecimiento secundario ocurren más cerca del ápice en condiciones de estrés. Esto se debe, en parte, a la influencia directa del ambiente sobre el desarrollo de los tejidos y, en parte, a la reducción de la velocidad de elongación de la raíz. En olivo se ha visto, por ejemplo, desarrollo secundario 3 cm más cerca del ápice en raíces de secano que en raíces bajo riego (Fernández et al., 2006).

La superficie absorbente de las zonas jóvenes aumenta por la formación de pelos radicales, que son extensiones tubulares de las células epidérmicas. Estos son frecuentes y relativamente cortos en el olivo. Inmediatamente al interior de la epidermis se encuentra el córtex, el gran tejido parenquimático que llega hasta el cilindro central. En el olivo, la capa externa del córtex se diferencia para formar una hipodermis o exodermis. Las células de la hipodermis son de mayor tamaño y más uniformes que las restantes células del córtex; sus paredes experimentan un desarrollo secundario especial, con notable engrosamiento y la formación de una lámina media de sustancias hidrofóbicas. Así, la hipodermis se transforma en una capa protectora que reduce la pérdida de agua de la raíz en condiciones de estrés (Fernández et al., 2006).

5.2.5. Tronco

El árbol tiene un crecimiento libre por lo que asume formas muy irregulares con una copa bastante densa formada por varias tallos que tiene origen directamente en la base o tronco, que obra como eje principal de la planta, proviene de un meristemo que se desarrolló erecto y luego se ramifica; su corteza es de color gris verduzca que luego se vuelve gris; su crecimiento es irregular, le da formas muy particulares con protuberancia en su leño debido a la permanencia activa de crecimiento (Guerrero, 2003).

5.2.6. Ramas

La estructura de la copa del olivo es muy articulada y convencionalmente distribuida en ramas de primero, segundo y tercer orden. La rama principal y el tronco constituyen la estructura permanente del árbol, las ramas secundarias de menor diámetro pueden ser permanentes porque soportan las ramas terciarias donde está el fructificado (Barranco et al.,2008).

5.2.7. La hoja

Las hojas del olivo son persistentes y normalmente sobreviven dos o tres años, aunque también permanecen en el árbol hojas de mayor edad. Son simples, de forma lanceolada y con bordes enteros. El limbo tiene una longitud entre 3 y 9 cm y una anchura entre 1-1,8 cm. La nervadura central es muy marcada y las secundarias muy poco aparentes. El peciolo es muy corto, llegando apenas a medio centímetro de longitud. En cada nudo aparecen dos hojas opuestas y los planos de las hojas de dos nudos consecutivos se disponen entre sí a 90°. Esta disposición se denomina decusada (Barranco et al, 2008).

La estructura anatómica de la hoja del olivo sirve en muchos aspectos para su adaptación a ambientes de alta transpiración, es decir, para protegerla de la pérdida del agua. Por el haz o superficie superior, las hojas son de color verdeoscuro y brillan debido a la presencia de una gruesa cutícula. El envés, la superficie inferior, tiene un color blanco-plateado porque está cubierto por pelos aparasolados (Barranco et al, 2008).

5.2.8. Flores

Son de color blanco amarillento, con cáliz, formado de cuatro sépalos reunidos en forma de copa, de tipo persistente, manteniéndose unido a la base del ovario

después de la caída de la corola, cuyo color varía de blancuzco a amarillento. El gineceo constituido por un ovario supero bicarpelar y bilocular con estilo corto y estigma dividido, una pared inclinada y células alargadas para conservar el polen, la forma del estigma es muy variable distinto en cada cultivar. El androceo está constituido de dos estambres cortos y opuestos que sostienen dos anteras amarillentas de gran dimensión, dehicentes longitudinalmente cuando maduran (Guerrero, 2008).

5.2.9. Fruto

El fruto del olivo es una drupa compuesta de 3 capaz de tejido y son exocarpo, mesocarpo y endocarpio, su desarrollo se ajusta a una curva de tipo doble sigmoideo en la que puede reconocerse 3 fases o etapas de desarrollo, que se han clasificado en 3 etapas y se caracterizan por presentar proceso fisiológicos distintos (Ferreyra et al., 2001).

El crecimiento del fruto se da cuando la flor se ve culminada y sus flores se desprenden de sus pétalos cuando estas han quedado fecundadas, siendo por tanto el inicio de un nuevo fruto o aceituna. Este proceso se denomina también cuajado, al que le sigue inmediatamente después una caída natural de parte de esos nuevos frutos y dejando el olivo aquellos que será capaz posteriormente de alimentar (Marcos, 2012).

5.3.

LABORES CULTURALES DEL CULTIVO

5.3.1. Suelo

Los olivos son plantas con un sistema radicular un poco superficial, por lo cual no requiere suelos muy profundos para lograr un anclaje y poder fructificar de la

mejor manera; de otra parte en suelos que tienen limitaciones de fertilidad las raíces del olivo se pueden profundizar hasta 1.2 a 1.4 metros, pero por lo general el área radicular solo alcanza 60 centímetros (Pastor, 1991).

En función de la tipología del suelo existirán limitantes, tales como escasa profundidad, texturas excesivamente arcillosas, pH muy altos o muy bajos, toxicidad por aluminio, baja fertilidad de los suelos, capa freática alta (Fiorino, 2007)

Debe realizarse un análisis para conocer las propiedades físicas y químicas, que se repetirá cada 5 ó 6 años, lo que nos permitirá realizar un seguimiento de la evolución del contenido en los nutrientes que puedan afectar a la fertilización futura de estos cultivos.

La muestra debe ser representativa de la plantación que vamos a abonar, teniendo en cuenta que puede haber zonas heterogéneas dentro de la finca, por lo que habrá que tomar muestras separadas de cada una.

La profundidad de la muestra dependerá de la profundidad que alcancen las raíces del cultivo. Se recomienda realizar tres tomas: 0-30 cm, 30-60 cm, 60-90 cm. No se debe hacer la toma de muestras después de un estercolado, encalado, abonado (Castro, 1998).

El suelo debe tener la capacidad de retención de agua ya que esta constituye un factor fundamental para poder producir en condiciones de sequía. Las raíces del olivo son sensibles al encharcamiento y más cuando estas se encuentran en pleno crecimiento (Parra, Fernández y Navarro, 2002).

5.3.2. Temperatura

El olivo si no está expuesto durante el a invierno en horas frio, no desarrolla yemas florales, por lo tanto no florece. En el Alto Ricaurte, los árboles florecen a pesar de no almacenar la cantidad de horas frio que cada variedad requiere; sin embargo, las temperaturas que se presentan dos meses antes a la floración son determinantes, pues cuando son altas esta se adelanta, sucediendo lo contrario a cuando baja; la duración de la floración depende de la temperatura, pues también en este periodo ocurre la maduración de órganos sexuales, desarrollo de los anteras, gametos femeninos y además el desarrollo y maduración del polen que se da antes de la floración (Rallo y Cuevas 2008).

La temperatura óptima para la fotosíntesis se sitúa entre los 15 y 30°C, rango en el cual se da el crecimiento siempre y cuando la disponibilidad de nutrientes no sea limitante; temperaturas superiores a los 30°C son frecuentes en el verano y conduce al cierre de estomas, lo que impide el intercambio gaseoso y la fotosíntesis, reduciendo el crecimiento de brotes (Rallo y Cuevas 2008).

5.3.3. Humedad

El oxígeno desaparece a altos niveles de humedad del suelo, por lo que el drenaje deficiente va asociado con la proliferación de bacterias celulolíticas anaerobias, mientras que el número de hongos y actinomicetos que utilizan la celulosa disminuye en niveles moderadas de humedad, las condiciones conducen al crecimiento de hongos celuloliticos y bacterias aérobicas, aunque ciertas variedades toleran humedades muy bajas (Alexander, 1980).

5.3.4. Fertilización

El nitrógeno es un elemento esencial en la fertilización, porque induce una rápida reacción del árbol, acelerando la actividad vegetativa y el desarrollo de la planta. Este elemento forma parte de las proteínas, estando presente en los núcleos de las células y siendo fundamental para el crecimiento de los tejidos. Aumenta la cantidad de clorofila y la capacidad de asimilación de otros nutrientes, es el promotor de la producción celular, por lo que es impredecible en todas las fases del crecimiento, en especial desde la brotación hasta el endurecimiento del hueso. Una correcta alimentación nitrogenada aumenta la longitud y el número de brotes, así como el número de inflorescencias por brotes y el número de flores fértiles por inflorescencia, lo que se traduce finalmente en un mayor número de frutos cuajados por olivo (Fernández – Escobar, 2008).

El fósforo es uno de los elementos más importante en la nutrición vegetal, más en arboles perennes, pero en plantas anuales y leñosas su necesidad disminuye por la facilidad que tiene este para ser reutilizado. Para el caso específico en el olivo se requiere 0.7 gr de P/kilo de aceituna (Barraco et al, 2008).

El fósforo se encuentra en el suelo de dos formas: orgánica (adherido a materia orgánica) e inorgánica que es la única forma como lo pueden absorber las plantas, la relación de estas dos formas es importante, ya que el fósforo es una fuente nutricional y energética para microorganismos y plantas, y el fósforo orgánico al pasar por el proceso de mineralización pasa a la solución del suelo (Smith y Col, 1997).

5.3.5. Poda

J. Miguel Ortega Nieto, ilustre agrónomo, que dedicó una gran parte de su vida profesional al estudio de esta práctica cultural del olivar decía; la poda, es

completamente necesaria, dada la organización, fisiología y longevidad del olivo, está basada en principios, biológicos unos y agronómicos otros, que, al no cumplirse, hacen que se malogre su doble finalidad de mejorar la producción y conservar la vitalidad del árbol.

La correcta realización de esta técnica cultural exige el cumplimiento de unos principios fundamentales con los que se asegura la consecución de los resultados idóneos. Con la poda se debe conseguir un buen equilibrio hoja/raíz y así mismo que la relación hoja/madera sea la mayor posible. La aceituna se produce en los brotes del año anterior, que son muy numerosos en las ramas jóvenes y escasas o nulas en las ramas viejas; es, por consiguiente, necesario cortar las ramas envejecidas para que sean sustituidas por otras jóvenes y así se renueve el olivo manteniendo la producción. Las cortezas tanto del tronco como de las ramas principales deben estar protegidas de la insolación, para evitar quemaduras, que ocasionan daños irreversibles. El aclareo del ramón es necesario para mantener las yemas de flor suficientemente iluminadas, aireadas y alimentadas por la savia (Barraco et al, 2008).

5.3.6. Rizosfera

Es la fina capa del suelo que se queda adherida al sistema de las raíces de las plantas después de sacudirlas. El tamaño de la rizósfera depende de la estructura particular del sistema de las raíces y generalmente de la zona del contacto con el suelo suele ser muy grande. En relación con la biomasa total de la planta, la estructura ramificada de la raíz de las plantas herbáceas es una zona con una superficie mayor que el sistema de la raíces como cofia. La mayoría de los organismos asociados a la raíz se encuentran en los alrededores de la rizósfera. En el suelo de la rizósfera se ha comprobado un aumento en la actividad fijadora de nitrógeno (Hiltner , 1904).

La estructura del sistema radical contribuye a establecer la población microbiana en la rizósfera. Las interacciones entre las raíces y los microorganismos de la rizósfera se basan principalmente en la modificación interactiva del ambiente del suelo por procesos como; captación de agua por la planta, liberación del compuesto orgánico al suelo por las raíces, producción microbiana de factores de crecimiento vegetal y captura de nutrientes minerales por parte de los microorganismos. En la rizósfera, las raíces de las plantas tienen una influencia directa en la composición y en la densidad de la microbiota del suelo; es lo que se conoce como efecto rizosférico (Conicet, 2006).

La rizosfera es un importante entorno ecológico del suelo para las interacciones planta-microorganismo; es el volumen de suelo adyacente a las raíces donde se presenta una intensa actividad microbiana. Tales interacciones asociadas a la rizosfera son determinantes para la sanidad de las plantas y la fertilidad del suelo, ya que allí habitan tanto microorganismos patógenos como benéficos (Osorio, 2012).

5.4.

LA CELULASA

Este compuesto orgánico es uno de los más importantes constituyentes de los tejidos de las plantas, que frecuentemente está asociado con otras sustancias como las hemicelulosas y la lignina. También se presenta en las paredes celulares de algunos hongos y en el material capsular de Acetobacter; no obstante, los análisis de suelos muestran que la celulosa solo representa una fracción muy pequeña de la materia orgánica, a menudo menos del 1 por ciento, probablemente, porque es utilizada rápidamente por los microorganismos del suelo (Meyer, 1994).

5.4.1. La estructura de la celulosa

La celulosa está formada por unidades de glucosa enlazadas en una larga cadena por enlaces B (1-4) glucosidicos, unidades cuyo número varía en las diferentes plantas. Es hidrolizada por un complejo de enzimas, que no se ha caracterizado completamente y que colectivamente reciben el nombre de celulasas (Mejia et al., 2002).

Las celulasas las producen un variado grupo de bacterias, hongos y actinomicetos incluyendo especies de Pseudomonas, Achromobacter, Bacillus, Clostridium etc. Los productos de la descomposición varían con el tipo de organismo presentes y con las características del medio; en condiciones aeróbicas la celulosa evoluciona a glucosa, la cual se puede incorporar a las células en crecimiento, y a dióxido de carbono; las bacterias anaeróbicas la convierten en varios ácidos orgánicos y alcoholes (Martínez et al., 2001).

5.4.2. Enzimas descomponedoras de celulosa

La celobiosa es un disacárido que contiene dos moléculas de glucosa enlazados entre los carbonos 1 y 4 de la estructura anular. La celulosa es tal vez el polímero más abundante de la tierra, puesto que es un componente vital de la estructura de las plantas.

La celulasa, enzima que participa en la despolimerización de la celulosa durante esta segunda etapa, es en realidad un complejo enzimático que consta al menos de tres enzimas (Martínez et al., 2001).  Endo-B (1-4) glucanasa una endocelulasa que descompone los polímeros de celulosa desde dentro.

 Exo-B

(1-4)

glucanasa

una

exocelulasa

(celobiohidrolasa)

(probablemente más importante en la naturaleza) que descompone la celulosa atacando los extremos de las moléculas y liberando celobiosa y otros oligomeros.  B (1-4) glucosidasa también conocida como celobiasa es una enzima fundamentalmente intracelular que libera la glucosa de la moléculas de celobiosa que son finalmente lo suficientemente pequeñas como para atravesar la membrana celular.

5.4.3. Celulosa y Microorganismos Celuloliticos

La celulosa es un importante constituyente carbonado de las plantas superiores y probablemente el compuesto orgánico más abundante en la naturaleza. Debido a que gran parte de la vegetación que pasa a formar parte del suelo es celulósica; la descomposición de este carbohidrato tiene una importancia muy especial en el ciclo biológico del carbono, consecuentemente los microorganismos del suelo que catabolízan la hidrolisis del material vegetal (40-60% de residuos de la plantas) influencian liberación a la atmosfera (Atlas y Bartha, 2001).

Como las bacterias y hongos del suelo son los microorganismos mayormente involucrados en el ciclaje del material vegetal, cambios en el número de estos pueden indicar modificaciones en el contenido de materia orgánica del suelo. Los microorganismos degradadores de celulosa incluyen hongos y bacterias aerobios y anaerobios, mesofílicos y termofílicos (Lynd et al, 2002).

Entre los hongos celuloliticos se destacan: Trichoderma reesei, Phanerochaete chrysosporium, Fusarium solani, Penicillium funiculosum, Trichoderma koningii. Las bacterias celuloliticas más abundantes y conocidas son las aerobias entre las cuales

pueden

citar:

Cellulomonas

spp,

Microbispora

bispora,

Thermomonospora spp, Cytophaga spp, Corynebacterium spp, Vibrio spp, Bacillus spp, Pseudomonas sp, Thermobifida spp.

Además se encuentran algunos anaerobios como: Acetivibrio cellulolyticus, Butyrivibrio sp, Bacteroides cellulosovens, Bacteroides succinogenes (Malherbe y Cloete, 2002).

5.4.4. Microorganismos Celuloliticos

Los microorganismos celuloliticos son comunes en los suelos de cultivo y forestales, en abono y en tejidos vegetales en descomposición. La heterogeneidad fisiológica de la microflora responsable permite que la transformación tome lugar en hábitats con o sin O2, con pH acido o alcalino, a bajos o altos niveles de humedad y en temperaturas justo sobre el punto de congelación hasta el rango termofílicos, entre las especies que utilizan celulosa bacterias mesofílicos aeróbicas y anaeróbicas, hongos filamentos, basidiomicetos, bacterias termofílicas y actinomicetos. Aunque muchos de estos organismos han sido estudiados en cultivo puro, la acción en la naturaleza es claramente el resultado de una comunidad compleja (Martin, 1980).

Varios grupos de hongos utilizan la celulosa para satisfacer sus necesidades de carbono y energía. Después del tratamiento del suelo con celulosa, hay un incremento importante en el número de hongos, particularmente si el suministro de nitrógeno es adecuado. No es raro que existan cantidades de hongos filamentosos que exceden de 106 UFC por gramo de suelo durante la descomposición de la paja adicionada con NaNO3 (Atlas & Bartha, 2001). Los hongos con más fuerza celulítica están representados por especies de los géneros Aspergillus, Chaetomium, Curvularia, Fusarium, Memnoniella, Phoma, Thielavia y Trichoderma. Se ha propuesto que los hongos son los principales

causantes de la degradación de la celulosa en suelos húmedos, mientras que las bacterias tienen mayor importancia en lugares semiáridos. En la destrucción de los desechos forestales madera y tejidos leñosos, los basidiomicetos celuloliticos son especialmente importantes, pero estos han recibido escasa atención, pues casi no se desarrollan en los medios de cultivo convencionales. Sin embargo, muchos hongos parecen ser capaces de descomponer la celulosa. Esto contrasta en gran medida con las bacterias, un grupo en el cual la posesión de las enzimas requeridas es comparativamente rara (Martínez et al., 2001).

El número de bacterias mesofílicas aeróbicas que metabolicen celulosa varía enormemente de lugar a lugar, siendo algunas veces menor de 100 y otras veces mayor de 10 millones por

gramo. La abundancia es mucho más grande en

campos fertilizados y a veces en proximidad a las raíces de las plantas. Las fitófagas son importantes en la descomposición aeróbica del polisacárido y son abundantes en suelos tratados con paja o estiércol. Los miembros del género Sporocytophaga también utilizan celulosa; estos difieren de las especies de Cytophaga en su capacidad para formar microquistes. Además de Cytophaga y Sporocytophaga, otras Mycobacterias clasificadas como especies de Angiococcus y Polyangium también se desarrollan en la celulosa (Martin, 1980).

5.4.5. Microorganismos Descomponedores en el Suelo.

La descomposición de algunas moléculas en estado puro como las hemicelulosas se realiza por bacterias y hongos mediante la segregación de enzimas. La quitina es descompuesta por las quitinasas, las cuales son las enzimas características presentes en muchos actinomicetos, la descomposición de la lignina es realizada principalmente

por

los

hongos,

blancos

marrones

fundamentalmente

basidiomicetos, estos hongos descomponen la lignina por completo utilizando, al mismo tiempo otra fuente de carbono degradable como fuente principal de energía (Coyne, 2000).

5.4.6. Descomposición del carbono orgánico que llega al suelo

La descomposición de los residuos vegetales y animales en el suelo constituyen un proceso biológico básico en el cual el carbono (C) es reciclado a la atmósfera como dióxido de carbono (CO2), el nitrógeno (N) se torna disponible como amonio (NH4) y nitrato (NO3), así como otros elementos asociados- fósforo, azufre y otros micronutrientes que resultan o se presentan en forma requeridas por las plantas superiores (Martínez et al., 2001).

Estos procesos son muy importantes para el ciclo de mineralización en el suelo. La energía necesaria para conservar este ciclo en movimiento, es la que se libera durante la oxidación de los compuestos orgánicos adicionados al suelo como residuos de plantas y animales o almacenados en la materia orgánica del suelo (Burbano, 1989).

El ciclo del carbono tiene dos componentes que afectan a la microbiología del suelo, un ciclo lento, en el que la producción de carbono se mide en cientos de miles de años e implica el desgaste de las rocas y la disolución de carbonatos en la tierra y en los océanos, a la vez que el ciclo de producción rápida de carbono se mide en años o décadas y es de carácter fundamentalmente biológico en la naturaleza. El ciclo rápido, que es el que afecta más directamente a los microorganismos del suelo, al mismo tiempo que estos influyen en él. La mayor parte del carbono orgánico procede de las plantas. Este carbono representa los residuos de las plantas en la superficie del suelo, y el carbono orgánico procedente de la descomposición de las raíces del suelo (coyne, 2000).

5.4.7. Moléculas orgánicas que se forman a partir del carbono.

Se forman: 

Carbohidratos



Celulosa



Hemicelulosa



Azúcares y almidones



Lignina



Compuestos con contenido de nitrógeno



Proteínas y aminoácidos



Ceras y pigmentos



Pectina



Otros como grasas, aceites, ácidos orgánicos, hidrocarburos.

6. MARCO GEOGRÁFICO

Los municipios de Villa de Leyva, Sutamarchán y Sáchica pertenecientes a la zona del Alto Ricaurte se encuentran situados entre 04° 39’ 10” y los 07° 03’ 17” de latitud norte y los 71°57’49” y los 74°41’35” de longitud oeste, altura promedio sobre el nivel del mar de 2150 metros, (IDEAM, 2010) y unas condiciones climáticas promedio como las indica la tabla 1.

Tabla 1. Promedios del comportamiento climático año 1991 a 2011

Fuente: IDEAM (2012) modificado Grupo AOF (2012)

Se trabajó en la finca huerto Olivanto, ubicada en la vereda Roa de Sutamarchán; se escogieron 6 árboles identificados con genotipo 4(García, 2012) tres de los cuales fueron podados de acuerdo al manejo del cultivo (García Ortiz et al, 2008) y tres en crecimiento libre, la edad de los mismos es de tres años que en el momento del muestreo estaban en producción, la distancia de siembra de los arboles es de 5x5 metros.

Los suelos de la región en estudio corresponden a la secuencia litográfica del Alto Ricaurte, formación Arcabuco, se componen de areniscas cuarzosas finas a medias, blanco amarillentas, rojizas con intercalaciones de limolitas rojizas y shales rojos, estas se originaron por acumulación en ambientes fluviales

subaéreos, con influencias salobres marinas de tipo paralitico y litoral (IGAC, 2008).

El suelo corresponde a la consociación: Misceláneo Erosionado (ME) con relieve fuertemente ondulado y fuertemente quebrado hasta escarpado, con pendientes superiores al 25%, afectado por escurrimiento difuso y concentrado en grado moderado a muy severo (bad - lands) con alta presencia de material ferralítico, cascajo y gravilla, aflora el material parental; en las inclusiones existen suelos muy superficiales, excesivamente drenados, reacción extremadamente acida y fertilidad baja, cuya clasificación taxonómica aparase en la tabla 2

Tabla 2. Clasificación taxonómica del suelo de la finca huerto Olivanto.

Clasificacion Taxonomica Orden:

Inseptisoles

Sub Orden:

Usteps

Gran Grupo

Durusteps

Sub Grupo

Typic Durusteps Fuente: AOF, 2014

El suelo donde se encuentran plantados los olivos es de textura arcillosa, un pH 4,6 (extremadamente ácido) menos del 1% de materia orgánica (M.O.), capacidad de intercambio catiónico baja y presencia de aluminio intercambiable, por esta razón los arboles fueron plantados en huecos de 80cm de profundidad, 80cm de largo y 80 cm de ancho), con adición de: 10 kilogramos de M.O., 500 gramos de roca fosfórica, 500 gramos cal dolomita y 250 gramos de NPK 3 (18). Mezclado con la arcilla del suelo. El riego se hace dependiendo la necesidad del cultivo y para el mantenimiento se fertilizaron con abono compuesto de la formula NPK, aplicando 2 Kg por árbol antes de su floración. 45

Este cultivo no ha tenido ningún tipo de podas, a excepción de los tres árboles para el ensayo, en consecuencia los arboles han logrado alturas hasta de 5 metros. Algunos de estos árboles iniciaron producción a los 3 años recogiéndose de 3 a 4 kilogramos de aceitunas por planta.

Tabla 3 Análisis fisicoquímico del suelo de la finca huerto Olivanto en zona entre calles del cultivo. A 29

% L 40

Ar 31

Clase textura F.Ar

% MO % Nt

4.6

0.31

Elementos menores (ppm) Fe Mn Cu Zn B 7.08 1.09 0.63 1.85 0.06

Al 11.9

0.015 % Na 0.68

P ppm 6.08 CE dS/m 1.52

Al 1.4

meq * 100g de suelo cmol/kg Ca Mg K Na 5.71 4.39 0.31 0.08

Relación catiónica (meq * 100g - cmol/kg) Ca/Mg Ca/K Mg/K K/Mg (Ca+Mg/K) 1.3 43.9 33.8 0.03 77.7

Fuente: UPTC, 2013.

Figura 1 Ubicación espacial de la provincia de Ricaurte

Fuente: (Boyacá cultural, 2013)

CICE 11.71

7. MARCO SOCIAL

El estudio de los microorganismos celuloliticos en la rizosfera del cultivo del olivo favorece a los productores, por cuanto brindar la información con respecto a la actividad de los que intervienen la materia orgánica, liberan carbono orgánico, y estas moléculas que sirven de alimento para otras poblaciones reaccionan con los elementos que nutren la planta y que favorecen la nutrición del árbol, lo que implicó una mejora en su crecimiento y desarrollo de los mismos.

Además se convierten en una oportunidad para mejorar ingresos familiares con la producción de aceitunas, teniendo en cuenta que estos se pueden plantar en los lugares de la finca donde no hay producción.

De otra parte, por

las características morfológicas del árbol y su adaptación

durante más de 200 años a las condiciones edafoclimáticas del lugar, lo convierten en una planta con la cual se puede hacer recuperación de suelos, como los que existen en la región.

Finalmente se generan fuentes de empleo para las diferentes labores culturales que requieren los cultivos.

8. METODOLOGÍA

8.1. TIPO DE ESTUDIO Exploratorio explicativo.

8.2. UNIVERSO, POBLACIÓN, MUESTRA Y DISEÑO EXPERIMENTAL El diseño experimental fue completamente al azar (DCA). Tratamientos: Poda y no poda. Unidad experimental: 1 árbol Repeticiones tres por tratamiento. Número de individuos: 6 árboles Variable independiente Factor poda y sin poda. Variable dependiente Cuantificación de las UFC/g de suelo, de organismos celuloliticos fijadores de N de vida libre, composición química y proteolíticos. Constantes Riego, fertilización, controles fitosanitarios.

9. DISEÑO METODOLÓGICO

El trabajo investigativo se compone de una fase de campo y una fase de laboratorio. La etapa de campo comprende la toma de muestras edáficas; la etapa de laboratorio comprende el procesamiento de estas muestras para determinar la densidad poblacional de microorganismos y la composición fisicoquímica de la rizósfera del olivar.

9.1.

MATERIALES DE CAMPO

Para la toma de las muestras se utiliza barreno, pala, bolsas plásticas, balde, el material de seguridad y limpieza incluyó guantes de látex, agua desionizada, gafas de seguridad y toallas de papel. Para el etiquetado se utilizó marcador indeleble, cinta adhesiva y bolígrafos nevera de icopor para el transporte de las muestras. 9.2.

PROTOCOLO PARA TOMA DE LAS MUESTRAS EDÁFICAS

Se tomaron muestras en cada unidad experimental, alrededor de la gotera del árbol, diez sub-muestras por planta, limpiando la superficie del terreno y depositándolas en el balde; el muestreo se realizó entre 20 y 30 cm de profundidad en la zona de la rizósfera. Luego de tener las sub-muestras en el balde se mezclaron homogéneamente correspondiendo aproximadamente a 3 kg; de esta muestra compuesta se tomó 1,0 Kg. Se empaco en bolsa plástica, se rotuló, y enviaron al laboratorio del grupo de interdisciplinar de estudios moleculares (GIEM) de la Universidad de Antioquia, para determinar la densidad poblacional de microorganismos. Un segundo lote fue enviado en las mismas condiciones al Laboratorio Nacional de Suelos del Instituto Geográfico Agustín Codazzi IGAC para análisis de la composición química del suelo de cada árbol, se

tomó una muestra de la zona rizosférica, igual que el procedimiento mencionado anteriormente.

9.3.

MATERIALES DE LABORATORIO

Muestra de suelo, previamente conservada, Elermeyer de 500 ml, Elermeyer de 100 ml, Caldo celulosa 1% (p/v), Cajas con medio solido celulosa 1% (p/v), Reactivos para técnica de ácido 3,5- dinitrosalicilico (DNS), Cabina de flujo laminar, Balanza, Laminas, Coloración de Gram.

Equipos: Espectrofotómetro

9.4.

MÉTODOS DE LABORATORIO

Método para la evaluación de microorganismos celuloliticos:

Procedimiento: preparación de los siguientes reactivos  Buffer fosfato 0.1 M

Inicialmente preparan cada fosfato por separado así: 14.2g de Na2HPO4 disueltos en 200 ml de agua destilada y pesaron 12g de NaH2PO4 disueltos en 200 ml de agua destilada, posteriormente mezclar y se ajustar, pH = 7.0 +/- 2.0 y enrazar a 1000 ml con agua destilada en balón volumétrico.  Carboximetilcelulosa al 0.5 % (p/v) en buffer fosfato 0.1 M

Se Preparó una solución de Carboximetilcelulosa al 0.5% (p/v) en buffer fosfatado 0.1 M de la siguiente manera: pesaron 0.5 gramos de Carboximetilcelulosa y disolvieron lentamente en 50 ml de buffer fosfato 0.1 M (solución tampón), se

calentó la solución en horno microondas por un minuto se ajustó pH= 7.0 +/- 2.0 y enrazar a 100 ml con buffer fosfato 0.1 M (solución tampón) en balón volumétrico.

9.5.

RECUENTO EN PLACA DE MICROORGANISMOS PROTEOLÍTICOS Y FIJADORES DE NITRÓGENO

La dilución se hizo de la siguiente manera se tomaron 10g de la muestra y se mezclaron con 90ml de solución salina al 0,85% para obtener la dilución 10-1 , de éste se tomó 1ml y se pasó a un tubo que contenía 9ml de agua peptonada para obtener la dilución 10-2 y así sucesivamente hasta obtener la dilución 10 -5. De cada tubo se tomó 0,1ml y se sembró sobre el medio para proteolíticos (caseína 10 g, extracto de levadura 0,1 g, KH2PO4 1,5 g, MgSO4 7H2O 0,5 g, solución salina 0,85 % 50 ml, Agar 15 g, Agua destilada 1000 ml y se ajustó pH a 6,8 con KOH) (Martínez, 2006) y se hizo el recuento expresándose en UFC/g. Esto según los datos suministrados por el laboratorio GIEM, encargado de procesar las muestras.

Para fijadores de nitrógeno se utilizó el protocolo de (Doberreiner & Day, 1976) utilizando el medio de cultivo compuesto por KH2PO4, MgSO4, 7 H2O, NaCl, CaCl2, FeCl3, MoO4Na 2H2O, Ácido málico, Azul bromotimol, y Agar. Se sembraron por triplicado en placa y se realizó el conteo con luz ultravioleta (UV).

9.6.

MÉTODOS PARA ANÁLISIS COMPLETO DE SUELO

Se enviaron seis muestras de suelo al laboratorio nacional de suelos del IGAC, para determinar su composición fisicoquímica (se analizó % CO, pH, NH 4, NO3, Fe, Mg y P) que fueron tomadas al azar de la zona rizosférica de los árboles, enviando 1kg por cada muestra, fueron trabajadas con las metodologías mostradas en la Tabla 4.

Tabla 4. Métodos analíticos empleados por el laboratorio del IGAC DETERMINACIÓN/MÉTODO ALCANCE Elementos menores: Mn, Fe, Zn, Cu; Todo tipo de suelo extracción con DTPA y cuantificación por absorción atómica (A.A.). Nitrato y amonio: extracción con KCl 2N Todo tipo de suelo y titulación potenciométrica Fósforo: colorimetría por Bray II Todo tipo de suelo pH: método potenciométrica, en agua o Todo tipo de suelo NaF Carbono orgánico: Walkley Black Todo tipo de suelo (%p/v) o combustión en analizador elemental Elementos totales: Ca, Mg, Fe, Al, Zn, Todo tipo de suelo Cu digestión en frío ácido fluorhídrico; cuantificación absorción atómica.

10. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

A los datos obtenidos se les aplico prueba para distribución normal de datos SHAPIRO WILL.

Prueba de Tstudent para mirar si hay diferencia significativas con un nivel de significancia de 0, 05.

Se hizo la prueba de PEARSON para establecer la correlación entre las variables: C.O, Calcio, Celulolíticos, F.N, Fósforo, Magnesio, N.T, Potasio, Proteolíticos y sodio.

Software estadístico R versión 3.1.1

Al someter los datos a la prueba de normalidad se observa que estos cumplieron los supuestos estadísticos.

Los resultados obtenidos al aplicar la prueba de Tstudent se pueden ver en el anexo 4.

10.1. RECUENTO DE MICROORGANISMOS CELULOLÍTICOS EN LOS TRATAMIENTOS PODA Y SIN PODA

Respecto al número de colonias de grupos funcionales de microorganismos celulolíticos presentes en la zona rizosférica de los árboles del olivo cultivados bajo las condiciones edafoclimáticas del Alto Ricaurte, con poda y sin poda se encontró que cuando los árboles son intervenidos mediante la poda las poblaciones de celuloliticos llegan a 1.966X102 UFC/g en promedio, mientras que cuando no son intervenidos esta se mantiene en 1.633X102 UFC/g figura 2 lo que

estadísticamente no muestra deferencia significativa con un nivel de confianza de 0,05.

La celulosa es el producto final de casi un tercio de todo el CO2 fijado por las plantas (Meyer, 1994). La presencia de microorganismos celulolíticos depende de la cantidad de material vegetal incorporado, que como se anotó anteriormente (sección 9) se aplica como abono orgánico, preparados en la misma finca con residuos de pulpa de fruta, aserrín de madera y estiércoles, por lo que el porcentaje de materia orgánica en la rizosfera se ha aumentado hasta en 4.8% (IGAC 2013) siendo además una alta fuente de celulosa que permite la presencia de microorganismos descomponedores de la misma. De acuerdo con (Frioni 1990), la celulosa es el componente más abundante de la materia orgánica encontrándose esta en proporciones variables (30 a 75%) lo que explica la presencia de los microorganismos celuloliticos en la rizosfera del olivo. Sin embargo las poblaciones no son muy altas como se observa en la figura 2, con respecto a los diazótrofos que las superan ampliamente como lo muestra en la figura 9.

Matsumoto et al. (2005) encontraron que los microorganismos celulolíticos se estimularon en la rizosfera de Heliocarpus sp., Lithraea sp. y Poecilanthe sp, por la presencia de hongos formadores de micorrizas, los cuales estimulan el crecimiento de las raíces incrementando, por lo tanto, la cantidad de celulosa disponible, cuando se evalúa el porcentaje de colonización de micorriza arbuscular en olivos bajo condiciones similares este fue del 84% de acuerdo con (Sánchez, 2014), en consecuencia, se espera una estimulación de los microorganismos rizosféricos que participan activamente en la descomposición de la materia orgánica, entre estos los celulolíticos, a su vez activados por las adiciones de material orgánicos realizado como parte de las labores agrícolas en los individuos evaluados, tanto en arboles con poda como en arboles sin poda.

Es conocido que en la rizosfera los microorganismos son capaces de usar un amplio rango de moléculas orgánicas complejas tales como ligninas, proteínas, celulosa y otros polisacáridos (Martínez et al., 2001) El hecho que los microorganismos celulolíticos utilicen estos sustratos complejos, refuerza la idea de que no dependen de los exudados de la raíz. De otra parte la mayoría de los trabajos publicados en los que intervienen los organismos celulolíticos, en que se midió la habilidad de degradar celulosa siempre indican el estado en que se provee el sustrato, ya que muchas veces las modificaciones del sustrato hacen que sea utilizado de distinta forma (Martínez et al, 2001).

Celuloliticos (UFC g de suelo)

250 200 150 100 50 0 poda

sin poda Tratamientos

Figura 2. Unidades formadoras de colonias de microorganismos celulolíticos por gramo de suelo en los tratamientos poda/sin poda

10.2. CORRELACIÓN ENTRE LAS VARIABLES

La tabla 5 de correlación muestra que los celulolíticos no se afectan ni afectan a las demás variables, no hay una relación entre estos microorganismos y las demás variables como se aprecia en la figura 3 sin embargo cabe resaltar que

la relación más alta está entre el carbono orgánico y el nitrógeno total, como se observa en tabla 5, seguida entre los proteolíticos y el sodio, así como el potasio y los F.N y potasio con fósforo. La relación directa entre CO y NT obedece a que el 20% de la materia orgánica corresponde a NT, mientras que el 58% es CO (Castro 1998) pero la relación entre los microorganismos celuloliticos y el CO es inversa lo que puede obedecer a que la tasa de mineralización es alta, dado que la relación C/N es mayor de 10 por el bajo porcentaje de carbono orgánico reportado en los análisis de laboratorio anexo 2.

Tabla 5. Correlacion de PEARSON C.O.

Calcio

celuloliticos

fosforo

magnesio

N.T.

potasio

Proteoliticos

Sodio

C.O.

1,00000

-0,64100

-0,037997

0,0028471 0,0958246 -0,167955

1,00000000

0,28379026

0,13461548

0.14586499

Calcio

-0,6410

1,000000

0,335439

0,3338947 0,4632545 -0,190602

-0,64100361

0,06809986

0.02970333

0.03739999

Celuloliticos

-0,0380

0,335439

1,000000

-0,390622

-0,03799673

-0,23614993

-0,6433326

-0.2726857

0,00285

0,333895

-0,390622

1,0000000 -0,044098

0.002847132

0.51145654

0.24555501

0.49960208

Fosforo

0,09582

0,463254

0,214269

-0,044098

1,0000000 0,3153099 0.095824566

0.48796222

0.26835038

-0.3749356

Magnesio

-0,1679

-0,19060

0,038880

-0,841873

0,3153100 1,0000000

-0,16795529

-0,19065631

0.02510946

-0.6614675

N.T.

1,00000

-0,64100

-0,037997

0,0028471 0,0958246 -0,167955

1,000000000

0.28379026

0.13461548

0.14586499

Potasio

0,28379

0,068100

-0,236150

0,5114565 0,4879622 -0,190656

0.283790262 1,000000000

-0,0202951

-0.3725555

Proteolíticos

0,13462

0,029703

-0,643333

0,2455550 0,2683504 0,0251094 0.134615482 -0,02029511

1,00000000

0.53384522

Sodio

0,14586

0,037400

-0,272686

0,4996021 -0,374935

0.53384522 1,000000000

0,2142691 0,0388796

-0,841873

-0,661467

0.145864991 -0,37255558

Figura. 3 Correlación de PEARSON para los elementos

10.3. CARBONO

ORGÁNICO

LOS

MICROORGANISMOS

CELULOLÍTICOS

El porcentaje del carbonó orgánico en el suelo rizosférico de árboles con poda y sin poda es bajo de acuerdo a (Castro & Gómez, 2013) con 2.33%, mientras que en los árboles no podados es de 2.46% Figura 4, teniendo en cuenta que para este clima (frio) el porcentaje ideal del carbono orgánico debe estar entre 5,8 a

7.0% sin embargo de acuerdo al análisis estadístico con un nivel de confianza del 95% no existe diferencia en la cantidad de carbono en cada tratamiento. En la gráfica 4 se observa que cuando los árboles se podan los microorganismos celuloliticos son mayores y el porcentaje de carbono orgánico es más bajo, mientras que en arboles no podados donde el carbono orgánico es más alto, los celulolíticos disminuyen. Sin embargo, las poblaciones más bajas

microorganismos celulolíticos, respecto a las de fijadores de nitrógeno y proteolíticos obedecen a que el porcentaje de carbono es igualmente bajo lo que estaría indicando que el material adicionado tiene un bajo porcentaje de celulosa, que no estimula el aumento de las poblaciones o que hay una rápida mineralización.

Los principales polímeros vegetales sujetos a degradación microbiana en los hábitats del suelo incluyen a la celulosa, hemicelulosas y lignina (Atlas y Bartha, 2001) fuentes de carbono y energía que puede ser utilizada por varios microorganismos, contribuyendo como un componente central del ciclo del carbono (Coyne, 2000), pero son pocos los microorganismos que pueden producir las enzimas necesarias para la degradación de celulosa y lignina, siendo los hongos los más eficientes, con respecto a la producción de las enzimas necesarias para llevar a cabo estos procesos catalíticos (Ceriani et al., 1988). Esta situación convierte a los hongos en los principales responsables del ciclaje del carbono, al degradar estos polímeros que componen la biomasa vegetal, liberando azúcares de fácil metabolización para la microflora y minerales para las plantas.

2,56

% de CO

2,36

250

2,26

200

2,16

150

2,06

100

1,96

1,86 1,76 carbono celuloliticos

poda

sin poda

2,33

2,47

196,67

163,33

Celuloliticos (UFC/g de suelo)

300

2,46

Figura 4. Porcentaje de carbono orgánico con relación a los microorganismos celulolíticos en los dos tratamientos pada/sin poda.

10.4.

NITRÓGENO TOTAL Y MICROORGANISMOS CELULOLÍTICOS

El porcentaje de nitrógeno total es igualmente más alto en arboles sin poda 0.212% que los arboles con poda 0.201% como se observa en la figura 5., sin embargo no hay diferencia entre tratamientos de acuerdo al análisis estadístico que tiene un nivel de significancia de 0.05. De otra parte, cuando el nitrógeno total disminuyen las poblaciones de celulolíticos son más altas, contrario a lo que ocurre cuando los arboles no se podan donde a mayor cantidad de nitrógeno total menos celuloliticos.

La dinámica del carbono y del nitrógeno del suelo es decir la mineralización e inmovilización de estos elementos está determinada por varios factores así como la cantidad de microorganismos integrantes de la microflora del suelo; sin embargo la cantidad de nitrógeno total es muy bajo de acuerdo al porcentaje del nitrógeno total para clima frio que debe ser entre 0.25 y 0.5%(Castro, 2008) indicando una

rápida mineralización del compuesto que lo aporta. La aplicación de N inorgánico aumenta la descomposición de la celulosa en el suelo y tanto las sales de amonio como las de nitrato son la fuentes de este elemento (Martin 1980).

La fertilización con nitrógeno permite la disponibilidad para las plantas, pero si se usa de forma excesiva altera las estructuras de las comunidades microbianas, afectando además, las relaciones tróficas, la descomposición, las relaciones nítricas de forma que contribuye al aumento de las emisiones de gases a la

0,22

300

0,21

250

0,20

200

0,19

150

0,18

100

0,17

0,16

nitrogeno celuloliticos

poda

sin poda

0,20

0,21

196,67

163,33

Celuloliticos (UFC/g de suelo)

% de NT

atmosfera (ICA, 1992).

Figura 5. Porcentaje de Nitrógeno Total con relación a microorganismos celulolíticos en los dos tratamientos poda/sin poda.

10.5. RELACIÓN

CARBONO/NITRÓGENO

MICROORGANISMOS

CELULOLÍTICOS

La relación C/N con respecto a las microorganismos celulolíticos muestra que en los arboles podados fue más alta con 2.902%, mientras que en los arboles sin poda el valor fue 2.86% (Figura 6). De otra parte se aprecia que cuando la relación C/N es alta los microorganismos celulolíticos son igualmente altos, e igualmente 60

sucede cuando las poblaciones de estos disminuyen, la relación también es más baja.

Teniendo en cuenta que los valores de la relación C/N están por debajo de 10 esto corresponde a un alta tasa de mineralización, lo cual favorece la nutrición de los olivos, pues deja disponibles los nutrientes en la solución del suelo, lo que estaría indicando que hay un buen suministro de N a las plantas propio de suelos bien aireados (Castro, 1998); de acuerdo con Frioni (1990); Atlas y Bartha (2001) la biomasa microbiana representa una pequeña fracción del total de carbono y nitrógeno del suelo, tiene un recambio relativamente rápido y su actividad es un factor clave en la mineralización de estos dos elementos del suelo. Los organismos del suelo no son solo agentes trasformadores del nitrógeno sino que también lo inmovilizan en sus estructuras microbianas. La dinámica del nitrógeno del suelo se halla estrechamente ligada a la dinámica del carbono (Coyne, 2000).

250

3,0

200

Relacion C/N

2,5 2,0

150

1,5

100

1,0 50

0,5 0,0 C/N celuliticos

Poda

Sin poda

2,9

196,7

163,3

Celuloliticos (UFC /g suelo)

3,5

Figura 6. Relación C/N con los microorganismos celulolíticos en los dos tratamientos poda/sin poda.

10.6.

FÓSFORO Y MICROORGANISMOS CELULOLÍTICOS

La relación del fósforo con los microorganismos celulolíticos en la figura 7 muestra que cuando los árboles son intervenidos el fósforo tiene un valor de 8.24 ppm; mientras que en árboles sin poda, este disminuye a 7.15 ppm. Sin embargo se debe tener en cuenta que en ambos casos hay un exceso de fósforo de hasta de 20 veces el valor máximo permitido en el suelo. Al observar la relación entre el fósforo y los celulolíticos se aprecia que a mayor cantidad de fósforo mayor cantidad de celulolíticos como acure en árboles podados, mientras que a menor cantidad de fósforo menor cantidad de celulolíticos cuando los árboles no se podan.

Al respecto el exceso de fósforo puede obedecer a la aplicación de enmiendas para corrección de aluminio que contiene fósforo como fosfosilicatos de calcio, roca fosfórica y adición de materia orgánica, este fósforo puede formar en el suelo compuesto insoluble con el calcio o el aluminio que existe. De acuerdo a los análisis de la tabla 3

El fósforo es esencial para el desarrollo de todos los microorganismos y es particularmente importante en la fermentación de los carbohidratos estructurales como la celulosa; forma parte del material celular como los ácidos teicoicos, ATP, fosfolípidos de la membrana celular, y ácido teicoico de las paredes celulares de las bacterias gram positivas (Durand et al., 1983, Komisarczuk y Durand, 1991) citado por (Álvarez, 2012).

La incorporación de P y N depende en gran medida de la producción de la energía de la fermentación (Van Nevel y Demeyer, 1977 citados por Álvarez, 2012) a mayor producción de energía, mayor incorporación de los minerales. Por esta razón, las necesidades de P de los microorganismos se relacionan mejor con la materia orgánica fermentable argumentan los mismos autores.

820

170

800

150

780 760

130

740

110

720

700

P (ppm)

Celuloliticos (UFC/gramos de suelo

840

190

680

660

Poda

Sin poda

Celuloliticos

196,7

163,3

P (ppm)

824,7

715,0

640

Figura 7. Fósforo (ppm) en relación con los microorganismos celulolíticos en los dos tratamientos poda/sin poda.

10.7.

CALCIO Y MICROORGANISMOS CELULOLÍTICOS EN LOS DOS TRATAMIENTOS

El calcio encontrado en las muestras analizadas esta en exceso, teniendo en cuenta que en el suelo debe existir un máximo de 10 cmol/Kg-1, y de acuerdo a la prueba estadística de tstudent con un nivel de significancia de 0.05% no hay diferencia cuando los árboles son intervenidos con poda como se observa en la figura 8 donde los valores en promedio para ambos casos son de 35.9 y 36.03 meq/100g respectivamente. En la misma grafica se aprecia igualmente que a mayor cantidad de calcio mayor cantidad de celulolíticos mientras que disminuye el calcio disminuye las poblaciones.

La materia orgánica del suelo contiene cerca del 5% de N total, pero también contiene otros elementos esenciales para las plantas, tales como fósforo, magnesio, calcio, azufre y micronutrientes. El calcio generalmente logra un

equilibrio químico en el suelo cuando se refiere a acidez y alcalinidad, logrando que haya una condición neutra o ligeramente alcalina; situación que permite a las plantas crecer y desarrollarse en este tipo de suelos. (Castro & Gómez, 2013). Los suelos en la región tienden a tener pH bajos por la presencia de Aluminio, por lo que el encalado aparece como una técnica viable para disminuir esta acidez. El aumento del pH se produce inicialmente en la superficie y, con el paso del tiempo, ocurre también a profundidad. Este incremento determina una progresiva saturación con calcio de la capacidad de intercambio catiónico del suelo, que aumenta la disponibilidad de fósforo y potasio para el cultivo y favorece entonces la obtención de mayores rendimientos (Ceriani et al., 1998), junto con la mejora de las condiciones del ambiente edáfico para la microbiota bacteriana (Rosenberg et al., 2003). Sin embargo en los árboles estudiados existe un exceso de P, Ca, Mg y K principalmente, lo que afecta la nutrición de la planta y la presencia de los microorganismos estudiados, aun cuando el pH les favorece. 36 160

140 120

100 80

Ca (Meq/100 g)

Celuloliticos (UFC/g de suelo)

180

20 0

poda

sin poda

celuloliticos

196,7

163,3

36,0

35,9

Figura 8. Calcio (meq/100g) en relación con los microorganismos celulolíticos en los dos tratamientos poda/sin poda.

10.8. RELACIÓN MAGNESIO, POTASIO, SODIO Y MICROORGANISMOS CELULOLÍTICOS En la figura 10 se pueden observar que las cantidad de magnesio, potasio y sodio en relación a los microorganismos celulolíticos entre las muestras tomadas de árboles con poda es mayor que en arboles sin poda; siendo inverso a las poblaciones de celulolíticos figura 9 que están más altas en arboles podados, seguramente porque el estrés provocado en la planta genera más exudados que estimulan las poblaciones de microorganismos que degradan materia orgánica, dejando libre moléculas de celulosa y lignina de las cuales se alimenta los celulolíticos; mientras que los árboles en crecimiento libre exudan menos fotosintatos pero absorben más nutrientes. De otra parte la figura 9 muestra que el único elemento que está más relacionado con los microorganismos proteolíticos es el Zn, pero este es inverso a lo celuloliticos

Figura 9. correlaciones de elementos menores

El análisis de la rizosfera reporto que el magnesio en arboles con poda es de 4.9 meq/100gr y sin poda de 4.33meq/100gr, anexo 2, y de acuerdo con (Gómez y Castro, 2013) está en exceso. Del mismo modo ocurre con el potasio donde en arboles con poda muestran 2.6 meq/100gr y sin poda 2.13 meq/100gr, contrario al sodio que encuentra entre los rangos normales con valores de para arboles podados 0.126 meq/100gr y sin poda 0.163 meq/100gr siendo el más alto.

El calcio como elemento de equilibrio aumenta la absorción de nitrógeno, potasio, magnesio, sodio y manganeso, por mucho tiempo se creía que al aplicar calcio al suelo se podía obviar la adición de estos otros elementos, pero aunque el calcio genere equilibrio necesita de la acción de los nutrientes que circundan, el suelo lo que permite su optimización y fertilidad (Primavesi, 1982).

Igualmente se observa que existe una descompensación de nutrientes en la rizosfera respecto a nitrógeno total, fósforo, calcio, potasio, boro, magnesio lo que puede estar afectado la actividad microbiológica porque las relaciones cationicas

5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0

180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 poda

Meq/100 g

Celuloliticos (UFC/gramo de suelo

muestran deficiencia de elementos a pesar de que estos se encuentran en exceso.

sin poda Tratamientos

celuloliticos

Figura 10 magnesio, potasio y sodio (Meq/100g) en relación con los microorganismos celulolíticos en los dos tratamientos poda/sin poda.

10.9.

FIJADORES

NITRÓGENO

VIDA

LIBRE

MICROORGANISMOS CELULOLÍTICOS

La relación entre las unidades formadoras de colonias de los grupos funcionales de microorganismos celulolíticos, con las de fijadores de nitrógeno de vida libre muestran

que cuando los árboles son intervenidos con poda el valor es de

1,43*105 UFC/g en promedio siendo más alta en los árboles no intervenidos con un valor de 1,12*105 UFC/g. (Figura 11) Es importante observar que los fijadores de nitrógeno son una población muy grande respecto a los celulolíticos que en árboles podados corresponde a 1.966X102 UFC/g mientras que en los no intervenidos son de 163,3X102 UFC/g.

Los análisis de laboratorio no reportaron nitrato, ni amonio a pesar de la existencia de altas poblaciones de fijadores de nitrógeno de vida libre además de proteolíticos, lo que puede estar ocurriendo

debido al consumo de estos

compuestos por las bacterias o las plantas, ya que de acuerdo con (Myrold,2004) citado por Álvarez (2012) en asimilación del amonio se forma glutamina mediante la enzima glutamina sintetasa y a partir de ese compuesto se forman otros aminoácidos ureidos y amidas, además de otros compuestos nitrogenados, requeridos por otros microorganismo, este metabolismo puede dar lugar a la mineralización obteniendo compuestos inorgánicos como CO2 y la liberación de otros nutrientes como NH4, PO43- y SO4 contenidos en los compuestos de carbono orgánicos , lo que implica la presencia de otras poblaciones como amonificadores, mineralizadores de fosfatos y sulfato reductores (Coyne, 2000). De otra parte (Clavijo et al, 2012) encontró que las bacterias diazotróficas aisladas tienen una correlación con la materia orgánica, fósforo, pH del suelo, profundidad de la raíz y tipo de riego.

250

140000,0 200

120000,0 100000,0

150

80000,0 100

60000,0 40000,0

20000,0 0,0

Fijadores Nitrogeno celuloliticos

Poda

Sin poda

142666,7

112333,3

196,7

163,3

Celuloliticos (UFC /g suelo)

fijadores de nitrogeno (UFC/ g de suelo)

160000,0

Figura 11 fijadores de nitrógeno de vida libre en relación con los microorganismos celulolíticos en los dos tratamientos poda/sin poda.

10.10. PROTEOLÍTICOS Y MICROORGANISMOS CELULOLÍTICOS

En la figura 12 se puede observar la cantidad de proteolíticos con relación a los microorganismos celulolíticos es mayor dado que en arboles con poda reportan 1.433X102 UFC/g y sin poda un valor de 2.80X102 UFC/g de proteolíticos, siendo esta una relación inversa diferente a las anteriormente establecidas; lo que puede estar sucediendo es que

planta no intervenida demanda mayor cantidad de

nitrógeno por la cantidad de área foliar como se demuestra en el porcentaje de nitrógeno presente que fue de 1,4 en promedio, mientras que para los arboles intervenidos fue de 1,1 estimulando microorganismos que solubilizan proteína liberando nitrógeno que la planta lo pueda absorber.

La hidrólisis de las proteínas o proteólisis, es un proceso esencial para mantener una buena calidad del suelo y alta productividad en los cultivos y la mayor parte del nitrógeno que está presente en los suelos se encuentra en forma orgánica constituyéndose en un gran reservorio de este elemento, siendo en gran parte

derivado de la degradación, por las enzimas proteasas, de las proteínas y péptidos (Mrkonjic et al., 2009).

Durante el proceso de la degradación hidrolítica de los polipéptidos, parte del nitrógeno es mobilizado y devuelto al ciclo global del N, sin este proceso, el N orgánico quedaría en una forma no disponible para otros organismos. Este es el primer paso en el proceso de liberación de compuestos nitrogenados al ciclo del N. Las proteasas son ubicuas y pueden ser producidas por plantas, animales y microorganismos. Las proteasas intracelulares son las encargadas de regular el N interno en las células, mientras que las proteasas extracelulares son responsables por la degradación del N de la biomasa en proceso de descomposición (Mrkonjic et al., 2009).

Un aspecto relevante de la acción de los microorganismos proteolíticos no es tanto la degradación de proteína como tal, sino la capacidad de liberar amonio al suelo, mediante la enzima deaminasa. Esta enzima se encarga de remover grupos amino (-NH2, -NH3+) vía hidrólisis, produciendo iones amonio (NH4+) los cuales son

300

600

250

500

200

400

150

300

100

200

100

Poda

Sin poda

Celuloliticos

196,7

163,3

Proteoliticos

143,3

280,0

Proteoliticos (UFC/ g de suelo)

Celuloliticos (UFC/ g suelo)

asimilables por las plantas (Myrold, 2004)).

Figura 12 cantidad de proteolíticos con relación a los microorganismos celulolíticos en los dos tratamientos poda/sin poda.

11. IMPACTO

Con este estudio se permitió realizar recuentos de grupos funcionales de microorganismos celulolíticos presentes en la zona rizosférica de los árboles de olivo. Así como su relación con el porcentaje de carbono orgánico, nitrógeno, fósforo, calcio, magnesio, fijadores de nitrógeno de vida libre y proteolíticos. Lo que permitirá mejorar la nutrición de estos árboles, teniendo en cuenta que actualmente no se encuentran en producción.

presencia

microorganismos

celulolíticos

favorece

otros

procesos

microbiológicos, pedologicos y de nutrición para la planta, con la descomposición de la materia orgánica, dado que la liberación del carbono beneficia microorganismos que lo toman como fuente de energía, desencadenando gran actividad que contribuye a cambiar las condiciones físicas químicas y biológicas del suelo, favoreciendo la adaptación del olivo en la región.

Con este estudio del cultivo se favorecen los productores de la región, por cuanto se les brinda información sobre las condiciones del suelo a partir de las cuales puede tomar decisiones respecto de fertilización química y orgánica para un manejo en la nutrición del árbol. Resultados que puede incentivar la ampliación del área sembrada, teniendo en cuenta que las plantas se adaptaron

a las

condiciones edafoclimáticas de la región y se favorece la formación de capa arable al detener procesos erosivos.

12. CONCLUSIONES

 Se verificó la presencia de microorganismos celulolíticos con un reporte 1.96X102 UFC/g para arboles con poda y 1.63x102 UFC/g para árboles sin poda en la zona rizosférica de los olivos, esta población es independiente de que se realice poda o no a los individuos.  No

existe

relación

entre

las

UFC/g

grupos

funcionales

microorganismos celulolíticos y el porcentaje de carbono orgánico, nitrógeno, fósforo, calcio, magnesio y microelementos presentes.  La intervención de los arboles con poda no muestran alteraciones de la rizosfera respecto a los arboles no intervenidos como se observa en las variables evaluadas: UFC/g de suelo de celulolíticos, proteolíticos y fijadores de nitrógeno.  Las poblaciones de microorganismos celulolíticos son más bajas que las de fijadores de nitrógeno de vida libre pero muy similar a las de proteolíticos, sin embargo existe diferencias entre diazótrofos y celulolíticos, diazótrofos y proteolíticos, pero no hay diferencia entre los grupos funcionales del ciclo del carbono, es decir entre celulolíticos y proteolíticos.

13. RECOMENDACIONES

 Aplicar mayor cantidad de materia orgánica para tener una mayor retención de humedad.  Se recomienda adición de materia orgánica para aumentar los niveles de nitrógeno.  Se recomienda suprimir la adición de minerales para reducir los excesos de nutrientes.  Se recomienda tener los árboles podados dado que no se afectan los microorganismos en la rizosfera y que interactúan con la planta.

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15. ANEXOS

ANEXOS 1 tabla de correlaci贸n de elementos menores

B 1.00000

C.O. -0.33004

Ca 0.24411

celuloliticos 0.13544

Cu -0.79387

Fe -0.12332

FN -0.61568

K -0.00702

Mg 0.88650

Mn 0.02004

N.T. -0.33004

Na -0.64992

P 0.64864

proteoliticos 0.12245

Zn -0.09726

C.O.

-0.33004

1.00000

-0.64100

-0.03799

0.288926

-0.30423

0.002847

0.283790

-0.16795

-0.85117

1.000000

0.145864

0.09582

0.13461

0.527089

0.24411

-0.64100

1.00000

0.33543

-0.59965

-0.32321

0.333894

0.068099

-0.19060

0.45031

-0.641003

0.037399

0.46325

0.02970

-0.36826

celuloliticos

0.13544

-0.03799

0.33543

1.00000

-0.52942

-0.83269

-0.39062

-0.23614

0.03887

-0.18618

-0.037996

-0.272685

0.21426

-0.64333

-0.63797

-0.79387

0.28892

-0.59965

-0.52942

1.00000

0.61939

0.31958

-0.23658

-0.49319

0.14530

0.28892

0.63743

-0.83538

0.15375

0.39456

-0.12332

-0.30423

-0.32321

-0.83269

0.61939

1.00000

0.118367

-0.246947

0.08011

0.57558

-0.30423

0.29039

-0.57503

0.41582

0.36323

-0.61568

0.00284

0.33389

-0.39062

0.31958

0.11836

1.00000

0.51145

-0.84187

0.10684

0.00284

0.49960

-0.04409

0.24555

0.16746

-0.00702

0.28379

0.06809

-0.23614

-0.23658

-0.24694

0.51145

1.00000

-0.19065

-0.56611

0.28379

-0.37255

0.48796

-0.02029

0.00679

0.88650

-0.16795

-0.19060

0.03887

-0.49319

0.08011

-0.84187

-0.19065

1.00000

-0.04418

-0.16795

-0.66146

0.31530

0.02510

-0.03559

0.02004

-0.85117

0.45031

-0.18618

0.14530

0.57558

0.10684

-0.56611

-0.04418

1.00000

-0.85117

0.34457

-0.39316

0.16316

-0.15793

N.T.

-0.33004

1.00000

-0.64100

-0.03799

0.28892

-0.30423

0.00284

0.28379

-0.16795

-0.85117

1.00000

0.14586

0.09582

0.13461

0.52708

-0.64992

0.14586

0.03739

-0.27268

0.63743

0.29039

0.49960

-0.37255

-0.66146

0.34457

0.14586

1.00000

-0.37493

0.53384

0.55333

0.64864

0.09582

0.46325

0.21426

-0.83538

-0.57503

-0.04409

0.48796

0.31530

-0.39316

0.09582

-0.37493

1.00000

0.26835

0.10383

proteoliticos Zn

0.12245 -0.09726

0.13461 0.52708

0.02970 -0.36826

-0.64333 -0.63797

0.15375 0.39456

0.41582 0.36323

0.24555 0.16746

-0.02029 0.00679

0.02510 -0.03559

0.16316 -0.15793

0.13461 0.52708

0.53384 0.55333

0.26835 0.10383

1.00000 0.89317

0 .89317 1.00000

Anexo 2 an谩lisis microbiol贸gicos UFC de microorganismos celuloliticos

Anexo 3 Resultados de los anĂĄlisis fisicoquĂmicos de suelos

Anexo 4 anĂĄlisis estadĂsticos

CELULOLITICOS Shapiro-Wilk normality test data: resid(model) W = 0.9938, p-value = 0.8499 Two Sample t-test data: celuloliticos t = 0.2656, df = 4, p-value = 0.8037no hay diferencias significativas alternative hypothesis: true difference in means is not equal to 0 - 95 percent confidence interval: -315.1692 381.8359 sample estimates: mean of x mean of y 196.6667 163.3333 PROTEOLITICOS Shapiro-Wilk normality test data: resid(model) W = 0.8547, p-value = 0.253 Two Sample t-test data: Proteoliticos t = -1.4902, df = 4, p-value = 0.2104no hay diferencias significativas alternative hypothesis: true difference in means is not equal to 0 - 95 percent confidence interval: -391.3003 117.9670 sample estimates: mean of x mean of y 143.3333 280.0000 84

FIJADORES DE NITROGENO Shapiro-Wilk normality test data: resid(model) W = 0.9804, p-value = 0.732

Two Sample t-test data: Fijadores de nitrogeno t = 0.5497, df = 4, p-value = 0.6118no hay diferencias significativas alternative hypothesis: true difference in means is not equal to 0-95 percent confidence interval: -122880.7 183547.4 sample estimates: mean of x mean of y 142666.7 112333.3 SOLUBILIZADORES DE FOSFORO shapiro.test(resid(model)) Error en shapiro.test(resid(model)) : all 'x' values are identical Two Sample t-test data: solubilizadores de fosforo t = -1, df = 4, p-value = 0.3739no hay diferencias significativas alternative hypothesis: true difference in means is not equal to 0-95 percent confidence interval: -2517.630 1184.297 sample estimates: mean of x mean of y 0.0000 666.6667 Correlation Analysis

Method

: pearson

Alternative: two.sided $correlation podacsinpodacpodapsinpodap podac

1.00 -0.88 -0.77

0.97