Seminario de Botánica mesas redondas.
biofertilizantes y bioestimulantes en la agricultura MARICRUZ ROJAS JIMENA HERRERA MAURICIO BERMUDEZ
1. Fundamento A mediados del siglo pasado surgió la llamada Revolución Verde, que se caracterizó por el aumento de la producción agrícola y el uso de los fertilizantes químicos sintéticos para acelerar la generación de cultivos en altas cantidades. Sin embargo, con el paso de los años este tipo de fertilizantes ha tenido un impacto ambiental, pues para producirlos se requiere de un alto contenido energético y los suelos sufren contaminación y acidificación. El N es la principal limitante para aumentar la productividad, el de más alto costo y la principal fuente de contaminación ambiental a través de pérdidas por volatilización y lixiviación. Estas problemáticas llevaron a la búsqueda de opciones menos dañinas para el medio ambiente. Una de ellas ha sido el desarrollo de biofertilizantes 2. Definición biofertilizantes Un biofertilizante está hecho a base de un microorganismo que le permite a la planta adquirir nutrientes para mejorar su desempeño
Estos microorganismos son extraídos del suelo o cuerpos de agua, producidos en masa y posteriormente se regresan al mismo suelo. Proporcionan nutrimentos a la planta, principalmente nitrógeno y fósforo. Las bacterias que se utilizan para este fin se conocen como fijadoras de nitrógeno, ya que son microorganismos que toman el nitrógeno atmosférico, lo transforman en nitrógeno orgánico y se lo entregan a la planta.
3. Definición bioestimulantes microorganismos vivos, que cuando se aplica a las semillas, superficies de las plantas o al suelo, colonizan la rizósfera o el interior de la planta (endófitos) y promueven el crecimiento al aumentar el suministro o la disponibilidad de nutrientes, mediante la producción de hormonas o por la supresión de patógenos 4. BPCP Las bacterias promotoras de crecimiento en plantas (BPCP) son un grupo de diferentes especies de bacterias que pueden incrementar el crecimiento y productividad vegetal. Entre los organismos más conocidos están las especies pertenecientes a los géneros Rhizobium, Pseudomonas, y Azospirillum. 5. Tipos Las BPCP pueden clasificarse en dos grupos: (i) Bacterias promotoras de crecimiento en plantas, donde la bacteria afecta a las plantas suprimiendo otros microorganismos. Los mecanismos que estas bacterias utilizan pueden ser a través de su propio metabolismo (solubilizando fosfatos, produciendo hormonas o fijando nitrógeno), afectando directamente el metabolismo de la planta (incrementando la toma de agua y minerales), mejorando el desarrollo radicular, incrementando la actividad enzimática de la planta o “ayudando” a otros microorganismos benéficos para que
actúen de mejor manera sobre las plantas. (ii) Bacterias promotoras de crecimiento en plantas con capacidad de control biológico, las cuales promueven el crecimiento de la planta al suprimir los fitopatógenos
6. Fijadores de nitrógeno Las bacterias fijadoras de nitrógeno que se desarrollan de forma natural en el suelo, representan un biofertilizante ecológico y se dividen en dos grupos: Las simbióticas, como Rhizobium, especificas de las leguminosas y las libres, que viven en el suelo y no necesitan a la planta para su reproducción, como Azotobacter y Azospirillum. Las bacterias libres fijadoras de nitrógeno, en concentraciones adecuadas y en ciertos cultivos de baja demanda, pueden sustituir la aplicación de nitrógeno sintético (urea, amoníaco, nitratos) sin merma en la producción y a menor coste. Rhizobium sp., Bradyrhizobium sp., Azotobacter sp. y Azospirillum sp. 7. . Solubilizadores de fósforo Son los microorganismos que realizan el paso de fósforo de formas orgánicas a inorgánicas, formas insolubles a solubles. Esta transformación de fosfatos insolubles a formas disponibles para las plantas se obtienen por procesos de 1). Quelación, 2). Reducción de Hierro, y 3). Producción de ácidos orgánicos. Pseudomonas putida, Bacillus subtilis, además de otras especies de los géneros Mycobacterium, Thiobacillus y Micrococcus, entre otros. 8. . Captadores de fósforo Las micorrizas fungen como captadoras de fósforo, penetran o se unen a las raíces para que éstas les proporcionen los alimentos necesarios y con ello cumplan su ciclo de vida, se alimentan de exudados de la raíz ricos en azúcares.
Además de los beneficios para la planta, es importante destacar que las micorrizas mejoran las propiedades físicas del suelo mediante el enriquecimiento de materia orgánica y la formación de agregados por medio de la adhesión de partículas 9. . Promotores de crecimiento vegetal Estos son microorganismos que durante su actividad metabólica, son capaces de producir y liberar sustancias reguladoras de crecimiento para las plantas. Pseudomonas sp. Agrobacterium sp., Bradyrhizobium sp., Azotobacter sp., Azospirillum, Streptomyces sp. y Xhanthomonas sp 10.
Aplicacion
Biomasa directa al suelo Extracto de componentes Residuos de otras extracciones Riego sin procesamiento y cultivos inundados Uso de especies hospederas que incorporan N. Fertilizante foliar 11.
Razones por las que se usan como biofertilizantes
Como las algas son buenas para fijar nitrógeno y fósforo, también son útiles para remover nitratos y fosfatos de aguas residuales, ya sean aguas agrícolas o aguas grises de industrias, se pueden usar como fertilizante si se usa toda la biomasa, básicamente se colocan los nutrientes del agua al suelo Si se usa biomasa residual, lo que queda después de extraer los componentes requeridos, todavía quedan bastantes nutrientes que pueden ser colocados para mejorar el suelo y ayudar a crecer las plantas.
Si limpias el agua con las algas, tienes un producto que puedes utilizar como fertilizante. Es más efectivo y más eficiente al limpiar aguas sucias que los actuales métodos químicos con una huella de carbono más baja 12.
lista de las spp frecuentes,
Uno de los que más ha sido utilizado como biofertilizante y se comercializa en el mundo es Azospirillum brasilense. inmovilizado en microperlas de alginato sal soluble de sodio o potasio Rhizobium etli, que se asocia principalmente con frijol y que funciona a partir de la formación de nódulos en su raíz. Sinorhizobium meliloti, microorganismo asociado con alfalfa 13.
Ejemplo
El uso de bacterias del género Azotobacter en la agricultura es muy amplio, y ya se utilizan preparados especiales como biofertilizantes en grandes cultivos de cereales, obteniendo excelentes resultados en el aporte de nitrógeno para las plantas, por lo que esta bacteria sirve de patrón comparativo frente a otros microorganismos 14.
Comercialización
Mercados específicos más rentables , cultivo de plantas ornamentales, jardines, alimentos orgánicos. 15.
la competencia del mercado
Bioroot potenciador de raíces. Mikro-Root, Trichoderma Fungi for Healthier Root. Fishnure estiércol de pescado orgánico vivo. Myco Bliss mezcla de hongos micorrícicos orgánicos. Gallinasa, Lombricultura, Educación y cultura: concepto de bacteria y algas como algo insano
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Ventajas
El uso de biofertilizantes tiene un impacto no sólo en el medio ambiente, sino también en términos económicos, ya que su costo es menor hay mejoras en la productividad de algunos cultivos con el uso de biofertilizantes, por ejemplo, en maíz, caña de azúcar, café y en cítricos. uno de los principales retos que se tenían en materia de biofertilizantes era obtenerlos en forma líquida Participa en biorremediación. 17.
Conciencia social
La agricultura ecológica y el uso de biofertilizantes es el resultado del empeño de ciertos movimientos sociales y empresas comprometidas con la naturaleza.
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Resumen
Los biofertilizantes permiten el aprovechamiento de los residuos orgánicos. Consumen menos energía para su producción, por lo que ayuda a una gestión sostenible de los recursos. Sustituyen a los fertilizantes químicos, por lo que no dañan el medio ambiente. Mejoran el entorno donde se usan, puesto que recuperan la materia orgánica del suelo y permiten la fijación de carbono en él mismo, mejorando la capacidad de absorber agua También mejoran la textura del suelo, incrementan su vida útil y lo mantienen en condiciones de cultivo óptimas. Mejoran la productividad de los cultivos. Los alimentos tratados con biofertilizantes son más sanos, ya que mantienen intactos todos sus nutrientes y no se encuentran en contacto con productos químicos que podrían ser perjudiciales para los consumidores
Ascophyllum nodosum, sobre el rendimiento de variedades arroz: Los extractos de algas marinas son ricos en citoquininas y auxinas, fitorreguladores involucrados en el crecimiento y en la movilización de nutrientes en los órganos vegetativos. El efecto bioestimulante de los productos formulados a base de algas marinas es el de aumentar el crecimiento de las plantas, adelantar la germinación de las semillas, retrasar la senescencia, reducir la infestación por nematodos e incrementar la resistencia de enfermedades fúngicas y bacterianas, etc.
Las algas y sus usos en la agricultura. Una visión actualizada:Actualmente, estos extractos han ganado aceptación como “bioestimuladores de las plantas”. Ellos inducen respuestas fisiológicas en las plantas, tales como la promoción del crecimiento vegetal, el mejoramiento de la floración y del rendimiento, la estimulación de la calidad y del contenido nutricional del producto comestible, así como la prolongación de la vida en anaquel. Además, las aplicaciones de diferentes tipos de extractos han estimulado la tolerancia de las plantas a un amplio rango de estrés abiótico (1). Por otra parte, las algas verdes y las cianobacterias están involucradas en la producción de metabolitos tales como hormonas vegetales, polisacáridos, compuestos antimicrobianos, entre otros, que juegan un papel importante en la fisiología de plantas y en la proliferación de comunidades microbianas en el suelo (7). Dentro del grupo de las cianobacterias se encuentra la Spirulina (Arthrospira platensis), cianobacteria muy utilizada en Cuba en el campo farmacéutico y nutricional, pero poco explotada en la agricultura.En las algas, se han identificado fitohormonas y reguladores del crecimiento (citoquininas, auxinas, giberelinas, betaínas, ácido abscísico y brasinoesteroides) (15–22), polisacáridos matriciales y de reserva (alginatos, carragenatos, agar, ulvanos, mucopolisacáridos y sus oligosacáridos, fucoidano, laminarano, almidón y fluroideo) (1,7,22–24), oligosacáridos, biotoxinas y compuestos antioxidantes (polifenoles, bromofenoles, flavonoides, polímeros de fluoroglucinol, ésteres gálicos,
cumarinas, flavononas, fluorotaninos, protoantocianidinas oligoméricas, diterpenos y monoterpenos polihalogenados, cetonas halogenadas y compuestos isoprenoides) (7), clorofilas y carotenos (24,25), xantofilas (24), minerales (hierro, calcio, magnesio, fósforo, iodo, nitrógeno, potasio, bario, boro, cobalto, cobre, magnesio, manganeso, molibdeno, níquel y zinc), materia orgánica (1,13,14,16,19,20,24,26), manitol (16–18), vitaminas, aminoácidos y proteínas (1,2,12,13,17,19,20,24,25,27), ácidos algínicos, fúlvicos y otros ácidos orgánicos (palmítico, butírico, oleico, linoleico (2,16,19,27,28), enzimas (18,19), esterol y fucosterol (1 Los procesos pueden incluir extracción con álcali (1,15,23), extracción con ácido, ruptura de células en suspensión (1,15), digestión con enzimas (3), extracción con agua a altas presiones (23,29), extracción con disolventes químicos (24,30), extracción asistida con microondas (23,29,30) y extracción con fluidos supercríticos (CO2) (23,29). En ocasiones, simplemente, se utiliza un secado seguido de una pulverización y se utiliza el polvo para ser aplicado al suelo.
Producción de biofertilizantes a partir de microalga: Los biofertilizantes a base de algas tienen la propiedad de fijar nitrógeno atmosférico, secuestran el dióxido de carbono atmosférico (Elbert et al., 2012),mejoranlaporosidaddel suelo (Sahu et al., 2012),incrementanlaretencióndeagua,y producen auxinas, giberelinas, vitaminas y aminoácidos (Ro-dríguez et al., 2006);luegodesumuertebeneficianeldesa-rrollo de otros microorganismos del suelo, secretan exopo-lisacáridos y sustancias bioactivas que intervienen en la re-cuperación de nutrientes del suelo y movilización de formas insolubles de fosfatos inorgánicos Inocular microalgas en los cultivos promueve que las plan-tas generen enzimas de defensa, transportadores y agentes quelantes entre otras sustancias que incrementan el creci-miento, rendimiento de los cultivos y la inmunidad de la planta a patógenos (Gupta et al., 2013).Además,aumenta la calidad de los frutos, las características nutricionales, el rendimiento del grano (Coppens et al., 2015) y mejoran
las interacciones microbianas de los organismos presentes en el suelo (Karthikeyan et al., 2007). Laaplicacióndebiomasadealgasala superficie del suelo suministra nitrógeno (N) y fósforo (P), y disminuye las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera.La liberación de nitrógeno en el medio ambiente es de forma lenta, lo que permite que sea asimilado por las plantas y evita pérdidas innecesarias del nutriente. Sees-tima que en 2020 las ventas mundiales de biofertilizantes y productos orgánicos lleguen a estar entre 5 mil y 8 mil millo-nes anuales, siendo los mayores productores Estados Unidos, Brasil, China, India, Malasia y Sudáfrica Ecuador solo en el 2,66% de la superficie cultivada con transitorios se usaron insumos orgánicos frente al 2,04% aplicado en permanentes.
BIOFERTILIZANTES EN LA AGRICULTURA ECOLÓGICA: Otra bacteria que se emplea para mejorar la nutrición de las plantas es el Azotobacter chroococcum, que inoculada a los suelos donde se cultivan un buen número de plantas pueden mejorar su nutrición nitrogenada.
BACTERIAS FIJADORAS DE NITROGENO EN AGRICULTURA, ALTERNATIVA AL USO DE FERTILIZACIÓN NITROGENADA INORGÁNICA: Las bacterias fijadoras de nitrógeno de los géneros Azotobacter, Rhizobium y Azospirillum han sido las más empleadas en agricultura como biofertilizantes.Los mecanismos mediante los que estas bacterias ejercen estos efectos son variados. Así, pueden fijar nitrógeno atmosférico y suministrarlo a la planta; pueden sintetizar diferentes fitohormonas que actúan mejorando diferentes estadios del crecimiento vegetal; solubilizar minerales de fósforo poniéndolo a disposición de la planta, y sintetizar diversos compuestos de bajo peso molecular o enzimas que intervienen en el crecimiento y desarrollo
vegetal. Una determinada bacteria puede afectar al desarrollo de la planta mediante uno o más de estos mecanismos. La inoculación con estas bacterias fijadoras de nitrógeno (Azotobacter & Azozpirillum) permite obtener iguales rendimientos que mediante el uso de fertilizantes nitrogenados inorágnicos pero reduciendo en un 50% la fertilización nitrogenada aplicada, con la gran ventaja medioambiental que esto supone.
Azotobacter chroococcum y Azospirillum lipoferum como bioestimulantes en cultivo de Ipomoea batatas: El efecto beneficioso del Azotobacter no solo se debe a su capacidad bioestimulante, sino a su acción nitrofijadora y excreciones metabólicas que liberan ciertas proteínas y enzimas que pueden producir modificaciones fisiológicas y metabólicas en las plantas. La cepa A. chroococcum IBCR19 produjo 5,69 ± 6,71 g.ml-1 de NH3 y A. lipoferum IBSC7 4,09 ± 4,01 g.ml-1. Las cepas bacterianas en estudio se cultivaron en medio semisólido libre de nitrógeno y se obtuvo crecimiento, lo que constituye una prueba Varios estudios indican que el AIA producido por bacterias como PGPRs, puede aumentar el número de raíces laterales y el tamaño del sistema radicular, aumentando así la captación de agua y nutrientes del suelo cualitativa presuntiva de la capacidad de fijar nitrógeno A. chroococcum y A. lipoferum constituyen una herramienta de uso potencial para mitigar el uso de fertilizantes sintéticos
Guía para preparar un sencillo biofertilizante en su predio:los biofertilizantes son súper abonos líquidos con energía equilibrada y armonía mineral, preparados a base de estiércol, disuelto en agua y enriquecido con leche, melaza y ceniza.
ESTUDIO DEL EFECTO DE LA APLICACIÓN DE BIOFERTILIZANTES SOBRE ALGUNAS VARIABLES DE CRECIMIENTO Y RENDIMIENTO EN Gerbera jamesonii cv: Glomus clarum Glomus fasciculatum Pseudomonas fluorescens Burkholderia cepacia Azospirillum brasilense Glomus clarum + Burkholderia cepacia Glomus clarum + Azospirillum brasilense Glomus fasciculatum + Pseudomonas fluorescens Glomus fasciculatum + Burkholderia cepacia Glomus fasciculatum + Azospirillum brasilense Pseudomonas fluorescens + Glomus clarum Los resultados demuestran que Gerbera jamesonii Bolus es un cultivo dependiente de los HMA (micotrófico) y que los valores obtenidos en las variables analizadas tienen mucho que ver con esta propiedad de la planta, pues como es conocido, además de mejorar la nutrición de los cultivos, los HMA estimulan cambios metabólicos en la fisiología de las plantas (7). En el caso de Gerbera, estos cambios se traducen en una mayor área foliar y diámetro de la flor, mayor precocidad en la floración y aumentos en el rendimiento
EVALUACIÓN DE FERTILIZANTES AGRÍCOLAS EN LA PRODUCTIVIDAD DE LA MICROALGA Chlorella sorokiniana Ana Margarita Silva-Benavides fertilizantes foliares como medios nutritivos en cultivos microalgales, 2005). Los resultados indicaron buenos rendimientos en los cultivos de C. sorokiniana con fertilizantes agrícolas comerciales en condiciones de laboratorio. Se evidencia que para obtener un buen crecimiento y productividad de la biomasa microalgal,
Beneficios de los florecimientos macroalgales para la producción de biofertilizantes
Efecto de la aplicación foliar de fertilizantes y extracto de algas en pepino (Cucumis sativus L.) y chile dulce
BIOFERTILIZANTES EN EL DESARROLLO AGRÍCOLA DE MÉXICO
Las algas como alternativa natural para la producción de diferentes cultivo: bioestimulantes, biofertilizantes y se pueden aplicar de diferentes formas, foliar, enmienda de suelo e imbibición de semillas.Los bioproductos de algas contienen diferentes metabolitos, minerales y fitohormonas que estimulan el crecimiento y rendimiento de las plantas, mejoran las propiedades biológicas del suelo y aumentan la productividad en condiciones de estrés abiótico y biótico. 1. Incremento en el rendimiento del cultivo con el uso de microalgas 1.1 Las microalgas en la germinación de semillas 1.2 Mejoramiento de las características del suelo para los cultivos 1.3 Aumento del crecimiento y calidad de los cultivos 1.4 Mejoramiento de la tolerancia a estrés abiótico con el uso de microalgas 3. Acción biocida de las algas