Los biofertilizantes. Abonos orgánicos ricos en nutrimientos.

Un biofertilizante es un preparado que contiene células vivas o latentes de cepas microbianas con capacidad para fijar nitrógeno, solubilizar fósforo, potencializar diferentes nutrimentos o producir sustancias bioactivas.
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Los biofertilizantes también se definen como productos biológicos constituidos por microorganismos y/o sus metabolitos que participan en el suelo aportando o solubilizando elementos químicos con características fertilizantes.

LOS BIOFERTILIZANTES

Qué son los Biofertilizantes

Un biofertilizante es un preparado que contiene células vivas o latentes de cepas microbianas con capacidad para fijar nitrógeno, solubilizar fósforo, potencializar diferentes nutrimentos o producir sustancias bioactivas. Se aplica a las semillas o al suelo con el propósito de incrementar el número de estos microorganismos en el medio y acelerar los procesos microbianos para aumentar así la cantidad de nutrimentos que puedan ser asimilados por las plantas o activar los procesos fisiológicos que influyen en el desarrollo y el rendimiento de los cultivos.

En la industria de productos para uso agrícola también se los conoce como biopreparados, que resultan de la fermentación de un sustrato orgánico por medio de la actividad de microorganismos vivos. Estos transforman los materiales orgánicos como el estiércol, la leche, el suero, el jugo de caña o de frutas y producen vitaminas, aminoácidos y minerales indispensables para el metabolismo y el equilibrio nutricional de las plantas.

El uso de aminoácidos en la fertilización foliar es relativamente reciente y se inició a partir del desarrollo de la tecnología para la fabricación de aminoácidos libres. El principio básico que utiliza esta tecnología es la formación de proteínas hidrolizadas a las que se incorporan los nutrimentos catiónicos como calcio (Ca), magnesio (Mg), potasio (K), hierro (Fe), cobre (Cu), zinc (Zn) y manganeso (Mn). Estos minerales quedan suspendidos entre 2 aminoácidos que conforman los grupos donadores y uno de ellos, generalmente del grupo amino NH2, forma un enlace covalente complejo mientras el otro grupo carboxílico (COH) forma un enlace iónico. De esta forma los iones metálicos quedan ligados dentro de la estructura formando un quelato orgánico. Una de las ventajas más reconocidas de los aminoácidos es su rápida absorción que en algunos casos puede ocurrir en 1 a 3 horas (IPNI 2004).

La principal ventaja de los biopreparados a base de hongos o bacterias es que generan procesos rápidos como todos los de origen microbiano, consumen escasa energía no renovable y son limpios, es decir que no tienen efectos contaminantes para el medioambiente.

Cuando se hacen aplicaciones al suelo en la zona de la rizósfera, es decir en la inmediata vecindad de las raíces, las plantas se benefician en un plazo muy breve. Si los biopreparados son aplicados al follaje, las sustancias originadas por la fermentación, que son muy ricas en energía libre, son absorbidas directamente por las hojas y tonifican las plantas impidiendo el desarrollo de enfermedades y el constante ataque de insectos plaga.

Mecanismos de acción de los biofertilizantes

Fijación de nitrógeno atmosférico

Es una reacción fisiológica de algunos microorganismos como las bacterias, algas verdes o azules (cianofíceas) y helechos acuáticos, que tienen la capacidad de transformar el nitrógeno gaseoso e inerte de la atmósfera en compuestos asimilables en forma de nitratos y amonio los mismos que quedan a disposición de diversos cultivos.

Al aparecer la vida en la Tierra algunos microorganismos se adaptaron a las condiciones de escasez de nitrógeno y desarrollaron un sistema fermentativo especial adquiriendo la capacidad de realizar la fijación biológica de dinitrógeno (N2) atmosférico.

La importancia agronómica de este proceso, considerado fundamental en la naturaleza, es enorme. Se calcula que junto con los productos agrícolas se extraen anualmente 100 000 000 de toneladas de nitrógeno de la superficie terrestre mientras que la devolución mediante fertilizantes alcanza solo una mínima parte de esa cantidad. Si la fijación biológica de dinitrógeno no se hubiera realizado continuamente en la explotación agrícola durante milenios, el suelo ya habría perdido su capacidad de producir hace mucho tiempo.

En las regiones tropicales donde los bajos precios de los productos agrícolas y el elevado costo de los fertilizantes químicos limitan la práctica de un adecuado suministro de nitrógeno al suelo, los procesos biológicos de fijación son particularmente importantes.

La Fijación Biológica de Nitrógeno (FBN) es la conversión microbiana del nitrógeno atmosférico o dinitrógeno (N2) en nitrógeno combinado (NH3). Para que este proceso ocurra es necesario que actúen simultáneamente una fuente de poder reductor, una fuente de energía y un complejo enzimático que comprenda una hidrogenasa y una nitrogenasa. La fijación se da mediante la siguiente reacción:

N₂ 8 H₂⁺ + 8 e → NH₃ + H₂

La reducción de una molécula de N2 no es un proceso gratuito pues se requieren 16 moléculas de ATP lo cual solo es posible gracias a la presencia de la enzima nitrogenasa (Giller y otros 1992).

La fijación biológica puede ser realizada por distintos organismos. Algunos de ellos, llamados fijadores de vida libre, son capaces de fijar el nitrógeno sin la ayuda de otras formas vivas. Los ejemplos más conocidos son las bacterias pertenecientes a la familia Azotobacteriaceae, muchos de los clostridia anaerobios y varias especies de algas verdeazules.

Otros grupos se convierten en fijadores cuando viven en asociaciones simbióticas con formas superiores o inferiores de vida. El ejemplo más corriente son las bacterias del género Rhizobium que viven en simbiosis con las leguminosas, los organismos pertenecientes a la familia Actinomycetaceae que viven en los nódulos radicales de varias especies de plantas no leguminosas y las asociaciones formadoras de nódulos en las hojas establecidas entre las bacterias y algunas especies tropicales de las plantas pertenecientes a los géneros Ardisia, Pavetta y Psychotria.

Un tipo menos especializado de asociación entre bacterias libres fijadoras de nitrógeno y plantas superiores puede ocurrir en la rizósfera y en la filosfera especialmente en condiciones tropicales debido a la excreción de notables cantidades de compuestos carbonatados por parte de raíces y hojas. También pueden encontrarse con frecuencia en condiciones naturales asociaciones de algas verdeazules fijadoras de dinitrógeno con hongos (para formar líquenes), con helechos acuáticos como Azolla y con plantas superiores (nódulos radicales en 2 especies cícadas y nódulos florales en especies Gunnera).

En resumen, la FBN es realizada ya sea por microorganismos fotosintéticos que se encuentran en forma libre en suelos y aguas, por microorganismos saprofíticos que viven de exudados de raíces de plantas o por microorganismos simbióticos en nódulos de plantas, como puede observarse en la tabla 61.

biofertilizantes

Solubilización de fósforo del suelo

Existen muchos suelos que tienen grandes cantidades de fósforo en formas no asimilables para las plantas. Las bacterias solubilizadoras y mineralizadoras de fósforo producen ácidos orgánicos, inorgánicos y enzimas microbianas que son capaces de atacar diversos compuestos del fósforo del suelo y volverlo soluble para que pueda ser tomado por la planta.

Estas bacterias se conocen también como fosforinas y su uso, aunque aún no es muy extendido, se presenta como una alternativa prometedora en la solubilización de formas insolubles de fósforo tanto orgánico como inorgánico.

La solubilización por vía biológica de los fosfatos minerales de calcio, hierro y aluminio es una tecnología que ya se encuentra disponible en biopreparados a base de bacterias (Pseudomonas, Bacillus, Penicillum, Aspergillus, etc.) a partir de las cuales se preparan inóculos con los que se bacterizan las semillas o el suelo.

Aproximadamente entre uno de cada 10 y uno de cada 12 de los aislamientos de microorganismos a partir de la rizósfera tienen la capacidad de volver asimilables los compuestos inorgánicos insolubles de fósforo así como sales de calcio, hierro, aluminio, manganeso y otros fosfatos.

El mecanismo de solubilización del fósforo insoluble orgánico es la producción de ácidos orgánicos e inorgánicos que resultan de una oxidación de carbohidratos como por ejemplo la transformación de la glucosa en ácido glucónico vía quinoproteína glucosa deshidrogenasa.

Es importante señalar que todos los microorganismos solubilizadores son heterótrofos y necesitan por lo tanto fuentes energéticas carbonadas para su metabolismo. Esto significa que las potencialidades de estos microorganismos están restringidas principalmente a la rizósfera, lugar donde está más asegurado el suministro de fuentes carbonadas.

Experimentalmente se ha determinado que en suelos con un contenido de fósforo menor a 15 mg/100 gramos a los cuales se les administra el biopreparado ha sido necesario aplicar solo el 60 % del fósforo recomendado. Cuando el suelo contiene entre 15 y 25 mg/100 gramos solo se aplica el 35 % del fósforo recomendado y cuando el contenido de fósforo es mayor a 25 mg/100 gramos no se aplica fertilizante fosfórico.

Transformación del azufre

El azufre es un elemento esencial en la nutrición de las plantas ya que participa en la formación de aminoácidos y vitaminas. Las plantas lo asimilan en forma de sulfato. La descomposición de la materia orgánica (MO) por parte de los microorganismos produce la degradación de aminoácidos hasta obtener sulfatos orgánicos. Las bacterias del género Thiobacillus, en condiciones de anegamiento, producen sulfato al oxidar el sulfuro (es tóxico para las plantas) así como el azufre elemental. Compuestos de azufre como tiosulfato, tetrationato, sulfito y sulfato se forman de medios anaerobios con pH ácidos y extremadamente ácidos y forman ácido sulfúrico en la oxidación para aumentar la acidez.

Las bacterias de los géneros Bacillus, Pseudomonas y Arthrobacter spp. convierten el azufre elemental y el tiosulfato en sulfato. Los hongos del género Aspergillus oxidan el azufre en polvo.

Movilización del potasio

Bacterias de los géneros Bacillus, Pseudomonas y Clostridium y hongos como Aspergillus, Penicillum y Mucor solubilizan el potasio mediante la liberación de ácidos orgánicos e inorgánicos que reaccionan con los minerales que lo contienen. Estos microorganismos descomponen minerales de aluminosilicatos y liberan el potasio.

Estimulación del crecimiento vegetal

Las bacterias fijadoras de nitrógeno, las solubilizadoras de fósforo y potasio y las que permiten la asimilación del azufre sintetizan sustancias biológicamente activas (hormonas, aminoácidos, vitaminas) que son tomadas por las plantas y actúan en determinadas etapas de su desarrollo.

Absorción de nutrimentos y agua

En el suelo crecen grupos de hongos filamentosos que no tienen la capacidad de reproducirse por sí mismos. Estos hongos viven en simbiosis asociados a las raicillas de las plantas formando con sus numerosos filamentos una verdadera red que les permite aumentar la absorción de los nutrimentos y el agua, incrementar la superficie de intercambio y aglutinar las partículas del suelo.

Características de los biofertilizantes

Entre las principales características que presentan los biofertilizantes aparecen las siguientes:

  • Tienen una duración limitada.
  • Con el tiempo los microorganismos que los integran van perdiendo su viabilidad.
  • Se los debe usar antes de un tiempo determinado.
  • Son susceptibles a altas temperaturas por lo que deben ser transportados y almacenados a la sombra y a una temperatura en lo posible no superior a los 12 ºC.

Requisitos de los biofertilizantes

Las bacterias y hongos que forman parte de los biofertilizantes deben reunir los siguientes requisitos:

  • Eficiencia: expresada en una alta capacidad para transformar el nitrógeno atmosférico y el fósforo inorgánico en compuestos asimilables para la planta;
  • Competencia: para hacer frente a microorganismos antagónicos que encuentren en el suelo;
  • Supervivencia: capacidad para mantenerse en el suelo por largos períodos hasta un nuevo cultivo de plantas hospedantes;
  • Agresividad: para invadir o establecerse en la raíz de la planta huésped de la cual recibirá carbohidratos y otras sustancias necesarias para trabajar y multiplicarse.

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Fuente: Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca del Ecuador.

Autor: Manuel B. Suquilanda Valdivieso

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