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Microorganismos benéficos
Calidad biológica del suelo
El suelo es un recurso indispensable para la vida que permite el
desarrollo de las plantas, los animales y el hombre.
Calidad es la capacidad de
producir sin resultar
degradado o sin perjudicar
al ambiente.
Los indicadores de calidad
son las propiedades
positivas y negativas
determinantes de la función
y utilización del suelo en
función a la productividad y
a la calidad ambiental.
Gran parte de la productividad de los cultivos está determinada
por la fertilidad del suelo.
Esa fertilidad puede ser evaluada con base en sus características
físicas (densidad, estructura, porosidad, etc.), químicas (actividad
de las arcillas, potenciales de oxido-reducción, materia orgánica,
etc.) y biológicas (microorganismos que conforman la microflora
y microfauna, además de la meso y macro fauna).
Los microorganismos constituyen la parte viva del suelo y
aportan una amplia gama de servicios esenciales para el
funcionamiento sostenible de todos los ecosistemas, al actuar
como los principales agentes conductores en los ciclos de
nutrientes; regulando las dinámicas de la materia orgánica del
suelo, la fijación del carbono del mismo y las emisiones de
gases invernadero; modificando la estructura física del suelo y
los regímenes del agua; aumentando la cantidad y la eficiencia
en la absorción de nutrientes por la vegetación; y mejorando la
salud de las plantas.
La humificación de la materia orgánica es un proceso
netamente microbiológico.
Ecológicamente, a esta relación benéfica entre las microorganismos
y las plantas se le denomina “mutualismo”, el cual se define como la
condición en la que dos seres vivos de diversas especies viven juntos
habitualmente (pero no necesariamente), con beneficio recíproco
para el hospedero (planta) y el simbionte (bacteria).
La rizósfera es un complejo y
dinámico microambiente, donde
bacterias y hongos, en asociación
con las raíces, forman
comunidades únicas que tienen
considerable potencial,
especialmente las relaciones
benéficas.
Fijación simbiótica del nitrógeno
atmosférico
Materia Orgánica del Suelo
Fertilización
mineral
Fertilización
orgánica
Fijación Biológica
de Nitrógeno
Rhizobios
Nódulos
Los rizobios son bacterias,
bacilos Gram negativas que
pertenecen a la familia
Rhizobiaceae.
Mayor Producción
Mayores
Rendimientos
Maní (Arachis hypogaea)
Garbanzo (Cicer arietinum)
Soya (Glycine max)
Frejol (Phaseolus vulgaris)
Haba (Vicia faba)
Arveja (Pisum sativum)
Alfalfa (Medicago sativa)
Trebol (Trifolium sp.)
Crotalaria (Crotalaria juncea)
Nitrógeno fijado (kg ha-1 año-1) por leguminosas de
grano, forraje y cobertura del suelo
68 - 206
60 - 80
60 - 188
40 - 70
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52 – 77
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Efecto de la Inoculación en suelos con alta población
de rhizobios (4.7x104 bacterias/g de suelo) sobre los
rendimientos de soya en Santa Cruz
Localidad
Tres Cruces
Pailón Centro
Pailón Sur
Okinawa II
San Pedro
Rendimiento
(kg/ha) sin
inocular
3560
3120
4120
3640
3510
Rendimiento
(kg/ha)
inoculado
4420
3160
4820
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3620
Incremento
(kg/ha)
+ 860
+ 40
+ 700
+ 230
+ 110
Promedio 3443 3853 410
Incremento medio del rendimiento de soya 12 %
Nitrógeno en follaje (datos de soya):
Sin inoculante
0.21g/planta
55.6 kg N/ha
Con inoculante
0.24g/planta (264.700 plantas)
63.5 kg N/ha
8 kg de nitrógeno que quedan
en el rastrojo
Factores que influyen en la FBN
Planta
Leguminosa
Bacteria
Rhizobium
Ambiente
Simbiosis
micorrizica
Micorriza es la unión orgánica entre raíces y micelios
de hongos del suelo formando una simbiosis no
patogénica, morfológicamente independiente, con
beneficios mutuos.
La micorrización se establece con el 80% de las
plantas terrestres
Simbiosis biotrófica y mutualista
Planta: Fotosíntesis  Carbono y Energía
Hongo: Absorción  Nutrientes y Agua
3. Establecimiento de las MAs
Xilema
Floema
Endodermis
Córtex
Exodermis
Epidermis
Arbúsculo
Vesícula
Hifa enrollada
Apresório
Espora
Micelio
extraradical
P
Hifas finas
absorbiendo
agua y nutrientes
Infección secundaria
 Micelio
producido por
una única
espora
Foto: Dr. M. Brundrett
La extensión de las hifas en el suelo puede llegar
hasta 592 cm por cm de raíz o hasta 26 m por g de suelo
Papel nutricional de las MAs
Aumento de la superficie de absorción
Aumento del volumen de suelo explorado
Aumento de superficie de absorción
Raíz
Hifa
1 mm
10 mm
60 mm
20 µm
10 mm
60 mm
 .1 mm
 . 0,02 mm
31,4 mm2
3,8 mm2
12%
Diversos estudios han demostrado que las plantas que
comparten esta asociación, pueden explorar un volumen de
suelo de 200 veces más que las plantas no micorrizadas,
permitiendo disminuir el uso de fertilizantes de síntesis
química hasta en un 25%, reduciendo así, los costos de
producción
Microorganismos promotores de
crecimiento vegetal
Bacterias diazotróficas del género Azospirillum spp. son
consideradas PGPR, debido a su capacidad de estimular el
crecimiento de las plantas:
• Por la producción de
fitohormonas,
• Síntesis de enzimas,
• Solubilización de fosfato
inorgánico y mineralización de
fosfato orgánico.
• Indirectamente promueven el
crecimiento vegetal reduciendo
o previniendo la acción de
microorganismos patógenos,
debido a la producción de
antibióticos o sideróforos.
El cultivo de arroz por ejemplo, consume actualmente 10
millones de toneladas de fertilizantes nitrogenados para producir
500 millones de toneladas de granos en el planeta.
La substitución del 25 % de la demanda de N2 por la fijación
biológica generaría una economía de aproximadamente 380
millones de dólares año-1 (costo medio de la tonelada de urea
$US 150).
En áreas donde no son utilizados fertilizantes químicos la
dependencia de la fijación biológica de N2, parece proveer un
importante aporte de nitrógeno cada año.
Los mecanismos de acción directa incluyen:
• Fijación biológica de nitrógeno (FBN)
• Síntesis de sideróforos
• Producción de fitohormonas
• Solubilización de fósforo
Síntesis de sideróforos
• Los sideróforos son moléculas secretadas por
microorganismos que secuestran hierro de bajo peso
molecular y lo hacen disponible para las plantas en
forma de complejo sideróforo-Fe3+.
• Los sideróforos son sintetizados en respuesta a la
baja disponibilidad de Fe3+ en solución y actúan
como promotores de crecimiento vegetal para la
absorción de la plantas, quedando inmovilizado en la
solución del suelo para evitar la proliferación de
fitopatógenos.
Auxinas
• Las auxinas determinan el aumento de la longitud de la
raíz y del número de pelos y raíces laterales, siendo
conocido por estimular tanto respuestas rápidas
(aumento de la elongación celular) como respuestas
lentas (división y diferenciación celular).
• La más importante fitohormona producida por
Azospirillum es la auxina ácido 3-indolacético (AIA).
Citocininas
• Induce a la
división celular,
como también a
la formación de
pelos radiculares
y el desarrollo de
la raíz.
Giberelinas
• La giberelina más conocida es la GA3 y la más activa en
las plantas es la GA1, que es la responsable por el
alargamiento del tallo.
• Azospirillum spp. presenta un importante rol en los
primeros estadios del crecimiento en gramíneas debido a
las giberelinas que producen.
La habilidad del
Azospirillum en reducir
los efectos de déficit de
agua en semillas de
cereales bajo estrés
osmótico o salino
también son atribuidos a
su capacidad de producir
giberelinas.
Solubilización de fósforo
• Entre las bacterias presentes
en la rizosfera, algunas son
capaces de secretar ácidos
orgánicos y fosfatasas que
facilitan la conversión de las
formas insolubles de P en
formas disponibles para las
mismas.
• Diferentes especies de
bacterias han sido
identificadas como capaces de
solubilizar fosfatados como
Pseudomonas, Bacillus,
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Microorganismos suelo calidad

  • 2. El suelo es un recurso indispensable para la vida que permite el desarrollo de las plantas, los animales y el hombre. Calidad es la capacidad de producir sin resultar degradado o sin perjudicar al ambiente. Los indicadores de calidad son las propiedades positivas y negativas determinantes de la función y utilización del suelo en función a la productividad y a la calidad ambiental.
  • 3. Gran parte de la productividad de los cultivos está determinada por la fertilidad del suelo. Esa fertilidad puede ser evaluada con base en sus características físicas (densidad, estructura, porosidad, etc.), químicas (actividad de las arcillas, potenciales de oxido-reducción, materia orgánica, etc.) y biológicas (microorganismos que conforman la microflora y microfauna, además de la meso y macro fauna).
  • 4. Los microorganismos constituyen la parte viva del suelo y aportan una amplia gama de servicios esenciales para el funcionamiento sostenible de todos los ecosistemas, al actuar como los principales agentes conductores en los ciclos de nutrientes; regulando las dinámicas de la materia orgánica del suelo, la fijación del carbono del mismo y las emisiones de gases invernadero; modificando la estructura física del suelo y los regímenes del agua; aumentando la cantidad y la eficiencia en la absorción de nutrientes por la vegetación; y mejorando la salud de las plantas. La humificación de la materia orgánica es un proceso netamente microbiológico.
  • 5. Ecológicamente, a esta relación benéfica entre las microorganismos y las plantas se le denomina “mutualismo”, el cual se define como la condición en la que dos seres vivos de diversas especies viven juntos habitualmente (pero no necesariamente), con beneficio recíproco para el hospedero (planta) y el simbionte (bacteria). La rizósfera es un complejo y dinámico microambiente, donde bacterias y hongos, en asociación con las raíces, forman comunidades únicas que tienen considerable potencial, especialmente las relaciones benéficas.
  • 6. Fijación simbiótica del nitrógeno atmosférico
  • 7. Materia Orgánica del Suelo Fertilización mineral Fertilización orgánica Fijación Biológica de Nitrógeno
  • 8. Rhizobios Nódulos Los rizobios son bacterias, bacilos Gram negativas que pertenecen a la familia Rhizobiaceae.
  • 10. Maní (Arachis hypogaea) Garbanzo (Cicer arietinum) Soya (Glycine max) Frejol (Phaseolus vulgaris) Haba (Vicia faba) Arveja (Pisum sativum) Alfalfa (Medicago sativa) Trebol (Trifolium sp.) Crotalaria (Crotalaria juncea) Nitrógeno fijado (kg ha-1 año-1) por leguminosas de grano, forraje y cobertura del suelo 68 - 206 60 - 80 60 - 188 40 - 70 45 - 552 52 – 77 229 – 290 128 - 189 23 - 198
  • 11. Efecto de la Inoculación en suelos con alta población de rhizobios (4.7x104 bacterias/g de suelo) sobre los rendimientos de soya en Santa Cruz Localidad Tres Cruces Pailón Centro Pailón Sur Okinawa II San Pedro Rendimiento (kg/ha) sin inocular 3560 3120 4120 3640 3510 Rendimiento (kg/ha) inoculado 4420 3160 4820 3870 3620 Incremento (kg/ha) + 860 + 40 + 700 + 230 + 110 Promedio 3443 3853 410 Incremento medio del rendimiento de soya 12 %
  • 12. Nitrógeno en follaje (datos de soya): Sin inoculante 0.21g/planta 55.6 kg N/ha Con inoculante 0.24g/planta (264.700 plantas) 63.5 kg N/ha 8 kg de nitrógeno que quedan en el rastrojo
  • 13. Factores que influyen en la FBN Planta Leguminosa Bacteria Rhizobium Ambiente
  • 15. Micorriza es la unión orgánica entre raíces y micelios de hongos del suelo formando una simbiosis no patogénica, morfológicamente independiente, con beneficios mutuos. La micorrización se establece con el 80% de las plantas terrestres
  • 16. Simbiosis biotrófica y mutualista Planta: Fotosíntesis  Carbono y Energía Hongo: Absorción  Nutrientes y Agua
  • 17. 3. Establecimiento de las MAs Xilema Floema Endodermis Córtex Exodermis Epidermis Arbúsculo Vesícula Hifa enrollada Apresório Espora Micelio extraradical P Hifas finas absorbiendo agua y nutrientes Infección secundaria
  • 18.  Micelio producido por una única espora Foto: Dr. M. Brundrett La extensión de las hifas en el suelo puede llegar hasta 592 cm por cm de raíz o hasta 26 m por g de suelo Papel nutricional de las MAs Aumento de la superficie de absorción Aumento del volumen de suelo explorado
  • 19. Aumento de superficie de absorción Raíz Hifa 1 mm 10 mm 60 mm 20 µm 10 mm 60 mm  .1 mm  . 0,02 mm 31,4 mm2 3,8 mm2 12%
  • 20. Diversos estudios han demostrado que las plantas que comparten esta asociación, pueden explorar un volumen de suelo de 200 veces más que las plantas no micorrizadas, permitiendo disminuir el uso de fertilizantes de síntesis química hasta en un 25%, reduciendo así, los costos de producción
  • 22. Bacterias diazotróficas del género Azospirillum spp. son consideradas PGPR, debido a su capacidad de estimular el crecimiento de las plantas: • Por la producción de fitohormonas, • Síntesis de enzimas, • Solubilización de fosfato inorgánico y mineralización de fosfato orgánico. • Indirectamente promueven el crecimiento vegetal reduciendo o previniendo la acción de microorganismos patógenos, debido a la producción de antibióticos o sideróforos.
  • 23. El cultivo de arroz por ejemplo, consume actualmente 10 millones de toneladas de fertilizantes nitrogenados para producir 500 millones de toneladas de granos en el planeta. La substitución del 25 % de la demanda de N2 por la fijación biológica generaría una economía de aproximadamente 380 millones de dólares año-1 (costo medio de la tonelada de urea $US 150). En áreas donde no son utilizados fertilizantes químicos la dependencia de la fijación biológica de N2, parece proveer un importante aporte de nitrógeno cada año.
  • 24. Los mecanismos de acción directa incluyen: • Fijación biológica de nitrógeno (FBN) • Síntesis de sideróforos • Producción de fitohormonas • Solubilización de fósforo
  • 25. Síntesis de sideróforos • Los sideróforos son moléculas secretadas por microorganismos que secuestran hierro de bajo peso molecular y lo hacen disponible para las plantas en forma de complejo sideróforo-Fe3+. • Los sideróforos son sintetizados en respuesta a la baja disponibilidad de Fe3+ en solución y actúan como promotores de crecimiento vegetal para la absorción de la plantas, quedando inmovilizado en la solución del suelo para evitar la proliferación de fitopatógenos.
  • 26. Auxinas • Las auxinas determinan el aumento de la longitud de la raíz y del número de pelos y raíces laterales, siendo conocido por estimular tanto respuestas rápidas (aumento de la elongación celular) como respuestas lentas (división y diferenciación celular). • La más importante fitohormona producida por Azospirillum es la auxina ácido 3-indolacético (AIA). Citocininas • Induce a la división celular, como también a la formación de pelos radiculares y el desarrollo de la raíz.
  • 27. Giberelinas • La giberelina más conocida es la GA3 y la más activa en las plantas es la GA1, que es la responsable por el alargamiento del tallo. • Azospirillum spp. presenta un importante rol en los primeros estadios del crecimiento en gramíneas debido a las giberelinas que producen. La habilidad del Azospirillum en reducir los efectos de déficit de agua en semillas de cereales bajo estrés osmótico o salino también son atribuidos a su capacidad de producir giberelinas.
  • 28. Solubilización de fósforo • Entre las bacterias presentes en la rizosfera, algunas son capaces de secretar ácidos orgánicos y fosfatasas que facilitan la conversión de las formas insolubles de P en formas disponibles para las mismas. • Diferentes especies de bacterias han sido identificadas como capaces de solubilizar fosfatados como Pseudomonas, Bacillus, Rhizobium, Burkholderia.
  • 29.