Novedoso método para proporcionar nitrógeno a las plantas sin contaminación por nitratos

Habiendo crecido en una granja avícola, una cosa que se tenía clara era la abundancia era estiércol rico en nitrógeno, que el agricultor del campo estaba muy feliz de usar en los cultivos de maíz y trigo. ¿Por qué? Porque se ahorra dinero en insumos. El uso de estiércol todos los años prácticamente eliminó la necesidad de grandes cantidades de fertilizantes a base de nitrógeno, porque el maíz y trigo obtienen su nitrógeno en forma de amoníaco del estiércol todos los años. La aparición de un cultivo de soja en el campo fue una rara ocasión, con la necesidad principal de alternar de vez en cuando para mantener bajas las enfermedades específicas del maíz o el trigo. Una cosa es segura, no se estaba contribuyendo al exceso de escorrentías de nitratos hacia los arroyos y cuerpos de agua cercanos, porque no había necesidad de fertilizar en exceso con productos químicos.

Si bien algunas granjas de hoy están tratando de salir del tren de los monocultivos y rotar cultivos, muchas granjas grandes todavía tienden a cultivar maíz o trigo en el mismo campo todos los años, lo que requiere una gran cantidad de fertilizantes a base de nitrógeno. La rotación de maíz y soja, por supuesto, ayudará al suelo y disminuirá la necesidad de fertilizantes a base de nitrógeno. De hecho, la soja trabaja con las bacterias fijadoras de nitrógeno para extraer el nitrógeno del aire y proporcionar los nutrientes (amoníaco) que requiere la planta de soja, una verdadera relación simbiótica entre la soja y las bacterias.

Pero, ¿qué pasaría si, como la soja, los guisantes y otras legumbres, el maíz y el trigo pudieran tener su propia relación simbiótica con las bacterias del suelo que pudieran extraer nitrógeno del aire y fijarlo de tal manera que las plantas de maíz y trigo pudieran tener nitrógeno sin el agricultor? ¿Tiene que verter de forma ineficaz cargas de nitrógeno gaseoso o fertilizantes nitrogenados en el suelo?

Esto es lo que se propuso hacer una empresa de investigación relativamente nueva, que se llama BioConsortia. BioConsortia no solo está desarrollando un sistema para que el maíz y el trigo produzcan su propio aporte de nitrógeno a través de una relación simbiótica con, permítanme decir, “recolectadas a mano”, bacterias fijadoras de nitrógeno, sino que la compañía también ha estado trabajando en el desarrollo de bacterias altamente efectivas, bioplaguicidas no químicos.

El Director Ejecutivo de BioConsortia, Marcus Meadows-Smith, parece tener una mejor idea de la misión de esta empresa, sobre brindar al maíz y al trigo la oportunidad de desarrollar su propio suministro de nitrógeno, tal como lo hacen la soja y los guisantes.

Cómo funciona el proceso

El proceso patentado y patentado, Selección Microbiana Avanzada (SMA), que Meadows-Smith describe, suena un poco a selección natural, o algo así como el mismo proceso se usó para seleccionar semillas para productos de jardín: Guardad las semillas de las plantas más saludables para plantear el año siguiente. Pero, por supuesto, la SMA es mucho más complejo.

“Comenzamos como fitomejoradores. No aislamos microbios del medio ambiente”, indica Meadows-Smith. “Lo que hacemos es cultivar plantas en una amplia gama de suelos”.

Luego describe cómo funciona este proceso a través de un ejemplo para encontrar plantas que puedan sobrevivir al patógeno parasitario destructivo Pythium, que normalmente se encuentra en el suelo; pero para fines de experimentación, se agrega al suelo de prueba para ver qué plantas sobreviven naturalmente a esta enfermedad generalmente mortal.

“Pythium es muy destructivo. Mata las plántulas jóvenes”, explica Meadows-Smith. “Entonces, cuando plantamos mil semillas, es posible que solo encontremos media docena que sobrevivan y broten. Lo que hacemos es tomar todo el microbioma vegetal de las plantas que sobreviven, ponerlas en la siguiente ronda de semillas y luego agregamos la enfermedad de Pythium nuevamente, pero la planta ahora está protegida por el microbioma que surgió con esas semillas.

“Cuando pasemos a la siguiente ronda, veremos que casi todas las plantas sobreviven porque lo que hemos hecho es evolucionar el microbioma de la planta y hemos acumulado los microbios beneficiosos que la protegen”, puntualiza el experto.

Aplique el mismo proceso para descubrir bacterias fijadoras de nitrógeno para el maíz

“La forma en que descubrimos nuestro microbio fijador de nitrógeno es que cultivamos mil semillas en el suelo sin nitrógeno, o con niveles muy bajos de nitrógeno, y la primera ronda, la mayoría de las plántulas de maíz simplemente se agotaron”, comental Meadows-Smith. “No podrían crecer en ausencia de nitrógeno. Pero los pocos que teníamos, pudimos reclutar microbios naturales del suelo de fondo, que fijan el nitrógeno atmosférico. Entonces, hay ciertas clases de microbios que pueden tomar nitrógeno del aire y convertirlo en amoníaco que la planta puede usar para crecer”, agrega.

Fuera del agua, el nitrógeno es el principal impulsor del rendimiento y el crecimiento de los cultivos. Sin nitrógeno, una planta se verá muy enferma, dice Meadows-Smith. “Así que hicimos el mismo proceso interesante para descubrir un conjunto natural de microbios que se asociarían con las plantas de maíz y trigo y fijarían el nitrógeno atmosférico”.

Ahora, como probablemente sepa, si cultiva soja o guisantes, la mayoría de los agricultores suministran solo una fracción de los fertilizantes nitrogenados que aplican a un cultivo de maíz, dice Meadows-Smith. Esto se debe a que a lo largo de los milenios se ha desarrollado una relación simbiótica entre estos microbios fijadores de nitrógeno y los guisantes y las plantas de frijol. Pero esa relación simbiótica no existe para los cultivos de monocotiledóneas (maíz y trigo). “Lo que hemos hecho es salir y descubrir microbios que colonizan las plantas de maíz y trigo y fijan el nitrógeno atmosférico”.

Determinando la eficacia del proceso

Meadows-Smith y sus investigadores querían saber cómo y con qué frecuencia los microbios fijadores de nitrógeno colonizaban la planta de maíz o trigo. Marcaron los microbios con una proteína fluorescente, por lo que son detectables bajo el microscopio ya que tienen una fluorescencia verde, amarilla o roja, dependiendo de la proteína utilizada. Entonces, el siguiente paso fue determinar si los microbios estaban colonizando el trigo y el maíz cada vez, y si lo estaban, qué tipos de suelo, pH y temperaturas eran ideales para el crecimiento. Si las condiciones toleradas fueran demasiado estrechas, entonces los microbios podrían trabajar en un campo de crecimiento pero no en otro, lo que no es bueno para diferentes suelos agrícolas y condiciones climáticas.

Lo que encontraron los investigadores fue que el microbio crece en suelos con un pH de 5 a 9, y en temperaturas de 4 a 25°C (aproximadamente 39 a 77°F). En suelos fríos, al microbio no le gustan las condiciones ácidas, por lo que los investigadores encontraron otro microbio al que le gustan los suelos ácidos y fríos, y los juntaron.

¿Cuándo / cómo se aplican los microbios?

Si bien los pesticidas biológicos se pueden aplicar a los cultivos en cualquier momento (e incluso en la fructificación), los microbios fijadores de nitrógeno pueden aplicarse como tratamiento de semillas o colocarse en el surco en el momento de la siembra, afirma Meadows-Smith. Con cultivos de alto valor, en realidad se puede aplicar a través de un sistema de riego por goteo. Aplicar a la semilla es muy rentable porque a medida que la semilla germina, los microbios son realmente alimentados por la plántula joven. Luego, los microbios colonizan la planta y crecen con la planta. Entonces, los microbios en realidad se fabrican in situ en la planta y los microbios crecen juntos.

BioConsortia también está desarrollando productos nematicidas. Los nematodos (gusanos redondos) suelen reducir la producción de cultivos. Pero los microbios en la semilla crecen con el sistema de raíces y lo protegen de la invasión de nematodos, dice Meadows-Smith. Por tanto, el cultivo por encima del suelo es sano. La última medida de si el sistema está funcionando es el rendimiento. Un mayor rendimiento indica éxito. Es muy fácil saber si una planta está estresada por nitrógeno; su color y crecimiento son buenos indicadores, pero al igual que los nematicidas, sus rendimientos más altos, al tiempo que reducen los insumos de fertilizantes, es el último indicador de éxito.

El proceso es eficiente como lo es con las plantas fijadoras de nitrógeno de forma natural, como la soja y las legumbres. “Se estima que el 50% del fertilizante nitrogenado aplicado por los productores se pierde en el medio ambiente”, dice Meadows-Smith. Se pierde en la atmósfera y se filtra en las aguas subterráneas y se escurre en los arroyos, creando zonas muertas en lagos y océanos donde los peces y crustáceos no pueden vivir.

Alianza de BioConsortia con Mosaic

“En nuestra oferta de productos, no buscamos reemplazar todos los fertilizantes nitrogenados sintéticos”, asevera Meadows-Smith. “Queremos reducir la aplicación inicial de fertilizantes en aproximadamente un 25-30% como nuestro primer objetivo”. Meadows-Smith vio el valor de asociarse con una empresa de fertilizantes, pero tenía que ser donde el producto de BioConsortia complementaría a una empresa de fertilizantes.

Esta fue la razón principal por la que BioConsortia se asoció con Mosaic a fines del año pasado. Mosaic en realidad no tiene un producto de nitrógeno, pero es un importante proveedor de fertilizantes de fosfato y potasio, por lo que la asociación tenía sentido.

Mosaic y BioConsortia están colaborando para desarrollar productos microbianos beneficiosos diseñados para reducir la cantidad de aplicación de fertilizantes nitrogenados convencionales, al tiempo que aumentan el rendimiento de los cultivos y los ingresos de los productores. La asociación Mosaic / BioConsortia tiene como objetivo desarrollar productos de tratamiento de semillas y en surcos que mejoren el rendimiento y que se puedan utilizar de forma independiente o en combinación con productos químicos y fertilizantes convencionales.

Reducir significativamente el uso de fertilizantes nitrogenados convencionales requiere una innovación que aún no se ha visto en los productos biológicos actualmente disponibles. “Sin embargo, BioConsortia ya ha descubierto microbios formadores de esporas naturales capaces de fijar nitrógeno atmosférico y colonizar maíz, trigo y otras plantas no leguminosas”, dice Meadows-Smith. “Con tecnologías de edición genética y mejoramiento de cepas tradicionales y de vanguardia específicas, desarrollaremos productos microbianos de cepas naturales y mejorados que aumentarán el rendimiento de los cultivos mientras se mantienen o reducen los aportes de fertilizantes nitrogenados.

“Estamos entusiasmados de asociarnos con Mosaic, un líder probado en agricultura”, dice Meadows-Smith. “Creemos que su experiencia establecida y su acceso al mercado en el campo de los fertilizantes y la nutrición de cultivos es la ruta perfecta al mercado para los innovadores productos microbianos fijadores de nitrógeno. Nuestros microbios complementarán y expandirán el negocio establecido de nutrientes para cultivos de Mosaic en beneficio de los productores de todo el continente americano”.

Mosaic tendrá derechos exclusivos sobre la tecnología de fijación de nitrógeno para cultivos en hileras centrales en las Américas, inicialmente enfocados en maíz, trigo, algodón y caña de azúcar. BioConsortia conservará todos los derechos de la tecnología para cultivos de frutas, verduras, césped y ornamentales y para todos los usos fuera de las Américas. Según el acuerdo, BioConsortia recibirá un pago inicial y financiación para la investigación, así como regalías. No se revelaron detalles adicionales sobre el acuerdo.

Para consultas y más información, póngase en contacto con info@bioconsortia.com o visite BioConsortia online.

Noticia publicada con información de Food Engineering Mag

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