Aplicación de microorganismos promotores de la descomposición de los residuos de cosecha y promotores del crecimiento vegetal en caña de azúcar

Por: Ing. Juan Pablo Erazo Arias
eMAIL: jperazoa@gmail.com

FUNDAMENTOS TEÓRICOS DEL USO DE MICROORGANISMOS EN LA AGRICULTURA.

1.0 LOS MICROORGANISMOS.

1.1 Hongos.

1.1.1 Trichoderma

Trichoderma contribuye al crecimiento en cuanto a profundidad de las raíces de las plantas, haciendo que estos cultivos sean más resistentes a la sequía. Las raíces de colonizadas por Trichoderma requieren un 40% menos de fertilizantes nitrogenados con relación a las raíces que no se encuentran colonizadas (Montero et al.,----) .

El Hongo Trichoderma ejerce un efecto favorable en la primera fase de desarrollo de la caña de azúcar, ya que es capaz de inhibir la acción de otros hongos, además, Se pudo comprobar que la aplicación de Trichoderma fue eficiente debido a que en todas las combinaciones donde se aplicó este producto, se logró un mayor número de posturas germinadas que en la variante donde no se aplicó el mismo.

Dentro de los organismos utilizados en bioremediación se ha estudiado el genero Trichoderma, el cual puede degradar organoclorados, clorofenoles, y otros insecticidas coma DDT, endosulfán, pentacloronitrobenceno, aldrin y dieldrin, herbicidas como trifluralin y glifosato. (Esposito y Da Silva, 1998). Este hongo posee enzimas tales como celulasas, hemicelulasas y xylanasas que ayudan a la degradación inicial del material vegetal y por último enzimas de mayor especialización que contribuyen a la simplificación de moléculas complejas como son las de biopesticidas (Kaytama y Marsumara, 1993) .

Trichoderma spp toma nutrientes de los hongos (a los cuales degrada) y de materiales orgánicos ayudando a su descomposición, por lo cual las incorporaciones de materia orgánica y compostaje lo favorecen. La velocidad de crecimiento de este organismo es bastante alta, por esto es capaz establecerse en el suelo y controlar enfermedades (Esposita y Da-Silva, 1998; Papavisas, 1985) .

La aplicación de Trichoderma para el control de enfermedades tiene varias ventajas:

1. Trichoderma ofrece un control eficaz de enfermedades de plantas.
2. Posee un amplio rango de acción.
3. Este hongo está propagándose en el suelo, aumentando sus poblaciones y ejerciendo control duradero en el tiempo sobre hongos fitopatógenos.
4. Este hongo ayuda a descomponer materia orgánica, haciendo que los nutrientes se conviertan en formas disponibles para la planta, por lo tanto tiene un efecto indirecto en la nutrición del cultivo.
5. Trichoderma estimula el crecimiento de los cultivos porque posee metabolitos que promueven los procesos de desarrollo en las plantas.
6. Puede ser aplicado en compostaje o materia orgánica en descomposición para acelerar el proceso de maduración de estos materiales, los cuales a su vez contendrán el hongo cumpliendo también función de biofungicida.
7. Favorece la proliferación de organismos benéficos en el suelo, como otros hongos antagónicos.
8. No necesita plazo de seguridad para recolección de la cosecha.
9. Preservación del medio ambiente al disminuir el uso de fungicidas.
10. Economía en los costos de producción de cultivos (Chet and Inbar, 1994).
11. Ataca patógenos de la raíz (Pythium, Fusarium, Rhizoctonia) y del follaje (Botriys y Mildew) antes que puedan ser los detectados y evita el ataque de (Phytophtora).*
12. Previene enfermedades dando protección a la raíz y al follaje.*
13. Promueve el crecimiento de pelos absorbentes y raíces alimenticias. *
14. Mejorando la nutrición y la absorción de agua.*
15. Disminuye o elimina la dependencia de fumigantes químicos. *
16. No se ha registrado ningún efecto fitotóxico.*

 1.1.2 Paecilomyces

Solubilizador de fósforo y regulador de nematodos.
En el ciclo del fósforo hay unos microorganismos, principalmente hongos y bacterias, que son capaces de solubilizar compuestos insolubles en P con Fe (estrenuita), con Al (variscita) o con Ca (fosfato tricálcico o fosfato ortocálcico), según Brady y Weil, citados por cabrera (2000) , estos microorganismos capaces de solubilizar este fósforo, lo hacen mediante la acidificación del medio liberando a él protones y/o ácidos orgánicos como cítrico, oxálico o succinico. Cabrera (2000) encontró especies de hongos Penicillium, Aspergillus, Scytalidium y Paecilomyces presentando una alta actividad solubilizadora de fósforos.
La facultad que posee para parasitar huevos de nematodos, también se ve algunas veces o se expresa sobre nematodos en estados libres o móviles, o sobre hembras sedentarias, pero es mas agresivo sobre los huevos. (Cabanillas et al., 1989) .

Las toxinas producidas por parte del Paecilomyces afectan el sistema nervioso y causan deformación en el estilete de los nematodos que sobreviven, lo que permite reducir el daño y sus poblaciones.

Al controlar las poblaciones de nematodos, se reducen las posibilidades de enfermedades a nivel de la raíz, pues los sitios de penetración o entrada de estas son los mismos por donde el nematodo se ha fijado o adherido a succionar nutrientes y a desarrollar su ciclo de vida, sumado a esto, se reducen el numero de raíces no funcionales que se traduce en una mejor nutrición y en un mayor anclaje, que para el caso de la caña significa una reducción en los índices de volcamiento y demás efectos que esto acarrea.

1.1.3 Saccharomyces (C.U.M, 1997)

Las levaduras sintetizan sustancias antimicrobiales y otras substancias útiles para el crecimiento de las plantas, a partir de aminoácidos y azúcares secretados por las bacterias fotosintéticas, la materia orgánica y las raíces de las plantas.
Las sustancias bioactivas producidas por las levaduras como hormonas y enzimas, promueven la división activa de células y raíces. Estas secreciones también son sustratos útiles para los Microorganismos como las bacterias ácido lácticas y los actinomicetos.
Las diferentes especies de Microorganismos (bacterias fotosintéticas y ácido lácticas y levaduras) tienen sus funciones respectivas. Sin embargo, las bacterias fotosintéticas son consideradas el eje central de la actividad de estos microorganismos.
Las bacterias fotosintéticas dan sostén a las actividades de los demás microorganismos, sin embargo, las bacterias fotosintéticas también utilizan substancias producidas por otros microorganismos. Este fenómeno se conoce como “Coexistencia y Coprosperidad”. El incremento de las poblaciones de Microorganismos en el suelo a través de su aplicación, promueve el desarrollo de microorganismos benéficos ya existentes en el suelo. Debido a esto, la microflora del suelo se vuelve abundante, y así el suelo desarrolla un sistema microbiano balanceado. En este proceso, algunos microbios específicos del suelo (especialmente los nocivos) son suprimidos, reduciendo así la incidencia de enfermedades causadas por patógenos del suelo. En estos suelos desarrollados, los Microorganismos Eficaces mantienen un proceso simbiótico con las raíces de las plantas en la rizosfera.
Las raíces de las plantas también secretan sustancias como carbohidratos, aminoácidos, ácidos orgánicos, y enzimas activas. Los Microorganismos Eficaces utilizan estas sustancias para su crecimiento. Durante este proceso, también secretan y proveen aminoácidos, ácidos nucleicos y una variedad de vitaminas y hormonas a las plantas. Los Microorganismos “Eficaces” coexisten en la rizosfera con las plantas. Por esta razón, las plantas crecen excepcionalmente bien en suelos dominados por estos agentes.

1.2 Bacterias.

1.2.1.1 Azotobacter y Azospirillum.

Hapase et al, 1984 , encontró que al inocular con azotobacter las yemas de caña de azúcar al momento del transplante y la inmersión de las raíces al momento de la siembra, originaba un incremento en la velocidad de germinación, en el establecimiento del material trasplantado, en el desarrollo de las raíces, el macollamiento, la altura y numero de tallos movibles, lo cual incremento la producción por unidad de área.

En el congreso internacional de la caña de azúcar realizado en Australia en 1997, se demostró que con la aplicación de Azotobacter y Azospirillum se pueden reducir la perdidas de Nitrógeno (NO3) por lavado, permitiendo la aplicación hasta de 400kg de N sin que se presenten riesgos ambientales, pues los niveles de perdidas están entre los valores permitidos y se estima que es posible hacer una reducción de al menos el 20% de fertilizante nitrogenado sin afectar la producción (Hussigi et al, 2001) .

En Rio de Janeiro Brasil, Dobereiner J. 1992 , mostró que con la inoculación de bacterias diazotroficas (diazo= N2, trofic = Nutrición) en caña de azúcar se pueden fijar hasta 150kg de nitrógeno por hectárea año.

En experimentos de campo para evaluar la respuesta de la caña de azúcar a la aplicación de un biofertilizante elaborado con la cepa INICA-8 de Azospirillum sp, debido a su alta potencialidad dinitrofijadora; Realizados en la Red Geográfica Experimental del INICA, en diferentes condiciones edafo-climáticas y de manejo fito-técnico. Los resultados indican que los retoños responden con diferentes magnitudes y altos niveles de sustitución de fertilizantes minerales desde y por encima de 50% del nitrógeno total necesario para el ciclo de la plantación, cuando se realizan inoculaciones de Azospirillum en la rizosfera en concentraciones de 109 cel/ml de bioproductos puros, frescos y bien conservados. Los incrementos medios por producciones adicionales están en orden aproximado a 20% cuando se inocularon dosis en el rango 80 a 100 L/ha del biopreparado, observándose un alto índice de frecuencia positiva de las respuestas obtenidas (76%) de los experimentos cosechados. (INICA, 2000)

La Asociación Surafricana de Tecnología de la Caña de Azúcar, menciona que el cultivo de la caña de Azúcar deriva unos 25kg por hectárea año, resultados encontrados en su estación experimental (Purchase, 1980) .

1.2.1.2 Lactobacillus (C.U.M, 1997)

Las bacterias ácido lácticas producen ácido láctico a partir de azúcares y otros carbohidratos desarrollados por bacterias fotosintéticas y levaduras. Desde tiempos antiguos, muchos alimentos y bebidas como el yogurt y los pepinillos son producidos usando bacterias ácido láctico. Sin embargo, el ácido láctico es un compuesto altamente esterilizante que suprime microorganismos nocivos y mejora la descomposición de la materia orgánica. Además las bacterias ácido lácticas promueven la fermentación y descomposición de materiales como lignina y celulosa, eliminando así los efectos indeseables de la materia orgánica no descompuesta.
Las bacterias ácido lácticas tienen la habilidad de suprimir microorganismos causantes de enfermedades como Fusarium, los cuales aparecen en sistemas de producción continua. Bajo circunstancias normales, las especies como Fusarium debilitan las plantas cultivadas, exponiéndolas a enfermedades y a poblaciones crecientes de plagas como los nemátodos. El uso de bacterias ácido lácticas reduce las poblaciones de nemátodos y controla la propagación y diseminación de Fusarium, mejorando así el medio ambiente para el crecimiento de cultivos.

1.2.1.3 Burlkholderia.

De entre las PGPR s usadas en biocontrol, las bacterias del genero Pseodomonas (gram negativa) son de las mas conocidas, produciendo una amplia gama de metabolitos con capacidad antimicrobiana. Su mecanismo de acción es conocido y puede ser bien por competencia nutricional a través de la producción de sideroforos que secuestran hierro y que no pueden ser usados por organismos patógenos, bien por la inducción de resistencia sistémica inducida, restringiendo la penetración del patógeno en la planta, optimizando su defensa, o bien por la producción de antibióticos, fenazinas, pioluteorina, ácido cianhidrico, etc. efectivos contra enfermedades fúngicas, como la podredumbre negra de la raíz (Antón, 2000) .

Las rizobacterias Bacillus y Pseudomonas han demostrado en condiciones de invernadero su capacidad para desencadenar una aceleración en el reciclado de nutrientes al mismo tiempo que estimulan el desarrollo de un sistema radical más eficaz para la absorción de nutrientes. Además del efecto favorable sobre la fisiología de la planta, estas bacterias han demostrado su capacidad para evitar la entrada de patógenos, probablemente por un proceso de ocupación de nicho, también se ha comprobado su capacidad para producir sideroforos, así como la capacidad de inhibición de hongos fúngicos "in-vitro" (Antón, 2000)

La producción de sustancias estimuladoras del crecimiento es otra de las propiedades detectadas por las bacterias del género Pseudomonas y sus principales ventajas son inducir la iniciación radicular e incrementar la formación de raíces y pelos radiculares como así también el desarrollo vegetal general del cultivo de trigo. Las principales sustancias estimuladoras producidas son de tipo hormonal como auxinas, giberelinas y citoquininas pero también producen sustancias de otro tipo como aminoácidos y promotores específicos del crecimiento. (Rizobacter, 2001)

Burkholderia cepacia se describe como una bacteria muy atractiva y de considerable atención por su versatilidad genética, apareciendo como patógeno de plantas, saprofítico, biorremediador y agente de biocontrol en cultivos de interés agrícola. Entre sus mecanismos de acción se destacan el aumento de la toma de agua y nutrientes por la planta, la producción de fitohormonas y el biocontrol de patógenos (Sanchez et al., ----).

Por lo que trabajar con productos a partir de los metabolitos activos de B. cepacia, en ausencia o no de la célula como tal, brinda magnificas posibilidades para su utilización como agente del biocontrol, además constituyen una alternativa eficaz a quimiotóxicos, altamente contaminantes y peligrosos para la salud (Sanchez et al., ----).