Abonado y biofertilización - agroecologia.net · del género Rhizobium y afines ... •Efectos enzimáticos •Protección frente a enfermedades •Solubilización nutrientes •Mejora

Innovaciones en la producción ecológica y las

leguminosas

Abonado y biofertilización

Fernando González AndrésGrupo de investigación reconocido IQUIMAB

UIC de la Junta de Castilla y León

Innovaciones

agroecológicas en

cultivos extensivos

y legumbres

SEAE

Valladolid, 2017

¿Cómo conseguir un suelo fértil?

Incrementando

disponibilidad

de nutrientes

Impediendo

la degradación

del suelo

Aumentando

biodiversidad

edáfica Actividad y

biodiversidad

microbiana

del suelo

K

P

NCa

Mgmicros

Innovaciones agroecológicas

en cultivos extensivos y

legumbres

SEAE

Valladolid, 2017

¿Qué es un biofertilizante?

Producto formulado a base de microorganismos

que interaccionan con la planta y ejercen alguna

acción positiva en su nutrición

Componentes:

• Microorganismo/s

• Soporte (sólido o líquido)

Microorganismos/s perfectamente conocidos a

nivel de cepa/s:

• Seleccionada/s por su efecto positivo en el

cultivo

• Segura/s para el medio ambiente, el ser

humano y el cultivo



legumbres

SEAE

Valladolid, 2017

¿Qué NO es un biofertilizante?

Las “bombas microbianas” NO son biofertilizantes

• Productos procedentes de la digestión

anaerobia NO son biofertilizantes Riesgos de los digeridos sin procesar (Nkoa, 2014)

─ Valor agronómico: controversia (origen)

─ Insalubridad

─ Contaminación ambiental

• Compost NO es un biofertilizante, es un

fertilizante orgánico de elevado valor

agronómico

• Té de compost NO es biofertilizante es un

biocida y un fertilizante orgánico de elevado

valor agronómico



legumbres

SEAE

Valladolid, 2017

Consisten en bacterias

del género Rhizobium y

afines

Tipos de biofertilizantes (Mulas et al. 2013)

1. Biofertilizantes de primera generación: inoculantes de rizobios

para leguminosas



legumbres

SEAE

Valladolid, 2017

➢ Son fundamentales en agricultura

➢ Una fijación eficiente proporciona el 100% del N que necesita el

cultivo en prácticamente todos los casos

➢ Son específicas: Hay especificidad cultivo de legumbre-especie de rizobio

En muchos casos es necesaria la inoculación

Inoculante biofertilizante

Simbiosis cultivo de legumbre – especie de rizobios



legumbres

SEAE

Valladolid, 2017

Tipos de biofertilizantes (Mulas et al. 2013)

2. Biofertilizantes de segunda generación

– PGPR (rizosférico/endofíticos)

• Efectos hormonales

• Efectos enzimáticos

• Protección frente a enfermedades

• Solubilización nutrientes

• Mejora estado sanitario

– Endomicorrizas arbusculares

• Mejoran el reciclaje de nutrientes en el sistema suelo-planta.

• Captación de agua y nutrientes

• Mejora estado sanitario



legumbres

SEAE

Valladolid, 2017

• Porque como en cualquier otro tipo de agricultura, en el

suelo no se encuentran las bacterias más eficientes

• Porque el efecto agronómico de la fijación simbiótica de

nitrógeno se expresa especialmente en condiciones

oligotróficas en cuanto a N

Biofertilización de cultivos de legumbres

¿Por qué es especialmente importante inocular en AE?



legumbres

SEAE

Valladolid, 2017

COMBINACIÓN: variedad autóctona de cultivo-especie rizobio autóctono

Ejemplo para la judía: Phaseolus vulgaris L.

La bibliografía dice: “escaso o nulo efecto a la inoculación”

Esto en general sucede cuando se trabaja con bacterias alóctonas.

Cuando se han utilizado especies autóctonas, se ha conseguido

respuesta positiva y aporte del 100% de las necesidades de N.

• Rhizobium tropici en America (Hungría et al., 2000, 2003; Motasso

et al., 2002)

• Rhizobium gallicum en Africa (Marbet et al., 2005)

• Rhizobium leguminosarum en Europa (León) (Mulas et al., 2011)

• Rhizobium sp. en República Dominicana (Díaz-Alcántara et al.

2014)

La clave de un inoculante eficiente para legumbres



legumbres

SEAE

Valladolid, 2017

Judía IGP La Bañeza-León

Barquero, 2014

Ensayos de campo a media y gran escala

TratamientoRendimiento

(g planta-1)I.C

Vainas/

planta

Semillas/

vaina

Biomasa

seca 1000

semillas (g)

Control sin fertilización nitrogenada 17,8 a 0,32 a 7,53 a 3,34 a 730,9 b

Control 100% N 24,3 b 0,32 a 10,83 b 3,69 ab 633,4 ab

LCS0306 25,6 b 0,32 a 11,01 b 3,92 b 647,7 ab

LCS0306 + RVPB 2-2 26,9 bc 0,33 ab 11,75 bc 3,67 ab 640,9 ab

Micorriza + LCS0306 + RVPB 2-2 33,2 c 0,35 b 14,45 c 3,93 b 582,3 a

Tratamiento

Rendimiento

(g planta-1)

Control sin fertilización nitrogenada 17,8 a

Control 100% N 24,3 b

LCS0306 25,6 b

LCS0306 + RVPB 2-2 26,9 bc

Micorriza + LCS0306 + RVPB 2-2 33,2 c



legumbres

SEAE

Valladolid, 2017

Judía IGP La Bañeza-León Mulas et al. (2011, 2015)


Source of variation Yield (g plant-1) Harvest Index

Yield components

Pods per

plant

Seeds per

pod

1000 seeds

weight (g)

Non-fertilized control 25.43 a 87 0.50 ab 104 14.78 a 4.17 a 460.69 a

N fertilized control 29.20 b 100 0.48 a 100 16.13 ab 4.31 a 467.64 a

Inoculated with LCS0306 31.22 b 107 0.50 ab 104 17.52 b 4.28 a 458.52 a

Inoculated with ZBM1008 29.66 b 102 0.51 b 106 16.28 b 4.22 a 466.04 a

Inoculated with LBM1123 31.02 b 106 0.51 b 106 17.10 b 4.36 a 474.89 a

Source of variation Yield (g plant-1)

Non-fertilized control 25.43 a 87

N fertilized control 29.20 b 100

Inoculated with LCS0306 31.22 b 107

Inoculated with ZBM1008 29.66 b 102

Inoculated with LBM1123 31.02 b 106



legumbres

SEAE

Valladolid, 2017

Guandul (Cajanus cajan) República Dominicana

Díaz-Alcántara, 2015


TratmentYield of green seeds expressed in dry

matter (kg/ha)Pods per plant Seeds per pod 1000-seed weight (g)

Arroyo

Loro

Engomb

e

Los

Indios

P Las

CasasMean

Arroyo

LoroEngombe

Los

Indios

P Las

CasasMean

Arroyo

Loro

Engomb

e

Los

Indios

P Las

CasasMean

Arroyo

LoroEngombe

Los

Indios

P Las

CasasMean

Non fertilised 1419a 2106a 1365a 1675a 1641a 232a 290a 223a 247a 248a 6.20a 7.37ª 6.05ª 6.60a 6.56 98.85ª 102.6ª 101.15ª 99.23a 100.48ª

Fertilised N 1613b 2364a 1632b 1688a 1824b 248a 316ab 246ab 249a 265b 6.69ª 7.59ab 6.64ab 6.77 a 6.92 98.53ª 99.05ª 100.7ª 101.98a 100.07ª

ALSPC3051 1690b 2904b 1671b 1657a 1980b 250a 374c 250b 251a 281b 6.76ª 7.89b 6.60ab 6.85 a 7.02 101.93ª 100.4ª 96.55ª 101.7a 100.1a

ALSPC3050 1689b 2885b 1867b 1862a 2076c 247a 356bc 265b 262a 283c 6.59ª 7.81b 7.08b 6.93 a 7.10 b 100.73ª 98.40a 101.3a 97.35 99.44ª

Mean 1602A 2565B 1634A 1720A 244A 334B 246A 252A 6.56A 7.67B 6.59 A 6.79 A 100.01ª 100.15 A 99.93A 100.07A

Treatment Yield of green seeds expressed in dry matter (kg/ha)

Arroyo Loro Engombe Los Indios P Las Casas Mean

Non fertilised 1419a 2106a 1365a 1675a 1641a

Fertilised N 1613b 2364a 1632b 1688a 1824b

Inoculated with ALSPC3051 1690b 2904b 1671b 1657a 1980b

Inoculated with ALSPC3050 1689b 2885b 1867b 1862a 2076c

Mean 1602A 2565B 1634A 1720A



legumbres

SEAE

Valladolid, 2017

Rizobios - leguminosas

Los genes que deteminan el rango de hospedadores del rizobio son

los denominados “genes simbióticos” que están en los “plásmidos

simibióticos” (es frecuente estudiar el gen nodC)

¿Por qué las cepas autóctonas funcionan mejor?

Applied Soil Ecology, Volume 85, 2015, 94–113

Los genes

simbióticos

pueden ser

transferidos de

manera

horizontal

entre bacterias



legumbres

SEAE

Valladolid, 2017

Rizobios - leguminosas

Legumbres en su centro de origen primario: rizobio y bacteria han

evolucionado juntos

Ej. Leguminosa “promiscua” judia (Phaseolus vulgaris)

Judía – Rhizobium etli

Judía– Rhizobium phaseoli




legumbres

SEAE

Valladolid, 2017

Judía - rizobios

P: ¿Quién nodula a las judías (autóctonas!) en un centro de diversidad

secundario?

R: Rizobios locales que han adquirido por transferencia horizontal

los genes simbióticos de Rhizobium etli y Rhizobium phaseoli

P: ¿Donde vienen esos genes simbióticos?

R: En las bacterias presenten en las cubiertas de las semillla




legumbres

SEAE

Valladolid, 2017

Judía - rizobios

P: ¿Que “aporta” el rizobio local?

R: Capacidad de adaptación

P: ¿Que “aportan” los genes simbióticos?

R: Compatibilidad rizobio-leguminosa




legumbres

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Valladolid, 2017



legumbres

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Valladolid, 2017

Marasco et al. (2013) en un transecto Italia – Norte de Africa (4000

km) muy alta variabilidad poblaciones microbianas

¿Cuál es el rango de “autóctono”?

Sin embargo “dentro del mismo agrosistema” la variabilidad es escasa

Mayor variabilidad intrapoblacional que interpoblacional

(Barquero, 2014)


60 km



legumbres

SEAE

Valladolid, 2017

Mismo resultado Marcano (2016)


Montecristi

Mao

Dajabón

Azua

1

2

3

4 5

6

7

8

9

10

11

12

13 14

15

16

17 18

19

0 20 0 20

kilometres kilometres

0 20

kilometres

0 20

kilometres

kilometres

0 80

N

150 km



legumbres

SEAE

Valladolid, 2017

Desarrollo de un biofertilizante

1. Prospección y aislamiento de bacterias autóctonas.

Pasos en el desarrollo de un biofertilizante autóctono

Punto clave: prospección amplia



legumbres

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Valladolid, 2017

2. Identificación de las bacterias aisladas

Mediante técnicas moleculares:




legumbres

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3. Pre-selección por su efecto en condiciones gnotobióticas

Imprescindibe en los fijadores de N




legumbres

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Valladolid, 2017

4. Selección en campo a diferentes escalas.


Punto clave: competencia en el ecosistema suelo y otras interacciones



legumbres

SEAE

Valladolid, 2017

Araujo, J., Díaz-Alcántara, C.-A., Velázquez, E., Urbano, B., González-Andrés, F. Bradyrhizobium yuanmingense related

strains form nitrogen-fixing symbiosis with Cajanus cajan L. in Dominican Republic and are efficient biofertilizers to replace N

fertilization (2015) Scientia Horticulturae, 192, pp. 421-428.

Díaz-Alcántara, C.-A., Ramírez-Bahena, M.-H., Mulas, D., García-Fraile, P., Gómez-Moriano, A., Peix, A., Velázquez, E.,

González-Andrés, F. Analysis of rhizobial strains nodulating Phaseolus vulgaris from Hispaniola Island, a geographic bridge

between Meso and South America and the first historical link with Europe (2014) Systematic and Applied Microbiology, 37 (2),

pp. 149-156.

Marcano, I.-E., Díaz-Alcántara, C.-A., Urbano, B., González-Andrés, F. Assessment of bacterial populations associated with

banana tree roots and development of successful plant probiotics for banana crop (2016) Soil Biology and Biochemistry, 99,

pp. 1-20.

Mulas D; Díaz-Alcántara C.A; Mulas R.; Marcano, I.; Barquero M.; Serrano, P.; González-Andrés,

F. 2013. Inoculants Based in Autochthonous Microorganisms, a Strategy to Optimize Agronomic Performance of

Biofertilizers.Beneficial plant-microbe interactions: Ecology and Applications.pp. 300 - 328. CRC Press.

Mulas, D., Seco, V., Casquero, P.A., Velázquez, E., González-Andrés, F. Inoculation with indigenous rhizobium strains

increases yields of common bean (Phaseolus vulgaris L.) in northern Spain, although its efficiency is affected by the tillage

system (2015) Symbiosis, 67 (1-3), pp. 113-124.

Mulas, D., García-Fraile, P., Carro, L., Ramírez-Bahena, M.-H., Casquero, P., Velázquez, E., González-Andrés, F. Distribution

and efficiency of Rhizobium leguminosarum strains nodulating Phaseolus vulgaris in Northern Spanish soils: Selection of

native strains that replace conventional N fertilization (2011) Soil Biology and Biochemistry, 43 (11), pp. 2283-2293.

Nkoa, R. (2014): Agricultural benefits and environmental risks of soil fertilization with anaerobic digestates: a review. Agron.

Sustain. Dev. 34, 473–492.

Bibliografia citada



legumbres

SEAE

Valladolid, 2017

Documents

Abonado y biofertilización - agroecologia.net · del género Rhizobium y afines ... •Efectos enzimáticos •Protección frente a enfermedades •Solubilización nutrientes •Mejora