Inoculación de trigo en invernadero con Glomus spp y Pseudomonas putida en suelo calcáre
- Resumen
- Introducción y
antecedentes - Materiales y
métodos - Coinoculación de
trigo - Diseño experimental y
análisis estadístico - Resultados y
discusión - Efecto de la
coinoculación en el vástago del
trigo - Literatura
citada
Una posible estrategia para
minimizar el problema de la producción de trigo en suelos
calcáreos es incrementar la eficiencia de
asimilación de los fertilizantes nitrogenado y fosforado
mediante la inoculación con microorganismos que
solubilizan fósforo. El objetivo de
este trabajo fue
determinar el efecto de la inoculación individual de dos
especies de Glomus (G1 Y G2) y la coinoculación con
Glomus y Pseudomonas putida (Ps) sobre la materia seca y
el N y P total de trigo a 50% de fertilizante nitrogenado y dos
niveles de fósforo. Se inocularon semillas de trigo y se
sembraron en jarras Leonard alimentadas con solución
mineral de Jensen enriquecida con N y P.
La combinación G1+ G2+ Ps incrementó 85.2%
el peso seco radical y 55.4% el peso seco de vástago del
trigo fertilizado con 50% de P2O5 en
relación al trigo control (100% de
N y P2O5). El 100% de
P2O5 inhibió el efecto
benéfico de la coinoculación al reducir la
solubilización y asimilación del fósforo. El
N total del vástago del trigo. Coinoculado y fertilizado
con 50% de P2O5 fue ligeramente mayor que
el trigo control, mientras que el P total del vástago fue
86% mayor que el trigo no inoculado y 100%
fertilizado.
Palabras Clave: micorriza, rizobacteria, fosfatos
inmoviles, suelo alcalino.
Abstract.
A posible solution to mininize the problem of wheat
production in calcareous soils is increase nitrogen and
phosphorus assimilat on with bioinoculations using phosphorus
solubilizing microorganisms. The aim of this work was to explore
the effect of individual inoculations with two Glomus
species (G1 and G2) and the coinoculation with Glomus and
Pseudomonas putida (Ps) on dry matter production
and total N and P in wheat fertilized with 50% nitrogen and two
phosphorus levels. Wheat seeds werw inoculated and grown in
Leonard jars which contained sterile Jensen´s solution
amended with N and P.
The G1+G2+Ps combination increased root dry weight 85.2%
and shoot dry weight 55.4% in wheat fertilized with 50%
P2O5 compared with the control wheat (100%
N and P2O5). The addition of 100%
P2O5 inhibited the beneficial effect N in
the coinoculation observed as a reduction in phosphorus
solubilization and assimilation. Shoot total N in the
coinoculated wheat fertilized with 50% P2O5
was alightly superior to the control plants while shoot total P
was 86% higher that the uninoculated wheat 100%
fertilized.
Key Words: micorrhiza, rhizobacteria, phosphates,
solubilizing, alkaline soil.
En algunas zonas del norte de México los
suelos calcáreos limitan la disponibilidad de
nitrógeno y fósforo que, aunado a la escasez de
agua, reducen
el rendimiento de trigo a niveles inferiores a los de otras zonas
del país. El problema se agudiza pues el trigo tiene una
baja tasa de asimilación de fertilizante N de 24 y 50%.
Una alternativa para resolver parcialmente este problema en trigo
es la aplicación de dosis crecientes de fertilizante N y
P. Sin embargo, la incapacidad de la planta para asimilar
eficientemente el agrosistema con NO3 y NO2
y elevan los costos de
producción.
Dada la relación dinámica entre el nitrógeno y el
fósforo en el suelo, al reducir la posibilidad de N la
retención de P se incrementa. El problema de la
disponibilidad del fósforo en el suelo también se
debe, en parte a que este se adsorbe al calcio unido a las
arcillas o se precipita por lo que solo el 1% del fósforo
total del suelo está disponible para las plantas.
Esta situación es mas crítica
en los suelos calcáreos en donde la unión de los
fosfatos al calcio o magnesio disminuye aun más su
disponibilidad y en consecuencia su
asimilación.
Una estrategia que puede resolver de manera parcial el
problema es mejorar la eficiencia de asimilación radical
del trigo para el fertilizante nitrogenado y/o fosforado mediante
la inoculación con bacterias
promotoras del crecimiento
vegetal y/o endomicorrizas. Se ha reportado respuesta
positiva de gramíneas a la inoculación con
bacterias del tipo Pseudomonas sp., que aumentan el peso
seco y el rendimiento de grano. Las endomicorrizas
vesiculoarbusculares (VAM) pueden actuar de manera
sinérgica con las bacterias, ya que las raíces
micorrizadas muestran mayor afinidad por el fósforo del
suelo que las raíces sin micorrizas y Pseudomonas
sp. puede solubilizar el fósforo del suelo.
Esta doble acción
incrementa la eficiencia de asimilación radical de la
planta por el N y P y con ello se reduce la dosis de
fertilización nitrogenada y fosforada. El objetivo del
presente trabajo fue analizar el efecto de la inoculación
individual o en combinación de dos especies de
Glomus y de Pseudomonas putida sobre la
producción de materia seca y el contenido de N y P en
trigo a una dosis reducida de fertilizante nitrogenado y dos
niveles de P2O5 en invernadero.
Origen de los microorganismos. Se aisló P.
putida, identificada mediante el sistema de
caracterización BIOLOG, de la rizósfera de la
maleza asistida sp, y dos hongos VAM,
designados Glomus sp. G1 y Glomus sp. G2, de las
malezas Reseda luteola y Eruca sativa,
respectivamente. La bacteria se creció en 100 mL de caldo
nutritivo y se incubó á 30 °C/24 h en agitador
rotario a 250 rpm. Se utilizó como inóculo 1.0 mL
de la suspensión bacteriana con una densidad de 9.8 x
106 UFC/mL, determinada por la técnica de
cuenta viable.
Las raíces de Reseda luteola y Eruca
sativa se secaron a temperatura
ambiente y se
maceraron por separado en un mortero, después de detectar
la presencia de vesículas, arbúculos y esporas por
la técnica de azul de tripano en lactoglicerol al
0.05%17. Se identificaron los hongos
endomicorrízicos de las dos malezas como Glomus
spp, con base en las características morfológicas
de las esporas, según Morton.
Para evaluar el efecto de la inoculación
individual de Glomus sp. y/o de la combinación
Glomus/ P. putida, se desinfectaron semillas de
trigo (Triticum aestivum L. var. Pavón F-76) con
hipoclorito de sodio 1% por min. y se lavaron 5 veces con agua
destilada estéril. Después, se mezclaron con un
adherente (sacarosa 10%) y se cubrieron con 0.1 g de
raíces molidas de R. luteola, E. sativa o
una combinación de ambas y se sembraron en un sistema
semihidropónico o jarras Leonard. Se utilizó como
sustrato una mezcla de suelo-arena (1:1) esterilizada á
120°C/ 3h. El pH del suelo
fue de 8.3 (potenciómetro 2:1), el N total 0.12% y el P
extractable 31.5 mg/ kg. Las plantas se alimentaron con
solución estéril de Jensen adicionada con 50% (60
kg N/ha) de la dosis de N recomendada para la región,
aplicado como urea. A la emergencia. Se inocularon las
plántulas con 1.0 mL de la suspensión de P.
putida y se fertilizaron con 50 y 100% de la dosis de
fósforo recomendada para la región, aplicado como
superfosfato triple, equivalente a 40 y 80 kg
P205/ha, respectivamente. Las plantas se
aclarearon a una por jarra Leonard y se colocaron en invernadero
con temperatura diurna de 25° y nocturna de
19°C.
Diseño
experimental y análisis estadístico.
El experimento se realizó bajo un diseño
completamente al azar, con 14 tratamientos y cuatro repeticiones.
Se incluyó un tratamiento testigo (trigo sin inocular y
sin fertilizar) y un control (trigo sin inocular y fertilizado
con 100% de N y P2O5. Las plantas se
cosecharon al inicio del espigamiento (aproximadamente 60
días después de la siembra), correspondiente a la
etapa 10.5 de la escala de
Feeke11.Las variables que
se evaluaron fueron: peso seco (70°C/72 h), N total y P total
de la raíz y del vástago de trigo. Los datos se
sometieron a un análisis de varianza y la
comparación de medias se calculó según la
prueba Tukey (P<0.01).
Efecto de la coinoculación en la raíz
del trigo.
El trigo inoculado con las especies de Glomus
individual o combinado, Glomus sp. G1+ Glomus sp. G2, y
fertilizado con 50% (40 kg P2O5/ha) de
fosfato (fig. 1) alcanzó un peso seco radical
estadísticamente igual al trigo usado como control
relativo (100% N y P2O5). Esto indica que
en ambos casos, Glomus incrementó la eficiencia de
asimilación de nitrógeno y fósforo. Sin
embargo, el trigo coinoculado con Glomus sp y P.
putida y adicionado con la misma dosis de
P2O5, alcanzó mayor peso radical que
el trigo control debido probablemente a que, aunado a la
asimilación del fósforo por Glomus, la
bacteria estimuló un mejor funcionamiento del sistema
radical como resultado del reconocimiento de los exudados
radicales y su transformación en fitohormonas que
estimulan el crecimiento vegetal.
El incremento de peso radical fue dependiente del tipo
de microorganismos: la coinoculación con Glomus sp.
G2 y P. putida causó un aumento de 34%,
Glomus sp. G1 y P. putida causó un
incremento de 47% y Glomus sp. G1+Glomus sp. G2
P. putida aumentó el peso seco de la raíz
85%. Lo anterior confirma que la asimilación del
fósforo del suelo no solo dependió de Glomus
sino que Pseudomonas también tienen la capacidad
para mejorar la eficiencia de asimilación de este
elemento.
De acuerdo con Isaac et al. el incremento de peso
seco en trigo se debe a la acción sinérgica entre
la bacteria y el hongo endomicorrízico. Cuando el trigo
coinoculado con Glomus sp/ P. putida se
fertilizó con 100% de P2O5 se
observó que, en general, el peso seco radical fue inferior
alcanzado con 50% de P2O5 excepto con
Glomus sp. G2 P. putida (Fig. 1)
Ferrera-Cerrato y Pérez –Moreno observaron
un efecto similar cuando incrementaron los dosis de fertilizante
fosforado en plantas inoculadas con VAM, lo cual redujo su
acción sobre la asimilación del fósforo de
la solución del suelo. Nuestros resultados indicaron que
la aplicación de 100% de P2O5
afectó negativamente el peso radical debido, probablemente
a que se modificó el patrón de reproducción de exudados radicales, lo que
disminuyó la infección microbiana.
En el caso de Glomus sp. G2 y P. putida,
el pH alcalino del suelo impidió la absorción de la
mayor parte del fósforo, sin embargo, es posible notar que
la acción sinérgica de ambos microorganismos
favoreció que una pequeña porción del
fósforo fuese traslocado a la raíz.
Lo anterior sugiere que la especie Glomus sp. G2
es distinta a la especie Glomus sp. G1, dado que su
respuesta al incremento de fue diferente. No hubo diferencia
estadística en el contenido de N total de
la raíz en el trigo inoculado o coinoculado y fertilizado
con 50 ó 100% de P2O5 (Fig. 2), con
respecto al trigo usando como control, lo que sugiere que la
asimilación de fósforo no fue suficiente para
mejorar la eficiencia de asimilación del
nitrógeno.
El contenido de P total radical aumentó en un 50%
en el trigo inoculado con Glomus sp. G1 o coinoculado con
Glomus sp. G1+Glomus sp. G2 y P. putida,
ambos fertilizados con 50% de P2O5 en
comparación con el trigo usando como control (Fig.3). En
este caso, fue evidente que los microorganismos mejoraron la
eficiencia de asimilación del fósforo, mientras que
con el 100 % de P2O5 la interacción raíz-microorganismos fue
inhibida parcialmente pues, en general, los valores de
P total radical fueron menores que con 50% del fertilizante
fosforado.
Al compararse con el testigo, se encontró que,
independientemente de la dosis de P2O5 la
inoculación hongo y/o bacteria mejoró la
asimilación de fósforo. Lo anterior confirma que la
asimilación de P a nivel radical puede ser mejorada
mediante una coinoculación bacteria-hongo
endomicorrízico, que refleja la acción
solubilizadora de Pseudomonas sp. Y el efecto de
asimilación de Glomus sp.
Efecto de la
coinoculación en el vástago del
trigo.
El trigo inoculado con Glomus sp G2 coinoculado
con Glomus. G1+Glomus sp.G2 P
putida
y fertilizado con 50% de P2O5
alcanzó un peso seco de vástago 55.4% superior al
trigo control (Fig. 4). Los resultados sugieren que las especies
de Glomus son diferentes, ya que Glomus sp. G1
responde a un 100% de P2O5 aumentando el
peso seco del vástago y Glomus sp. G2 causó
un efecto menor por otra parte, Glomus sp. G1 P.
putida y Glomus sp. G1+Glomus sp. G2 no
causaron efecto sobre el peso seco de vástago, lo que
sugiere que al interactuar redujeron su eficiencia de
asimilación en una aparente competencia.
En general, la eficiencia de asimilación fue
mayor con la dosis 50% de P2O5 que con 100%
excepto el trigo inoculado con Glomus sp. G1 y el
coinoculado con Glomus sp. G2 P. putida. Esto
sugiere que Glomus sp. G1 y Glomus sp. G2 P.
putida puede solucionar y asimilar fósforos aún
a altas dosis de fertilizante fosforado.
Con respecto al contenido de N total de vástago
(Fig. 5), se observó que el trigo coinoculado con
Glomus sp. G1+Glomus sp. G2 y fertilizado con 50%
de P2O5 y el coinoculado con Glomus
sp. G2 y P. putida y adicionado con 100% del fertilizante
fosforado alcanzaron un valor similar
al trigo usado como control. Esto indica que las especies de
Glomus y P. putida no influyeron en la
asimilación y translocación de N en trigo, a
diferencia de lo reportado por otros investigadores al estudiar
el incremento del crecimiento vegetal causado por
Pseudomonas cepacia o por VAM en trigo. En ambos
casos, las plantas fueron sometidas a estrés
hídrico, lo que estimuló la interacción
microbiana de la rizósfera, condición que no se
presentó en nuestro estudio.
El trigo con Glomus sp. G1 y P. putida o
con Glomus sp. G2 y P. putida, ambos con 50% de
P2O5, alcanzó un contenido de P
total de vástago significativamente superior (86%) al
trigo control (Fig. 6). Sin embargo, al fertilizar con 100% de
P2O5, solo el trigo coinoculado con
Glomus sp. G1 P. putida logró un contenido de
fósforo mayor al control.
Esto reafirma el efecto inhibitorio de las altas dosis
de P2O5 sobre la actividad de
solubilización y asimilación del fósforo del
suelo de las especies de Glomus y P.
putida.
Además, se observó que el trigo usado como
testigo (sin inocular ni fertilizar) y el usado como control,
alcanzaron el mismo valor con respecto al contenido de total de
vástago, lo que indica que la ausencia de estos
microorganismos impide la solubilización del
fósforo del suelo debido al pH alcalino.
Concluimos que el efecto sinérgico de
Glomus sp. G1+Glomus sp. G2 P. putida se
manifestó como el incremento significativo de materia seca
total de trigo a dosis reducida (50%) de fertilizante nitrogenado
y fosforado, comparando con el trigo usado como control y que el
100% de P2O5 inhibió la
relación Glomus sp. / P. putida. Nuestros
resultados refuerzan la necesidad de inocular trigo con
microorganismos adecuados para aumentar la asimilación y
solubilización de fósforo en suelos donde el pH
limita la disponibilidad de este elemento.
Dedicatoria.
A las mujeres que luchan por superar prejucios y
se superan en ambientes no propicios para el desarrollo
intelectual.
Agradecimientos
La presente investigación fue parcialmente financiada
por el Instituto del Potasio y el Fósforo, A. C.,
México y Norte de Centro América
y por la Agencia Internacional de Energía Atómica,
contrato de
investigación D1- MEX- 1994. A la CIC-UMSNH Morelia, Mich,
México, por apoyar el proyecto 2.7
(2005-2006) que facilito la publicación de este
trabajo.
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Sánchez-Yáñez
*Departamento de Suelos, Univ. Autónoma Agraria
Antonio Narro. Buenavista, Saltillo, Coah. 25000, Coahuila,
México.
**Microbiología ambiental,
**autor correspondiente
Instituto de Investigaciones
Químico-Biológicas, Univ. Michoacana de San
Nicolás de Hidalgo,
Edif. B-1, Cd.
Universitaria. Morelia,
Michoacán, México.