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Uso de Azospirillum spp. como biofertilizante en la producción de estrella africana (Cynodon nlemfuensis)

Authors:

Abstract

African star grass is important in some tropical regions and can benefit from the use of biofertilizers like Azospirillum. We tested three strains of Azospirillum as biofertilizer in Turrialba, Costa Rica, from 2011 through 2013. A single dose of 5 liters per hectare was used for the three strains (108 CFC.ml-1) and a three-way mixture of the strains; and compared with a dose of 10 tons of vermicompost and chemical fertilization (78 kg N per hectare). A second experiment evaluated Azospirillum for its potential to substitute chemical fertilizer in proportions of 0, 25, 50 and 75%. A dose of 5 L/ha (108 CFU.ml-1) was used for all treatments and compared to the dose of 100% of chemical fertilizer. Two of the strains and the three-way yielded similar forage biomass (3.65 to 3.93 t/ha) as the chemical fertilizer (4.12 t/ha). Fertilization with vermicompost was lower (3.56 t/ha). A decline in rainfall from 2012 to 2013 reduced the grass biomass 25% when chemical fertilization was applied (4.07 vs 3.08 t/ha). In the second experiment, no significant differences were found in biomass yields for all treatments with Azospirillum or chemical fertilizer (2.97 vs 3.08 t/ha). Azospirillum has potential to maintain the productivity of African star grass under a grazing system, but further research is required to define the number of applications per year to maintain a constant effect.
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Uso de Azospirrillum spp. como biofertilizante en
la producción de estrella africana (Cynodon nlemfuensis)
Rodolfo WingChing-Jones1, Lidieth Uribe Lorío2 y Leida Castro Barquero2
1. Escuela de Zootecnia. Centro de Investigación en Nutrición Animal, Módulo Lechero-SDA, Universidad de Costa Rica,
rodolfo.wingching@ucr.ac.cr
2. Escuela de Agronomía. Laboratorio de Bioprocesos. Centro de Investigaciones Agronómicas, Universidad de Costa Rica,
lidieth.uribe@ucr.ac.cr; leida.castro@ucr.ac.cr
ABSTRACT: Use of bacteria (Azospirrillum spp.) as biofertilizer for
African star grass (Cynodon nlemfuensis). African star grass is im-
portant in some tropical regions and can benet from the use of bio-
fertilizers like Azospirillum. We tested three strains of Azospirillum as
biofertilizer in Turrialba, Costa Rica, from 2011 through 2013. A single
dose of 5 liters per hectare was used for the three strains (108 CFC.ml-1)
and a three-way mixture of the strains; and compared with a dose of 10
tons of vermicompost and chemical fertilization (78 kg N per hectare).
A second experiment evaluated Azospirillum for its potential to substi-
tute chemical fertilizer in proportions of 0, 25, 50 and 75%. A dose of
5 L/ha (108 CFU.ml-1) was used for all treatments and compared to the
dose of 100% of chemical fertilizer. Two of the strains and the three-
way yielded similar forage biomass (3.65 to 3.93 t/ha) as the chemical
fertilizer (4.12 t/ha). Fertilization with vermicompost was lower (3.56 t/
ha). A decline in rainfall from 2012 to 2013 reduced the grass biomass
25% when chemical fertilization was applied (4.07 vs 3.08 t/ha). In the
second experiment, no signicant dierences were found in biomass
yields for all treatments with Azospirillum or chemical fertilizer (2.97
vs 3.08 t/ha). Azospirillum has potential to maintain the productivity
of African star grass under a grazing system, but further research is
required to dene the number of applications per year to maintain a
constant eect.
Key words: Fertilization, biofertilizer, dry matter, yield, dairy cattle,
tropical grassland.
RESUMEN: El pasto estrella africana es importante en algunas regiones
tropicales y puede ser benecioso el uso de Azospirillum como biofer-
tilizante. Probamos tres cepas de Azospirrilum en Turrialba, Costa Rica,
entre el 2011 y 2013. Utilizamos una dosis única de 5 litros por hectárea
para las tres cepas (108 UFC.ml-1) y la mezcla de las tres cepas en partes
iguales y las comparamos con una dosis de 10 t/ha de vermicompost
y la fertilización química (78 kg/N/ha). En la segunda prueba evalua-
mos Azospirillum por su potencial para sustituir el fertilizante químico
en proporciones de 0, 25, 50 y 75% una dosis de 5 L / ha (108 UFC.ml-1)
utilizamos para todos los tratamientos y en comparación con la dosis
de 100% de los fertilizantes químicos. Dos de las cepas y tres de las
mezclas produjo biomasa forrajera similar (3,65 a 3,93 t / ha) como el
fertilizante químico (4,12 t / ha). La fertilización con humus de lombriz
fue menor (3,56 t / ha). Una disminución de las lluvias 2012-2013 re-
dujo la biomasa del forraje 25% cuando se aplicó fertilización química
(4,07 vs 3,08 t / ha). En el segundo experimento, no se encontraron di-
ferencias signicativas en los rendimientos de biomasa para todos los
tratamientos con Azospirillum o fertilizantes químicos (2,97 vs 3,08 t /
ha). Azospirillum tiene potencial para mantener la productividad del
pasto estrella africana bajo un sistema de pastoreo, pero se requiere
más investigación para denir el número de aplicaciones por año para
mantener un efecto constante.
Palabras clave: Fertilización, biofertilizante, materia seca, rendimiento,
ganado de leche, pasto tropical.
Un grupo de rizobacterias promotoras de crecimien-
to (RPC) que tiene gran potencial de uso como biofer-
tilizantes, son las bacterias pertenecientes al género
Azospirillum. Estas bacterias son de vida libre y promue-
ven el crecimiento vegetal (Giller & Wilson 1991; Baldani,
Krieg, Baldani, Hartman & Dobereiner, 2005; Xie &
Yokota 2005; Bashan & de Baschan, 2010; Bhattacharya
& Jha, 2012).
Azospirillum puede establecer asociaciones con las
raíces de gramíneas, sin embargo estas asociaciones ca-
recen de estructuras visibles que indiquen que la planta
se encuentra colonizada. Esta relación se considera una
“simbiosis asociativa”, ya que induce cambios morfológi-
cos y siológicos en las raíces de las plantas debido a la
producción de hormonas de crecimiento, que favorecen
la absorción de agua y minerales, lo cual sumado a la
Recibido 05-IV-2016 • Corregido 05-V-2016 • Aceptado 10-V-2016
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jación biológica de nitrógeno atmosférico, solubiliza-
ción de fosfato, incremento en la germinación (rebrotes
y semillas) y acumulación de nutrimentos en los tejidos
de la planta, pueden promover el crecimiento y el rendi-
miento de los cultivos (Umali, Hubbell, Gaskins, & Dazzo,
1981; Kennedy, Choudhury & Kecskes, 2004; Podile &
Kishore, 2006; Tsavkelova, Klimova, Cherdyntseva &
Netrusov, 2006; Barassi et al., 2007; Bashan & de Bashan,
2010; Kaymak, 2011, Bhattacharya & Jha, 2012).
Una amplia revisión sobre los resultados de los ex-
perimentos desarrollados entre los años 1974-1994 fue
realizada por Okon y Labandera-González (1994). Esta
evaluación reveló que el éxito de la inoculación con ce-
pas de Azospirillum fue en el rango del 60 al 70% de los
experimentos realizados en suelos y regiones climáti-
cas diferentes, con incrementos signicativos entre el 5
al 30%, en el rendimiento de los cultivos. Sin embargo,
cuando se evaluó el efecto de la inoculación en conjunto
con la aplicación de niveles intermedios de fertilización
con nitrógeno, fósforo y potasio, el éxito de los experi-
mentos se incrementó hasta 90%. Lo que permite redu-
cir en 40-50% el nivel de los fertilizantes sin que exista
disminución en el rendimiento de la cosecha, lo cual
concuerda con los hallazgos de Martínez-Morales et al.
(2003) y Vivienne et al. (2004) quienes indican que la ino-
culación con A. brasilense en gramíneas como el maíz,
la caña de azúcar, pastos y sorgo, aporta entre el 30 y el
50% de los requerimientos de nitrógeno a dichos culti-
vos. Por su parte, Hungria et al. (2010) evaluó en Brasil
nueve cepas de Azospirillum, y encontraron que algunas
de las cepas de A. brasilense aumentaron la producción
de maíz en 24-30%, con respecto al control sin inocular,
y de trigo en 13-18%, en un segundo ensayo observa-
ron que la combinación de A. brasilense Ab-V5 y Ab-V6
aumentó la producción de maíz y el trigo en 27% y 31%,
respectivamente. Los efectos de la inoculación se atri-
buyeron al aumento general en la absorción de micro y
macronutrientes y no especícamente a la jación de ni-
trógeno. Todos los experimentos recibieron 24 kg y 20 kg
of N.ha-1 para el maíz y el trigo respectivamente.
Veresoglou y Menexes (2010) evaluaron mediante
una meta análisis de 59 artículos la extensión a la cuál
Azospirillum podía contribuir a las propiedades de creci-
miento del trigo y encontraron un aumento promedio de
8,9% en producción de semilla y 17,8% en peso seco aé-
reo. Los autores indican que los factores determinantes
para el efecto promotor fueron la cantidad de fertilizante
nitrogenado aplicado (observándose el máximo efecto
promotor en ausencia de fertilización nitrogenada) y el
cultivar de trigo y especie de Azospirillum utilizados.
En relación con la producción de forraje se observaron
incrementos en la biomasa de pastizales naturales inocu-
lados con A. brasilense aún bajo condiciones de crecimien-
to subóptimas (Itzigsohn et al., 2000). Además en forrajes
del género Setaria, se describe el efecto de la inoculación
cuanticada como incremento en el macollamiento y la
producción de raíces, así como en la reducción de la utili-
zación del fertilizante nitrogenado aplicado (Kapulnik et
al., 1981). En el caso de Digitaria sp., Barassi et al. (2007)
observó una mayor producción de forraje debido a un in-
cremento en la disponibilidad de N. En el caso del cultivo
de sorgo, García-Olivares et al. (2006), indica un aumento
en la producción de forraje por efecto de la inoculación.
Con respecto al pasto Estrella africana, se indican dosis
entre 0 a 300 Kg de N por hectárea al año para mante-
ner una producción constante de forraje a través del año
(Salazar, 2007). Según el análisis de los trabajos realiza-
dos en forrajes, con el uso de esta biotecnología se po-
dría reducir hasta en 50% las aplicaciones de N al cultivo.
Esta mejora en el uso eciente del fertilizante permitiría
en los sistemas de producción de leche y carne, reducir
las cantidades de fertilizantes químicos para mantener
la disponibilidad de forraje y disminuir el efecto residual
indirecto de las aplicaciones del fertilizante.
Por tal motivo, al tener Costa Rica un porcentaje de
cobertura cercano al 20,49% dedicada a la producción
de forrajes (Instituto Nacional de Estadística y Censo
[INEC], 2015), el empleo de tecnologías limpias para la
producción de forrajes se torna de gran importancia en
aspectos tanto económicos como ambientales, para los
sistemas de producción de semovientes. El objetivo de
este trabajo, fue denir y evaluar la cepa de Azospirillum
más promisoria para producir pasto Estrella africana y la
reducción del fertilizante nitrogenado en cada ciclo de
producción.
MÉTODOS
1. Ubicación: La investigación la realizamos en un área
de 5,5 ha, cubiertas con pasto Estrella Africana (Cynodon
nlemfuensis) el cual es cosechado cada 25 días, con una
permanencia promedio por los semovientes de un día en
apartos de 900 metros cuadrados en promedio. Posterior
a la salida de los animales, se aplica a cada aparto 7 kg
de nitrógeno o el equivalente a 78 kg N por hectárea.
El lugar se encuentra en Turrialba, provincia de Cartago
(9º54’10.18”N - 83º40’9.76” O; 610 msnm), la toma de da-
tos la realizamos en el periodo de los años 2011 al 2013
en los meses de junio a diciembre en cada año.
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2. Variables ambientales: Durante la ejecución de
esta investigación recopilamos información de preci-
pitación (mm), temperatura (°C), humedad relativa (%)
y radiación solar (MJ/m2), variables que inuyen en el
desarrollo del forraje. Esta información la obtuvimos de
las estaciones meteorológicas del Centro Agronómico
Tropical de Investigación y Enseñanza (CATIE), institución
que se encuentra a 1 000 m de distancia del sistema de
producción donde se realizó esta investigación.
3. Tratamientos evaluados y dosis aplicadas:
Evaluamos tres cepas Azospirillum oryzae PCJ1, A. lipo-
ferum PCJ2 (Ramírez et al., 2015), A. oryzae PCJ3 y la com-
binación de las tres cepas. Estas bacterias forman parte
de la colección de cepas de Laboratorio de Microbiología
Agrícola del Centro de Investigaciones Agronómicas
(CIA-UCR) y se encuentran congeladas en glicerol a -70°C.
Además, valoramos la aplicación de vermicompost, el
cual se produce a partir del crecimiento de la lombriz ca-
liforniana (Eisenia foetida) sobre un sustrato, en este caso
la boñiga de los semovientes que se encuentran en el
ML-SDA. Estos cinco tratamientos no sintéticos, se com-
pararon con el manejo propio del sistema para el cultivo
del forraje (7 kg N por aparto). En el caso de las cepas de
Azospirillum spp., estas las aplicamos con una regadera,
en una dosis de 16 L por parcela, para una concentración
mínima de 108 UFC.ml-1 de Azospirillum spp. Este volu-
men de inoculante garantizó una distribución apropiada
del biofertilizante. Las cepas de Azospirillum spp. fueron
aplicadas tres veces con un intervalo de 60 días entre
aplicaciones (Julio, Agosto y Noviembre), durante los
años 2011 y el 2012. Para la aplicación del vermicompost,
se tomó en consideración una sola dosis, equivalente a
10 t.ha-1 al año. Durante los 24 meses de evaluación, las
parcelas experimentales se mantuvieron bajo un siste-
ma de pastoreo rotacional (24 días de descanso y uno
de ocupación). En el caso de las alternativas biológicas
(Azospirillum spp. y vermicompost) no sufrieron aplica-
ciones de fertilizante, mientras que a las cuatro parcelas
con fertilización nitrogenada, se les aplicó la dosis equi-
valente a los 7 kg de nitrógeno por hectárea, posterior al
pastoreo durante todo el periodo experimental.
Para llevar a cabo la segunda prueba, se escogió la
cepa de Azospirillum oryzae que lograra una producción
de forraje similar o mayor a la obtenida en el tratamiento
con fertilizante nitrogenado. En este caso, se establecie-
ron cuatro tratamientos donde se aplicó la bacteria a una
dosis constante de 5 L/ha (108 UFC.ml-1) en combinación
con el fertilizante sintético a razón de 25, 50, 75 y 100%.
Estos cuatro tratamientos se compararon con el progra-
ma de fertilización usado en el sistema de producción,
para el crecimiento del forraje. La bacteria se aplicó de la
forma previamente descrita.
4. Diseño experimental y tamaño de la parcela:
Para elegir la cepa de Azospirillum spp., que presentara
rendimientos similares al tratamiento con fertilización ni-
trogenada sintética, se utilizó un diseño de bloques com-
pletos al azar, donde los tratamientos fueron distribuidos
de forma aleatoria dentro del bloque. Cada bloque esta-
ba compuesto de 6 parcelas con un tamaño promedio
de 15 m2 (3 m largo x 5 m ancho), separadas entre sí por
sus cuatro lados por una franja de un metro de distancia
entre parcelas y con el borde del aparto. Los tratamientos
se repitieron cuatro veces, para un total de 24 parcelas y
cuatro bloques.
En el ensayo para denir el porcentaje de sustitu-
ción del fertilizante nitrogenado que aporta la cepa de
Azospirillum spp., se trabajó, en otra área del ML-SDA, de-
dicada al pastoreo de animales en producción de leche,
con un diseño de bloques completos al azar, el cual con-
templó la división para cuatro bloques y cinco parcelas
por bloque. De igual manera, se mantuvieron los cuida-
dos para separar y aislar cada parcela de las áreas que la
rodeaban, según descripción de la primera prueba.
5. Toma de la muestra y variables evaluadas: Para
la determinación de la producción de biomasa fresca
(t.ha-1), biomasa seca (t.ha-1) y el porcentaje de materia
seca del pasto Estrella africana, en ambas pruebas se em-
pleó un marco de un metro cuadrado, y se cosecho el ma-
terial con machete a nivel del suelo. Para cada momento
de muestreo, se escogió la esquina superior izquierda de
la parcela como área del primer muestreo, y se avanzó
según las manecillas del reloj para los siguientes mues-
treos, dando así, cinco puntos de muestreo en forma de
“×”, donde el segundo punto, es el centro de la parcela.
Cada muestra cosechada se colocó en una bolsa plástica
transparente, se pesó en una balanza con capacidad de 6
kilogramos. Posterior al pesaje, las muestras se traslada-
ron al Centro de Investigación en Nutrición Animal (CINA)
de la Universidad de Costa Rica, para ser secadas a estufa
a 60 ºC, según la metodología de la AOAC (1998) para de-
terminar el porcentaje de materia seca, y así determinar
la producción de forraje en base seca por hectárea.
6. Análisis de la información: La información recolec-
tada en ambas pruebas se organizó en una base de datos
según el tratamiento aplicado, el bloque, la producción
de biomasa fresca, seca y el porcentaje de materia seca.
Por medio del programa PROC GLM de SAS (2003) se
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realizó el análisis de regresión para denir el efecto de
la aplicación del Azospirillum spp. sobre la producción
de biomasa y el porcentaje de materia seca. Cuando se
determinaron efectos signicativos del modelo, la com-
paración de medias se realizó con ayuda de la prueba de
Duncan (SAS 2003), con una probabilidad p<0,05.
RESULTADOS
Producción de biomasa. Se determinaron diferencias
signicativas en la producción de biomasa fresca y seca
por hectárea para el pasto Estrella africana, por la apli-
cación de los diferentes tratamientos (Cuadro 1) en cada
año de evaluación. Con respecto a la biomasa fresca, to-
dos los tratamientos con excepción de la aplicación de
la cepa PCJ3 fueron similares al tratamiento nitrogena-
do en el año 2011, la cepa PCJ3 presentó una biomasa
fresca signicativamente menor que la cepa PCJ1. Dicho
comportamiento se repitió en el año 2012, sin embar-
go, en este año, también la cepa PCJ2 fue signicativa-
mente menor que el tratamiento fertilizado. Cuando se
analiza el promedio de los dos años de estudio, se obser-
va que el tratamiento PCJ1 es estadísticamente similar al
tratamiento fertilizado.
En relación a la producción de biomasa seca, no se
observaron diferencias signicativas entre el tratamiento
fertilizado con nitrógeno y los tratamientos biológicos en
los años 2011 y 2012, sin embargo, cuando se promedian
los dos años se observa una biomasa signicativamen-
te mayor en el tratamiento con fertilización nitrogenada
que en los tratamientos PCJ3 y vermicompost. Las cepas
PCJ1, PCJ2 y mezcla de cepas, no se diferenciaron del
tratamiento fertilizado que presentó una producción de
4,12 t.ha-1 (Cuadro 1).
Al comparar la producción de biomasa del pasto
Estrella en los años 2011 y 2012, se observa que hubo
una reducción en la productividad del sistema de un año
a otro. En el Cuadro 2, se describen las variables climá-
ticas registradas y evaluadas, donde se determinó una
reducción en la precipitación aproximada del 2% al com-
parar los años 2011 y 2012. Lo anterior es una tendencia
que se mantuvo en el año 2013 donde la precipitación
fue aún menor (46%) que en el año 2012.
CUADRO 1
Respuesta en producción de biomasa y materia seca del pasto Estrella Africana
Variable evaluada Tratamientos
Producción de forraje
(t.ha-1)
Azospirillum spp. Vermicompost Fertilizante
nitrogenado
A. oryzae PCJ1 A. lipoferum PC J2 A. oryzae PCJ3 Cepa (PCJ1, PCJ2, PCJ3)
Base fresca* 2011 20,30a18,81ab 16,94b18,06ab 17,87ab 20,87a
p**= 0,0332
2012 16,00ab 14,20bc 12,40c14,80abc 14,60abc 17,60a
p= 0,0196
µ*** 18,34ab 16,72bc 14,87c16,58bc 16,58bc 19,38a
p= 0,0064
Base seca 2011 4,12 3,97 3,71 3,74 3,66 4,16
p= 0,3268
2012 3,70 3,44 2,98 3,53 3,35 4,07
p= 0,0528
µ 3,93ab 3,73abc 3,38c3,65abc 3,56bc 4,12a
p= 0,0233
Materia seca (%) 2011 20,73 21,46 22,72 21,30 21,27 20,54
p= 0,0945
2012 23,25 24,40 24,10 24,10 23,10 23,28
p= 0,3473
µ 21,88 22,80 23,35 22,57 22,10 21,79
p= 0,2253
* Letras diferentes en una misma la dieren signicativamente según la prueba de Duncan p<0,05. **Probabilidad del modelo estadístico de re-
gresión utilizado. *** Promedio de los años 2011 y 2012.
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Capacidad del Azospirillum oryzae PCJ1 de susti-
tuir el fertilizante nitrogenado. Este segundo trabajo
se realizó con la cepa PCJ1, debido a que en ambos años,
obtuvo el rendimiento mayor en producción de biomasa
(Cuadro 1). Según los resultados obtenidos, una dosis de
5 litros por hectárea de A. oryzae PCJ1 con una población
mínima de 108 UFC.ml-1, puede sustituir el 100% del ferti-
lizante nitrogenado aplicado (Cuadro 3). De igual mane-
ra, se obtiene una reducción del 25% en la producción de
forraje al comparar el año 2012 y el 2013 (Cuadro 1), re-
sultados similares a los descritos por WingChing-Jones et
al. (2013), producto de la disminución en precipitación.
DISCUSIÓN
La similitud en producción de la biomasa seca del pas-
to Estrella entre las parcelas tratadas con las cepas J1, J2
y la mezcla de las tres cepas; con la aplicación del fertili-
zante nitrogenado, se podrían asociar a la capacidad que
presenta el género Azospirillum de generar una mayor
elongación de la raíz y una mayor cantidad de pelos radi-
cales (Bashan & de Baschan, 2010), lo cual le va permitir
al cultivo aumentar la capacidad de absorber agua y nu-
trimentos disponibles en la solución del suelo, debido a
una mayor supercie de contacto radical. También, este
efecto positivo en la producción del pasto Estrella afri-
cana, se puede relacionar a la producción de sustancias
por parte de esta bacteria, como el ácido idol-3-acético
(IAA), ácido indol-3-butírico (IBA) (en menor cantidad),
citocininas y giberilinas (Aguilar-Piedras, Xiqui-Vásquez,
Garcia-Garcia & Baca, 2008).
Otro aspecto que se puede considerar en esta investi-
gación es la capacidad de jar nitrógeno atmosférico que
presenta este grupo de bacterias (Mehnaz, 2015). Por úl-
timo, Bashan y de Baschan (2010), resumen 20 posibles
CUADRO 2
Descripción de las condiciones climáticas prevalecientes durante la ejecución del experimento
Mes
Precipitación
total mensual
Temperatura (ºC)
promedio mensual
Humedad relativa (%)
promedio mensual
Radiación promedio
mensual (MJ/m2)
2011 2012 2013 2011 2012 2013 2011 2012 2013 2011 2012 2013
Enero 491,1 120,8 28,4 20,6 20,3 21,2 93,5 92,6 92,4 15,3 16,0 16,3
Febrero 124,4 111,7 20,5 21,1 20,8 21,0 92,1 91,6 91,4 17,9 18,1 17,4
Marzo 104,9 225,1 196,0 21,2 20,8 21,4 90,4 93,3 94,2 20,4 16,1 15,9
Abril 49,1 91,6 87,6 22,3 22,1 22,7 89,2 92,8 92,7 20,5 18,6 19,0
Mayo 301,9 196,5 214,0 23,0 23,1 22,6 92,4 93,4 92,7 17,8 19,8 17,3
Junio 200,1 163,9 256,6 23,2 23,1 22,7 93,1 93,8 94,8 18,0 17,9 16,5
Julio 333,3 611,2 225,4 22,5 22,2 22,7 94,1 95,6 95,6 16,1 13,1 15,7
Agosto 156,4 161,7 115,9 22,8 22,8 22,9 92,7 92,7 94,5 18,7 18,9 17,7
Septiembre 118,0 130,0 260,1 23,0 22,6 23,3 92,5 93,2 93,9 18,1 18,8 18,9
Octubre 333,3 101,6 244,5 22,0 22,4 23,0 95,0 93,9 94,8 14,2 16,4 16,7
Noviembre 237,2 551,8 242,2 21,5 21,1 22,7 95,3 96,4 94,6 14,2 11,1 16,3
Diciembre 290,4 172,8 53,7 20,6 21,4 21,7 95,9 95,3 92,5 11,9 14,4 16,5
µ228,3 219,9 162,1 22,0 21,9 22,3 93,0 93,7 93,7 16,9 16,6 17,0
S 126,8 173,9 93,9 1,0 1,0 0,8 2,0 1,4 1,3 2,6 2,6 1,1
CUADRO 3
Respuesta a la aplicación de Azospirillum oryzae
Alternativa Producción de forraje (t.ha-1)**
A. oryzae. Dosis aplicada del fertilizante nitrogenado (%) Base fresca Base seca
5L/ha 0 13,57 2,93
25 13,79 2,97
50 14,43 3,10
75 13,29 2,88
Sin aplicación 100* 14,21 3,08
*7 kg de nitrógeno por aparto por rotación. ** p>0,05.
Research Journal of the Costa Rican Distance Education University (ISSN: 1659-4266) Vol. 8(2): 259-265, Diciembre, 2016
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benecios de la relación Azospirillum-planta adicionales
a los descritos en este trabajo los cuales incluyen efec-
tos bactericidas, reguladores de pH, producción y uso de
óxido nitroso; y formación de reguladores de crecimien-
to. Los resultados obtenidos se podrían relacionar a lo
descrito por Martínez-Morales et al. (2003) y Viviene et
al. (2004), donde indican que Azospirillum, por medio de
su capacidad de jar nitrógeno, facilita entre el 30 y 50%
de los requerimientos totales de nitrógeno que requiere
el cultivo para crecer; sumado a la producción de sustan-
cias promotoras del crecimiento.
Según los resultados obtenidos, se inere que las
bacterias de Azospirillum lograron establecerse en la
rizosfera del cultivo, alcanzando un mínimo de 106-107
células.planta–1 debido a la respuesta positiva a la apli-
cación. Según Bashan et al. (2014), cuando los inoculan-
tes se aplican al suelo su población disminuye de forma
rápida, lo cual combinado con la pobre producción de
biomasa microbiana, la dicultad de sostener actividad
en la rizosfera y el estado siológico de la bacteria en el
tiempo de aplicación, son condiciones que podrían con-
dicionar que se encuentre una cantidad suciente de
bacterias en la rizosfera, a n de mantener la respuesta
positiva de la planta.
Es importante considerar en esta investigación que
la fertilización nitrogenada se realizó en cada rotación
durante los 24 meses de evaluación, lo que representa
un total de 14 aplicaciones por año, mientras que los
tratamientos biológicos, se aplicaron con menor fre-
cuencia, al realizarse tres aplicaciones de Azospirillum
spp. por año y una aplicación de vermicompost, lo que
podría generar un ahorro sustancial en este rubro en la
estructura de costos, con la meta de disminuir el costo
de producción del kilo de materia seca del pasto Estrella
Africana, que según Villalobos et al. (2013) para este fo-
rraje es de $0,03 kg/MS ( 14,6 por kg/MS). Además, sin
considerar el impacto al ambiente del efecto residual del
fertilizante nitrogenado.
La reducción en la producción de biomasa se podría
asociar a las condiciones climáticas que se presentaron
durante el desarrollo del experimento donde la distribu-
ción de las lluvias generaron eventos extremos en preci-
pitación, los cuales afectan la respuesta del crecimiento
del forraje por problemas de pisoteo y generación de zo-
nas con lodo. En el segundo caso, por la importancia del
agua en la estabilidad del cultivo y suministro de nutri-
mentos en el suelo. En este mismo sentido, WingChing-
Jones et al. (2013) determinaron una disminución en el
rendimiento por hectárea del pasto Estrella africana de
25%, al comparar la productividad del forraje del año
2012 con la del 2013, lo cual lo relacionaron a una dismi-
nución en la precipitación en la zona de estudio.
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... By evaluating the inoculation of native pastures with A. brasilense, Itzigsohn et al. (2000) concluded that inoculation practices have the potential to increase forage production and to reduce environmental damages caused by the insertion of fertilizers, without causing a negative impact on the environment. Ching-Jones et al. (2016), when evaluating inoculation of African star grass seeds (Cynodon nlemfuensis) with bacteria of the genus Azospirillum, obtained productivity similar to the nitrogen fertilization (78 kg ha -1 ). ...
Article
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Using biological inputs to improve the efficiency of nitrogen fertilizers represents an alternative for the cultivation of grasses in tropical regions. Azospirillum brasilense is a species of plant growth promoting bacteria widely studied and used in inoculants. Thus, this study aimed to evaluate the performance of Mombasa grass (Megathyrsus maximus) in association with A. brasilense and nitrogen (N) fertilization. The study was conducted under field conditions in Araguaína-Tocantins State, between December 2017 and May 2018. The treatments were arranged in randomized blocks, in a 5 × 2 factorial arrangement, with five doses of N fertilization (0, 25, 50, 75, and 100 kg ha-1) combined with two inoculation treatments (inoculated and non inoculated), in four replicates. For the number of tillers and root production, the inoculation efficiency varied as a function of the supplied N doses. However, the percentage of leaf N was higher for inoculated plants regardless of the application of nitrogen. In the absence of nitrogen fertilization, it was possible to increase forage production by up to 36 % with inoculation.
... By evaluating the inoculation of native pastures with A. brasilense, Itzigsohn et al. (2000) concluded that inoculation practices have the potential to increase forage production and to reduce environmental damages caused by the insertion of fertilizers, without causing a negative impact on the environment. Ching-Jones et al. (2016), when evaluating inoculation of African star grass seeds (Cynodon nlemfuensis) with bacteria of the genus Azospirillum, obtained productivity similar to the nitrogen fertilization (78 kg ha -1 ). ...
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Using biological inputs to improve the efficiency of nitrogen fertilizers represents an alternative for the cultivation of grasses in tropical regions. Azospirillum brasilense is a species of plant growth promoting bacteria widely studied and used in inoculants. Thus, this study aimed to evaluate the performance of Mombasa grass (Megathyrsus maximus) in association with A. brasilense and nitrogen (N) fertilization. The study was conducted under field conditions in Araguaína-Tocantins State, between December 2017 and May 2018. The treatments were arranged in randomized blocks, in a 5 × 2 factorial arrangement, with five doses of N fertilization (0, 25, 50, 75, and 100 kg ha-1) combined with two inoculation treatments (inoculated and non inoculated), in four replicates. For the number of tillers and root production, the inoculation efficiency varied as a function of the supplied N doses. However, the percentage of leaf N was higher for inoculated plants regardless of the application of nitrogen. In the absence of nitrogen fertilization, it was possible to increase forage production by up to 36 % with inoculation.
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La producción de forrajes de calidad es la base para el desarrollo de la ganadería y para la producción de alimentos para el consumo humano. La investigación tuvo como objetivo evaluar el valor nutricional del pasto Estrella Africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) fertilizantes orgánicos e inorgánicos así como tres edades de cosecha. El experimento se realizó en la provincia de Cartago, Costa Rica, entre los meses de mayo a octubre de los años 2019 y 2021. Se utilizó diseño en bloques completamente aleatorizados (DBCA) y fue analizado mediante un modelo lineal generalizado que incluyó edad de cosecha, año y tipo de fertilizante como factores principales. Los resultados indican que no hubo efecto del tipo de fertilizante (p > 0,05) sobre las variables nutritivas de la pastura. Las edades de cosecha mostraron efecto (p < 0,05) en la materia seca (MS), proteína cruda (PC) y digestibilidad in vitro de la MS (DIVMS), teniendo valores más altos para edades de cosecha de 45 días. Las variables aFDN, FDA, LDA, ED, EM y ENL aumentaron conforme aumentó la edad de cosecha y las variables DIVFDN y TDN disminuyeron al aumentarse dicho factor. Los hallazgos muestran la relación directa entre los componentes nutritivos de la pastura y los días de cosecha, confirmando que el manejo de pasturas permite lograr cosechas de biomasa forrajera de alta calidad y mejorar el aporte de nutrientes para los bovinos.
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La fertilización es utilizada para mejorar los índices productivos de las especies forrajeras para la alimentación animal, y se enfoca en lograr niveles de producción de leche y carne acorde al sistema productivo.. El objetivo de este estudio fue evaluar la respuesta fenológica y productiva del pasto Estrella Africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst.) a cinco fertilizantes.. El experimento se realizó en la Estación Experimental Alfredo Volio Mata ubicada en El Alto de Ochomogo en la provincia de Cartago, Costa Rica, durante los meses de mayo a noviembre de 2019 y 2021. Se utilizó un diseño en bloques completos aleatorizados (DBCA) y fue analizado mediante un modelo lineal generalizado que incluyó días de cosecha, año y fertilizante como factores principales.. Se identificó que los días de cosecha tuvo efecto significativo (p<0,05) sobre la producción de biomasa fresca y seca, altura de la pastura y edad fenológica. Los fertilizantes evaluados no mostraron diferencias (P>0,05) sobre las variables analizadas, pero se evidenció diferencias numéricas a favor de los tratamientos inorgánicos en algunos indicadores. La urea protegida con azufre presentó mayor biomasa fresca (15 813 kg ha-1) y seca (3 649 kg ha-1) y mayor altura de la planta (47,29 cm). El tratamiento de purines presentó mayor número de hojas promedio (7,17 hojas.planta -1) y el nitrato de amonio mostró mayor capacidad cobertura (571,83 rebrotes.m-2) y mayor proporción de hojas (56%), y menor de tallos y senescencia (36% y 9%, respectivamente). La edad de cosecha fue el factor primordial que influyó sobre las variables productivas de la pastura mientras que los fertilizantes evaluados no mostraron efectos consistentes ni concluyentes para escoger una fuente en particular. Los ganaderos pueden considerar una combinación de diferentes fertilizantes según su estrategia de manejo y época del año.
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A field experiment was carried out to evaluate the effect of the simple and combined inoculation of Azospirillum brasilense and Glomus cubense on agroproductive variables of Morus alba. An experimental design of control plots was used, with six treatments and ten replications. Conventional inoculation techniques were applied. The treatments consisted of EcoMic®, INICA-8, INICA-8+ EcoMic®, absolute control, control fertilized with organic matter and control chemically fertilized. The main stem length (cm), main stem diameter (cm), number of branches, number of leaves, dry weight of leaves (g/plant) were evaluated and the inoculation efficiency index was calculated on the basis of the dry weight of leaves (%).Simple ANOVA analysis and comparison of means by Fisher's LSD were performed. The digit count data were transformed by √x. In the main stem length, the chemically fertilized control highlighted due to its higher values (P <0.001) with respect to the rest of treatments, although it shared common letters with the control fertilized with organic matter at 45 (90.15 cm) and 75 days after sowing (119.50 cm), as well as with EcoMic® + INICA-8, at 135 days after sowing (190.40 cm). Regarding the dry weight of leaves, the treatment inoculated with the combination of EcoMic® + INICA-8 (78.51 g/plant) and the control fertilized with organic matter (76.79 g/plant) were higher to the rest (P <0.001) , and statistically similar to each other. It is concluded that the combined inoculation of EcoMic® + INICA-8 exerted a higher effect on the studied variables. The variables that were most favored with the inoculation were the stem length and the number of branches. The simple inoculation of INICA-8 was inefficient in all variables.
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Background Inoculation of plants to enhance yield of crops and performance of other plants is a century old, proven technology for rhizobia and a newer venue for plant growth-promoting bacteria and other plant symbionts. The two main aspects dominating the success of inoculation are the effectiveness of the bacterial isolate and the proper application technology. Scope An assessment of practical aspects of bacterial inoculants for contemporary agriculture and environmental restoration is critically evaluated from the point of view of their current technological status, current applications, and future use. This is done because there are windows of opportunity for new developments in applied research using renewable, non-contaminated natural resources and new venues for research. Special emphasis is given to formulations and polymeric carriers. This review concentrates on practical aspect of inoculation technology dating from 1998 to 2013. Earlier publications are mentioned only for clarification of a specific point. Conclusions This review discusses characteristics of a carrier for inoculants, formulations of inoculants including liquid, organic, inorganic, polymeric, and encapsulated formulations. Technical aspects include inoculation techniques (soil and seed application), mass culture production, bulk sterilization, seed coating, shelf-life, and effect of moisture. Future research venues needed are noted.
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Se evaluó la producción de biomasa, los costos de producción y el costo del kilogramo de materia seca en los pastos kikuyo (Kikuyuocloa clandestina), ryegrass perenne (Lolium perenne) y estrella africana (Cynodon nlemfuensis), a lo largo de un año, en 8 fincas comerciales ubicadas en las provincias de Cartago (2), San José (2) y Alajuela (4). La producción de biomasa promedio por ciclo para los 3 pastos fue de 3395 kg.ha-1 MS; la producción anual se ve influenciada por los días de recuperación de cada especie, mostrando valores de 40 170, 38 731 y 28 995 kg.ha-1 de MS para los pastos estrella africana, kikuyo y ryegrass perenne, respectivamente. La producción de biomasa varía durante el año y en las épocas de mayor producción de esa biomasa, los animales tienen un menor aprovechamiento de la pastura en términos porcentuales, debido a que la carga animal, los períodos de permanencia y las áreas de pastoreo no se ajustan a la disponibilidad de forraje. Los costos anuales de mano de obra, insumos y tierra promedio fueron de 72.433, 505.515 y 18.760 colones.ha-1, respectiva- mente; siendo los insumos el rubro con un peso relativo mayor en la estructura de costos de las fincas en pastoreo. Los costos del kg de MS producido y consumido, para los 3 pastos evaluados, fueron de 16,6 y 44,4 colones respectivamente, siendo el aprovechamiento que los animales hacen de las pasturas el determinante del costo del material consumido. Las fincas con mayor inversión anual en pasturas, mostraron un mayor retorno en kg.ha-1 leche.
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Rhizobia form root nodules that fix nitrogen (N2) in symbiotic legumes. Extending the ability of these bacteria to fix N2 in non-legumes such as cereals would be a useful technology for increased crop yields among resource-poor farmers. Although some inoculation attempts have resulted in nodule formation in cereal plants, there was no evidence of N 2 fixation. However, because rhizobia naturally produce molecules (auxins, cytokinins, abscicic acids, lumichrome, rhiboflavin, lipo-chitooligosaccharides and vitamins) that promote plant growth, their colonization and infection of cereal roots would be expected to increase plant development, and grain yield. We have used light, scanning, and transmission electron microscopy to show that roots of sorghum and millet landraces from Africa were easily infected by rhizobial isolates from five unrelated legume genera. With sorghum, in particular, plant growth and phosphorus (P) uptake were significantly increased by rhizobial inoculation, suggesting that field selection of suitable rhizobia/cereal combinations could increase yields and produce fodder for livestock production.
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Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) are the rhizosphere bacteria that can enhance plant growth by a wide variety of mechanisms like phosphate solubilization, siderophore production, biological nitrogen fixation, rhizosphere engineering, production of 1-Aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase (ACC), quorum sensing (QS) signal interference and inhibition of biofilm formation, phytohormone production, exhibiting antifungal activity, production of volatile organic compounds (VOCs), induction of systemic resistance, promoting beneficial plant-microbe symbioses, interference with pathogen toxin production etc. The potentiality of PGPR in agriculture is steadily increased as it offers an attractive way to replace the use of chemical fertilizers, pesticides and other supplements. Growth promoting substances are likely to be produced in large quantities by these rhizosphere microorganisms that influence indirectly on the overall morphology of the plants. Recent progress in our understanding on the diversity of PGPR in the rhizosphere along with their colonization ability and mechanism of action should facilitate their application as a reliable component in the management of sustainable agricultural system. The progress to date in using the rhizosphere bacteria in a variety of applications related to agricultural improvement along with their mechanism of action with special reference to plant growth-promoting traits are summarized and discussed in this review.
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La pudrición basal causada por Phytophthora capsici es la enfermedad más importante del chile (Capsicum annuum) ya que en el mundo, y en Costa Rica causa grandes pérdidas económicas; son necesarias alternativas al control químico para evitar daños a la salud humana y al ambiente. Se evaluó el antagonismo de rizobacterias promotoras de crecimiento (RPC) sobre P. capsici y su capacidad de reducción del marchitamiento en plantas de chile. Las RPC, previamente aisladas de caña y arroz, fueron identificadas con el marcador ARNr 16S como Pseudomonas fluorescens PC4, Stenotrophomonas rhizophila PC9, Pseudomonas fragi PC11 y Azospirillum lipoferum PCJ2. Se evaluó la inhibición del crecimiento de P. capcisi in vitro en presencia de las RPC. A nivel de invernadero se determinó el efecto de las 4 bacterias sobre plantas de chile inoculadas con P. capsici (100 zoosporas. planta-1). Las cepas P. fluorescens PC4, S. rhizophila PC9 y A. lipoferum PCJ2, inhibieron in vitro el crecimiento del oomycete en un 54%, 30% y 50%, respectivamente, mientras que en invernadero la inoculación con S. rhizophila aumentó en un 14% el peso fresco foliar de las plantas de chile. Además, A. lipoferum y S. rhizophila redujeron la severidad de la enfermedad en la parte aérea y radical; las plantas inoculadas con A. lipoferum no mostraron síntomas de pudrición basal ya que indicaron que PC9 y PCJ2 son bacterias promisorias para el control de la enfermedad.
Article
During the last 35 years of studies of Azospirillum–plant interaction, over 20 proposals were suggested for the mechanism of action by which Azospirillum spp., the most intensively studied plant growth-promoting bacteria, enhances plant growth. The proposals include a single phytohormone activity, multiple phytohormones, nitrogen fixation, assortments of small-sized molecules and enzymes, enhanced membrane activity, proliferation of the root system, enhanced water and mineral uptake, mobilization of minerals, mitigation of environmental stressors of plants, and direct and indirect biological control of numerous phytopathogens. By volume, the largest number of published information involves hormonal activities, nitrogen fixation, and root proliferation. After analyzing the accumulated knowledge, it was concluded that this versatile genus possesses a large array of potential mechanisms by which it can effect plant growth. Consequently, this review proposes the “Multiple Mechanisms Theory,” based on the assumption that there is no single mechanism involved in promotion of plant growth by Azospirillum, but a combination of a few or many mechanisms in each case of inoculation. These may vary according to the plant species, the Azospirillum strain, and environmental conditions when the interaction occurred. The effect can be cumulative, an “additive hypothesis” (proposed before), where the effects of small mechanisms operating at the same time or consecutively create a larger final effect on plant. Additionally, the observed effect on plant growth can be the result of a tandem or a cascade of mechanisms in which one mechanism stimulates another, yielding enhanced plant growth, such as the plausible relations among phytohormones, nitric oxide, membrane activities, and proliferation of roots. Finally, the growth promotion can also be a combination of unrelated mechanisms that operate under environmental or agricultural conditions needed by the crop at particular locations, such as mitigating stress (salt, drought, toxic compounds, adverse environment), and the need for biological control of or reducing pathogenic microflora.
Article
During 2002 to 2004 a study was carried out with the aim of evaluating three strains of Azospirillum brasilense (CBG-497, CBG-180 and CBG-181), native from the northern region of Tamaulipas, Mexico. Strains were characterized in a laboratory and tested for biomass and grain production in sorghum grown in the greenhouse and under fi eld conditions. In vitro, strain CBG-497 produced a higher amount of indol acetic acid than CBG-180 and CBG-181. In the greenhouse, plants inoculated with CBG- 497 signifi cantly (p
Article
Inoculation experiments of natural pastures with the rhizobacterium Azospirillum brasilense were conducted in Israel in 1996, in two climatically differentiated regions. These experiments were carried out as part of a project with the objective of estimating the potential of the inoculation technique in improving pasture yields. The effects of inoculation with A. brasilense were compared to P-fertilization and to untreated controls. In two semiarid sites, it was generally observed that both the inoculation and the P-fertilization treatments increased pasture yield as measured by dry weight biomass. It was also found that both inoculation and P-fertilization treatments caused an enrichment in legumes relatively to grasses and forbs. Despite the ecological complexity of these sites and the variability of the data, statistical significance was generally achieved. In a more topographically uniform site, located in a typical Mediterranean climate, the positive effects of A. brasilense inoculation in plant-growth were substantially clear, with final yields duplicated in both inoculation and combined (inoculation and P-fertilization) treatments in comparison to P-fertilization alone and untreated controls. The potential of using A. brasilense for growth promotion of natural pastures is discussed.