biofertilización para la sostenibilidad
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Biofertilizacion para la sosteniblidadTRANSCRIPT
www.inifap.gob.mx
La biofertilización para la sostenibilidad de las actividades agropecuarias
JF Aguirre MedinaA Mendoza López
30 de Octubre de 2012
2º Festival Cultural Provincia Zoque
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) .
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
Situación actual
La utilización de los microorganismos en las actividades agrícolas se remontan a la edad media, en la Roma antigua, pero su desarrollo y progreso aumentaron con el invento del microscopio y las técnicas microbianas (Freire, 1975) .
Antecedentes
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 síntesisde 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
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).
El proceso industrial utiliza energía no renovable y los microbios realizan el mismo proceso con la energía de la fotosíntesis.
Situación actual
Cuando las bacterias, hongos, actinomicetosson usadas en la agricultura comercial tienendiferentes denominaciones, como inoculantes(Vincent, 1970), inoculantes microbianos (Okonet al., 1998), Fertilizantes microbianos(Dommergues, 1978) y últimamentebiofertilizantes o Biofertilizantes microbianospara separarlos de las compostas.
Situación actual
También 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 géneros 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
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 plantasy 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.
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.
A LA SEMILLA AL SUELO
Formas de aplicación
Sistemas de riego
Cultivos en un mediode agar.
A base de turba(Son los más usados pormayor Sobrevivencia deCélulas en el envase ola semilla)
Líquidos o en caldos
Liofilizados
Concentradoscongelados
Cultivos enVehículos deAceite.
Presentaciones
Inducción Tecnológica de los Biofertilizantes en México a partir de 1999
La producción del Biofertilizante se realiza mediante la Fundación Mexicana para la Investigación Agropecuaria y Forestal ACla distribución a los productores a través del Programa Alianza para el Campo de SAGAR
Azospirillum
Rhizobium yBradyrhizobium
Micorriza-arbuscular
Biofertilizante
Experiencias
RESUMEN DE HECTAREAS BIOFERTILIZADAS
CICLO AGRICOLA Miles ha
PV 99
OI 99/00
PV 2000
577,652
411,000
893,611
1 882 263
Miles Dosis
753,191
893,764
1,723 485
Total 3 370 440
Asignación de materia seca en dos cultivares de frijol inoculados con uno o
varios microorganismos.
Tratamiento
Bayo Madero Pinto VillaLámina foliar*
Raíz Tallo Lámina foliar
Raíz Tallo
-------------------------------------(g.g-1) --------------------
Rhizobium etli 0.78 ab 0.82 b 0.50 b 0.66 b 1.00 a 0.53 b
Azospirillum brasilense 0.71 bc 0.98 a 0.36 c 0.59 c 0.90 b 0.37 d
Glomus intraradices 0.80 a 0.70b c 0.48 b 0.58 c 0.70 de 0.43 c
Testigo 0.54 e 0.63 cd 0.36 c 0.40 d 0.87 bc 0.30 e
R. etli+ G. intraradices 0.76 ab 0.60 cd 0.68 a 0.75 a 0.55 f 0.66 a
A.brasilense+ G. intraradices 0.64 cd 0.56 d 0.48 b 0.58 c 0.66 ef 0.39 d
A. brasilense+ R. etli 0.60 de 0.70 bc 0.52 b 0.59 c 0.68 ef 0.33 e
A. brasilense + G. intraradices + R. etli
0.72 bc 0.62 cd 0.69 a 0.64 b 0.78 cd 0.37 d
C.V. (%) 5.02 6.93 7.54 3.0 5.61 3.01
Resultados en frijol
Tratamiento Relación raíz/vástago (g.g-1)
Bayo Madero Pinto Villa
Rhizobium etli 0.79 1.02
Azospirillum brasilense 0.99 1.00
Glomus intraradices 0.78 0.87
Testigo 0.68 0.89
R. etli + G. intraradices 0.78 0.55
A.brasilense + G. intraradices 1.03 0.82
A. brasilense + R. etli 0.96 1.28
A. brasilense + G.intraradices + R. etli 0.70 1.64
Relación raíz/vástago en dos cultivares de frijol inoculados con uno o varios microorganismos.
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
15
30
45
60
75
90
Arbúsculos
Vesículas
Colonización total
Edaddelaplanta(días)DinámicadelacolonizaciónmicorrízicaenlaraízdelfrijolPhaseolusvulgarisL.eninvernadero.
Porcentaje de infección micorrízica
Edad de la planta (días)
0
1
2
3
4
5
6
60 kg P2O5
Planta micorrizadaTestigo
30 kg P2O5
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10 80 100 10 80 100
A r e a fo l ia r p o r p la n t a e n f r i jo l P h a s e o lu s v u lg a r is c v . M ic h o a c á n1 2 -A -3 c o n in o c u la c ió n d e m ic o r r iz a -a rb u s c u la r y /o fó s fo r o .
Area foliar (cm
2 .planta
-1)
30 kg P2O5
10 20 30 40 50 60 70 80 90 90 100100 10 80 100 10 80 100
60 kg P2O5
Planta micorrizadaTestigo
Edad de la planta (días)
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
Vástago
Vástago
Grano
Grano
Contenido de fósforo en el frijol Phaseolus vulgaris L. cv.Michoacán 12-A-3 con y sin inoculación de micorriza-arbusculary dos dosis de fósforo en invernadero.
kg.h
a -1
1000
2000
3000
4000
5000
Testigo
A. brasilense
G. intraradices
A+G
CIRCE CIRSE CIRPAS CIRGOC CIRNE10 parcelas 20 parcelas 10 parcelas 3 parcelas 10 parcelas
Producción de grano de maiz en diferentes regiones de México. Los materiales son variedadescomerciales y algunos criollos en Pacífico Sur. La línea vertical indica ± el error estándar. Ciclo agrícola Pv 1999.
Testigo
A. brasilense
G. intraradices
A+G
Testigo
A. brasilense
G. intraradices
A+G
Testigo
A. brasilense
G. intraradices
A+G
Testigo
A. brasilense
G. intraradices
A+G
Resultados de validación en variedades de Maíz
Kg.
ha
-1
500
1000
1500
2000
Testigo A. brasilense G. intraradices A. brasilense +G. intraradices
Rendim
iento promedio
1529 kg.
Rendim
iento promedio
1895 kg.
Rendim
iento promedio
1912 kg.
Rendim
iento promedio
1932 kg.
Rendimiento medio de maíces criollos biofertilizados durante el temporal PV 1999 en diferentes regionesDe México Los valores son promedios de 24 parcelas de validación ± el error estándar
.
Resultados de validación de maíces criollos
Kg.
ha-1
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Testigofertilizado140-60-00
A. brasilense+140-60-00
G. intraradices+140-60-00
A. brasilense+ G. intraradices
+140-60-00
Producción del maíz H-40 biofertilizado en los estados de Puebla, Tlaxcala y México. LosValores son promedios de cuatro parcelas ± el error estándar.
Rendim
iento promedio
4559 kg
Rendim
iento promedio
5739 kg
Rendim
iento promedio
4683 kg
Rendim
iento promedio
4624 kg
Resultados de validación de maíces híbridos
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Testigofertilizado150 de N
A. brasilense+150 de N
G. intraradices+150 de N
A. brasilense+G. intraradices
+150 de N
Rendimiento del maíz H-515 biofertilizado en los estados de Chiapas y Guerrero. Los valores son promediosDe siete parcelas ± el error estándar.
Rend. prom
edio
5787 kg
Rend. prom
edio6611 kg
Rend. prom
edio
6497 kg
Rend. prom
edio
6989 kg
Kg.
ha-1
Resultados de validación de maíces híbridos
Kg.
ha-1
500
1000
1500
2000
2500
Testigo1937 kg.
Azospirillum
brasilenseprom
. 2182 kg
Glom
us intraradicesprom
. 2353 kg
Azospirillum
brasilense +G
lomus intraradices
prom. 2423 kg.
Rendimiento de sorgo en 14 parcelas de validación con biofertilizantes en el CIRNEdurante el ciclo agrícola OI 1999-2000. Se utilizaron diferentes variedades y la líneavertical indica ± el error estándar.
OI 99-200 PV 2000
Testigo1346 kg.
Azospirillum
brasilense +G
lomus intraradices
prom. 1863 kg.
Resultados de validación en sorgo
0
200
400
600
800
1000
1200Re
ndim
iento
(Kg/
ha)
Sorgo en La Patria, RioBravo Tmps
TestigoAzospirillumMicorrizaAzo+Mico
1000
2000
3000
4000
110-50-00 en Puebla y México. Pavón, Salamanca
y Romoga
120-90-00 en Michoacán y Jalisco. Saturno, Arandas
y Romoga
80-60-00 en OaxacaTemporalera y Bacanora
Testigo
Azospirillum
brasilense
Glom
us intraradices
Azospirillum
brasilense+ G
lomus intraradices
Testigo
Testigo
Azospirillum
brasilense
A. brasilense
Rendimiento de grano de trigo en parcelas biofertilizadas diversas regiones de Méxicoy con diferentes variedades y niveles de fertilidad. La línea vertical indica ± error estándar.
Kg.
ha-1
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
Testigo1666 kg.
Azospirillum
brasilense +G
lomus intraradicesprom
. 3625 kg.
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.
Sin fertilizante químico Con 110-50-00
Azospirillum
brasilense prom
. 2321 kg.
Testigo Fertilizado2900kg.
Fertilizanteprom
. 3000 kg.
Glom
us intraradices +fertilizante
prom. 3000 kg.
Kg.
ha-1
Azospirillum
brasilense +
CULTIVOS PERENNES: Experiencias en Chiapas cacao,
cafeto, mango y chayote
Experiencias en perennes tropicales
Theobroma cacao L.
Días posteriores a la siembra
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
Testigo
Azospirillum
Glomus
Glomus + Azospirillum
Tratado Sin tratar30 DDS
Tratado Sin tratar180 DDS
Tratado Sin tratar150 DDS
Tratado Sin tratar120 DDS
Tratado Sin tratar60 DDS
Tratado Sin tratar90 DDS
aa
a
ab
abc
c
a
a
a
ab
bc bc
c c
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Días después de la siembra
% d
e C
alci
o
30 60 90 120 150 180 30 60 90 120 150 180
Suelo no tratado Suelo tratadoTestigoAzospirillum
Días después de la siembra
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Testigo
Azospirillum
% d
e ni
tróge
noSuelo no tratado Suelo tratado
30 60 90 120 150 180 30 60 90 120 150 180
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35TestigoAzospirillum
% d
e fó
sfor
o
Días después de la siembra30 60 90 120 150 180 30 60 90 120 150 180
Suelo no tratado Suelo tratado
Coffea canephora P.
10.2 ±9.5410.2 ±9.31100 ±0.54705 ±0.223Turba neutralizada y con micorriza impregnada al embrión (TN-Mi)
10.8 ±6.2216.4 ±1.3480 ±0.447050 ±0.512Turba neutralizada y con micorriza impregnada al embrión (TN-Mi)
14.2 ±3.3417.6 ±1.81100 ±0055 ±0.510Turba neutralizada y con micorriza depositada en hoyo de siembra
15.6 ±3.5018.4 ±0.54100 ±0045 ±0.510Turba neutralizada y sin micorriza
11.0 ±5.0416.4 ±1.1480 ±0.4475 ±0.22330 ±0.470Turba sin neutralizar y con micorriza impregnada al embrión
16.6 ±3.4317.6 ±1.67100 ±035 ±0.48980 ±0.410Turba sin neutralizar y con micorriza depositada en hoyo de siembra
6.0 ±8.2116.6 ±1.5140 ±0.5475 ±0.22340 ±0.502Turba sin neutralizar y sin micorriza
10.4 ±7.1216.6 ±1.6780 ±0.447015 ±0.366Fibra de coco, con micorriza impregnada al embrión
11.2 ±7.0418.0 ±2.1280 ±0.44710 ±0.30750 ±0.512Fibra de coco, con micorriza depositada en hoyo de siembra
7.2 ±5.2615.4 ±2.5080 ±0.44710 ±0.30760 ±0.502**Fibra de coco, sin micorriza y 100% medio Murashigue-Skoog.
Long. Raíz *(mm)
Long. Embrión *(mm)
Enraizamiento *(%)
Embriones con emisión de hojas verdaderas (%)
Supervivencia (%)
VARIABLES DE RESPUESTA
TRATAMIENTO
*Datos tomados sobre una muestra de 5 embriones de un total de 20 embriones por tratamiento ** Desviación estándar
1. Asociación simbiótica entre Glomus intraradices y embriones somáticos de café Coffea canephora INIFAP 95-9, a los 70 días después de la siembra.
Núm
ero
de p
lant
as
5
10
15
20
25
30
T Az Glo M1 M2 M3M1+
Az
M2+
Az
M3+Az
M4 M5 M6 M7 M8 M9M4+
Az
M5+
Az
M6+
Az
M7+
Az
M8+Az
M9+Az
M10 M11 M12M10+
Az
M11+
Az
M12+
Az
Sobrevivencia de plántulas de cafe Coffea canephoracv. 9710 inoculadas con diferentescepas de micorriza-arbuscular una vez que fueron trasplantadas en un sustrato de arena+suelo (1:1) en invernadero. Las plántulas provienen de producción in vitro.
Mangifera indica L.
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.
50
100
150
200
250
300
350
30 dds
Are
a fo
liar (
cm2 .p
lant
a -1)
Test
igo
Azo
spiri
llum
Test
igo
Azo
spiri
llum
Test
igo
Azo
spiri
llum
60 dds 90 dds
5
10
15
20
25
30
35Lo
ngitu
d (c
m.p
lant
a -1
)
30 ddsLongitud del tallo principal del mango cv. ataulfo inoculado con Azospirillumen un suelo andosol-mólico de Chiapas. La línea vertical indica ± el error estándar de cuatro repeticiones. Inoculación a la semilla.
60 dds 90 dds
Testigo
Azospirillum
Testigo
Azospirillum
Testigo
Azospirillum
0.5
1.0
1.5
2.0
Mat
eria
sec
a (g
.pla
nta -1
)
Lámina foliarTallo Raíz
Testigo
Azospirillum
Azospirillum
Azospirillum
Testigo
Testigo
Asignación de materia seca del mango cv. ataulfo inoculado con Azospirillumen 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
Azospirillumbrasilensis
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
Sin fertilizar 22.557 b 1,207.2 b 15.0
* C.V. = 12.10% , Prueba de Tukey, nivel de significancia al 0.05
Efecto de la aplicación de fertilizantes microbianos en el rendimiento/Ha y número de frutos en Naranja Marrs. Huerta El
Ranchito, Montemorelos, N.L. 2004.
Tratamiento Rendimiento Ton/Ha -1
Fertilización química 120-75-00 42.81Micorriza INIFAP 45.05Micorriza nativa N.L. 27.08Sin fertilizar 20.80
Sechium edule (Jacq.) Sw
40 GRAMOS DE MICORRIZAS40 GRAMOS DE Azospirillum brasilense
RAÍCES DE CHAYOTE CON MICORRIZAS YAZOSPIRILLUM
Testigo (agua). NPK+SNPK+S+Fe+Mn+ n
NPK+S+Fe+Mn+Zn
+ Glomus NPK+S+Fe+Mn+ Zn+Azospirillum
NPK+S+Fe+Mn+Zn+
Azospirillum+Glomus
Sechium edule (Jack) Sw
Contenido de clorofila total en la lámina foliar de Sechium edule (Jacq.)Swartz cuandocrece 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.
-1C
loro
fila
tota
l (m
g.g
de p
eso
seco
)
1
2
3
4
5
6
Horizontes del perfil del suelo
0-30 30-60 60-90 Mezcla
Testigo
NPK+S
NPK+Micronutrientes
NPK+Micronutrientes +S+Glomus
NPK+Micronutrientes +S+ Azospirillum
NPK+Micronutrientes+S +Glomus+ Azospirillum
Biomasa radical del chayote sembrado en cuatro horizontes diferentes de un perfil de suelo calcáreo procedente de la región de Actopan Veracruz en invernaderocon diferentes tratamientos de fertilizantes químicos y biofertilizantes a base de micorriza y Azospirillum. Los valores son promedios de cuatro repeticiones y la líneavertical indica ± el error estándar.
Mat
eria
sec
a ra
dica
l (g.
plan
ta -1)
2
4
6
8
10
12
Horizontes del perfil del suelo
0-30 30-60 60-90 Mezcla
Testigo
NPK+S
NPK+Micronutrientes
NPK+Micronutrientes +S+Glomus
NPK+Micronutrientes +S+Azospirillum
NPK+Micronutrientes+S +Glomus+ Azospirillum
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.
Gracias por su atención
Los Biofertilizantestienen un enfoque agroecológico
para el desarrollo de las actividadesagrícolas 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 productore inocua para el ambiente.
Frijol sin Biofertilizante Con Azospirillum y MicorrizaChiapas
Frijol sin Biofertilizante Con Azospirillum y MicorrizaChiapas
GRACIAS