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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
Innovaciones agroecológicas
en cultivos extensivos y
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
Innovaciones agroecológicas
en cultivos extensivos y
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
Innovaciones agroecológicas
en cultivos extensivos y
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
Innovaciones agroecológicas
en cultivos extensivos y
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
Innovaciones agroecológicas
en cultivos extensivos y
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?
Innovaciones agroecológicas
en cultivos extensivos y
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
Innovaciones agroecológicas
en cultivos extensivos y
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
Innovaciones agroecológicas
en cultivos extensivos y
legumbres
SEAE
Valladolid, 2017
Judía IGP La Bañeza-León Mulas et al. (2011, 2015)
Ensayos de campo a media y gran escala
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
Innovaciones agroecológicas
en cultivos extensivos y
legumbres
SEAE
Valladolid, 2017
Guandul (Cajanus cajan) República Dominicana
Díaz-Alcántara, 2015
Ensayos de campo a media y gran escala
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
Innovaciones agroecológicas
en cultivos extensivos y
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
Innovaciones agroecológicas
en cultivos extensivos y
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
¿Por qué las cepas autóctonas funcionan mejor?
Innovaciones agroecológicas
en cultivos extensivos y
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
¿Por qué las cepas autóctonas funcionan mejor?
Innovaciones agroecológicas
en cultivos extensivos y
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
¿Por qué las cepas autóctonas funcionan mejor?
Innovaciones agroecológicas
en cultivos extensivos y
legumbres
SEAE
Valladolid, 2017
Innovaciones agroecológicas
en cultivos extensivos y
legumbres
SEAE
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)
¿Cuál es el rango de “autóctono”?
60 km
Innovaciones agroecológicas
en cultivos extensivos y
legumbres
SEAE
Valladolid, 2017
Mismo resultado Marcano (2016)
¿Cuál es el rango de “autóctono”?
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
Innovaciones agroecológicas
en cultivos extensivos y
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
Innovaciones agroecológicas
en cultivos extensivos y
legumbres
SEAE
Valladolid, 2017
2. Identificación de las bacterias aisladas
Mediante técnicas moleculares:
Pasos en el desarrollo de un biofertilizante autóctono
Innovaciones agroecológicas
en cultivos extensivos y
legumbres
SEAE
Valladolid, 2017
3. Pre-selección por su efecto en condiciones gnotobióticas
Imprescindibe en los fijadores de N
Pasos en el desarrollo de un biofertilizante autóctono
Innovaciones agroecológicas
en cultivos extensivos y
legumbres
SEAE
Valladolid, 2017
4. Selección en campo a diferentes escalas.
Pasos en el desarrollo de un biofertilizante autóctono
Punto clave: competencia en el ecosistema suelo y otras interacciones
Innovaciones agroecológicas
en cultivos extensivos y
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
Innovaciones agroecológicas
en cultivos extensivos y
legumbres
SEAE
Valladolid, 2017
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