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Octubre 2018 | Nutrición

Los bioinoculantes hacen realidad la agricultura sustentable

El planeta camina hacia una producción agrícola acorde con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), aprobados por la comunidad mundial hace tres años. Uno de los retos trazados con miras al 2050, es lograr que la producción de alimentos sea más inocua, saludable y de alta calidad y rendimiento. Basados en estos lineamientos, la microbióloga María Mercedes Martínez, PhD en Ciencias Agrarias de la Universidad de Bonn (Alemania) destaca la importancia hoy más que nunca de introducir en nuestros fundos el ‘manejo integrado de la nutrición’, mediante el buen manejo del suelo, de la materia orgánica y el uso de los bioinoculantes.

Marienella Ortiz

La calidad de suelo es la gran base de la pirámide sobre la cual se construirá una biomasa de raíces que evitarán plantas endebles, plantea la microbióloga María Mercedes Martínez. Esa biomasa de raíces será el soporte a su vez de la biomasa aérea, así como del rendimiento y calidad del cultivo. De acuerdo a la publicación Soil Quality Indicators, esa calidad resulta siendo la capacidad del suelo de funcionar con los recursos del ecosistema, para sostener la productividad biológica, calidad ambiental y promover la salud de plantas y animales.

Cuadro 1. Contenido de C y N en diferentes materiales. Fuente: Presentación de María Mercedes Martínez.

Para entender de los que hablamos, el suelo está compuesto por un 45% de partículas minerales, 25% de agua, 25% de aire y solo un 5% de materia orgánica. Según comenta la investigadora, la materia orgánica tiene múltiples beneficios, no solo a nivel de la reducción de enfermedades, como por ejemplo, nematodos; sino que mejora la porosidad y estructura, infiltración y capacidad de retención de humedad, siendo otro aspecto no menos importante  la estimulación que genera en la rizogénesis.   

En Colombia hay zonas donde el 7% del suelo es materia orgánica, pero en Perú eso suele ser mucho menor. Por ejemplo, Martínez comenta que en Piura la incidencia es de 0.5 a 1% del total. “Si analizamos la materia orgánica, observamos que está compuesta en un 45% de materia estabilizada (humus), 40% de material en descomposición, 10% de raíces y hojas y, por último, un 5% de organismos vivos. Si escarbáramos la hojarasca que está sobre la tierra podríamos ver materia orgánica en distintos estados de descomposición. Para una bacteria no es fácil comerse una hoja, ni una hormiga, ni el hueso de un animal, pero sí será posible   con la ayuda de la mesofauna”, refiere la experta.

A lo largo del proceso de degradación, existen distintos tipos de materia orgánica, que se presentarán en diferentes tamaños de partículas. Existen los residuos frescos-solubles que fácilmente van a entregar los azúcares en descomposición. Luego, se tiene la materia orgánica particulada, que se irá estabilizando en el tiempo hasta formar la materia húmica y, luego, aparece la materia orgánica más resistente, tipo grafito.

¿Qué análisis es necesario hacer para conocer el tipo y cantidad de materia orgánica presente en el suelo? El carbono presente en la materia orgánica debe ser visto como un todo, que fraccionado da una lectura de la calidad del suelo.¿Y dónde podemos sacar la materia orgánica? El principal punto son los propios residuos, ya sean de origen animal o vegetal. El Perú y otros países de la región que tienen costa también generan desechos marinos, que conforman una importantísima fuente rica en quitosano, un estimulador de la resistencia sistémica inducida.

TRATAMIENTO DEL MATERIAL ORGÁNICO

El compost como tal es el proceso aerobio de degradación de la materia orgánica. Se trata de  un proceso exotérmico. Los microorganismos comienzan a comerse la materia orgánica y, en ese proceso sudan, elevando la temperatura ambiental. Por tanto, puede hacerse compost en el polo norte o en el trópico, da lo mismo. La temperatura la define la actividad metabólica de los microorganismos. Hay que hacer determinadas mezclas de compost porque el proceso no funciona cuando la relación carbono y nitrógeno no es la adecuada.

En el compost se produce oxigeno, pero también metano, porque el material está muy húmedo y genera zonas muertas o anaeróbicas. Actualmente, una gran discusión es cuánto aporta el compostaje al cambio climático en relación a la producción de gases de efecto invernadero.

Cuadro 2. Microorganismos de interés. Fuente: Presentación de María Mercedes Martínez.

El lombricompuesto es otra alternativa de tratamiento de los materiales orgánicos En el mercado comercial la lombriz Eiseniafética es la más rápida en comer, se multiplica muy rápido y todo su proceso es relativamente sencillo, aunque algo costoso. También están las sustancias húmicas, que son muy prácticas porque pueden ser líquidas y se van a través del sistema de riego. Hay sustancias alta, media y baja humificadas y de ellas se pueden conseguir de varios productos. Por el sistema de riego es fácil de aplicar para aportar carbono al suelo. La ventaja de esta sustancia es que su gran ramificación o gran cantidad de radicales libres influyen en la capacidad de intercambio catiónico del suelo.

Si comparamos las sustancias húmicas y el compost, la primera tiene muy baja actividad biológica, mientras que el compost está lleno de bichos con mucha actividad de transpiración.

Otro elemento muy utilizado en otras partes del mundo, como Chile, es el té de compost, cuyo proceso consiste en la extracción de lo soluble del compost. En la actualidad, incluso hay máquinas para hacer este té de compost con termostatos, que generan calor para que suelte más. “Es un proceso aeróbico, no es un biol. Su calidad depende de dos cosas: que el compost  y el agua sean de buena calidad. No hace milagros, no cambia ninguna propiedad biológica presente en el material”, recalca Martínez.

Cuadro 3. Eficiencia de los biofertilizantes. Fuente: Presentación de María Mercedes Martínez.

EL PROCESO DE LA RIZOGÉNESIS

Entonces, estos materiales orgánicos tratados se aplican para generar carbono en el suelo, aportar nutrientes en el proceso de degradación, y todo ello va asociado a incrementar la actividad biológica y rizogénica del suelo. “Son muchos los microorganismos que se multiplican cuando se aplica materia orgánica. La planta no necesita carbono del compost, sino los microorganismos del suelo que establecerán una comunicación con la raíz a través de señales químicas. Todo ese proceso se llama rizogénesis, que en pocas palabras es la estimulación de la raíz, y que empieza con el proceso de adhesión de muchos de estos organismos y la generación de un mucigel bacteriano, una especie de gel que se pega alrededor de las raíces en donde se activa la interrelación entre microrganismos y la planta. La comunicación química a nivel vegetal que ocurre es muy importante para muchos procesos, tanto de control de patógenos como en relación con los benéficos”, explica.

Desde semilla, una planta va creciendo expuesta a diferentes factores, como bióticos y abióticos, por eso se van incorporando microorganismos desde un inicio. Por eso, la experta recomienda la aplicación de productos biológicos en los primeros estados de la planta. “Si una semilla se siembra con hongos micorrícicos, cuando germine y aparezca la radícula, ese hongo tiene la posibilidad de agarrarse a la raíz; pero si tengo un árbol adulto de cítrico y le pongo la micorriza entre los primeros 20 cm, la planta no podrá agarrarlo. Es importante saber cuál es el mejor momento para aplicar un producto biológico”, expuso.

Mientras un grupo se quedará en la rizósfera, otros organismos crecerán a lo largo del ciclo de vida de la planta, en las hojas o frutos. En general, hablamos de cuatro ambientes de la planta: espermosfera (semilla), la rizósfera, filosfera (piel de la planta) y endofíticos (dentro de la planta).

EL DESARROLLO DE LOS MICROBIOMAS Y LOS BIOINOCULANTES

A finales del siglo XX se comenzó a obtener los microorganismos a través de herramientas moleculares. Hoy por hoy ya no se habla de los microorganismos funcionales, sino de los microbiomas que están asociados a la raíz, semilla, hoja y fruta. Por ejemplo, existen muchos de estos en la piel de la palta, que se vienen estudiando para el control de enfermedades, mientras que un grupo de esos organismos denominado filogenéticos ya se vienen comercializando.

De acuerdo a Martínez, los microbiomas rizosféricos se dividen en tres grandes grupos: buenos, malos (patógenos) y feos (contaminantes de alimentos). Para la académica, los buenos son los que ayudan al crecimiento y desarrollo, la nutrición, la tolerancia al estrés, la respuesta sistémica y protección en el cultivo. Por ejemplo, están aquellos que fijan el nitrógeno atmosférico, hacen control biológico o se encargan de la transformación o degradación de la materia orgánica. Dentro de esos buenos, se han obtenido preparaciones microbianas que son conocidos como bioinoculantes. El inóculo es un ser vivo o el metabolito del organismo que se introduce en un ecosistema, como una vacuna. Existe un gran mercado de microorganismos de interés que provienen de bacterias, hongos, algas y virus. En el caso de algas marinas, el Perú es líder en inoculantes.

Lamentablemente, en América Latina no hay normativas que regulen estos productos biológicos y eso es un problema, porque hay productos muy malos, que pueden dañar este mercado creciente, según explica la especialista.

LOS BIOINOCULANTES SEGÚN SU FUNCIÓN

Los organismos que se dedican exclusivamente a la movilización de nutrientes se denominan biofertilizantes. La primera generación de estos fueron los fijadores de nitrógeno, entre los que destacó por muchos años el Rhizobium. Sin embargo, ahora hay otros organismos como Azotobacter y Azospirillium. Hay otros que viven en el tallo de la raíz como el Glunocetobacter muy utilizado en caña de azúcar.  Si quieren hacer una fijación exitosa de nitrógeno en cultivos orgánicos se debe obligatoriamente usar materia orgánica, enfatizó la especialista.

El segundo gran grupo de biofertilizantes son los Fosfato solubilizadores. Hoy en el mercado existe un gran número de estos productos en base a hongos y bacterias solubilizadoras de fósforo (fosfato de Ca / Mg y fosfato de Fe / Al), cuya función es movilizar el fosforo mineralizado para un mejor crecimiento de la planta. “Estos bichos producen ácidos orgánicos de manera permanente, de tal manera que se produce la solubilización. Adicionalmente, tienen un segundo mecanismo que es  enzimático sobre la materia orgánica”, precisa Martínez.

Los hongos micorrícicos forman parte del grupo de biofertilizantes del fósforo. Para conseguir el crecimiento de sus grandes hifas, estos hongos necesitan mucha energía, es decir, requieren movilizar el fósforo.  En el mercado se comercializan hongos de micorriza para fijar nitrógeno, “pero es falso”, dice la experta, porque solo pueden movilizarlo, y ese es un proceso diferente. También participan de la elongación de la raíz, uno de los beneficios más importante que tiene un efecto directo en el control de patógenos. En muchos casos, las micorrizas compiten con los hongos patogénicos por el espacio.

Además de estos biofertilizantes que fijan el nitrógeno y que solubilizan los fosfatos, ha comenzado a comercializarse otro grupo de solubilizadores de zinc, potasio, manganesio y boro. En especial, en ese desarrollo se encuentra India.

En cuanto a la eficiencia de estos biofertilizantes, la experta afirma que aún hay mucho desconocimiento de lo que se puede medir. En la práctica hay muchos factores que afectan el establecimiento de los microorganismos en el suelo, como es el tiempo y el tipo de materia orgánica en el suelo. Sin embargo, la eficiencia de los biofertilizantes está asociado a la cantidad de nutrientes movilizados por hectárea. Por ejemplo, un microorganismo puede movilizar desde 20 kg de nitrógeno por hectarea.

En cuanto a los biofertilizantes, los fijadores de N (78%) son el grupo más grande que se conocen en el mercado mundial.

Preparación de una ‘montaña’ de compost.

BIOINÓCULOS Y EL CONTROL BIOLÓGICO

El segundo gran grupo de los bioinóculos son los que permiten un control biológico asociado a microorganismos que pueden ser antagonistas, es decir que producen antibióticos, enzimas u otras sustancias que inhiben al patógeno. También pueden generar entomopatógenos, como el Bacillus thuringiensis que es el más conocido. Un tercer grupo de controladores biológicos son los que estimulan la resistencia inducida siendo  la más conocida  la Trichoderma. Los mecanismos de control de las Trichodermas están asociados a la producción de metabolitos secundarios, que son capaces de producir antibióticos, lactonas y terpenos. También hay un mecanismo físico que implica envolver al otro hongo y eso se denomina micoparasitismo. Hacia el 2016 aparecieron en el mercado global Trichodermas que tienen la capacidad de controlar nematodos, propiedad desconocida hasta hace poco.

Bacillus sp. es otro grupo bastante comercializando, que funciona como entomopatógeno y antagonista y estimulador de diferentes cultivos. Entre ellas, figuran B. thuringiensis, B. subtilis, B. polimixa, B. pumilus y B. amyloliquefaciens. “Estos tienen un efecto interesantísimo porque son capaces de producir esporas y  quedarse quietos hasta la llegada de agua o de materia orgánica, según la urgencia, y de allí esporulan o producen nuevamente células vegetativas. Se comercializan tanto las bacterias como sus metabolitos”, explica.

La resistencia sistémica inducida es otra de las funciones de estos contralores biológicos. Por ejemplo, el hongo Venturia inaequalis ocasiona la presencia de motas moradas en las hojas de manzana. Sin embargo, en un mismo predio se pueden observar hojas con distinto grado de severidad del moteado. Puede ocurrir que un controlador benéfico actúe como elicitor (moléculas capaces de inducir cualquier tipo de defensa en la planta) generando una transmisión de una señal que una parte de la planta recibe y que posteriormente se transmite para dar una respuesta inducida. De allí que las plantas tratadas con un benéfico pueden tener menor incidencia de moteado. La investigadora agrega que también B. thuringiensis puede generar resistencia sistémica inducida en plantas.

Un último avance en control biológico que menciona la académica es el uso de bioinoculantes y de levaduras  en poscosecha, en especial en Europa. Adicionalmente, eotros centros de investigación se está desarrollando la nanotecnología a partir de microorganismos para generar  películas alrededor de la fruta y la piel de la fruta y así generar la protección que se necesita.

Más de 2,000 productos están registrados como biocontroladores en el mundo, de los cuales el principio activo que tiene más presencia son las bacterias seguido de los hongos y las levaduras.

Si se observa que la ‘montaña’ de compost despide calor o humea es que la fermentación se está produciendo correctamente.

LOS BIOESTIMULANTES

El último gran grupo de inoculantes son los bioestimulantes, que hoy día son muy comercializados, y que cuentan con una sustancia o microorganismo que ejerce la función  de estimular procesos naturales que generen beneficios en la planta, como por ejemplo el crecimiento radicular. Además pueden promover o aumentar la absorción/eficiencia de nutrientes, mejoran la tolerancia al estrés abiótico y la calidad de cultivos.

En cuanto a sus orígenes, puede provenir de algas (Durvillaea antartica, Echlonia maxiuma), bacterias  o de animales (parasitoides) o microrganismos como la proteína hidrolizada, que se comercializa con éxito en plantas.

En los países donde no hay legislación para bioproductos, muchos delos productos orgánicos entran como bioestimulantes porque no se necesita presentar documentación. Martínez conmina a entender qué tipo de inoculante se está adquiriendo, si es un bioestimulante o biofertilizantes o si es un organismo de control biológico. ¿Cómo saber si lo que te venden tendrá éxito? “La calidad depende de la formulación y concentración que traiga el producto. Hay formulaciones líquidas, la mayoría se vende así en microorganismos. La formulación sólida viene en talco, cal o arcilla, que deseca mucho los microorganismos. Además están comenzando a aparecer en el mercado las formulaciones nano: nanoinoculantes o nano fertilizantes”, refiere.

En cuanto a la eficacia, refiere que hay que tomar otros indicadores diferentes a los convencionales. “Necesitamos cambiar de mentalidad, pensar no solo en los análisis químicos sino en otros nuevos que sean más rápidos, de alta sensibilidad. En suelo, hay otros indicadores no solo agronómicos que son muy rápidos en dar respuesta frente al uso de materiales orgánicos y/o bioproductos. En calidad de suelos es mucho lo que se puede evaluar. Por ejemplo, hay que incluir enzimas de suelos, que hoy ya se conocen las técnicas para su evaluación. El pH o textura de un suelo no cambian tan rápidamente, pero la presencia de una bacteria, una enzima o un grupo microbiano sí puede cambiar en cuestión de meses. También se pueden hacer mapas de indicadores bioquímicos, por ejemplo, de enzimas vinculadas a la degradación de materia orgánica, del amonio monooxigenase y fosfatazas”, dice.

Otro indicador que recomienda la investigadora es la densidad de raíces a nivel agronómico, pues uno lo que busca es el aumento en la rizogénesis. Lo que se observa es que integrando materia orgánica, microorganismos y una fertilización ajustada es posible llegar a hacer agricultura convencional pero de manera más sustentable, mejorando las condiciones y la calidad del suelo.