Introducción
⌅El café (Coffea arabica L.) es uno de los productos más valiosos para la economía mundial, que
genera empleos para millones de personas y representa hasta el 80% de
los ingresos por exportación en algunos países (Díaz et al., 2016Díaz,
A., Suárez Pérez, C., Díaz Milanes, D., López Pérez, Y., Morera
Barreto, Y., & López, J. (2016). Influencia del bioestimulante
FitoMas-E sobre la producción de posturas de cafeto (Coffea arabica L.). Centro Agrícola, 43(4), 29-35.
). Es un producto básico tropical importante, con un consumo global creciente (OIC, 2019OIC. (2019). Informe
sobre desarrollo cafetero de 2019. Crecer para prosperar: Viabilidad
económica como catalizador de un sector cafetero sostenible. https://ico.org/documents/cy2019-20/ed-2320c-coffee-development-report.pdf
), y desempeña un papel crucial en la
estructura económica, social y el desarrollo de los países productores.
En Cuba, el cultivo de café se concentra en regiones montañosas como el
Macizo Guamuhaya y Sierra Cristal, destacándose la especie C. arabica (López, 2016López, Y. (2016). Efecto del bioestimulante FitoMas-E y diferentes sustratos sobre la producción de posturas de cafeto (Coffea arabica L.) [Tesis de Maestría]. Universidad de Sancti Spíritus “José Martí Pérez".
). Esta especie produce un café fino y aromático, mientras que C. canephora (robusta) ofrece un café rico en cafeína, más fuerte y ácido (Gotteland & De Pablo, 2007Gotteland, M., & De Pablo, S. (2007). Algunas verdades sobre el café. Revista chilena de nutrición, 34(2), 105-115.
).
La
producción cafetalera cubana se desarrolla principalmente en la región
oriental, con Santiago de Cuba como principal productor, que aporta
4,500 toneladas de C. arabica (50% de la producción nacional) y 3,200 toneladas de robusta (30%) (Cantos et al., 2018Cantos,
G., Pinargote Choéz, J., & Palma Ponce, R. (2018). Influencia de la
fitohormona kinetina en el crecimiento de plántulas de Coffea arábiga
L. injertadas sobre patrón robusta en vivero. Revista cubana de ciencias forestales, 6(2), 134-145.
). Para mejorar la productividad y resistencia a plagas, se emplea el método de injertación hipocotiledonar, utilizando C. canephora como patrón resistente a nematodos y C. arabica para garantizar calidad física y organoléptica (Reyes et al., 2016Reyes,
F., Escamilla-Prado, E., Portilla, E. P., Almaguer-Vargas, G.,
Curiel-Rodríguez, A., & Gómez, J. H. (2016). Evaluación de
productividad, calidad física y sensorial del grano del café (Coffea
arabica L.), en cafetos injertados en el CRUO, Huatusco, Veracruz. Revista de Geografía Agrícola, 45-53.
). Este método es económico y efectivo, según estudios recientes.
La obtención de plántulas sanas y vigorosas es fundamental para plantaciones productivas (J. Sánchez & Cabrera, 2019Sánchez,
J., & Cabrera, R. (2019). Inducción de embriogénesis somática a
partir de explantes foliares en tres variedades de café. Scientia Agropecuaria, 10(2), 259-264.
). En Cuba, se producen anualmente entre 50 y 60 millones de plántulas de café (GEAM, 2012GEAM. (2012). Informe resumen sobre el programa del café y las acciones que se acometen. (Grupo Empresarial Agricultura De Montaña, p. 7). Ministerio de La Agricultura.
).
Sin embargo, el uso intensivo de fertilizantes y materia orgánica en
los sustratos ha llevado a la búsqueda de alternativas biológicas para
reducir costos y mejorar la sostenibilidad (Díaz et al., 2016Díaz,
A., Suárez Pérez, C., Díaz Milanes, D., López Pérez, Y., Morera
Barreto, Y., & López, J. (2016). Influencia del bioestimulante
FitoMas-E sobre la producción de posturas de cafeto (Coffea arabica L.). Centro Agrícola, 43(4), 29-35.
). El
fósforo (P) es un nutriente limitante debido a su alta reactividad en el
suelo, lo que incrementa el uso de fertilizantes químicos y los costos
de producción (Martins et al., 2013Martins,
L. D., Tomaz, M. A., do Amaral, J. F. T., Bragança, S. M., Rodrigues,
W. N., & dos Reis, E. F. (2013). Nutritional efficiency in clones of
conilon coffee for phosphorus. Journal of Agricultural Science, 5(1), 130.
; Reis et al., 2011Reis,
T. H. P., Neto, A. E. F., Guimarães, P. T. G., Curi, N., Guerra, A. F.,
& Marques, J. J. (2011). Dynamics of Forms of Inorganic Phosphorus
in Soil under Coffee Plants as a Function of Successive Annual Additions
of the Nutrient. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 42(8), 980-991. https://doi.org/10.1080/00103624.2011.558966
).
Los microorganismos del suelo
desempeñan un papel esencial en la fertilidad y el reciclaje de
nutrientes en sistemas agroforestales de café. Géneros como Rhizobium, Azotobacter, Pseudomonas y Bacillus han sido informados por su capacidad para solubilizar fosfatos y promover el crecimiento vegetal (Muleta et al., 2013Muleta,
D., Assefa, F., Börjesson, E., & Granhall, U. (2013).
Phosphate-solubilising rhizobacteria associated with Coffea arabica L.
in natural coffee forests of southwestern Ethiopia. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 12(1), 73-84.
; Alcarraz et al., 2019Alcarraz,
M., Heredia Jiménez, V., & Julian Ibarra, J. P. (2019). Cepas
bacterianas nativas con actividades promotoras del crecimiento vegetal
aisladas de la rizosfera de Coffea spp. En Pichanaqui, Perú. Biotecnología Vegetal, 19(4), 285-295.
).
La inoculación con bacterias beneficiosas, como los rizobios,
representa una alternativa sostenible para mejorar el desarrollo del
café y otras especies no leguminosas (Cisneros et al., 2017Cisneros,
C. A., Sánchez-de Prager, M., & Menjivar-Flores, J. C. (2017).
Efecto de bacterias solubilizadoras de fosfatos sobre el desarrollo de
plántulas de café. Agronomía Mesoamericana, 28(1), 149-158.
; Pérez et al., 2019Pérez,
R., Oudot, M., Serrano, L., Hernández, I., Nápoles, M., Sosa, D., &
Pérez-Martínez, S. (2019). Rhizospheric rhizobia identification in
maize (Zea mays L.) plants. Agronomía Colombiana, 37(3), 255-262.
). Estudios han demostrado su efectividad en cultivos como Moringa oleifera, Theobroma cacao y Zea mays (Mazher et al., 2014Mazher,
A., Abdel-Aziz, N., El-Dabh, R. S., El-Khateeb, M. A., & Abd
El-Badaie, A. (2014). Effect of bio fertilization on growth and
constituents of Moringa oleifera Lam. Plants. Middle East J. Agric. Res, 3(4), 793-798.
; Suparno et al., 2015Suparno,
A., Prabawardani, S., Yahya, S., & Taroreh, N. (2015). Inoculation
of arbuscular mycorrhizal fungi increase the growth of cocoa and coffee
seedling applied with Ayamaru Phosphate Rock. J. Agric. Sci., 7, 199-210.
; Pérez et al., 2019Pérez,
R., Oudot, M., Serrano, L., Hernández, I., Nápoles, M., Sosa, D., &
Pérez-Martínez, S. (2019). Rhizospheric rhizobia identification in
maize (Zea mays L.) plants. Agronomía Colombiana, 37(3), 255-262.
).
Este trabajo evaluó el efecto de tres aislados bacterianos de rizobios promotores de crecimiento vegetal en Coffea arabica cv. Isla 5-15 y Coffea canephora cv. Robusta en sus primeros estadios, en el Consejo Popular La Caoba, municipio San Luis. El objetivo fue contribuir a una producción cafetalera más sostenible y eficiente, reduciendo el impacto ambiental y los costos asociados al uso de fertilizantes químicos.
Materiales y métodos
⌅La investigación se desarrolló en la campaña 2020-2021 en el municipio San Luis con una extensión territorial de 764.9 Km², que representa el 18,5 % de área total de la provincia Santiago de Cuba. La zona se encuentra a una altitud de 550 metros sobre el nivel del mar, con una precipitación media anual que oscila entre 500 y 1000 mm. La temperatura promedio es de 24°C, y la humedad relativa alcanza el 60%. El suelo presenta una textura arcillo limosa y un pH de 6.7, con un drenaje natural eficiente. La topografía del terreno es ondulada, con pendientes que varían entre el 15% y el 30%, clasificadas como moderadas a fuertes. Estas condiciones climáticas y edáficas hacen del área un entorno con características particulares para el desarrollo de café y otros cultivos.
Se emplearon semillas de Coffea arabica cultivar Isla 5-15 (Isla 5-15) y Coffea canephora cultivar Robusta (Robusta), que son de alto potencial productivo por debajo de los 300 msnm (Tabla 1). Se utilizaron tres cepas de rizobios provenientes del cepario del Laboratorio de Microbiología del Departamento de Fisiología y Bioquímica Vegetal del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA). Las cepas provinieron de la rizosfera de plantas de arroz (Oriza sativa) y de nódulos de soya (Glycine max).
Se
emplearon inóculos de las cepas de rizobios. Para ello, se partió de
pre inóculos a partir de cepas conservadas en medio Levadura Manitol
(LM) sólido (Vincent, 1970Vincent, J. M. (1970). A manual for the practical study of the root-nodule bacteria. International Biological Programme. https://www.cabidigitallibrary.org/doi/full/10.5555/19711702844
) a 4 ºC, se inocularon erlenmeyers de
100 mL con 10 mL del medio de cultivo líquido. Posteriormente se
incubaron en una zaranda termostalada a 150 rpm y 28 ºC, en oscuridad
durante 20 h. Se inocularon erlenmeyers de 500 mL con 100 mL de medio LM
estéril, los que se incubaron en las mismas condiciones. Los
inoculantes presentaron una concentración celular de 1 x 1010 UFC·mL-1 determinada por el método de diluciones decimales seriadas (10-4-10-5).
Se establecieron dos fases, el pregerminador (semillero) se constituyó como la fase 1 y el propagador (vivero) la fase 2.
La unidad experimental fue de 400 semillas con cuatro repeticiones en cada especie en un diseño completamente al azar. Para comparar los promedios de los tratamientos se utilizó la prueba de Rangos Múltiples de Tukey al 5% de significación.
| Tratamientos | Cepas | Cultivar |
|---|---|---|
| T1 Control absoluto | ||
| T2 Rhizobium alamii | Rpr2 | Isla 5-15 |
| T3 Rhizobium sp. | Rpr2 Rpd16 | Isla 5-15 |
| T4 Bradyrhizobium elkanii | ICA 8001 | Isla 5-15 |
| Tratamientos | Cepas | Cultivar |
| T1 Control absoluto | ||
| T2 Rhizobium alamii | Rpr2 | Robusta |
| T3 Rhizobium sp. | Rpr2 Rpd16 | Robusta |
| T4 Bradyrhizobium elkanii | ICA 8001 | Robusta |
El experimento constó de 4 tratamientos, cada uno con 4 repeticiones, lo que sumó 16 unidades experimentales en total (Figura 1). Cada unidad ocupó un área de 1 m², resultando en un área neta del experimento de 16 m². Para garantizar un crecimiento adecuado y uniforme, la distancia entre semillas se estableció en 0,05 metros. Los pregerminadores contenían 6 m³ de arena de río lavada y tamizada con una malla de 2 x 2 de 11,7 mm de abertura y 1,04 mm de diámetro. Esta arena fue caracterizada químicamente, mostrando contenidos de 75,17 de P₂O₅, 22,6 de K₂O, 6,75 de pH en agua, 0,38 de materia orgánica; 31,47, 13,61 y 0,33 de calcio, magnesio y sodio, respectivamente. Se sembraron 0,4 kg de semillas para el cultivar arábico y 0,44 kg para el cultivar robusta, lo que resultó en 1600 semillas por tratamiento con un 18% de humedad, sin desinfectar.
Las semillas se embebieron durante 1 hora en inoculantes bacterianos, a razón de 1 mL por semilla, mientras que el tratamiento control consistió en semillas no inoculadas. Previamente, se realizó una selección de semillas, descartando aquellas con defectos como grano caracol, grano triángulo, grano monstruo, grano pequeño y semilla brocada o lastimada. Para prevenir enfermedades, el sustrato se desinfectó con el fungicida orgánico de amplio espectro Daconil® (clorotalonil) a una concentración de 3,5 cc·L⁻¹ de agua, aplicado tres días antes de la siembra mediante una bomba de mochila, con el fin de controlar la aparición de R. solani.
Los
canteros pregerminadores se colocaron bajo una tela sarán con un
sombreado del 50% para evitar la incidencia directa de los rayos
solares. Las semillas se sembraron a 1 cm de separación entre ellas y a
2,5 cm de profundidad, en surcos separados a 5 cm. Se estableció una
diferencia de 15 días en la siembra entre los cultivares, sembrando
primero el cultivar robusta. Después de la siembra, las camas se
cubrieron con hojas secas de Vetiver (Chrysopogon zizanioides)
para crear condiciones adecuadas de humedad y temperatura, además de
protegerlas de la acción directa del agua de riego o lluvia (Mag & Gad, 2016Mag, & Gad, P. (2016). cafedequito.com
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). Estas hojas se retiraron al momento de la emergencia.
Se
realizaron tres o cuatro riegos semanales con agua corriente, en
dependencia de las condiciones climáticas, con regaderas plásticas
manuales. La deshierba manual se llevó a cabo a los 17 y 32 días después
de la siembra para eliminar malezas que competían por nutrientes. A los
65 días después de la siembra, se procedió al injerto tipo hendidura o
hipocotiledonar, según las indicaciones de la Asociación Nacional de
Café (ANACAFE, 2017ANACAFE. (2017). Evaluacion de tres nematicidas y la practica de injerto hipocotiledonar en el control de Pratylenchus sp. Asociación Nacional de Café. https://agritrop.cirad.fr/387395
), cuando el patrón estaba en estado de “mariposa” y la yema en estado de “fosforito”.
Variables evaluadas
⌅- Porcentaje
de germinación (PG) (%): Se consideró como semilla germinada aquella
donde el hipocotilo emergía en forma de “bastoncito” a la superficie (Solomon et al., 2001Solomon, E. P., Berg, L. R., & Martin, D. W. (2001). Biología (5ta ed.). McGraw-Hill Interamericana.
). Se determinó a los 30, 40 y 50 días, mediante la fórmula: % G = (Número de semillas germinadas / Número de semillas sembradas) x 100 (Ede et al., 2015Ede, A. E., Ndubuaku, U. M., & Baiyeri, K. P. (2015). Media effects on emergence and growth of moringa (Moringa oleifera Lam) seedlings in the nursery. American Journal of Experimental Agriculture, 3(7), 182-189.
). - Número
de semillas germinadas (NSG): Se cuantificaron durante 50 días,
contabilizando cada cinco días (25, 30, 35, 40, 45 y 50) (Coa et al., 2014Coa,
M., Méndez Natera, J. R., Silva Acuña, R., & Mundarain Padilla, S.
(2014). Evaluación de métodos químicos y mecanismos para promover la
germinación de fosforitos en café (Coffea arabica) var. Catuaí Rojo. Idesia, 32(1), 43-53.
). - Velocidad
de germinación (VG): Se calculó mediante la fórmula: IVG = ∑ (Ni / Ti),
donde Ni es el número de semillas germinadas y Ti el tiempo
transcurrido desde la siembra (Terry et al., 2014Terry,
E., Ruiz Padrón, J., Tejeda Peraza, T., & Reynaldo Escobar, I.
(2014). Efectividad agrobiológica del producto bioactivo Pectimorf® en
el cultivo del Rábano (Raphanus sativus L.). Cultivos Tropicales, 35(2), 105-111.
). - Días al inicio de la germinación (DIG): Se evaluaron desde la siembra hasta la emergencia de la primera plántula (Ortiz et al., 2018Ortiz,
V., ORDAZ CHAPARRO, V., Aldrete, A., ESCAMILLA PRADO, E., SÁNCHEZ
VIVEROS, G., & LÓPEZ ROMERO, R. (2018). Tratamientos pregerminativos
en semillas de dos especies del género Coffea. Agroproductividad. Agroproductividad, 11(4), 68-73.
). - Porcentaje
de Emergencia, PE (%): Se calculó a los 60 días de la siembra, contando
las plántulas en estado fosforito y transformando el resultado en
porcentaje respecto a las 400 semillas sembradas por unidad experimental
(Ortiz et al., 2018Ortiz,
V., ORDAZ CHAPARRO, V., Aldrete, A., ESCAMILLA PRADO, E., SÁNCHEZ
VIVEROS, G., & LÓPEZ ROMERO, R. (2018). Tratamientos pregerminativos
en semillas de dos especies del género Coffea. Agroproductividad. Agroproductividad, 11(4), 68-73.
).
Análisis estadístico
⌅Los
datos se analizaron mediante estadígrafos descriptivos. Se aplicó la
prueba de Kolmogorov-Smirnoff para verificar la normalidad de la
distribución, seguida de un análisis de varianza y comparación de medias
con la prueba de Tukey al 5% (Reyes, 2014Reyes. (2014). Estadística, Matemática y Computación. http://reyesestadistica.blogspot.com//2014/05/prueba-de-tukey-para%20experimentos.html
).
Análisis económico
⌅Según
la metodología del análisis de presupuesto parcial, se calculó el
beneficio bruto por semilla en función del número de plántulas
trasplantables por tratamiento. Los costos variables por semilla
sembrada se restaron del beneficio bruto para obtener el beneficio neto (Evans, 2014Evans, E. (2014). FE573/FE573: Análisis Marginal: Un Procedimiento Económico para Seleccionar Tecnologías o Prácticas Alternativas. Ask IFAS - Powered by EDIS. https://edis.ifas.ufl.edu/publication/FE573
). Los tratamientos se ordenaron de
manera decreciente según el beneficio neto, y se realizó un análisis de
dominancia y marginal para determinar la Tasa Interna de Retorno
Marginal (TIRM), identificando las mejores opciones económicas.
En la Fase 2, correspondiente al propagador o vivero, se utilizó material vegetal consistente en plántulas de café del cultivar Isla 5-15 injertadas sobre Robusta (Tabla 2), las cuales fueron obtenidas de la Fase 1 (semillero). Para el desarrollo de esta fase, se implementó un diseño experimental de bloques al azar con 4 repeticiones o bloques. Con el fin de garantizar la validez de los resultados, se verificó la normalidad de los datos obtenidos en los diferentes experimentos mediante la prueba estadística de Kolmogorov-Smirnov, mientras que la homogeneidad de la varianza se evaluó mediante la prueba de Bartlett.
| Tratamientos | Cepas |
|---|---|
| T1 Control productivo | 100 % de PF |
| T2 Rhizobium alamii Rpr2 | 100 % de PF |
| T3 Rhizobium alamii Rpr2 | 75 % de PF |
| T4 Rhizobium alamii Rpr2 | 50 % de PF |
| T5 Rhizobium alamii Rpr2 | 25 % de PF |
PF: portador fosfórico. Fuente Autores.
El experimento se diseñó con un total de 5 tratamientos, cada uno con 4 repeticiones, lo que resultó en 20 unidades experimentales. Cada unidad experimental cubrió un área total de aproximadamente 1.20 m², con 120 plantas, aunque el área neta por unidad fue de 0.54 m², correspondiente a 54 plantas. El área total del experimento fue de 127.08 m². Cada unidad experimental consistió en 8 filas, con 15 plantas por fila, y se establecieron pasillos de 0.60 m de ancho para facilitar el manejo. El análisis del sustrato utilizado se realizó en el laboratorio de suelos de la provincia de Granma, Cuba.
En la CPA Camilo Cienfuegos se llevó a cabo la etapa del propagador (vivero) en una zona de pendiente moderada (12-25 %), caracterizada por un buen drenaje, lo que permitió la instalación adecuada del almácigo. Se utilizó un tipo de vivero con umbráculo, y se seleccionó un área cercana a la fase 1 de semillero para facilitar el trasplante inmediato hacia el mismo. Posteriormente, se delimitaron las unidades experimentales y los caminos de acuerdo con el diseño experimental aplicado.
Para la reinoculación de las
plántulas injertadas, se sumergió su sistema radicular en un vaso que
contenía 1 mL del inóculo diluido en 9 mL de agua, alcanzando un volumen
final de 10 mL. Este proceso se realizó durante treinta minutos a
temperatura ambiente y bajo condiciones de sombra (Cisneros et al., 2017Cisneros,
C. A., Sánchez-de Prager, M., & Menjivar-Flores, J. C. (2017).
Efecto de bacterias solubilizadoras de fosfatos sobre el desarrollo de
plántulas de café. Agronomía Mesoamericana, 28(1), 149-158.
).
Para evitar la deshidratación, las plántulas injertadas se mantuvieron a
raíz desnuda sobre bandejas con papel toalla kraft, el cual se
humedeció constantemente con un pulverizador.
Se emplearon bolsas
de polietileno negro de 17 x 23 cm, con una capacidad de 1 kg-1 de
sustrato, en las cuales se colocó una planta injertada. El sustrato
consistió en una mezcla de suelo Ferralítico rojo (A. Hernández et al., 2015Hernández, A., Pérez, J. M., Bosch, D., & Castro, N. (2015). Clasificación de los Suelos de Cuba. INCA.
)
y cachaza como materia orgánica, en una proporción de 2:1 (v:v),
complementada con fertilización fosfórica mediante superfosfato triple
(SFT), a razón de 10,9 kg m-3 de la mezcla. Los sustratos se
establecieron volumétricamente según los porcentajes de cada componente
dentro de los tratamientos en estudio, y cada sustrato se mezcló tres
veces al voltear el material con una pala de punta redondeada.
Las plántulas trasplantadas a fundas de vivero, llenas con el sustrato correspondiente, se ubicaron dentro de un umbráculo de techo construido con pencas de guano. Este umbráculo tenía una altura mínima de 2,10 m y estaba sostenido por una estructura de alambres lisos, manteniéndose así durante toda la fase de vivero.
En cuanto al manejo agronómico en esta fase, se aplicó mensualmente urea al 1 % (1 kg de urea en 100 L de agua) de manera foliar, una vez que las posturas desarrollaron el tercer par de hojas verdaderas. Los riegos se realizaron con frecuencia para mantener el sustrato en capacidad de campo. El control de malezas se llevó a cabo de forma manual para evitar daños a las plántulas de cafeto. Dado que la incidencia de enfermedades no superó el 5 % en el vivero, no fue necesario implementar un manejo específico para el control de enfermedades.
Durante el trasplante, las plántulas se posicionaron correctamente para asegurar un buen anclaje, introduciéndolas a mayor profundidad en el agujero realizado en el sustrato. Luego, se elevó la planta hasta el nivel de la unión del tallo y la raíz, y se aporcó a los lados con un palo de madera o un cuchillo.
Variables evaluadas
⌅Se evaluaron 10 posturas seleccionadas al azar por unidad experimental de manera mensual hasta los 210 días (d). Las variables analizadas en estas posturas a los 90, 120, 150 y 210 días incluyeron:
- Altura de planta (cm): se midió la longitud del tallo desde la base hasta el ápice.
- Diámetro de tallo (mm): la medición se realizó a un centímetro por encima de la zona de injerto.
- Número de hojas: se registró el aumento del órgano según la metodología descrita por Julca et al. (2018)Julca,
A., Andia Alarcón, E., Estelita Castro, S., & Borjas Ventura, R.
(2018). Comportamiento de Coffea arabica L. injertadas sobre Coffea
canephora en presencia de nematodos en vivero: Growth of Coffea arabica
grafted onto Coffea canephora in presence of nematodes in nursery. Revista de Investigaciones Altoandinas, 20(3), 267-280.
.
A los 210 días, también se determinó el contenido de fósforo en el vegetal y en el sustrato. Además, se evaluaron las siguientes variables:
- Masa seca de planta (g): se separaron las partes aéreas y las raíces de cada planta, las cuales se colocaron en una estufa a 75 °C hasta alcanzar un peso constante.
- Área foliar (cm²): se estimó utilizando el método propuesto por Soto (1980)Soto, F. (1980). ESTlMAClON DEL AREA FOLIAR EN C. arabica L. A PARTIR DE LAS MEDIDAS LINEALES DE LAS HOJAS. Cultivos tropicales, 2(3), Article 3.
, basado en las dimensiones lineales de la hoja. - Relación parte aérea/raíz: se calculó mediante el cociente entre el peso seco aéreo y el peso seco radical (Jácome et al., 2019Jácome,
C. S., Quintana, Y. G., Rubio, J. P. G., Crespo, Y. A., Pérez, Y. L.,
& Morales, A. (2019). Efecto de Trichoderma harzianum como
bioestimulante en el crecimiento de plántulas de Swietenia macrophylla
en condiciones de vivero. Revista Amazónica. Ciencia y Tecnología, 8(1), 40-51.
). - El
índice de esbeltez (IE) se determinó en función del peso seco total, la
altura de la planta y el diámetro del tallo, mediante la fórmula A/D (Julca et al., 2018Julca,
A., Andia Alarcón, E., Estelita Castro, S., & Borjas Ventura, R.
(2018). Comportamiento de Coffea arabica L. injertadas sobre Coffea
canephora en presencia de nematodos en vivero: Growth of Coffea arabica
grafted onto Coffea canephora in presence of nematodes in nursery. Revista de Investigaciones Altoandinas, 20(3), 267-280.
). - El
índice de calidad de Dickson (ICD) integró la masa seca total de la
planta, el IE y la relación parte seca aérea/parte seca radical,
mediante la fórmula MST/[(A/D) + (MSPA/MSR)] (Encalada, 2017Encalada, M. E. (2017). Efecto
de la luz solar y tres fechas de siembra en el desarrollo de posturas
de cafeto (Coffea arábica L. cv. Caturra) en la Zona Sur de Ecuador [PhD Thesis]. Editorial Universitaria.
).
En estas fórmulas, D representa el diámetro del tallo (mm), A la altura de la planta (cm), MST el peso seco total (g), MSPA la masa seca de la parte aérea (g) y MSR la masa seca de la raíz (g).
Análisis estadísticos de los datos
⌅En la etapa de propagador, se empleó un diseño de bloques al azar (DBA). Una vez realizadas las evaluaciones, se llevó a cabo un análisis de varianza (ANOVA) y la comparación de medias mediante la prueba de Tukey con un nivel de confianza del 95 %. Para este análisis, se utilizó el software estadístico SPSS versión 19 para Windows.
Análisis económico
⌅El análisis económico se realizó según la metodología del análisis de presupuesto descrita en la etapa del pregerminador. Este proceso permitió evaluar los costos y la viabilidad económica del estudio en función de los resultados obtenidos.
Resultados y discusión
⌅Porcentaje de germinación (PG)
⌅Al analizar el comportamiento de la germinación de las semillas de cafeto Isla 5-15 y Robusta en los tres momentos de evaluación posteriores a la siembra (Fase 1), se observó que la inoculación con las tres cepas de rizobios ejerció un efecto positivo significativo en este proceso en comparación con sus respectivos controles (Figura 2). En la especie C. canephora, a los 30 días, las cepas de rizobios Rpr2, Rpr16 y 8001 mostraron un comportamiento similar, con porcentajes de germinación de 28,0 %, 33,33 % y 33,67 %, respectivamente, superando significativamente al control, que registró solo un 6,33 %. A los 40 días, las cepas bacterianas mantuvieron un comportamiento similar, alcanzando porcentajes de 93,33%, 94,0 % y 91,33 %, mientras que el control obtuvo un 73,67 %. A los 50 días, el porcentaje de germinación (PG) de las semillas inoculadas con Rpr2 fue de 96,0 %, con Rpd16 de 95,33 % y con la cepa 8001 de 94,33 %.
Por otro lado, a los 30 días, el porcentaje de emergencia (PE) enC. arabicafue de 2,67 % en el control, siendo superado significativamente por las semillas inoculadas con las cepas de rizobios en estudio, las cuales mostraron un comportamiento similar. A los 40 y 50 días, los porcentajes de emergencia superaron el 82,0 % y 93,0 %, respectivamente (Figura 2). La inoculación con las cepas de rizobios permitió obtener los mejores resultados, los cuales difirieron significativamente de los controles en ambos cultivares.
Los
resultados obtenidos en este estudio confirman que las semillas de café
inoculadas con bacterias promotoras del crecimiento incrementan el
porcentaje de germinación. Este incremento superó el informado por Fernández (2015)Fernández, C. J. (2015). Efecto
de bacterias promotoras de crecimiento vegetal en el cultivo de café
(Coffea arabica L cvTípica) en sus primeros estadíos de su desarrollo [Tesis de Licenciatura, Universidad de Lima]. http://repositorio.lamolina.edu.pe/bitstream/handle/UNALM/1888/P34.F4- T.pdf?sequence=1yisAllowed=y
en el cultivar de café Típica, donde las semillas inoculadas con cepas de Azotobacter y Pseudomonas alcanzaron valores máximos de 61,7 % y 55,0 %, respectivamente. De
manera similar, en este estudio, los tratamientos con bacterias
superaron al control sin inocular.
Además, González et al. (2015)González,
M. E., Rosales Jenqui, P., Castilla Valdés, Y., Lacerra Espino, J. Á.,
& Ferrer Viva, M. (2015). Efecto del Bioenraiz® como estimulante de
la germinación y el desarrollo de plántulas de cafeto (Coffea arabica
L.). Cultivos Tropicales, 36(1), 73-79.
observaron que, en la obtención de plántulas de cafeto del cultivar “Caturra rojo” (Coffea arabica L.), la germinación fue más efectiva con 200 mL·L-1 de Bioenraiz®, logrando porcentajes de 79,4 % y 94,5 % a los 50 y 60
días después de la siembra, respectivamente. Estas plántulas también
presentaron mejores variables evaluadas en comparación con otros
tratamientos.
Este efecto puede atribuirse a la capacidad de las cepas de rizobios para producir compuestos indólicos (I.Hernández & Nápoles, 2017Hernández,
I., & Nápoles, M. C. (2017). Rizobios residentes en la rizosfera de
plantas de arroz (Oryza sativa L.) cultivar INCA LP-5. Cultivos Tropicales, 38(1), 39-49.
, 2019Hernández,
I., & Nápoles, M. C. (2019). Rhizobia Promote Rice (Oryza sativa
L.) Growth: First Evidence in Cuba. En D. Zúñiga-Dávila, F.
González-Andrés, & E. Ormeño-Orrillo (Eds.), Microbial Probiotics for Agricultural Systems (pp. 155-168). Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-030-17597-9_10
),
los cuales están involucrados en procesos como el alargamiento y la
división celular, así como en la diferenciación de tejidos, cambios que
acompañan a la germinación. Se sugiere que las auxinas ejercen una
acción positiva sobre estos procesos relacionados con el sistema
radical, lo que reduce la presión de la pared celular e induce la
síntesis de enzimas específicas. Esto aumenta la plasticidad de la pared
celular y favorece la germinación (González et al., 2015González,
M. E., Rosales Jenqui, P., Castilla Valdés, Y., Lacerra Espino, J. Á.,
& Ferrer Viva, M. (2015). Efecto del Bioenraiz® como estimulante de
la germinación y el desarrollo de plántulas de cafeto (Coffea arabica
L.). Cultivos Tropicales, 36(1), 73-79.
).
Los resultados obtenidos son similares a los informados por Coa et al. (2014)Coa,
M., Méndez Natera, J. R., Silva Acuña, R., & Mundarain Padilla, S.
(2014). Evaluación de métodos químicos y mecanismos para promover la
germinación de fosforitos en café (Coffea arabica) var. Catuaí Rojo. Idesia, 32(1), 43-53.
al utilizar la escarificación mecánica (lijado del pergamino) y la
inmersión en agua durante 24 y 48 horas a los 25 días. En las semillas
inoculadas con las tres cepas, el PG osciló entre 22,33 % y 24,67 %, sin
embargo, Gebreselassie et al. (2010)Gebreselassie,
W., Mohammed, A., & Netsere, A. (2010). Pre-sowing treatment of
coffee (Coffea arabica L.) seeds to enhance emergence and subsequent
growth of seedlings. Res. J. Seed Sci, 3, 218-226.
encontraron que las semillas de C. arabica remojadas durante 12 horas solo tuvieron un 13,28 % de emergencia.
La
imbibición de las cepas bacterianas promotoras del crecimiento durante
una hora permitió alcanzar porcentajes entre 82,0 % y 85,0 %. Sin
embargo, Mohammed et al. (2013)Mohammed,
A., Wosene Gebreselassie, W. G., & Tigist Nardos, T. N. (2013).
Effect of Effective Microorganisms (EM) seed treatment and types of
potting mix on the emergence and growth of coffee (Coffea arabica L.)
seedlings. Int. J. Agric. Res., 8. https://www.cabidigitallibrary.org/doi/full/10.5555/20133248109
alcanzaron un 76.47% de germinación a
los 45 días con un remojo de 72 horas. Las semillas tratadas con
rizobios demostraron ser factibles para mejorar el PE en la mayoría de
las fechas de evaluación (30, 40 y 50 días) tanto en C. arabica como en C. canephora.
Número de semillas germinadas
⌅En el conteo acumulativo en el estadio 00-05 de crecimiento del cafeto (Figura 3), se observan diferencias significativas en la cantidad de semillas germinadas entre los tratamientos con presencia de cepas bacterianas y aquellos sin ellas. Esta expansión fue mucho más precoz en los tratamientos con cepas bacterianas, comenzando aproximadamente a partir de los 35 días, en ambos cultivares. Por otro lado, los controles mostraron una cantidad inferior de semillas germinadas en los seis momentos de evaluación, y requirieron un mayor tiempo para alcanzar un número similar de germinaciones en comparación con los tratamientos que incluían cepas bacterianas.
Respecto
a la precocidad de emergencia, los resultados confirman hallazgos
previos informados por varios autores. Se ha observado que una semilla
con endocarpio presente (pergamino) germina entre los 50 y 70 días (Ortiz et al., 2018Ortiz,
V., ORDAZ CHAPARRO, V., Aldrete, A., ESCAMILLA PRADO, E., SÁNCHEZ
VIVEROS, G., & LÓPEZ ROMERO, R. (2018). Tratamientos pregerminativos
en semillas de dos especies del género Coffea. Agroproductividad. Agroproductividad, 11(4), 68-73.
).
Sin embargo, con la inoculación de rizobacterias promotoras del
crecimiento (RPCV), se acelera tanto la germinación como la emergencia.
Esto se debe a una colonización eficiente por parte de los
microorganismos, que incluye su capacidad para sobrevivir después de la
inoculación y crecer en la espermosfera (región que rodea la semilla) en
respuesta a los exudados producidos por la semilla (Noumavo et al., 2016Noumavo,
P. A., Agbodjato, N. A., Baba-Moussa, F., Adjanohoun, A., &
Baba-Moussa, L. (2016). Plant growth promoting rhizobacteria: Beneficial
effects for healthy and sustainable agriculture. African Journal of Biotechnology, 15(27), 1452-1463.
).
Además, los niveles endógenos de compuestos auxínicos juegan un papel
importante, ya que la respuesta a la aplicación exógena de estos
compuestos depende de factores como su disponibilidad intracelular en
forma libre o conjugada (González et al., 2015González,
M. E., Rosales Jenqui, P., Castilla Valdés, Y., Lacerra Espino, J. Á.,
& Ferrer Viva, M. (2015). Efecto del Bioenraiz® como estimulante de
la germinación y el desarrollo de plántulas de cafeto (Coffea arabica
L.). Cultivos Tropicales, 36(1), 73-79.
).
Porcentaje de Emergencia (PE) %
⌅En cuanto al análisis del porcentaje de emergencia (PE), se evidencia que la aplicación de cepas de rizobios favorece significativamente esta variable, superando a los controles (Figura 4). Al comparar los cultivares Robusta e Isla 5-15 en presencia de estas cepas, se observa que el café Robusta inoculado presentó un PE mayor en un 10 %, 8 % y 8 % en comparación con el café arábico, que registró un 7 %, 6 % y 6 % (p ≤ 0.05). Además, en el café Robusta, las cepas estudiadas mostraron diferencias significativas en el PE, destacándose la cepa Rpr2 con un 97,3 %, seguida por las cepas Rpr16 y 8001 con un 95,33 %. Los valores más bajos de PE se registraron en las semillas no inoculadas.
Por otro lado, en el café Isla 5-15, las cepas estudiadas no mostraron diferencias significativas entre sí, pero sí marcaron un efecto significativo en comparación con el control (Figura 4). Esto indica que, aunque no hubo variaciones notables entre las cepas, su presencia tuvo un impacto positivo en el PE en relación con los tratamientos sin inoculación.
Valores similares a los obtenidos en
este estudio, en cuanto al porcentaje de emergencia de semillas en
condiciones controladas y semicontroladas, se informaron en
investigaciones previas. La selección de rizobios por su efecto en la
germinación y desarrollo incipiente de Moringa oleífera Lam. en
condiciones controladas; la germinación y crecimiento de plántulas de
pimentón y lechuga inoculadas con rizobios; y la identificación
molecular de las cepas, así como el aislamiento y caracterización de
metilobacterias de la filosfera de la hoja de tomate y su efecto en el
crecimiento de las plantas (Senthilkumar & Krishnamoorthy, 2017Senthilkumar,
M., & Krishnamoorthy, R. (2017). Isolation and characterization of
tomato leaf phyllosphere Methylobacterium and their effect on plant
growth. Int J Curr Microbiol App Sci, 6(11), 2121-2136.
; Bécquer et al., 2018Bécquer,
C. J., Cancio, T., Nápoles, J. A., Muir, I., Ávila, U., Álvarez, O.,
& Madrigal, Y. (2018). Selección de rizobios por su efecto en la
germinación y desarrollo incipiente de Moringa oleífera Lam. Fase I:
Condiciones controladas. Cuban Journal of Agricultural Science, 52(4), 473-484.
; Blanco et al., 2018Blanco,
E. L., Castro, Y., Olivo, A., Skwierinski, R., & Barrios, F. M.
(2018). Germinación y crecimiento de plántulas de pimentón y lechuga
inoculadas con rizobios e identificación molecular de las cepas. Bioagro, 30(3), 207-218.
).
Los
valores del porcentaje total de semillas emergidas en los cultivares de
cafeto estudiados superaron los obtenidos en el cultivar de cafeto
Típica, inoculado con cepas de Azotobacter y Pseudomonas (Fernández, 2015Fernández, C. J. (2015). Efecto
de bacterias promotoras de crecimiento vegetal en el cultivo de café
(Coffea arabica L cvTípica) en sus primeros estadíos de su desarrollo [Tesis de Licenciatura, Universidad de Lima]. http://repositorio.lamolina.edu.pe/bitstream/handle/UNALM/1888/P34.F4- T.pdf?sequence=1yisAllowed=y
).
Este autor informó un incremento de aproximadamente el 60.0 % en
condiciones experimentales similares, mientras que, en el presente
estudio, algunas cepas de rizobios incrementaron la germinación en más
del 70,0 %.
Los resultados de emergencia obtenidos en este ensayo fueron similares a los encontrados por Blanco et al. (2018)Blanco,
E. L., Castro, Y., Olivo, A., Skwierinski, R., & Barrios, F. M.
(2018). Germinación y crecimiento de plántulas de pimentón y lechuga
inoculadas con rizobios e identificación molecular de las cepas. Bioagro, 30(3), 207-218.
en el cultivo de Capsicum annuum, superiores a los de Lactuca sativa e inferiores a los informados por Bécquer et al. (2018)Bécquer,
C. J., Cancio, T., Nápoles, J. A., Muir, I., Ávila, U., Álvarez, O.,
& Madrigal, Y. (2018). Selección de rizobios por su efecto en la
germinación y desarrollo incipiente de Moringa oleífera Lam. Fase I:
Condiciones controladas. Cuban Journal of Agricultural Science, 52(4), 473-484.
en la evaluación de ocho aislados nativos de Bradyrhizobium sp. aplicados durante la siembra del cultivo de maíz. El menor valor de
porcentaje de emergencia (PE) fue alcanzado por el cultivar arábico, lo
que podría estar relacionado con la calidad de la semilla utilizada, la
cual podría haber perdido viabilidad debido al contenido de humedad
durante su almacenamiento. Además, el efecto de la bacteria sobre la
variable en estudio puede variar entre especies o cultivares debido a
diferencias genéticas.
Otro aspecto a considerar es que las
semillas de café contienen almidón, grasas, azúcares, sacarosa, taninos y
cafeína, lo que podría contribuir a la efectividad de la colonización,
lo que potencia la interacción benéfica entre el cafeto y los rizobios.
Esto permite mecanismos que inducen una respuesta favorable, con un
aumento en la absorción de agua y la activación enzimática durante la
segunda y tercera etapas del proceso de germinación. Estos factores
pueden potenciar la relación entre el metabolismo y el mecanismo de
acción hormonal, implicado directamente en todas las fases de
desarrollo, especialmente en la fase inicial de germinación de las
semillas (Taiz et al., 2017Taiz, L., Zeiger, E., Møller, I. M., & Murphy, A. (2017). Fisiologia e desenvolvimento vegetal (6ta ed.). Artmed Editora. https://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=PpO4DQAAQBAJ&oi=fnd&pg=PR1&dq=Fisiologia+edesenvolvimento&ots=7SEhvXISVa&sig=bxTtmLfYmacqsdOJh9UZ-C7MWYk
).
Sin embargo, Marquina et al. (2018)Marquina,
M. E., Ramírez, Y., & Castro, Y. (2018). Efecto de bacterias
rizosféricas en la germinación y crecimiento del pimentón Capsicum
annuum L. Var. Cacique gigante. Bioagro, 30(1), 3-16.
encontraron que, en la germinación total del pimentón, diferentes cepas
de rizobios aisladas de nódulos de plantas leguminosas de diversas
zonas del estado Mérida, Venezuela, lograron que las semillas de
pimiento germinaran en un 99,3; 99,3; 99,6 y 99,6 %. Estas cepas habían
sido previamente caracterizadas como fijadoras de nitrógeno,
solubilizadoras de fosfatos y productoras de ácido indol acético. En
contraste, para la lechuga, las cepas no mostraron un efecto promotor de
la germinación en ningún día del experimento, ya que no hubo
diferencias significativas entre estos tratamientos y el control no
inoculado.
Investigaciones recientes, como las realizadas sobre las actividades probióticas de Rhizobium laguerreae en el crecimiento y la calidad de las espinacas, demuestran el efecto
selectivo del genotipo de las plantas, expresado en sus exudados
radicales, sobre la concentración y la diversidad estructural y
funcional de las comunidades microbianas en la rizosfera (Jiménez et al., 2018Jiménez,
A., Flores-Félix, J. D., García-Fraile, P., Mateos, P. F., Menéndez,
E., Velázquez, E., & Rivas, R. (2018). Probiotic activities of
Rhizobium laguerreae on growth and quality of spinach. Scientific Reports, 8(1), 295.
).
Estos estudios sugieren que podría existir una mayor afinidad del
cultivar robusta con las cepas Rpr2, Rpr16 y 8001, lo que podría
explicar, en parte, las diferencias en el efecto de estas cepas en el PE
de los cultivares de café estudiados. El efecto positivo de la
inoculación de rizobios en la emergencia de cafeto en ambos cultivares
podría deberse a un incremento en la actividad metabólica de las
semillas, lo que promovería el crecimiento del embrión, acelerando así
la emergencia (Barraza et al., 2016Barraza,
F., Benavides, O., & Torres, F. (2016). Calidad fisiológica y
energía de germinación de semillas de balsamina (Momordica charantia
L.). Revista de Ciencias Agrícolas, 33(1), 43-52.
; Kanwar et al., 2014Kanwar,
R., Mehta, D. K., & Lal, M. (2014). Effect of seed priming on
physiological parameters of aged and non-aged seeds of bitter gourd,
Momordica charantia L. International Journal of Farm Sciences, 4(3), 24-32.
). Además, las auxinas de origen microbiano podrían tener un efecto positivo en la emergencia de las semillas.
Las
bacterias promotoras del crecimiento de las plantas (PGPB) ejercen un
efecto fitoestimulador como parte de los mecanismos que promueven el
crecimiento vegetal. La producción de fitohormonas, como el ácido
indolacético (AIA) y las giberelinas por estas bacterias, favorece la
germinación de las semillas (I. Hernández et al., 2015Hernández,
I., Nápoles García, M. C., & Morales Mena, B. (2015).
Caracterización de aislados de rizobios provenientes de nódulos de soya
(Glycine max (L.) Merril) con potencialidades en la promoción del
crecimiento vegetal. Cultivos Tropicales, 36(1), 65-72.
; Parray et al., 2016Parray,
J. A., Jan, S., Kamili, A. N., Qadri, R. A., Egamberdieva, D., &
Ahmad, P. (2016). Current Perspectives on Plant Growth-Promoting
Rhizobacteria. Journal of Plant Growth Regulation, 35(3), 877-902. https://doi.org/10.1007/s00344-016-9583-4
). El AIA es una de las hormonas más
importantes debido a sus efectos reguladores, ya que participa en la
división celular, la elongación y la diferenciación celular (Vega et al., 2016Vega,
P., Canchignia Martínez, H., González, M., & Seeger, M. (2016).
Biosíntesis de ácido indol-3-acético y promoción del crecimiento de
plantas por bacterias. Cultivos tropicales, 37, 33-39.
).
La división y el alargamiento celular en el embrión provocan la rotura
de las cubiertas seminales, lo que generalmente ocurre por la emergencia
de la radícula que sale fuera del pergamino (Coa et al., 2014Coa,
M., Méndez Natera, J. R., Silva Acuña, R., & Mundarain Padilla, S.
(2014). Evaluación de métodos químicos y mecanismos para promover la
germinación de fosforitos en café (Coffea arabica) var. Catuaí Rojo. Idesia, 32(1), 43-53.
).
Investigaciones previas demostraron que algunas cepas utilizadas en
este estudio, como Rpr16 y Rpr2, producen compuestos indólicos del tipo
AIA (I. Hernández & Nápoles, 2019Hernández,
I., & Nápoles, M. C. (2019). Rhizobia Promote Rice (Oryza sativa
L.) Growth: First Evidence in Cuba. En D. Zúñiga-Dávila, F.
González-Andrés, & E. Ormeño-Orrillo (Eds.), Microbial Probiotics for Agricultural Systems (pp. 155-168). Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-030-17597-9_10
). La producción de estos compuestos podría haber influido en la germinación de las semillas de ambos cultivares de cafeto.
La caracterización realizada por Hernández et al. (2015)Hernández,
I., Nápoles García, M. C., & Morales Mena, B. (2015).
Caracterización de aislados de rizobios provenientes de nódulos de soya
(Glycine max (L.) Merril) con potencialidades en la promoción del
crecimiento vegetal. Cultivos Tropicales, 36(1), 65-72.
a cuatro aislados de rizobios y la cepa B. elkanii ICA 8001, obtenidos de nódulos de soya, permitió identificar que cuatro
de ellos produjeron AIA. Este atributo positivo, presente de manera
particular en estas bacterias, podría actuar en conjunto con el AIA
producido por las semillas, lo que estimula el porcentaje de semillas
germinadas. Aparentemente, las cantidades de AIA emitidas por las
diferentes cepas de esta bacteria tienen un efecto limitado en el
desarrollo del embrión en relación con el tiempo de aplicación, lo que
no necesariamente impide su efecto positivo en otras variables
fisiológicas de la planta (Bécquer et al., 2018Bécquer,
C. J., Cancio, T., Nápoles, J. A., Muir, I., Ávila, U., Álvarez, O.,
& Madrigal, Y. (2018). Selección de rizobios por su efecto en la
germinación y desarrollo incipiente de Moringa oleífera Lam. Fase I:
Condiciones controladas. Cuban Journal of Agricultural Science, 52(4), 473-484.
).
Velocidad de germinación (VG)
⌅Esta variable consolida la efectividad de los tratamientos que emplean cepas de rizobios, ya que permite obtener resultados más eficientes en la aceleración de la germinación de las semillas (Figura 5). En la velocidad de emergencia (VE) a los 66 días después de la siembra, se observó un mayor rendimiento con la cepa Rpr2, tanto en C. arabica como en C. canephora (0.54 y 0.39 plántulas emergidas por día, respectivamente), lo que refleja el vigor de las semillas. Además, en la figura 5 se aprecian diferencias significativas entre la velocidad de germinación de las semillas inoculadas con distintas cepas de rizobios y las no inoculadas para ambos cultivares.
Estas diferencias se expresan en la superioridad de los tratamientos T2, T3 y T14, que utilizaron las cepas Rpr2, Rpd16 y 8001, respectivamente, para ambos cultivares, en comparación con el control. El tratamiento control alcanzó el menor número de días para observar el fenómeno de germinación, mientras que los demás tratamientos mostraron diferencias estadísticamente significativas respecto a este. Esto sugiere una estrecha relación entre los valores porcentuales de germinación de las semillas y el tiempo empleado para lograrlo, ya que los tratamientos mencionados presentaron altos valores de germinación y un menor tiempo para que ocurriera este fenómeno.
Las sustancias hormonales
emitidas por las diferentes cepas de esta bacteria promotora del
crecimiento parecen tener un efecto limitado en el desarrollo del
embrión en relación con el tiempo de aplicación (Bécquer et al., 2018Bécquer,
C. J., Cancio, T., Nápoles, J. A., Muir, I., Ávila, U., Álvarez, O.,
& Madrigal, Y. (2018). Selección de rizobios por su efecto en la
germinación y desarrollo incipiente de Moringa oleífera Lam. Fase I:
Condiciones controladas. Cuban Journal of Agricultural Science, 52(4), 473-484.
).
En general, esta variable (VG) refuerza la efectividad de los
tratamientos que utilizan rizobios. Es evidente que los tratamientos
inoculados con las cepas de rizobios mencionadas influyeron
significativamente en dicha variable, posiblemente debido a una mayor
actividad de ácido giberélico, el cual puede romper la latencia de las
semillas (Mia et al., 2012Mia,
M. B., Shamsuddin, Z. H., & Mahmood, M. (2012). Effects of rhizobia
and plant growth promoting bacteria inoculation on germination and
seedling vigor of lowland rice. African Journal of Biotechnology, 11(16), 3758-3765.
).
Aunque
las semillas de café no presentan latencia, muestran retraso en su
crecimiento, germinación irregular y lenta tanto en condiciones de campo
como de laboratorio. Los factores que dificultan la germinación pueden
estar relacionados con los bajos niveles de sustancias promotoras de la
germinación, como el ácido giberélico, en las semillas de café. Por otro
lado, estas semillas contienen cantidades considerables de xantina y
cafeína, compuestos que pueden tener un efecto alelopático (M. H. Oliveira et al., 2016Oliveira,
M. H., Almeida, G. R. R., da Cunha, L. T., & Queiroz, R. L. (2016).
INTERAÇÕES ALELOPÁTICAS SOBRE O DESENVOLVIMENTO DE ALFACE (Lactuca
sativa, L. cv. Vanda) CULTIVADA EM SOLO CAFEEIRO. Revista da UI_IPSantarém, 4(4), 16-16.
), lo que provoca una autoinhibición de la germinación.
Los resultados indican que el mayor impacto de la inoculación con rizobios en este indicador se observó en los tratamientos que incluyeron la cepa Rpr2, la cual aumentó significativamente la velocidad de emergencia de las plántulas. Este hallazgo resalta la importancia de seleccionar cepas específicas de rizobios para optimizar los procesos de germinación en los cultivares de café.
Días al inicio de la germinación (DIG)
⌅En C. arabica,
los días a la germinación (DIG) mostraron una respuesta favorable en
las semillas inoculadas con las tres cepas de manera individual,
registrando valores de 24 días. En el caso de C. canephora, la cepa Rpr2 destacó con 23 días (Figura 6), lo que representó una reducción significativa en la fase de germinación en comparación con los 45 a 60 días informados por Coa et al. (2014)Coa,
M., Méndez Natera, J. R., Silva Acuña, R., & Mundarain Padilla, S.
(2014). Evaluación de métodos químicos y mecanismos para promover la
germinación de fosforitos en café (Coffea arabica) var. Catuaí Rojo. Idesia, 32(1), 43-53.
.
Cabe resaltar que todas las cepas superaron al control en ambos
cultivares, lo que sugiere un efecto positivo de la inoculación en la
aceleración del proceso de germinación.
Estos resultados son similares a los informados por Marquina et al. (2018)Marquina,
M. E., Ramírez, Y., & Castro, Y. (2018). Efecto de bacterias
rizosféricas en la germinación y crecimiento del pimentón Capsicum
annuum L. Var. Cacique gigante. Bioagro, 30(1), 3-16.
y Blanco et al. (2018)Blanco,
E. L., Castro, Y., Olivo, A., Skwierinski, R., & Barrios, F. M.
(2018). Germinación y crecimiento de plántulas de pimentón y lechuga
inoculadas con rizobios e identificación molecular de las cepas. Bioagro, 30(3), 207-218.
, quienes observaron una aceleración en la germinación de Capsicum annuum al utilizar cepas rizobiales, reduciendo el tiempo en un día respecto
al control. Esta reducción en el tiempo de germinación podría traducirse
en un menor período requerido para el establecimiento del semillero en
condiciones de invernadero. Esto implicaría una mayor eficiencia en la
producción a corto plazo, lo que podría otorgar una ventaja competitiva
en el mercado de producción de plántulas mediante el uso de estas
rizobacterias.
Por otra parte, la síntesis de auxinas por parte de los rizobios ha sido ampliamente documentada (I. Hernández et al., 2015Hernández,
I., Nápoles García, M. C., & Morales Mena, B. (2015).
Caracterización de aislados de rizobios provenientes de nódulos de soya
(Glycine max (L.) Merril) con potencialidades en la promoción del
crecimiento vegetal. Cultivos Tropicales, 36(1), 65-72.
).
El ácido indolacético (AIA) es una de las fitohormonas más importantes
debido a su papel regulador en procesos como la división celular, la
elongación y la diferenciación de las células. Estas características
permiten asociar el efecto estimulador de las cepas de rizobios sobre
los días de germinación de las semillas evaluadas con los niveles de AIA
producidos por estas bacterias.
Además, la absorción de agua por
la semilla desencadena una serie de cambios metabólicos, entre los que
se incluyen la respiración, la síntesis de proteínas y la movilización
de reservas. Simultáneamente, la división y el alargamiento celular en
el embrión provocan la rotura de las cubiertas seminales, proceso que
generalmente se manifiesta con la emergencia de la radícula fuera del
pergamino (Coa et al., 2014Coa,
M., Méndez Natera, J. R., Silva Acuña, R., & Mundarain Padilla, S.
(2014). Evaluación de métodos químicos y mecanismos para promover la
germinación de fosforitos en café (Coffea arabica) var. Catuaí Rojo. Idesia, 32(1), 43-53.
).
Esta etapa de germinación suele observarse en los primeros 45 días, por
lo que el aporte de fitohormonas, como el AIA, representa un beneficio
directo derivado de la actividad de estas bacterias.
Mia & Shamsuddin (2010)Mia, M. B., & Shamsuddin, Z. H. (2010). Rhizobium as a crop enhancer and biofertilizer for increased cereal production. African journal of Biotechnology, 9(37), 6001-6009.
destacaron que la síntesis de auxinas por los rizobios está ampliamente demostrada. Por su parte, Machado et al. (2013)Machado,
R. G., de Sá, E. L. S., Bruxel, M., Giongo, A., da Silva Santos, N.,
& Nunes, A. S. (2013). Indoleacetic Acid Producing Rhizobia Promote
Growth of Tanzania grass (Panicum maximum) and Pensacola grass (Paspalum
saurae). International Journal of Agriculture & Biology, 15(5). https://www.researchgate.net/profile/Enilson-Sa/publication/256538004_Indoleacetic_Acid_Producing_Rhizobia_Promote_Growth_of_Tanzania_grass_Panicum_maximum_and_Pensacola_grass_Paspalum_saurae/links/0deec5233d44d953d1000000/Indoleacetic-Acid-Producing_Rhizobia_Promote_Growth_of_Tanzania_grass_Panicum_maximum_and_Pensacola_grass_Paspalum_saurae.pdf
señalaron que entre las rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR) con capacidad para producir AIA se encuentran Rhizobium leguminosarum y Bradyrhizobium sp.
Otras fitohormonas, como las citocininas, también son producidas por
las PGPR y favorecen la división y diferenciación celular. Un ejemplo de
esto es Rhizobium leguminosarum en lechuga, lo que sugiere que
en las cepas de rizobios más destacadas en este bioensayo podría existir
una actividad significativa de estas fitohormonas.
Análisis económico
⌅según la metodología del análisis de presupuesto parcial propuesta por Evans (2014)Evans, E. (2014). FE573/FE573: Análisis Marginal: Un Procedimiento Económico para Seleccionar Tecnologías o Prácticas Alternativas. Ask IFAS - Powered by EDIS. https://edis.ifas.ufl.edu/publication/FE573
, se consideró que una plántula de
café en fosforito genera un beneficio bruto de US$ 0,2. Por otro lado,
se calcularon los costos asociados a cada uno de los tratamientos
correspondientes a una plántula en fosforito. La diferencia entre el
beneficio bruto y los costos permitió determinar el beneficio neto de
cada tratamiento (Tabla 3).
| Tratamientos | Beneficio Bruto | Costo x semillas | Beneficio Neto | |
|---|---|---|---|---|
| C. canephora | Control | 0.2 | 0.0863 | 0.1137 |
| Rpr2 | 0.2 | 0.0717 | 0.1283 | |
| Rpd16 | 0.2 | 0.0725 | 0.1275 | |
| 8001 | 0.2 | 0.0724 | 0.1276 | |
| C. arabica | Control | 0.2 | 0.0737 | 0.1263 |
| Rpr2 | 0.2 | 0.0622 | 0.1378 | |
| Rpd16 | 0.2 | 0.0652 | 0.1348 | |
| 8001 | 0.2 | 0.0643 | 0.1357 |
Al ordenar los beneficios netos de manera decreciente junto con sus costos, se realizó un análisis de dominancia. Un tratamiento se considera dominado cuando, a igual o menor beneficio neto, presenta un costo variable mayor. Este análisis reveló que el único tratamiento dominado fue el control (semillas sin inoculación), mientras que los demás tratamientos representaron las mejores alternativas económicas (Tabla 4).
| Tratamientos | Beneficio Neto | Costo x semillas | Tratamientos Dominados | |
|---|---|---|---|---|
| C. canephora | Rpr2 | 0.1283 | 0.0717 | ✔ |
| 8001 | 0.1276 | 0.0724 | ✔ | |
| Rpd16 | 0.1275 | 0.0725 | ✔ | |
| Control | 0.1137 | 0.0863 | ✔ | |
| C. arabica | Rpr2 | 0.1378 | 0.0622 | ✔ |
| 8001 | 0.1357 | 0.0643 | ✔ | |
| Rpd16 | 0.1348 | 0.0652 | ✔ | |
| Control | 0.1263 | 0.0737 | ✔ |
En términos generales, los resultados confirmaron la capacidad de los rizobios para estimular la germinación de las semillas de café. Este efecto podría ser aprovechado en los pregerminadores, que se utilizan anualmente para preparar grandes superficies de cultivo en el país. El cepario establecido en este estudio podría ser el punto de partida para abordar el problema planteado.
Análisis de los niveles de fertilidad de los sustratos y tejidos de las plántulas de café
⌅Las características químicas del sustrato empleado antes del experimento, con un 100% de fósforo (P), mostraron un pH ácido (6.14), bajo contenido de materia orgánica (MO) y baja disponibilidad de P. Después del ensayo en el propagador, se observó un incremento en la MO, el pH y el fósforo en los tratamientos que incluyeron rizobios (desde el tratamiento 2 al 5), en comparación con el tratamiento que no contó con la cepa bacteriana en el fertilizante mineral (T1), el cual sirvió como testigo productivo (Tabla 5).
| Sustratos | Niveles de P | pH (KCl) | P205 (mg/100 g) | K20 (mg/100 g) | MO (% ) |
|---|---|---|---|---|---|
| Control Productivo | 100% de PF | 6.93 | 771.63 | 242.42 | 4.41 |
| Rpr2 | 100% de PF | 7.08 | 1149.32 | 368.3 | 6.3 |
| Rpr2 | 75% de PF | 7.01 | 1132.31 | 342.04 | 5.72 |
| Rpr2 | 50% de PF | 7.14 | 1281.65 | 384.07 | 5.92 |
| Rpr2 | 25% de PF | 6.83 | 520.09 | 131.74 | 6 |
MO: Materia orgánica (%), P: fósforo, P205 (mg 100 g): fósforo asimilable, K20 (mg 100 g): potasio asimilable.
Es importante destacar que los tratamientos inoculados con la bacteria Rpr2 presentaron mayores concentraciones de P (final) en comparación con el P (inicial), mostrando diferencias significativas al 75% del nivel de fósforo respecto a los demás niveles y sus interacciones. En cuanto a los contenidos de fósforo en las raíces y hojas (P foliar), se observó que los tratamientos con valores más altos fueron aquellos inoculados con la cepa Rpr2 en combinación con 75% y 100% de P inorgánico. Por el contrario, el testigo productivo y los demás tratamientos registraron los valores más bajos (Tabla 6).
| No. | Tratamientos | P final sustrato mg 100g | P raíz (%) | P foliar (%) |
|---|---|---|---|---|
| T1 | Control Productivo | 80.41 | 0.16 | 0.19 |
| T2 | Rpr2-100% | 910.58 | 0.20 | 0.21 |
| T3 | Rpr2-75% | 1126.26 | 0.20 | 0.18 |
| T4 | Rpr2-50% | 991.25 | 0.16 | 0.17 |
| T5 | Rpr2-25% | 544.67 | 0.17 | 0.18 |
P: Fósforo.
Los resultados presentados en la Tabla 6 son consistentes con los informados por Cisneros et al. (2017)Cisneros,
C. A., Sánchez-de Prager, M., & Menjivar-Flores, J. C. (2017).
Efecto de bacterias solubilizadoras de fosfatos sobre el desarrollo de
plántulas de café. Agronomía Mesoamericana, 28(1), 149-158.
,
quienes observaron una respuesta positiva en los almácigos de café al
adicionar bacterias solubilizadoras de fósforo (BSF) para suplir las
necesidades nutricionales durante el desarrollo y crecimiento de la
planta. Estos hallazgos no contradicen los obtenidos en estudios previos
con aislamientos microbianos como Kocuria sp., B. subtilis, S. diversispora y P. ochrochloron, los cuales se adaptaron a la rizosfera de plántulas de café (Coffea arabica, variedad Castillo) y aumentaron la disponibilidad de fósforo en suelos Typic Melanudand mezclados con pulpa de café. Además, se evidenció una mayor absorción
de fósforo en el tejido vegetal, posiblemente debido a la mineralización
de la pulpa en ausencia de roca fosfórica (Cisneros et al., 2017Cisneros,
C. A., Sánchez-de Prager, M., & Menjivar-Flores, J. C. (2017).
Efecto de bacterias solubilizadoras de fosfatos sobre el desarrollo de
plántulas de café. Agronomía Mesoamericana, 28(1), 149-158.
).
La
inoculación microbiana ha demostrado mejorar la adquisición de fósforo y
estimular el desarrollo de las plantas. Por ejemplo, Midekssa et al. (2015)Midekssa,
M. J., Loscher, C., Schmitz, R., & Assefa, F. (2015).
Characterization of phosphate solubilizing rhizobacteria isolated from
lentil growing areas of Ethiopia. African Journal of Microbiology Research, 9(25), 1637-1648.
observaron incrementos en el crecimiento y en el contenido de nitrógeno (N) y fósforo (P) en plantas de lentejas (Lens culinaris)
biofertilizadas con cepas bacterianas aisladas de su rizosfera, en
comparación con el control. Estos resultados respaldan la idea de que
las BSF pueden optimizar la nutrición vegetal y promover un crecimiento
más robusto en diversos cultivos.
Numerosos estudios han destacado los beneficios de las BSF en cultivos de importancia económica. Estrada et al. (2013)Estrada,
G. A., Baldani, V. L. D., De Oliveira, D. M., Urquiaga, S., &
Baldani, J. I. (2013). Selection of phosphate-solubilizing diazotrophic
Herbaspirillum and Burkholderia strains and their effect on rice crop
yield and nutrient uptake. Plant and Soil, 369(1-2), 115-129. https://doi.org/10.1007/s11104-012-1550-7
inocularon plantas de arroz (Oryza sativa L.) con bacterias diazotróficas como Herbaspirillum seropedicae, Burkholderia vietnamiensis, Gluconacetobacter diazotrophicus y Azotobacter chroococcum,
logrando un aumento del 47 % en la eficiencia de absorción de fósforo
en comparación con plantas fertilizadas convencionalmente. De manera
similar, Sánchez et al. (2012)Sánchez,
D. B., Gómez-Vargas, R. M., Garrido Rubiano, M. F., & Bonilla
Buitrago, R. R. (2012). Inoculación con bacterias promotoras de
crecimiento vegetal en tomate bajo condiciones de invernadero. Revista mexicana de ciencias agrícolas, 3(7), 1401-1415.
informaron incrementos en el rendimiento de plantas de tomate (Solanum lycopersicum L.) inoculadas con Pseudomonas putida PSO14 y Enterobacter sp. TVL-2, con mejoras que oscilaron entre el 17 % y el 49 % respecto al testigo químico.
(Leaungvutiviroj et al., 2010Leaungvutiviroj,
C., Ruangphisarn, P., Hansanimitkul, P., Shinkawa, H., & Sasaki, K.
(2010). Development of a New Biofertilizer with a High Capacity for N2 Fixation, Phosphate and Potassium Solubilization and Auxin Production. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 74(5), 1098-1101. https://doi.org/10.1271/bbb.90898
) observaron efectos positivos en el crecimiento de plantas de maíz (Zea mays L.) y col común (Brassica oleracea L.) al aplicar una cepa de Burkholderia unamae en combinación con Bacillus subtilis, Azotobacter tropicalis y una cepa productora de auxinas (KJB9). Los incrementos en el peso
seco variaron entre 4,14 y 8,76 g por planta en maíz, y entre 11,1 y
40,8 g por planta en col común. Además, Oliveira et al. (2009)Oliveira,
C. A., Alves, V. M. C., Marriel, I. E., Gomes, E. A., Scotti, M. R.,
Carneiro, N. P., Guimaraes, C. T., Schaffert, R. E., & Sá, N. M. H.
(2009). Phosphate solubilizing microorganisms isolated from rhizosphere
of maize cultivated in an oxisol of the Brazilian Cerrado Biome. Soil Biology and Biochemistry, 41(9), 1782-1787.
demostraron que las bacterias, Bacillus sp. B17 y Burkholderia sp. B5, asociadas a maíz, solubilizan fósforo en medios con
fertilizantes tradicionales, movilizando entre el 58.5 % y el 67 % del
fósforo total. Caballero et al. (2007)Caballero,
J., Onofre-Lemus, J., Estrada-de Los Santos, P., &
Martínez-Aguilar, L. (2007). The Tomato Rhizosphere, an Environment Rich
in Nitrogen-Fixing Burkholderia Species with Capabilities of Interest for Agriculture and Bioremediation. Applied and Environmental Microbiology, 73(16), 5308-5319. https://doi.org/10.1128/AEM.00324-07
también informaron que cepas diazotróficas de Burkholderia, aisladas de la rizosfera y el rizoplano de tomate, poseen la capacidad de solubilizar fósforo mineral en ensayos in vitro. Estos estudios confirman que los géneros microbianos más frecuentemente involucrados en la solubilización de fosfatos son Pseudomonas, Bacillus, Rhizobium, Enterobacter y Azospirillum.
Las
rizobacterias solubilizadoras de fosfatos emplean diversas vías para
liberar fósforo a partir de compuestos inorgánicos u orgánicos. Entre
estas vías se destaca la actividad de enzimas como fosfatasas no
específicas, fitasas, fosfonatasas y C-P liasas, las cuales facilitan la
solubilización de fósforo a partir de compuestos orgánicos en el suelo (Lugtenberg & Kamilova, 2009Lugtenberg, B., & Kamilova, F. (2009). Plant-Growth-Promoting Rhizobacteria. Annual Review of Microbiology, 63(1), 541-556. https://doi.org/10.1146/annurev.micro.62.081307.162918
; Molina et al., 2015Molina,
D., Bustillos-Cristales, M. del R., Rodríguez-Andrade, O.,
Morales-García, Y. E., Santiago-Saenz, Y., Castañeda-Lucio, M., &
Muñoz-Rojas, J. (2015). Mecanismos de fitoestimulación por
rizobacterias, aislamientos en América y potencial biotecnológico. Biológicas, 17(2), 24-34.
).
Otro mecanismo ampliamente estudiado es la liberación de ácidos
orgánicos, como el ácido glucónico o 2-cetoglucónico, que quelan el
fósforo biodisponible en el suelo mediante sus radicales hidroxilo y
carboxilo (Ahemad & Kibret, 2014Ahemad, M., & Kibret, M. (2014). Mechanisms and applications of plant growth promoting rhizobacteria: Current perspective. Journal of King saud University-science, 26(1), 1-20.
; Molina et al., 2015Molina,
D., Bustillos-Cristales, M. del R., Rodríguez-Andrade, O.,
Morales-García, Y. E., Santiago-Saenz, Y., Castañeda-Lucio, M., &
Muñoz-Rojas, J. (2015). Mecanismos de fitoestimulación por
rizobacterias, aislamientos en América y potencial biotecnológico. Biológicas, 17(2), 24-34.
; Oteino et al., 2015Oteino,
N., Lally, R. D., Kiwanuka, S., Lloyd, A., Ryan, D., Germaine, K. J.,
& Dowling, D. N. (2015). Plant growth promotion induced by phosphate
solubilizing endophytic Pseudomonas isolates. Frontiers in microbiology, 6, 745.
).
Las
rizobacterias solubilizadoras de fosfatos representan una alternativa
prometedora para mejorar la eficiencia de los fertilizantes fosfatados
químicos y aumentar la productividad agrícola. Estas bacterias
proporcionan formas disponibles de fósforo a las plantas, lo que
refuerza la importancia de trabajar con cepas autóctonas adaptadas a los
ecosistemas en estudio (Khan et al., 2009Khan,
M. S., Zaidi, A., & Wani, P. A. (2009). Role of Phosphate
Solubilizing Microorganisms in Sustainable Agriculture-A Review. En E.
Lichtfouse, M. Navarrete, P. Debaeke, S. Véronique, & C. Alberola
(Eds.), Sustainable Agriculture (pp. 551-570). Springer Netherlands. https://doi.org/10.1007/978-90-481-2666-8_34
).
Además, se ha observado que el contenido de fósforo en las hojas de los
almácigos de café, excepto en el testigo, se mantiene en niveles
adecuados, lo que sugiere que las cepas de rizobios empleadas suplen
eficientemente las necesidades nutricionales de las plántulas (Sadeghian, 2008Sadeghian, S. (2008). Fertilidad del suelo y nutrición del café en Colombia: Guía práctica. Boletín Técnico Cenicafé, 32, 1-44.
).
El
fósforo es un nutriente clave que limita la producción agrícola debido a
su alta reactividad con la materia orgánica, los coloides del suelo y
los cationes presentes en la solución del suelo (Martins et al., 2013Martins,
L. D., Tomaz, M. A., do Amaral, J. F. T., Bragança, S. M., Rodrigues,
W. N., & dos Reis, E. F. (2013). Nutritional efficiency in clones of
conilon coffee for phosphorus. Journal of Agricultural Science, 5(1), 130.
).
En cultivos como el café, el fósforo es crucial durante las primeras
fases de desarrollo, ya que promueve un sistema radicular más robusto (Cisneros et al., 2017Cisneros,
C. A., Sánchez-de Prager, M., & Menjivar-Flores, J. C. (2017).
Efecto de bacterias solubilizadoras de fosfatos sobre el desarrollo de
plántulas de café. Agronomía Mesoamericana, 28(1), 149-158.
).
Los tratamientos nutricionales basados en fósforo han demostrado
mejoras significativas en la calidad de cultivos como pepinillo (Dutra et al., 2014Dutra,
A. S., Silva, F. G., Benedito, C. P., & Torres, S. B. (2014).
Germinação e vigor de sementes de maxixe tratadas com fósforo. Hortic. bras, 31(2).
), soja (Queiroz et al., 2020Queiroz,
A. S. B., Ságio, S. A., & Junior, T. T. (2020). Doses de fosfóro no
desenvolvimento da cultura da soja na região central do Tocantins. Agri-Environmental Sciences, 6, 7-7.
), maracuyá amarillo (Silva et al., 2017Silva,
M. R., Ignacio, L. A., & da Silva, G. A. (2017). Desenvolvimento de
mudas de maracujá amarelo em função de diferentes doses fósforo
reativo. Rev Agron, 6(1), 41-50.
), plantas adultas de café (Santinato et al., 2014Santinato, F., Caione, G., Tavares, T. O., & Prado, R. de M. (2014). Doses of phosphorus associated with nitrogen on development of coffee seedlings. 6. http://www.sbicafe.ufv.br/handle/123456789/8088
) y semillas de café arábica (Rosado, 2019Rosado, M. M. L. (2019). DIFERENTES CONCENTRAÇÕES DE FÓSFORO NA GERMINAÇÃO DE COFFEA ARABICA. Anais da Semana Acadêmica de Agronomia da Ufes-Campus de Alegre. https://periodicos.ufes.br/seagro/article/view/27015
).
El fósforo desempeña un papel
fundamental en el metabolismo vegetal, ya que forma parte de compuestos
esenciales como los fósforo-azúcares, que participan en la
fotosíntesis, la respiración y otros procesos metabólicos (Resende et al., 2011Resende,
J. C. F., Markewitz, D., Klink, C. A., Bustamante, M. M. D. C., &
Davidson, E. A. (2011). Phosphorus cycling in a small watershed in the
Brazilian Cerrado: Impacts of frequent burning. Biogeochemistry, 105(1-3), 105-118. https://doi.org/10.1007/s10533-010-9531-5
; Taiz et al., 2017Taiz, L., Zeiger, E., Møller, I. M., & Murphy, A. (2017). Fisiologia e desenvolvimento vegetal (6ta ed.). Artmed Editora. https://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=PpO4DQAAQBAJ&oi=fnd&pg=PR1&dq=Fisiologia+edesenvolvimento&ots=7SEhvXISVa&sig=bxTtmLfYmacqsdOJh9UZ-C7MWYk
). Además, este elemento es crucial en
el metabolismo energético, al estar presente en moléculas como ADP,
ATP, AMP y pirofosfato (Salisbury & Ross, 1992Salisbury, F. B., & Ross, C. W. (1992). Plant physiology (4ta ed.). Wadsworth Publishing Company. https://books.google.es/books?hl=es&lr=&id=cYed5M9uHnAC&oi=fnd&pg=PA1&dq=Plant+physiology&ots=FIT7_JlLBo&sig=Y6qd12_kNF2SOT4GT07dZpGLDBo
). Su amplia presencia en las plantas refleja su importancia y su disponibilidad a través del suelo, las hojas o las semillas.
El
potencial de las bacterias solubilizadoras de fósforo como alternativa a
la fertilización tradicional ha sido ampliamente documentado. Estrada et al. (2013)Estrada,
G. A., Baldani, V. L. D., De Oliveira, D. M., Urquiaga, S., &
Baldani, J. I. (2013). Selection of phosphate-solubilizing diazotrophic
Herbaspirillum and Burkholderia strains and their effect on rice crop
yield and nutrient uptake. Plant and Soil, 369(1-2), 115-129. https://doi.org/10.1007/s11104-012-1550-7
demostraron que su aplicación como
inoculantes en semillas o suelo puede mejorar la disponibilidad de
fósforo para los cultivos, siempre que existan fuentes de fósforo
inorgánico (Pi) y orgánico (Po) en el suelo. Este enfoque representa una
estrategia sostenible para optimizar la nutrición vegetal y reducir la
dependencia de fertilizantes químicos.
Efecto de la bacteria seleccionada en el crecimiento y desarrollo de plántulas de café
⌅En cuanto a la altura de las plantas, se observó un aumento constante a lo largo del tiempo. Los tratamientos más destacados fueron aquellos inoculados con la cepa Rpr2 a niveles del 75 % y 100 % de fósforo (p < 0.05) (Tabla 7). Al comparar los injertos inoculados con Rpr2 al 75 % de fósforo con el control productivo, se encontró que los primeros fueron un 28 % más altos que los no inoculados (p < 0.05). Por otro lado, la menor altura se registró en el tratamiento con 25 % de fósforo, donde las plantas fueron un 13 % más bajas que aquellas con 75 % de fósforo.
La altura de las plántulas de café en la fase de vivero fue significativamente influenciada por las cepas de rizobios en los cinco momentos de evaluación. Las cepas empleadas favorecieron la disponibilidad de fósforo, lo que estimuló el desarrollo de las plantas. En contraste, el testigo absoluto mostró las plantas más pequeñas y menos desarrolladas, lo que resalta la importancia de la inoculación con rizobacterias para optimizar el crecimiento en etapas tempranas.
| Tratamientos Niveles de P |
Altura de Planta (cm) | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1ra | 2da | 3ra | 4ta | 5ta | ||
| 100 % | Control Productivo | 5.97 c | 7.15 c | 8.62 c | 9.30 c | 13.24 c |
| 100 % | Rpr2 | 8.02 a | 9.06 b | 13.14 a | 13.15 a | 16.38 a |
| 75 % | Rpr2 | 7.82 a | 9.97 a | 12.13 a | 14.57 a | 17.03 a |
| 50 % | Rpr2 | 7.82 a | 8.62 b | 10.42 b | 12.38 a | 15.03 b |
| 25 % | Rpr2 | 6.69 b | 7.99 c | 10.39 b | 11.93 b | 14.93 b |
| EE | 0.27 | 0.40 | 0.54 | 0.63 | 0.7 | |
P:
fósforo, EE: error estándar. Medias con letras iguales no difieren
significativamente para el test Tukey a p<0,05. Fuente: Resultados de
la investigación.
El efecto observado podría estar
relacionado con el papel favorable de las auxinas, las cuales, en
concentraciones adecuadas y de forma activa, dependen de su síntesis,
aplicación, transporte, degradación y compartimentación. Estos procesos
influyen directamente en la formación de pelos radicales y en el número y
elongación de raíces laterales, lo que facilita la absorción de agua y
nutrientes por la planta. Además, promueven un mayor intercambio con el
medio ambiente de la rizosfera (Rahman et al., 2002Rahman,
A., Hosokawa, S., Oono, Y., Amakawa, T., Goto, N., & Tsurumi, S.
(2002). Auxin and ethylene response interactions during Arabidopsis root
hair development dissected by auxin influx modulators. Plant Physiology, 130(4), 1908-1917.
).
Se plantea que las auxinas ejercen una acción positiva sobre los procesos relacionados con el sistema radical, lo que reduce la presión de la pared celular e induce la síntesis de enzimas específicas. Esto conlleva a un aumento en la plasticidad de la pared celular, lo que favorece el crecimiento y desarrollo de las raíces.
Este comportamiento se
asocia con la respuesta a la bioestimulación, la cual ha sido informada
en otros cultivares de cafeto al utilizar microorganismos rizosféricos o
productos derivados de estos en la obtención de posturas. Por ejemplo,
se ha documentado el uso de Azotobacter en clones de Coffea canephora, donde se obtuvieron resultados favorables en la fase de vivero (Bustamante et al., 2010Bustamante,
C. A., Rodríguez, M. I., & Pérez, A. (2010). Respuesta de clones de
Coffea canephora a la aplicación de Azotobacter en fase de vivero. Café Cacao, 9(1), 8-13.
). De manera similar, al emplear el bioestimulante Azotobacter chroococcum en posturas de Coffea arabica L., se observó un mejor comportamiento cuando la aplicación se realizó
en el momento del trasplante y en la aparición del primer par de hojas.
Asimismo, al utilizar un biopreparado de origen bacteriano a partir de Burkholderia cepacia durante las fases de crecimiento y desarrollo de plántulas de Coffea canephora P. cv. Robusta, se obtuvieron resultados favorables en la altura de la planta (González et al., 2011González,
M. E., Castilla Valdés, Y., & Hernández Rodríguez, A. (2011).
Obtención de suspensiones celulares y embriones somáticos de cafeto
(Coffea canephora P.) con el empleo de metabolitos bacterianos. Revista Colombiana de Biotecnología, 13(1), 123-131.
). De igual modo, se han informado respuestas positivas en cultivos como arroz (Oryza sativa) y maíz (Zea mays) al emplear bioproductos obtenidos a partir de otras especies de bacterias estimulantes del crecimiento vegetal (A. Hernández et al., 2010Hernández,
A., Heydrich-Pérez, M., Diallo, B., El Jaziri, M., & Vandeputte, O.
M. (2010). Cell-free culture medium of Burkholderia cepacia improves
seed germination and seedling growth in maize (Zea mays) and rice (Oryza
sativa). Plant Growth Regulation, 60(3), 191-197. https://doi.org/10.1007/s10725-009-9433-5
; Pedraza et al., 2010Pedraza,
R. O., Teixeira, K. R., Scavino, A. F., de Salamone, I. G., Baca, B.
E., Azcón, R., Baldani, V. L., & Bonilla, R. (2010). Microorganismos
que mejoran el crecimiento de las plantas y la calidad de los suelos.
Revisión. Ciencia y Tecnología Agropecuaria, 11(2), 155-164.
).
Diámetro del Tallo (DT)
⌅Los resultados de la reinoculación de la cepa de rizobios seleccionada, aplicada durante el trasplante, mostraron valores que no difirieron significativamente del control en la variable DT durante los primeros cinco meses para los cuatro niveles de fósforo estudiados. Sin embargo, esta aplicación indujo un mayor diámetro del tallo en las plantas injertadas en comparación con el control (Tabla 8).
| Tratamientos Niveles de P |
Diámetro de tallo (mm) | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1ra | 2da | 3ra | 4ta | 5ta | ||
| 100 % | Control Productivo | 1.52 a | 1.59 a | 1.76 a | 2.07 b | 2.28 b |
| 100 % | Rpr2 | 1.65 a | 1.67 a | 2.03 a | 2.35 a | 2.79 a |
| 75 % | Rpr2 | 1.54 a | 1.88 a | 2.07 a | 2.64 a | 3.09 a |
| 50 % | Rpr2 | 1.46 b | 1.7 a | 1.85 a | 2.29 b | 3.08 a |
| 25 % | Rpr2 | 1.31 b | 1.59 a | 1.80 a | 2.28 b | 2.43 b |
| EE | 0.06 | 0.07 | 0.09 | 0.11 | 0.16 | |
P:
fósforo, E E: Error estándar. En la misma columna, letras diferentes
indican diferencia estadística (Tukey p< 0.05). Fuente: Resultados de
la investigación
Los resultados indican que las
inoculaciones de rizobios tuvieron un efecto significativo sobre el
desarrollo de las plántulas de cafeto tratadas, observándose diferencias
significativas con respecto al control en la variable DT durante la
cuarta y quinta evaluación (180 y 210 días después del trasplante). Este
hallazgo corrobora los resultados presentados por González et al. (2015)González,
M. E., Rosales Jenqui, P., Castilla Valdés, Y., Lacerra Espino, J. Á.,
& Ferrer Viva, M. (2015). Efecto del Bioenraiz® como estimulante de
la germinación y el desarrollo de plántulas de cafeto (Coffea arabica
L.). Cultivos Tropicales, 36(1), 73-79.
al evaluar el DT en el desarrollo de plántulas de Coffea arabica L. cv. “Caturra rojo” a los siete meses de cultivo con la aplicación de
Bioenraiz®. No obstante, los valores de DT registrados en esta
investigación fueron superiores.
Número de hojas
⌅Los resultados demuestran que las inoculaciones con la cepa de rizobios tuvieron un efecto significativo sobre el desarrollo de las plántulas injertadas de cafeto, observándose diferencias significativas con respecto al control en la variable número de pares de hojas en todos los momentos evaluados (Tabla 9).
El tratamiento con la cepa Rpr2 resultó efectivo en el incremento del número de hojas a los siete meses. En la figura 7 se observa el estado favorable de las plántulas procedentes de semillas y posturas tratadas con la cepa Rpr2, las cuales se caracterizaron por presentar un vigor adecuado y hojas de coloración verde brillante.
| Tratamientos Niveles de P |
Diámetro de tallo (mm) | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1ra | 2da | 3ra | 4ta | 5ta | ||
| 100 % | Control Productivo | 2.4 b | 2.7 b | 3.6 b | 4.1 c | 4.3 c |
| 100 % | Rpr2 | 4.0 a | 4.4 a | 5.0 a | 5.33 a | 6.0 b |
| 75 % | Rpr2 | 4.3 a | 4.6 a | 5.5 a | 6.5 a | 7.0 a |
| 50 % | Rpr2 | 2.8 b | 3.4 b | 4.8 a | 5.33 a | 5.8 b |
| 25 % | Rpr2 | 2.7 b | 3.2 b | 4.3 a | 4.83 b | 5.2 b |
| EE | 0.3 | 0.38 | 0.43 | 0.51 | 0.57 | |
P: Fósforo, E E: Error estándar. En la misma columna, letras diferentes indican diferencia estadística (Tukey p < 0.05).
Al emplear cepas bacterianas del género Rhizobium durante las fases de crecimiento y desarrollo de plántulas injertadas de C. arabica Isla 5-15 sobre C. canephora cv. Robusta para los cuatro niveles de fósforo, se obtuvieron resultados favorables en el número de pares de hojas (Tabla 9). Se observó que a los 210 días de la siembra, los tratamientos con presencia de las cepas de rizobios fueron superiores al control, sin diferencias estadísticas entre ellas, excepto la cepa Rpr2 al 75% de fósforo, que favoreció significativamente la emisión de pares de hojas en comparación con todos los tratamientos.
Este último efecto podría explicarse por el principal atributo de la cepa Rpr2, que es positiva para oxidasa y gelatinasa (Pérez et al., 2019Pérez,
R., Oudot, M., Serrano, L., Hernández, I., Nápoles, M., Sosa, D., &
Pérez-Martínez, S. (2019). Rhizospheric rhizobia identification in
maize (Zea mays L.) plants. Agronomía Colombiana, 37(3), 255-262.
),
una característica que la diferencia de las otras cepas. Aunque no
existe literatura abundante sobre el efecto de los rizobios en esta
variable en el café, Mazher et al. (2014)Mazher,
A., Abdel-Aziz, N., El-Dabh, R. S., El-Khateeb, M. A., & Abd
El-Badaie, A. (2014). Effect of bio fertilization on growth and
constituents of Moringa oleifera Lam. Plants. Middle East J. Agric. Res, 3(4), 793-798.
encontraron que la aplicación de varios biofertilizantes comerciales
basados en rizobios y otras bacterias estimuladoras del crecimiento
vegetal influyó favorablemente en el número de hojas por planta en Moringa, en comparación con el control no inoculado.
Longitud de la raíz (LR)
⌅Al analizar la efectividad de la cepa rizobial en la variable de crecimiento evaluada, se comprobó que las posturas presentaban un nivel adecuado de crecimiento. Los valores superaron los beneficios en la longitud de la raíz al compararlas con las posturas no inoculadas.
Los resultados mostraron que las posturas reinoculadas con la cepa Rpr2 presentaron un crecimiento de la raíz de mayor tamaño, lo que resultó significativo en relación con los demás tratamientos. Destacó que para los niveles de 75 y 100% de fósforo, los valores superaron al tratamiento control.
De igual forma, en la figura 8 se observa que la cepa Rpr2 ejerció un efecto benéfico al superar al control con un 16 y 14% de crecimiento radicular en los niveles de 75 y 100% de fósforo empleados en el sustrato.
Estos hallazgos se comparan con la investigación realizada por (Adriano et al., 2011Adriano,
M. de L., Jarquín Gálvez, R., Hernández Ramos, C., Figueroa, M. S.,
& Monreal Vargas, C. T. (2011). Biofertilización de café orgánico en
etapa de vivero en Chiapas, México. Revista mexicana de ciencias agrícolas, 2(3), 417-431.
), quienes informaron incrementos en la longitud de la raíz entre el 14,7 % y el 18,2 % en plantas inoculadas con Azotobacter y Glomus,
en comparación con las raíces de las plantas de café testigo. Por lo
tanto, se puede inferir que las rizobacterias empleadas mejoraron la
disponibilidad de fósforo, promovieron el crecimiento vegetal, ayudaron a
la descomposición de materia orgánica y aceleraron el proceso de
compostaje.
En el proceso de establecimiento de relaciones con
rizobacterias, las plantas invierten hasta el 20 % de las fuentes de
carbono obtenidas durante la fotosíntesis. Esto se traduce en una mejora
en la arquitectura de la raíz, la absorción de nutrientes y la
estimulación del sistema inmune de la planta, llevados a cabo por las
PGPR. Un ejemplo destacado de estos beneficios se encuentra en la
bacteria Rhizobium (Stringlis et al., 2018Stringlis,
I. A., Proietti, S., Hickman, R., Van Verk, M. C., Zamioudis, C., &
Pieterse, C. M. J. (2018). Root transcriptional dynamics induced by
beneficial rhizobacteria and microbial immune elicitors reveal
signatures of adaptation to mutualists. The Plant Journal, 93(1), 166-180. https://doi.org/10.1111/tpj.13741
).
Las diferencias entre las
cepas podrían estar relacionadas con los mecanismos de atracción de la
bacteria hacia la rizosfera de su hospedero, los cuales están mediados
por una quimiotaxis específica hacia exudados vegetales particulares.
Además, una buena adhesión y colonización en la superficie de la raíz
son factores que pueden influir en la funcionalidad de la simbiosis
asociativa (Molina et al., 2015Molina,
D., Bustillos-Cristales, M. del R., Rodríguez-Andrade, O.,
Morales-García, Y. E., Santiago-Saenz, Y., Castañeda-Lucio, M., &
Muñoz-Rojas, J. (2015). Mecanismos de fitoestimulación por
rizobacterias, aislamientos en América y potencial biotecnológico. Biológicas, 17(2), 24-34.
).
Área foliar (AF)
⌅En esta investigación, también se evaluó el efecto de la rizobacteria en el crecimiento y desarrollo de la planta, representado en las hojas. El análisis de varianza de los datos del área foliar mostró diferencias significativas entre algunos tratamientos.
Los resultados indican que los tratamientos inoculados con las rizobacterias Rpr2 presentaron los valores más altos de área foliar, con un incremento del 48 % para el nivel de fósforo del 75 %. Por otro lado, el control productivo fue el menos desarrollado, con valores significativamente menores para el 75 % del nivel de fósforo, como se aprecia en las Figuras 9 y 10.
Este parámetro es importante porque el área foliar de las posturas se relaciona directamente con la superficie fotosintética útil de la planta. En el caso del testigo, se observó que, a pesar de presentar un buen número de hojas por planta, estas eran demasiado pequeñas en comparación con las de los demás tratamientos, lo cual se reflejó en los resultados de área foliar.
Cisneros et al. (2017)Cisneros,
C. A., Sánchez-de Prager, M., & Menjivar-Flores, J. C. (2017).
Efecto de bacterias solubilizadoras de fosfatos sobre el desarrollo de
plántulas de café. Agronomía Mesoamericana, 28(1), 149-158.
, en su investigación sobre la influencia de microorganismos en la disponibilidad de fósforo en Coffea arabica variedad Castillo, encontraron que los aislamientos microbianos solubilizadores de fosfatos, como Kocuria sp., B. subtilis, S. diversispora y P. ochrochloron,
presentaron diferencias significativas en la respuesta del área foliar
como variable de desarrollo, con un 58 % de diferencia respecto al
testigo absoluto.
La promoción del crecimiento y desarrollo
vegetal está relacionada con la capacidad de cada microorganismo para
producir sustancias químicas, como fitohormonas (ácido indolacético,
citocianinas, giberelinas y etileno, entre otras) (Ibarra et al., 2014Ibarra,
J. C., Aguirre-Medina, J. F., Coss, L.-D., Cadena-Iñiguez, J., &
Zavala-Mata, G. A. (2014). Coffea canephora (Pierre) ex Froehner
inoculado con micorriza y bacteria fijadora de nitrógeno en vivero. Revista Chapingo. Serie horticultura, 20(2), 201-213.
).
Además, el mayor incremento en el número de hojas de las plantas
inoculadas se atribuye a un aumento en la capacidad de absorción de
nutrientes a través del sistema radical, inducido por los
microorganismos.
Biomasa fresca (MF)
⌅En cuanto al contenido de masa fresca de los órganos de las posturas de café, se observó un beneficio al tratarlas con la cepa de rizobio en estudio durante la segunda fase de la investigación, obteniéndose diferencias significativas entre los tratamientos. Los menores valores se presentaron en el tratamiento control.
La biomasa fresca de diferentes partes de la planta fue cuantificada (Tabla 10). La masa fresca de la raíz fue superior con la reinoculación de la cepa Rpr2 al 75 % del nivel de fósforo en el sustrato, mostrando un 13 % más de peso en comparación con las posturas sin reinocular (control).
En cuanto a la masa fresca de la parte aérea, las plantas con mayor masa fueron las que se sembraron con el nivel de 75 % de fósforo y tratadas con la cepa Rpr2, superando en un 43 % al control. A los niveles de fósforo del 25 y 50 %, se observó un efecto positivo de la cepa bacteriana, aunque con valores menores, pero siempre superiores al control en los distintos órganos evaluados.
| Tratamientos Niveles de P |
Masa fresca (g) | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| MF-R | MF-T | MF-H | MF-PA | ||
| 100% | Control Productivo | 1.36 d | 0.15 d | 1.07 d | 1.79 e |
| 100% | Rpr2 | 2.30 b | 0.89 a | 2.78 b | 3.65 b |
| 75% | Rpr2 | 2.90 a | 0.81 a | 3.45 a | 4.35 a |
| 50% | Rpr2 | 1.77 c | 0.94 a | 2.68 b | 3.23 c |
| 25% | Rpr2 | 1.16 e | 0.74 b | 1.95 c | 3.11 c |
| EE | 0.12 | 0.06 | 0.16 | 0.18 | |
P:
Fósforo, E E: Error estándar. En la misma columna, letras diferentes
indican diferencia estadística (Tukey p < 0.05). Fuente: Resultados
de la investigación.
Beltrame (2020)Beltrame, I. (2020). Emergência e desenvolvimento inicial de mudas de café conilon submetidas a adubação fosfatada. Ifes ciencias, 6(3), 59-67. https://doi.org/10.36524/ric.v6i3.866
señalaron que la pérdida de peso en
las plantas se produce porque aquellas con un alto nivel de nutrientes
en sus tejidos desarrollan mecanismos que generan una reducción de la
masa, incluso afectando la actividad de las rizobacterias en las raíces.
Este gasto energético no muestra un retorno significativo en el
crecimiento.
Se sugiere que las inoculaciones con las cepas de
rizobios proporcionaron los mejores resultados en todos los parámetros
evaluados. Estos efectos podrían resultar de la producción de
exopolisacáridos y biopelículas, que influyen en el suministro de agua.
Una amplia variedad de rizobacterias poseen la capacidad de liberar
exopolisacáridos (EPS) y formar biopelículas en la raíz (A. F. Mohammed, 2018Mohammed,
A. F. (2018). Effectiveness of exopolysaccharides and biofilm forming
plant growth promoting rhizobacteria on salinity tolerance of faba bean
(Vicia faba L.). African Journal of Microbiology Research, 12(17), 399-404.
).
Las
comunidades de rizobacterias forman estructuras complejas de células
microbianas que se adhieren a la superficie de la raíz, rodeadas por una
matriz polimérica extracelular (biopelículas) (Gupta et al., 2017Gupta,
G., Snehi, S. K., & Singh, V. (2017). Role of PGPR in Biofilm
Formations and Its Importance in Plant Health. En I. Ahmad & F. M.
Husain (Eds.), Biofilms in Plant and Soil Health (1.a ed., pp. 27-42). Wiley. https://doi.org/10.1002/9781119246329.ch2
). Estas biopelículas protegen
significativamente a las plantas del estrés externo, mejoran la
adherencia a las superficies, el estado de agregación del suelo de la
rizosfera y aumentan la disponibilidad de agua y nutrientes, lo que
favorece el crecimiento de la planta (Kasim et al., 2016Kasim,
W. A., Gaafar, R. M., Abou-Ali, R. M., Omar, M. N., & Hewait, H. M.
(2016). Effect of biofilm forming plant growth promoting rhizobacteria
on salinity tolerance in barley. Annals of Agricultural Sciences, 61(2), 217-227.
; A. F. Mohammed, 2018Mohammed,
A. F. (2018). Effectiveness of exopolysaccharides and biofilm forming
plant growth promoting rhizobacteria on salinity tolerance of faba bean
(Vicia faba L.). African Journal of Microbiology Research, 12(17), 399-404.
).
Además,
los exopolisacáridos de las rizobacterias funcionan como moléculas
señal que activan la respuesta de defensa durante la infección por
patógenos. Algunos EPS se unen a cationes, como el Na+, lo que sugiere un papel en la mitigación del estrés por salinidad al reducir el contenido de Na+ disponible para las plantas (Gupta et al., 2017Gupta,
G., Snehi, S. K., & Singh, V. (2017). Role of PGPR in Biofilm
Formations and Its Importance in Plant Health. En I. Ahmad & F. M.
Husain (Eds.), Biofilms in Plant and Soil Health (1.a ed., pp. 27-42). Wiley. https://doi.org/10.1002/9781119246329.ch2
).
Algunas PGPR, como Rhizobium leguminosarum, Azotobacter vinelandii, Bacillus drentensis, Enterobacter cloacae, Agrobacterium sp., Xanthomonas sp. y Rhizobium sp., liberan exopolisacáridos (Gouda et al., 2018Gouda,
S., Kerry, R. G., Das, G., Paramithiotis, S., Shin, H.-S., & Patra,
J. K. (2018). Revitalization of plant growth promoting rhizobacteria
for sustainable development in agriculture. Microbiological research, 206, 131-140. https://doi.org/10.1016/j.micres.2017.08.016
). La aplicación de PGPR productoras
de EPS representa una medida prometedora para combatir el estrés por
sequía y salinidad, contribuyendo así a la seguridad alimentaria mundial
(Naseem et al., 2018Naseem,
H., Ahsan, M., Shahid, M. A., & Khan, N. (2018). Exopolysaccharides
producing rhizobacteria and their role in plant growth and drought
tolerance. Journal of Basic Microbiology, 58(12), 1009-1022. https://doi.org/10.1002/jobm.201800309
).
Biomasa seca (MS) e índices de calidad
⌅La utilización de la cepa bacteriana identificada como rizobio (Rpr2) repercutió favorablemente en el incremento de la biomasa seca (Tabla 11), en la relación entre los órganos y en los índices de esbeltez y calidad de las plantas (Tabla 12). Los valores obtenidos para estos indicadores superaron al control fertilizado.
| Tratamientos Niveles de P |
Masa seca (g) | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| MF-R | MF-T | MF-H | MF-PA | ||
| 100% | Control Productivo | 0.14 e | 0.21 d | 0.12 d | 0.33 e |
| 100% | Rpr2 | 1.15 b | 0.70 a | 1.10 b | 1.8 b |
| 75% | Rpr2 | 1.53 a | 0.76 a | 1.50 a | 2.26 a |
| 50% | Rpr2 | 0.69 c | 0.55 b | 0.94 c | 1.49 |
| 25% | Rpr2 | 0.64 d | 0.45 c | 0.44 c | 0.89 d |
| EE | 0.06 | 0.04 | 0.07 | 0.09 | |
PS-R:
Peso seco de la raíz, PS-T: Peso seco del tallo, PS-H: Peso seco de las
hojas, PS-A: Peso seco de la parte aérea, EE: Error estándar. En la
misma columna, letras diferentes indican diferencia estadística (Tukey p
< 0.05). Fuente: Resultados de la investigación.
Al analizar la materia seca, se observó que los valores más altos se obtuvieron en el tratamiento con la cepa Rpr2, seguido del tratamiento 8001, con diferencias significativas entre ellos en los cuatro niveles de fósforo y superando al control absoluto, donde se presentaron los menores valores.
Los mayores incrementos se obtuvieron en los tratamientos donde se inoculó la cepa Rpr2 en interacción con el 75 % de fósforo en el sustrato, superiores incluso a los alcanzados por los tratamientos al 25, 50, 100 % y control.
Un comportamiento similar se observó al evaluar los índices de eficiencia para las plántulas de cafeto con la inoculación de la cepa de rizobio en comparación con los tratamientos sin aplicación (Tabla 12). Los incrementos alcanzaron valores de hasta 1.39 %. En este caso, los tratamientos Rpr2 al nivel del 75 % superaron los alcanzados en los tratamientos controles para sus respectivas proporciones de materia orgánica en los sustratos, aunque la diferencia fue mínima.
| Tratamientos Niveles de P |
Índices (g) | |||
|---|---|---|---|---|
| A/R | IE | ICD | ||
| 100% | Control Productivo | 2.35 a | 2.33 e | 1.05 c |
| 100% | Rpr2 | 1.57 b | 5.44 b | 2.48 b |
| 75% | Rpr2 | 1.48 b | 4.53 c | 3.20 a |
| 50% | Rpr2 | 2.16 a | 3.43 a | 2.22 b |
| 25% | Rpr2 | 1.39 b | 3.36 d | 1.74 c |
| EE | 0.23 | 0.08 | 0.13 | |
A/R:
Relación parte peso seco de la parte aérea y la raíz, IE: Índice de
esbeltez, ICD: Índice de Calidad de Dickson, P: Fósforo, EE: Error
estándar. En la misma columna, letras diferentes indican diferencia
estadística (Tukey p < 0.05). Fuente: Resultados de la investigación.
La
producción de materia seca permite evaluar el crecimiento de una
planta. La cantidad total de materia seca acumulada refleja directamente
la producción fotosintética líquida, sumada a la absorción de
nutrientes minerales (Aguilar et al., 2016Aguilar,
C. E., Alvarado Cruz, I., Martínez Aguilar, F. B., Galdámez, J. G.,
Gutiérrez Martínez, A., & Morales Cabrera, J. A. (2016). Evaluación
de tres abonos orgánicos en el cultivo de café (Coffea arabica L.) en
etapa de vivero. Siembra, 3(1), 11-20.
).
Sin embargo, al evaluar la masa seca aérea, radicular y total de la
planta, no se observaron diferencias estadísticas entre las medias
obtenidas de las cepas en ninguno de los cuatro niveles de fósforo. En
general, las inoculaciones de las cepas bacterianas tienden a
incrementar la producción de masa seca en las plantas cuando el sustrato
contiene entre el 75 % y el 100 % del nivel de fósforo.
La
relación de biomasa raíz-parte aérea parece estar regulada por un
equilibrio entre la absorción de agua por las raíces y la fotosíntesis
en la parte aérea. Esto implica que los productos fotosintéticos no
utilizados para el crecimiento foliar se acumulan en las extremidades de
las raíces, las cuales crecen en busca de agua (Encalada, 2017Encalada, M. E. (2017). Efecto
de la luz solar y tres fechas de siembra en el desarrollo de posturas
de cafeto (Coffea arábica L. cv. Caturra) en la Zona Sur de Ecuador [PhD Thesis]. Editorial Universitaria.
). Según estos autores, la raíz mantiene su velocidad de crecimiento, mientras que la parte aérea la reduce.
El
cociente de esbeltez se considera un índice de calidad de la planta que
ayuda a identificar posibles ahijamientos, es decir, un crecimiento
excesivo en altura en comparación con el diámetro. Este parámetro ha
sido utilizado para evaluar la calidad de plántulas en diversos
cultivos. Según Parrales (2018)Parrales, G. T. (2018). Determinación de las características morfológicas de 20 variedades e híbridos de café arábigo de alto valor genético. Universidad Estatal Del Sur De Manabí.
, el cociente de esbeltez es uno de los factores más influyentes en la calidad de la planta de Pinus tropicalis durante su etapa inicial de desarrollo en vivero. Otros autores, como Vargas et al. (2016)Vargas,
E. F., Guzmán, R. M. R., Peña, A. S., Luis, M. L. S., & Santana, I.
A. R. (2016). Producción de plántulas de cafeto (Coffea arabica, L.) en
vivero con sustratos orgánicos en un agroecosistema de montaña,
municipio Junín estado de Táchira-Venezuela. Universidad & ciencia, 5(2), 139-151.
,
también destacan la importancia de este índice en cultivos como el
café. Aunque no se ha empleado ampliamente para medir la calidad de
posturas de cafetos, su aplicación podría ser útil para evaluar la
calidad de las plántulas producidas.
En este estudio, el índice de esbeltez mostró mayor esbeltez y vigor en las plántulas inoculadas con la cepa Rpr2, especialmente en el nivel de 75 % de fósforo. Esto sugiere que este tratamiento podría mejorar la supervivencia tras el trasplante y favorecer un mejor desarrollo en campo. El índice de esbeltez aumentó gradualmente en comparación con el control, obteniéndose los mejores resultados en el nivel de fósforo mencionado.
Encalada (2017)Encalada, M. E. (2017). Efecto
de la luz solar y tres fechas de siembra en el desarrollo de posturas
de cafeto (Coffea arábica L. cv. Caturra) en la Zona Sur de Ecuador [PhD Thesis]. Editorial Universitaria.
,
en un estudio sobre aplicaciones de ácido salicílico y nutrición
mineral en plántulas de chile habanero, informaron que el cociente de
esbeltez varió entre 2,92 para el tratamiento T2 (AS) y 4,64 para el
tratamiento T4 (F+AS). Los tratamientos T3 y T4 mostraron mayor esbeltez
y vigor en las plántulas. En este trabajo, la media de los datos de
este parámetro fue de 6,70, un valor significativamente superior al
informado por estos autores.
Considerando estos indicadores de
manera integral, el índice de calidad de Dickson (ICD) fue el parámetro
utilizado para determinar el mejor tratamiento, ya que combina los
indicadores previamente analizados. En este sentido, el mejor ICD
correspondió a las posturas que crecieron con la presencia de la cepa
Rpr2. Por el contrario, el índice más bajo se observó en las posturas
sin rizobios (Tabla 12), aunque no se encontraron diferencias estadísticas significativas entre todos los tratamientos para esta variable. Muñoz et al. (2015)Muñoz,
H. J., Sáenz Reyes, J. T., Coria Avalos, V. M., García Magaña, J. de
J., Hernández Ramos, J., & Manzanilla Quijada, G. E. (2015). Calidad
de planta en el vivero forestal La Dieta, Municipio Zitácuro,
Michoacán. Revista mexicana de ciencias forestales, 6(27), 72-89.
indicaron que los índices de calidad más altos representan un mayor
equilibrio entre los componentes de la planta, lo que se traduce en una
mejor calidad.
Un índice de calidad de Dickson alto refleja una
adecuada relación entre la altura y el diámetro del tallo, así como una
buena proporción entre la parte aérea y la parte radical. Esto asegura
un comportamiento en campo con alto potencial de crecimiento radical y
una elevada capacidad de intercambio gaseoso. Encalada (2017)Encalada, M. E. (2017). Efecto
de la luz solar y tres fechas de siembra en el desarrollo de posturas
de cafeto (Coffea arábica L. cv. Caturra) en la Zona Sur de Ecuador [PhD Thesis]. Editorial Universitaria.
señalaron que una postura de cafeto con un índice superior a 0,20 en la
escala de Dickson tendría las características mínimas para continuar su
crecimiento en condiciones de campo sin complicaciones.
Por lo anterior, la inoculación de rizobios podría contribuir a la obtención de material de plantación de cafeto de óptima calidad de manera rentable. Esta práctica reduce significativamente el uso de productos químicos, lo que favorece el ahorro de recursos, la mejora de los suelos y el cuidado del medio ambiente. Por tanto, esta técnica representa una alternativa factible para incluir en el manejo integrado del cultivo del cafeto.
Destaca el inoculante Rpr2, que demostró ser más efectivo
en todas las variables evaluadas. Este aislado se caracterizó por
adherirse estrechamente a las células epidérmicas de la raíz ( I. Hernández & Nápoles, 2017Hernández,
I., & Nápoles, M. C. (2017). Rizobios residentes en la rizosfera de
plantas de arroz (Oryza sativa L.) cultivar INCA LP-5. Cultivos Tropicales, 38(1), 39-49.
), lo que sugiere que mantuvo una relación más estrecha con la superficie radical del cafeto.
Los resultados obtenidos indican que es posible obtener plántulas de cafeto con un vigor y calidad adecuados para resistir el trasplante a campo después de la inoculación con rizobios. Este manejo del cultivo del café no solo es adecuado, sino que también tiene un gran valor desde el punto de vista sustentable, debido a la reducción en el uso de insumos químicos para estimular el desarrollo de las posturas.
Análisis económico
⌅Según la metodología del análisis de presupuesto parcial según Evans (2014)Evans, E. (2014). FE573/FE573: Análisis Marginal: Un Procedimiento Económico para Seleccionar Tecnologías o Prácticas Alternativas. Ask IFAS - Powered by EDIS. https://edis.ifas.ufl.edu/publication/FE573
, se consideró que una planta de café a
los tres meses genera un beneficio bruto de US$ 0,64. Por otro lado, se
calcularon los costos de cada uno de los tratamientos correspondientes a
una planta de siete meses en vivero. La diferencia entre el beneficio
bruto y los costos permitió determinar el beneficio neto de cada
tratamiento (Tabla 13).
| Tratamientos Niveles de P |
Beneficio Bruto | Costo de planta sembrada | Beneficio neto | |
|---|---|---|---|---|
| 100% | Control Productivo | 0.64 | 0.8234 | -0.1834 |
| 100% | Rpr2 | 0.64 | 0.3135 | 0.3265 |
| 75% | Rpr2 | 0.64 | 0.3109 | 0.3291 |
| 50% | Rpr2 | 0.64 | 0.4511 | 0.1889 |
| 25% | Rpr2 | 0.64 | 0.4929 | 0.1471 |
Se realizó un análisis de dominancia ordenando el beneficio neto en forma decreciente junto con sus costos correspondientes. En este análisis, un tratamiento se considera dominado cuando, con un beneficio neto igual o menor, presenta un costo variable más alto. Como resultado, se identificaron varios tratamientos no dominados, lo que hizo necesario llevar a cabo un análisis marginal. De este proceso, se determinó que la inoculación con la cepa Rpr2 al 75 % de fósforo constituye la mejor alternativa económica (Tabla 14).
| Tratamientos Niveles de P |
Beneficio Neto | Costo de planta sembrada | Tratamientos Dominados | |
|---|---|---|---|---|
| 100% | Control Productivo | -0.1834 | 0.8234 | |
| 100% | Rpr2 | 0.3265 | 0.3135 | |
| 75% | Rpr2 | 0.3291 | 0.3109 | ✔ |
| 50% | Rpr2 | 0.1889 | 0.4511 | ✔ |
| 25% | Rpr2 | 0.1471 | 0.4929 | ✔ |
Los
diferentes géneros bacterianos son componentes esenciales de los
suelos. Estas bacterias participan en diversas actividades bióticas que
contribuyen a la dinámica y sostenibilidad del ecosistema del suelo,
favoreciendo la producción de cultivos (Cray et al., 2016Cray,
J. A., Connor, M. C., Stevenson, A., Houghton, J. D. R., Rangel, D. E.
N., Cooke, L. R., & Hallsworth, J. E. (2016). Biocontrol agents promote growth of potato pathogens, depending on environmental conditions. Microbial Biotechnology, 9(3), 330-354. https://doi.org/10.1111/1751-7915.12349
). Además, estimulan el crecimiento de
las plantas al movilizar nutrientes en el suelo. Entre ellas, las
rizobacterias, que se encuentran en la zona radicular de las plantas,
destacan por su capacidad para transformar, movilizar y solubilizar
nutrientes (Velasco et al., 2020Velasco,
A., Castellanos-Hernández, O., Acevedo-Hernández, G., Aarland, R. C.,
& Rodríguez-Sahagún, A. (2020). Bacterias rizosféricas con
beneficios potenciales en la agricultura. Terra Latinoamericana, 38(2), 333-345.
).
Por lo tanto, las rizobacterias desempeñan un papel dominante en el
reciclaje de nutrientes del suelo, lo que las convierte en un factor
crucial para mantener su fertilidad (Odoh, 2017Odoh,
C. K. (2017). Plant growth promoting rhizobacteria (PGPR): A
bioprotectant bioinoculant for sustainable agrobiology. A review. Int J Adv Res Biol Sci, 4(5), 123-142.
).
Su aplicación en sistemas productivos representa una alternativa viable
para reducir los costos de producción y minimizar el impacto ambiental
asociado con el uso de fertilizantes químicos (Coa et al., 2014Coa,
M., Méndez Natera, J. R., Silva Acuña, R., & Mundarain Padilla, S.
(2014). Evaluación de métodos químicos y mecanismos para promover la
germinación de fosforitos en café (Coffea arabica) var. Catuaí Rojo. Idesia, 32(1), 43-53.
).
El
encarecimiento de los fertilizantes químicos, la escasez de reservas
naturales de ciertos nutrientes y el alto consumo energético requerido
para su fabricación han impulsado la adopción de alternativas
biológicas. Estas no solo se presentan como una necesidad en la
producción agrícola actual, sino también como un componente fundamental
de la agricultura científica del futuro. Su implementación permite
mantener un equilibrio ecológico y ofrece una opción económicamente
factible (Barroso et al., 2015Barroso,
L., Abad Michel, M., Rodríguez Hernández, P., & Jerez Mompié, E.
(2015). Aplicación de FitoMas-E y EcoMic® para la reducción del consumo
de fertilizante mineral en la producción de posturas de cafeto. Cultivos Tropicales, 36(4), 158-167.
).
Viñals et al. (2017)Viñals,
R., Bustamante-González, C. A., Ramos-Hernández, R., Sánchez-Durán, O.,
Moran-Rodríguez, N., & Ferrás-Negrín, Y. (2017). Empleo de
bioproductos en la producción de posturas de Coffea arabica L. Café Cacao, 16(1), 35-43.
informaron que la aplicación de productos bioactivos genera un efecto
beneficioso en la nutrición de los cafetos durante su fase de vivero.
Este efecto se refleja en el crecimiento de las plántulas, observándose
los mejores resultados con el uso de FitoMas-E. Además, esta práctica
contribuye a un importante ahorro de recursos financieros y reduce la
cantidad de material orgánico necesario en los sustratos.
Conclusiones
⌅- La inoculación con cepas de rizobios (Rpr2, Rpr16 y 8001) incrementa significativamente los porcentajes de germinación y emergencia en Coffea canephora y Coffea arabica, superando los controles no inoculados en todas las etapas evaluadas (30, 40 y 50 días).
- Las cepas de rizobios, especialmente Rpr2, reducen los días al inicio de la germinación (DIG) en ambos cultivares, mostrando una germinación más temprana (23-24 días) en comparación con los controles (45-60 días).
- Las plántulas inoculadas con rizobios presentan mayor altura, diámetro del tallo, número de hojas y longitud de raíces, destacándose la cepa Rpr2 al 75 % de fósforo, que mostró los mejores resultados en biomasa fresca y seca.
- Los índices de calidad, como el índice de esbeltez y el índice de calidad de Dickson, son superiores en las plántulas inoculadas con rizobios, indicando un mejor equilibrio entre la parte aérea y radical, lo que sugiere una mayor adaptabilidad al trasplante.
- La inoculación con rizobios, especialmente Rpr2 al 75 % de fósforo, es la alternativa más rentable, con mayores beneficios netos y menores costos en comparación con los controles no inoculados, reduciendo la dependencia de fertilizantes químicos.