COMUNICACIÓN BREVE

Bioinoculación de Chloris gayana cv. Finecut con Pseudomonas tolaasii IEXb y Bacillus atrophaeus CN4: estudio preliminar en la Llanura Deprimida Salina de Tucumán, Argentina

Bioinoculation of Chloris gayana cv. Finecut with Pseudomonas tolaasii IEXb and Bacillus atrophaeus CN4: a prelimilary study in Saline Depressed Plane of Tucumán, Argentina

M. Maza^1,2; N.R. Banegas^2,3; E.A. Parellada⁴; M.A. Ferrero⁵; E. Viruel²*

¹Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), Argentina. 

²Instituto de Investigación Animal del Chaco Semiárido (IIACS), Centro de Investigaciones Agropecuarias (CIAP), Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Chañar Pozo S/N (4113), Leales, Tucumán, Argentina. *E-mail: viruel.emilce@inta.gob.ar

³Cátedra Edafología, Facultad de Agronomía y Zootecnia, Universidad Nacional de Tucumán (UNT), Tucumán, Argentina.

⁴Instituto de Química Orgánica, Facultad de Bioquímica, Química y Farmacia, (UNT), Tucumán, Argentina.

⁵Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos (PROIMI)-CONICET. San Miguel de Tucumán, Tucumán, Argentina.

 

Resumen

 

El uso de bioinoculantes presenta ventajas en la germinación y crecimiento vegetal, convirtiéndolos en una alternativa para favorecer la implantación e incrementar la producción de pasturas megatérmicas en el marco de la intensificación de los sistemas ganaderos. El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de la inoculación de Chloris gayana cv. Finecut con Pseudomonas tolaasii IEXb y Bacillus atrophaeus CN4 en campo. Se evaluaron tres tratamientos: semillas de C. gayana cv. Finecut sin inocular (control); semillas inoculadas con P. tolaasii IEXb y semillas inoculadas con B. atrophaeus CN4. A los 21, 40 y 70 días después de la siembra (DDS), se obtuvo el peso seco de la biomasa aérea y radicular. La producción de biomasa aérea forrajera acumulada se realizó a los 70 DDS. La inoculación con Bacillus atrophaeus CN4 influyó positivamente en los cortes para producción de biomasa forrajera, pero ello no se tradujo en incrementos significativos de la producción acumulada. El tratamiento IEXb mostró resultados similares a los 40 DDS. La biomasa radicular no mostró diferencias significativas entre tratamientos. Los resultados obtenidos muestran la necesidad de realizar evaluaciones a largo plazo sobre el uso de bionoculantes en pasturas que incluyan la influencia de diferentes concentraciones de inóculo y el estudio de distintas cepas de rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal.

Palabras clave: Pastura megatérmica; Biomasa aérea; Biomasa radicular; Bioinoculante; Rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal.

 

Abstract

 

The use of bioinoculants presents advantages in germination and plant growth, making them an alternative to favor the implantation and increase the production of megathermal pastures in the framework of the intensification of the cattle systems. The objective of this work was to evaluate the effect of Pseudomonas tolaasii IEXb and Bacillus atrophaeus CN4 inoculated on forage and root biomass production of Chloris gayana cv. Finecut plants under field conditions. Three treatments were evaluated: C. gayana cv. Finecut seeds without inoculation (control); seeds inoculated with P. tolaasii IEXb and seeds inoculated with B. atrophaeus CN4. Dry weight of forage and root biomass were obtained at 21, 40 and 70 days after sowing (DAS). Accumulated forage biomass production was registered at 70 days after sowing. CN4 treatment showed significant differences at 21, 40 and 70 DAS for forage production respect to the control but this was not translated into a significant increase of accumulated production. Similar results were observed for IEXb treatment at 40 DAS. Root biomass did not show significant differences among treatments. The results obtained show the need to carry out long term evaluations on the use of bionoculants in pastures including the influence of different concentrations of inoculum and the study of different strains of plant growth promoting rhizobacteria.

Keywords: Tropical grasses; Forage biomass; Root biomass; Bioinoculant; Plant growth promoting rhizobacteria.

 

Recibido 18/05/17; Aceptado 23/06/17.

Los autores declaran no tener conflicto de intereses.

 

En los últimos años, la ganadería nacional ha sido desplazada de la zona pampeana hacia otras regiones, en mayor medida el Noreste (NEA) y Noroeste (NOA) argentino debido, principalmente, al proceso de intensificación y crecimiento de la superficie destinada a cultivos extensivos como la soja (Sal, 2010). Una de las principales limitantes para la producción ganadera en estas áreas es la baja receptividad por escasa oferta forrajera, debido a la elevada variabilidad en las precipitaciones anuales e interanuales (De León, 2009). Es por ello que un incremento en el potencial de producción de forraje posibilitará aumentar la carga animal, y permitirá el planteo de esquemas de producción de carne bovina de alta producción (Nasca, 2007).

La implantación de pasturas megatérmicas es una práctica tecnológica, disponible en general para la mayoría de los sistemas de producción, que permite iniciar o profundizar procesos de intensificación de los sistemas ganaderos. La implantación de pasturas cultivadas perennes representa una inversión (Secanell et al., 2016), y como tal, es necesario asegurar que la misma sea exitosa. Sin embargo, esta práctica conlleva una serie de desventajas, constituyendo uno de los puntos críticos para el establecimiento y logro de un adecuado stand de plantas durante el primer año.

Las alternativas para incrementar la eficiencia en la producción de pasturas implantadas son escasas. La fertilización y el laboreo previo son tecnologías muy acotadas en su aplicación debido al grado de fragilidad agro-ecológica de los ambientes en que se desarrolla la ganadería (Loch et al., 2004). En el marco de la producción sostenible, herramientas como el mejoramiento genético y la utilización de microorganismos benéficos están siendo aplicadas con el objetivo de mejorar la producción de plantas (Bhattacharyya y Jha, 2012). Dentro de estas denominadas “tecnologías limpias” se encuentran los bioinoculantes, basados en la utilización de microorganismos debidamente seleccionados por su alta eficiencia e inocuidad, que permiten reducir los insumos externos y mejorar la cantidad y calidad de los recursos internos, además de ser económicos y ecoamigables.

Los bioinoculantes pueden estar formulados con bacterias que ejercen un efecto positivo en las plantas, denominadas Rizobacterias Promotoras del Crecimiento Vegetal (PGPR, por Plant Growth Promoting Rhizobacteria) (Vessey, 2003). Los modos de acción de las PGPR, a través de los cuales mejoran el estado nutricional de las plantas, pueden ser categorizados en cinco áreas según Vessey (2003): (1) Fijación biológica de N₂, (2) incremento en la disponibilidad de nutrientes en la rizósfera, (3) aumento en el área de la superficie radicular, (4) la mejora de otras simbiosis benéficas para el hospedero y (5) combinación de los modos de acción. En forma indirecta las PGPR promueven el crecimiento por disminución o inhibición del efecto de microorganismos patógenos, ya sea debido a la síntesis de antibióticos o sideróforos (por quelación del Fe), incrementando la tolerancia/resistencia a hongos y nematodos fitopatógenos.

Dentro de los géneros bacterianos reportados como promotores del crecimiento vegetal se encuentran: Pseudomonas, Bacillus, Rhizobium, Burkholderia, Achromobacter, Agrobacterium, Escherichia, Aerobacter, Enterobacter, Microccocus, Aereobacter, Flavobacterium, Erwinia, Paenibacillus, Pantoea, Serratia, Azospirillum, entre otros (Babalola, 2010).

Sin embargo, el modo de acción de PGPR no está bien definido in situ, debido a múltiples factores de orden biótico y abiótico presentes en las condiciones naturales en que deben desarrollarse. No obstante, la evidencia de acción de estas bacterias se determina mediante parámetros tales como estimulación de la producción en biomasa y/o rendimiento, además del mayor desarrollo de determinadas áreas de la planta (raíz, tallo, hoja, etc.).

En cuanto al uso de bioinoculantes en cultivos, presenta grandes ventajas en la estimulación de la germinación y del crecimiento vegetal, mejora la implantación de los cultivos, contribuye al control de plagas y enfermedades mediante actividades antimicrobianas y, además, resulta económicamente atractivo y ecológicamente aceptable, convirtiéndolo en una alternativa para incrementar la producción forrajera (Babalola, 2010).

Actualmente no hay reportes de inoculación de bacterias promotoras del crecimiento vegetal en especies de pasturas megatérmicas en la región, ya que los estudios de inoculación microbiana se centran principalmente en su aplicación en cultivos agrícolas como maíz, soja y trigo (Han et al., 2006; Fernández et al., 2007; Ali et al., 2010). En la provincia de Tucumán, Argentina, Barraza et al. (2016) determinaron que Bacillus atrophaeus CN4 tiene capacidad de incrementar el crecimiento de plantas de maíz mediante estimulación del desarrollo radicular. En lo que respecta a la región de la Llanura Deprimida Salina de Tucumán, Viruel et al. (2014) reportaron el uso de la cepa PGPR Pseudomonas tolaasii IEXb (Viruel et al., 2011) como inoculante también en maíz, obteniendo resultados promisorios. Esta última presentó distintas capacidades PGPR in vitro tales como producción de AIA, sideróforos, solubilización de fosfatos (AlPO₄, FePO₄ y Ca₂(PO₄)₃) e hidroxiapatita, producción de fosfatasa alcalina, actividad antifúngica contra Fusarium verticilloides y Fusarium graminearum (Viruel et al., 2011).

Considerando que no hay registros de inoculantes comerciales ni en estudio en la región para especies de pasturas megatérmicas, específicamente Chloris gayana, sumado a la prometedora capacidad de las cepas P. tolaasii IEXb y B. atrophaeus CN4 de incrementar el rendimiento en gramíneas, se plantea como objetivo principal del presente trabajo, evaluar el efecto de la inoculación de Chloris gayana cv. Finecut con Pseudomonas tolaasii IEXb y Bacillus atrophaeus CN4 en la Llanura Deprimida Salina de Tucumán.

El trabajo se realizó en el Instituto de Investigación Animal del Chaco Semiárido, localizado en el departamento Leales, provincia de Tucumán, Argentina (27°11’ L.S y 65°17’ L.O). El suelo es un Haplustol éntico (Soil Survey Staff, 1999) de textura franco limosa cuyas características físico-químicas se presentan en la Tabla 1. Se utilizó riego en todas las parcelas asegurando que las mismas mantuvieran la capacidad a campo en relación a la textura mencionada. Se evaluaron tres tratamientos: control sin inocular; Chloris gayana cv. Finecut (Grama Rhodes en adelante GR) inoculadas con Pseudomonas tolaasii IEXb y GR inoculadas con Bacillus atrophaeus CN4. Se utilizó un diseño en bloques completos al azar (DBCA) con cuatro repeticiones. Cada bloque estuvo constituido por parcelas de 16 m² formadas por 13 surcos de 4 m de longitud, distanciados a 0,30 m. La inoculación se realizó mezclando las semillas con el cultivo bacteriano (previamente producido en medio mínimo) para llegar a una concentración final de 2 x 10⁷ y 2 x 10⁶ UFC/g semilla para IEXb y CN4, respectivamente. Luego se dejó orear durante aproximadamente 2 h. Se sembraron 100 g de semillas por parcela. En el caso del control sin inocular, las semillas fueron tratadas con agua estéril. La siembra se realizó en enero de 2017 en forma manual en un terreno preparado mediante rastreo y surcado. A los 21, 40 y 70 días después de la siembra (DDS), se extrajeron 15 plantas por parcela. Las mismas se separaron del sustrato, se lavaron y secaron en estufa a 55°C hasta peso constante. Una vez secas, las plantas fueron separadas en grupos de cinco, y se pesaron para obtener el peso de la biomasa aérea y radicular.

La producción de biomasa aérea forrajera acumulada se realizó a los 70 DDS tomándose dos muestras por parcela empleando cuadrantes de 0,25 m². El material vegetal se secó a 55°C hasta peso constante y los resultados se expresaron como kg de materia seca por hectárea (MS/ha).

Los datos obtenidos se analizaron mediante análisis de varianza y comparación por la prueba de Tukey a un nivel de confianza de 95 % empleando el programa estadístico InfoStat (Di Rienzo et al., 2016). Los resultados se presentan como medias ± desvío estándar.

La producción de biomasa acumulada no presentó diferencias significativas (p = 0,9406) en GR inoculada con IEXb y CN4 en relación al control sin inocular. Los valores obtenidos fueron de 5052,19 ± 588,86 y 5233,78 ± 788,84 kg MS/ha para IEXb y CN4, respectivamente y de 5188,28 ± 1187,43 kg MS/ha para el control sin inocular.

En la Tabla 2 se presentan los resultados obtenidos en producción de biomasa aérea de GR inoculada con IEXb y CN4, respectivamente. A los 21 DDS, se observó diferencias significativas en la producción de biomasa aérea de GR inoculadas con CN4 respecto al control sin inocular (1,3079 ± 0,1411 g y 1,1145 ± 0,1131 g para CN4 y el control sin inocular, respectivamente; p = 0,0026). Esta tendencia se mantuvo a los 40 y 70 DDS (40 DDS: 5,64 ± 0,50 g para el control sin inocular y 7,12 ± 0,93 g para CN4 con p = 0,0001; 70DDS: 18,18 ± 3,48 g para el control sin inocular y 24,36 ± 2,97 g para CN4 con p < 0,0001).

En GR inoculada con IEXb se observó incremento significativo en producción de biomasa aérea a los 40 DDS, registrándose valores de 6,55 ± 0,82 g para plantas inoculadas y 5,64 ± 0,50 g para el control sin inocular (p = 0,0001). En las restantes fechas de muestreo (21 y 70 DDS), la producción de biomasa aérea no presentó diferencias significativas con respecto al control.

La producción de biomasa radicular de GR inoculadas con IEXb y CN4 no presentaron diferencias significativas con respecto al control sin inocular (Tabla 2). Sin embargo, se destaca que aquellas plantas inoculadas con la cepa CN4 mostraron una tendencia a incrementar la biomasa radicular en un 15 % con respecto a las plantas sin inocular (Tabla 2). Estos resultados son semejantes a los obtenidos por Sánchez López et al. (2016) quienes evaluaron el uso combinado de Bacillus amyloliquefaciens KISA 34 y Bacillus subtilis KISA 71 en Pennisetum clandestinum en suelos salinos y observaron un incremento del 26,7 % y 10,3 % de la biomasa aérea y radicular, respectivamente. Otros estudios realizados con bioinoculantes muestran la estimulación en el desarrollo radicular (Dobbelaere y Okon, 2007) en los estadíos tempranos del crecimiento vegetal de modo de favorecer la implantación del mismo. Se destaca, además, que esta respuesta varía según la relación que existe entre la planta y el microorganismo que se utilice. Otro factor que afecta la respuesta del vegetal es la concentración de inóculo, tal como lo destaca el estudio realizado por Dobbelaere et al. (2002) en trigo inoculado con Azospirillum brasilense Sp245 y A. irakense KBCI. Estos investigadores encontraron que a bajas concentraciones de inóculo (10⁵-10⁶ UFC/planta) se estimuló el desarrollo de las raíces y a mayores concentraciones de inóculo (10⁷-10⁸ UFC/planta) los microorganismos no presentaron efecto o incluso inhibieron el desarrollo radicular.

La promoción del crecimiento vegetal en pasturas megatérmicas por parte de microorganismos ha sido reportada por distintos autores. Guimaraes et al. (2011) y Hungria et al. (2016) reportaron que especies del género Azospirillum como A. brasilense tuvieron efectos positivos en el desarrollo de Brachiaria. Por su parte, Brasil et al. (2006) encontraron que plantas inoculadas de Brachiaria humidicola con una mezcla de Azospirillum brasilense y Azospirillum lipoferum presentaron mayor producción de materia seca de raíz, de parte aérea y acumulación de nitrógeno foliar, respecto al control sin inocular. Kelemu et al. (2011) evaluaron el efecto de la inoculación de tres cepas de bacterias endofíticas pertenecientes a los géneros Klebsiella, Enterobacter y Micrococcus, en un híbrido de Brachiaria. En general, estos inoculantes tuvieron un efecto positivo en el crecimiento y desarrollo de las raíces y parte aérea de las plantas receptoras, comparadas con aquellas sin inocular. Semillas inoculadas de Panicum virgatum L. con la bacteria fijadora de nitrógeno Paenibacillus polymyxa resultó en mayor altura y densidad de los tallos, incrementando en un 40 % el rendimiento con respecto al control sin inocular (Ker et al. 2012). En P. maximum var. Natsukaze, la inoculación con una bacteria endófita del género Pantoea produjo, por un lado, un efecto protector ante el estrés generado por la presencia de cobre en el medio, y, por otro lado, un incremento en la materia seca generada comparado al control sin inocular y en ausencia de cobre (Huo et al. 2012).

En el primer año de evaluación a campo la inoculación con P. tolaasii IEXb y B. atrophaeus CN4 en semillas de C. gayana cv. Finecut, influyó positivamente en los cortes para producción de biomasa forrajera en las primeras etapas del ensayo (21 y 40 DDS), que no se tradujeron en incrementos significativos de producción acumulada. Este efecto tiene un particular interés en la oferta temprana de forraje, lo que permitiría adelantar el corte o el pastoreo. Para biomasa radicular, si bien se registró una tendencia a favorecer su incremento, el mismo no fue significativo. Los datos sugieren la necesidad de continuar con las evaluaciones del uso de bionoculantes en pasturas a largo plazo, analizando la influencia de diferentes concentraciones de inóculo y profundizando el estudio de las cepas como PGPR.

 

Agradecimientos

 

Este trabajo fue financiado con fondos del proyecto PIP 0470/13 CONICET y del Programa Nacional de Suelos-INTA (PE 1134042). Los autores agradecen la colaboración del Sr. Enrique Gerardo Oviedo y del personal de campo del IIACS-CIAP-INTA.

 

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