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Consorcios microbianos o de cepa única: qué formulación de bioinoculantes es más efectiva

Consorcios microbianos o de cepa única: qué formulación de bioinoculantes es más efectiva

Consorcios microbianos o de cepa única: qué formulación de bioinoculantes es más efectiva

A pesar que el desarrollo de los bioinoculantes microbianos no es reciente, en los últimos años mucho se ha avanzado en la investigación, producción, uso y efectos de bioproductos de origen microbiano. Algunos de ellos se emplean como biofertilizantes, biocontroladores o bioestimulantes, en formulaciones donde pueden incorporarse microrganismos ( bacterias y hongos principalmente) o principios activos, e incluso extractos de plantas, algas, compost, proteína hidrolizada, para incrementar el potencial en estimulación y promoción del crecimiento.

Sin embargo, existen dificultades en el seguimiento y evaluación de los bioinoculantes, más aun cuando se trata de productos en los que se combinan más de una cepa de microorganismos vivos pues se incrementa la complejidad de las reacciones entre los individuos presentes, así como sobre la planta y suelo.

¿CÓMO SE PRODUCEN?

Los inoculantes, bioestimulantes o bioproductos de base microbiana se producen a partir de la selección dirigida de cepas de microorganismos eficientes para ciertos propósitos. Esta selección puede dar como resultado una única cepa, cepas distintas de la misma especie, cepas distintas del mismo género o cepas de diferentes géneros, a partir de las cuales se pueden obtener productos de una sola cepa o consorcios. Tal es el caso de la cepa bacteriana capaz de fijar biológicamente N, que dio origen a la primera patente sobre Rhizobium en 1896 para uso en plantas leguminosas.

En la actualidad se encuentran disponibles comercialmente numerosos inoculantes de una sola cepa con funciones no solo en fijación de nitrógeno, sino otros biofertilizantes, como en la solubilización de P, K, Zn, Si, así como de uso en control biológico (biocontroladores) o bioestimulación, empleando tanto bacterias como hongos filamentosos y levaduras, virus o nemátodos.

Consorcios microbianos o de cepa única: qué formulación de bioinoculantes es más efectiva

Existe una tendencia creciente también a utilizar productos combinados, basados en bioestimulantes microbianos y no microbianos (por ejemplo, cepas de Bacillus sp., en combinación con extractos de algas) o mezclas de microorganismos, denominados consorcios, con el objetivo de explotar interacciones complementarias o sinérgicas entre las distintas especies y cepas, de forma de mejorar los efectos sobre sobre el ciclaje de nutrientes, crecimiento vegetal o control biológico, entre otros. Naturalmente, entonces surge la pregunta, ¿es mejor utilizar cepas puras o consorcios?

¿CONSORCIOS O INOCULANTES DE CEPA ÚNICA?

Los productos de consorcios microbianos se componen de cepas de microrganismos que han demostrado compatibilidad entre ellos, buscando generalmente actividades diferentes para incrementar el espectro de uso y asegurar el efecto. Estos productos se obtienen a partir de la selección de cepas de grupos genéticamente diversos con capacidad de adaptarse diferencialmente a las variaciones de temperatura, humedad, salinidad o pH del suelo.

Existen diversas opiniones en relación al uso de inoculantes únicos o mixtos. Algunos investigadores y productores de inoculantes microbianos, favorecen el uso de productos en los que se emplea una sola cepa, en especial cuando se trata de cepas especializadas como Rhizobium (empleado para la fijación de N2 en leguminosas); Bacillus sp. (B. thuringiensis para control biológico de larvas de lepidóptero); la producción de cepas individuales puede ser en principio más simple, pues, una vez definidas las condiciones óptimas, se puede asegurar la calidad ( concentración y actividad) en todos los lotes de producción.

Consorcios microbianos o de cepa única: qué formulación de bioinoculantes es más efectiva

Sin embargo, la industria de los inoculantes microbianos se ha movido a la obtención de productos que contienen varias cepas de un mismo género y especie, varias cepas de mismo género y diferente especie (productos a base de más de una especie de Trichoderma sp. o Bacillus sp.) o cepas de diferentes géneros los cuales además pueden ser consorcios definidos o en mezcla con poblaciones microbianas menos definidas que se originan en la fermentación de varios sustratos naturales (té de compost).

El concepto detrás de este tipo de productos se basa en el supuesto de que en condiciones ambientales variables, diferentes miembros de las comunidades microbianas inoculadas se activan selectivamente por señalización en rizosfera y reacciones ecofisiológicas de la planta huésped, para expresar sus efectos beneficiosos sobre el crecimiento de la planta. Los consorcios comerciales buscan entonces, entre otros, facilitar funciones en el suelo como la solubilización de P en ausencia de formas solubles de P en el suelo, la promoción de mineralizadores de P después de suministrar formas orgánicas de P o el control de patógenos a través de la aplicación de bacterias productoras de quitinasa.

EVALUACIÓN DE LOS INOCULANTES

En general, los inoculantes microbianos deben evaluarse, además de la fase de laboratorio, en condiciones controladas de vivero, donde se muestran algunas diferencias entre las cepas individuales y su uso en consorcios; sin embargo, en campo los resultados son diferentes y muchas veces no se evidencian como en el vivero y menos como en el laboratorio.

Consorcios microbianos o de cepa única: qué formulación de bioinoculantes es más efectiva

Por ejemplo, en condiciones de invernadero, el uso de bioestimulantes fúngicos y bacterianos de diferente origen filogenético (Penicillium, Bacillus y Pseudomonas) de una sola cepa presentó efectos estimulantes muy similares a la utilización de consorcios sobre el crecimiento de las plantas y el rendimiento de tomate (Bradáˇcová et al.,2019). Estas observaciones en sistemas controlados pueden estar asociadas a las condiciones de protección, macetas, pequeño volumen de suelo/sustrato equilibrado en materia orgánica, que ofrece condiciones óptimas para la colonización efectiva de raíces del microorganismo seleccionado.

Por otra parte, en el mismo estudio de Bradáˇcová et al. (2019), en condiciones de campo, el efecto de los consorcios microbianos fue muy superior al de bioinoculantes de una cepa. Estos resultados pueden explicarse por la mayor flexibilidad de los consorcios para enfrentar los factores limitantes en el suelo, por ejemplo, la baja disponibilidad de P.

INOCULANTE SITIO-ESPECÍFICO

En relación con el uso de consorcios, muchos son los ejemplos, ya sea de consorcios comerciales o de productos desarrollados con alta tecnología a nivel privado como inoculantes sitio-especificos (Tabla 1). Quizá uno de los mejores ejemplos de uso de consorcios, con mayor información y base científica es el uso combinado de bacterias promotoras (rhizobiales o no rhizobiales) con hongos de micorriza, que muestran mejores resultados en rendimiento y calidad, además de mejorar la eficiencia de la fertilización química.

FACTORES QUE AFECTAN LA EFICIENCIA

Muchos factores a nivel de producto así como en campo, afectan la actividad de los microorganismos inoculados, sean estos cepa única, mezcla de cepas de la misma especie, o consorcios de diferentes especies. A nivel de producto, la formulación es un aspecto muy importante. Muchas buenas cepas de diferentes grupos de microorganismos del suelo, como los hongos endofíticos de las raíces, los hongos micorrízicos, las rizobacterias promotoras del crecimiento de las plantas, los rizobios y los solubilizadores de fosfato con efectos interesantes para las plantas, han quedado en prototipo y pocos de ellos han llegado al mercado comercial debido a una formulación de mala calidad, incluida la mala compatibilidad y estabilidad de los vehículos en el tiempo. Por lo tanto, este es un aspecto que debe trabajarse para mantener la concentración y eficacia del microorganismo, aun en condiciones de no refrigeración, temperaturas del verano o invierno, o exposición a la luz solar.

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Consorcios microbianos o de cepa única: qué formulación de bioinoculantes es más efectiva

Otro aspecto importante es la concentración de los inoculantes, pues en muchos productos es muy baja, y a las dosis recomendadas no se alcanzan las concentraciones adecuadas en el suelo. Un producto inoculante de buena calidad debería tener un mínimo de 108 UFC/ ml (g) de producto, esto con relación a cada una de las cepas contenidas en él.

A nivel de campo, la falta de materia orgánica, exceso de nutrientes disponibles (en especial para inóculos con características biofertilizantes), el estrés ambiental, así como temperaturas o pH extremos, suministro de agua limitado o en exceso, limitación de oxígeno, salinidad, etc., restringen los efectos beneficiosos de la inoculación más por el potencial de respuesta de las plantas hospedadoras, determinado genéticamente, y la competencia con la microflora presente, que por las propiedades promotoras del crecimiento vegetal, de los inoculantes.

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Sin embargo, la actividad de los microrganismos inoculados también puede verse afectada directamente por los factores limitantes del suelo, siendo más evidentes estos factores, cuando se utilizan inoculantes bioestimuladores de cepa única, por ejemplo.

CONSIDERACIONES FINALES

Los mejores efectos de la inoculación con microorganismos, ya sea consorcios o cepa única, se han observado bajo manejo integrado, es decir, ajustando los niveles de fertilización, eliminando los principales factores limitantes del suelo (pH) y adicionando fuentes de carbono apropiadas para el tipo de inoculante utilizado.

La dosis de inoculación a nivel de campo es muy relevante para alcanzar los efectos deseados, por lo tanto, el conocer las concentraciones de los productos es fundamental. En tabla 2 se presentan las dosis de productos necesarias para alcanzar distintas concentraciones de inóculo en los primeros 10 cm de suelo, en la banda de cultivos frutales.

Se observa que para alcanzar una concentración optima de 106 UFC/g de suelo, las dosis pueden variar entre 0.5 a 5000 L/ ha. El mínimo exigible en el suelo debería ser 103 UFC/g (cuando el principio fuera bacterias vivas). Estas dosis deberían corroborarse con análisis microbiológico de laboratorio, siendo más fácil cuando se trata de una sola cepa, y estarán en relación a las condiciones del agua de dilución o riego.

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