Valoración del uso combinado de mezclas de materiales orgánicos y biofertilización con microorganismos en cultivo sin suelo

Abstract

La posibilidad de implementar los sistemas de cultivo sin suelo en contenedor empleando materiales orgánicos como sustrato, y como fuente de nutrientes y de microorganismos promotores del crecimiento vegetal, permite prescindir de aporte de fertilizantes de síntesis. El objetivo general de esta Tesis fue determinar las condiciones idóneas en cuanto a composición de sustratos orgánicos a base de vermicompost (V) y fibra de coco (CF), fertirriego con Té de vermicompost (VT) e incorporación de biofertilizantes microbianos que aporten formas nutricionales disponibles para la planta, en cantidades suficientes para obtener una producción aceptable prescindiendo de fertilizantes de síntesis durante varios ciclos de producción (PC) en cultivo sin suelo (CSS). En primer lugar, se determinó la evolución de las propiedades fisicoquímicas y biológicas de tres mezclas de V y CF (20V80CF, 40V60CF, 60C40CF) durante cuatro ciclos de cultivo (Cucumis melo L., Solanum lycopersicum L., Cucumis melo L., Lactuca sativa L.) fertirrigados con VT. Las propiedades físicas de las mezclas después de cuatro PC indicaron que el sustrato con menor proporción de V y mayor de CF (20V80CF) no alcanzó los valores óptimos de agua fácilmente aprovechable para su uso continuado en CSS. La mezcla con mayor proporcion de V y menor de CF (60V40CF) también fue descartado, al presentar valores de densidad aparente superiores al valor máximo recomendado. En general, las tres mezclas después de cuatro PC presentaban niveles bajos de cationes y aniones, sin embargo, las características biológicas analizadas indicaban que su actividad enzimática era elevada, lo que garantiza la disponibilidad de nutrientes minerales durante cuatro PC. La mezcla de sustrato 40V60CF fue la más adecuada dado que mantuvo las propiedades físicas en los niveles recomendados y exhibió una elevada actividad enzimática y mayores concentraciones de cationes y aniones que las otras mezclas a lo largo de los PC. Adicionalmente se evaluó el efecto de la mezcla de sustratos orgánicos (VC y FC) y fertirriego con VT combinado con la aplicación de tres biofertilizantes microbianos (Micorrizas arbusculares-AMF, Trichoderma sp-TRICH y Rizobacterias-PGPR) promotores del crecimiento de plantas (PGPM) en CSS de Cucumis melo L. y Solanum lycopersicum L. sobre la producción y estado nutricional de las plantas, así como de la actividad microbiana en el sustrato. Los tratamientos con biofertilizantes microbianos independientemente del tipo de sustrato, superaron significativamente los resultados obtenidos con el control sin dicho tratamiento. El análisis de componentes principales reveló la existencia de una relación sinérgica entre la actividad deshidrogenasa, NO3- y la producción de cada cultivo evaluado. Además, las micorrizas arbusculares (AMF) y las rizobacterias (PGPR) promovieron el crecimiento de las plantas especialmente en la mezcla de sustratos 40V60FC, mejorando significativamente el estado nutricional de las plantas. El empleo de sustratos orgánicos en CSS conlleva el reto de mantener viva y activa la microbiota presente en estos sustratos cuando no hay planta sembrada. Los resultados de los experimentos anteriormente descritos pusieron de manifiesto una disminución de la actividad enzimática (biológica), especialmente en el ciclo de cultivo que sucede a la temporada de verano. Esto incluso se complica cuando se quiere aprovechar el mismo sustrato orgánico durante más de tres ciclos de cultivo. La rotación con cultivos de cobertura durante la época estival puede soslayar dichos problemas. Para determinar el impacto de dicha estrategia junto con el manejo orgánico en CSS se analizó el efecto de la aplicación combinada de VT y los biofertilizantes microbianos previamente indicados sobre la composición, dinámica poblacional y funcionalidad de la microbiota rizosférica en diferentes etapas fenológicas y estacionales de un cultivo de melón seguido de cultivo de cobertura. Se comenzó con melón (C. melo L. “reticulatus”), y a continuación con una leguminosa de cobertura (Mucuna pruriens L.) como rotación durante los meses de verano en CSS con un sustrato orgánico (40V60FC). Los resultados demostraron que la incorporación de los biofertilizantes microbianos y el empleo de cultivo de cobertura incrementaron significativamente los microorganismos solubilizadores de fósforo, fijadores de nitrógeno y nitrificantes en la rizosfera respecto a los tratamientos sin dichos aportes. Estos resultados confirman la importancia de la aplicación y manejo adecuado de PGPMs en la validación de sustratos orgánicos (V+CF) para ser utilizados como fuente de nutrientes o biofertilizantes en los cultivos hortícolas en contenedor. Una vez confirmado el efecto y la actividad de los microorganismos implicados en el sistema de manejo orgánico en CSS, tanto en la rizosfera como en el TV, se procedió al aislamiento, selección de acuerdo a sus funcionalidades e identificación mediante secuenciación de los principales microorganismos presentes en dichas muestras. La finalidad última de este estudio fue, además de caracterizar la microbiota implicada en el sistema de manejo orgánico en CSS, obtener nuevos biofertilizantes microbianos. Para ello se establecieron como funcionalidades de estudio y selección la fijación de nitrógeno, la solubilización de fosfatos, la producción de sideróforos y la halotolerancia, así como la actividad biopesticida frente a bacterias y hongos fitopatógenos. Se aislaron 30 cepas bacterianas y 6 fúngicas a partir de la rizosfera de un CSS de melón en mezcla de sustrato orgánico (V+CF). La mayoría de las bacterias pertenecieron a especies de los géneros Pseudomonas (27%) y Bacillus (23%) seguido de Streptomyces (10%), Microbacterium y Rahnella (7%) y fueron minoritarias (3%) las cepas de los géneros Acinetobacter, Janibacter, Kocuria, Leptothrix, Massilia, Micrococcus y Pantoea. En cuanto a los hongos, cinco de los seis aislados fueron especies del género Aspergillus y el sexto Lichteimia. El 90% de dichas cepas fueron bacterias fijadoras nitrógeno atmosférico, el 83% solubilizadoras de fosfatos y el 47% productoras de sideróforos. La mayoría de las cepas aisladas tuvieron más de una funcionalidad. Cabe destacar que las cepas aisladas presentaron un nivel elevado de halotolerancia, especialmente los hongos. Además, las bacterias aisladas presentaron un elevado efecto antagónico de fitopatógenos, especialmente frente a diversas bacterias fitopatógenas, mientras que los hongos aislados fueron más eficaces frente a hongos fitopatógenos. Las capacidades de los microorganismos aislados permitirán el desarrollo de sustratos supresivos y con actividad biofertilizante mejorada que garanticen una producción orgánica con sustratos más balanceados en microbiota beneficiosa que además impida la proliferación de microorganismos patógenos de plantas. Los resultados obtenidos demostraron que el CSS en mezclas adecuadas de sustratos combinado con la aplicación de biofertilizantes microbianos y fertirriego con VT permite alcanzar una producción suficiente a través de técnicas respetuosas con el medio ambiente. Mediante dicho manejo fue posible reemplazar la fertilización convencional y no emplear productos químicos asegurando una nutrición adecuada de los cultivos mediante el suministro de los macronutrientes principales con fuentes orgánicas y biofertilizantes.