Fijación biológica de nitrógeno e inoculación en leguminosas forrajeras

Por: Maria Eugenia Gallace1, Lucas P. Dalmasso1, Mirian Barraco2 y Martín Díaz-Zorita1,3   – 1Facultad de Agronomia UNLPam, 2EEA INTA “Gral. Villegas”, Mesa de Nutrición Biológica – En la mayoría de los ambientes de producción agropecuaria, el nitrógeno es uno de los principales nutrientes que limitan el crecimiento normal y la producción de las plantas. Las […]
abril 3, 2023

Por: Maria Eugenia Gallace1, Lucas P. Dalmasso1, Mirian Barraco2 y Martín Díaz-Zorita1,3   1Facultad de Agronomia UNLPam, 2EEA INTA “Gral. Villegas”, Mesa de Nutrición Biológica –

En la mayoría de los ambientes de producción agropecuaria, el nitrógeno es uno de los principales nutrientes que limitan el crecimiento normal y la producción de las plantas. Las leguminosas, anuales y perennes, tienen la posibilidad de nutrirse con este elemento tanto desde el suelo como desde el aire y así crecer sin mayores restricciones nitrogenadas.

Es así como en sistemas de producción ganadera la instalación de leguminosas forrajeras tales como alfalfa y vicia contribuyen a la sustentabilidad de los planteos agropecuarios al mejorar la oferta forrajera e incorporar materia orgánica en los suelos con nitrógeno proveniente mayormente desde el aire.

Es reconocido que por su gran aporte nutricional a través de la fijación biológica del nitrógeno (FBN), y de su creciente contribución en producción de biomasa, las convierten en las principales leguminosas forrajeras que participan de los sistemas agropecuarios pampeanos. La FBN es un proceso que realizan microorganismos específicos que encontramos en los suelos, conocidos como rizobios.

La incorporación del nitrógeno del aire en las leguminosas o FBN es el resultado de una compleja serie de eventos coordinados de comunicación, reconocimiento y diferenciación entre la leguminosa huésped y estos microorganismos. Cuando ocurre esta simbiosis, la manifestación visible de la interacción es la formación de nódulos en las raíces que es uno de los primeros indicadores de la funcionalidad del sistema de FBN. Este proceso, que ocurre naturalmente al crecer las raíces de las leguminosas en presencia de estas bacterias del suelo tiene requerimientos propios para que la incorporación del nitrógeno del aire acompañe en cantidad y oportunidad al crecimiento de las plantas noduladas.

Abundantes estudios en condiciones controladas y extensivas de producción nos permiten identificar y manejar algunos de estos requerimientos para mejorar los aportes sobre la nutrición nitrogenada y procesos derivados del mayor crecimiento de las leguminosas noduladas.

¿Cómo lograr una nodulación adecuada para sostener la FBN?

Si bien en la mayoría de los suelos donde cultivamos alfalfa y vicia se encuentra rizobios nativos o naturalizados que infectan y nodulan estas plantas, puede ser que la presencia de esas poblaciones en el suelo sea insuficiente para lograr una adecuada y oportuna formación de nódulos, o que sea pobre la efectividad de FBN en la simbiosis. Las razones de ambas situaciones, escasa infectividad o efectividad, responde a múltiples factores entre los que se encuentra la adaptación de estas bacterias a condiciones de crecimiento fuera de la simbiosis con leguminosas y características de los suelos que afectan el crecimiento de las leguminosas.

Es así, que abundan las experiencias a campo bajo condiciones reales y extensivas de manejo de alfalfa y de vicia que recomiendan, en el momento de la siembra de estas especies, la necesidad de incorporar bacterias altamente infectivas (con capacidad de nodular) y efectivas (con capacidad de fijar nitrógeno). Esta práctica es conocida como inoculación y como resultado de su uso adecuado mejora la nutrición con nitrógeno de las plantas, su crecimiento y sus aportes a la producción.

Nodulación

Uno de los estudios recientes que valida la importancia de esta práctica es el que realizaron investigadores de la Facultad de Agronomía de la Universidad Nacional de La Pampa y técnicos de la AER INTA Trenque Lauquen en la campaña 2021. Este trabajo se originó ante las frecuentes consultas de productores y de profesionales de la agronomía al observar diferentes, y en algunos casos aparentemente insuficientes, niveles de nodulación en pasturas de alfalfa en implantación en la región noroeste de Buenos Aires.

Algunos de los interrogantes sobre esta variabilidad en nodulación se podrían asociar a las características de los suelos, a la presencia de cepas nativas de rizobios y también a las diferentes alternativas de inoculación. En el caso de alfalfa es frecuente disponer de semillas inoculadas industrialmente con procesos de peleteo, además de prácticas de tratamiento de semillas en el campo empleando inoculantes con composición de sus soportes. Es así que, para identificar algunos de los posibles factores intervinientes en estos comportamientos sobre la nodulación inicial de alfalfa se plantearon, entre otros estudios, evaluaciones bajo condiciones controlas de cámara de crecimiento combinando tratamientos de inoculación de las semillas (condiciones originales, inoculaciones con cepas de referencia o con extractos de los suelos donde se cultivaría cada lote de semillas).

Entre otros resultados, se observó que la nodulación al inocular, en alta concentración, con los microorganismos naturalizados del suelo fue en el 32% de los sitios analizados. En contraposición, al inocular con un tratamiento único de referencia la proporción de lotes de semillas que nodularon adecuadamente fue del 89%.

Con la condición original de las semillas (inoculadas por peleteado industrial o en el campo) la nodulación alcanzó al 55 % de los lotes de semillas evaluados. En general, los casos de inoculación inadecuada coincidió con prácticas no recomendadas de inoculación de forrajeras tales como aplicaciones “a campo” de larga duración o anticipadas a la siembra y el uso de inoculante de calidad inadecuada (fecha de vencimiento, dosis, condiciones de almacenaje). Estos resultados validan la importancia de inocular alfalfa para lograr establecer un adecuado sistema nodular y así soportar la FBN y que en esta práctica es de importancia atender la calidad del proceso de inoculación.

Fig. 1: Porcentaje de plántulas de alfalfa noduladas y promedio de nódulos por planta según tratamientos de inoculación evaluados en condiciones controladas del crecimiento. Original: semillas con inoculación industrial o campo, Inoc.con cepa de ref.: inoculación con inoculante experimental uniforme entre lotes de semillas, Inoc.con suelo: inoculación con extracto de microrganismos del suelo (Gallace y col. Inédito).

En este mismo estudio, las evaluaciones realizadas en condiciones de campo sobre 18 pasturas implantadas por productores de la región noroeste bonaerense mostraron, a los 80 a 100 días desde la siembra de la alfalfa, nodulación nula a insuficiente en el 34% de los lotes (López Seco y col 2022).

Entre los varios factores que explican este comportamiento se destacan las condiciones edáficas, en particular de mantenimiento del crecimiento activo inicial de la pastura (textura y nutrición) y del manejo de la inoculación (coincidente con los casos de fallas descriptos en condiciones controladas). En posiciones del paisaje de lomas, con mayores contenidos de arenas y menores de materia orgánica, la nodulación fue menor que hacia sectores con mayor presencia de materiales finos. Coincide esta observación con lo descripto en la misma región para cultivos de soja donde al tener mayor continuidad de condiciones de humedad durante el establecimiento de las plantas la nodulación se instala y expresa con anterioridad y en mas abundancia que en sectores de los lotes con restricciones hídricas moderadas (Díaz-Zorita y Fernandez Canigia, 1999).

¿Cómo lograr buenas prácticas de inoculación?

Además de los efectos descriptos sobre la cantidad de nódulos formados en las raíces de alfalfa, los microorganismos que se encuentran en estos nódulos también varían ante la presencia de limitantes edáficas y en su ubicación relativa en las raíces de alfalfa (Gallace y col. 2022). Es asi que es muy importante implementar una correcta inoculación y para ello debemos considerar y aplicar las recomendaciones propuestas por Perticari (2020) y la Mesa de Nutrición Biológica (2021) sobre las tres Buenas prácticas o Elecciones para el manejo adecuado de productos biológicos con microorganismo vivos (inoculantes) para la nutrición vegetal:

Buena Elección del inoculante

  • Utilización de cepas especificas (E. meliloti para alfalfa y R. leguminosarum biovar viciae para vicia)
  • Aporte de suficiente cantidad de bacterias sobre las semillas a tratar
  • Formulación compatible con agroquímicos, otros tratamientos y prácticas culturales o de manejo (Por ejemplo, momento de la siembra con respecto del momento del tratamiento)

Buena Ejecución de proceso de aplicación (inoculación)

  • Cuidando el mantenimiento de la calidad original de las semillas
  • Dosificación uniforme de los productos aplicados en el tratamiento de las semillas (aditivos, otros)

Buen Establecimiento de condiciones de crecimiento de los cultivos

  • Manteniendo el vigor de la semilla y la viabilidad de las bacterias (Por ejemplo, ambientes ventilados y con temperaturas de hasta 22 a 25°C).
  • Realizar el tratamiento en condiciones favorables de humedad y temperatura para el cuidado de los microorganismos aplicados y promover una rápida germinación, emergencia y crecimiento de las plántulas.

En el caso particular de la alfalfa, en la actualidad, la inoculación es mayormente a través del proceso de peleteado, donde las semillas son inoculadas con anticipación a su distribución y siembra (“pre-inoculado” industrial).

En este proceso los inoculantes en combinación con otros productos compatibles (terápicos, colorantes y otros aditivos) permiten proteger a los rizobios de su exposición sobre las semillas y asi alcanzar su supervivencia por extensos periodos que varían según composiciones de los aditivos y condiciones de almacenaje de entre 6 y 24 meses desde la aplicación del tratamiento. Este tratamiento ha permitido mejorar las condiciones de siembra e implantación de alfalfa y en su nutrición.

En cambio, en el caso de la inoculación de semillas de vicia, la práctica frecuente es de impregnación de los inoculantes sobre las semilla en condiciones de campo tal de lograr su siembra inmediatamente luego de la aplicación, o dentro de las 24 hs del tratamiento en el caso de utilizar aditivos protectores bacterianos.

Los cultivos de vicia para producción de forraje o como cultivo de servicio, se realiza durante el otoño con siembras convencionales en el suelo o en forma superficial (“aérea”) sobre los rastrojos de cultivos antes de la cosecha. Con este manejo, la eficiencia de implantación es variable, debido a entre otros factores, a limitaciones de humedad y exposición a desecación que limitan la imbibición o la instalación de las plántulas en el suelo. Un estudio realizado por Barraco y col. (2022) en Gral. Villegas, muestra que la inoculación de semillas de vicia con Rhizobium leguminosarum logró incrementar el crecimiento inicial de los cultivos – evaluación a los 60 días después de la siembra – en más del 50% comparado con el control sin inoculación.

Por otra parte, la mayor producción otoñal y total de vicia se logró al incorporar (sembrar) las semillas en el suelo aumentando en mas del 40% el crecimiento inicial de los cultivos y en más del 15% en la producción total en comparación con la aplicación de las semillas en superficie (siembra aérea). Por otro lado, la incorporación de un aditivo de protección bacteriana al inoculante, mejoró la nodulación validando tanto la importancia de incorporar cepas infectivas y efectivas como del cuidado del proceso de inoculación para alcanzar los beneficios de esta práctica sobre la nodulación y producción de los cultivos de vicia.

Fig.2: Producción de materia seca de vicia según sistemas de siembra (en el suelo o en los rastrojos de maíz sobre la superficie del suelo) e inoculación. Control: sin inocular, Inoc: solo rizobios, Inoc. + Adit.: rizobios en formulación con aditvos de protección bacteriana (Barraco y col. 2022).

En síntesis

Las leguminosas forrajeras de siembra otoñal, tanto perennes (alfalfa) como anuales (vicia) requieren de la adecuada incorporación de cepas seleccionadas de rizobios para alcanzar una eficiente nutrición nitrogenada sustentada por el proceso de fijación de nitrógeno desde el aire. La práctica de inoculación requiere, además de emplear inoculantes de calidad de implementar procesos adecuados de aplicación (tanto en planteos industriales como a campo) y de proveer condiciones favorables de germinación, implantación y crecimiento de las leguminosas. Inocular bien es uno de los pilares para la incorporación de nitrógeno en sistemas con leguminosas forrajeras y así aportar positivamente a la sustentabilidad de los planteos agropecuarios pampeanos.

Referencias consultadas

Barraco M; Gallace E; Díaz-Zorita M. (2022). Producción de vicia según condiciones de manejo de la siembra y de la inoculación. Memoria Técnica 2020 – 2021 INTA, P 34-36. ISSN 1850-6038.

Díaz-Zorita, M. y Fernández Canigia, M.V. (1999) Patrones de nodulación de soja en relación con propiedades de suelos bajo tres sistemas de labranza. Revista de la Facultad de Agronomía de La Plata 104: 53-60

Gallace, M.E.; Vigna, C.M., Dalmasso, L.P; Porta Siota, F. y Díaz-Zorita, M. 2022. Aislamientos de endófitos en nódulos de alfalfa en Haplustoles salinos y anegables. Actas XXVIII Congreso de la AACS, Buenos Aires (Argentina.

López Seco E; Gallace E; Demateis Llera,F; Otero A; Maekawa M; Díaz-Zorita M. (2022). Nodulación de alfalfa en establecimientos del noroeste de Buenos Aires. Memoria Técnica INTA 2020 – 2021, p 61-62. ISSN 1850-6038

Perticari, A. (2020). Las B en el manejo adecuado de productos biológicos para la nutrición vegetal.  En:  Manual de buenas prácticas de manejo. Grasso A. y Díaz-Zorita M. Fertilizar AC.

Puente M, García J y Perticari A. (2011) Inoculación de leguminosas forrajeras con rizobios eficientes. IV Congreso de Producción y Uso de Forrajes. 19(232):68-71.

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