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Red de Revistas Cientficas de Amrica Latina, el Caribe, Espaa y PortugalSistema de Informacin Cientfica

Ronald Ferrera Cerrato, Alejandro AlarcnLa microbiologa del suelo en la agricultura sostenible

Ciencia Ergo Sum, vol. 8, nm. 2, julio, 2001Universidad Autnoma del Estado de Mxico

Mxico

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Ciencia Ergo Sum,ISSN (Versin impresa): [email protected] Autnoma del Estado de MxicoMxico

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C I E N C I A E R G O S U M 175V O L . 8 N M E R O D O S , J U L I O - O C T U B R E 2 0 0 1

Recepcin: 13 de marzo de 2001Aceptacin: 15 de mayo de 2001

La microbiologa del suelo en laagricultura sostenibleRONALD FERRERA CERRATO* Y ALEJANDRO ALARCN*

* Instituto de Recursos Naturales. Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrcolas,Carretera Mxico-Texcoco km 35.5, Montecillo, 56230, Estado de Mxico.Correo electrnico: [email protected] y [email protected]. Los trminos sostenible y sostenibilidad son utilizados con base en la

reflexin de Prez y Ferrera (1996), quienes los han comparado con

los trminos sustentable y sustentabilidad.

The Microbial Activity in the AgroecosystemAbstract. Physical, chemical and biological soil characteristicsdetermine ecosystem and agroecosystem fertility. The role ofmicrobial activity is very important in the kinetics of soil processessuch as mineralization and immobilization, as well as otherbiogeochemical cycles of essential nutrients. The use of beneficial soilmicroorganisms in agriculture has been increasing, as theseorganisms directly influence development and plant growth on theagroecosystems. Microorganisms should be considered as basicagroecosystem components in order to reach sustainability, care ofnatural resources and environmental protection.Key words: microbial activity, Rhizobium, mycorrhizae,organic matter, legume.

Introduccin

La sostenibilidad1 agrcola ha cobrado especial inters enlos ltimos aos, ya que este tipo de manejo de losagroecosistemas repercute en beneficios para el hombre,as como para el balance ecolgico y agroecolgico. Sinembargo, para fortalecer los sistemas agrcolas sosteniblesse requiere del conocimiento fundamental de los diversoscomponentes que lo integran y que pueden ser determinan-tes en la funcionalidad de los mismos. Bajo este contexto,gran parte de la productividad de los cultivos est determi-nada por la fertilidad del suelo (Barea, 1991). Esa fertilidadpuede ser evaluada con base en sus caractersticas fsicas(densidad, estructura, porosidad, etc.), qumicas (actividadde las arcillas, potenciales de xido-reduccin, materia org-nica, etc.) y biolgicas (microorganismos que conforman lamicroflora y microfauna, adems de la meso y macrofauna).Las interacciones que se derivan de estas tres caractersticasproducen cambios significativos en los ciclos biogeoqumicosdel suelo y en la disponibilidad de nutrimentos para las plan-

tas (figura 1). Adems, estas interacciones permiten que lascomunidades vegetales tambin contribuyan a la estabilidaddel suelo como componente integral del ecosistema oagroecosistema en cuestin. De esta forma y con base en elmanejo de los diversos elementos que componen a los siste-mas agrcolas (Mary et al., 1996), es posible generaragroecosistemas sostenibles cuyo flujo de energa (entrada ysalida) sea balanceado, lo que permite que la funcionalidaddel agroecosistema se autorregule y que requiera cada vezmenos de la aplicacin de insumos energticos (fertilizantesy otros agroqumicos).

Por lo anterior, la presente revisin intenta resaltar noslo la importancia del manejo de sistemas agrcolas orien-tados a la sostenibilidad, sino tambin el impacto de la acti-vidad microbiana del suelo como elemento de regulacinque facilita los nutrimentos a los agroecosistemas sostenibles.

I. Sistemas sostenibles y actividad microbiana

Cuando el hombre, por medio de la tecnificacin, manejaun ecosistema con enfoques determinsticos para la pro-duccin intensiva de un cultivo, tambin genera cambios enlas regulaciones energticas. Estos cambios son provocadospor el paulatino desgaste inducido por la sucesiva produc-cin, lo cual conduce a que el agroecosistema poco a pocovaya dependiendo de la aplicacin externa de energa. Estaenerga frecuentemente es adicionada en forma qumica, loque contribuye al incremento de los costos de produccin.

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No obstante, desde tiempos antiguos se ha demostradoque los agroecosistemas no necesariamente requieren del in-greso de energa qumica. Un ejemplo de esto es elagroecosistema de bajo ingreso externo que se tiene enTamulte de las Sabanas, Tabasco (Gonzlez et al., 1990), don-

FIGURA 1. FACTORES FSICOS, QUMICOS Y BIOLGICOS QUE CONTRIBUYEN A

LA FERTILIDAD DE LOS SUELOS. LAS FLECHAS BIDIRECCIONALES INDICAN LAS

INTERACCIONES DE LOS FACTORES Y DE LOS SUBSISTEMAS ORIENTADOS A LA

SOSTENIBILIDAD DEL AGROECOSISTEMA.

FERTILIDAD DEL SUELO

SOLUCI N DEL SUELO

FACTORES BIOL GICOS: MICROORGANISMOS

Y MACROORGANISMOS

FACTORES QUMICOS: POTENCIALES DE XIDO-

REDUCCI N

FACTORES FSICOS: ORIGEN, ESTRUCTURA Y

TEXTURA DEL SUELO

PRODUCTIVIDAD DE LOS CULTIVOS:

NUTRICI N SANIDAD

AGROECOSISTEMAS SOSTENIBLES: BALANCE EN LOS FLUJOS ENERG TICOS POR BAJO INSUMO

EXTERNO DE ENERGA

FIGURA 2. ESQUEMATIZACIN DE LA REGULACIN ENERGTICA EN EL

AGROECOSISTEMA SOSTENIBLE DE TAMULTE DE LAS SABANAS, TABASCO. LAS

FLECHAS CONTINUAS INDICAN EL FLUJO Y RECICLAJE DE LA MATERIA

ORGNICA Y NUTRIMENTOS. LAS FLECHAS DISCONTINUAS INDICAN LA NULA O

ESCASA PRESENCIA DE FACTORES QUE PROPICIAN LA PRDIDA DE ENERGA EN

EL AGROECOSISTEMA (MODIFICADO DE GONZLEZ ET AL., 1990).

*ANTES STIZOLOBIUM DEERINGIANUM.

Mucuna pruriens*

Materia orgnica del suelo

Semilla

Asociacin: maz-calabaza

Incorporacin de residuos Mineralizacin

Reinvasin

Fijacin biolgica de N2 Entrada de N al suelo Aprovechamiento de nutrimentos por los cultivos subsecuentes

Incorporacin de residuos Mineralizacin

Grano de maz Fruto de calabaza

Desnitrificacin mnima Prdida de nitrgeno

Prdida de suelo Erosin

Cosecha Pastoreo

Roza, tumba y quema

de se utiliza la rotacin de Stizolobium deeringianum [sinonimiade Mucuna pruriens (L.). var Utilis (Wall. Ex Wright)], cuyosresiduos son incorporados al suelo, posteriormente se siem-bra maz y calabaza en asociacin; adems, no se realizanaplicaciones de fertilizantes ni plaguicidas y no se hace la-branza alguna. Bajo este sistema de cultivo, la actividad de lafijacin biolgica del nitrgeno es tal que los incrementos dela actividad de la enzima nitrogenasa son de 400% ms encomparacin con aquella obtenida en monocultivo de maz.El sistema permite que las poblaciones microbianas estnreguladas de tal forma que la diversidad observada incluyedesde bacterias de vida libre y simbitica con capacidad dereducir el nitrgeno atmosfrico, hongos micorrzicosarbusculares e incluso propgulos de hongos fitopatgenos,mismos que presentaron cierta capacidad saproftica; su ex-presin patognica estuvo minimizada. Mediante el uso deMucuna en el sistema, el rendimiento de maz fue mayor de3000 kg ha-1, mientras que el rendimiento del monocultivode maz fue de 776 kg ha-1. Con el manejo de leguminosasherbceas, anuales o perennes, es posible mantener produc-ciones sostenidas sin deteriorar los aspectos ecolgicos delsistema, toda vez que evita las prdidas por la accin de otrasprcticas, lo que mantiene el reciclaje de la energa (figura 2).

Otro ejemplo de sistemas sostenibles son las chinampas,aquellas que prevalecan antes de la Conquista, que se ca-racterizan por ser plataformas de suelo rodeado por cana-les de agua, y se fundamentan en aspectos agroecolgicosrelacionados con el mantenimiento de la diversidad y mane-jo de materia orgnica que propicia el reciclaje de nutrimentos(Jimnez y Nez, 1993). Mediante el manejo de estos sis-temas no slo se obtienen beneficios ecolgicos, sino tam-bin econmicos, en virtud de la rotacin de cultivos dehortalizas permite la diversificacin de los productos.

Las chinampas, al igual que otros agroecosistemas consi-derados como tradicionales o mesoamericanos (Rojas, 1991;Gonzlez, 1993) representan una excelente alternativa parautilizarlos como modelos en la sostenibilidad agrcola deMxico. La sostenibilidad de los agroecosistemas se funda-menta en las regulaciones biolgicas que se establecen enellos, de tal forma que la diversidad existente permite quelos organismos que la conforman sean regulados por la pre-sencia de antagonistas. Con ello, la presencia de microor-ganismos simbiticos en las plantas favorece su mejor nu-tricin, al tiempo que les confieren un efecto de proteccindirecta o indirecta- ante el ataque de patgenos. Los hon-gos micorrzicos y otros filamentosos, son ejemplos demicroorganismos simbiticos mutualistas, al igual que lasbacterias de diversa actividad fisiolgica que favorecen elcrecimiento y nutricin de algunas plantas (Bethlenfalvay,


1993; Dubeikovsky et al., 1993; Linderman, 1993; Unestamy Damm, 1993; Llovera et al., 1994; Howell, 1999). Conbase en lo anterior y de acuerdo con Robinson (1987) yGarca (1993a y b; 1998), los sistemas agrcolas deben sermanejados a partir del conocimiento de cada elemento inte-grante, es decir, en un sentido holstico, ya que de esta for-ma no slo se fortalece la sostenibilidad de los agroeco-sistemas, sino que tambin se establecen regulaciones a losorganismos potencialmente dainos para los cultivos me-diante la presencia de antagonistas o de diversas alternati-vas biticas o abiticas de escape o resistencia.

1. Reciclaje de materia orgnicaComo se ha visto en los ejemplos anteriores, el manejo de lamateria orgnica y su reciclamiento es considerado comoun elemento importante en la sostenibilidad agrcola. La apli-cacin de materia orgnica, independientemente de su fuen-te, tiene como principal objetivo propiciar el mejoramientode la estructura y caractersticas qumicas de los suelos. Estaadicin contribuye en forma significativa a la induccin dela diversidad y actividad microbiana; con ello se modificantodos los aspectos bioqumicos (enzimas, por ejemplo) yfisicoqumicos que intervienen en el mejoramiento de lafertilidad del suelo.

El reciclaje de la materia orgnica, producto de los resi-duos de cosecha, permite el mejoramiento de las caracters-ticas del suelo cuando se incorporan en ste y se exponen alos procesos de mineralizacin mediante reacciones de oxi-dacin y reduccin, favorecidos por la humedad, la tempe-ratura y el pH, la profundidad del suelo y la aireacin. Estosprocesos provocan que los nutrimentos contenidos en losresiduos sean transformados de una forma orgnica a unaforma inorgnica, lo cual permite su liberacin y disponibi-lidad para las plantas. La materia orgnica est conformadapor compuestos ricos en carbono, nitrgeno, fsforo y agua,principalmente. stos propician que los microorganismosresponsables de la mineralizacin (Chung et al., 1988; Estradaet al., 2000; Corlay et al., 2000) tengan las fuentes denutrimentos y energa requeridas para propiciar su desarro-llo y metabolismo (Ferrera, 1995; Alarcn y Ferrera, 2001).

La transformacin de la materia orgnica puede ser lleva-da a cabo ex situ, mediante procesos bien caracterizados comoel composteo y vermicomposteo, cuyo proceso involucra laincorporacin y actividad de ciertas lombrices de tierra (Eiseniaphoetida, E. Andrei, etc.) una vez que el material ha sido pre-composteado. Ambos procesos biotecnolgicos son excelen-tes para generar abonos agrcolas. En el caso de la vermi-composta, el material obtenido est enriquecido tanto qumi-ca como biolgicamente por la actividad de las lombrices y

por la dinmica microbiana y bioqumica que se establecedurante el proceso (Corlay et al., 1999; Quintero et al., 2000).

Un aspecto importante a ser considerado en la transfor-macin de la materia orgnica es la relacin C:N. El nitrge-no es un elemento esencial requerido para el crecimientomicrobiano y la degradacin de la materia orgnica. Cuan-do la materia orgnica tiene alto contenido de nitrgeno, losmicroorganismos tienen suficiente sustrato para inducir ma-yor mineralizacin, ya que la microflora (bacterias, hongosy actinomicetos) satisface plenamente sus necesidades de N,por lo que no es un factor limitante para ellos. Por el con-trario, si el contenido de N es bajo, la tasa de descomposi-cin de la materia orgnica disminuye drsticamente y latasa de mineralizacin de carbono orgnico depender de laadicin de fuentes nitrogenadas. Rynk et al. (1988) sealanque para que el proceso del composteo se desarrolle enforma ptima se requiere una relacin C:N de 25:1 a 30:1,adems de otras condiciones de temperatura, pH y presen-cia de microorganismos que transformen la materia orgni-ca (Santamara, 1999). En cuanto al proceso del vermi-composteo, adems del origen del material, se debe cumplircon una relacin C:N menor a 22:1. Estos conocimientospermiten predecir la mineralizacin de los materiales utili-zados, como restos de plantas, preferentemente legumino-sas, o estircoles. La relacin C:N puede ser de utilidad paraestablecer ndices de estabilidad y no de la madurez de lasvermicompostas (Santamara, 1999).

Un parmetro para evaluar el impacto de la adicin demateria orgnica en los suelos es la evaluacin de la produc-cin de CO2 por obras de la actividad respiratoria de losmicroorganismos, la cual tiende a incrementarse con la in-corporacin de materia orgnica (Wick et al., 1998; lvarez-Sols et al., 2000). Todos estos aspectos han sido motivo dediversas investigaciones relacionadas con la caracterizacinde la calidad de los suelos a partir del estudio de diversosindicadores (Rasad et al., 1996; Drinkwater et al., 1996; Smithy Doran, 1996), entre los que destacan los aspectosmicrobianos que componen la fase viva de un suelo (Rice etal., 1996; Dick et al., 1996; Blair et al., 1996; Parkin et al.,1996; Wick et al., 1998; lvarez et al., 2000). Sin embargo,deben de considerarse las diversas condicionantes que po-dran limitar el uso de los materiales orgnicos en los siste-mas agrcolas o incluso para recuperacin de zonas margi-nadas, ya que la naturaleza de los residuos (Corlay et al.,1999) y tamao de partcula (Quintero et al., 2000) podranser determinantes en el xito del uso de estos materiales ensuelos de zonas altamente perturbadas por agentes de ero-sin (Wick et al., 1998) o en suelos endurecidos de origenvolcnico, como los tepetates (lvarez et al., 2000).

L A M I C R O B I O L O G A D E L S U E L O E N L A A G R I C U L T U R A S O S T E N I B L E


2. Abonos verdes y cultivos de coberteraEl uso de abonos verdes y cultivos de cobertera ha sido tilpara la conservacin de suelos, esto es, el control de la ero-sin; el mejoramiento de la fertilidad y como componentebsico de los ecosistemas y agroecosistemas sostenibles.

En lo que respecta a la conservacin de suelos, el uso deleguminosas de consistencia herbcea (frijol, haba, alfalfa, veza,trbol blanco, etc.) y leguminosas arbreas (Prosopis leavigata,P. juliflora, Mimosa biuncifera, M. luisiana, Pithecelobium dulce, etc.)ha contribuido en la disminucin del dao producido por elagua y el viento, los principales agentes de erosin, lo cualevita la prdida de los componentes fsicos y biolgicos delsuelo. Adems, este tipo de plantas permite crear sistemas demanejo de suelos con fines de recuperacin de zonas alta-mente degradadas, como los tepetates del Estado de Mxico,Hidalgo y Tlaxcala, lo cual favorece la obtencin de produc-tos consumibles cuando se realiza la rotacin de cultivos comomaz o cebolla en combinacin con las leguminosas e inclusocon materia orgnica (Delgadillo y Ferrrera et al., 1996; Ferreraet al., 1996; Flores y Ferrera, 1996; Navarro y Flores, 1996;Santamara y Ferrera, 1996; Corlay et al., 2000).

Dada la facultad de las leguminosas para fijar nitrgenoatmosfrico, su cultivo ha venido a contribuir en el mejora-miento de la capacidad productiva de diversos sistemas agr-colas. Sin embargo, no todas las leguminosas tienen la mismacapacidad de fijar el nitrgeno atmosfrico, por lo que su usocomo abonos verdes puede ser limitado. Por citar un ejem-plo, la aplicacin de abonos verdes en el cultivo de arrozpresent efectos diferenciales en el rendimiento de grano. Laincorporacin de abono verde de Sesbana emerus produjo ren-dimientos mayores a 6,053 kg ha-1, mientras que abonos ver-des procedentes de Aeschynomene americana y Mucuna pruriensprodujeron menos de 5,000 kg ha-1 (Catn, 1995).

Con el uso de una leguminosa adecuadamente selecciona-da es posible incrementar la productividad de los sistemas deproduccin agrcola. De esta forma, se pueden clasificar lasleguminosas con base en su capacidad de fijar nitrgeno, en-tre las que destacan Canavalia ensiformis, Dolichos lablab, Sesbaniaderingianum (Jimnez, 1993; Ortiz, 1995) y Gliricidia sepium(Melchor et al., 1999); as como por su capacidad de producirbiomasa, como Canavalia ensiformis, Sesbania emerus y Aeschynomeneamericana (Jimnez, 1993; Ortiz, 1995). Mediante el manejode estas leguminosas no slo se beneficia la capacidad deabastecimiento nutrimental de los suelos hacia los cultivos,sino tambin se puede lograr la obtencin de sistemas deproduccin sostenibles como el caso de Tamulte de las Saba-nas (Gonzlez et al., 1990) o como aquellos sistemas de pro-duccin de arroz y palma africana que se manejan tanto enMxico como en Costa Rica, cuya aplicacin se basa en el

aumento de la nutricin de los cultivos y su produccin, ascomo por evitar la competencia que se establece con lasmalezas, ya que las leguminosas, por su cobertura y capaci-dad aleloptica, evitan que las malezas proliferen (Ortiz, 1995).

3. Fijacin simbitica del nitrgeno atmosfricoUna de las lneas de investigacin con mayor estudio en laagricultura es la fijacin biolgica del nitrgeno atmosfrico(FBN), con especial nfasis en la simbiosis Rhizobium-legumi-nosa. En diversas investigaciones se ha puesto de manifies-to los diversos aspectos bsicos relacionados con el micro-simbionte (bacteria). Estos estudios permiten tener el cono-cimiento necesario para utilizar la simbiosis Rhizobium-legu-minosa como tecnologa para la FBN.

El establecimiento de una simbiosis funcional entre la le-guminosa y los rizobias depende de factores como la afini-dad del microsimbionte al macrosimbionte (planta), al igualque de factores abiticos, como temperatura, oxigenacin,nutricin, etc. Una vez establecida la simbiosis, se generanestructuras radicales denominadas ndulos, en las que selleva a cabo la reduccin del nitrgeno atmosfrico (NN)para incorporarlo, mediante la accin de la enzima nitroge-nasa localizada en el interior del simbiosoma, en compues-tos ricos en nitrgeno (glutamina, glutamato, aspartato, aspa-ragina y ureidos, en algunas especies) los cuales sern utili-zados por el metabolismo celular para satisfacer los reque-rimientos de los procesos fisiolgicos de la planta (Werner,1992; Vance y Gantt, 1992; Edvardi y Day, 1997).Mediante el uso de esta simbiosis es posible el mejoramien-to gentico y el incremento de la tasa de fijacin de nitrge-no en leguminosas anuales consideradas de baja eficienciaen la fijacin, como Phaseolus vulgaris y Pisum sativum, en com-paracin con plantas como Vicia faba, Lupinus sp. y Cajanuscajan, cuya tasa de fijacin de nitrgeno es mayor.

Por medio del manejo de los sistemas simbiticos fijadoresde nitrgeno (Rhizobium-leguminosa, Frankia-Casuarina,Anabaena-Azolla, etc.) es posible contribuir directamente alenriquecimiento de la fertilidad del suelo, ya que el ingresoneto de nitrgeno permite la estimulacin de los procesosmicrobianos en la transformacin de la materia orgnica yreciclaje de nutrimentos necesarios en los sistemas agrcolasproductivos, as como en aquellos considerados comoagroecosistemas sostenibles. Por tal razn, los sistemassimbiticos son considerados elementos esenciales en lasostenibilidad agrcola.

4. Simbiosis micorrzicaLos hongos micorrzicos (HM) constituyen uno de los princi-pales componentes microbianos que intervienen en la esta-


bilizacin de las comunidades vegetales integrantes de unecosistema o agroecosistema. Ecolgicamente, los HM hancontribuido a la evolucin y adaptacin de las plantas en elecosistema terrestre. De los seis tipos de micorriza conoci-dos, dos sobresalen por su importante funcin en plantasde inters agrcola, hortcola, frutcola y forestal: micorrizaarbuscular y ectomicorriza (figura 3).

La micorriza arbuscular se refiere a una estructura espe-cializada que se forma por la simbiosis entre hongos del or-den de los Glomales (150 especies de hongos conocidas) y lasraces de ms del 80% de las plantas conocidas en el mundo.Esta simbiosis tiene especial importancia en el mejoramientode la nutricin de las plantas, particularmente fsforo y otrosnutrimentos, lo que induce mayor capacidad de crecimientoa las que se les inoculan estos hongos.

Por otra parte, la ectomicorriza se forma cuando los hon-gos del grupo de los basidiomicetos, ascomycetos y zygomi-

cetos, principalmente, establecen simbiosis con plantas de cli-ma templado que comprenden familias como Pinaceae,Fagaceae, Betulaceae y algunos miembros de las familiasSalicaceae, Tiliaceae, Rosaceae, Leguminosae y Juglandaceae.Se conocen aproximadamente dos mil especies de hongosformadores de ectomicorriza (Prez, 1995).

La simbiosis micorrzica ha cobrado especial inters por suenorme potencial de uso en los diversos programas de pro-duccin de plantas en sistemas de vivero y propagacin(Alarcn y Ferrera, 1999). Al inocular HM en las plantas, staspresentan mayor sanidad, vigor e incluso calidad, caractersti-cas que repercuten en la capacidad de adaptacin a diferen-tes condiciones edficas y climticas, as como en su produc-tividad. Desde el punto de vista ecolgico, los HM han sidoconsiderados como elementos primordiales en la funcionalidadde los sistemas productivos. Prez (1995 y 1998) considera ala simbiosis micorrzica como un componente homeosttico,


FIG U RA 3 . ESTRUCTURA M ORFOL GICA T PICA DE LA S IMBIOSIS M ICORRZICA ARBUSCULAR. A) MICELIO EXTERNO, B) V ESCULAS Y M ICELIO INTRARRADICAL, SE ALADOS CON FLECHAS) Y DE LA S IMBIOSIS ECTOMICORRZICA, C) ESTRUCTURA D ICOT MICA T PICA EN P INOS, D) ESTRUCTURA ECTOMICORRZICA EN C ARYA ILLINOENSIS-N OGAL PECANERO, SE ALADOS CON FLECHAS.

b a

c d

FOTOS DEL ARCHIVO FOTOGR` FICO DEL ` REA DE M ICROBIOLOGA, COLEGIO DE POSTGRADUADOS.


ya que participa como conector y regulador entre el sistemaprimario (plantas) y el subsistema descomponedor (microor-ganismos del suelo), propiciando beneficios en los compo-nentes del sistema (ciclo autocataltico).

En lo que respecta a las interacciones con otros mi-croorganismos, al parecer los HM tienen un efecto induc-tor de poblaciones microbianas cuya actividad fisiolgicarepercute en beneficios para la planta. As como las plan-tas ejercen un efecto rizosfrico sobre los microorganismosque se establecen alrededor de las races, los exudados queproducen las hifas de HM propician cambios significativosen la comunidad microbiana adyacente. En este sentido,se ha detectado mayor cantidad de bacterias diazotrfi-cas y simbiticas, adems de solubilizadoras de fosfatosinsolubles, que inducen el mejoramiento de la nutricin(Gonzlez, 1995) y proteccin de la planta ante patgenosde hbito radical (Linderman, 1993; Bethlenfalvay, 1995;Hamel y St-Arnaud, 1998; Azcn, 2000) cuando en la plan-

ta se establece la simbiosis micorrzica, tanto arbuscularcomo ectomicorrzica.

5. Otros microorganismos de importancia agrcolaExisten otros microorganismos de vida libre capaces de re-ducir el nitrgeno atmosfrico y que son considerados comobacterias diazotrofas (Azospirillum, Derxia, Pseudomonas, Beijeren-ckia, Azotobacter, Entherobacter, y otras). Adems, estas bacte-rias tienen la facultad de promover el crecimiento vegetal atravs de la capacidad de propiciar la sntesis de hormonasreguladoras del crecimiento, como el cido indolactico, ascomo de inhibir el crecimiento e incidencia de patgenos dehbito radical, mediante la secrecin de sustancias de tipoantibiticas (Alarcn et al., 1999; Ferrera et al., 1999; Alarcny Ferrera, 2001) (figura 4b). Otras bacterias tienen la capaci-dad de solubilizar compuestos ricos en fsforo (figura 4a),que no est disponible para las plantas, mediante su actividadfisiolgica de secretar cidos orgnicos y enzimas denomina-

FIGURA 4. ACTIVIDAD FISIOLGICA DE ALGUNOS GRUPOS MICROBIANOS QUE SE ESTABLECEN EN LA RIZOSFERA DE LAS PLANTAS Y QUE PARTICIPAN EN LA

SOSTENIBILIDAD DE ECOSISTEMAS Y AGROECOSISTEMAS. A) BACTERIAS SOLUBILIZADORAS (VER HALOS DE SOLUBILIZACIN) DE FOSFATO INORGNICO, B) BACTERIAS

ANTIBITICAS A PATGENOS, C) HONGOS ENDORRIZOSFRICOS ANTIBITICOS (SP2) A HONGOS PATGENOS (PI) Y D) HONGOS ENDORRIZOSFRICOS

MICOPARASTICOS (BIOTRFOS).

Hongos endorrizosfricos con propiedades antibi ticas

Solanum sp2

Pi Pi sp2

c Hospedero

Micoparsito

d

Bacterias de la tuberosfera de Solanum tuberosum, antibi ticas a Phytophthora infestans (Pi)

b Pi

a

FOTOS DEL ARCHIVO FOTOGRFICO DEL REA DE MICROBIOLOGA, COLEGIO DE POSTGRADUADOS.


das fosfatasas, por lo que propician la liberacin del fsforopara que las plantas puedan aprovecharlo.

Algunos hongos filamentosos (no micorrzicos) del suelose asocian con races (hongos endorrizosfricos) de plantas,stos intervienen en la solubilizacin de fsforo, minera-lizacin de la materia orgnica y contribuyen tambin en elcontrol biolgico de otros hongos patgenos (figura 4c). Eneste ltimo caso, los mecanismos de accin de estos hongosse fundamentan en actividad micoparastica (Ferrera, 1977;Espinosa et al., 1999) de tipo biotrfica (en la que slo sealimentan del hongo parasitado sin provocarle la muerte) ynecrotrfica (en la que se produce la muerte del hongoparasitado, figura 4d).

Conclusiones

Con base en el planteamiento anterior se ha podido apreciarla importancia de la actividad de los microorganismos en losdiferentes aspectos que denotan la fertilidad de un suelo y lasostenibilidad de ecosistemas y agroecosistemas. El manejode diversas prcticas culturales (establecimiento de legumi-nosas en rotacin de cultivos, abonos verdes, aplicacin demateria orgnica) permite que los sistemas agrcolas requie-ran menos aplicaciones externas de energa; con ello se favo-rece la conservacin del recurso suelo en una condicin pordems favorable. Por otra parte, estas prcticas permiten quela actividad microbiana sea favorecida y que se tenga mayordiversidad de microorganismos, de tal forma que se establez-can diversas relaciones trficas que contribuyan a la sanidady fertilidad de los suelos manipulados en esta forma.

El conocimiento de la actividad fisiolgica de losmicroorganismos del suelo ha permitido seleccionar aquelloscon potencial de uso en la agricultura. De esta manera, elhombre ha utilizado bacterias y hongos que propician mejorcrecimiento y desarrollo de las plantas en los agroecosistemasdonde se aplican. Con ello, y de acuerdo con un adecuadomanejo de los sistemas, es posible incrementar la actividadmicrobiana del suelo, propiciando as el fortalecimiento de lasostenibilidad de los ecosistemas y agroecosistemas. Sin em-bargo, el uso de ciertos microorganismos debe contemplaralgunos aspectos que permitan definir su potencial benficoe incluso la factibilidad de utilizarlos, ya que algunos de ellosno son susceptibles de ser aplicados directamente en cultivosbsicos (frijol o maz), como es el caso de los hongosmicorrzicos arbusculares, por ejemplo. La seleccin de losmicroorganismos a utilizar, as como de las condiciones delsitio, es un elemento determinante en el xito del uso demicroorganismos alctonos. Con base en lo anterior, es pre-ferible contemplar la implementacin de prcticas culturales

para favorecer as el aumento y actividad microbiana autctonade un sitio dado, cuando las condiciones de suelo y clima lopermitan. En caso contrario, como los sitios con alto gradode perturbacin por erosin o por agentes de contaminacin,la introduccin de microorganismos alctonos puede consti-tuir una excelente alternativa de recuperacin y rehabilita-cin, aunque a largo plazo.

BIBLIOGRAFA

Alarcn, A. y R. Ferrera (1999). Manejo de la micorriza arbuscular en

sistemas de propagacin de frutales, Terra. 17:179-19.

______ (2001). Los microorganismos en la nutricin de cultivos, en

Alcantar, G. (ed). Nutricin de cultivos. Colegio de Postgraduados Monteci-

llo, Estado de Mxico. En prensa.

______; M. Manjarrez; N. Grunwald y H. Lozoya (1999). Bacterias rizosfricas

y de la tuberosfera de tres variedades de papa en funcin de su ciclo

fenolgico, en Rodrguez, L. y J. Escobar (eds). Memorias XXII Congreso

Nacional de Control Biolgico. Colegio de Postgraduados, Montecillo, Esta-

do de Mxico

Alvarez, J.; R. Ferrera y J. Etchevers (2000). Actividad microbiana en tepetate

con incorporacin de residuos orgnicos Agrociencia 34:523-532.

Arshad, M.; B. Lowery y B. Grossman (1996). Physical Tests for Monitoring

Soil Quality, en Doran, J. and A. Jones (eds). Methods for Assessing Soil

Quality. Soil Science Society of America (SSSA). Special Publication,

Number 49. Madison, Wisconsin, USA.

Azcn, R. (2000). Papel de la simbiosis micorrzica y su interaccin con

otros microorganismmos rizosfricos en el crecimiento vegetal y

sostenibilidad agrcola, en Alarcn, A. y R. Ferrera (eds). Ecologa,

fisiologa y biotecnologa de la micorriza arbuscular. Mundi Prensa, Mxico.

Barea, J. (1991). Vesicular Arbuscular Mycorrhizae as Modifiers of Soil

Fertility, en Stewart, B. (ed). Advances in Soil Science. Vol 15. Springer-

Verlag, Nueva York.

Bethlenfalvay, G. (1993). The Mycorrhizal Plant-Soil System in Sustainable

Agriculture, en Ferrera, R. y R. Quintero (eds). Agroecologa, sostenibilidad

y educacin. Centro de Edafologa, Colegio de Postgraduados. Montecillo,

Estado de Mxico.

Blair, J.; P. Boleen y D. Freckman (1996). Soil Invertebrates as Indicators of

Soil Quality, en Doran, J. y A. Jones (eds). Methods for assessing soil quality.

Soil Science Society of America (SSSA) Special Publication, Number 49

Madison, Wisconsin, USA.

Chung, Y.; H. Hoitink y P. Lipps (1988). Interactions Between Organic



Matter Decomposition Level and Soilborne Disease Severity, Agric

Ecosystems Environ. 24:183-193.

Corlay, L.; R. Ferrera; J. Etchevers; A. Echegary y J. Santizo (1999). Cintica

de grupos microbianos en el proceso de produccin de composta y

vermicomposta, Agrociencia. 33:375-380.

______.; R. Garca y R. Ferrera (2000). Aplicacin de vermicomposta y

micorriza arbuscular en cebolla establecida en tepetate en Alarcn, A. y

R. Ferrera (eds). Ecologa, fisologa y biotecnologa de la micorriza arbuscular.

Mundi Prensa, Mxico.

Delgadillo, J. y R. Ferrera (1996). Melilotus albus inoculado con Rhizobium

meliloti y aplicacin de materia orgnica en la recuperacin de tepetates,

en Zebrowski, C. y G. Trujillo (eds). Suelos volcnicos endurecidos. III Simpo-

sio Internacional. Diciembre. Quito, Ecuador.

Dick, R.; D. Breakwell y R. Turco (1996). Soil Enzyme Activities and

Biodiversity Measurements as Integrative Microbiological Indicators,

en Doran, J. y Jones, A. (eds). Methods for Assessing Soil Quality. Soil Science

Society of America (SSSA). Special Publication, Number 49 Madison,

Wisconsin, USA.

Drinkwater, L.; C. Cambardella; J. Reeder y C. Rice (1996). Potentially

Mineralizable Nitrogen as an Indicator of Biologically Active Soil

Nitrogen, en Doran, J. y Jones, A. (eds). Methods for Assessing Soil Quality.

Soil Science Society of America (SSSA). Special Publication, Number 49


Dubeikovsk,y A.; E. Mordukhova; V. Kochetkov; F. Polikarpova y A. Boronin

(1993). Growth Promotion of Blackcurrant Softwood Cuttings by

Recombinant Strain Pseudomonas fluorescens BSP53a synthesizing an increased

amount of indole-3-acetic acid, Soil Biol Biochem. No. 25:P.P. 1277-1281.

Espinosa, C.; R.Ferrera y A. Alarcn (1999). Propiedades antagnicas de

hongos endorrizosfricos aislados de Solanum spp contra Phytophthora

infestans (Mont) De Bary, en Rodrguez, E. y J. Escobar (eds). Memorias

XXII Congreso Nacional de Control Biolgico. Colegio de Postgraduados, Mon-

tecillo, Estado de Mxico.

Estrada, E.; J. Santoyo y A. Robles (2000). Soil mites Associated to

Decomposed Logs in La Mancha Veracruz, Mxico, en Quintero, R.;

T. Reyna; L. Corlay; A. Ibaez y N. Garca (eds). La edafologa y sus

perspectivas al siglo XXI. Tomo I. Colegio de Postgraduados en Ciencias

Agrcolas-Universidad Nacional Autnoma de Mxico-Universidad

Autnoma Chapingo. Mxico.

Ferrera, R. (1977). Estudio del hiperparasitismo de algunos basidiomicetos in vitro. Tesis

Doctoral Escuela Nacional de Ciencias Biolgicas, Instituto Politcnico

Nacional, Mxico.

______ (1995). Efecto de rizosfera en Ferrera, R. y J. Prez (eds).

Agromicrobiologa, elemento til en la agricultura sostenible. Colegio de

Postgraduados en Ciencias Agrcolas, Montecillo, Estado de Mxico.

______; A. Ortz; J. Delgadillo y S. Santamara (1996). Uso de la materia

orgnica en la recuperacin de tepetates y su influencia en los

microorganismos, en Zebrowski, C.; P. Quantin y G. Trujillo (eds).

Suelos volcnicos endurecidos. III Simposio Internacional. Diciembre. Qui-

to, Ecuador.

______; M. Lara; A. Alarcn; N. Grunwald y H. Lozoya (1999). Capacidad

antibitica de bacterias aisladas de rizosfera de Solanum tuberosum L contra

Phytophthora infestans (Mont) de Bary, en Rodrguez, E. y J. Escobar (eds).

Memorias XXII Congreso Nacional de Control Biolgico. Colegio de

Postgraduados, Montecillo, Estado de Mxico.

Flores, A. y R. Ferrera (1996). Uso de vermicomposta y micorriza arbuscular

en cebolla, para la rehabilitacin de tepetates, en Zebrowski, C.; P.

Quantin y G. Trujillo (eds). Suelos volcnicos endurecidos. III Simposio Interna-

cional. Diciembre. Quito, Ecuador.

Garca, R. (1993a). Teora general de sistemas y fitopatologa, en Ferrera, R.

y R. Quintero (eds). Agroecologa, sostenibilidad y educacin. Centro de Edafologa,

Colegio de Postgraduados. Montecillo, Estado de Mxico.

______ (1993b). Dos cursos de fitopatologa con un enfoque holstico

en Ferrera, R. y R. Quintero (eds). Agroecologa, sostenibilidad y educacin.

Centro de Edafologa, Colegio de Postgraduados. Montecillo, Estado de

Mxico.

Garca, R. (1998). Manejo de agroecosistemas tropicales, en Ferrera, R. y J.

Prez (eds). Manejo de agroecosistemas sostenibles. Textos Universitarios, Uni-

versidad Veracruzana. Mxico.

Gonzlez, M. (1995). Interaccin de la simbiosis endomicorrzica y la fija-

cin biolgica de nitrgeno, en R Ferrera y J Prez (eds). Agromicrobiologa,

elemento til en la agricultura sustentable. Colegio de Postgraduados en Cien-

cias Agrcolas Montecillo, Estado de Mxico

_____; R. Ferrera; R. Garca y A. Martnez (1990). La fijacin biolgica de

nitrgeno en un agroecosistema de bajo ingreso externo de energa en

Tamulte de las Sabanas, Tabasco, Agrociencia. No. 1.

Gonzlez, A. (1993). Manejo de suelo, agua y vegetacin en sistemas agrco-

las de origen mesoamericano en el Altiplano Central, en Ferrera, R. y

R. Quintero (eds). Agroecologa, sostenibilidad y educacin. Centro de Edafologa,


Hamel, C. y M. St-Arnaud (1998). Interaction Between Plants Through

Arbuscular Mycorrhiza and its Relations With Other Soil Organisms,

en Zulueta, R.; M. Escalona y D. Trejo (eds). Avances de la investigacin

micorrzica en Mxico. Universidad Veracruzana. Mxico.

Howell, C. (1999). Selective Isolation from Soil and Separation in vitro

of P and Q Strains of Trichoderma virens with differential media,

Mycologia 91:930-934.


Jimnez, C. (1993). Aeschynomene americana L., Sesbania emerus (Aubl) Urban y la

urea en supergrnulos como fuentes de nitrgeno en el cultivo de arroz. Tesis de

Maestra en Ciencias Colegio de Postgraduados Montecillo, Estado de

Mxico.

Jimnez, J. y P. Nez (1993). La produccin en chinampas diversificadas

de San Andrs Mixquic, Mxico, D.F, en Ferrera, R. y R. Quintero (eds).

Agroecologa, sostenibilidad y educacin. Centro de Edafologa, Colegio de

Postgraduados. Montecillo, Estado de Mxico.

Linderman, R. (1993). Effects of Microbial Interactions in the

Mycorrhizosphere of Plant Growth and Health en Ferrera, R. y R.

Quintero (eds). Agroecologa, sostenibilidad y educacin. Centro de Edafologa,

Colegio de Postgraduados Montecillo, Estado de Mxico.

Llovera, L.; J. Snchez y J. Pea (1994). Reduccin de acetileno por bacterias

asociadas a races de especies de nopal (Opuntia L.), Latin-Amer Microbiol.

36:183-189.

Mary, B.; S. Recous; D. Darwis y D. Robin (1996). Interactions Between

Decomposition of Plant Residues and Nitrogen Cycling in Soil, Plant

Soil. 181: 71-82.

Melchor, J.; J. Vargas; R. Ferrera; J. Etchevers y A. Velsquez (1999). Activi-

dad de la nitrogenasa en Gliricida sepium en diferentes regmenes de

poda, Terra .17:299-308.

Navarro, H. y D. Flores (1996). Manejo agronmico diferencial de la asocia-

cin maz-haba en tepetate de quinto ao de uso agrcola, en Zebrowski,

C.; P. Quantin y G. Trujillo (eds). Suelos volcnicos endurecidos. III Simposio

Internacional Quito, Ecuador. Diciembre.

Ortiz, C. (1995). Aporte de nitrgeno y control de arvenses por el uso de leguminosas en el

cultivo del arroz. Tesis de Maestra en Ciencias Colegio de Postgraduados

Montecillo, Estado de Mxico.

Parkin, T.; J. Doran y E. Franco (1996). Field and Laboratory Tests of Soil

Respiration, en Doran, J. y A. Jones (eds). Methods for assessing soil quality.

Soil Science Society of America (SSSA). Special Publication, Number 49.


Prez, J (1995). La simbiosis ectomicorrzica y su importancia ecolgica,

en Ferrera, R. y J. Prez (eds). Agromicrobiologa, elemento til en la agricultura

sustentable. Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrcolas. Montecillo,

Estado de Mxico.

______ (1998) La ectomicorriza, una simbiosis mutualista til en el soste-

nimiento de Gaia, el planeta viviente, en Ferrera, R. y J. Prez (eds).

Manejo de agroecosistemas sostenibles. Textos Universitarios. Universidad

Veracruzana. Mxico.

______ y R. Ferrera (1996). Prefacio, en Prez, J. y R Ferrera (eds). Nuevos

horizontes en agricultura: Agroecologa y desarrollo sostenible. Colegio de

Postgraduados en Ciencias Agrcolas Montecillo, Estado de Mxico.

Quintero, R; R.Ferrera; J. Etchevers; N. Garca; R. Rodriguez; G. Alcantar y A.

Aguilar (2000). Vermicomposteo, composteo y su dinmica microbiana,

en Quintero, R.; T. Reyna; L. Corlay; A. Ibaez y N. Garca (eds). La

edafologa y sus perspectivas al siglo XXI. Tomo I. Colegio de Postgraduados en

Ciencias Agrcolas-Universidad Nacional Autnoma de Mxico-Univer-

sidad Autnoma Chapingo. Mxico.

Rice, C.; T. Moorman y M. Beare (1996). Role of microbial biomass carbon

and nitrogen in soil quality, en Doran, J. y A. Jones (eds). Methods for

assessing soil quality. Soil Science Society of America (SSSA). Special

Publication, Number 49. Madison, Wisconsin, USA.

Rynk, R; M. Van de Kamp; G. Wilson; M. Singley; T. Richard; J. Kolega; F.

Gouin; L. Laliberty Jr.; D. Kay; D. Murphy; H. Hoitink y W. Brinton

(1988). On Farm Composting Handbook, en Rynk, R. (ed). Northeast

regional agricultural engineering service. Cooperative extension Ithaca, New

York.

Robinson, R. (1987). Manejo del hospedante en patosistemas agrcolas. Trad. Garca, R.


Rojas, R.T. (1991). La agricultura en la poca prehispnica, en Rojas, T.

(Coord.). La agricultura en tierras mexicanas desde sus orgenes hasta nuestros das.

Serie Los Noventas. Conaculta-Grijalbo. Mxico.

Santamara, S. (1999). Escalamiento de los procesos de composteo y vermicomposteo: aspectos

biolgicos y nutrimentales. Tesis de Maestra. Colegio de Postgraduados en

Ciencias Agrcolas. Montecillo, Estado de Mxico.

______ y R. Ferrera (1996) Adicin de vermicomposta e inoculacin

endomicorrzica en seis variedades criollas de maz cultivadas en

tepetate, en C. Zebrowski; P. Quantin y G. Trujillo (eds). Suelos volcnicos

endurecidos. III Simposio Internacional Quito, Ecuador. Diciembre.

Smith, J. y J. Doran (1996). Measurement and Use of pH and Electrical

Conductivity for Soil Quality Analysis, en Doran, J. y A. Jones (eds).

Methods for Assessing Soil Quality. Soil Science Society of America (SSSA).

Special Publication, Number 49. Madison, Wisconsin, USA.

Udvardi, M. y D. Day (1997). Metabolite Transport Across Symbiotic

Membranes of Legume Nodules, Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol

48:493-523.

Unestam, T. y E. Damm (1993). Biological Control of Seedling Diseases by

Ectomycorrhizae, Diseases Insects Forest Nurseries. October. Ed INRA, Paris

1994 (Les Colloques, No. 68).

Vance, C. y J. Gantt (1992). Control of Nitrogen and Carbon Metabolism in

Root Nodules, Physiologia Plantarum 85:266-274.

Werner, D. (1992). Physiology of Nitrogen-Fixing Legume Nodules:

Compartments and Functions, en Stacey, G.; R. Burris y H. Evans (eds).

Biological nitrogen fixation. Chapman & Hal. New York.

Wick, B.; R. Khne y P. Vlek (1998). Soil Microbiological Parameters as

Indicators of Soil Quality Under Improved Fallow Management Systems

in South-Western Nigeria, Plant Soil. 202:97-107.


10402108.pdf

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