Por Mundoagro.cl el 23 septiembre, 2019

Ayuda aérea

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Las plantas, como cualquier otro organismo, están expuestas a la colonización por parte de microorganismos. Desde su estado de semilla, las plantas interactúan con microorganismos benéficos presentes, y posteriormente, con la germinación, se desarrollan nuevas relaciones inicialmente con la raíz y luego con las hojas y parte aérea, apareciendo entonces los diferentes ambientes de la planta. Junto con la rizosfera, la filosfera o parte aérea de la planta, que incluye, tronco, ramas, hojas y frutos, es uno de los ambientes más importantes donde ocurre la interacción con los microorganismos.

Estos ambientes se ven modificados con el estado fenológico de las plantas, por efectos de factores bióticos y abióticos como prácticas de manejo y la aplicación de productos fitosanitarios o fertilización foliar, que intervienen en el balance y metabolismo de estas poblaciones en la superficie de la planta.

En la actualidad, existen en el mercado diferentes productos tanto bioestimulantes como para el manejo de plagas y enfermedades, que incluyen aminoácidos, extractos de algas, biopesticidas y productos sintéticos como quelatos, fertilizantes nitrogenados, que son aplicados foliarmente y podrían tener efecto sobre las poblaciones microbianas de la filosfera y su actividad.

Los bioestimulantes pueden ser de origen animal, vegetal o microbiológico y son definidos como sustancias o materiales que tienen la capacidad de modificar positivamente el crecimiento vegetal. Pueden ser cultivos de microorganismos, extractos microbianos, proteínas hidrolizadas, extractos de algas o plantas, quitina y derivados, además de los derivados de materiales orgánicos (sustancias húmicas).

Existen varios ejemplos que demuestran el efecto de la aplicación de agroquímicos sobre las poblaciones y actividad microbiológica en la filosfera: un reciente estudio realizado por nuestro equipo determinó que bajo ciertas condiciones que incluían la aplicación de azufre, compuestos de C y fósforo lábil, los microorganismos de filosfera pueden producir formas de P reducidas (fosfonatos). Por otra parte, la adición de productos inhibidores de nitrificación mostró un aumento del crecimiento y actividad de microorganismos benéficos.

 

MECANISMOS DE BIOESTIMULACIÓN A NIVEL DE FILOSFERA

Los mecanismos de penetración o establecimiento de los bioproductos vía aplicación foliar son complejos y dependen de condiciones como el tamaño y la polaridad de las moléculas y la estructura de los tejidos vegetales. La primera barrera que encuentran es la carga negativa y la capa hidrofóbica cuticular, características que cambian según estado de desarrollo y tipo de planta.

Las características físicas de las hojas como tamaño, forma y textura tienen influencia en la colonización, al igual que factores abióticos como la humedad y la radiación (UV) y factores bióticos que incluyen herbívoros y la competencia entre los microorganismos colonizadores. El transporte de moléculas pequeñas al interior de los tejidos se puede producir a través de los estomas y tricomas.

Los efectos de los bioestimulantes microbianos de filosfera sobre la planta son variados e incluyen:

1 Efecto hormonal. El mecanismo de acción de la mayoría de los estimulantes no es muy claro y muchos han sido atribuidos a hormonas, que producen señales que facilitan el transporte y la eficacia de los nutrientes minerales, o bien a su variada composición y formulación.

2 Movilización de nutrientes. Algunos extractos microbianos comerciales, provenientes de PGPRs (bacterias promotoras del crecimiento vegetal), han demostrado estimular el crecimiento de las plantas cuando son aplicados vía foliar, resultando en el incremento de nutrientes como potasio en las hojas de maíz o influenciando la translocación de los mismos (Zn).

3 Desarrollo y crecimiento. La microbiota (y su metabolismo) existente sobre la superficie foliar es poco conocida, pero es claro que, de acuerdo a su composición y concentración, puede influenciar directamente el suministro de nutrientes, metabolitos y moléculas que son benéficas o alteran el desarrollo celular, las características agronómicas y equilibrio de la planta. Se ha demostrado que la aplicación foliar de bacterias fijadoras de nitrógeno provoca promoción de crecimiento en cultivos de canola (Brassica sp.), damasco (Prunus armeniaca L.), cerezo (Prunus avium L.), morera y (Morus alba L.), garbanzo (Cicer arietinum L.), trigo (Triticum aestivum L.) y maíz (Zea mays L.). Por otra parte, la aplicación vía foliar de productos a base de Bacillus subtilis, B mageterium, Acinetobacter baumanni y Pantoea agglomerans sobre pepino y tomate, en la fase de plántula, aumentaron el tamaño de fruto y su contenido de minerales.

4 Inhibición de la germinación conidial. Existen informes de inhibición de la germinación conidial de oídio (Erysiphe pisi) en arveja (Pisum sativum L) a través de la aplicación foliar de Pseudomonas aeruginosa y P. fluorescens por la producción de enzimas y compuestos fenólicos, quince después días de ser aplicados.

5 Biocontrol. En el control de poblaciones de plagas y enfermedades de plantas, es cada vez más conocido el uso de inoculantes microbianos aplicados de diferentes formas, ya sea a la semilla, raíz, suelo o vía aplicación foliar. En este grupo de productos se destacan comercialmente B. subtilis, A.flavus, B. amylolichefaciens, P. fluorescens, B. megaterium, Xanthomonas campestris, Pseudozyma churashimaensis y H. seropedicae. Existen antecedentes de control de Pseudomonas syringae en cerezo, por aplicación de algunas especies de Bacillus y sus metabolitos. Inculantes en base a hongos también han sido aplicados de manera foliar, como por ejemplo Pseudozyma flocculosa, que ha mostrado una buena actividad de control de Xanthomonas axonopodi. Asimismo, la aplicación de Kloeckera sp., aislada de filósfera de plantas de uva de mesa, también ha demostrado buen control de Botrytis cinerea. Por otra parte, la aplicación foliar de cepas de Trichoderma sp. mostró mayor efectividad contra Fusarium, en condiciones de invernadero, en comparación de la aplicación al suelo. En maíz (Zea mays L.) su aplicación redujo la presencia de aflatoxinas de Aspergillus flavus en aproximadamente 30%, por exclusión competitiva.

6 Reducción de estrés biótico y abiótico: la aplicación foliar de microorganismos se ha demostrado efectiva para preparar la planta frente al estrés ambiental, como sequía, salinidad o estrés oxidativo.

 

FORMULACIÓN Y APLICACIÓN DE INOCULANTES FILOSFÉRICOS

Los reportes sobre los efectos de la aplicación foliar de bioproductos son muy variables, ya que están sujetos a diferentes factores sensibles como las especies y cepas contenidas en cada producto, su compatibilidad con las poblaciones filosféricas nativas, cultivo y variedad, dosis de aplicación, condiciones ambientales, formulación del producto, tiempo de aplicación, entre otros.

La formulación de productos biológicos para aplicación foliar es un punto de gran importancia para garantizar la eficacia en campo y asegurar una vida útil en las condiciones del cultivo. La concentración de células activas debe ser suficiente (generalmente el doble de aquella aplicada a suelo, es decir 1012 ufc/g o ml de producto). Los productos suelen venir como polvo seco mojable, granulados hidrosolubles o líquidos.

Existen productos formulados a base de una o varias especies. Estos consorcios pueden ser útiles, pero la compatibilidad entre las cepas del consorcio debe ser evaluada. Así por ejemplo se ha observado que algunas cepas de Rhizobium pueden inhibir el crecimiento de Azotobacter, Azospirillum, B. megaterium, P. fluorecens y B. subtilis cuando crecen juntos en medio de cultivo.

En la formulación de bioinoculantes de filosfera se usan diversos agentes humectantes, emulsionantes y dispersantes para proteger su viabilidad, proporcionar nutrientes, mejorar la adherencia de la pulverización en hojas hidrofobicas, mejorar la cobertura, aumentar la eficacia y mejorar las características de pulverización y los procesos que mejoran la estabilidad y la adaptabilidad del producto.

Aspectos clave a considerar en la formulación de productos de filosfera, en especial para los productos biocontroladores, son el mecanismo de acción sobre el fitopatógeno, el ciclo de vida, los tiempos de aplicación, las condiciones ambientales y estadio del cultivo. Por otro lado, se han descrito las ventajas de una aplicación complementaria de los bioproductos, tanto foliar como al suelo, sin embargo, se necesitan estudios más detallados para entender la interacción entre las poblaciones de la rizosfera y la filosfera con los ingredientes activos de los productos y las condiciones ambientales.

La aplicación de productos biológicos que sean compatibles con algún tratamiento químico también han demostrado tener mejores resultados que los tratamientos por separado. Así se ha observado con aplicación acuosa de B. subtilis con hidróxido de cobre contra Xanthomonas sp., en tomate (Solanum lycopersicum L.), incluso bajo alta presión de la enfermedad. Así mismo, Streptomyces sp. o Microbacterium maritypicum y B. subtilis en mezcla con otros productos químicos se han aplicado de manera foliar contra P. syringae pv. tomate. En muchos casos, para la aplicación de productos biológicos, se usan los mismos equipos utilizados para la aplicación de productos químicos, dependiendo de sus características físicas como la densidad y la solubilidad. En la formulación se han usado por ejemplo polímeros como poliacrilamida o polisacáridos naturales como gomas para mejorar la reología (características del fluido) de la mezcla. Además, se han utilizado nanomateriales evaluando cómo afectan la tensión superficial, la viscosidad y la homogeneidad para la pulverización.

Se conoce poco hasta ahora, pero es fundamental entender el tipo de interacción de los productos con los sistemas biológicos (viabilidad, biocompatibilidad, fitotoxicidad). En comparación con la aplicación de productos agroquímicos, es necesario tener en cuenta que en el caso de bioinoculantes se trata de matrices vivas, por lo tanto, los equipos de aplicación deben causar el menor daño a la viabilidad del producto, estrés por temperaturas o agregación de partículas, sobre lo cual hay muy poca información actualmente.

Contrario a lo que sucede con la aplicación de agroquímicos, para la aspersión de bioinoculante, conviene que el tamaño de gota sea mayor ya que esto mantiene más humedad y puede ser favorable para la viabilidad de los microorganismos. En la aplicación, en relación al producto que no alcanza el tejido objetivo, mientras los productos químicos pueden contaminar el suelo o las aguas subterráneas, los productos biológicos pueden multiplicarse en el suelo y podrían proveer efectos benéficos por tiempos más prolongados.

Por otra parte, se debe tener en cuenta que, a diferencia de los agroquímicos, los productos biológicos son un poco más lentos en establecerse y en presentar resultados visibles, pero muchas veces tienen periodos de acción más prolongados. Es importante destacar que los inoculantes microbianos necesitan ser aplicados a la planta en dosis altas para ser efectivos contra enfermedades o plagas, ya que se debe considerar una pérdida de viabilidad durante la fase de adaptación y establecimiento del microorganismo.

A menudo se necesitan varias aplicaciones para mejorar la efectividad. Por eso los productos biológicos para aplicación foliar son más efectivos cuando están dentro de un programa de manejo integrado, con herramientas de agricultura de precisión, porque mucho de su éxito se debe a la disponibilidad de información precisa que permita la toma de decisiones, de cuándo hacer aplicaciones y reaplicaciones en condiciones favorables. Análisis de imágenes, monitoreo remoto de plagas y enfermedades ayudan a optimizar la eficacia de los programas con productos biológicos.

Adulto de Cabrito del ciruelo colonizado por Beauveria bassiana

FACTORES AMBIENTALES

Muchas especies de hongos, como Beauveria bassiana, han demostrado buenos efectos en el control de insectos. Estos se denominan hongos entomopatógenos, y a diferencia de bacterias como Bacillus thuringiensis, su efecto es por contacto con el insecto. De esta forma, es necesario asegurar que ese contacto ocurra, y además que sea efectivo a pesar de las condiciones climáticas, precipitaciones, temperatura, radiación, por lo que la formulación de los productos se convierte en un factor de alta importancia. Beauveria bassiana también se ha aplicado de manera foliar, colonizando la hoja y protegiéndola de los insectos.

Los productos a base de virus también pueden ser suministrados de manera foliar, como granulovirus de Cydia pomonella (CpGV) utilizado en producción de manzana; en este caso hay que tener en cuenta para la aplicación los ciclos de vida del patógeno, concentraciones y uso de pantallas solares ya que son sensibles a daño por luz UV, entre otros detalles para mejorar la efectividad.

INOCUIDAD DE INOCULANTES FILOSFÉRICOS

En relación con los productos biológicos que se aplican por aspersión vía foliar, es importante verificar su inocuidad, ya que algunas cepas con actividad promotora de crecimiento o biocontroladora pueden ser patógenos humanos oportunistas. En la fase de desarrollo del producto debe realizarse la identificación molecular de las cepas para descartar cepas que potencialmente patógenas.

Las normas en otros países como México y Colombia obligan a determinar E. coli y Salmonella sp. como indicadores de contaminación fecal y patógenos humanos respectivamente. En Francia se obliga también a determinar por ejemplo la presencia de Clostridium perfringens.

VENTAJAS AGRONÓMICAS

La aplicación foliar tiene la ventaja de permitir el tratamiento durante la temporada de crecimiento completa, en cierto estadio fenológico, y mejorar la resistencia de la planta. Las aspersiones microbianas se pueden aplicar localizadas dependiendo de la enfermedad y su presión sobre la planta.

Se han desarrollado sistemas para la aplicación apropiada de estos productos que potencien su acción. Algunos productos con bacterias entomopatógenas o virus necesitan ser ingeridos por el insecto hospedero, otros actúan por contacto o por competencia con el patógeno. En el caso de bioestimulantes o biofertilizantes algunos ejercen su acción de manera sistémica y pueden entrar por los estomas en las hojas.

Actualmente existen más productos para biocontrol que para promoción de crecimiento de aplicación foliar.

El uso de bioinoculantes y productos de control biológico permiten reducir la carga de agroquímicos en el ambiente, contribuyendo a incrementar los rendimientos y calidad de los cultivos.

Por:

María Mercedes Martínez, maria.martinez@usm.cl
Rodrigo Ortega Blu
Laura Muñoz, Universidad Técnica Federico Santa María Agriservice Laboratorio

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