- Incrementos de la fijación biológica del nitrógeno mediante la inoculación combinada de bacterias fijadoras de n2 atmosférico.
Impacto ambiental de la aplicación de fertilizantes nitrogenados. Importancia del cultivo. Procesos de fijación de N2 atmosférico. Azotobacter sp. diazótrofo no simbiótico. Producción de sustancias fisiológicamente activas y aplicación práctica de Azotobacter sp. Fijación simbiótica de N2 atmosférico. Características de Rhizobium sp. Factores que afectan la nodulación y la fijación de N2 en las leguminosas. Aplicación práctica de Rhizobium sp. en cultivos de frijol común (Phaseolus vulgaris L.). Aplicación de la inoculación combinada de bacterias fijadoras de N2 atmosférico. Componentes del rendimiento. Impacto económico-ambiental.ografía.
1. Introducción.
Un puñado de tierra contiene billones de microorganismos, son tantos tipos diferentes que se desconocen las cantidades exactas. Actualmente conocemos algunos de ellos; sólo se han descrito formalmente alrededor de 500 microorganismos no-eucariontes, lo que contrasta con las 500 000 especies de insectos ya descritas. Se conoce muy poco de la Microbiología, a pesar de que es la parte de la Biología que se proyecta más ampliamente hacia el mantenimiento de la vida en el planeta (Anónimo, 2001 b)....
2. Revisión Bibliográfica.
Ciertos microorganismos del suelo pueden incrementar la disponibilidad de nutrientes para las plantas, otros producen compuestos como vitaminas, hormonas y antibióticos que contribuyen a la salud vegetal y a la obtención de altos rendimientos. El hombre con el desarrollo tecnológico aplicó métodos microbiológicos para estudiar estos microorganismos y utilizarlos posteriormente, bajo el nombre genérico de biofertilizantes, en las prácticas agrícolas contemporáneas. (Compagnoni, 1997; Guet, 1997)...
3. Impacto ambiental de la aplicación de fertilizantes nitrogenados.
El uso de nitrógeno sintético en los últimos 40 años ha aumentado de 3.5 millones a 80 millones de toneladas, tanto en países desarrollados como en vías de desarrollo, incrementándose sus costos de producción a más de $ 20 billones USD anualmente (Hardy, 1993, citado en Anónimo, 2001 a). En este periodo, el ciclo global del N2 se ha visto afectado por el incremento irracional de la fijación de N2 mediante procesos industriales, es decir, mediante la aplicación de fertilizantes nitrogenados; pero su impacto ambiental aun está por calcularse...
4. Importancia del cultivo.
Los hechos concernientes al cultivo de leguminosas varían tanto como lo hacen las especies. Con respecto a la alimentación humana, el cultivo de unas pocas especies jugó un importante rol en la historia de la raza humana. En las regiones del actual México en el 4000 A.C. ya se consumía el frijol común como importante fuente de alimento. Arvejas (Vicia sativa) y habas (Vicia faba) se han encontrado en fosas arqueológicas en el Medio Oriente, que datan del año 6000 A.C. Las migraciones, guerras y el comercio permitieron a algunas especies como el maní (Arachis hipogea) soja (Glycine max), frijol (Phaseolus vulgaris) y haba (Vicia faba) diseminarse a numerosas regiones a lo largo del mundo. Sin embargo, excepto para las semillas oleaginosas (soja y maní), las leguminosas han sufrido una recesión muy aguda, particularmente debido a la competencia de los cereales (FAO, 1995)...
5. Procesos de fijación de N2 atmosférico.
Los proceso de fijación del N2 atmosférico, es decir, obligarlo a reaccionar con otros elementos para formar un compuesto químico que lo contenga puede lograrse mediante métodos químicos y métodos biológicos. Mayea et al. (1998) señala que los métodos químicos se basan en descargas eléctricas, donde se forma óxido nítrico el cual al reaccionar con el agua de lluvia origina ácido nítrico. Este ácido reacciona con el amoniaco (NH3) del aire para producir nitrato de amonio (NO3NH4) y de esta forma mediante las precipitaciones llega al suelo una modesta cantidad de nitrógeno. Se estima que este proceso puede fijar alrededor de 10 millones de toneladas métricas de N2 por año (Hardy, 1993, citado en Anónimo, 2001 a)...
6. Azotobacter sp. diazótrofo no simbiótico.
Las bacterias aerobias de vida libre fijadoras de N2 más conocidas se encuentran formando parte de las familias Azotobacteriaceae, Spirillaceae y Bacillaceae. Del género Azotobacter se han descrito varias especies: Azotobacter chroococcum (Beijerinck 1901), A. vinelandii (Lipman 1903), A. agilis (Beijerinck; Winograsky 1938) y A. paspali (Dobereiner 1966); sin embargo no todas tienen características perfectamente definidas (Martínez, 1986; Mayea et al., 1998; Itzigsohn et al., 2000)...
7. Producción de sustancias fisiológicamente activas y aplicación práctica de Azotobacter sp.
Desde el punto de vista histórico, es Azotobacter el microorganismo que de una forma más amplia ha sido utilizado en la agricultura. Las primeras aplicaciones de estas bacterias datan de 1902, alcanzando una amplia utilización durante las décadas del 40, 50 y 60, particularmente en los países de Europa del Este (González y Lluch, 1992)...
8. Fijación simbiótica de N2 atmosférico.
Dentro de los métodos biológicos de fijación del N2 atmosférico también se encuentran las bacterias capaces de realizar este proceso en simbiosis con formas superiores de vida, específicamente el género Rhizobium, las cuales establecen relaciones simbióticas con plantas pertenecientes a la familia Fabaceae (Bauer, 2001)...
9. Características de Rhizobium sp.
Según Mayea et al. (1998) y Martínez-Viera (1986), las especies del género Rhizobium son quimiorganotróficas y crecen mejor sobre medios complejos de 25 a 30 oC, todas las cepas utilizan glucosa, galactosa, fructosa, tiamina y pentatenato de calcio. El hierro (Fe) es necesario para la síntesis de hemoproteína, este elemento es un constituyente de la leghemoglobina, se encuentra presente en la Fe-proteína y en la Mo-Fe proteína, componentes de la nitrogenasa, así como en la ferridoxina bacteriana. A pesar de que las cantidades de este elemento necesarias para el funcionamiento eficiente de los nódulos son altas, constituye normalmente, en cantidades absolutas, una pequeña fracción del total asimilable por las plantas, por ello, cuando en las leguminosas se observan síntomas de deficiencias de Fe, podemos estar seguros de que la simbiosis no se está efectuando y se debe agregar rápidamente el elemento. La escasez de cationes divalentes (Ca y Mg) conduce a pérdidas marcadas de viabilidad. La necesidad de trazas de Co en la síntesis y funcionamiento de la vitamina B12 se ha considerado como una interacción que proviene de la toxicidad del Ni o Cu. La deficiencia de cinc (Zn) tiene un efecto adverso sobre la nodulación y se observa, sobre todo, cuando hay altos niveles de fósforo...
10. Factores que afectan la nodulación y la fijación de N2 en las leguminosas.
Caba et al. (2001) señalan que los nódulos radicales de las leguminosas son estructuras complejas, como ponen de manifiesto los estudios histológicos y fisiológicos, cuyo desarrollo y funcionamiento están regulados principalmente por la planta, la cual controla el número de nódulos mediante un mecanismo endógeno de retroinhibición o inhibición "feedback" y que se ha llamado de autorregulación...
11. Aplicación práctica de Rhizobium sp. en cultivos de frijol común (Phaseolus vulgaris L.).
Martínez-Viera (1986), reporta que la respuesta a la inoculación del frijol en condiciones de campo es variable, y son frecuentes las respuestas negativas. En trabajos realizados se han obtenido aumento en los rendimientos hasta de 98.6 % con tres cepas de seis probadas. El crecimiento de las plantas fue similar al de lotes que recibieron 50 t de N ha-1, mientras los lotes no inoculados mostraron síntomas claros de deficiencia. En lo que respecta a la fijación, se han reportado cantidades de reducción del acetileno en las plantas hasta de 30 mol C2 H4 h-1 considerándose comunes en las simbiosis efectivas cantidades superiores a 20 mole. A pesar de estos resultados que indican una elevada efectividad de la simbiosis se han reportado notables porcentajes de plantas noduladas sin inoculación en distintas regiones, tales como en el Medio Oeste de Estados Unidos, al igual que en Río Grande do Sul y Sao Paulo (Brasil), principalmente en cultivos comerciales de frijol (Phaseolus vulgaris). En Cuba el porcentaje de plantas no inoculadas con nódulos ha oscilado entre 15 y 25 %. Esta nodulación natural no significa efectividad en la fijación, como lo indica el hecho de que en una evaluación de 85 cepas aisladas de nódulos formados naturalmente en plantas de frijol, solo 14 % fueron eficientes, 69 % moderadamente eficientes y 17 % ineficientes...
