[article
pii="nd" doctopic="oa"
language="es" ccode="CAICYT"
status="1" version="4.0" type="gra
tab" order="05" seccode="cds010"
sponsor="nd" stitle="Cienc. suelo" volid="33" issueno="1"
dateiso="20150600" fpage="0"
lpage="0" issn="1850-2067"]
[front][titlegrp][title
language="es"]ANÁLISIS DEL EFECTO DE BACTERIAS
SOLUBILIZADORAS NATIVAS SOBRE
[authgrp][author role="nd"][fname]MARÍA DE LAS MERCEDES [/fname][surname]YFRAN ELVIRA[/surname][/author]1*; [author role="nd"][fname]CAROLINA [/fname][surname]FERNÁNDEZ LÓPEZ[/surname][/author]1; [author role="nd"][fname]GLORIA CRISTINA [/fname][surname]MARTÍNEZ[/surname][/author]1 & [author role="nd"][fname]MÓNICA MARIANA [/fname][surname]COLLAVINO[/surname][/author][/authgrp]2
1 FCA Universidad
Nacional del Nordeste.
2 Instituto de Botánica del Nordeste (CONICET)
*Autor de contacto: mariyfran077@agr.unne.edu.ar
Recibido: 03-12-14
Recibido con revisiones: 19-03-15
Aceptado: 21-03-15
[bibcom]RESUMEN
[abstract language="es"]Una de las principales limitantes de la producción en los suelos lateríticos es la baja disponibilidad de fósforo (P). Las bacterias del suelo conocidas como bacterias solubilizadoras de fosfato (PSB) tienen la capacidad de solubilizar formas insolubles de P inorgánico principalmente mediante la producción de ácidos orgánicos y la quelación de óxidos de calcio, hierro o aluminio. La inoculación con PSB seleccionadas para aumentar la población nativa puede movilizar P a partir de fuentes poco disponibles y por lo tanto mejorar la nutrición de las plantas. El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de la inoculación sobre las distintas formas de P en suelo, así como sobre la absorción de P por las plantas de naranjo (Citrussinensis) variedad Newhall. La inoculación evidenció un efecto positivo sobre la nutrición vegetal al incrementar el contenido foliar de P. Este incremento fue más notable en los ensayos inoculados y fertilizados. La inoculación con las cepas Enterobacter aerogenes R4M-A y Burkholderia caledonica R4M-O benefició el incremento de las distintas formas de P disponibles del suelo, y también la absorción de P por las plantas de naranjo (C. sinensis) variedad Newhall.[/abstract]
Palabras clave. [keygrp scheme="nd"][keyword type="m" language="es"]PGPR[/keyword], [keyword type="m" language="es"]bacterias PSB, fósforo edáfico, nutrición vegetal[/keyword][/keygrp].
PHOSPHATE SOLUBILIZING BACTERIA: EFFECT ON RED ARGENTINE SOIL P FORMS
AND UPTAKE BY
ABSTRACT
[abstract language="en"]The low availability of phosphorus (P) is one of the main limitations of production in lateritic soils. Soil bacteria, known as Phosphate Solubilizing Bacteria (PSB), have the ability to solubilize P forms mainly by organic acid production and chelation of calcium, iron or aluminum oxides. Inoculation with selected PSB to increase indigenous population can mobilize P from poorly available sources and increase plant absorption. The aim of this study was to evaluate the effect of the inoculation of two PSB, Enterobacter aerogenes R4M-A and Burkholderia caledonica R4M-O, on soil P forms as well as on P uptake by orange plants (Citrus sinensis var. Newhall). Bacterial inoculation increased P absorption, improving the nutritional status of the plant substantially. This increase was more remarkable in plants inoculated and fertilized in which there was also a significant increase in total biomass. The PSB inoculation impacted the soil P forms as well as the nutritional status and growth of orange plants (C. sinensis var. Newhall).[/abstract]
Key words. [keygrp scheme="nd"][keyword type="m" language="en"]PGPR, PSB bacteria, soil phosphorous, plant nutrition and growth[/keyword][/keygrp].
[/bibcom][/front]
[body]INTRODUCCIÓN
En
Una de las principales limitantes de la producción en suelos lateríticos de la provincia de Misiones es la baja disponibilidad de fósforo (P) a pesar del alto contenido de P total (Vázquez et al., 1998; Fernández López et al., 2006; Vázquez et al., 2011). En estos suelos ácidos una proporción importante de los fosfatos solubles agregados es fijado por óxidos e hidróxidos de hierro (Fe) y aluminio (Al) o adsorbidos por coloides, lo que pone de relieve las limitaciones del uso de fertilizantes de origen químico (He et al., 1995). Asimismo, en los suelos deficientes en P solamente una pequeña fracción de las formas de fósforo orgánico (Po) se mineraliza (alrededor de 1% año-1) para suplir el P absorbido por la planta (Harrison, 1982).
Un número considerable de bacterias denominadas comúnmente PSB (Phosphorous Solubilizing Bacteria) poseen la capacidad de solubilizar las formas de fósforo inorgánico no asimilables presentes en el suelo mediante la producción de ácidos orgánicos y/o la quelación de óxidos de calcio, hierro o aluminio. Se ha investigado el uso de estas bacterias como inoculante en numerosas especies vegetales, demostrando que esta práctica permite incrementar simultáneamente la absorción de fósforo y el rendimiento de los cultivos (Rodríguez & Fraga, 1999; Richardson et al., 2001; Gyaneshwar et al., 2002; Harvey et al., 2009; Richardson et al., 2009; Zaidi et al., 2009; Khan et al., 2007, 2010).
Asimismo, el uso de bacterias solubilizadoras nativas es una alternativa que suma el potencial de competencia y supervivencia, factores determinantes en el éxito de estos inoculantes en el suelo (Richardson et al., 2001).
La inoculación con
Con el objetivo de desarrollar estrategias alternativas de fertilización económica y de bajo costo ecológico en los suelos rojos, se desea analizar el efecto de la inoculación con las cepas PSB nativas de suelos rojos Enterobacter aerogenes R4M-A y Burkholderia caledonica R4M-O y el aporte de fosfato tricálcico (FTC) sobre las distintas formas de fósforo en suelos rojos misioneros y la captación de P en plantas de naranjo ombligo (C. sinensis) variedad Newhall.
Se trabajó con la hipótesis que la inoculación con las bacterias Enterobacter aerogenes R4M-A y Burkholderia caledonica R4M-O incrementan la captación de fósforo en plantas de naranjo ombligo (Newhall) a través de la movilización de las formas insolubles de fósforo presentes en el suelo.
MATERIALES Y MÉTODOS Material vegetal
Se utilizaron plantines de Naranjo ombligo (Citrus sinensis L. Osbeck) variedad Newhall de dos años, provenientes de yemas certificadas por el INTA Bella Vista, injertadas sobre Limón Rugoso (Citrus jambhiri Lush). Los plantines al momento de la inoculación presentaron una altura promedio de 15,5 (± 0,1) cm.
Cepas bacterianas
Los ensayos se realizaron con las cepas Enterobacter aerogenes R4M-A
y Burkholderia caledonica
R4M-O aisladas de la rizósfera de plantas de
yerba mate (Ilex paraguariensis
St. Hil.) crecidas en
un suelo laterítico de características similares al utilizado en el presente
trabajo (Collavino et al., 2010). Para la
inoculación, las bacterias se cultivaron en medio triptona
de soja líquido (TSB) hasta alcanzar la fase exponencial de crecimiento, los
cultivos fueron luego centrifugados, lavados y resuspendidos en buffer fosfato
salino (
Suelo utilizado
El suelo corresponde a un Ultisol con pH ácido (5,26) con bajo contenido de P Bray II (6,40 mg kg-1) (Bray, 1945; Kuo, 1996). El suelo contiene 25,3 mg g-1 de materia orgánica, 1,1 mg g-1 de N, 4,05 cmol kg-1 de Ca intercambiable, 1,24 cmol kg-1 de Mg intercambiable y 0,44 cmol kg-1 de K intercambiable.
Inoculación
Las raíces desnudas de los plantines fueron lavadas con agua de canilla. Luego las
raíces de cada plantín fueron sumergidas en 300 mL de suspensión bacteriana en concentración de 108 bacterias
por mL-
Las plantas se mantuvieron en un invernáculo
de
Se probaron los siguientes tratamientos de
inoculación: 1) Planta sin inocular, sin aporte de fosfato tricálcico;
2) Planta sin inocular, con aporte de fosfato tricálcico;
3) Planta inoculada con B. caledonica R4M-O,
sin aporte de fosfato tricálcico; 4) Planta inoculada
con B. caledonica R4M-O, con aporte de fosfato
tricálcico; 5) Planta inoculada con E. aerogenes R4M-A, sin aporte de fosfato tricálcico; 6) Planta inoculada con E aerogenes R4M-A con aporte de fosfato tricálcico; 7) Planta inoculada con B. caledonica R4M-O y E. aerogenesR4M-A, sin aporte de fosfato tricálcico; 8- Planta inoculada con B. caledonica R4M-O y E. aerogenes
R4M-A, con aporte de fosfato tricálcico. Por
tratamiento se realizaron 5 repeticiones. En los tratamientos con fertilización
fosfatada, se realizó una única aplicación al inicio del ensayo con fosfato tricálcico sólido, mezclándolo con los primeros
Parámetros evaluados
Luego de la inoculación, se evaluó la distribución de las distintas formas de P en el suelo y contenido de P en plantas de naranjo Newhall.
1. Determinación de fósforo edáfico: a fin de determinar los cambios en las distintas
formas de fósforo presentes en el suelo en cada uno de los tratamientos, se
tomaron muestras (4 por cada repetición de los respectivos tratamientos), a los
7, 15, y 30 días posteriores a la inoculación (dpi) y
en los meses de septiembre y diciembre en el primer año de ensayo y, en los
meses de marzo, septiembre y diciembre en el segundo año. Las mismas están
compuestas por dos submuestras de
Tabla 1. Fraccionamiento de fósforo según el método
propuesto por Hedley et al., (1982) con
modificación propuesta por Sattell y Morris (1992).
Table 1. Phosphorus
fractionation technique according to Hedley et al. (1982) modified by Sattell and Morris (1992).
Extractantes |
Referencia |
Fracción determinada |
NaHCO3 1M |
Pibic Pobic |
P lábil inorgánico P lábil orgánico |
NaOH |
Pina Pona |
Pi moderadamente lábil (ligado al Fe, Al) Po moderadamente lábil (ligado a los ácidos húmicos) |
NaOH |
Pinau Ponau |
Pi en microagregados Po en microagregados |
HCl 1M |
Pi-HCl |
P ligados al Ca |
HCl concentrado |
Pi-res |
Pi- residual |
HCl + H2O2 |
Po-res |
Po- residual |
Contenido de fósforo foliar: el contenido de fósforo foliar en plantas se evaluó
mediante el análisis de este nutriente en hoja. Para ello, se tomaron muestras
foliares de cada una de las plantas en cuatro períodos, en marzo (se
muestrearon hojas de 7 meses provenientes de la primavera anterior), agosto (se
tomaron las hojas maduras de 1 año de edad), septiembre (brotación de
primavera, se seleccionaron hojas jóvenes), y diciembre (hojas de 4 meses de
edad aproximadamente) en cada año. Las muestras se secaron en estufa a 60-
Los resultados del análisis foliar de tejidos indican la medida precisa de la absorción del nutriente por la planta, ya que las hojas son muy sensibles a los cambios de la disponibilidad de nutrientes del suelo. La correcta utilización de esta práctica requiere efectuar adecuadamente la toma de muestras de hojas, de modo que sea representativa del estado nutricional de la plantación, e interpretar correctamente los análisis. La interpretación del análisis foliar se realizó comparando los resultados obtenidos con los valores foliares estándar previamente establecidos (Legaz et al., 1995).
Análisis estadístico
Se trabajó con un diseño experimental de bloques completos al azar con cinco repeticiones. Los datos obtenidos fueron sometidos a las pruebas de normalidad mediante prueba de bondad de ajuste con el estadístico Shapiro-Wilks modificado (a=0,05) y se analizaron estadísticamente mediante ANOVA y prueba de Tukey (a=0,05) utilizando el software Infostat (Di Rienzo et al., 2014). Para analizar la interdependencia de variables se realizó un análisis de componentes principales (ACP) y se estandarizaron los datos para realizar el análisis sobre la matriz de correlación de las variables (Steel & Torrie, 1992).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
1. Determinación de fósforo edáfico
En
Figura 1. Biplot
resultante del ACP de las distintas formas de P en el suelo en los tratamientos
sin fosfato tricálcico (FTC).
Figure 1. Principal
component analysis (PCA) biplot for different soil P
forms in treatments without tricalcium phosphate
(TCP).
La asociación del tratamiento inoculado con Burkholdería y la fracción Pibic se confirmó al corroborar que en estos tratamientos
se observó un incremento de esta fracción en un 50% de los muestreos evaluados.
La inoculación con Enterobactery la coinoculación principalmente se asociaron
al resto de las fracciones con elevada correlación positiva (Rodriguez & Fraga, 1999). En los tratamientos
inoculados con Enterobacterencontramos que las
fracciones de P orgánico (Pobic, Pona,
Po-res), y el P inorgánico (Pinau, PiHCl, Pi-res) incrementaron en
un
En
inoculación se asoció más con el Pibic y Pina. Es de destacar, que si bien el testigo mantuvo en general los niveles más altos de estas fracciones, en el período crítico de brota-ción e intenso crecimiento vegetativo (verano-otoño) la inoculación con Burkholderia mostró los mayores valores de estas fracciones, como así también la de Pinau; He et al. (1995) habían manifestado las limitaciones del uso de fertilizantes de origen químico en suelos ácidos con capacidad de adsorción aniónica.
2. Contenido de fósforo foliar
Los contenidos de fósforo foliar en los tratamientos sin FTC los dos años analizados fueron muy variables, presentando valores, según la clasificación de Legaz et al. (1995), desde muy altos a bajos. En general encontramos que, tanto sin y con fertilización fosfatada, el contenido de P es similar entre tratamientos en las fechas previas a la primer brota-ción. En la etapa de brotación del primer año de ensayo (septiembre) se observan los máximos valores de P foliar. Esta elevada demanda de P en primavera se puede relacionar con la importante disminución del pool de P lábil (Pibic) observado en el suelo (Fig. 3-B). Cabe destacar que en este muestreo los tratamientos inoculados presentaron mayor contenido de Pibic respecto del tratamiento sin inocular. A partir de esta fecha, los contenidos de P foliar disminuyen hasta mínimos contenidos en marzo-agosto del segundo año de ensayo. Dicha disminución podría estar relacionada con una translocación de P de las hojas viejas a las nuevas.
La inoculación con Burkholderia y la coinoculación en los tratamientos sin aporte de fosfato tricálcico, promovieron un incremento significativo en la absorción de este nutriente por la planta en los períodos críticos de brotación (septiembre y diciembre) del primer año de estudio.
Los contenidos de P foliar durante el segundo año de estudio presentaron una disminución con respecto al primer año, con valores de fósforo considerados normales (0,10 y 0,15% P) y solo el muestreo de septiembre del segundo año de estudio presentó contenidos significativamente mayores en los tratamientos inoculados con Enterobactery la coinoculación (Fig. 3-A).
En el muestreo de marzo, el tratamiento sin inocular y las inoculaciones con Enterobactery Burkholderia presentaron los mayores valores de Pibic en el suelo no así en el P foliar.
Es de destacar que, en los muestreos de mayor demanda de P por la planta, septiembre de los dos años evaluados, la inoculación con PSB aumentó significativamente el contenido de P en la planta así como el contenido de Pibic en el suelo. Estos resultados podrían estar relacionados con la actividad solubilizadora de P de estas cepas, indicado por la disminución del pool de P más estable que en esta situación reabastecería las formas de P edáfico más disponibles para el vegetal.
Figura 3. A- Concentraciones
foliares de P en plantas de Citrus sinensis crecidas
sin aporte de fosfato tricálcico. Letras distintas
indican diferencias significativas (Test de Tukey, p<0,05, a<b; n = 5). B- Contenido de P inorgánico lábil (Pibic) en los suelos sin FTC. Figure
3. A- Leaf P concentrations of Citrus sinensis plants grown without tricalcium
phosphate. Different letters indicate significant differences (Tukey's test, p < 0.05, a <b, n = 5). B- Labile
inorganic P content (Pibic) in soils without TCP.
Esta mejora en la disponibilidad de P en el suelo se tradujo en una mayor absorción de fósforo por la planta.
En los tratamientos con FTC el contenido de P en general supera a los que no recibieron FTC y estuvieron dentro de rangos considerados normales a altos según Legaz et al. (1995) (Fig. 4-A). Los valores de P en hojas maduras se mantienen entre 0,11-0,12%, muestreos de marzo a agosto del primer año de ensayo, luego aumenta en m el mes de septiembre que corresponde al muestreo de primavera y a partir de cuyo momento empieza a decrecer.
En septiembre del primer año la coinoculación y la inoculación con Burkholderia presentaron los mayores valores de P foliar. En el muestreo siguiente, las inoculaciones simples con Enterobactery Burkholderia aumentaron tanto la concentración de P foliar, a valores de 0,170,16% respectivamente, como así también el Pibic del suelo (Fig. 4-B).
En el segundo año el contenido de P foliar manifestó un aumento en el tiempo desde valores de 0,12% de P en el mes de marzo hasta 0,22% de P en el último muestreo.
Figura 4: A- Concentraciones foliares de P en plantas de Citrus sinensis crecidas con aporte de fosfato tricálcico. Letras distintas indican diferencias
significativas (Test de Tukey, p<0,05, a<b; n =
5). B- Contenido de P inorgánico lábil (Pibic) en los
suelos con FTC. Figure 4: A- Leaf P concentrations of Citrus sinensis plants grown with tricalcium
phosphate. Different letters indicate significant differences (Tukey's test, p < 0.05, a <b, n = 5). B- Labile
inorganic P content (Pibic) in soils amended with
TCP.
En este período los tratamientos inoculados aumentaron significativamente el contenido de P foliar respecto del testigo sin inoculación a valores considerados normales a altos (Legaz et al., 1995). Collavino et al., (2010) encontró similares resultados, inoculando con Enterobactercon aporte de FTC plantas de poroto en invernáculo, incrementando significativamente los contenidos de N y P foliar.
Estos resultados indican que los tratamientos inoculados y con adición de fosfato tricálcico incidió positivamente sobre el contenido de P foliar en un 60% de los muestreos evaluados. Resultados similares fueron obtenidos en plantas de Mimosa caesalpiniifoliacrecidas en suelos ácidos de Pernambuco (Brasil) donde, al aplicar fosfato natural con Acidithiobacillus se obtuvieron valores superiores de P foliar comparado con los tratamientos con fosfato natural sin inocular y con fertilizante soluble (Stamford et al., 2005). Similares hallazgos obtuvieron en frutales como ser albaricoque (Esitken et al., 2002, 2003), frambuesa (Orhan et al., 2006) y manzanos (Aslantas et al., 2007; Karlidag et al., 2007).
La curva de Pibic
en el suelo en los primeros 30 días mantiene valores entre 20 y 37 mg P kg-1 suelo y
luego muestra una disminución en septiembre y aumenta levemente en diciembre.
Este mismo comportamiento se observa en el segundo año, con marcada disminución
en septiembre a valores de entre
CONCLUSIONES
La inoculación con las bacterias Enterobacter aerogenes R4M-A y Burkholderia caledonica R4M-O promueve la movilización de las diferentes fracciones de P presentes en suelo rojo misionero en condiciones de invernáculo.
La inoculación sin fosfato tricálcico se asocia con el fósforo inorgánico y orgánico desde sus formas más solubles hasta insolubles y se evidencia una mayor absorción de este nutriente por la planta en los períodos de mayor demanda.
En los tratamientos con fosfato tricálcico, la inoculación con Enterobacter y la coinoculación se asocian a las formas de fósforo orgánico mientras que Burkholderia con el fósforo inorgánico insoluble y el testigo con las fracciones de fósforo inorgánico soluble y moderadamente soluble.
Todos los tratamientos inoculados con PSB muestran mayores contenidos de fósforo foliar respecto del testigo sin inoculación. Sin embargo Burkholderia mantiene los máximos valores de fósforo foliar en la mayoría de los muestreos evaluados,
Estos resultados demuestran la potencial utilidad de las cepas Enterobacter aerogenes R4M-A y Burkholderia caledonica R4M-O como biofertilizantes que promueven la movilización y disponibilidad del fósforo en los suelos rojos, con el beneficio económico y ecológico que resulta del uso más eficiente de las reservas de fósforo en estos suelos. [/body]
[back]AGRADECIMIENTOS
Este trabajo fue financiado
con fondos de proyectos otorgados por
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