Fijador de Nitrogeno Azospirillum

Fijador de Nitrgeno Azospirillum sp.

El Salvador

Asociacin Azucarera de El Salvador

Fijador de Nitrgeno Azospirillum sp

Esta edicin y publicacin se hace gracias al apoyo del proyecto BID FOMIN administrado por la Cmara Agropecuaria y Agroindustrial de El Salvador (CAMAGRO) y la Asociacin Azucarera de El Salvador. Autora de los Contenidos: Esta publicacin utiliza extractos del documento El Gnero Azospirillum de Jess Caballero-Mellado. Gustavo Saura Laria, Ramona Fernndez Hernndez: Elaboracin de Contenido. Juan Carlos Hidalgo: Elaboracin de conclusiones y recomendaciones. Edicin Formato FIAGRO, Fundacin para la Innovacin Tecnolgica Agropecuaria

Samuel Salazar Genovez Mayuly Ferrufino Juan Carlos Hidalgo

Publicacin FIAGRO San Salvador, diciembre de 2003 Fundacin para la Innovacin Tecnolgica Agropecuaria Alameda Dr. Manuel Enrique Araujo Edificio Century Plaza, Nivel 4 San Salvador, El Salvador Tel: 267-0069 Fax: 267-0069 [email protected] www.fiagro.org.sv


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Fundacin para la Innovacin Tecnolgica Agropecuaria

ndice

Resumen...1

Antecedentes...2

Caractersticas...3 Biologa del organismo3

Mecanismos de estimulacin del Crecimiento de las Plantas3 Distribucin4

Interaccin con la Planta4 Experimentos de Inoculacin5

Aislamiento...6

Aplicacin...7

Mtodos de Propagacin y/o crecimiento de la bacteria7 Aplicacin en Forma Slida7

Aplicacin en forma seca8 Aplicacin en forma Granulada8

Experiencia cubana con Azospirillum...9 Factibilidad de la Aplicacin en Caa de Azcar9

Cultivos de papa, camote y tomate10 Factibilidad de la Aplicacin en Arroz10

Proceso tecnolgico...11

Capacidad Instalada y produccin Mundial...12

Aspectos Econmicos12

Conclusiones...13

Recomendaciones14

Anexos15


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Resumen Azospirillum sp. es el nombre cientfico con el que se designa a un grupo de bacterias que tienen la capacidad de promover el crecimiento de los cultivos y cuyas propiedades se han estudiado intensamente en los ltimos 20 aos. Aunque no se sabe a ciencia cierta como funciona el mecanismo responsable del rpido desarrollo de las plantas, s se ha comprobado que los cultivos en los que se aplica Azospirillum crecen mejor y de forma ms rpida. Los anlisis hechos en los ltimos aos, indican que el Azospirillum tiene la habilidad de tomar el nitrgeno atmosfrico y transformarlo en

un nutriente aprovechable por las races de la planta. A esto se suma el hecho de que la bacteria causa un ensanchamiento y elongacin de las races, lo que aumenta significativamente la superficie de absorcin de los nutrientes que se encuentran en el suelo. Este tipo de tecnologa microbiolgica es interesante para la agricultura salvadorea, ya que su aplicacin implicara una reduccin en los costos de fertilizantes qumicos y un beneficio directo para el medio ambiente. A esto se agrega el hecho de que El Salvador cuenta con las principales materias primas para la produccin industrial del Azospirillum y con productores interesados en hacer uso de esta tecnologa para la obtencin de cultivos libres de qumicos.


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Antecedentes La Spirillum lipoferum, ahora llamada Azospirillum, fue descrita por primera vez en 1925 por Martinus Willem Beijerinck, luego de lo cual la bacteria permaneci en el olvido por varias dcadas. Las observaciones de Juan Jos Pea-Cabriales y Johanna Dbereiner, en 1973, inician la poca moderna de este microorganismo. Actualmente, se reconocen seis especies en el gnero Azospirillum1. Las dos primeras en ser descritas fueron A. lipoferum y A. brasilense, siendo estas las ms ampliamente estudiadas. Posteriormente, fueron descritas las especies A. amazonense, A. halopraeferans, A. irakense y A. largimobile.

Pocos aos despus del redescubrimiento del Azospirillum y hasta 1993, este gnero fue el ms estudiado entre las bacterias asociadas a plantas. Esto se debi a la capacidad del Azospirillum para estimular el crecimiento de las plantas y aumentar el rendimiento de los cereales, lo cual promovi numerosos estudios sobre la ecologa, fisiologa y gentica de esta bacteria. En la actualidad, los beneficios de su uso se han documentado ampliamente en Cuba, donde se han obtenido buenos resultados con Azotobacter en caa de azcar, (Prez y Roldos, 1994) en arroz (Socorro y Quesada, 1994) y con Azospirillum en caa de azcar (Roldos, Casas y Delgado, 1994) en maz (Mascar y Carcao, 1994) y en tomate (Medina, 1994). Su uso comercial comienza a extenderse en diferentes pases, entre ellos, Mxico. Los experimentos de inoculacin en campo con Azospirillum han demostrado que estas bacterias son capaces de promover el rendimiento de las cosechas en diferentes suelos y regiones climticas. Varias cepas de Azospirillum brasiliense y Azospirillum lipoferum se han utilizado para inocular cultivos de diferentes especies de plantas. Los datos indican que del 60 al 70 % de los experimentos son exitosos y se obtienen incrementos de rendimiento estadsticamente significativos en el orden del 5 a 30 %. Se reporta una gran cantidad de microorganismos cuya aplicacin al suelo es beneficiosa, como fijadora de nitrgeno (Rhizobium, Azospirllum, Franlda), promotora del crecimiento de las plantas (Pseudomonas, Azospirillum Azotobaaer), para el incremento de la asimilacin de fsforo en el suelo por las plantas (Badllus Polymyxa, Pseudomonas fluorescens). Sin embargo, solamente los formulados de rhizobium para la fertilizacin (fijacin de nitrgeno) en legumi-nosas como la soya han alcanzado un amplio desarrollo en cuanto a niveles de produccin, comercializacin y aplicacin.

1 El Azospirillum pertenece a la subclase alfa de las proteobacterias. Las caractersticas tiles en su identificacin rutinaria son la forma vibroide, el pleomorfismo y su movilidad en espiral. Las clulas contienen cantidades elevadas de poli--hidroxibutirato (PHB). Diversas pruebas bioqumicas y fisiolgicas son utilizadas rutinariamente para el reconocimiento de las especies de Azospirillum. La diferenciacin de especies del gnero Azospirillum se logra evaluando la capacidad de usar diversos aminocidos y su efecto sobre la fijacin de nitrgeno (N), recomendndose el uso de la histidina para la caracterizacin y aislamiento selectivo de la especie A. lipoferum.


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Caractersticas Se considera que uno de los principales mecanismos de accin del Azospirillum radica en su capacidad de producir sustancias promotoras durante la colonizacin de las races. Esto estimula la longitud, la densidad de las races laterales y el incremento del rea superficial de las races. Estos y otros cambios fisiolgicos favorecen la mayor absorcin de agua y nutrientes minerales que ayudan al rpido crecimiento de las plantas. Tambin, se plantea como factor decisivo la fijacin no simbitica de nitrgeno por parte de esta bacteria.

Para lograr estos efectos positivos, el microorganismo debe infestar las races. Esto se consigue cuando se garantiza un elevado nmero de bacterias por gramo del formulado a aplicar y una alta viabilidad del microorganismo en el suelo que le permita sobrevivir an en condiciones adversas y colonizar las races. Biologa del organismo

Forma de reproduccin: Divisin celular Patogenicidad, toxicidad y alergenicidad y clasificacin en grupos de riesgos: No procede. Mecanismos que utiliza el organismo para sobrevivir, multiplicarse, difundirse y competir en

el medio ambiente. Azospirillum produce y acumula grnulos de poli-beta-hidroxibutirato los cuales son empleados por la propia clula como fuentes de carbono y energa durante perodos de inanicin e incluso son capaces de formar quistes en condiciones muy desfavorables.

Predadores y competidores:El crecimiento de este microorganismo en la rizosfera viene determinado fundamentalmente por la disponibilidad de sustratos que esten presentes en el medio rizosfrico y que sean necesarios para su desarrollo. Tambin diversas sustancias de origen vegetal y microbiano que esten presentes en la rizosfera pueden afectar el desarrollo de estas bacterias mediante efectos estimuladores e inhibidores. Se considera que los aminocidos derivados de las plantas pueden estimular o reprimir la actividad de la enzima nitrogenasa en ciertas cepas de Azospirillum . De igual forma las condiciones ambientales ( clima, tipo de suelo, temperatura y humedad del mismo) influyen en los procesos interactivos que determinan la estructura de la comunidad microbiana as como tambin en la asociacin Azospirillum-planta , la fijacin del nitrgeno y su contribucina la nutricin vegetal.

Resistencia a la desinfeccin en el caso de los microorganismo:Practicamente nula. Capacidad de transferencia de material gentico a otros organismos. Especificar los

parentales que existan en el medio ambiente y posibilidad de cruzamiento:No se han realizado estudios.

Capacidad de mutacin y adaptabilidad a condiciones medio ambientales: Adecuada adaptabilidad al medio ambiente.

Ciclo productivo: 24 horas Mecanismos de estimulacin del crecimiento de las plantas La capacidad de Azospirillum para estimular el crecimiento de las plantas se ha demostrado en decenas de experimentos, tanto de campo como de invernadero. En numerosos estudios de inoculacin con Azospirillum, adems del mejor crecimiento de las plantas, fueron observados incrementos en el contenido de nitrgeno total de las plantas inoculadas. No obstante, en la mayora de estos estudios, no se observaron diferencias significativas en el porcentaje de nitrgeno o en el contenido de protena entre plantas inoculadas y no inoculadas. Esto contribuy a desechar la idea de que la fijacin biolgica de nitrgeno era el mecanismo


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responsable de los efectos benficos observados. Debido a que los efectos de la inoculacin con Azospirillum sobre el crecimiento de la raz y la parte area de las plantas son similares a los que se presentan cuando las plantas son tratadas con fitohormonas, se sugiri que estas sustancias podran ser responsables del mejor crecimiento de las plantas, as como de los incrementos observados en el contenido de minerales y en el rendimiento de los cultivos. Recientemente, ha sido revisada la funcin de las fitohormonas en las asociaciones planta-microorganismo. Azospirillum tiene la capacidad de producir auxinas2, citocininas y giberelinas en medios de cultivo. No obstante, el mecanismo analizado con mayor amplitud ha sido la produccin de auxinas, que puede modificar el contenido de fitohormonas3 de las plantas conduciendo a la estimulacin del crecimiento de las mismas. En cultivos de Azospirillum, se han encontrado otros elementos promotores del crecimiento y maduracin de las plantas. Distribucin El Azospirillum muestra una amplia distribucin geogrfica. An cuando son ms abundantes en las regiones tropicales, tambin se les encuentra en las regiones templadas, fras y desrticas. El pH del suelo juega un papel importante en la presencia de las especies del gnero Azospirillum. Las especies de A. brasilense y A. lipoferum se encuentran en mayor abundancia en suelos con valores de pH cercanos a la neutralidad. Tambin se hallan espordicamente en suelos con un pH abajo de 5, pero cuando el pH es menor a 4.5 no se logra su aislamiento. Un estudio en el que se evaluaron 23 tipos de suelos con caractersticas diferentes mostr que el porcentaje de arcilla, contenido de materia orgnica, capacidad de retencin de agua y contenido de nitrgeno afectan positivamente la sobrevivencia de A. brasilense, en tanto que el tamao de las partculas de arena y especialmente la alta concentracin de carbonato de calcio afectan negativamente la sobrevivencia de esta especie en ausencia de plantas. No obstante, la sobrevivencia de A. brasilense en la rizosfera es independiente de la aridez del suelo. Interaccin con la planta Una vez que las clulas de Azospirillum se han adaptado a las condiciones del ambiente rizosfrico y han logrado llegar a la superficie de las races se inicia el establecimiento de la asociacin. Diferentes estudios han mostrado que A. brasilense tiene la capacidad de adherirse a las races de plantas gramneas como el mijo (Pennsisetum purpureum) y Digitaria decumbens, trigo, maz, as como a las races de plantas de otras familias que incluyen al algodn y tomate, e incluso a superficies inertes como poliestireno y arena. La capacidad de Azospirillum para adherirse a las races, al menos a las de mijo, es significativamente mayor que la mostrada por otras bacterias de la comunidad rizosfrica como Rhizobium, Azotobacter, Klebsiella o Pseudomonas, e incluso que E. coli. La asociacin de Azospirillum con las races de las plantas se desarrolla en dos etapas completamente independientes.

La primera consiste en una absorcin rpida, dbil y reversible, la cual es dependiente de las protenas de la superficie bacteriana del tipo, de las adhesinas en conjunto con la participacin del flagelo polar.

2 El nombre auxina significa en griego "crecer" y es dado a un grupo de compuestos que estimulan la elongacin. La Auxina es miembro de un grupo de hormonas vegetales; son sustancias naturales que regulan muchos aspectos del desarrollo vegetal. 3 Las fitohormonas son potenciadoras de la germinacin y estimuladoras del crecimiento.


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La segunda fase consiste en un anclaje lento pero firme e irreversible que alcanza su mximo nivel 16 horas despus de la inoculacin, el cual parece ser dependiente de un polisacrido extracelular de Azospirillum.

Los resultados de un estudio reciente sugieren la posibilidad de que una protena de la membrana externa de Azospirillum participe en el proceso de adherencia a las races de las plantas. En diversos casos, se ha reportado la aparicin de material fibrilar que contribuye al anclaje de Azospirillum a las races de diversas plantas, describindose como esencial para el anclaje a las partculas de arena. La inoculacin de diversas plantas con Azospirillum ha mostrado que los principales sitios de colonizacin son las reas de elongacin celular y las bases de los pelos radicales. Slo algunas clulas de Azospirillum llegan a adherirse a la cofia o a los pelos radicales. Sin embargo, fue observada la presencia de Azospirillum dentro del mucigel que se acumula en la cofia. En plantas de trigo fue observado que la inoculacin de Azospirillum induce cambios en la morfologa de los pelos radicales, siendo estos cambios significativamente mayores que los causados por Rhizobium leguminosarum o Azotobacter chrococcum, los cuales son mnimos. Adems, fue observado que la inoculacin con 105 a 106 clulas de Azospirillum causa tanto la elongacin como el aumento de la superficie total de la raz, en tanto que la inoculacin de 108 a 109 clulas causa la inhibicin del desarrollo. Aparentemente, el incremento del tamao del sistema radical se debe, al menos parcialmente, al aumento de la divisin celular y al intenso crecimiento de la zona de elongacin de las races. Es de inters sealar que los sitios que coloniza Azospirillum lipoferum son diferentes, dependiendo de la variedad de la planta, al menos en el caso del arroz. La capacidad de Azospirillum para colonizar las races de las plantas es variable dependiendo de la cepa. See ha demostrado, por ejemplo, que algunas cepas de A. brasilense, incluyendo la tipo Sp7, se encuentran restringidas al ambiente rizosfrico y son capaces de formar colonias solamente en la superficie de la raz de plntulas de trigo, en tanto que otras cepas son encontradas frecuentemente en altas densidades en los espacios intercelulares de la raz, as como en el interior de los pelos radicales. Experimentos de inoculacin Con la inoculacin de Azospirillum, se observ frecuentemente un mayor desarrollo del sistema radical el cual se traduce en mayor superficie de absorcin de nutrientes, as como en mayor desarrollo de la parte area de las plantas. Tambin fueron observados incrementos en el contenido de nitrgeno, fsforo, potasio y otros minerales en las plantas inoculadas. Principalmente con A. brasilense y A. lipoferum se llevaron a cabo gran cantidad de experimentos en muchos pases para evaluar su efecto sobre el rendimiento de los cultivos. Una amplia revisin sobre los resultados de los experimentos desarrollados entre los aos 1974-1994 fue realizada por Okon y Labandera. Esta evaluacin revel que el xito de la inoculacin fue en el rango del 60 al 70% de los experimentos realizados en suelos y regiones climticas diferentes, con incrementos significativos, generalmente en el rango de 5 a 30%, en el rendimiento de los cultivos. Sin embargo, cuando se evalu el efecto de la inoculacin en conjunto con la aplicacin de niveles intermedios de fertilizacin con nitrgeno, fsforo y potasio, el xito de los experimentos se incrementa hasta 90%. Frecuentemente, se observ que la inoculacin de los cultivos con Azospirillum permite reducir en 40-50% el nivel de los fertilizantes sin que exista disminucin en el rendimiento de la cosecha. Recientemente fueron observados incrementos en la biomasa de pastizales naturales inoculados con A. brasilense aun bajo condiciones de crecimiento subptimas.


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Aislamiento El aislamiento de las bacterias Azospirillum es, por lo general, bastante simple. El procedimiento puede hacerse ya sea a partir de suelo rizosfrico4 o de la superficie de las races (rizoplano) de numerosas plantas hospederas. Tambin se le aisla del interior de las races o tallos de algunas plantas. El medio de cultivo usado por excelencia para el enriquecimiento del Azospirillum ha sido el NFb5 semigelificado "libre" de nitrgeno y con malato6 como fuente de carbono. No obstante, en este medio de cultivo son aisladas predominantemente cepas de las especies A. lipoferum y A. brasilense. El medio NFb con algunas modificaciones en su

composicin y pH permiten el aislamiento predominante de otras especies de Azospirillum. Estos medios son usados frecuentemente para evaluar la actividad reductora de acetileno7, como indicativo de la fijacin de nitrgeno. El cultivo puro se logra en diferentes medios de laboratorio. Se usa comnmente un medio adicionado del colorante rojo Congo8, en el cual A. lipoferum y A. brasilense toman un color rojo escarlata que permite la diferenciacin de otros gneros bacterianos. Adems de los medios y mtodos descritos, tambin existen reportados algunos medios de cultivo y mtodos para el crecimiento de Azospirillum en cultivo puro y en asociacin con plantas, as como para su conservacin.

4 Parte del suelo que se encuentra alrededor de las races de la planta a no ms de 15 o 20 cms de profundidad. 5 Medio de cultivo sin nitrgeno. Se llama nfb por su significado en ingls: nitrogen fixation biological. 6 Llamado tambin cido Mlico. Es un compuesto orgnico que se encuentra en algunos frutos cidos. 7 Gas ligero que impide la fijacin de nitrgeno atmosfrico en las plantas y que en su estado puro es incoloro e inodoro (C2 H 2). 8 El Rojo Congo es un colorante aninico o cido que tiene afinidad por la celulosa.


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Aplicacin La forma ms simple de emplear la bacteria es, tal cual sale del fermentador, pero implica un gran obstculo que es la remocin de grandes volmenes de lquido con peligro de contaminacin en el transporte y almacenamiento. Por otro lado y lo ms importante, es que el microorganismo llega al suelo desprovisto de proteccin, expuesto a los rigores del medio: calor, humedad, microflora, entre otros lo que disminuye considerablemente sus posibilidades de supervivencia. La aplicacin del inoculante en forma lquida puede ser, sin embargo, deseable cuando no es posible tratar la semilla botnica y es necesario aplicar el biofertilizante directamente al suelo. Mtodos de propagacin y/o crecimiento de la bacteria La mayora de las bacterias producidas en la industria agroalimentaria y en la farmacutica se obtienen por fermentacin sumergida en biorreactores de diversas escalas con la aereacin- agitacin adecuada a los requerimientos del microorganismo cultivado y con los accesorios y la automatizacin necesaria que garanticen las condiciones de fermentacin (pH, temperatura, etc.). Debido a sus requerimientos nutricionales las bacterias del gnero Azospirillum pueden producirse econmicamente por el mtodo de fermentacin en templas o discontinuo (batch). Para la produccin por el mtodo de fermentacin batch que es el ms convencional, el primer paso es la optimizacin del medio y condiciones de cultivo. Esto es tambin extensivo a la fermentacin incrementada (fed-batch) y continua. Sorpresivamente, pocos estudios se han dedicado a la fisiologa de Azospirillum propagado en fermentadores para la produccin de biomasa. Para la produccin de biomasa, el crecimiento no debe estar limitado por nitrgeno, lo que implica una adicin de sales de nitrgeno al medio de cultivo. Tambin se requiere un control estricto de la esterilidad puesto que el pH y la temperatura ptimos de Azospirillum permiten el desarrollo de todo tipo de contaminantes potenciales. Los parmetros claves que deben controlarse son:

La composicin del medio de cultivo La temperatura El suministro de oxgeno El contenido intracelular de polibetahidroxibutirato (PBH) (material de reserva) El estado fisiolgico de la bacteria al detener la fermentacin

El desarrollo de estrategias de fermentacin optimizadas conllevar a un mejoramiento de la produccin de biomasa. El mtodo de fermentacin incrementado (fed-batch) en el que los nutrientes se aaden en el medio durante el transcurso de la fermentacin pueden ayudar a alcanzar el estado fisiolgico deseado en el medio, incrementndose tambin la productividad de biomasa.

Aplicacin en forma Slida El soporte slido mayoritariamente empleado es la turba, aunque se ha ensayado e investigado la aplicacin de otros como carbn mineral, suelo mineral, cachaza, arcillas, Bentonita, vermiculita, soportes sintticos, lignito, Bagazo, compost de suelos, zeolita, cscaras de man, tuzas de maz, aserrn, cscaras de arroz y cscara de caf entre otros. La turba se ha impuesto gracias a sus favorables caractersticas tales como alta capacidad de absorcin y retencin de agua, contenido natural de nutrientes, no formacin de grumos, facilidad de molida y la naturaleza biodegradable, no txica ni contaminante de este material. La bsqueda de otros materiales como soportes est dada por no contar con yacimientos de turba o no disponer de esta con la calidad requerida.


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Aplicacin en forma seca Los formulados secos se preparan mediante la deshidratacin de las bacterias. Esto suprime su actividad metablica, lo que mejora su resistencia al estrs externo y disminuye su sensibilidad a la contaminacin. Estos inoculantes pueden ser preparados a partir de un liofilizado de bacterias, por separacin de los microorganismos del medio de cultivo y posterior secado del inoculante, encapsulamiento de las bacterias en alginato y posterior deshidratacin. Muchos de estos formulados se presentan en forma de polvos humedecibles, que luego de ser suspendidos en agua se pueden emplear en el tratamiento de semillas o ser asperjadas en el campo. Para su preparacin se emplean adems otros ingredientes como dispersantes, adhesivos, protectores celulares e inertes.

Aplicacin en forma Granulada Se preparan tambin inoculantes granulados para su uso directo en el campo. Formulados granulados de se preparan a partir de turba con tamao de partcula entre 40 y 60 mesh. Las dosis de este tipo de inoculante, en dependencia del cultivo y tipo de suelo, pueden estar entre 5 y 60 kg ha-1. El Instituto Cubano de Investigacin de Derivados de la Caa de Azcar (ICIDCA) ha desarrollado una tecnologa que permite la obtencin de dos formas terminadas:

Polvo hmedo para impregnacin de semillas: Este producto se emplea para cultivos que se

siembran con semillas botnicas tales como arroz, maz, sorgo, etc. La semilla se recubre con una capa de inoculante que debe contener entre 103 Y 107 ufc/semilla en dependencia del tamao de la semilla. En este caso, la dosis de inoculante adecuada es de alrededor de 0.5 kg ha-1.

Polvo humedecible para la aspersin al suelo: Se puede emplear para cualquier tipo de

cultivo, aunque preferiblemente para aquellos en los que no se puede emplear la impregnacin, como es el caso de la caa de azcar y plantas de semillas muy pequeas, que tienden a aglomerarse. La dosis depende del tipo de cultivo y puede fluctuar entre 107 Y 1015 ufc/ha-1 para aplicacin en surcos y entre 104 y 109 ufc/ha-1 de suelo para semilleros.


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Experiencia con Azospirillum El Instituto Nacional de la Caa de Azcar de Cuba (INICA)9 reporta ensayos de campo con Azospirillum en caa de azcar. En estos experimentos, se emple el inculo lquido, sin formular, con concentraciones de bacterias activas en el orden de 1.2-3.5 X 109 ufc ml-1. Se encontr que, para caa de retoo, las dosis ms eficaces estn entre 75 y 100 l/ha-1. En algunos casos, los rendimientos fueron similares a los obtenidos con las dosis de fertilizacin mineral recomendadas. No se han ensayado formulados slidos en caa de azcar por lo que se ha recomendado su estudio, ya que esto posiblemente disminuya la dosis de inculo y mejore la efectividad del biofertilizante. Otras experiencias con Azospirillum se han realizado en el cultivo del tomate donde se obtuvieron rendimientos similares a los que se alcanzan con aplicaciones de dosis completas de fertilizantes minerales. En la biofertilizadn de Guinea (Panicum mximum) se observ un incremento del rendimiento al inocular con Azospirillum.

Adicionalmente, el ICIDCA ha desarrollado una tecnologa de produccin del biofertilizante la cual brinda la posibilidad de cuatro formas terminadas del mismo en dependencia de las demandas del cultivo:

Inoculante lquido ( 60-90 das de vida a 10 C) Formulacin lquida concentrada (90-180 das de vida til a 10C) Formulacin slida para impregnacin de semilla (60-90 das de vida til a temperatura de 25

C ) Formulacin slida para preparacin asperjable (60-90 das de vida (mI a temperatura de

25C) Caractersticas de los productos diseados por el ICIDCA:

Polvo hmedo para la impregnacin de semillas Soporte: Turba o Cachaza Viabilidad: > 109 ufc g-1 Humedad: 60 2 % Granulometra: < 140 mesh (0.07 mm) Polvo humedecible para aspersin Soporte: Turba o Cachaza Viabilidad : > 109 ufc g-1 Humedad: 60 2 % Granulometra: < 200 mesh (0.074 mm)

Factibilidad de la Aplicacin en Caa de Azcar El inoculante Azospirillum como licor del fermentador (sin formular) ha sido aplicado al cultivo de la caa de azcar en experiencias realizadas por el INICA. Se reportan resultados satisfactorios con el empleo de 75-100 l/ha-1 de licor (109 ufc m-1) y sustitucin del 70 % o ms del fertilizante qumico. Los rendimientos, en este caso, han sido similares a cuando se aplica la dosis completa de Nitrgeno. Dado que la caa de azcar no se siembra con semilla botnica es imposible la impregnacin de semillas y debe por tanto aplicarse el inoculante directamente al suelo como spray o granulado. 9 Ver otro resultados de experimentos en Anexos, p. 17.


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El costo de la fertilizacin con NH3 anhidro de una hectrea es de 23 USD (100 kg ha-1), luego

para obtener efecto econmico positivo, el costo del inoculante Azospirillum ms el del 30 % de la dosis de NH3 debe ser inferior a ese valor. Cultivos de Papa, Camote y Tomate Dosis del inoculante entre 40 y 80 L.ha -1 compensan la reduccin del 25 % de la fertilizacin nitrogenada, as como estimulan los rendimientos cuando es aplicado con la fertilizacin completa. Factibilidad de la Aplicacin en Arroz

El licor de Azospirillum ha sido probado con resultados satisfactorios en la sustitucin de parte del fertilizante qumico. Los mejores resultados se obtienen con aplicacin de 13 l ha-1 del licor de Azospirillum y 70 % de la dosis de urea. El arroz es ideal para el empleo de polvo hmedo para la impregnacin de semillas. La dosis que se reporta para cereales es 500 g para el tratamiento de semillas

que corresponde a 1 ha de siembra. Las dosis tan bajas de inoculante que se requieren en la impregnacin de semillas implica una gran ventaja econmica para la fertilizacin de cultivos que admiten este mtodo de inoculacin

Tabla 2. Costos de inversin y produccin de Inoculante deAzospirillum (Estimados)

Costo de Inversin Costo de Produccin

Proceso Variante USD USD kg -1

Turba Cachaza Turba CachazaPolvo hmedo. Impregnacin de semillas

I 69,523 84,514 0.36 0.34

Polvo hmedo .Impregnacin de semillas

II 57,890 69,855 0.27 0.25

Polvo humedecible. Aspersin del suelo

I 69,523 84,514 0.'12 0.40

Polvo humedecible Aspersin al suelo

II 57,980 69,855 0.33 0.31

Licor del fermentador

- 0.12


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Proceso Tecnolgico La experiencia indica que en un producto comercial es aconsejable proteger los microorganismos en un medio que les permita sobrevivir largo tiempo antes de ser introducidos en el suelo y que, una vez all, les asegure una supervivencia que les garantice una rpida penetracin y reproduccin en las races para cumplir su cometido. Los productos se pueden obtener en dos variantes tecnolgicas: I. Polvo hmedo para impregnacin de semillas II. Polvo humedecible para aspersin en suelo La Variante I10 se caracteriza por el preempaquetamiento del soporte y la inoculacin y homogenizacin manual. Mientras que en la variante II estas dos ltimas operaciones se realizan de manera mecnica. Existen instalaciones para la produccin de inoculantes comerciales para la variante I. La Variante II11 requiere un alto grado de hermeticidad del equipamiento para evitar la contaminacin y es interesante ya que no requiere de tanta fuerza de trabajo.

10 Detalle de la Operacin tecnolgica y Equipamiento para una Planta de 500 t segn la Variante I en Anexos, p. 16. 11 Detalle de la Operacin tecnolgica y Equipamiento para una Planta de 500 t segn la Variante II en Anexos, p. 17.

FERMENTADOR Servicios Agua. Vapor. Electricidad

Nutrientes

Miel Final de Caa. Hidrolizado de Levadura.

MgSO4. Na2HPO4. (NH4)2HPO4

Caldo Fermentado Rico en Bacterias


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Capacidad Instalada y Produccin Mundial El mercado mundial de inoculantes de Azospirillum, a pesar de que se reporta sobre algunos comerciales como Azospirillum en soporte de vermiculita, que se vende in Italia y Azospirillum lipoferum CTRL microgranulado, registrado en Francia con el nombre Azogreen, Graminosol de la firma Argentina Nltrasoil S.A y algunos otros, se caracteriza por ser an incipiente, dependiendo su desarrollo comercial significativo de tres factores principales interrelacionados entre s.

El progreso que se espera alcanzar en el conocimiento bsico de su asociacin con la planta. Una tecnologa optimizada de formulacin y aplicaci6n Una evolucin en la actitud de las industrias agroqufmicas y de semilla hacia los inoculantes

microbianos. Recientemente, se han alcanzado avances significativos en cada uno de estos tres dominios y el futuro cercano dir si existe un nicho de mercado rentable para los inoculantes de Azospirillum. Las tecnologas de formulacin y aplicaci6n condicionan varios parmetros de primera importancia para el aseguramiento de una exitosa vida comercial de estos productos. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que una cepa eficiente, una formulacin optimizada, un proceso de produccin econmicamente viable y un sistema prctico de inoculacin en el campo no son suficientes para lanzar el producto al mercado, ya que existen otros requerimientos que deben satisfacerse antes de la comercializacin tales como:

la eficiencia y confiabilidad del producto debe demostrarse estadsticamente en pruebas de campo a gran escala.

Los costos de registro y sus demoras deben considerarse, pues este proceso puede variar

considerablemente de un pas a otro. an dentro de una misma entidad econmica tal como la Comunidad Econmica Europea (CEE) por ejemplo, Italia, Alemania y Francia tienen procedimientos totalmente diferentes. las autoridades francesas exigen programas estrictos de pruebas toxicolgicas y en campo. El ejemplo francs es bien visto pues muchos pases estn en el proceso de implementaci6n de reglas de registro y est previsto que en los prximos aos la caracterstica ms comn ser la reglamentaci6n estricta. Esto quiere decir que los productos microbianos tendrn que demostrar ambas cualidades, su eficiencia y su inocuidad.

Aspectos Econmicos Los mayores valores de inversin para la cachaza se deben a que dada la menor densidad de este material deben emplearse equipos de mayor volumen. Los costos de produccin de la cachaza son ligeramente menores dado su costo como materia prima con relacin a la turba. La efectividad del inoculante se determina al comparar el costo de su aplicacin en una hectrea con el de un fertilizante qumico tradicional al que sustituye totalmente o en parte. La dosis de inoculante depende del tipo de aplicacin y tipo de cultivo, por lo que generalmente debe determinarse experimentalmente. La dosis est ligada estrechamente tambin al ttulo del inoculante en el momento de la aplicacin.


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Conclusiones Por sus propiedades, el Azospirillum se presenta como una opcin interesante como biofertilizante en una gran diversidad de cultivos al servir como medio de fijacin de nitrgeno atmosfrico y El Salvador podra tomar ventaja de ello en las siguientes formas:

A nivel mundial, se cuenta con la tecnologa apropiada para producir industrialmente este microorganismo y esta podra adaptarse a las condiciones del El Salvador, considerando la disponibilidad de materias primas existentes en el pas.

Es interesante mencionar el potencial que posee este microorganismo para disminuir la

cantidad de fertilizantes utilizadas en los cultivos convencionales, adems de ser una fuente de nitrgeno adaptable a los cultivos que quieren certificarse como libres de qumicos.

Los biofertilizantes son una opcin que adems es beneficiosa para el medio ambiente.

A esto se suma el hecho de que los productos orgnicos tienen un valor agregado que un

mercado cada vez ms grande est dispuesto a adquirir.


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Recomendaciones Entre las alternativas ms interesantes para ser utilizado como biofertilizante se encuentra el cultivo de caa y los cultivos orgnicos, sin embargo habr que realizar pruebas de campo para asegurar la correcta utilizacin de este microorganismo. Esto se debe a que el comportamiento del Azospirillum depende en gran medida del suelo en el que se inocule. Habr que valorar tambin cules seran los efectos en el rendimiento de la caa y los costos de una produccin industrial de Azospirillum. Con ello, se asegurara que la produccin es posible y rentable. Se hace necesaria adems una campaa de informacin en la cual se informe a los cultivadores de la caa de qu es el Azospirillum, sus usos y beneficios, con el objetivo de que acepten el producto. Esto, por supuesto, despus de realizar las pruebas de campo necesarias que ratifiquen los beneficios otorgados al microorganismo. Sin embargo, es necesario aclarar que la bacterizacin12 ha presentado resultados extremadamente variables lo que constituye el ms grande obstculo en el desarrollo de una tecnologa efectiva y confiable. El principal problema es que el suelo es un medio altamente heterogneo e impredecible para los microorganismos introducidos.

12 Proceso mediante el cual las bacterias se introducen en el suelo e invaden la raz de la planta.


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Anexos Resultados de Experiencias en Caa de Azcar El inoculante Azospirillum como licor del fermentador ha sido aplicado al cultivo de la caa de azcar en experiencias realizadas por el INICA. Se reportan resultados satisfactorios con el empleo de 75-100 L/ha de licor (109 UFC mL-1) y sustitucin del 70% o ms del fertilizante qumico. En la variedad de planta C 266-70, ( provincia Pinar del Ro ), los resultados indicaron un efecto positivo cuando se aplica este biopreparado ( 100 L ha-1), los incrementos productivos con esta dosis variaron entre 26.2 y 29.7 % con respecto al testigo sin nitrgeno, sustituyendo todo el nitrgeno que se porta con fuente mineral. En la variedad C 87-51 tercer y cuarto retoo, (provincia Matanzas), la planta respondi positivamente ante la aplicacin de los 100L ha-1 y se repiti la sustitucin de todo el nitrgeno aplicado en forma general. En la variedad Jaron 60-5, (provincia Villa Clara), los mejores resultados se obtuvieron cuando se emplearon dosis entre 50-100 L ha-1 que representa aproximadamente el 90% del valor que se obtuvo cuando se aplic 100 Kg de nitrgeno en forma mineral. En la variedad Jaron 60-5, C 120-78 (Cienfuegos), los mejores resultados se obtuvieron cuando se aplicaron las dosis de 75 L ha-1 aplicados en retoo, capaz de sustituir 80 Kg de nitrgeno mineral por hectrea. En las variedades Ja 60-5 , C 266-70, C 120- 78, Bj 59-24 (Santi Spiritus), se aplican dosis de 100 L/ ha y los rendimientos se incrementan entre 22- 50 % con relacin al testigo . Se sustituye entre el 89 y 100 % de todo el fertilizante mineral aplicado En la variedad Jaron 60-5 (Ciego de Avila), las dosis de 75 y 100 L ha-1 incrementaron los rendimientos a 20 y 38 % respectivamente con relacin al testigo absoluto. En las variedades 266-70 , Jaron 60-5 , C 87-51, C 266-70 y C 120- 78 (Camagey), se aplicaron dosis entre 50 y 150 L ha-1 , resultando la mas adecuada 100 L ha-1 para incrementar los rendimientos hasta el nivel de la fertilizacin mineral ( 33 % como promedio). En la variedad C 568-75, (Granma), las dosis de 100 L ha-1 del inoculante produjo incrementos productivos al mismo nivel que la fuente mineral. En la variedad Jaron 60-5 (Holgun ), se obtuvieron los mejores resultados para la dosis de 120 L ha-1, produciendo un incremento en la produccin de los tallos. En las variedades 687-51, C120-78, Jaron 60-5 (Santiago de Cuba), se obtuvieron incrementos en los rendimientos agrcolas ( entre un 25 y 32 % con respecto al testigo) empleando dosis de 100 L ha-1.


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Operaciones Tecnolgicas y Equipamiento para una Planta de 500 t a-1 de Inoculante Variante I Secado: En instalacin de secado a la intemperie

Humedad de entrada Turba: 65 % Cachaza: 75 %

Humedad de salida Turba: 17 % Cachaza: 12 % Si se emplea otro tipo de secado, la temperatura no puede sobrepasar los 70 C. Molida y Clasificacin: Un sistema que permite moler los materiales (turba o cachaza) y clasificarlos hasta los tamaos de partculas deseadas. Capacidad: 40 kg h-1 (turba 17 % o cachaza 12 %) Granulometra Entrada: < 20 mm Salida < 140 mesh (O. 105mm)

< 200 mesh (0.0074 mm) Empaquetamiento: Unidad envasadora en bolsas de polipropileno de 0.5 kg de turba o cachaza. Capacidad: 3,334 bolsas de 0.5 kg d-1 Esterilizacin: Mediante tratamiento con vapor a las bolsas que contienen los soportes. Capacidad: Para esterilizar 3,334 bolsas de 0.5 kg de turba o cachaza en un da Equipamiento: Autoclave provisto con sistema para introducir y sacar las bolsas.

Temperatura: 121 C (1 kg cm-2 de presin de vapor)

Tiempo de esterilizacin: 90 min. Sistema de inoculacin de bolsas: Para inocular el licor del fermentador a razn de 260 ml por bolsa y 3,334 bolsas en el da.


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Variante II Secado: Idem Variante I Molida Y dasificacin : Idem variante I Esterilizacin, enfriamiento e inoculacin: Estas tres operaciones se realizan en un aparato provisto de un mecanismo revolvedor y de extraccin del material.

Capacidad :

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Fijador de Nitrogeno Azospirillum