embrapa agrobiologiaCinco especies de bacterias fijadoras del nitrógeno conforman la base de un nuevo producto, un fertilizante biológico que sustituye la utilización de abonos nitrogenados para las plantaciones de caña de azúcar, utilizados como promotores del crecimiento de la planta. La aplicación del inoculante biológico desarrollado por los investigadores de Embrapa Agrobiológica, una unidad de la estatal Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria de Seropédica, Río de Janeiro, propiciará una sustancial reducción en los gastos por abonos nitrogenados en el país. Las investigaciones se concentraron inicialmente en la sustitución del nitrógeno en las cañas de primer plantío, también denominadas caña planta. Brasil, con más de 6 millones de hectáreas plantadas y una producción que alcanza las 426 millones de toneladas anuales, es el mayor productor mundial de caña de azúcar. En función de la merma en la productividad de la planta luego de cuatro cortes, alrededor del 20% del área plantada se renueva anualmente, lo cual corresponde a 1,2 millones de hectáreas con potencial para recibir el fertilizante biológico. Si la dosis aplicada fuera de 30 kilogramos de nitrógeno por hectárea, que es la cantidad mínima utilizada, podremos contar con una economía de 50 mil toneladas de fertilizante nitrogenado por año, sin disminución de la productividad, dice la investigadora Verónica Massena Reis, coordinadora del grupo de Embrapa Agrobiología, que estudia el inoculante a base de bacterias.
La economía estimativa se considera solamente para la caña de primer año, que necesita de nitrógeno en cantidades bastante menores que los 80 kilogramos por hectárea que demanda la caña-soca, así denominado al rebrote de la caña de primer plantío y que puede ser cortada hasta cuatro veces. Esa significativa diferencia se explica porque, cuando la tierra es roturada mediante el arado y el gradado (nivelación del suelo para la plantación), el suelo es removido y sucede la liberación de ese elemento químico, que queda a disposición para el cultivo del primer año. Cuando la caña queda en el suelo y se corta para su rebrote, todo el nitrógeno disponible se dirige hacia la parte aérea de la planta. Contrariamente al carbono y al oxígeno, el nitrógeno es poco reactivo desde el punto de vista químico, y solamente algunas bacterias y algas azules poseen la capacidad de asimilarlo directamente de la atmósfera para que pueda utilizarse por las células de las plantas.
La deficiencia de nitrógeno es en muchos casos el principal factor limitante del crecimiento vegetal. Para las gramíneas como la caña de azúcar, el maíz y el sorgo, que son plantas de crecimiento rápido, el nitrógeno es el más necesario de los elementos requeridos. Sin embargo, se calcula que se pierde alrededor del 50% del nitrógeno aplicado en el suelo. Ello sucede, porque al ser un elemento de gran volatilidad, cuando no es absorbido por la planta puede ser transportado por la lluvia hasta los arroyos y ríos, originando contaminación o volver al aire en forma de amoníaco. Como el proceso de producción de esos fertilizantes requiere de un alto consumo energético de combustibles fósiles derivados del petróleo, producto éste que ha batido sucesivos récord de precio en el mercado internacional, su sustitución por el inoculante compuesto por las bacterias fijadoras de nitrógeno significará una importante reducción de costos en la producción de la caña de azúcar.
Ése fue el camino recorrido por la soja brasileña, que se hizo competitiva luego de que investigadores de Embrapa desarrollaran familias de la bacteria del género Rhizobium, que absorbe el nitrógeno del aire y lo transfiere a las raíces de la planta de soja (lea Pesquisa FAPESP, edición nº 85). Los estudios que dieron origen a esa técnica empezaron en la década de 1950 por la investigadora Johanna Dobereiner (1924-2000), en el antiguo Centro Nacional de Enseñanza e Investigaciones Agronómicas. Veronica Reis inició las investigaciones en el área durante 1982, cuando ingresó en la institución para trabajar con gramíneas y aprender la técnica con la propia Johanna. La dificultad para utilizar inoculantes en gramíneas es que en ellas, las bacterias se distribuyen por toda la planta, siendo halladas principalmente en los espacios intercelulares y tejidos del sistema vascular, mientras que en las leguminosas, como la soja o el fríjol, se localizan en un sector específico de la raíz..
embrapa agrobiologiaAbsorción de nitrógeno
Ahora contamos con una colección de más de ocho mil bacterias, cuenta Veronica. Para alcanzar la mezcla ideal, los investigadores escogieron inicialmente a las más promisorias bacterias fijadoras de nitrógeno aisladas de la caña de azúcar. Comenzamos evaluando individualmente cada una de ellas y a continuación realizamos una mezcla con tres y otra con cinco bacterias. La contribución del proceso biológico fue evaluada en un aparato que mide cuánto nitrógeno absorbe del aire el microorganismo, explica. La mezcla compuesta por estirpes de cinco bacterias Gluconacetobacter diazotrophicus, Herbaspirillum seropedicae, Herbaspirillum rubrisubalbicans, Azospirillum amazonense y Burkholderia trópica fue la que más contribuyó para la fijación biológica del nitrógeno. Esas bacterias fueron aisladas de tejidos de caña plantados en la región del Bosque Atlántico.
Para obtener el producto inoculante se necesita en primer lugar promover el crecimiento de todas las bacterias en forma separada, porque cada una cuenta con una fisiología diferente en el medio de cultivo apropiado. Una vez superada esa etapa, las bacterias son inoculadas con turfa estéril, resultante de la descomposición de materia orgánica en regiones inundadas y distribuidas en bolsas plásticas de 250 gramos.
La turba sirve como un medio de transporte del producto para el campo. La mezcla de los cinco paquetes de inoculante microbiano, de color negro y consistencia pastosa se hace en cien litros de agua. Para utilizar el producto basta sumergir los tallos utilizados para el plantío normalmente los productores utilizan haces de tallos con tres yemas en ese caldo bacteriano durante una hora. Una vez realizado eso, ya puede procederse al plantado.
La estimación es que cada dosis de inoculante costará entre quince y veinte reales. Como para el plantío de primer año serán necesarias entre una y dos dosis por hectárea, el gasto con el fertilizante biológico ascenderá a entre treinta o cuarenta reales como máximo, por hectárea. Un significativo ahorro en relación con los abonos nitrogenados. los treinta kilogramos de urea necesarios por hectárea en realidad corresponden a sesenta kilogramos, ya que la mitad se pierde, explica Veronica. El kilo de urea, uno de los fertilizantes nitrogenados más económicos, cuesta entre ochenta centavos y un real, lo cual representa un costo total por hectárea de entre cuarenta y ocho y sesenta reales, sin costar los costos de aplicación del abono.
Los estudios de campo abarcan actualmente 11 experimentos, realizados en colaboración con ingenios de São Paulo, Río de Janeiro, Alagoas, Sergipe, Pernambuco y Piauí. La estimación es que en dos años el fertilizante biológico ya estará disponible en el mercado. Para ello, la próxima etapa es la transferencia de tecnología al sector industrial, ya que como el producto se halla compuesto por microorganismos, no puede ser patentado. Uno de los desafíos industriales de esos inoculantes está dado por la carencia de legislación específica para el control de calidad de esos productos.
Los investigadores también quieren entender esa tecnología para que el efecto obtenido con la caña de primer plantío continúe durante todo el ciclo productivo, hasta la caña-soca. Tenemos también un producto para el maíz y otro para el arroz, y estamos perfeccionando otro para el sorgo, dice Veronica. Para el caso del maíz, como la investigación se halla bastante avanzada, ya se ha transferido la tecnología a dos empresas, las cuales prefieren por ahora que no se rebelen sus nombres.
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