2潞 Festival Cultural Provincia Zoque
La biofertilizaci贸n para la sostenibilidad de las actividades agropecuarias
JF Aguirre Medina
A Mendoza L贸pez
30 de Octubre de 2012
www.inifap.gob.mx
Situación actual A finales del siglo XX se acentúa la crisis ambiental y la crisis energética mundial (Mulder et al. 1977; Lambert, 1992). La contaminación y la destrucción de los recursos naturales inducen pérdida de biodiversidad, de suelo, agua y generan una crisis en la producción de alimentos (Burdman et al 2000; Lynch 1990). Las comunidades naturales han sido modificadas con el fin de lograr una mayor productividad (Read, 1998) .
Situación actual En la agricultura nacional se iniciaron las aplicaciones de fertilizantes químicos sintéticos a la mitad del siglo XX, así mismo se inició la utilización de los biofertilizantes. En este caso, a finales del siglo pasado se redujo la disponibilidad de los productos microbiológicos, especialmente a base de Rhizobium, hasta desaparecer. Las aplicaciones de fertilizantes nitrogenados ocasionan la disminución de la diversidad genética de rizobios en nódulos de frijol (Caballero-Mellado y Martínez, 1999). En la actualidad, los altos costos de agroquímicos han generado reducción importante de los fertilizantes químicos por la agricultura y se ha puesto mucha atención a los Recursos microbiológicos del suelo como alternativas para nutrir a los cultivos.
Situación actual Los sistemas de producción agrícola enfrentan el problema de lograr una producción sostenida sin degradar los recursos naturales Las investigaciones se han incrementado rápidamente con los microorganismos benéficos de la rizosfera que inducen el desarrollo vegetal. Preferencias de la población por el consumo de productos Orgánicos Políticas ambientalistas que favorecen el desarrollo de actividades agropecuarias con enfoque de sostenibilidad
Situación actual LOS BIOFERTILIZANTES y LA SOSTENIBILIDAD El desarrollo sostenible es el que cubre las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de futuras generaciones para satisfacer sus propias necesidades (World Commission on Environment and Development, 1987) Los biofertilizantes cumplen esta función porque se utilizan microorganismos presentes en los suelos y sus productos de la fermentación, además de sustratos diferentes a los utilizados para la producción de los fertilizantes químicos sintéticos
Antecedentes
La utilizaciĂłn de los microorganismos en las actividades agrĂcolas se remontan a la edad media, en la Roma antigua, pero su desarrollo y progreso aumentaron con el invento del microscopio y las tĂŠcnicas microbianas (Freire, 1975) .
Antecedentes
Se conocía que las leguminosas fertilizan el suelo y se demuestra que es mediante la fijación del nitrógeno atmosférico (Boussingault, 1838), se identifica que la formación de nódulos es por microorganismos (Lachmann, 1858 y Voronin, 1866) y se logra aislar Rhizobium (Beijerinck, 1866)
Antecedentes El primer periodo importante en el desarrollo de la microbiología fue de 1891-1910. En 1913 Fritz Haber (1868-1934) descubre un proceso para síntesis de amoniaco por combinación directa del nitrógeno y el hidrógeno y en 1930 Carl Bosch (1874-1940) lo adaptó en forma comercial. El proceso actual se conoce como Haber-Bosch El microorganismo mas estudiado ha sido Rhizobium
Antecedentes El proceso industrial utiliza energía no renovable y los microbios realizan el mismo proceso con la energía de la fotosíntesis.
Metano ó 2000 Atm. Gas nitrogenado + Petróleo + Energía NH3 ó carbón 400 ºC El rompimiento de la molécula de nitrógeno (N2) requiere de un donador de hidrógeno (cualquiera de los tres).
Situaci贸n actual
Cuando las bacterias, hongos, actinomicetos son usadas en la agricultura comercial tienen diferentes denominaciones, como inoculantes (Vincent, 1970), inoculantes microbianos (Okon et al., 1998), Fertilizantes microbianos (Dommergues, 1978) y 煤ltimamente biofertilizantes o Biofertilizantes microbianos para separarlos de las compostas.
SituaciĂłn actual TambiĂŠn algunos grupos de productos comerciales que contienen bacterias como Azospirillum se denominan fitoestimulantes y si realizan control de patogenos biopesticidas como Pseudomonas (Okon et al., 1998). Diversos grupos de microorganismos del suelo pertenecientes a los gĂŠneros Azotobacter, Azospirillum, Azoarcus, Klebsiella, Bacillus, Pseudomonas, Arthrobacter, Enterobacter, Burkholderias, Serratia y Rhizobium son considerados OPCV (Burdman et al., 2000), Micorriza, Frankia, Azolla.
Mecanismos de acción Los mecanismos por los cuales los microorganismos promueven el crecimiento vegetal puede involucrar uno o más procesos, como la fijación biológica del nitrógeno, la producción de reguladores del crecimiento, la producción de antibióticos, producción de sideroforos, competencia en la rizosfera, inducción de resistencia sistémica a las plantas (Kapulnik y Okon, 2002).
Biofertilizante Los microorganismos benéficos del suelo son muy diversos y asimismo sus funciones. La diversidad de efectos y su inducción en el desarrollo de las plantas establecen el concepto de biofertilizante. Productos que contienen células vivas o latentes de microorganismos eficientes en la fijacion del nitrógeno, la solubilización de fósforo y /o la producción de sustancias activas que se aplican a la semillas ó al suelo con el fin de incrementar el número y que se asocian directa ó indirectamente al sistema radical de las plantas y modifican el desarrollo y la función de las raíces y favorecen las cantidades de nutrientes asimilables por las plantas y su desarrollo vegetal y reproductivo.
Formas de aplicaci贸n
A LA SEMILLA
Sistemas de riego
AL SUELO
Presentaciones
Cultivos en un medio de agar.
A base de turba (Son los más usados por mayor Sobrevivencia de Células en el envase o la semilla)
Líquidos o en caldos
Liofilizados
Concentrados congelados
Cultivos en Vehículos de Aceite.
Biofertilizante Inducción Tecnológica de los Biofertilizantes en México a partir de 1999
Azospirillum
Rhizobium y Bradyrhizobium
Micorriza-arbuscular La producción del Biofertilizante se realiza mediante la Fundación Mexicana para la Investigación Agropecuaria y Forestal AC la distribución a los productores a través del Programa Alianza para el Campo de SAGAR
Experiencias RESUMEN DE HECTAREAS BIOFERTILIZADAS CICLO AGRICOLA
Miles ha
Miles Dosis
PV 99
577,652
753,191
OI 99/00
411,000
893,764
PV 2000
893,611
1,723 485
Total
1 882 263
3 370 440
Resultados en frijol As i gn a ci ó ndema t er i as ec ae ndo sc u lt i va r esdefr i jo li n oc u la d osco nu n oo va r io sm i cr o or g an i sm o s.
Bay oMa de ro
Trat ami ent o
Lámina foliar*
Raíz
Tallo
Pin toV il la Lámina foliar
Raíz
Tallo
-------------------------------------(g.g-1)-------------------
Rhizobiumetli
0.78ab
0.82b
0.50b
0.66b
1.00a
0.53b
Azospirillumbrasilense
0.71bc
0.98a
0.36c
0.59c
0.90b
0.37d
Glomusintraradices
0.80a
0.70bc
0.48b
0.58c
0.70de
0.43c
Testigo
0.54e
0.63cd
0.36c
0.40d
0.87bc
0.30e
R.etli+G.intraradices
0.76ab
0.60cd
0.68a
0.75a
0.55f
0.66a
A.brasilense+G.intraradices
0.64cd
0.56d
0.48b
0.58c
0.66ef
0.39d
A.brasilense+R.etli
0.60de
0.70bc
0.52b
0.59c
0.68ef
0.33e
A.brasilense+G.intraradices+R. etli
0.72bc
0.62cd
0.69a
0.64b
0.78cd
0.37d
C.V.(%)
5.02
6.93
7.54
3.0
5.61
3.01
Relación raíz/vástago en dos cultivares de frijol inoculados con uno o varios microorganismos. Tr ata mie nto
Relaci ónraíz/vás ta g o(g.g-1) Ba y oM ad e ro
Pi n toVi l la
Rhizobiumetli
0. 7 9
1. 0 2
Azospirillumbrasilense
0. 9 9
1. 0 0
Glomusintraradices
0. 7 8
0. 8 7
Testi g o
0. 6 8
0. 8 9
R.etli+G.intraradices
0. 7 8
0. 5 5
A.brasilense+G.intraradices
1. 0 3
0. 8 2
A.brasilense+R.etli
0. 9 6
1. 2 8
A.brasilense+G.intraradices+R.etli
0. 7 0
1. 6 4
m infección de Porcentaje
90 Colonización total
75
60 Vesículas
45 Arbúsculos
30
15
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Edaddel apl ant a( días)
Di námi cadel acol oni zaci ónmi cor r ízi caenl ar aízdelf r i j ol Phaseol usvul gar i sL.eni nver nader o.
2.planta -1 foliar ) (cm
Area
6
Planta micorrizada Testigo
5
4
3
2 30 kg P O 2 5 60 kg P O 2 5
1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
10 80 100
10 80 100
Edad de la planta (d铆as) A r e a fo lia r p o r p la n t a e n frijo l P h a s e o lu s v u lg a r is c v . M ic h o a c 谩 n 1 2 - A - 3 c o n i n o c u l a c i 贸 n d e m ic o r r i z a - a r b u s c u l a r y / o f 贸 s f o r o .
0.40
Planta micorrizada Testigo
Grano
30 kg P O 2 5 60 kg P O 2 5
Grano
0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 Vástago
0.05
Vástago
10 20 30 40 50 60 70 80 90 90 100100
10 80 100
10 80 100
Edad de la planta (días) Contenido de fósforo en el frijol Phaseolus vulgaris L. cv. Michoacán 12-A-3 con y sin inoculación de micorriza-arbuscular y dos dosis de fósforo en invernadero.
Resultados de validación en variedades de Maíz
5000
kg.ha -1
4000
3000
2000
A+G
G. intraradices
A. brasilense
CIRGOC 3 parcelas
Testigo
A+G
G. intraradices
A. brasilense
CIRPAS 10 parcelas
Testigo
A+G
G. intraradices
A. brasilense
Testigo
CIRSE 20 parcelas
A+G
G. intraradices
A. brasilense
CIRCE 10 parcelas
Testigo
A+G
G. intraradices
Testigo
A. brasilense
1000
CIRNE 10 parcelas
Producción de grano de maiz en diferentes regiones de México. Los materiales son variedades comerciales y algunos criollos en Pacífico Sur. La línea vertical indica ± el error estándar. Ciclo agrícola Pv 1999.
Resultados de validación de maíces criollos
2000
-1
Kg.ha
1500
1000
G. intraradices
Rendimiento promedio 1932 kg.
A. brasilense
Rendimiento promedio 1912 kg.
Testigo
Rendimiento promedio 1895 kg.
Rendimiento promedio 1529 kg.
500
A. brasilense + G. intraradices
Rendimiento medio de maíces criollos biofertilizados durante el temporal PV 1999 en diferentes regiones De México Los valores son promedios de 24 parcelas de validación ± el error estándar .
Resultados de validación de maíces híbridos 7000
Kg.ha
-1
6000 5000 4000 3000
G. intraradices +140-60-00
Rendimiento promedio 4624 kg
Rendimiento promedio
A. brasilense + 140-60-00
4683 kg
Testigo fertilizado 140-60-00
Rendimiento promedio 5739 kg
4559 kg
1000
Rendimiento promedio
2000
A. brasilense + G. intraradices +140-60-00
Producción del maíz H-40 biofertilizado en los estados de Puebla, Tlaxcala y México. Los Valores son promedios de cuatro parcelas ± el error estándar.
Resultados de validación de maíces híbridos
7000
Kg.ha
-1
6000 5000 4000 3000
Rend. promedio
G. intraradices +150 de N
6989 kg
Rend. promedio
A. brasilense +150 de N
6497 kg
Testigo fertilizado 150 de N
Rend. promedio 6611 kg
5787 kg
1000
Rend. promedio
2000
A. brasilense +G. intraradices +150 de N
Rendimiento del maíz H-515 biofertilizado en los estados de Chiapas y Guerrero. Los valores son promedios De siete parcelas ± el error estándar.
Resultados de validación en sorgo
2500
Kg.ha
-1
2000
1500
Azospirillum brasilense + Glomus intraradices prom. 1863 kg.
Testigo 1346 kg.
OI 99-200
Azospirillum brasilense + Glomus intraradices prom. 2423 kg.
Glomus intraradices prom. 2353 kg
Testigo 1937 kg.
prom. 2182 kg
500
Azospirillum brasilense
1000
PV 2000
Rendimiento de sorgo en 14 parcelas de validación con biofertilizantes en el CIRNE durante el ciclo agrícola OI 1999-2000. Se utilizaron diferentes variedades y la línea vertical indica ± el error estándar.
1200
Rendimiento (Kg/ha)
1000 800 Testigo
600
Azospirillum Micorriza
400
Azo+Mico
200 0
Sorgo en La Patria, Rio Bravo Tmps
3000
Kg.ha
-1
4000
2000
A. brasilense
120-90-00 en Michoacán y Jalisco. Saturno, Arandas y Romoga
Testigo
Azospirillum brasilense
110-50-00 en Puebla y México. Pavón, Salamanca y Romoga
Testigo
Azospirillum brasilense + Glomus intraradices
Glomus intraradices
Testigo
Azospirillum brasilense
1000
80-60-00 en Oaxaca Temporalera y Bacanora
Rendimiento de grano de trigo en parcelas biofertilizadas diversas regiones de México y con diferentes variedades y niveles de fertilidad. La línea vertical indica ± error estándar.
4000
3000 2500 2000
Azospirillum brasilense + Glomus intraradices prom. 3625 kg.
Fertilizante
prom. 3000 kg.
Sin fertilizante químico
2900kg.
Testigo 1666 kg.
500
Testigo Fertilizado
1000
Azospirillum brasilense prom. 2321 kg.
1500
Glomus intraradices + fertilizante prom. 3000 kg.
Azospirillum brasilense +
Kg.ha
-1
3500
Con 110-50-00
Rendimiento de la var. esmeralda de cebada en seis parcelas de validación con biofertilizantes en Tlaxacala, Hidalgo y México durante el ciclo agrícola PV 1999. La línea vertical indica ± el error estándar.
CULTIVOS PERENNES: Experiencias en Chiapas cacao, cafeto, mango y chayote
Experiencias en perennes tropicales
Theobroma cacao L.
a a
24 a
ab
22
Testigo Azospirillum Glomus Glomus
+
Azospirillum
abc
20
a
18 a
c ab
16
a
bc
bc
14
12 c
c
10
8
6
4
2
Tratado Sin tratar 30 DDS
Tratado Sin tratar 60 DDS
Tratado
Sin tratar
90 DDS
Tratado
Sin tratar
120 DDS
DĂas posteriores a la siembra
Tratado
Sin tratar
150 DDS
Tratado
Sin tratar
180 DDS
Suelo no tratado
1.0
Testigo Azospirillum
Suelo tratado
% de Calcio
0.8
0.6
0.4
0.2
30
60
90
120
150
180
30
60
90
120
DĂas despuĂŠs de la siembra
150 180
Testigo
Suelo no tratado
Suelo tratado
Azospirillum
2.5
% de nitrógeno
2.0
1.5
1.0
0.5
30
60
90
120
150
180
30
Días después de la siembra
60
90
120
150
180
Testigo Azospirillum
Suelo no tratado
0.35
Suelo tratado
% de fósforo
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
30
60
90
120
150
180
30
60
Días después de la siembra
90
120
150
180
Coffea canephora P.
1. Asociación simbiótica entre Glomus intraradices y embriones somáticos de café Coffea canephora INIFAP 95-9, a los 70 días después de la siembra. VARIABLES DE RESPUESTA Supervivencia (%)
Embriones con emisión de hojas verdaderas (%)
Enraizamiento *(%)
Long. Embrión *(mm)
Long. Raíz *(mm)
60 ±0.502**
10 ±0.307
80 ±0.447
15.4 ±2.50
7.2 ±5.26
50 ±0.512
10 ±0.307
80 ±0.447
18.0 ±2.12
11.2 ±7.04
15 ±0.366
0
80 ±0.447
16.6 ±1.67
10.4 ±7.12
40 ±0.502
5 ±0.223
40 ±0.547
16.6 ±1.51
6.0 ±8.21
80 ±0.410
35 ±0.489
100 ±0
17.6 ±1.67
16.6 ±3.43
30 ±0.470
5 ±0.223
80 ±0.447
16.4 ±1.14
11.0 ±5.04
45 ±0.510
0
100 ±0
18.4 ±0.54
15.6 ±3.50
55 ±0.510
0
100 ±0
17.6 ±1.81
14.2 ±3.34
50 ±0.512
0
80 ±0.447
16.4 ±1.34
10.8 ±6.22
5 ±0.223
0
100 ±0.547
10.2 ±9.31
10.2 ±9.54
TRATAMIENTO
Fibra de coco, sin micorriza y 100% medio MurashigueSkoog. Fibra de coco, con micorriza depositada en hoyo de siembra Fibra de coco, con micorriza impregnada al embrión Turba sin neutralizar y sin micorriza Turba sin neutralizar y con micorriza depositada en hoyo de siembra Turba sin neutralizar y con micorriza impregnada al embrión Turba neutralizada y sin micorriza Turba neutralizada y con micorriza depositada en hoyo de siembra Turba neutralizada y con micorriza impregnada al embrión (TN-Mi) Turba neutralizada y con micorriza impregnada al embrión (TN-Mi)
*Datos tomados sobre una muestra de 5 embriones de un total de 20 embriones por tratamiento ** Desviación estándar
30
Número de plantas
25
20
15
10
5
T
Az Glo
M1 M1 M2 M2 M3 M3 M4 M4 M5 M5 M6 M6 M7 M7 M8 M8 M9 M9 M10 M10 M11 M11M12 M12 + + + + + + + + + + + + Az Az Az Az Az Az Az Az Az Az Az Az
Sobrevivencia de plántulas de cafe Coffea canephora cv. 9710 inoculadas con diferentes cepas de micorriza-arbuscular una vez que fueron trasplantadas en un sustrato de arena+ suelo (1:1) en invernadero. Las plántulas provienen de producciónin vitro.
Mangifera indica L.
350
250
200
30 dds
60 dds
Azospirillum
Testigo
50
Testigo
100
Azospirillum
Azospirillum
150
Testigo
Area foliar (cm 2.planta-1 )
300
90 dds
Area foliar del mango cv. ataulfo inoculado con Azospirillum en un suelo andosol-mólico de Chiapas. La línea vertical indica ± el error estándar de cuatro repeticiones.
35
Longitud (cm.planta -1 )
30 25 20 15 10 Azospirillum
60 dds
Testigo
Azospirillum
30 dds
Testigo
Azospirillum
Testigo
5
90 dds
Longitud del tallo principal del mango cv. ataulfo inoculado con Azospirillum en un suelo andosol-mólico de Chiapas. La línea vertical indica ± el error estándar de cuatro repeticiones. Inoculación a la semilla.
Materia seca (g.planta-1 )
2.0
1.5
1.0
Azospirillum
Tallo
Testigo
Azospirillum
Raíz
Testigo
Testigo
Azospirillum
0.5
Lámina foliar
Asignación de materia seca del mango cv. ataulfo inoculado con Azospirillum en un suelo andosol-mólico de Chiapas. La línea vertical indica ± el error estándar de cuatro repeticiones.
BIOFERTILIZANTES EN CITRICOS
• Incremento de 230% en la altura de la planta • Incremento de 132% en diámetro del tallo • Incremento de 341% en longitud de raíz • Incremento de 261% en número de hojas
Efecto de la aplicación de fertilizantes microbianos en el rendimiento/Ha y número de frutos en Mandarina Dancy. Huerta Nicolás Caballero, Montemorelos, N.L. 2004.
Tratamiento
Rendimiento Ton.Ha-1 *
Numero de frutos por árbol **
Sanidad % árboles enfermos
Fertilización 120-75-00
47.049 a
2,417 a
5.0
Azospirillum brasilensis
43.295 a
2,026.0 a
5.0
Micorriza INIFAP
41.371 a
1,978.7 a
5.0
Micorriza nativa N.L.
3.,169 a
1,393.2
b
5.0
22.557 b
1,207.2
b
15.0
Sin fertilizar
* C.V. = 12.10% , Prueba de Tukey, nivel de significancia al 0.05
Efecto de la aplicaci贸n de fertilizantes microbianos en el rendimiento/Ha y n煤mero de frutos en Naranja Marrs. Huerta El Ranchito, Montemorelos, N.L. 2004.
Tratamiento
Rendimiento Ton/Ha -1
Fertilizaci贸n qu铆mica 120-75-00
42.81
Micorriza INIFAP
45.05
Micorriza nativa N.L.
27.08
Sin fertilizar
20.80
Sechium edule (Jacq.) Sw
RAÍCES DE CHAYOTE CON MICORRIZAS Y AZOSPIRILLUM Sechium edule (Jack) Sw
Testigo (agua).
NPK+S
NPK+S+Fe+ NPK+S+Fe+ Mn+Zn+ Mn+Zn Azospirillum+ NPK+S+ + Glomus NPK+S+Fe+Mn+ Zn Glomus Fe+Mn+ n +Azospirillum
40 GRAMOS DE MICORRIZAS 40 GRAMOS DE Azospirillum brasilense
Testigo NPK+S
6
NPK+Micronutrientes NPK+Micronutrientes +S+Glomus
Clorofila total (mg.g de peso seco) -1
NPK+Micronutrientes +S+ Azospirillum NPK+Micronutrientes+S +Glomus+ Azospirillum
5
4
3
2
1
0-30
30-60
60-90
Mezcla
Horizontes del perfil del suelo Contenido de clorofila total en la lámina foliar de Sechium edule (Jacq.)Swartz cuando crece en diferentes horizontes de un perfil de suelo calcáreo procedente de Actopan Veracruz. con diferentes tratamientos de fertilización química y/o biofertilizantes. Los valores son promedios de tres repeticiones y la línea vertical indica ± el error estándar.
Testigo NPK+S NPK+Micronutrientes
12
NPK+Micronutrientes +S+Glomus NPK+Micronutrientes +S+Azospirillum NPK+Micronutrientes+S +Glomus+ Azospirillum
-1 Materia seca radical (g.planta )
10
8
6
4
2
0-30
30-60
60-90
Horizontes del perfil del suelo Biomasa radical del chayote sembrado en cuatro horizontes diferentes de un perfil de suelo calcáreo procedente de la región de Actopan Veracruz en invernadero con diferentes tratamientos de fertilizantes químicos y biofertilizantes a base de micorriza y Azospirillum. Los valores son promedios de cuatro repeticiones y la línea vertical indica ± el error estándar.
Mezcla
Los resultados de investigación, validación y los de las parcelas de productores en cultivos anuales y perennes confirman la bondad de la simbiosis planta - microorganismo como una alternativa para mejorar la nutrición de cultivos e incrementar rendimientos en condiciones de campo bajo diferentes ambientes agroecológicos y de manejo y la demanda actual confirma que la agricultura mexicana ha entrado en la etapa de utilización masiva de los Recursos Microbiológicos del suelo. Se establece la importancia de introducirlos una vez que sean evaluados y demuestren capacidad para inducir mejor desarrollo vegetal y reproductivo. Son una alternativa económicamente viable y ecológicamente aceptable para la agricultura nacional que favorece el balance microbiológico de los suelos y permite reducir las aplicaciones de fertilizantes químicos sintéticos y cuando se aplican, se hace mas eficiente su captación y transporte a la planta.
Los Biofertilizantes tienen un enfoque agroecológico para el desarrollo de las actividades agrícolas en el país con la capacidad de alcanzar la máxima producción sostenida y la conservación de los recursos naturales. Es una alternativa barata para el productor e inocua para el ambiente. Gracias por su atención
GRACIAS
Frijol sin Biofertilizante
Con Azospirillum y Micorriza Chiapas