Evaluación de cepas nativas de rhizobium en dos cultivos de leguminoisas

Resumen

En la Unidad de Investigación La Glorieta se
evaluaron cepas nativas de Rhizobium, en dos cultivos de
leguminosas aplicando tres fertilizantes inorgánicos: (T2=
Mn, T3= Urea, T4= NPK 15-15-15) más un testigo (T=1). El
ensayo utilizo bolsas de polietileno negras de 5 Kg. para la
siembra de las dos leguminosas (Phaseolus vulgaris y Vigna
sinensis) después de un mes de siembra o antes de la
floración se determino: nódulos/plantas (NP);
nódulos totales (NT); peso seco en nódulos (PSN) y
en hojas (PSH) en el Laboratorio de Botánica de la UNESUR.
El diseño estadístico aplicado fue unifactorial
completamente aleatorizado con veinte (20) repeticiones. El
cultivo Vigna sinensis fue quien mostró
nodulación en los cuatro tratamientos. En NP el testigo
presentó la mayor densidad de nódulos (T1= 23 en
mínimo; 102 en máximo, T2= 20;92, T3=15;79 y T4=
13;97 respectivamente.). En cuanto a los NT fue mayor en el
testigo (T1= 979) evidenciando la efectividad de las cepas
autóctonas de este suelo, seguido del (T2= 774). Para PSN
los valores fueron similares en el T1 (0,0901 gr.) y T2 (0,0895)
ante los otros tratamientos y en PSH fue mayor en Vigna
sinensis (T1= 3,885 gr.; T2= 5,258; T3= 4,77 y T4= 4,065).
Sin embargo estadísticamente (P>0,05) no existieron
diferencias significativas entre los tratamientos en cuanto a NP;
NT y PSH.

Palabras claves: Rhizobium,
fertilizantes inorgánicos, nódulos, peso seco,
hojas, Unidad de Investigación la Glorieta.

Introducción

Una de las características resaltantes que poseen
las leguminosas, es la capacidad de fijar nitrógeno
atmosférico del suelo a través de la simbiosis
Rhizobium-leguminosa. Sin embargo, esta
asociación puede estar afectada por el estado nutricional
de la planta, así como el nivel de nutrientes en el
suelo.

En el mundo desarrollado la agricultura depende en gran
medida del uso de fertilizantes químicos y pesticidas para
mantener sus altas producciones agrícolas, sin tener en
cuanta los terribles daños que estos pueden ocasionar, ya
sea afectando el ciclo global del nitrógeno, contaminando
las aguas subterráneas y superficiales e incrementando los
niveles de oxido nitroso (N2O) atmosférico y CO2, los
cuales están considerados como potentes gases invernaderos
(Anónimo, 2001).

Sin embargo, los procesos naturales de fijación
biológica del N2 (FBN) juegan un importante rol en la
activación de los sistemas agrícolas sustentables
por su beneficio ambiental, tal es el caso de la
aplicación o evaluación de bacterias pertenecientes
al genero Rhizobium a los cultivos de leguminosas
(Anónimo, 2001).

Dentro de las especies que establecen relaciones
simbióticas con esta bacteria se encuentran la caraota
(Phaseolus vulgaris) y el fríjol (Vigna
sinensis), la cual son legumbres importantes para el consumo
humano a escala mundial, especialmente en países
subdesarrollados, pero a su vez el cultivo Vigna
sinensis es la especie de mas baja capacidad de nodulacion y
fijación de N2 atmosférico (Burdman, 2000;
Peña-Cabriales, 2000 y Quintero, 2000). Resulta obvio que
evaluar las cepas nativas de Rhizobium y mejorar el manejo del N2
fijado biológicamente en estas leguminosas, es una meta
importante para la agricultura tanto por razones humanitarias
como por razones económicas. De hecho el objetivo de esta
investigación es evaluar las cepas nativas de
Rhizobium en dos cultivos de leguminosas de importancia
alimenticia, mediante la aplicando de tres fertilizantes
inorgánicos en la Unidad de Investigación La
Glorieta.

Materiales y
métodos

La investigación se realizo a cabo en las
instalaciones de la Unidad de Investigación La Glorieta,
asentada en la Universidad Nacional Experimental Sur del Lago
"Jesús Maria Semprum" (UNESUR), y en el Laboratorio de
Botánica de la UNESUR, utilizándose dos cultivos de
leguminosas, donde se determino la densidad de nódulos por
planta y la deshidratación de ambos cultivos para
determinar peso seco en hojas y nódulos
presentes.

No obstante la Unidad de Investigación La
Glorieta y la UNESUR están ubicados en la Av. 5ª
(vía Aeropuerto Santa Bárbara), Parroquia Santa
Bárbara del Zulia, Municipio Colon – Venezuela, a una
altitud de 5 m.s.n.m. con un clima que esta condicionado por las
características de relieve, presentando
características de clima tropical cálido y
húmedo, se ve influenciado por el Lago de Maracaibo cuya
masa de agua determina una elevación de la temperatura del
aire, esto hace que se forme un centro de baja presión
(Zona de intensidad atmosférica) que es compensado por las
corrientes de aire frío de las partes altas de las
montañas cuya temperatura media esta comprendida entre los
27 °C y 37°C respectivamente con un tipo de suelo franco
arcilloso.

Las características físico-químicas
del suelo en esta zona son las siguientes:

Fuente: UNET, 007

* arcilla= 66 % ; limo= 25%

Se sembraron 4 parcelas de 2.5 cm2, utilizándose
un diseño unífactorial completamente aleatorizado
con tres (3) tratamientos mas un testigo y veinte (20)
repeticiones.

Tratamientos

Tratamiento 1: Caraota y fríjol sin
fertilizante.

Tratamiento 2: Caraota y fríjol fertilizado con
Manganeso (Mn al 0.8 M). Dosis de 2 ml/planta.

Tratamiento 3: Caraota y fríjol fertilizado con
Urea (N). Dosis de 200 Kg./Ha.

Tratamiento 4: Caraota y fríjol fertilizado con
NPK (15-15-15). Dosis de 300 Kg./Ha.

Las dosis de fertilizantes aplicada fue recomendada por
el instructivo técnico de la formula completa de NPK
(15-15-15) y Urea (PDVSA, 2005). La aplicación de este se
efectuó transcurrido 7 días de la brotación.
No obstante la aplicación del Mn fue recomendada por el
instructivo técnico del IVIC, efectuándose al
momento de la germinación durante 2 semanas.

Evaluaciones

* Parámetros de fijación a los 30
días, donde se tomaron muestras de 40 plantas por
tratamientos (FAO, 1995).

• Densidad de nódulos por planta.

• Peso seco de Hojas (gr).

• Peso seco de Nódulos (gr).

• Peso seco de los nódulos (gr).

• Numero de nódulos totales.

El paquete estadístico utilizado en esta
investigación fue el SPSS. V. 12.0 for Windows (Programa
Estadístico para Ciencias Sociales), sugerido por el
departamento de estadística de la UNESUR, realizando ANOVA
(Análisis de Varianza). Se utiliza para detectar las
diferencias estadísticas por la variable dependiente en
función de los factores, así como las posibles
interacciones y se trabajo con un nivel de significancía
del 5 %.

Resultados y
discusión

Densidad de Nódulos de Rhizobium
presentes en los cultivos de Phaseolus vulgaris y
Vigna sinensis.

Fuente: Elaboración propia,
2007

Fuente: Elaboración propia,
2007

Fuente: Elaboración propia,
2007

Fuente: Elaboración propia,
2007

De acuerdo a la interpretación del tratamiento
testigo, se observan nódulos nativos del genero
Rhizobium en el cultivo de Vigna sinensis, no
ocurriendo así en Phaseolus vulgaris, el cual no
registro nódulos en los tratamientos aplicados,
basándose en que este tipo de suelo no se encuentran cepas
nativas especificas (Uribe, 1994), estudios similares fueron
realizados por (Gómez et al., 2000) bajo
condiciones de laboratorio y de campo obteniendo los mismos
resultados. Con relación a esto, (Graham y Scout, 1984;
Hartzog et al., 1983) señalaron respectivamente
que la nodulación natural efectiva con rizobia nativos
puede suministrar la mayoría o todo el N requerido para el
crecimiento de Vigna sinensis.

Sin embargo la presencia de la masa nodular en el
cultivo Vigna sinensis en el tratamiento 1, es debido en
tal caso por la ausencia de nitrógeno en el suelo en
estudio, como lo afirmo (Romero, 1998) es sus estudios de
fertilización nitrogenada en leguminosas, indicando que
las bacterias del genero Rhizobium les suple el
nitrógeno requerido por la planta en ausencia del mismo.
Por ende en el tratamiento 2, se prevé que la
nodulación existente no solo fue por la presencia del (Mn)
sino por la ausencia del macroelemento (N), dado que unas de las
características de las leguminosas es la capacidad de
fijar nitrógeno atmosférico del suelo a
través de la simbiosis
rhizobium-leguminosa.

No obstante, el tratamiento 3 se prevé que la
aplicación de (N) afecto el numero de nódulos
(Anónimo, 2001), aunque pudiera ser que la presencia de
estos nódulos fueron debido en tal caso por la deficiencia
de este macroelemento, dado que dicha aplicación del mismo
se realizo 7 días después de la germinación,
es por eso que un exceso de (N) asimilable retarda el desarrollo
radicular, por que los carbohidratos son usados casi en su
totalidad en la parte aérea y puede ser una
explicación de la disminución o falta de
nódulos para desarrollarse en las
raíces.

De acuerdo al tratamiento 4, así como en los
otros tratamientos, se prevé que la nodulación
presente en el cultivo Vigna sinensis, es debido por la
ausencia del macroelemento (N) en el medio. Aunque las
concentraciones de NPK son iguales (15%), se cree que no
interfirió en la formación de los nódulos,
por ende este tipo de suelo es deficiente en (P) y al aplicarles
(P) a suelos de contenido bajo puede incrementar el porcentaje de
(N) en la leguminosa y producir mayor rendimiento de materia seca
(Gómez et al., 2000).

Evaluación de la Fijación
Biológica de Nitrógeno (FBN) aplicando tres
fertilizantes inorgánicos en los cultivos de Phaseolus
vulgaris y Vigna sinensis.

Fuente: Elaboración propia,
2007

Valor del Peso Seco/Hojas (PSH) en
ambos cultivos (gr).

En la grafica presente, se puede observar los valores
obtenidos en promedio de los distintos tratamientos de (PSH) en
cultivos Phaseolus vulgaris y Vigna sinensis,
en donde el cultivo Vigna sinensis es quien presento
mayor rendimiento foliar tanto en el tratamiento testigo y los
fertilizados.

No obstante se encontró que en el tratamiento 2,
el cultivo Vigna sinensis presento un alto rendimiento
de PSH, como lo afirmo (Weiland et al., 1975) que indico
que el Mn participa en un numero de actividades celulares
incluyendo la estabilidad estructural de proteínas, la
estructura de los cloroplastos, la fotosíntesis y la
formación de la masa nodular.

Sin embargo en el tratamiento 3, el cultivo
Phaseolus vulgaris fue donde demostró un alto
rendimiento en PSH comparado con el tratamiento 4, dado que este
cultivo así como Vigna sinensis, requieren N
durante su etapa de crecimiento como lo aseguro
(Núñez, 1997) y que a su vez dicho macroelemento
interviene en el crecimiento vegetativo incluyendo las hojas
(Camacaro et al., 2002). Por ende
(Sánchez-Yánez, 2004) afirmo que el cultivo
Vigna sinensis requiere nitrógeno y otros
elementos, en concentraciones tal que permitan que la planta
llegue sana a la floración pero que no haya un excedente
del mismo para que la relación bacteria-planta se
dé.

Contenido de Masa Seca en Hojas para ambos cultivos
(gr).

Medias en ambas columnas difieren de
P>0.05

De acuerdo al análisis de varianza, no hubo
interacción del fertilizante sobre la variedad, sin
embargo los tratamientos dieron respuestas conformándose
en dos grupos, a: (T1 y T4) y b: (T2 y T3), demostrando que entre
ambos si hay diferencias significativas con respecto a la
variable PSH; siendo el grupo a: (T2 y T3) la mejor
respuesta.

Estos resultados pueden explicarse, debido que al
existir un baja concentración de bacterias en la rizosfera
de las plantas, afecta la fijación de N2 y a la vez el
crecimiento y desarrollo de los cultivos.

No obstante (Perticari, 2005), para la planta, es
más económico tomar N del suelo y/o de fertilizante
que de la FBN. A mayor presencia de N en el suelo menores
posibilidades hay para la FBN y a la inversa a menor presencia de
N del suelo hay más N de la FBN.

Fuente: Elaboración propia,
2007

Determinación del Peso Seco/Nódulos
Totales (PSNT) en el cultivo Vigna sinensis
(gr).

En el siguiente grafico, de acuerdo al análisis
de varianza se denota que el factor fertilizante no influyo sobre
el peso seco de los nódulos totales. Por ende se demuestra
en promedio el PSNT registrados en el cultivo Vigna
sinensis en los distintos tratamientos, donde se establece
que el tratamiento 1 aunque presento mayor masa nodular es
similar al valor obtenido por el tratamiento 2, basándose
que el microelemento Mn, no solo interviene en el desarrollo
foliar del cultivo sino en la formación de la masa nodular
(Romero, 1998).

No obstante, se considera que en el tratamiento 3 su
valor es similar al del tratamiento 4, basándose por la
diferencia de los nódulos registrados en su
totalidad.

Sin embargo, los factores, nódulos totales por
tratamiento y peso seco del mismo, juegan un papel importante en
la expresión del peso seco de la planta cuando el suelo ha
sido cultivado previamente con esta leguminosa (Vigna
sinensis) o el suelo no ha sido cultivado, las cuales pueden
contener cantidades apreciables de rizobia nativos que
nodularían estas especie de leguminosa en presencia de
otros cultivos (Camacaro et al., 2002).

Fuente: Elaboración propia,
2007

Nº de Nódulos
Totales/Tratamiento (NTT) en el cultivo de Vigna
sinensis.

Según la evaluación del presente grafico,
se puede observar que los valores obtenidos por tratamiento son
desiguales, dado que el tratamiento 1 (testigo de Vigna
sinensis) formó un total de 979 nódulos, en
cambio el tratamiento 2, (Vigna sinensis + Mn) se
registraron 774 nódulos respectivamente. Sin embargo, en
el tratamiento 3 (Vigna sinensis + Nitrógeno), se
registraron 645 nódulos totales, en comparación con
el tratamiento 4 (Vigna sinensis + NPK), que se
registraron 611 nódulos totales.

Como se observa fue el cultivo Vigna sinensis
quien presentó nodulaciòn en todas las muestras
seleccionadas, sin embargo el tratamiento 1, que esta constituido
por el testigo mostró un número mayor de
nódulos, seguido del tratamiento con Mn, tratamiento con
nitrógeno y NPK respectivamente. Dado que las poblaciones
nativas de rizobia en el suelo previamente cultivado con
Vigna sinensis en los tratamientos testigo y Mn, fueron
más efectivos debido a su ausencia de fertilizantes
nitrogenados.

De acuerdo a lo planteado, (Cabriales, 2000)
señalo que cuando más nódulos presenta una
planta de leguminosa, más demostrativo es su
fijación biológica de nitrógeno (FBN), es
por eso que en el tratamiento testigo se pone en evidencia la
abundancia y efectividad de las cepas autóctonas en este
tipo de suelo.

Análisis de los
Parámetros de Fijación.

El análisis de los parámetros de
fijación es una de las principales evaluaciones realizadas
en cultivos de leguminosas para medir y estimar la
fijación de nitrógeno (FAO, 1995).

Análisis de los Parámetros de
Fijación en Nódulos del cultivo Vigna
sinensis.

Medias con letras iguales en la misma
columna no indican diferencias significativas
(P>0.05).

Como se aprecia en los parámetros de
fijación que referencia los números de
nódulos totales en Vigna sinensis, no mostraron
diferencias significativas entre ellos. Sin embargo
biológicamente puede explicarse que el peso seco de los
nódulos en promedio es mayor en el tratamiento 1.
Probablemente pueda explicarse que puede haber FBN en este
cultivo (Vigna sinensis), sin la presencia de
fertilizantes.

En los tratamientos 3 y 4 donde se aplico
fertilización mineral puede confirmarse lo planteado por
(Vitourek y Matson, citado de Anónimo, 2001) los cuales
señalan que la presencia de nitrógeno mineral en el
medio inhibe la formación de nódulos radicales y la
actividad de la enzima nitrogenasa, dependiendo de las
concentraciones que se encuentran en el suelo en
estudio.

En cuanto al peso seco de los nódulos es un
parámetro que ejerce una gran influencia sobre la
efectividad de la fijación de N2. Teniendo en cuenta los
resultados globales del comportamiento de los tratamientos frente
a los parámetros de fijación puede observarse como
el tratamiento testigo, fue el tratamiento de mejores valores,
sin embargo se asume estadísticamente que los tratamientos
1, 2, 3 y 4 son iguales al poseer un valor de significancia
inferior a 0.05, a igual se estima que la fertilización no
influyo en los pesos de los nódulos.

Conclusiones

• El cultivo Vigna sinensis fue quien expreso
  nodulación en sus raíces en todos los
  tratamientos planteados, mientras que el cultivo
  Phaseolus vulgaris no se expresaron nódulos
  debido al tipo de genero de Rhizobium presente en el
  suelo en estudio.

• Lo suelos de la Unidad de Investigación La
  Glorieta, presentan cepas significativas del genero
  Bradyrhizobium, dado que son las que nodulan el
  cultivo Vigna sinensis, basándose por su
  color rosado o rojo observadas en el laboratorio. (Izaguirre,
  2005).

• Aunque el cultivo Phaseolus vulgaris no
  presento nódulos en sus raíces se plantea que
  puede establecer una asociación
  Rhizobium-planta, dado que existen
  técnicas de inoculación efectivas que
  lograrían que dicho cultivo nodule eficientemente e
  incremente su desarrollo sin el uso de los fertilizantes
  inorgánicos.

Recomendaciones

• Incluir como línea de Investigación el
  estudio y caracterización de las cepas nativas de
  Rhizobium utilizando las instalaciones del
  Laboratorio de Biotecnología Vegetal que recientemente
  fue instalado en la UNESUR.

• Establecer cultivos de leguminosas con fríjol
  en los suelos de la Unidad de Investigación La
  Glorieta, debido a que se demostró que tiene una alta
  capacidad para fijar conjuntamente con el Rhizobium
  nativo; nitrógeno atmosférico representando un
  excelente recurso natural para conservar y mejorar la
  fertilidad del suelo.

• Se recomienda establecer un programa de
  selección de leguminosas, adaptadas a la Zona Sur del
  Lago altamente eficientes en la FBN con cepas nativas,
  considerando las necesidades nutricionales optimas,
  así como manejo agronómico, que incluya la
  selección de cepas altamente competitivas persistentes
  y eficientes.

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Autor:

Ing. Welker L. Amador V1.

1Universidad Nacional Experimental Sur del
Lago "Jesús Maria Semprum"

Santa Bárbara de Zulia, Edo. Zulia.
Venezuela