DEMOSTRACIÓN DE LA SOLUBILIZACIÓN DEL FÓSFORO POR BACTERIAS EN SUELOS CULTIVADOS CON CAÑA DE AZÚCAR

Luz Yanet Rivera Puentes y Santiago Fernández Vallejo



RESÚMEN


Con el propósito de mejorar la productividad, rentabilidad y sostenibilidad de los cultivos de caña de azúcar, desde el año 2009 se han venido aplicando bacterias solubilizadoras de fósforo en los predios Cantares, San Gil, Catalina, El Indio, Danubio y Bonanza, ubicados en el valle geográfico del rio Cauca. Al hacer el análisis estadístico de los resultados del fósforo en los suelos de estos predios antes de las aplicaciones de las bacterias (2009 y 2010) con los posteriores a cuatro aplicaciones sucesivas (2014 y 2015), se obtuvo una diferencia estadísticamente significativa en todos ellos, lo que nos demuestra que las bacterias solubilizadoras de fósforo inoculadas, sí elevaron los niveles de fósforo disponible en los suelos. Con este trabajo se demuestra que la utilización de bacterias solubilizadoras de fósforo es una excelente alternativa para mejorar la productividad del cultivo de la caña de azúcar, puesto que en todos los predios se incrementó el fósforo por encima de 10 ppm, presentando valores en los que ya no es necesario aplicar este elemento. Además, la no utilización de fertilizantes fosforados, contribuye con la sostenibilidad del medio ambiente.

Palabras Claves: Solubilización de fósforo, bacterias, caña de azúcar, suelo.

ABSTRACT


With the purpose of increasing yield, profitability and sustainability in sugarcane plantations, phosphorus solubilizing bacteria have been applied in several properties across the Cauca River valley in Colombia. The statistical analysis of phosphorus content in the soil of these properties before (2009, 2010) and after four consecutive applications (2014, 2015) show a statistically significant difference in all of them, proving that the inoculated bacteria increased the levels of available phosphorus in the soil. This paper demonstrates that the continued use of phosphorus solubilizing bacteria is a cost effective and environmentally friendly alternative to mineral phosphorus fertilization in sugarcane plantations; the phosphorus content increased over 10 ppm, rendering further phosphorus fertilization unnecessary.


Keywords: phosphorus solubilizing bacteria, sugarcane, soil.



INTRODUCCIÓN


El fósforo es un elemento indispensable para la supervivencia de los organismos vivos, y se considera sinónimo de energía, ya que es parte fundamental de las moléculas de ATP y ADP (Tasistro, 2014). Estas moléculas tienen la función de almacenar y transferir energía a todos los procesos que se llevan acabo en la célula. Sin el fósforo, no se podrían llevar a cabo procesos como: respiración, fotosíntesis, glucólisis, síntesis de ácidos, división y crecimiento celular. De allí su importancia en la producción agrícola.


A diferencia del carbono y el nitrógeno, el fósforo no existe en la naturaleza en forma abundante, se extrae de minas, de roca fosfórica y hasta ahora no se conoce forma de sintetizarlo (Fernández, 2013). Es tan acelerada su extracción que algunos autores consideran que, de continuar de esta forma, no habrá fósforo dentro de 50 a 100 años (Fernández, 2013). Esto pondría en peligro la supervivencia de los seres humanos, pues sin fósforo no hay fertilizantes y sin estos, no habrá alimentos. Es tan grave la problemática que se dice que quien controle el fósforo controlará el mundo.


El fósforo se encuentra en el suelo de tres formas:

- De forma inorgánica unido al calcio, hierro y aluminio. Cuando se libera se convierte en ortofosfatos y pasa a la solución del suelo de donde es absorbido por las plantas.

- En forma orgánica, haciendo parte de los restos de animales, plantas y microorganismos. La forma en la que se encuentre el fósforo en el suelo depende de factores como: el tipo de suelo, el pH, la vegetación, el clima, los grupos de microorganismos y los fertilizantes usados (Tasistro, 2014). Si los ortofosfatos no son tomados por la planta rápidamente regresan a formas insolubles o pueden perderse lixiviados en el suelo. Por consiguiente, en los sistemas agrícolas productivos es necesario fertilizar con fósforo ya que en la mayoría de los casos en la solución del suelo no hay el fósforo suficiente para el crecimiento y desarrollo de las plantas (Tasistro, 2014).


Las reacciones del suelo necesarias para poner el fósforo disponible a las plantas son muy lentas, dando como resultado una baja eficiencia de la fertilización fosfórica y la presencia de una gran cantidad de fósforo inorgánico en el suelo que no puede ser utilizado por las plantas. Las plantas solo aprovechan entre el 10 y el 25% de la fertilización fosfórica (Tasistro, 2014), haciendo de esta una de las fertilizaciones con menor eficiencia en la agricultura. Además, el exceso de fósforo en el suelo es arrastrado hasta los ecosistemas marinos causando eutrofización (aumento del crecimiento de algas), lo que conlleva a la disminución de oxígeno y mortandad de la vida marina.


Gracias a los adelantos científicos en microbiología agrícola, hoy se sabe que los microorganismos son pieza clave en la disponibilidad del fósforo para las plantas. Se han convertido en la mejor alternativa para proporcionar este elemento sin agotar nuestros recursos y sin contaminar el medio ambiente cuando se utilizan microorganismos nativos. Todo de manera rentable.


La mayoría de los microorganismos del suelo y de las plantas son capaces de solubilizar el fósforo inutilizable del suelo. Dentro de los microorganismos, las bacterias son el grupo predominante con esta característica, puesto que las bacterias solubilizadoras de fosfato constituyen el 50%, mientras que los hongos con dicha actividad están representados entre el 0,1% a 0,5 % del total de la población respectiva (Beltrán, 2014).


Las bacterias solubilizadoras tienen la capacidad de solubilizar fosfato orgánico e inorgánico. El fósforo inorgánico es solubilizado mediante la producción de CO2, ácidos orgánicos, excreción de protones y asimilación de NH+. El fósforo orgánico es solubilizado a través de la mineralización bacteriana (Beltrán, 2014).


En la actualidad los microorganismos solubilizadores de fosfatos están siendo utilizados en países como Canadá, Estados Unidos, España, Brasil, Argentina en varias clases de cultivos mostrados resultados favorables con relación a la producción. En Colombia, el único producto que utiliza bacterias endófitas nativas de caña de azúcar, es el que es materia de este trabajo.






MATERIALES Y MÉTODOS


Análisis de suelos

Para el estudio de solubilización del fósforo por bacterias en suelos con caña de azúcar del valle geográfico del rio Cauca, se hicieron dos análisis por cada suerte estudiada: el primero entre los años 2009 y 2010 y el segundo entre los años 2014 y 2015. Las muestras fueron tomadas bajo los mismos parámetros y en las mismas suertes. Ambas se tomaron con la metodología sugerida por Cenicaña http://www.cenicana.org/servicios/analisissuelo.php, y fueron enviadas al mismo centro para su análisis.


Bacterias Solubilizadoras de Fósforo.

La inoculación de bacterias solubilizadoras de fósforo se hizo mediante la aplicación de un producto comercial elaborado con bacterias endófitas de la caña de azúcar. Este producto tiene una concentración de 109 bacterias por mililitro y se aplicó un litro por surco de 120 metros después de cada corte.


Análisis Estadístico

Inicialmente se analizaron los datos a través de la estadística descriptiva: se obtienen las medias por suertes, se grafican los datos de cada predio y luego las medias en una sola gráfica para observar mejor las diferencias.




RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El Cuadro 1 contiene el resultado del fósforo disponible en el suelo de diferentes predios por suertes o tablones analizados, antes y después de la aplicación de las bacterias solubilizadoras de fósforo.





En la figura 1 se observa un notable incremento en los niveles de fósforo en cada uno de los predios después de la aplicación de las bacterias solubilizadoras de fósforo. Para confirmar que la diferencia en los niveles de fósforo no es resultado del azar sino de la aplicación de las bacterias solubilizadoras, se hace un análisis de varianza a un factor (Cuadro 2), con un nivel de confianza del 5%. La hipótesis nula es: las medias de fósforo obtenidas en las dos aplicaciones son iguales; la hipótesis alternativa es: las medias de fósforo obtenidas en las dos aplicaciones son diferentes. Los resultados se ven a continuación:


Análisis de varianza:





A partir de estos resultados se puede observar que el valor crítico es menor que el valor calculado y con un p=0.00060682 (Cuadro 2), se puede afirmar que las diferencias entre las medias de fósforo detectadas son estadísticamente significativas. O sea, que la aplicación del producto con las bacterias, sí elevó los niveles de fósforo de los suelos, y por consiguiente, mejora la productividad y sostenibilidad de la caña de azúcar.



En la Figura No. 2 se observa que el incremento general del fósforo en suelo fue del 97 %, lo cual equivale a 7,5 ppm de más fósforo en el suelo. Si hacemos el ejercicio de calcular cuánto DAP hubiéramos necesitado aplicar para tener el 15,2 ppm de P que tenemos. Para obtener una producción de caña de 120 ton/ha, el cultivo extrae 108 P2O5 kg/ha, pero teníamos 7,7 pm inicial en el suelo que equivalen a 56,4 P2O5 kg/ha. Adicionalmente se abonó con un bulto de DAP/ha que contiene 460g de P2O5, pero si tenemos en cuenta que la eficiencia del fósforo es del 30% (Peña, 2013), esto equivaldría a la adición de 13,80 P2O5/ha. Por lo tanto, aportamos 88,34 P2O5 kg/ha y el cultivo extrajo 108 P2O5 kg/ha. La deficiencia en la aplicación de fósforo para suplir la necesidad del cultivo fue 19,66 P2O5 kg/ha. Pero esto no fue así, ya que de acuerdo con el segundo análisis hay en promedio 15,2 ppm P equivalentes a 111,4 P2O5 kg/ha. Sí lo hubiéramos aportado con DAP, habríamos tenido que aplicar 799,1 P2O5 kg/ha, (16 bultos), cifra poco factible de ejecutar por costo y practicidad. Una aplicación hipotética de esta cantidad de DAP habría causado incremento de pH y el bloqueo de otros nutrientes, entre otros efectos nocivos.


CONCLUSIÓN

Con este trabajo queda demostrado que las bacterias solubilizadoras de fósforo endófitas de la caña de azúcar es una excelente alternativa para proporcionar fósforo a las plantas. Además, son una herramienta vital en la agricultura sostenible, porque reducen la utilización de insumos de origen químico, mejoran la productividad de los cultivos y ayudan a conservar el ecosistema.


REFERENCIAS

1. Beltrán Pineda Mayra Eleonora, 2014. La solubilización de fosfatos como estrategia microbiana para promover el crecimiento vegetal. Corpoica Ciencia Tecnología Agropecuaria. 2014 15(1). Páginas 101-113.

2. Espinosa-Victoria David y Paredes Mendoza Marianela. 2011. Ácidos orgánicos producidos por rizobacterias que solubilizan fosfatos: Una revisión crítica. Terra Latinoamericana, vol. 28, núm. 1, enero-marzo.

3. Fernández Cristian. 2014. El fósforo se acaba. Newsletter EcoAvant.com.

4. Lara C, Esquivel Avila LM, Negrete Peñata, JL. Bacterias nativas solubilizadores de fosfatos para incrementar los cultivos en el departamento de Córdoba- Colombia. Rev Bio Agro. 2011; 9(2):114-20.

5. Paredes Mendoza Marianela. 2010. Aislamiento y caracterización bioquímica de metabolitos producidos por rizobacterias que solubilizan fosfatos. Tesis Doctora en Ciencia. Colegios de Posgraduados. Montecillo, Texcoco, Edo. De México.

6. Peña C Wagner. 2013. Dosificación de Fertilizantes. Universidad Estatal a Distancia. Costa Rica.

7. Tasistro Armando. Seminario “Aspectos básicos del manejo del fósforo”. International Plant Nutrition Institute (IPNI). México.


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