Por la unanimidad de 11 votos a favor, la Comisión de Agricultura, Silvicultura y Desarrollo Rural respaldó las modificaciones propuestas por el Senado al mensaje que establece normas sobre composición, etiquetado y comercialización de fertilizantes y bioestimulantes (boletín 12233).

Precisamente, una de las enmiendas al texto, que será informado a la Sala por la diputada Patricia Rubio (PPD), es la incorporación de los bioestimulantes.

Sobre el punto, la propuesta los define como la sustancia o mezcla de sustancias o microorganismos, aplicables a semillas, plantas o rizósfera (zona de interacción única y dinámica entre raíces de plantas y microorganismos del suelo) y que estimulan los procesos naturales de nutrición de las plantas, con el objeto de mejorar la eficiencia en el uso de nutrientes, la tolerancia al estrés abiótico, los atributos de calidad o la disponibilidad de nutrientes inmovilizados en el suelo o en la rizósfera.

Por otra parte, el texto legal revisado por la Comisión que preside el diputado José Pérez (PR), precisa que el ciclo de vida es el periodo que cubre todas las etapas o fases que atraviesan los insumos regulados por esta ley, desde su fabricación, producción o formulación, hasta su aplicación o disposición final, en su caso.

Además, incorpora dentro de las atribuciones del Servicio Agrícola y Ganadero (SAG), mantener un archivo público y actualizado con el detalle de los fertilizantes y bioestimulantes prohibidos y restringidos. La entidad, mediante resolución, determinará la información sobre aquellos que estén prohibidos y restringidos, la cual deberá contener el mencionado archivo.

Parámetros

La iniciativa también indica que los fabricantes, formuladores, productores, comercializadores, envasadores, importadores y exportadores de fertilizantes y bioestimulantes envasados deberán informar en sus etiquetas la composición centesimal de los elementos nutrientes, cuando corresponda, u otros componentes, impurezas o contaminantes y, asimismo, los parámetros de calidad que contienen, de acuerdo con las normas dictadas por el Servicio y su forma idónea de uso.

En especial, deberán señalar la solubilidad del compuesto y granulometría, según corresponda, el origen y fabricante, la fecha de importación o fecha de fabricación o producción en el país y el lote del producto, sea nacional o importado.

En el caso de mezclas hechas por el fabricante, productor o importador, la etiqueta deberá indicar los parámetros de calidad particulares de cada uno de los fertilizantes y bioestimulantes que las componen, de acuerdo con la nomenclatura que el SAG establezca a través de una resolución

Tratándose de fertilizantes y bioestimulantes comercializados a granel, cualquiera sea su composición o estado, la información indicada deberá adjuntarse a la boleta, factura o guía de despacho de dichos productos. Aquella información que no pueda contenerse en estos documentos se deberá disponer en un folleto separado que acompañe a esta documentación.

Si el envase es demasiado pequeño para contener toda la información, aquella que no pueda contenerse en la etiqueta se dispondrá en un folleto separado que acompañe a dicho envase. Este folleto se considerará parte de la etiqueta.

Muestras y análisis

El SAG, mediante resolución, regulará el procedimiento de toma de muestras y análisis para la verificación de la composición y parámetros de calidad de los fertilizantes y los bioestimulantes, según corresponda, sean nacionales o importados.

El Servicio podrá prescindir del análisis de fertilizantes y bioestimulantes importados cuando estos cuenten con un certificado de composición y parámetros de calidad emitido por la autoridad competente o por laboratorios reconocidos para estos efectos por dicha autoridad en el país de origen del producto.

Si el fertilizante o bioestimulante resulta con una composición o parámetros de calidad diferentes de los expresados en la etiqueta o en la información adjunta a la boleta, factura, guía de despacho o folleto, el usuario tendrá derecho a demandar judicialmente, cuando proceda, el pago de la indemnización correspondiente, conforme a las reglas generales.

Esta ley entrará en vigencia transcurridos 15 meses desde su publicación en el Diario Oficial.

Se ha determinado que para que el silicio pueda cumplir su rol estructural fortaleciendo las paredes celulares, debe ingresar a la planta por las raíces y ser traslocado vía xilema a los puntos de alta división celular. Además, se ha observado que todas aquellas funciones metabólicas en las que participa el calcio se ven favorecidas ante un aumento en la cantidad de ácido silícico, el cual se mueve a través de las paredes de las células en expansión hacia las puntas de crecimiento, donde se deposita como un gel amorfo hidratado de sílice sobre las paredes celulares, espacios intercelulares y en el complejo de estomas. Ahí se polimeriza en gel sílice y forma otros compuestos y quelatos de silicio.

Las paredes celulares se vuelven más rígidas sin perder elasticidad, lo que sucede no sólo en la pared celular de la epidermis, sino también en el interior, como en las células buliformes y en el xilema previniendo que se compriman en condiciones de alta transpiración y déficit hídrico. Esta membrana polimérica, orgánica y cristalina en el tejido epidérmico de las hojas también protege los tejidos vegetales contra la pérdida excesiva de agua por transpiración debido a una reducción en el diámetro de los poros estomáticos. Además, actúa como barrera física frente a condiciones de baja temperatura, haciendo más tolerantes a los tejidos vegetales ante los efectos de las heladas.

Los depósitos del gel de sílice y los complejos de silicio refuerzan las células, lo que se traduce en una serie de beneficios, como:

• Incremento de la resistencia mecánica de las cutículas de hojas, partes de flores y frutos; lo que los hace más resistentes al ataque de patógenos, pierden humedad más lentamente y resisten mejor el daño mecánico. Por lo tanto, las plantas se hacen más resistentes a estrés biótico y abiótico.

• Las raíces se hacen más elásticas y resistentes a la sequía.

• Las células de los vasos vasculares se ven fortalecidas, por lo que resisten mejor la compresión y se reduce el colapso en periodos de falta de humedad.

• El engrosamiento de las paredes celulares genera un efecto protector frente a los excesos de radiación y temperatura, protegiendo la clorofila de las hojas y los pigmentos de los frutos, evitando su degradación y manteniendo su biosíntesis.

Por otro lado, el ácido silícico potencia y apoya al potasio en la translocación de azúcares y compuestos orgánicos desde las hojas a la fruta, promoviendo el proceso de maduración. Además la evidencia científica sugiere que el ácido silícico influye activamente en los sistemas enzimáticos de las plantas relacionados con la síntesis de etileno y ácido abscísico; por lo tanto, actúa como regulador del crecimiento y maduración de la fruta.

Asimismo, forma complejos con polifenoles reforzando la pared celular, aumentando la resistencia a la degradación de las enzimas liberadas por hongos. Hay en la literatura otros antecedentes sobre los beneficios del ácido silícico en la planta, como su capacidad de desintoxicar a la planta de metales pesados al formar dentro de la planta co-depósitos no tóxicos. También se señala que reduce la permeabilidad de las membranas al sodio, haciendo más tolerantes a las plantas bajo condiciones de salinidad.

Considerando estos beneficios, durante los últimos 10 años la empresa Agrointegral SpA se ha dedicado al estudio y desarrollo del producto QuickSol® en nuestro país. Se trata de un fertilizante bioestimulante formulado en base a minerales y ácidos orgánicos. Su formulación única y patentada es un polímero estable de silicio acomplejado, derivado de tierra de diatomeas fosilizadas. Esto permite que Quick-Sol® pueda ser aplicado tanto vía riego como foliar, garantizando un 100% de disponibilidad en el suelo y una excelente absorción y translocación dentro de la planta.

En los cultivos ejerce un efecto protector fortaleciendo las paredes celulares, mejorando el comportamiento frente a condiciones de estrés abiótico como altas y bajas temperaturas, escasez de agua, condiciones de salinidad, presencia de metales pesados en suelo y provocando una disminución en la incidencia de plagas y enfermedades. En aplicaciones vía riego promueve la disponibilidad de nutrientes, ya que aumenta la biomasa radicular y mejora la absorción y funcionalidad de las raíces, produciendo cultivos más vigorosos, productivos y de calidad.

Uno de los efectos principales y de mayor relevancia, tanto para la fruta producida como para las plantas en los huertos, comprobados y ratificados con imágenes de microscopía electrónica; es promover la generación de paredes celulares y tejidos vegetales de mayor consistencia, estimulando una mayor generación de células y logrando un mayor ordenamiento de éstas, independiente del tejido que constituyan.

Esta mejor calidad de tejidos trae como consecuencia reducir en forma significativa la deshidratación de los ellos y el colapso celular, lo que se ha comprobado al evaluar la calidad de fruta en postcosecha, la cual presenta mayor contenido de materia seca, mayor firmeza, menor deshidratación (tanto de la fruta como de los raquis para el caso de la uva y el pedúnculo en el caso de cerezas) y menor incidencia de ataque de hongos en la fruta almacenada. Por otro lado, en las plantas se ha comprobado una mayor eficiencia en el uso del agua, la que puede llegar a ser hasta de un 30%, disminuyendo en forma significativa la pérdida de agua por transpiración.

En resumen, la incorporación del producto Quick-Sol® en los programas de manejo de toda especie frutal y hortícola, mejorará el desarrollo y funcionamiento de las plantas, al conferirle una mayor tolerancia frente a los impredecibles cambios ambientales disminuyendo los efectos adversos de temperaturas extremas, déficit hídrico, exceso de radiación, entre otros, sobre su metabolismo. Por otro lado, es una herramienta clave para lograr obtener fruta de calidad de exportación, con buena vida de postcosecha.

Chile es reconocido mundialmente como un oferente de frutas y hortalizas frescas, tanto para consumo interno como para exportación. El mercado internacional presenta un atractivo comercial sin límites, por lo cual, la producción nacional se ha extendido a zonas donde se requiere el uso de estimulantes, con el objetivo de obtener el máximo potencial y obtener como resultado frutas de calidad y de buena condición de viaje. Es por ello que CNA Chile Fertilizantes ha incorporado a su oferta de productos la línea de bioestimulantes, enmiendas de suelo y correctores foliares. Como definición, estos productos son sustancias de origen vegetal o mineral, o mezcla de ellas que al ser aplicados solos o en mezcla sobre plantas de cultivo, semillas o raíces, estimulan procesos biológicos y, por tanto, mejoran la disponibilidad de nutrientes y optimizan su absorción, incrementando la tolerancia a estrés abióticos o los aspectos de calidad de la cosecha.

Es decir, un bioestimulante se define por su función y no tanto por su composición, lo que puede llevar a confusiones entre un fertilizante y un bioestimulante. Pero los bioestimulantes accionan mecanismos o rutas metabólicas dentro de la planta muy diferentes a los fertilizantes, aunque ambos productos puedan contener similares elementos nutrientes.

Daniel Alabadi, Business Director en Eurofertival (Eurofertilizantes Valencianos), explica el funcionamiento de estos productos: “Por poner un ejemplo asociado a la alimentación humana, cuando es época de resfriados muchas personas empiezan a consumir zumo de naranja para preparar su organismo y ayudarlo a luchar contra una posible enfermedad. Con este objetivo en mente, nadie consume zumo de naranja porque tenga una composición en hidratos de carbono interesante (es decir, su efecto como nutriente). De igual manera, nadie sustituye un zumo de naranja (con su composición compleja en vitaminas, ácidos orgánicos, microelementos…) por una pastilla de vitami na C, porque los beneficios no son los mismos. Esta analogía sería similar a utilizar bioestimulantes frente al uso de fertilización convencional”.

Desde esta perspectiva, se aprecia que los bioestimulantes no pretenden reemplazar la fertilización tradicional sino complementarla mediante la aplicación conjunta y, de esta manera, lograr un mayor y mejor crecimiento en las plantas, una protección adicional frente al estrés y un uso más eficiente de los nutrientes de dichos fertilizantes.

“Un bioestimulante con calcio tendrá como objetivo estimular el desarrollo de la raíz mientras que un fertilizante con calcio incidiría sobre la estructura celular y ambos, de manera conjunta, actuarían mejorando el rendimiento y la calidad del cultivo”, explica Alabadi.

No todos los productos cuentan con la misma calidad y formulación pese a que en las etiquetas puedan aparecer compuestos similares. Es necesario entender qué y cuándo deben aplicarse para balancear adecuadamente los compuestos e incrementar la efectividad de todo el conjunto de tratamientos. Por este motivo, para garantizar una correcta aplicación y resultados óptimos es muy importante el asesoramiento técnico especializado, algo que en Chile ofrece CNA.

“Mediante la tecnología y know-how de Fertival hemos logrado crear productos innovadores en base a distintos compuestos activos bioestimulantes y sus mezclas para que incidan en uno o varios objetivos en simultáneo, de tal manera que es posible incrementar el crecimiento y a su vez activar metabólicamente a la planta para que esté preparada para luchar contra el estrés”.

Uno de los compuestos bioestimulantes más conocidos son los aminoácidos. Estos son la molécula orgánica más pequeña que forma parte de las proteínas. Se presentan en dos formas: L y D. Solo son biológicamente activos los aminoácidos L, y ese es uno de los factores más tenidos en cuenta desde Fertival.

Silver Amino-Up es uno de los productos en base aminoácidos que distribuirá CNA a partir de julio de 2020. Es una solución de aminoácidos de origen vegetal, que se puede utilizar tanto foliar como radicularmente. Es un bioestimulante general de cultivos que ayuda a la planta en su crecimiento y formación de diversas estructuras, a la vez que activa la planta para superar diversas situaciones de estrés como excesivo calor o frío, estrés hídrico, falta de nutrientes, ciertas plagas.

En esta misma línea, se encuentran Microval Magnesio y Microval Zinc. Son formulados diseñados para prevenir y corregir deficiencias de magnesio y de zinc, respectivamente. Su característica más diferenciadora es que poseen un 2% de aminoácidos libres L, especialmente seleccionados por su acción complejadora de los nutrientes. Es decir, estos aminoácidos atrapan el nutriente, lo envuelven y lo transportan más rápido y de manera más efectiva hacia donde es necesario.

Otro importante compuesto bioestimulante son los extractos de algas, de los cuales CNA distribuye Algival, un bioestimulante con un 15% de extracto concentrado de algas Ascophyllum nodosum, que además contiene aminoácidos, NPK y micronutrientes como boro y molibdeno. Todo ello, especialmente diseñado para favorecer y estimular los procesos fisiológicos relacionados con la floración, el cuajado y el engorde de frutos.

Desde Fertival se trabaja con diversos ácidos fúlvicos y húmicos, los cuales forman parte de las sustancias húmicas que proceden de la conversión de materia orgánica en estructuras de gran tamaño formadas por moléculas bioorgánicas y que tienen tanto un efecto bioestimulante como estructurante de los suelos. Los ácidos fúlvicos tienen una gran capacidad complejante, son de acción rápida y con alta capacidad bioestimulante, mientras que los ácidos húmicos, con menor poder complejante, son de acción progresiva y funcionan aportando estructura al suelo.

Desde el catálogo de CNA se ofrecen dos tipos de productos en base a extractos húmicos. El primero es Humimax, con un contenido equilibrado en húmicos y fúlvicos provenientes de materias vegetales semilignificadas, que se utiliza para ser aplicado con el agua de riego y tiene un doble efecto bioestimulante y mejorador de suelos que ayuda a incrementar cosechas. Fue especialmente diseñado para cuando haya algún tipo de estrés.

Por otro lado, Humium viene de la extracción de leonardita y su composición está más enfocada hacia los ácidos húmicos con un menor aporte de fúlvicos. Su objetivo principal es aportar, mediante la aplicación al suelo con el riego, compuestos orgánicos que mejoren la estructura favoreciendo a su vez la actividad microbiana, desbloqueando nutrientes y finalmente incrementando las raíces de la planta favoreciendo un mayor rendimiento en los cultivos.

La agricultura moderna, el cambio climático, las nuevas zonas de producción frutal en Chile y la reconversión de los agricultores de cultivos tradicionales a frutales mayores y menores, traen consigo nuevos desafíos. El cambio de mentalidad de productores extensivos a empresarios intensivos es el gran desafío de los agricultores hoy en día.

Existen múltiples empresas que ofrecen productos para apoyar la producción, pero no son muchas las que ofrecen soluciones de alta tecnología para ayudar no sólo a la mayor y mejor producción, sino además en línea con el cuidado del medio ambiente, la eficiencia del uso de los productos y el concepto de suelo vivo.

Es en esta línea que Agri Sciences, compañía turca, de origen jordano, llegó a Chile hace cuatro temporadas con líneas de soluciones nutricionales de última generación, de bajo impacto ambiental, de alta eficiencia y con el mejor retorno sobre la inversión para los productores.

“Con la incorporación de un equipo experto en nutrición vegetal, la relación suelo – planta – medio ambiente y con presencia desde La Serena a Puerto Montt, en Agri Sciences Chile tenemos como objetivo, convertirnos en la compañía Nº1 en nutrición vegetal del país”, dice Mauricio González Díaz, Ingeniero Agrónomo y MBA, de amplia experiencia en la formación de equipos de venta, desarrollo de canales de distribución y estrategias comerciales, quien fue contratado en julio del 2019 para hacerse cargo de la Gerencia Comercial.

Además de las líneas propias, Agri Sciences Chile está buscando alianzas con empresas innovadoras que tengan desarrollos de alto impacto en la producción, que sigan sus mismos objetivos y que representen un aporte significativo en el negocio de los empresarios agrícolas. Es así como a fines del 2019 se reunieron con José Luis y Eduardo Vásquez, de Nehuén Agrofrutícola, quienes junto al investigador Andrés Puvogel, han investigado y desarrollado desde hace seis años un producto revolucionario para cerezas llamado Retard Cherry. Se llegó a un acuerdo por el cual Agri Sciences Chile tendrá la distribución exclusiva del Retard Cherry por cinco años y Nehuén Agrofrutícola seguirá con la investigando y desarrollo del producto en cerezas y otras especies.

Retard Cherry es un bioestimulante que se aplica en post cosecha de los cerezos, cuyo objetivo es retrasar la floración, posibilitando el desarrollo de la flor en mejores condiciones climáticas, disminuyendo el riesgo de daños por heladas, granizos o lluvias intensas y contribuyendo a que la floración se genere en un período con temperaturas más estables, lo que favorecería además la polinización, el desarrollo del tubo polínico y la cuaja de los frutos. Además vez permite escalonar cosecha, optimizando el uso de la mano de obra y permitiendo mejor sincronización en huertos con diferentes variedades.

Retard Cherry viene a complementar toda la línea de soluciones de post cosecha que Agri Sciences tienen para los productores de cerezas, que permiten terminar el ciclo productivo de la planta asegurando la máxima acumulación de reservas y la mejor inducción para la temporada siguiente. La propuesta de valor es lograr un suelo descompactado, mayor eficiencia del uso del agua, raíces vigorosas, fertilización eficiente y plantas equilibradas que garanticen mayor producción y de calidad.

Las plantas, como cualquier otro organismo, están expuestas a la colonización por parte de microorganismos. Desde su estado de semilla, las plantas interactúan con microorganismos benéficos presentes, y posteriormente, con la germinación, se desarrollan nuevas relaciones inicialmente con la raíz y luego con las hojas y parte aérea, apareciendo entonces los diferentes ambientes de la planta. Junto con la rizosfera, la filosfera o parte aérea de la planta, que incluye, tronco, ramas, hojas y frutos, es uno de los ambientes más importantes donde ocurre la interacción con los microorganismos.

Estos ambientes se ven modificados con el estado fenológico de las plantas, por efectos de factores bióticos y abióticos como prácticas de manejo y la aplicación de productos fitosanitarios o fertilización foliar, que intervienen en el balance y metabolismo de estas poblaciones en la superficie de la planta.

En la actualidad, existen en el mercado diferentes productos tanto bioestimulantes como para el manejo de plagas y enfermedades, que incluyen aminoácidos, extractos de algas, biopesticidas y productos sintéticos como quelatos, fertilizantes nitrogenados, que son aplicados foliarmente y podrían tener efecto sobre las poblaciones microbianas de la filosfera y su actividad.

Los bioestimulantes pueden ser de origen animal, vegetal o microbiológico y son definidos como sustancias o materiales que tienen la capacidad de modificar positivamente el crecimiento vegetal. Pueden ser cultivos de microorganismos, extractos microbianos, proteínas hidrolizadas, extractos de algas o plantas, quitina y derivados, además de los derivados de materiales orgánicos (sustancias húmicas).

Existen varios ejemplos que demuestran el efecto de la aplicación de agroquímicos sobre las poblaciones y actividad microbiológica en la filosfera: un reciente estudio realizado por nuestro equipo determinó que bajo ciertas condiciones que incluían la aplicación de azufre, compuestos de C y fósforo lábil, los microorganismos de filosfera pueden producir formas de P reducidas (fosfonatos). Por otra parte, la adición de productos inhibidores de nitrificación mostró un aumento del crecimiento y actividad de microorganismos benéficos.

MECANISMOS DE BIOESTIMULACIÓN A NIVEL DE FILOSFERA

Los mecanismos de penetración o establecimiento de los bioproductos vía aplicación foliar son complejos y dependen de condiciones como el tamaño y la polaridad de las moléculas y la estructura de los tejidos vegetales. La primera barrera que encuentran es la carga negativa y la capa hidrofóbica cuticular, características que cambian según estado de desarrollo y tipo de planta.

Las características físicas de las hojas como tamaño, forma y textura tienen influencia en la colonización, al igual que factores abióticos como la humedad y la radiación (UV) y factores bióticos que incluyen herbívoros y la competencia entre los microorganismos colonizadores. El transporte de moléculas pequeñas al interior de los tejidos se puede producir a través de los estomas y tricomas.

Los efectos de los bioestimulantes microbianos de filosfera sobre la planta son variados e incluyen:

1 Efecto hormonal. El mecanismo de acción de la mayoría de los estimulantes no es muy claro y muchos han sido atribuidos a hormonas, que producen señales que facilitan el transporte y la eficacia de los nutrientes minerales, o bien a su variada composición y formulación.

2 Movilización de nutrientes. Algunos extractos microbianos comerciales, provenientes de PGPRs (bacterias promotoras del crecimiento vegetal), han demostrado estimular el crecimiento de las plantas cuando son aplicados vía foliar, resultando en el incremento de nutrientes como potasio en las hojas de maíz o influenciando la translocación de los mismos (Zn).

3 Desarrollo y crecimiento. La microbiota (y su metabolismo) existente sobre la superficie foliar es poco conocida, pero es claro que, de acuerdo a su composición y concentración, puede influenciar directamente el suministro de nutrientes, metabolitos y moléculas que son benéficas o alteran el desarrollo celular, las características agronómicas y equilibrio de la planta. Se ha demostrado que la aplicación foliar de bacterias fijadoras de nitrógeno provoca promoción de crecimiento en cultivos de canola (Brassica sp.), damasco (Prunus armeniaca L.), cerezo (Prunus avium L.), morera y (Morus alba L.), garbanzo (Cicer arietinum L.), trigo (Triticum aestivum L.) y maíz (Zea mays L.). Por otra parte, la aplicación vía foliar de productos a base de Bacillus subtilis, B mageterium, Acinetobacter baumanni y Pantoea agglomerans sobre pepino y tomate, en la fase de plántula, aumentaron el tamaño de fruto y su contenido de minerales.

4 Inhibición de la germinación conidial. Existen informes de inhibición de la germinación conidial de oídio (Erysiphe pisi) en arveja (Pisum sativum L) a través de la aplicación foliar de Pseudomonas aeruginosa y P. fluorescens por la producción de enzimas y compuestos fenólicos, quince después días de ser aplicados.

5 Biocontrol. En el control de poblaciones de plagas y enfermedades de plantas, es cada vez más conocido el uso de inoculantes microbianos aplicados de diferentes formas, ya sea a la semilla, raíz, suelo o vía aplicación foliar. En este grupo de productos se destacan comercialmente B. subtilis, A.flavus, B. amylolichefaciens, P. fluorescens, B. megaterium, Xanthomonas campestris, Pseudozyma churashimaensis y H. seropedicae. Existen antecedentes de control de Pseudomonas syringae en cerezo, por aplicación de algunas especies de Bacillus y sus metabolitos. Inculantes en base a hongos también han sido aplicados de manera foliar, como por ejemplo Pseudozyma flocculosa, que ha mostrado una buena actividad de control de Xanthomonas axonopodi. Asimismo, la aplicación de Kloeckera sp., aislada de filósfera de plantas de uva de mesa, también ha demostrado buen control de Botrytis cinerea. Por otra parte, la aplicación foliar de cepas de Trichoderma sp. mostró mayor efectividad contra Fusarium, en condiciones de invernadero, en comparación de la aplicación al suelo. En maíz (Zea mays L.) su aplicación redujo la presencia de aflatoxinas de Aspergillus flavus en aproximadamente 30%, por exclusión competitiva.

6 Reducción de estrés biótico y abiótico: la aplicación foliar de microorganismos se ha demostrado efectiva para preparar la planta frente al estrés ambiental, como sequía, salinidad o estrés oxidativo.

FORMULACIÓN Y APLICACIÓN DE INOCULANTES FILOSFÉRICOS

Los reportes sobre los efectos de la aplicación foliar de bioproductos son muy variables, ya que están sujetos a diferentes factores sensibles como las especies y cepas contenidas en cada producto, su compatibilidad con las poblaciones filosféricas nativas, cultivo y variedad, dosis de aplicación, condiciones ambientales, formulación del producto, tiempo de aplicación, entre otros.

La formulación de productos biológicos para aplicación foliar es un punto de gran importancia para garantizar la eficacia en campo y asegurar una vida útil en las condiciones del cultivo. La concentración de células activas debe ser suficiente (generalmente el doble de aquella aplicada a suelo, es decir 1012 ufc/g o ml de producto). Los productos suelen venir como polvo seco mojable, granulados hidrosolubles o líquidos.

Existen productos formulados a base de una o varias especies. Estos consorcios pueden ser útiles, pero la compatibilidad entre las cepas del consorcio debe ser evaluada. Así por ejemplo se ha observado que algunas cepas de Rhizobium pueden inhibir el crecimiento de Azotobacter, Azospirillum, B. megaterium, P. fluorecens y B. subtilis cuando crecen juntos en medio de cultivo.

En la formulación de bioinoculantes de filosfera se usan diversos agentes humectantes, emulsionantes y dispersantes para proteger su viabilidad, proporcionar nutrientes, mejorar la adherencia de la pulverización en hojas hidrofobicas, mejorar la cobertura, aumentar la eficacia y mejorar las características de pulverización y los procesos que mejoran la estabilidad y la adaptabilidad del producto.

Aspectos clave a considerar en la formulación de productos de filosfera, en especial para los productos biocontroladores, son el mecanismo de acción sobre el fitopatógeno, el ciclo de vida, los tiempos de aplicación, las condiciones ambientales y estadio del cultivo. Por otro lado, se han descrito las ventajas de una aplicación complementaria de los bioproductos, tanto foliar como al suelo, sin embargo, se necesitan estudios más detallados para entender la interacción entre las poblaciones de la rizosfera y la filosfera con los ingredientes activos de los productos y las condiciones ambientales.

La aplicación de productos biológicos que sean compatibles con algún tratamiento químico también han demostrado tener mejores resultados que los tratamientos por separado. Así se ha observado con aplicación acuosa de B. subtilis con hidróxido de cobre contra Xanthomonas sp., en tomate (Solanum lycopersicum L.), incluso bajo alta presión de la enfermedad. Así mismo, Streptomyces sp. o Microbacterium maritypicum y B. subtilis en mezcla con otros productos químicos se han aplicado de manera foliar contra P. syringae pv. tomate. En muchos casos, para la aplicación de productos biológicos, se usan los mismos equipos utilizados para la aplicación de productos químicos, dependiendo de sus características físicas como la densidad y la solubilidad. En la formulación se han usado por ejemplo polímeros como poliacrilamida o polisacáridos naturales como gomas para mejorar la reología (características del fluido) de la mezcla. Además, se han utilizado nanomateriales evaluando cómo afectan la tensión superficial, la viscosidad y la homogeneidad para la pulverización.

Se conoce poco hasta ahora, pero es fundamental entender el tipo de interacción de los productos con los sistemas biológicos (viabilidad, biocompatibilidad, fitotoxicidad). En comparación con la aplicación de productos agroquímicos, es necesario tener en cuenta que en el caso de bioinoculantes se trata de matrices vivas, por lo tanto, los equipos de aplicación deben causar el menor daño a la viabilidad del producto, estrés por temperaturas o agregación de partículas, sobre lo cual hay muy poca información actualmente.

Contrario a lo que sucede con la aplicación de agroquímicos, para la aspersión de bioinoculante, conviene que el tamaño de gota sea mayor ya que esto mantiene más humedad y puede ser favorable para la viabilidad de los microorganismos. En la aplicación, en relación al producto que no alcanza el tejido objetivo, mientras los productos químicos pueden contaminar el suelo o las aguas subterráneas, los productos biológicos pueden multiplicarse en el suelo y podrían proveer efectos benéficos por tiempos más prolongados.

Por otra parte, se debe tener en cuenta que, a diferencia de los agroquímicos, los productos biológicos son un poco más lentos en establecerse y en presentar resultados visibles, pero muchas veces tienen periodos de acción más prolongados. Es importante destacar que los inoculantes microbianos necesitan ser aplicados a la planta en dosis altas para ser efectivos contra enfermedades o plagas, ya que se debe considerar una pérdida de viabilidad durante la fase de adaptación y establecimiento del microorganismo.

A menudo se necesitan varias aplicaciones para mejorar la efectividad. Por eso los productos biológicos para aplicación foliar son más efectivos cuando están dentro de un programa de manejo integrado, con herramientas de agricultura de precisión, porque mucho de su éxito se debe a la disponibilidad de información precisa que permita la toma de decisiones, de cuándo hacer aplicaciones y reaplicaciones en condiciones favorables. Análisis de imágenes, monitoreo remoto de plagas y enfermedades ayudan a optimizar la eficacia de los programas con productos biológicos.

FACTORES AMBIENTALES

Muchas especies de hongos, como Beauveria bassiana, han demostrado buenos efectos en el control de insectos. Estos se denominan hongos entomopatógenos, y a diferencia de bacterias como Bacillus thuringiensis, su efecto es por contacto con el insecto. De esta forma, es necesario asegurar que ese contacto ocurra, y además que sea efectivo a pesar de las condiciones climáticas, precipitaciones, temperatura, radiación, por lo que la formulación de los productos se convierte en un factor de alta importancia. Beauveria bassiana también se ha aplicado de manera foliar, colonizando la hoja y protegiéndola de los insectos.

Los productos a base de virus también pueden ser suministrados de manera foliar, como granulovirus de Cydia pomonella (CpGV) utilizado en producción de manzana; en este caso hay que tener en cuenta para la aplicación los ciclos de vida del patógeno, concentraciones y uso de pantallas solares ya que son sensibles a daño por luz UV, entre otros detalles para mejorar la efectividad.

INOCUIDAD DE INOCULANTES FILOSFÉRICOS

En relación con los productos biológicos que se aplican por aspersión vía foliar, es importante verificar su inocuidad, ya que algunas cepas con actividad promotora de crecimiento o biocontroladora pueden ser patógenos humanos oportunistas. En la fase de desarrollo del producto debe realizarse la identificación molecular de las cepas para descartar cepas que potencialmente patógenas.

Las normas en otros países como México y Colombia obligan a determinar E. coli y Salmonella sp. como indicadores de contaminación fecal y patógenos humanos respectivamente. En Francia se obliga también a determinar por ejemplo la presencia de Clostridium perfringens.

VENTAJAS AGRONÓMICAS

La aplicación foliar tiene la ventaja de permitir el tratamiento durante la temporada de crecimiento completa, en cierto estadio fenológico, y mejorar la resistencia de la planta. Las aspersiones microbianas se pueden aplicar localizadas dependiendo de la enfermedad y su presión sobre la planta.

Se han desarrollado sistemas para la aplicación apropiada de estos productos que potencien su acción. Algunos productos con bacterias entomopatógenas o virus necesitan ser ingeridos por el insecto hospedero, otros actúan por contacto o por competencia con el patógeno. En el caso de bioestimulantes o biofertilizantes algunos ejercen su acción de manera sistémica y pueden entrar por los estomas en las hojas.

Actualmente existen más productos para biocontrol que para promoción de crecimiento de aplicación foliar.

El uso de bioinoculantes y productos de control biológico permiten reducir la carga de agroquímicos en el ambiente, contribuyendo a incrementar los rendimientos y calidad de los cultivos.

Por:

María Mercedes Martínez, maria.martinez@usm.cl
Rodrigo Ortega Blu
Laura Muñoz, Universidad Técnica Federico Santa María Agriservice Laboratorio

Hoy por hoy, hablar de bioinsumos se ha vuelto un tema obligado entre los especialistas del mundo agroalimentario. Y al escucharlos, de pronto pareciera que todas las dificultades, cuestionamientos y susceptibilidades respecto del uso de agroquímicos en la producción primaria, por obra y gracia de esta nueva revelación de las ciencias llegaron a su término.

¿Pero cuánto sabemos en realidad respecto de la efectividad, la seguridad y la confiabilidad de este tipo de productos? La verdad es que al profundizar en el tema son muchas las preguntas que surgen y que es necesario resolver antes de asumir temerariamente que, por su origen “natural”, estos productos son por defecto una mejor alternativa que los insumos agrícolas sintéticos. Ese simple hecho no garantiza ni su impacto ambiental, ni su efectividad ni su seguridad.

LAS PROMESAS DE SUSTENTABILIDAD E INOCUIDAD

En el escenario mundial, tanto por el riesgo real (demostrado científicamente) como por el percibido, son cada vez mayores las restricciones (oficiales, comerciales, sociales) al uso de insumos agrícolas sintéticos como los agroquímicos. De ahí que contar con la alternativa de los bioinsumos en la agricultura convencional, y no solo como una opción para la agricultura orgánica, resulta de particular interés tanto para productores y consumidores así como para el regulador.

Es así como en los últimos quince años, los bioinsumos, incluidos los biocontroladores, biofertilizantes y bioestimulantes están asumiendo un papel relevante para sobrellevar las necesidades que genera el mercado, verificándose un incremen-to significativo del uso a nivel mundial de bioplaguicidas, tanto en la agricultura tradicional como orgánica, con una expansión de mercado del 12-17% anual en los últimos cinco años (US$ 3.000 millones en 2016 y US$ 4.000 millones se esperan para 2018), lo que representa un crecimiento 2-3 veces más rápido que el mercado de los pesticidas tradicionales, (Dunham Trimmer, 2017. International Bio Intelligence Biopesticides Market, Key to Growth).

Por otra parte, la promesa de sustentabilidad e inocuidad del desarrollo de bioinsumos se encuentra alineada con algunos de los Objetivos del Desarrollo Sostenible (ODS), referidos a la sostenibilidad de los sistemas de producción de alimentos, la reducción del número de muertes y enfermedades causadas por productos químicos peligrosos y, el compromiso de lograr una gestión ecológicamente racional de los productos químicos, reducir significativamente su liberación a la atmósfera, el agua y el suelo a fin de minimizar sus efectos adversos en la salud humana y el medio ambiente.

LA URGENCIA DE LA NORMATIVA ADECUADA

En este contexto se hace urgente que junto con el avance científico, tecnológico y comercial que ha provocado el desarrollo de la alternativa de los bioinsumos, se sienten las bases normativas y regulatorias que permitan generar las certezas necesarias, o al menos los consensos mínimos que acompañen su desarrollo con garantías suficientes respecto de su efectividad, inocuidad y sustentabilidad.

Ello resulta particularmente relevante en lo relativo a temas de inocuidad dado que nos encontramos ante una comunidad de consumidores global y profundamente sensibilizada respecto de lo “malo” que resulta el uso de insumos sintéticos o “químicos” en la producción de alimentos y lo “bueno” que es el uso de productos “naturales” en ello. Se asume que lo natural es sinónimo de sano, limpio y saludable, y se le otorga sin cuestionamiento una connotación positiva.

Lamentablemente, la evidencia científica nos demuestra que lo natural no siempre es sano, inocuo o inofensivo para nuestra salud, y ejemplos en la naturaleza hay por montones de toxinas naturales presentes en los alimentos, que afecten o no nuestra salud solo depende de la dosis y la exposición.

Hoy existe consenso a nivel internacional y entre los expertos de que para favorecer el desarrollo y uso de bioinsumos de calidad, seguros y confiables se requiere avanzar en el desarrollo de directrices, estándares y normas homologadas internacionalmente que permitan gestionar los riesgos de inocuidad, responder en forma segura y confiable a las exigencias de los consumidores, otorgar alternativas de insumos ambientalmente amigables equivalentes o superiores en efectividad a los convencionales a los productores y facilitar su comercio.

No obstante, a la fecha el panorama regulatorio a nivel global es confuso, heterogéneo y asimétrico. Abundan muchas aproximaciones y definiciones que no necesariamente comparten fundamentos ni principios. Muchos países han comenzado a abordar el desarrollo de sus propias regulaciones, en especial para bioplaguicidas (descripción, registro, uso, restricciones). Sin embargo, la inexistencia de conceptos normativos armonizados representa un riesgo para el comercio internacional. El Codex Alimentarius, como ente responsable de generar directrices, normas y estándares que armonicen la regulación internacional, a la fecha no cuenta con orientaciones específicas para estos productos. Solo cuenta con orientaciones relacionadas con “directrices para la producción, elaboración, etiquetado y comercialización de alimentos producidos orgánicamente” (gl 32-99, del CCFL, anexo 2, cuadro 2, listado de sustancias permitidas para la producción orgánica).

NORMATIVA UE VS EE.UU.

El mayor avance normativo en materia de seguridad, inocuidad y calidad de biopesticidas se encuentra en las regulaciones de la UE y de los Estados Unidos, cuyos principales elementos dan cuenta de la falta de armonización que evidencian sus diferentes aproximaciones, procedimientos y resultados.

La Unión Europea regula, a través del Reglamento UE N°1107/2009, el uso de sustancias activas plaguicidas (tanto químicas como orgánicas), estableciendo criterios para autorizar la comercialización de productos fitosanitarios, incluyendo bioplaguicidas basados en microorganismos o en sustancias naturales (no OGM). El procedimiento tiene dos pasos: (1) registro de sustancia activa a nivel de la UE y (2) registro de PPP (Plant Protection Product) a nivel de cada estados miembro. En promedio estos dos pasos combinados demoran 65,7 meses.

Estados Unidos regula el uso de productos biotecnológicos, incluyendo bioplaguicidas, obtenidos en base a microorganismos genéticamente modificados o bien la incorporación de “protectores” a una planta desde diversos microorganismos.

Cuenta con dos normas: La Ley Federal de Insecticidas, Fungicidas y Rodenticidas (FIPRA), que establece los requerimientos legales para registro de plaguicida a evaluar por la Agencia de Protección Ambiental (EPA), descritos en un Manual de Registro de Plaguicidas.

La Ley Federal de Alimentos, fármacos y cosméticos (FFDCA), modificada por la Ley de Calidad y Protección de Alimentos (FQPA), que establece exigencias de establecimiento de LMR o su excepción, en alimentos de uso humano o animal.

El marco regulatorio de EE.UU. se encuentra más adaptado a bioplaguicidas que el de la UE en cuanto a:

– El PPP (Plant Protección Product) y el principio activo se evalúan en simultáneo

– Es menos heterogéneo en sus procedimientos.

– Involucra menos actores

– Demora menos y es más flexible, permitiendo exenciones de datos, exenciones financieras y registros condicionales.

– En promedio el registro demora 25,7 meses 1,62 años (43%) menos que en la UE

Lo anterior sin dudas afecta la competitividad de la industria e impacta a productores y consumidores. Estas diferencias regulatorias entre EE.UU. y la UE, así como las de muchos otros países que han avanzado en sus propias regulaciones (como Colombia, Uruguay, Argentina y Brasil en Latam), pueden determinar un problema de barreras comerciales paraarancelarias, constituyéndose en una carga significativa para el comercio internacional.

LIDERAZGO DE CHILE EN LA ELABORACIÓN DE DEFINICIONES

La importante expansión de la industria y la ausencia de definiciones y directrices armonizadas internacionalmente ha provocado la preocupación de los países, instando a los organismos multilaterales a suplir ese vacío. Así, instituciones como la OECD y la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) trabajan en la materia en busca de establecer definiciones y criterios de clasificación universalmente aplicables.

En relación a inocuidad Michel Leporati indicó que las diferencias regulatorias entre los distintos países pueden determinar un problema de barreras comerciales paraarancelarias. y comercio, Chile se encuentra al debe en materia regulatoria respecto de bioinsumos. Los plaguicidas de origen biológico son autorizados bajo la misma normativa del Servicio Agrícola y Ganadero, que aplica para la autorización de plaguicidas tradicionales, no existiendo una definición formal para bioinsumos más allá de un incipiente esbozo en el D.S. 17/2007 (modificado el 2011) que oficializa las normas técnicas en torno al Sistema Nacional de Certificación de Productos Orgánicos Agrícolas.

No obstante lo anterior, nuestro país ha asumido un activo liderazgo internacional en CODEX producto de la presentación del documento CRD 28, en el 40º periodo de sesiones de la CAC, en el que solicita a la asamblea orientaciones para abordar la falta de definiciones y recomendaciones relativos a bioplaguicidas, biofertilizantes y bioestimulantes.

Al respecto la Comisión observó que los países estaban comenzando a elaborar leyes nacionales, para las cuales la orientación internacional resultaría útil; que estas sustancias se usaban cada vez más como una alternativa a las prácticas agrícolas tradicionales o bien para complementarlas; sin embargo, aún no se había realizado una evaluación científica que garantizara su inocuidad; que se deberían abordar definiciones claras sobre estas sustancias y su uso inocuo, así como sobre la eventual necesidad de establecer niveles de residuos apropiados; y que debido a su índole técnica, la cuestión debía ser examinada por órganos auxiliares especializados de la Comisión. En su reporte final la CAC reconoció la pertinencia de la cuestión, dando apoyo a la propuesta y recomendando a Chile presentar un documento de debate para que fuera examinado por el Comité de Etiquetado (CCFL), el Comité de Residuos de Plaguicidas (CCPR) y el Comité sobre Contaminantes en Alimentos (CCCF). A la fecha Chile ya presentó en la 44º reunión del CCFL y la 50º del CCPR sendos documentos de trabajo, habiéndose finalmente acordado que será en el ámbito del CCPR que se desarrollará la elaboración de una propuesta de directrices y orientaciones armonizadas respecto de bioplaguicidas, permitiendo su uso seguro. Con este trabajo se espera cubrir todos los plaguicidas de origen biológico, estableciendo definiciones, clasificación, uso inocuo y eventuales listados de este tipo de productos. Para ello se estableció un Grupo de Trabajo Electrónico, presidido por Chile y copresidido por la India y Estados Unidos, con el mandato de: – Proporcionar antecedentes (tales como problemas comerciales y posible riesgo para la salud humana) para justificar nuevos trabajos bajo el mandato del CCPR.

– Desarrollar una propuesta de directrices para armonizar conceptos para reconocer los compuestos biológicos y minerales utilizados como plaguicidas de baja preocupación para la salud pública que están o deberían estar exentos de CXL y/o que no generan residuos.

– Proporcionar clasificación de tales compuestos y posibles listas o criterios, etc.

– Proporcionar un documento de proyecto revisado para determinar el alcance del trabajo.

– Presentar una propuesta en CCPR51.

Así las cosas, para el 42º periodo de sesiones de la CAC ya se debiera contar con las directrices internacionales que permitan la armonización a nivel global de las regulaciones de bioplaguicidas, contribuyendo con ello a dar garantías de inocuidad, calidad y de facilitación del comercio.

Para finalizar, cabe felicitar al equipo de CODEX Chile que instaló este tema en la discusión global y que hoy tiene la responsabilidad de conducirlo. Ojalá que esto sea un estímulo para avanzar al mismo ritmo y frecuencia a nivel local.

Se habla de biocontrol y bioestimulantes a nivel global, aparece el crecimiento como un común denominador, sobre todo al referirse a su valor de mercado. Pero además, en ambos rubros Latinoamérica se ubica como un sector al alza y en algunos casos, con un avance más rápido que el resto del mundo. Si nos remontamos unos 25 años atrás, el biocontrol correspondía a un nicho pequeño de mercado, que no alcanzaba los US$ 100 millones a nivel global. Pero en los últimos diez años el panorama ha cambiado. Hoy llega a US$ 3.000 millones y las proyecciones apuntan a que alcance los US$ 5.000 millones en 2020 y los US$ 11.000 millones en 2025. Así lo expuso Mark Trimmer, socio de Dunham Trimmer LLC, entidad especializada en la consultoría estratégica de negocios e investigación de mercados. De acuerdo a Trimmer, Europa y Norteamérica son los principales en términos de valor, pero Latinoamérica es el más rápido en cuanto a crecimiento.

“Estados Unidos y Europa hoy en día representan dos tercios del mercado en valor total y vemos que van a mantener su posición dominante, pero Latinoamérica va a comenzar a ganar lugar. En total el mercado está creciendo un 16% a 17% a nivel global, pero Latinoamérica lo está haciendo alrededor de un 18%. Esta región no es tan grande en cuanto a valor, pero definitivamente es el más rápido en su avance”, destacó el experto, quien agregó que el avance en Europa es más lento debido a que las agencias regulatorias han solicitado el desarrollo de productos biológicos en esta zona. Así las cosas se puede observar un avance de este tipo de productos en los diferentes mercados.

Un ejemplo radica en el uso de los biopesticidas, que alcanzan una participación de mercado de cerca de 20%, pero que podría crecer dada la concientización de los productores de frutas y verduras respecto de su uso. A juicio de Trimmer hay otros aspectos que influyen, entre los que destaca las ventajas regulatorias frente a los químicos, además de que se trata de productos que actúan de muy buena manera combinado con algunos químicos en un programa de integración. También se suma el tema de los residuos, que se relaciona con la demanda de los consumidores. En base a ello el experto mencionó un estudio realizado por Food Market Institute en 2016 acerca de las decisiones de los consumidores en la compra de alimentos y cómo ello impacta la salud en Norteamérica.

“Lo que vemos cuando analizamos estos hechos es que un alto porcentaje de consumidores, particularmente los más jóvenes, y todo el grupo de millenials, está tomando decisiones como un intento de evitar los residuos de pesticidas en su dieta, ya sea comprando productos orgánicos o al asistir a locales que tienen una mayor interacción con los agricultores”, profundizó.

BIOESTIMULANTES: OTRO SEGMENTO AL ALZA

Un mercado que supera los US$ 2.000 millones a nivel global y que se estima que alcance los US$ 3.000 millones al año 2021. Estas son las cifras que Mark Trimmer entregó durante su exposición al referirse a los bioestimulantes, segmento en el que Europa corresponde al sector dominante.

“Europa representa un tercio del valor de mercado, ya que se trata de uno más maduro, particularmente en la zona occidental. El resto del mundo se lo dividen Norteamérica y Latinoamérica, ambos mercados en crecimiento. Vemos que el sector de las algas es el rubro del mercado más grande, pero el de los microbios es el que avanza más rápido, por lo que vemos más crecimiento desde ese punto de vista”, comentó a lo largo de su exposición, en la que también señaló que los bioestimulantes corresponden a un segmento fragmentado desde el aspecto regulatorio. Ello, debido a que hay países en que se tratan como fertilizantes y se regulan bajo este tipo de leyes y otros que no cuentan con regulaciones que los aborden.

ACCESO A MERCADO: ASPECTO A TRABAJAR

El acceso al mercado es el común denominador al referirse a lo que falta por trabajar en esta industria, y en base a lo que Mark Trimmer realiza un contraste entre los biopesticidas y los bioestimulantes. En relación a los primeros indicó que la mayoría de las empresas se fundan y evolucionan con un enfoque dirigido a la investigación y el desarrollo, en parte porque se trata de un producto con muchas regulaciones. Pero destacó que para que una empresa tenga éxito en el largo plazo debe desarrollar un alto nivel de competencias en el aspecto de ventas, marketing, el acceso al mercado, en áreas donde el producto encaje, donde se pueda ocupar la tecnología. “Vemos una tendencia en el mercado donde ya muchas empresas están siendo adquiridas, se unen o se fusionan para tener más acceso al mercado”, profundizó. Respecto de los bioestimulantes, en contraste, señaló que muchos de estos productos son más genéricos en su naturaleza, se basan en productos comúnmente disponibles y evolucionan desde una perspectiva de ventas y marketing, es decir, desde una perspectiva más comercial.

Con el  incremento  de  la  demanda  global  de  alimentos,  fibra  y  bioenergía,  el  uso  eficiente  y  eficaz  de  los  recursos  se  ha  convertido  en  un  gran  desafío,  pues  de  ello  depende  la  sustentabilidad  agrícola,  ambiental,  industrial  y  de  los  mercados.  Es  por  esto  que  en  los  últimos  años  el  interés  en  agricultura  inteligente,  productiva  y  eficiente,  con  la  aplicación  de  insumos  en  la  dosis  justa  y  en  el  tiempo  y  lugar  preciso,  manteniendo  o  mejorando  la  calidad  del  suelo,  del  agua  y  del  entorno,  se  ha  posicionado  con  más  fuerza  no  solo  desde  el  punto  de  vista  político  y  legal,  sino  también  desde  los  consumidores  finales  que  prefieren  comprar  productos  saludables,  inocuos  y  producidos  con  baja  huella  ambiental.  Lo  anterior  genera  cambios  de  paradigmas  en  los  productores  y  exportadores.

A  nivel  del  manejo  del  suelo  y  la  nutrición  de  los  cultivos  se  ha  venido  estableciendo  el  concepto  de  manejo  integrado,  que  busca  mejorar  la  calidad  del  suelo  en  sus  aspectos  físicos,  químicos  y  biológicos.  Se  busca  desarrollar  suelos  de  buenas  características  físicas,  equilibrados  nutricionalmente  y  activos  desde  el  punto  de  vista  microbiológico.  Esto  permite  cultivar  plantas  sanas,  de  buen  desarrollo  radicular  que  sostenga  una  buena  estructura  aérea  y  buenos  rendimientos  y  calidad.  La  utilización  de  diferentes  bioproductos  de  origen  microbiano  (bioinoculantes),  materia  orgánica  y  otras  fuentes  naturales  de  productos  de  uso  agrícola  (de  origen  animal  o  vegetal)  se  integran  como  parte  de  la  estrategia  en  los  nuevos  programas  de  nutrición,  enmiendas  de  suelo  y control  de  plagas  y  enfermedades.

Bioinoculantes

Los  microorganismos  benéficos  del  suelo  se  han  aislado  y  estudiado  desde  principios  del  siglo  XIX  y  hoy  existen  numerosos  grupos  de  investigación  trabajando  en  aislamiento  y  descripción  de  nuevas  especies  microbianas,  en  particular  bacterias,  con potencial  para  la  agricultura,  la  biorremediación,  la  biomedicina  y  la  industria  alimentaria.  Dentro  de  los  microorganismos,  a  nivel  agrícola  se  han  desarrollado  diferentes  prototipos  y  productos,  con  distintas funciones,  que  se  conocen  con  el  nombre  genérico  de  bioinoculantes.

Los  bioinoculantes  pueden  servir  como  biofertilizantes,  bioestimuladores,  reguladores  de  estrés,  agentes  de  biocontrol,  degradadores  de  materia  orgánica  o  como  biorremediadores  cuando  son  aplicados  a  suelos  y  cultivos.  Los  microorganismos  rizosféricos  que  producen  estimulación  de  crecimiento  vegetal,  o  PGPR,  se  han  incluido  dentro  del  término  bioestimulante,  junto  con  otros  compuestos  que  se  mencionan  más  adelante.

Biofertilizantes

La  demanda  de  nutrientes  de  los  cultivos  puede  ser  satisfecha  a  través  de  la  aplicación  de  fertilizantes  y  materiales  orgánicos  que  los  aporten.  Sin  embargo,  existen  grupos  de  microorganismos  capaces  de  suministrar  parte  de  los  requerimientos  nutricionales  del  cultivo  a  través  de  distintos  mecanismos:  los  más  comunes  son  mineralización  de  la  materia  orgánica  del  suelo,  fijación  biológica  del  nitrógeno  atmosférico  y  solubilización  de  nutrientes  que  se  encuentran  formando  parte  de  compuestos  de  baja  solubilidad  en  el  suelo.  La  aplicación  de  microorganismos  descomponedores  de  materia  orgánica  permite  mineralizar  los  nutrientes  (mineralización:  paso  de  nutrientes  en  forma  orgánica  a  inorgánica)  presentes  en  la  materia  orgánica,  dejándolos  disponibles  en  la  solución  del  suelo.  Por  su  parte,  los  fijadores  de  N  atmosférico  pueden  ser  de  vida  libre  (Azotobacter  sp.,  algas  verdeazules),  asociados  a  la  rizósfera  del  cultivo (Azospirillum  sp.)  o  simbióticos  (Rhizobium sp.).

Finalmente,  los  solubilizadores  de  nutrientes  pertenecen  a  distintas  especies,  y  solubilizan  los  nutrientes  a  través  de  distintos  mecanismos,  en  particular,  la  acidificación  o  alcalinización  del  medio,  dependiendo  del  pH  del  suelo.

Un  biofertilizante  puede  definirse  como  una  formulación  que  contiene  células  vivas  o  latentes  de cepas  microbianas  eficientes  como  fijadores  de  nitrógeno  o  solubilizadoras  de  nutrientes,  aplicadas  a  las  semillas  o  al  suelo,  con  el  objetivo  de  incrementar  el  número  de  estos  microorganismos  en  el  medio  y  acelerar  los  procesos  microbianos  para  aumentar  las  cantidades  de  nutrientes  que  pueden  ser  asimilados  por  las  plantas  o  acelerar  los  procesos  fisiológicos  que  influyen  sobre  el  desarrollo  y  rendimiento  de  los  cultivos.  En  el  mercado  existen  biofertilizantes  de  fósforo  a  base  de  cepas  seleccionadas  de  Pseudomonas fluorescens  capaces  de  suministrar  entre  el  25  y  40%  de  las  necesidades  de  P  de  varios  cultivos,  con  un  incremento  en  los  rendimientos  de  entre  el  10  y  20%.

Con  respecto  al  nitrógeno  cepas  nativas  y  seleccionadas  de  Rhizobium y  Bradyrhizobium pueden  aportar  entre  el  60  y  75%  del  N  demandado  para  frejol,  maní,  soya  y  otras  leguminosas.

En  el  manejo  integrado  de  la  nutrición  (MIN)  el  uso  de  biofertilizantes  es  absolutamente  factible;  sin  embargo,  un  punto  clave  es  la  reducción  de  las  dosis  de  nutrientes  y  la  aplicación de  fuentes  de  C,  de  manera  que  los  microorganismos  puedan  trabajar  adecuadamente.  Por  ejemplo,  la  presencia  de  abundante  N  o  P  en  la  solución  del  suelo  inhibe  la  fijación  biológica  del  N  atmosférico  o  la  solubilización  de  P,  respectivamente.

BIOESTIMULANTES 

Los  productos  llamados  biostimulantes  se  han  transformado,  en  el  último  lustro,  en  una  estrategia  de  gran  interés  para  la  agricultura  intensiva  de  exportación.  Su  característica  principal  es  que,  siendo  materiales  diferentes  a  los  fertilizantes,  aplicados  en  bajas  dosis  promueven  el  crecimiento  vegetal,  a  nivel  de  raíces,  parte  aérea  y  fruta.  Un  bioestimulante  se  define  como  un  producto  que  contiene  células  vivas  o  latentes  de  cepas  microbianas,  previamente  seleccionadas,  que  se  caracterizan  por  producir  sustancias  fisiológicamente  activas  (auxinas, gibelinas,  citoquininas,  aminoácidos,  péptidos  y  vitaminas)  que  al  interactuar  con  el  sistema  planta,  desencadenan  diferentes  eventos  metabólicos,  en  función  de  estimular  el  crecimiento,  desarrollo  y  rendimiento  de  los  cultivos.

A  diferencia  de  los  biofertilizantes,  los  bioestimulantes  no  están  directamente  asociados  a  la  sustitución  de  nutrientes  en  los  cultivos,  sino  que  se  emplean  independientemente  de  la  aplicación  o  no  de  estos  insumos.  La  expresión  de  los  bioestimulantes  se  logra  cuando  las  plantas  están  adecuadamente  nutridas.

El  término  bioestimulante  es  el  más  complejo  de  definir  pues  siendo  un  formulado  de  origen  biológico  puede  estimular  la  productividad  de  las  plantas  no  sólo  de  forma  directa  sino  también  indirecta.  Esto  es  por  su  efecto  sobre  propiedades  o  complejos  bioquímicos  que  desencadenan  otras  reacciones  en  la  planta,  y  no  sólo  como  consecuencia  de  la  presencia  de  algún  nutriente  esencial,  reguladores  de  crecimiento  o  compuestos  protectores.  Estos  grupos  incluyen  las  sustancias  y  microorganismos,  que  van  desde  ácidos  húmicos,  hormonas  (auxinas,  citoquininas  o  derivados),  bacterias  PGPR  y  hongos  benéficos.

Dada  la  dificultad  para  determinar  un  “modo  de  acción”  para  un  bioestimulante,  y  reconociendo  la  necesidad  de  que  el  mercado  de  estos  insumos  logre  legitimidad,  las  empresas  que  desarrollan  los  productos  así  como  los  organismos  de  regulación  deberían  enfocar  la  investigación  y  validación  de  bioestimulantes  sobre  las  pruebas  de  eficacia  e  inocuidad,  y  la  determinación  de  un  conjunto de  mecanismos  de  acción,  y  no  necesariamente  reducirse  a  la  determinación  de  un  modo  de  acción  específico.  Si  bien  existe  un  claro  imperativo  comercial  para  racionalizar  los  bioestimulantes  como  una  clase  discreta  de  productos,  también  existe  un  convincente  campo  biológico  para  el  desarrollo  científico  y  la  experimentación  con  estos  productos,  con  la  expectativa  de  que  esto  pueda  conducir  a  la  identificación  de  nuevas  moléculas  biológicas  y  fenómenos,  vías  y  procesos  que  no  se  habrían  descubierto  si  la  categoría  de  bioestimulantes  no  existiera  o  no  se  considerara  legítima.

BIORREMEDIACIÓN

Algunos  autores  consideran  que  la  siguiente  generación  de  inoculantes  microbianos  se  desarrollará  con  base  en  la  biorremediacion.  Este  campo  implica  el  uso  de  microorganismos  para  inactivar,  inmovilizar  (secuestrar)  o  degradar  compuestos  tóxicos  presentes  en  el  suelo.

La  capacidad  de  las  bacterias  para  degradar  compuestos  tóxicos  y  con  potencial  como  promotores  o  bioestimulantes  sugiere  que  estas  bacterias  podrían  interactuar  efectivamente  con  las  plantas  en  suelos  agrícolas  contaminados,  por  una  parte,  llevando  a  cabo  la  degradación  de  contaminantes  y,  por  otra,  aumentando  los  rendimientos  de  los  cultivos.  En  Chile,  el  uso  de  biorremediadores  es  de  particular  interés  en  suelos  contaminados  con  metales.

Cuando  las  bacterias  están  en  interacción  con  las  plantas  de  cultivo,  la  expresión  de  los  genes  implicados  en  la  biorremediación  y  la  promoción  del  crecimiento  de  las  plantas  puede  ser  fundamental  para  obtener  el  efecto  beneficioso.  Algunos  autores  plantean  que  estos  genes  podrían  activarse  o  desactivarse  dependiendo  de  las  condiciones  ambientales,  lo  que  sugiere  que  las  diferentes  condiciones  de  suelo  en  los  campos  de  cultivo  pueden  estar  afectando  la  expresión  génica,  que  explicaría  las  diferencias  obtenidas  entre  los  ensayos  de  laboratorio  y  de  campo.

PROBLEMÁTICAS  EN  EL  USO  MASIVO  DE  BIOINOCULANTES

Estos  productos,  independientemente  de  su  función,  deben  cumplir  con  tres  características  fundamentales  y  esenciales  en  su  formulación:

1 Favorecer  el  crecimiento  de  microorganismos  previstos.

2 Llevar  lo  necesario  para  mantener  el  número  de  células  microbianas  viables  en  buenas  condiciones  fisiológicas  durante  un  período  de  tiempo  aceptable.

3 Entregar  suficientes  microorganismos  al  momento  de  la  inoculación  para  alcanzar  un  número  umbral  de  individuos  que  generen  una  respuesta  de  la  planta;  es  decir,  el  inoculante  debe  contener  suficiente  número  de  individuos  viables  después  del  proceso  de  formulación.

A  pesar  del  gran  número de  informes  que  muestran  las  ventajas  del  uso  de  PGPB  (Bacterias  promotoras  de  crecimiento  vegetal)  en  los  cultivos,  la  aplicación  comercial  de  estos  microorganismos  es  todavía  poco  explorada  en  comparación  con  la  cantidad  total  de  tierras  agrícolas  del  mundo.  Varias  son  las  razones,  pero  dos  aspectos  fundamentales  son  la  formulación  y  los  factores  ambientales  sobre  los  que  deben  establecerse  los  microorganismos.

Las  formulaciones  microbianas  no  siempre  tienen  la  eficacia  deseada.  Así  como  la  aspirina  no  es  sólo  ácido  salicílico,  un  bioinoculante  no  es  sólo  el  (o  los)  microrganismo  (s)  de  interés.  El  producto  antes  de  salir  al  mercado  deberá  formularse  adecuadamente.

La  formulación  consta  de  dos  partes:  portador  o  carrier,  que  se  refiere  a  componentes  o  sustratos  abióticos  (sólido,  líquido  o  gel)  que  se  usan  en  el  proceso  de  formulación,  y  el  principio  activo,  que  se  refiere  al  (o  los)  microorganismo(s)  de  interés.    Durante  la  producción,  empaque,  almacenamiento  y  distribución  debe  llevarse  a  cabo  un  estricto  control  de  calidad,  que  se  refiere  al  proceso  de  medición  de  parámetros  de  calidad  definidos  del  inoculante:  pureza,  concentración  y  eficacia.  Al  final,  la  garantía  de  calidad  es  la  evaluación  realizada  a  través  de  procedimientos  y  técnicas  de  control  de  calidad.  En  leguminosas,  por  ejemplo,  la  calidad  del  inoculante  se  define  por dos  aspectos:  el  número  de  células  viables  y  efectivas  capaces  de  nodular  plantas  y  la  fijación  de  nitrógeno  de  la  cepa  entregada  por  el  inoculante  en  el  punto  de  venta.  Para  PGPB,  aplican  parámetros  similares,  con  efectos  sobre  variables  agronómicas,  y  con  mayor  énfasis  en  la  evaluación  de  su  inocuidad,  es  decir,  libre  de  contaminantes  y  la  ausencia  de  agentes  biológicos  o  químicos,  que  causen  daño  sobre  la  salud  de  animales  y  el  hombre.

Los  preparados  de  formulación  simple  están  sujetos  a  rápida  pérdida  de  la  calidad,  representada  en  la  disminución  de  la  viabilidad  de  las  células,  así  como  a  baja  tolerancia  a  almacenamiento  a  temperaturas  superiores  a  los  10°C.

BIOINOCULANTES  COMERCIALES  EN  CHILE

La  industria  de  bioinsumos  agrícolas  ha  adquirido  importancia  en  Chile,  y  actualmente  numerosos  productores,  distribuidores  y  usuarios  de  estos  productos  colaboran  en  su  desarrollo.  Sin  embargo,  la  información  sistematizada  es  escasa,  desconociéndose  con  exactitud  la  cantidad  de  empresas  existentes,  el  número  de  productos  comercializados,  la  cantidad  de  ventas  y  sus  usuarios,  entre  otros  aspectos.  Pese  a  todo  lo  anterior,  se  cuenta  en  Chile  con  empresas  importadoras  y  productoras  de  insumos  biológicos  de  uso  agrícola  que  comercializan  cerca  de  400  diferentes  productos,  siendo  mayor  el  número  de  empresas  importadoras,  con  un  tamaño  estimado  de  mercado  para  2015  que  asciende  a  USD  11.000,  con  un  crecimiento  anual  estimado  superior  al  2,4%.

BIOINSUMOS  Y  AGRICULTURA  DE  PRECISIÓN

La  mayoría  de  los  productores  reconoce  que  existen  características  del  suelo  y  ambientales  que  afectan  los  rendimientos,  esto  es  textura,  estructura,  humedad,  materia  orgánica,  estado  de  nutrientes,  posición  del  paisaje,  clima,  lluvias  o  factores  bióticos  como  la  presencia  de  malezas,  insectos  y  enfermedades.  Sabiendo  esto,  así  como  se  realizan  las  aplicaciones  de  agua,  nutrientes,  herbicidas,  y  plaguicidas  de  manera  sitio-específica,  el  desarrollo  y  aplicación  de  inoculantes,  agentes  de  control  biológico,  hormonas  de  crecimiento  o  biofertilizantes  también  debe  hacerse  de  la  forma  más  sitio-específica  posible,  considerando  además  enfoques  integrados,  para  obtener  mejores  rendimientos  y  calidad  y  minimizar  el  impacto  ambiental.

En  resumen,  para  un  adecuado  uso  de  microorganismos  en  programas  de  manejo  integrado  es  necesario:

•  Conocer  las  diversas  funciones  del  producto  en  el  suelo  y  no  sólo  la  principal.
• Conocer  la  pureza,  concentración  y  eficacia  del  producto.
• Utilizar  formulaciones  mejoradas  que  permitan  que  el  microorganismo  llegue  a  destino  y  se  establezca  y  multiplique  adecuadamente.
• Utilizar  dosis  apropiadas  de  acuerdo  a  la  naturaleza  de  la  aplicación.
• Mantener  un  ambiente  adecuado  para  que  el  bioproducto  funcione  apropiadamente  (control  del  pH,  la  dosis  de  fertilización  y  la  conductividad  eléctrica).
• Desarrollar  y  aplicar  bioproductos  de  la  forma  más  sitio-específica  posible.

Escrito por: María Mercedes Martínez, Rodrigo Ortega y Rene Novo.

Las prácticas  agrícolas  inadecuadas  han  disminuido  la  productividad  de  los  diferentes  cultivos,  debido  a  la  escasez  de  nutrientes  y  agua,  y  a  la  disminución  de  los  suelos  fértiles  arables.  Además,  la  población  global  aumenta  a  una  tasa  de  1,2%  anual  y  se  espera  que  se  duplique  a  catorce  mil  millones  en  menos  de  sesenta  años.  Esto  revela  un  problema  inminente  debido  a  la  futura  escasez  de  alimentos  a  nivel  mundial.  Por  lo  tanto,  es  necesario  enfrentar  nuevos  desafíos  en  biotecnología  agrícola  que  nos  permitan  solucionar  esta  problemática.  A  los  obstáculos  anteriores,  se  debe  sumar  que  las  condiciones  naturales  y  el  manejo  inadecuado de  las  tierras  conllevan  a  la  salinización  de  los  suelos  y  contaminación  de  las  aguas  y  ecosistemas,  lo  cual  afecta  negativamente  a  la  productividad  y  sustentabilidad  de  los  suelos.  Esto hace  necesaria  la  adopción  de  prácticas  que  permitan,  a  largo  plazo,  mantener  la  capacidad  productiva,  viabilidad  y  calidad  de  los  suelos,  conservándose  el  medio  ambiente  y  sus  recursos,  para  que  futuras  generaciones  puedan  hacer  uso  de  tales  para  el  cultivo  de  los  diversos  alimentos  de  origen  vegetal.

Ayuda para los suelos

El  suelo  es  un  recurso  crítico  y  necesario  para  mantener  cualquier  ecosistema  y  necesita  ser  manejado  de  forma  adecuada  y  efectiva  para  producir  cultivos  saludables.  Además,  está  constituido  por  una  comunidad  compleja  de  microorganismos,  la  cual  está  determinada  por  la  composición  física  y  química  del  suelo.

Los  microorganismos  (incluyen  bacterias  y  hongos  principalmente),  son  reconocidos  como  vitales  en  la  biodiversidad  (variabilidad  entre  organismos  vivos  presentes  en  todas  las  fuentes  ambientales,  incluyendo  ambientes  terrestres,  marinos,  acuáticos,  y  otros)  del  mundo.  Ellos  están  involucrados  en  muchas  actividades  como  el  reciclaje  de  nutrientes,  relaciones  benéficas  con  otros  organismos  (permiten  la  fijación  de  nitrógeno  en  plantas,  favorecen  la  digestión  en  animales),  contribuyen  a  la  generación  de  oxígeno  gaseoso,  participan  en  la  salud  animal  y  vegetal,  y  juegan  un  papel  importante  en  la  fertilidad  de  suelos,  entre  otros  procesos.

Dentro  del  contexto  de  fertilidad  de  suelos,  los  microorganismos  promueven  la  fijación  de  nitrógeno  (proceso  que  permite  recoger  el  nitrógeno  gaseoso  e  incorporarlo  en  los  sistemas  biológicos),  favorecen la  solubilización  del  fósforo  y  del  hierro  (elementos  que  no  se  encuentran  disponibles para  las  plantas  y  que  deben  ser  procesados  por  microorganismos  previo  a  su  incorporación),  generan  sustancias  que  regulan  el  crecimiento  de  los  vegetales  como  auxinas  y  citoquininas,  liberan  sustancias  que  son  reconocidas  por  la  raíz  para  la  morfogénesis,  inducen  la  resistencia  a  patógenos,  e  incluso  aumentan  la  tolerancia  a  la  escasez  de  agua.

Una  alternativa  al  uso  abusivo  de  fertilizantes  que  contienen  nitrógeno,  hierro  y  fósforo  es  el  desarrollo  de  formulaciones  bacterianas  que  incremente  la  captación  de  estos  nutrientes  por  los  cultivos,  lo  cual  se  traduciría  en  un  aumento  en  los  rendimientos  de  producción  de  diferentes  frutas  y  vegetales.  Las  comunidades  microbianas  que  habitan  la  rizósfera  (zona  del  suelo  que  se  encuentra  en  contacto  directo  con  la  raíz  de  la  planta)  juegan  un  papel  importante  en  el  mejoramiento  de  los  cultivos.  Sin  embargo,  el  conocimiento  de  los  constituyentes  que  conforman  cada  ecosistema  (conjunto  de  organismos  que  habitan  en  un  espacio  físico  determinado,  lugar  en  donde  se  relacionan)  asociado  a  los  diversos  cultivos  es  poco  conocido,  más  aún  las  interacciones  que  ocurren  entre  sus  distintos  componentes.

Otro  factor  importante  que  afecta  los  cultivos  a  nivel  mundial  corresponde  a  la  salinidad  de  los  suelos.  Elevados  niveles  de  sal  en  el  suelo  generan  un  daño  oxidativo  que  restringe  el  crecimiento  de  las  raíces.  Este  fenómeno  ocurre  naturalmente  y  es  muy  común  en  regiones  cálidas  y  secas,  o  puede  ser  ocasionado  como  consecuencia  de  un  manejo  inadecuado  de  la  irrigación.

Dentro  de  este  contexto,  la  utilización  de  microorganismos  que  estimulen  el  crecimiento  y  expansión  de  las  raíces  de  los  cultivos  ofrece  una  aproximación  interesante  para  que  ciertos  cultivos  puedan  crecer  en  ambientes  de  alta  salinidad  con  elevados  rendimientos.  Así,  al  combinar  diversas  especies  de  microorganismos  dentro  de  una  sola  formulación  podría  tomar  la  ventaja  de  múltiples  mecanismos  benéficos,  y  de  este  modo  aumentar  la  productividad  y  sustentabilidad.

Al  observar  la  información  anterior,  es  posible  definir  el  concepto  de  “agrobiodiversidad”,  el  cual  puede  ser  entendido  como  la  diversidad  de  organismos  vivos  (incluyendo  microorganismos)  relacionados  a  la  agricultura  y  se  puede  considerar  como  la  variedad  y  variabilidad  entre  tales  organismos  que  son  importantes  para  la  alimentación  y  agricultura  en  su  amplio  sentido  y  asociado  a  los  cultivos.

La  biotecnología  posee  herramientas  muy  poderosas  que  pueden  contribuir  a  mantener  la  biodiversidad  en  los  sistemas  agrícolas  mediante  el  siguiente  modo:

Contribuye  de  forma  eficiente  a  la  administración  y  conservación  ex  situ  (fuera  del  lugar  original)  de  los  recursos  genéticos  (material  genético  heredable  que  posee  un  valor  real  o  potencial)  permitiendo  preservar  el  material  biológico  de  forma  artificial,  evitando  su  extinción.

Utilización  de  marcadores  moleculares  (secuencias  de  material  genético  o  ADN  que  se  pueden  rastrear)  para  analizar  la  diversidad  genética  presente  en  colecciones  y  en  terreno.

Tiene  el  potencial  para  proteger  el  mercado  de  variedades  genéticas  tradicionales  y  regionales  a  través  del  monitoreo  de  su  integridad.

Uso  de  marcadores  moleculares  para  mejorar  la  crianza  de  nuevas  variedades  con  la  ayuda  de  los  recursos  genéticos,  con  un  mayor  número  de  marcadores  que  se  relacionen  con  rasgos  específicos  y  de  interés  para  mejorar  el  rendimiento  de  los  cultivos.

Cuenta  con  un  potencial  extraordinario  para  mejorar  la  calidad  nutricional  de  los  alimentos  y  la  sustentabilidad  de  la  producción  por  explotación  de  los  recursos  genéticos  no  disponibles  en  la  crianza  tradicional.

Recursos genéticos y beneficios para el agro

Está  demostrado  que  los  recursos  genéticos,  su  distribución  e  historia  evolutiva  están  determinados  por  las  condiciones  ambientales  específicas  de  sus  hábitats,  significando  que  cualquier  alteración, ya  sea  natural  o  antrópica,  se  traducirá  en  cambios  en  la  biodiversidad  del  sitio.  Su  diversidad  puede  cambiar  por  procesos  de  degradación  de  los  suelos,  debido  a  la  tala  de  bosques,  erosión  por  una  alta  actividad  agrícola  y  explotación  no  sustentable  de  las  tierras.  Por  lo  tanto,  el  estudio  de  ambientes  naturales  y  antrópicos  es  una  herramienta  fundamental  para  el  bio-descubrimiento.  Más  aún,  el  estudio  de  ambientes  prístinos  puede  traducirse  en  el  descubrimiento  de  nuevos  recursos  genéticos,  que  deriven  en  aplicaciones  de  alta  utilidad  y  beneficio  para  la  agroindustria  y  su  consecuente  impacto  biotecnológico  y  económico.  Por  lo  tanto,  es  importante hoy  recuperar  y  conservar  dichos  recursos  genéticos  con  la  finalidad  de  evitar  su  extinción,  y  generar  una  pérdida  importante  a  nivel  ecológico,  científico  y  biotecnológico.

Adicionalmente,  la  mayoría  de  los  programas  de  conservación  de  recursos  genéticos  se  enfocan  en  plantas,  animales  e  insectos,  y  escasamente  en  los  microorganismos,  siendo  sólo  un  pequeño  grupo  de  ellos  identificados  y  mucho  menos  utilizados,  por  lo  que  explotar  recursos  genéticos  microbianos  ofrece  una  oportunidad  importante que  permitirá  generar  mayor  conocimiento  científico,  conservar  dichos  recursos,  desarrollar  nuevos  productos  y  servicios,  y  favorecer  nuevas  aplicaciones  agrícolas  para  aumentar  los  rendimientos  de  producción  de  alimentos  de  origen  vegetal.

En  el  año  2011,  Business  Communication  Co.  estimó  que  el  mercado  global  de  microorganismos  y  sus  productos  posee  un  mercado  por  un  valor  de  156.000  millones  de  dólares,  proyectándose  para  el  año  2016  un  valor  de  259.000  millones  de  dólares  con  una  tasa  de  crecimiento  anual  de  10,7%;  considerando  diferentes  tipos  de  bio-productos,  como  por  ejemplo  enzimas  para  la  industria  química,  productos  biológicos  para  la  agricultura  y  nuevos  fármacos,  entre  otros.  Aún  más,  en  los  últimos  años  muchas  pequeñas  compañías  de  bio-descubrimiento  han  sido  sistemáticamente  adquiridas  por  grandes  empresas  que  buscan  ampliar  su  negocio  mediante  la  adquisición  de  conocimientos  específicos,  principalmente  en  el  área  de  biológicos  para  el  agro  y  tecnologías  biocatalíticas.  Por  lo  tanto,  la  bio-prospección  (  búsqueda  sistemática  de  nuevos  bio-productos,  ya  sea  utilizando  al  organismo  completo  o  sólo  una  parte),  identificación  y  evaluación  de  propiedades  de  los  organismos  para  su  explotación,  se  ha  convertido  en  un  aporte  importante  para  la  biotecnología  y,  principalmente,  para  la  agricultura.

El  uso  de  recursos  genéticos  ofrecería  a  la  agricultura  múltiples  productos,  los  cuales  incluyen:

Desarrollo  de  biofertilizantes: están  basados  en  el  uso de  microorganismos  que  promueven  y  benefician  la  nutrición  y  el  desarrollo  de  las  plantas.  Se  trata  de  microorganismos  del  suelo  que  se  asocian  de  manera  natural  a  las  raíces  de  las  plantas  de  una  forma  más  o  menos  íntima.  Ellos  facilitarían,  de  manera  directa  o  indirecta,  la  disponibilidad  de  determinados  nutrientes  tales  como  nitrógeno,  fósforo  y  agua.  Algunos  de  estos  microorganismos  se  podrían  combinar,  resultando  en  efectos  sinérgicos  cuando  se  aplican  de  manera  conjunta.  Su  utilización  originaría  procesos  rápidos,  que  consumen  poca  energía  y  no  contaminan  el  medio  ambiente.  Además,  los  biofertilizantes  ayudarían  a  la  recuperación  de  los  terrenos  marginales  para  su  aprovechamiento  agrícola  y  forestal.

Desarrollo  de  bioestimulantes:  muchos  microorganismos  del  suelo  tienen  la  habilidad  de  estimular  el  crecimiento  de  las  plantas.  Con  la  intención  de  disminuir  los  fertilizantes  químicos,  el  uso  de  microorganismos  con  efecto  benéfico  sobre  las  plantas  tiene  un  potencial  considerable  como  bioestimulantes  y  como  agentes  de  biocontrol.  Estos  microorganismos  generan  sustancias  conocidas  como  promotores  del  crecimiento  vegetal  (PGP,  del  inglés,  Plant  Growth  Promoters).  Estas  sustancias  mejoran  la  salud  y  desarrollo  de  las  plantas,  promoviendo  mayores  rendimientos  y  mejor  calidad  de  los  cultivos,  y  son  más  efectivos  e  inocuos  que  los  fertilizantes  químicos.  Son  sustancias  producidas,  principalmente,  por  bacterias  de  vida  libre  que  se  localizan  muy  cerca  o  adentro  de  las  raíces  de  las  plantas  y  que  tienen  un  efecto  benéfico  sobre  el  crecimiento  de  estas.  Estas  bacterias  se  han  encontrado  asociadas  a  las  raíces  de  numerosas  plantas.

Desarrollo  de  biopesticidas:  corresponden  a  agentes  que  controlan  pestes  y  están  basados  en  microorganismos  o  productos  derivados  de  estos,  que  tienen  como  finalidad  proteger  los  cultivos  contra  insectos,  hongos,  bacterias,  virus,  malezas  y  nematodos.  Pueden  reemplazar  a  los  pesticidas  químicos  que  actualmente  son  empleados  y  que  representan  serios  problemas,  tales  como  la  muerte  de  insectos  y  plantas  benéficas;  provocan  la  contaminación  de  los  suelos  y  el  agua,  lo  cual  afecta  a  otros  hábitats,  daña  la  vida  salvaje  y  altera  la  diversidad  biológica;  tienen  un  alto  impacto  en  la  salud  humana,  ya  que  generarían  cáncer  debido  al  uso  de  pesticidas  órganofosforados;  permiten  el  desarrollo  de  pestes  resistentes  a  pesticidas  químicos;  y  se  acumulan  en  los  alimentos  que  posteriormente  son  consumidos  por  humanos  y  animales,  alterando  su  salud.

Al  emplear  biopesticidas,  se  superan  varias  de  estas  barreras  y  permitiría  producir  alimentos  saludables  e  inocuos.

Dos iniciativas en Chile

Dentro  del  contexto científico,  ecológico  y  cultural,  Chile  es  considerado  un  laboratorio  natural  debido  a  la  complejidad  y  diversidad  de  sus  ambientes  naturales.  Esto  incluye  el  desierto  más  árido  del  mundo,  zonas  de  alta  actividad  geotérmica,  sitios  con  bajas  temperaturas,  glaciares  y  una  amplia  diversidad  de  ambientes  en  donde  se  realizan  prácticas  de  cultivo  utilizando  conocimiento  ancestral.  Estos  ambientes  poseen  un  alto  endemismo  (especies  sólo  presentes  en  forma  natural  en  Chile)  y  variedades  o  razas  localmente  adaptadas,  lo  que  determina  una  gran  riqueza  dada  por  la  variabilidad  y  diversidad  genética  de  las  especies  presentes  en  el  territorio  nacional.  Además,  cuenta  con  una  amplia  diversidad  genética  intraespecífica  de  especies  que  ratifican  lo  anterior,  como  es  el  caso  de  la  papa,  el  maíz,  el  poroto,  Alstroemeria  y  Fragaria  chiloensis  y  de  especies  del  bosque  nativo  como  Nothofagus,  Austrocedrus,  Fitzroya  cupressoides,  entre  otros.

Dentro  de  este  contexto, la  promoción  de  una  colección  de  cultivos  microbianos  chilena  enfocada  a  la  agricultura  es  importante,  ya  que  conservará  los  microorganismos  encargados  del  reciclaje  de  compuestos  y  elementos  que  son  esenciales  para  otros  sistemas  biológicos,  debido  a  que  mantienen  fértiles  las  condiciones  del  suelo  y  que  permite  la  continua  existencia  de  plantas  y  animales.  Además,  permitiría  la  búsqueda,  desarrollo  y  conservación  de  nuevos  biofertilizantes,  bioestimulantes  y  biopesticidas,  necesarios  para  el  desarrollo  de  alimentos  libres  de  componentes  nocivos  para  la  salud  y  el  ambiente,  con  altos  rendimientos  de  producción,  impactando  positivamente  la  industria  chilena  en  el  sector  alimentario. Actualmente,  la  Organización  Mundial  de  la  Propiedad Intelectual  (OMPI),  en  el  año  2012  designó  al  Instituto  de  Investigaciones  Agropecuarias  (INIA)  del  Ministerio  de  Agricultura,  como  autoridad  internacional  de  depósito  de  microorganismos,  según  el  Tratado  de  Budapest,  reconociéndose  la  Colección  Chilena  de  Recursos  Genéticos  Microbianos  (CChRGM),  y  transformándose  Chile  en  el  primer  país  latinoamericano  encargado  de  almacenar  microorganismos,  y  uno  de  los  23  países  a  nivel  mundial.  Este   Banco  de  Recursos  Genéticos  Microbianos,  ubicado  en  el  Centro  Regional  de  Investigación  del  INIA  Quilamapu  (Chillán),  tiene  carácter  público  y  contiene  varios  miles  de  microorganismos  entre  hongos,  bacterias  y  nematodos.   Además,  cuenta  con  servicios  que  consisten  en: preservación   de  microorganismos,  por  métodos  de  criopreservación,  ya  sea  por  un  tiempo  convenido  o  ilimitado;  intercambio de  microorganismos  con  instituciones  públicas  y  privadas;  y  facilitación   de  microorganismos  para  usos  de  investigación,  generación  de productos  biotecnológicos,  o  emprendimiento  privado.  Consideramos  que  esta  colección  de  cultivos  microbianos  es  un  ejemplo  para  seguir  y  modelo  para  el  desarrollo  sustentable.

Es  importante  destacar  que,  de  acuerdo  con  reportes  realizados  por  el  Banco  Mundial,  las  comunidades  indígenas  en  el  mundo  albergan  alrededor  del  80%  de  biodiversidad  global.  Esto  indica  la  necesidad  de  preservar  dichos  recursos  genéticos  microbianos,  con  la  finalidad  de  evitar  su  extinción.  En  el  año  2008,  Chile  inició  su  participación  en  los  Sistemas  Importantes  del  Patrimonio  Agrícola  Mundial  (SIPAM),  iniciativa  impulsada  por  la  FAO  y  que  es  desarrollada  en  nuestro  país  en  el  Archipiélago  de  Chiloé.  Esta  iniciativa,  busca  proteger  y  valorizar  la  agrobiodiversidad,  los  recursos  genéticos  nativos  y  localmente  adaptados,  los  conocimientos  y  prácticas  tradicionales  y  la  identidad  cultural.  Con  estos  propósitos,  la  iniciativa  continuará  trabajando  en  otras  regiones  y  territorios  del  país  que  cumplan  con  los  criterios  de  un  sitio  SIPAM,  esto  es,  sistemas  agrícolas  con  una  alta  biodiversidad;  que  sean  el  medio  de  sustento  de  comunidades  campesinas;  que  posea  biodiversidad  y  recursos  genéticos  de  importancia  local,  nacional  y  mundial;  que  sean  agroecosistemas  manejados  con  conocimientos  tradicionales;  que  provean  de  bienes  y  servicios  y  que  cuenten  con  una  alta  diversidad  de  paisajes  y  de  valor  estético,  como  es  el  caso  de  la  agrobiodiversidad  asociada  a  cultivos  de  comunidades  aymaras.

La  Iniciativa  SIPAM  es  una  estrategia  para  implementar  la  política  del  Ministerio  de  Agricultura  relacionada  con  el  rescate,  protección  y  valorización  del  patrimonio  natural  y  cultural  de  un  territorio  y  de  la  identidad  cultural  ligada  a  la  agricultura  familiar  campesina  que  lo  utiliza  como  su  medio  de  subsistencia  y  que  puede  ser  empleada  en  otros  sectores  del  país.

Revisando  los  ejemplos  mencionados  previamente,  queda  en  manifiesto  que  los  recursos  genéticos  son  considerados  fundamentales  para  el  desarrollo  sustentable  de  la  agricultura  en  Chile,  y  tienen  un  alto  potencial  para  generar  respuestas  a  nuevos  desafíos  y  oportunidades  de  la  agricultura,  la  alimentación  y  la  industria,  así  como  para  satisfacer  las  necesidades  de  los  chilenos  relacionadas  con  la  alimentación  y  la  agricultura.

Escrita por: Freddy Boehmwald, Coordinador desarrollo de Bioproductos de UC DavisChile.

Actualmente los agricultores enfrentan distintas exigencias de los consumidores, por lo que deben estar constantemente mejorando sus competencias y obteniendo un mayor nivel de especialización con el objetivo de mejorar los cultivos.

El mercado de nutrición vegetal, bioestimulantes y fertilizantes foliares, ha crecido a una tasa significativa los últimos años. Es por ello que se espera que para el año 2050, el mercado de nutrición vegetal crezca en €3.200 millones. En este contexto, Bayer llegó a un acuerdo para distribuir parte del portafolio de productos de AM Ecological, empresa que comercializa bioestimulantes de suelo con diez años de experiencia, quién aportará con el soporte técnico.

Bayer podrá ampliar y complementar su oferta de valor integrada para los agricultores del país, con soluciones que entregan protección para sus cultivos, mejoran la calidad desde la semilla a la mesa del consumidor final y aumentan la productividad. Adicionalmente, para la línea de fertilizantes foliares, Bayer incluirá en su paleta la línea de productos Bayfolan.

Para el Gerente de Ventas de Bayer, Vicente Bravo este tipo de productos son un aporte para la agricultura moderna, “también permiten aumentar la cantidad, lo que es indispensable considerando el aumento de población proyectada en las próximas décadas”.

Agregó que este tipo de soluciones entregan una mejor condición para que la planta pueda absorber de manera más eficiente los nutrientes del suelo, fortalecen las defensas de la planta, permiten tener una mejor condición de raíces lo que se traduce en una mejora de los parámetros como calidad de la fruta, tamaño, niveles de materia seca que tiene la planta o fruta y mejora la vida de post cosecha.

Un bioproducto  es  un  producto  de  origen  biológico  elaborado  para  el  agro,  y  sus  orígenes  tienen  que  ver  con  la  necesidad  económica  de  aumentar  rápido  la  superficie  de  campos  de  cultivo  y  desarrollar  variedades  vegetales  resistentes  al  cambio  climático.  Los  bioproductos  se  clasifican  en:  biocontroladores  –que  protegen  a  los  cultivos  de  pestes  por  medio  de  inducción  de  respuesta  sistémica,  liberación  de  metabolitos  secundarios  y  formación  de  barreras  en  raíces-,  bioestimulantes  –que  gatillan  el  crecimiento  de  la  planta  a  través  de  la  producción  y  modulación  de  hormonas,  del  aumento  de  la  captura  de  nutrientes,  de  la  generación  de  sideróforos  y  de  la  solubilización  de  fosfatos–  y  biofertilizantes  –que  a  través  de  su  alto  contenido  de  nutrientes  biodisponibles  (como  nitrógeno,  fósforo  y  potasio),  impactan  sobre  el  crecimiento  y/o  calidad  de  la  planta–.

En  comparación  con  los  agroquímicos,  el  mercado  de  los  bioproductos  es  una  alternativa  sustentable  y  amigable  con  el  medio  ambiente.  Pero  también  enfrenta  una  serie  de  desafíos,  como  entregar  productos  más  estables  en  el  tiempo,  más  específicos  y  de  mayor  calidad.  Este  artículo  aborda  estos  desafíos  desde  la  perspectiva  de  la  ingeniería  de  bioprocesos.

El  desarrollo  de  un  producto  biológico se  divide  principalmente  en  dos  etapas  consecutivas:  biodescubrimiento,  y  validación  y  producción.  Durante  la  primera  etapa  los  investigadores  realizan  –a  escala  de  laboratorio-  el  aislamiento,  identificación  y  caracterización  de  los  microorganismos  de  interés,  centrándose  en  la  funcionalidad  del  producto.  Luego  de  unos  dos  años,  el  biodescubrimiento  debiera  finalizar  con  un  prototipo,  es  decir,  una  representación  limitada  del  diseño  de  un   producto   que  puede  ser  probado  en  situaciones  reales  y  su  uso,  explorado.

La  etapa  de  validación  y  producción  consiste  en  generar  productos  a  mayor  escala  –  para  lo  cual  es  fundamental  la  ingeniería  de  bioprocesos-  y  verificar  su  eficiencia  por  medio  de  pruebas  en  maceta  y  campo.  Toma  también  unos  dos  años  y  finaliza  con  un  producto  listo  para  ser  comercializado.

¿Qué es la ingeniería de bioprocesos?

Un  bioproceso  es  aquel  proceso  que  utiliza  células  vivas  enteras  o  sus  componentes  (como  bacterias  y  enzimas)  para  obtener  un  producto  deseado.  En  consecuencia,  la  ingeniería  de  bioprocesos  es  una  rama interdisciplinaria  que  integra  química,  biología  y  principios  tradicionales  de  la  ingeniería  para  solucionar  problemas  a  nivel  de  producción,  de  salud  y  de  energía.

En  concreto,  es  una  rama  fundamental  para  la  obtención  de  productos  biológicos,  ya  que  entrega  las  herramientas  para  comprender,  modificar  y  optimizar  bioprocesos,  a  través  del  escalamiento,  de  procesos  fermentativos,  de  la  separación  y  de  la  formulación  del  producto  final.  La  ingeniería  de  procesos  cumple  un  rol  fundamental  tras  el  biodescubrimiento  del/los  microorganismos  de  interés  y  su  enfoque  es  aumentar  los  rendimientos  y  la  productividad  del  proceso.

El  escalamiento  entrega  las  herramientas  para  que  los  resultados  obtenidos  a  escala  de  laboratorio  (menor  a  un  litro)  puedan  ser  replicados  a  escala  piloto  (mayor  a  cinco  litros)  y/o  industrial  (mayor  a  cien  litros).  Permite  maximizar  el  proceso  en  función  de  la  habilidad  de  los  microorganismos  vivos  para  crecer  y/o  fermentándolos  para  sintetizar  un  subproducto  –como  una  proteína-  en  cantidades  comerciales.  El  proceso  fermentativo  -la  conversión  de  sustratos  en  producto  deseado-  es  realizado  en  biorreactores.  Estos  aparatos  son  controlados  para  proveer  las  condiciones  necesarias  -como  aireación,  temperatura  y  agitación-  para  optimizar  el  crecimiento  microbiano  y  sintetizar  el  producto  por  medio  de  tecnologías  ingenieriles.

Esta  rama  de  la  ingeniería  también  estudia  los  procesos  que  involucran  separación  de  las  células  de  los  cultivos,  purificación  y  concentración  del  producto  deseado,  mediante  métodos  de  centrifugación,  cromatografía,  filtración  según  la  naturaleza  química  y  física  del  producto  final,  así  como  el  grado  de  pureza  deseado.  Una  vez  obtenido  el  producto,  se  realiza  su  formulación  para  poder  ser  comercializado.

Escalamiento en el desarrollo  

Uno  de  los  desafíos  más  importantes  de  la  industria  de  los  bioproductos  es  la  disminución  de  los  tiempos  desde  la  identificación  de  un  potencial  producto  hasta  que  éste  es  llevado  al  mercado.  Fases  de  prueba  y  error,  y  el  uso  inadecuado  de  principios  ingenieriles  -especialmente  en  el  área  del  escalamiento  de  los  bioprocesos-  retrasan  la  meta.  El  escalamiento,  es  decir,  el  aumento  de  volumen  del  proceso  previo  en  laboratorio,  requiere  de  una  caracterización  detallada  de  la  dinámica  de  fluidos  en  biorreactores  y de  la  recopilación  de  datos  de  fenómenos  biológicos  dependientes  del  microorganismo  en  estudio.  Por  lo  tanto,  previo  al  escalamiento  se  necesita  de  un  estudio  del  comportamiento  del/los  microorganismos  en  función  de  las  condiciones  de  crecimiento  y  de  producción  de  algún  metabolito  de  interés.  Esto,  a  través  de  la  obtención  de  parámetros  cinéticos  -como  velocidad  de  crecimiento  y  rendimiento  sustrato/producto-  por  medio  de  sensores  y  herramientas  de  muestreo  en  diferentes  locaciones  del  biorreactor,  que  miden  el  efecto  de  factores  hidro  y  termo  dinámicos  en  los  microorganismos.

Sólo  una  visión  integrada  de  todos  los  factores  dinámicos  en  reactores  y  fenómenos  fisiológicos  relacionados  con  los  microorganismos  en  estudio  proporcionará  una  imagen  completa  de  las  respuestas  fisiológicas  y  de  los  tiempos  de  reacción  de  los  organismos  a  mayor  escala.  Resulta  fundamental  una  descripción  adecuada  de  los  datos  de  los  biorreactores  a  escala  industrial  y  de  las  conclusiones  del  efecto  de  cambios  ingenieriles  en  un  mejor  rendimiento  del  proceso.  Hoy  en  día,  un  proceso  consistente  debe  desarrollarse  con la  perspectiva  de  la  escala  final  del  proceso,  a  través  de  una  mirada  integrada  de  la  línea  de  producción  completa  y  de  la  estrategia  de  generación  del  producto.  Basado  en  esto,  las  estrategias  deben  alinearse  con  el  desarrollo,  desde  fases  tempranas  de  selección  al  proceso  final,  y  el  proceso  debe  estar  basado  en  el  escalamiento  y  no  en  el  uso  de  procedimientos  estándares  de  laboratorio  que  han  tenido  otros  objetivos.

Por  lo  tanto,  las  estrategias  de  escalamiento  son  la  clave  del  éxito  de  la  implementación  de  un  bioproducto  en  la  industria,  ya  que  si  se  realiza  de  manera  correcta  entregará  al  mercado  un  producto  a  altas  cantidades  y  con  igual  o  mejor  eficacia  que  aquel  obtenido  a  pequeña  escala,  lo  que  llevará  consigo  ganancias  económicas  para  el  proveedor.  Sin  embargo,  un  escalamiento  sin  base  teórica  concluirá  con  un  producto  comercial  con  menor  efectividad  y,  por  ende,  menor  costo.

La correcta formulación del producto final

La  estabilidad  de  los  bioproductos  durante  el  almacenaje  y  luego  de  su  aplicación  es  una  de  las  mayores  problemáticas  de  la  industria  de  los  bioinsumos.  Por  eso,  la  formulación  es  de  gran  importancia,  debido  a  que  es  el  proceso  por  el  cual  el  ingrediente  activo  (hongo, bacteria,  virus  o  producto  microbiano)  es  suspendido  en  un  vehículo  adecuado  –mediante  técnicas  físicas  o  químicas-  y  suplementado  con  aditivos  para  conformar  el  bioproducto.

La  clave  del  éxito  de  la  formulación  está  basada  en  cuatro  puntos  principales:  estabilización  del  agente  bioactivo  durante  la  distribución  y  almacenamiento,  manejo  y  aplicación  del  producto,  protección  del  agente  bioactivo  de  factores  medioambientales  adversos  y  aumento  de  la  actividad  de  los  agentes  biológicos  en  campo.  Algunos  estudios  han  demostrado  que  la  vida  útil  de  los  bioproductos  varía  según  la  técnica  utilizada  y  el  tipo  de  formulación,  que  actúa  como  puente  entre  la  fermentación  y  la  aplicación  en  campo.

Las  características  y  composición  de  las  formulaciones  de  los  bioproductos  varían  de  acuerdo  con  el  hábitat  (follaje,  suelo,  agua),  reología  del  material  técnico  (viscosidad,  tamaño  de  partícula,  densidad),  modo  de  aplicación  (aéreo,  suelo)  y  concentración  de  la  aplicación.  Mientras  que  el  material  utilizado  como  base  para  la  formulación  mejora  la  sobrevivencia  microbiana  durante  el  almacenamiento.

Existen  formulaciones  líquidas  y  sólidas.  La  elección  de  una  formulación  es  determinante  en  la  calidad  del  bioproducto  comercial.  Una  formulación  líquida  es  de  fácil  preparación  y  manejo,  y  su  pureza  puede  confirmarse  fácilmente.  Pero  posee  corta  vida  útil  y  debe  almacenarse  a  bajas  temperaturas.  Considerando  estas  desventajas,  varios  compuestos  han  sido  estudiados  para  la  protección  de  los  microorganismos  después  de  la  inoculación.  El  objetivo  es  adicionarlos  para  prolongar  su  supervivencia.

Además,  las  formulaciones  líquidas  son  enriquecidas  con  aditivos,  como  glicerol,  goma  arábiga  o  polivinilpirrolidona,  que  pueden  mejorar  la  calidad  de  los  inoculantes  aumentando  su  adherencia  en  el  campo,  la  estabilización  e  inactivación  de  toxinas  solubles  que  se  presenten,  y  la  supervivencia  de  los  microorganismos  después  de  la  exposición  a  las  condiciones  ambientales.  Las  formulaciones  líquidas  son  fáciles  de  aplicar  en  campo,  tienen  mejor  rendimiento,  y  son  accesibles  para  los  pequeños  productores  porque  emplean  materiales  de  bajo  costo.

Dentro  de  las  formulaciones  sólidas  más  utilizadas  se  encuentran  productos  de  proceso  de  liofilización,  microencapsulación  y  secado  por  atomización.  El  proceso  de  liofilizado  entrega  una  alta  viabilidad  de  los  microorganismos  en  el  tiempo.  Sin  embargo  –  además  de  ser  más  costoso-,  puede  causar  desnaturalización  de  las  proteínas  sensibles  y  la  muerte  celular  de  algunos  microorganismos.  Existen  varios  tipos  de  aditivos,  tales  como  azúcares,  que  se  han  utilizado  para  tratar  de  proteger  los  daños  causados  por  la  congelación.

La  microencapsulación,  por  su  parte,  consiste  en  un  gel  polimérico  que  atrapa  células  vivas.  Es  una  tecnología  bien  establecida  con  interesantes  aplicaciones,  ya  que  la  matriz  del  gel  permite  que  las  células  permanezcan  viables  durante largo  tiempo.  Varios  estudios  han  utilizado  como  material  de  encapsulación  alginato,  que  permite  formar  microesferas  de  forma  instantánea  en  presencia  de  cationes  polivalentes  que  se  unen  en  un  solo  paso  a  las  unidades  de  ácido  gulurónico  con  la  adecuada  resistencia  mecánica.  El  objetivo  de  las  perlas  de  alginato  es  atrapar  un  gran  número  de  bacterias.  El  uso  de  células  encapsuladas  como  método  de  aplicación  en  el  medioambiente  tiene  varias  ventajas  sobre  las  formulaciones  en  donde  las  células  se  encuentra  libres:  presentan  una  mejor  protección  contra  el  estrés  biótico  y  abiótico,  mayor  estabilidad,  liberación  controlada,  biodegradación  y  rentabilidad.  Finalmente,  el  método  de  secado  por  atomización  consiste  en  “pellets”  (soporte  sólido)  suspendidos  en  una  corriente  de  aire  que  posteriormente  se  les  atomiza  una  solución  de  recubrimiento.  Este  método  –ampliamente  utilizado  en  la  industria  alimentaria  y  farmacéutica-  tiene  una  alta  tasa  de  producción,  bajo  costo  de  operación,  y  alta  preservación  y  concentración  de  microorganismos.  Es  uno  de  los  métodos  más  comunes  para  preparar  complementos  alimenticios  estables  y  que  ocupan  pequeños  volúmenes.

El futuro

Debido  al  aumento  proyectado  para  el  mercado  de  los  bioinsumos  (15%  de  tasa  de  crecimiento  anual  compuesto,  CAGR)  y  a  la  importancia  de  la  protección  ambiental  y  de  la  seguridad  alimentaria,  se  espera  que  los  biológicos  agrícolas  (biocontroladores,  biofertilizantes  y  bioestimulantes)  se  conviertan  en  los  nuevos  impulsores  de  la  industria  de  insumos  agrícolas  y  asuman  un  rol  importante  para  sobrellevar  las  necesidades  del  mercado.

Nuestro  país  no  difiere  de  estas  tendencias  mundiales,  posee  una  buena  base  científica,  una  fuerza  productiva  y  de  mercado  que  puede  favorecer  el  desarrollo  de  la  industria  de  los  bioproductos  a    nivel  nacional  y  regional,  además  de  contar  con  una  gran  diversidad  genética  en  términos  de  microorganismos.  Pese  a  esto,  la  industria  de  los  bioproductos  presenta  puntos  críticos  que  solucionar,  principalmente  en  cuanto  a  estudios  de  eficacia  en  campo,  desarrollo  y  formulación,  así  como  vida  útil  de  los  productos.  También  es  necesario  establecer  directrices  nacionales  en  relación  a  cada  una  de  las  etapas  de  producción  y  calidad  final  de  los  productos.  Si  se  cumplen  las  proyecciones,  existirá  una  mayor  oferta  de  bioproductos,  aumentando  la  competitividad  y,  por  ende,  gatillando  productos  de  mejor  calidad,  mayor  vida  útil  y  a  costos  competitivos.  Pero,  para  esto,  es  necesario  ampliar  los  conocimientos,  acercarse  y  profundizar  la  ingeniería  de  bioprocesos,  y  mejorar  las  técnicas  de  escalamiento  y  formulación,  puesto  que  influyen  directamente  en  la  producción  y  estabilidad  del  producto  comercial.

Escrito por: Denise Cifuentes Bachmann, Investigadora Postdoctoral UC Davis Chile.

Para la mayoría de los países en desarrollo, la tecnología de los inoculantes, en especial con microorganismos de rizósfera promotores de crecimiento (PGPR) y biofertilizantes, diferentes a las bacterias fijadores simbióticas de nitrógeno, no ha tenido suficiente impacto entre los productores. Entre otras razones, esto se explica porque los productos son desconocidos y, en muchos casos, de fabricación casera, lo que hace que presenten baja calidad y alta variabilidad entre lotes y, por lo tanto, en sus efectos.

Sin embargo, el mercado de los bioestimulantes y biofertilizantes ha crecido de forma importante en los últimos años, y grandes compañías en el mundo, dedicadas tradicionalmente a la producción de fertilizantes y agroquímicos, ya incluyen en sus portafolios productos biológicos con base en microorganismos vivos, o metabolitos como bioestimulantes, biofertilizantes, activadores biológicos de suelo, biomejoradores, biocontroladores entre otros términos empleados comercialmente. Muchos investigadores coincidimos en que el bioinoculante ideal es aquel que cumple con los diferentes requisitos.

En general, la producción de inoculantes está basado en procesos de fermentación, continua o discontinua, sólida o líquida, donde células iniciales del microorganismo de interés se multiplican en un medio de cultivo para producir biomasa y metabolitos de interés. Una vez que se alcanza el objetivo deseado, el producto está listo para ser formulado y posteriormente comercializado.

Una segunda línea en la formulación de los inoculantes microbianos es la relacionada con la producción de consorcios o mezclas de microorganismos donde la producción y formulación son más complejas, pues dos o más especies deben crecer (y formularse), generalmente de forma separada o en co-cultivo y posteriormente ser mezclados para obtener el inoculante final. Los consorcios buscan potenciar sinérgicamente la actividad de todos los organismos presentes y asegurar el efecto deseado en campo, ya sea a nivel de nutrición vegetal, control de plagas y enfermedades, estimulación de rizogénesis, etc.

Sin embargo, uno de los puntos críticos en el uso de estos productos es la sobrevivencia de los microorganismos una vez inoculados o aplicados, ya sea a nivel de suelo, follaje o fruto.

Normalmente, un corto tiempo después de que las suspensiones de bacterias, hongos (filamentosos o levaduras) u otros microorganismos son inoculados, las poblaciones se debilitan y disminuyen rápidamente. Este fenómeno es más común con productos que contienen PGPR, más que con aquellos en base a hongos, por ejemplo.

Además, cuando el inoculante ha sido producido con baja concentración o viabilidad es difícil mantener su actividad en la rizósfera, ya que el estado fisiológico de los microorganismos cambia con relación al momento de la aplicación y su capacidad de competencia y colonización. Es por esto que no sólo es importante considerar el microorganismo y su función en el suelo, sino también el proceso de producción y formulación del producto final de manera que durante el almacenamiento, comercialización y aplicación, pueda asegurar un número adecuado de microorganismos que causen respuesta en la planta.

4 Factores que afectan la efectividad  

• Heterogeneidad y competencia en el suelo: la alta variabilidad en las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo, en especial la presencia de otros organismos de la micro y la mesofauna, hacen que el o los microorganismos presentes en el inoculante deban competir fuertemente por espacio, nutrientes o condiciones de oxígeno. Si se busca colonizar un suelo, un inoculante en baja concentración difícilmente podrá establecerse.

• Falta de materia orgánica: la mayoría de inoculantes cuyo principio activo incluya células microbianas vivas o latentes, buscan que estas células colonicen y se reproduzcan en zonas de interés como la rizósfera. Sin embargo, la mayoría de los microorganismos empleados en la producción de inoculantes son heterótrofos, es decir que requieren de fuentes de C para producir biomasa y energía. Es por esto que aplicaciones de inoculantes en suelos pobres en materia orgánica pueden no alcanzar el éxito esperado.

• Salinidad, acidez, baja humedad: las condiciones de estrés abiótico, como altas concentraciones de sales, bajo pH y sequía o alta humedad, afectan la actividad biológica, por lo que los inoculantes microbianos deberían ser evaluados en diferentes condiciones de estrés antes de ser comercializados y asegurar en la formulación la presencia de agentes de protección que aseguren su supervivencia en el suelo.

•  Aplicación de fungicidas y otros productos de control: tanto en agricultura orgánica como convencional, la aplicación de los productos biológicos debería ser una práctica agronómica sencilla y de bajo costo para que sea adoptada rápidamente. Por ello, muchas empresas productoras de inoculantes recomiendan mezclar productos biológicos con productos químicos de control como fungicidas o insecticidas. Esta práctica, si bien es posible en algunos casos, no se recomienda, pues por ejemplo el efecto de algunos fungicidas sobre la inhibición de la síntesis de pared celular afecta tanto a hongos patógenos como a los benéficos, como Trichoderma sp., o Beauveria bassiana, hongos ampliamente comercializados para el control de enfermedades o plagas.

Inoculantes formulados

Para superar de mejor forma los factores de almacenamiento y aquellos a los cuales se van a enfrentar el o los microorganismos presentes en el inoculante, el producto debe producirse y formularse teniendo en cuenta la concentración y efectividad del principio activo, la capacidad de deshidratación y rehidratación, el agente transportador o “carrier” adecuado y la forma de inoculación.

Normalmente los inoculantes contienen adyuvantes (adherentes, estabilizantes, surfactantes, etc.) que facilitan un microambiente más sustentable y protección física prolongando la vida útil del producto, previniendo el decrecimiento rápido de las poblaciones introducidas y asegurando su contacto y efecto en planta. Pero muchos inoculantes no presentan estas características, y a pesar de contener una buena cepa de microorganismo, o consorcio, su efectividad en campo es reducida.

La formulación se diseña para un inoculante de forma específica, teniendo en cuenta el efecto sobre planta y la practicidad en la aplicación dada las diferentes limitaciones en campo, de manera que se asegure el éxito en la aplicación.

Tipos de formulaciones

Para producir un inoculante, el microorganismo seleccionado es formulado en un “carrier” o cargador o matriz transportadora, que puede ser o no estéril.

Las matrices estériles favorecen el control de calidad del producto final, aunque en algunos casos (turbas o suelo) son difíciles de esterilizar o su proceso muy costoso para asegurar resultados. Es por esto que algunas empresas formulan sus inoculantes microbianos en matrices no estériles, donde también se encuentran microorganismos propios del material utilizado como transportador y que van a competir con el principio activo del inoculante.

El control de calidad de los productos formulados no estériles es más complejo de hacer, y deberá recurrirse a técnicas moleculares para poder verificar la presencia y concentración del principio activo. En la actualidad, países productores de inoculantes como Estados Unidos, Canadá, Argentina o México, emplean matrices estériles para asegurar la calidad y estabilidad en los productos comerciales.

Los inoculantes, sean biofertilizantes, bioestimuladores o biocontroladores, se pueden formular de dos diferentes formas:

FORMULACIONES LÍQUIDAS: tienen como base agua, en la que se diluyen los nutrientes necesarios para mantener el microorganismo. Puede contener también agentes de protección (protectantes) o sustancias que estimulen la producción de esporas o quistes en la rizósfera. Son ideales por su facilidad de aplicación.

La vida útil es menor y normalmente necesitan condiciones de bajas temperatura para su almacenamiento. Se emplean con facilidad para aplicación por aspersión o riego por goteo.

FORMULACIONES SÓLIDAS: pueden ser liofilizados del microorganismo, emplear matrices sólidas como turba, carbón, cenizas, arcillas, materiales orgánicos (fibras, lignina) o materiales inertes (polímeros para la producción de bio-encapsulados, como alginato, gomas, u otros materiales inertes vermiculita, perlita). Pueden ser formuladas junto con la semilla (como en el caso de PGPR- bacterias promotoras de crecimiento vegetal incluido Rhizobium sp. para inoculación de soya).

La formulación es entonces el secreto mejor guardado de las empresas productoras de inoculantes pues determina, en gran parte, el éxito o fracaso comercial de los agentes biológicos  que han sido aislados y probados con éxito en la fase de laboratorio o bajo experimentos de campo.

Apropiadamente formulados, estos productos deberían presentar los efectos esperados en campo, en condiciones no controladas, con un manejo sencillo y muchas veces sin cuidado alguno, y a un precio razonable, por lo que la variabilidad de las propiedades del suelo debería ser un factor a tener en cuenta no solo para las aplicaciones sitio-específicas de materia orgánica o nutrientes sino también para productos biológicos.

Escrito por: Aura Marina Pedroza, Investigador Grupo GISPA, Universidad Federico Santa Maria.

María Mercedes Martínez, Departamento de Microbiología Facultad de Ciencias Pontificia Universidad Javeriana Bogotá, Colombia.