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DC. José Octavio Rodiles López
DC. Héctor Eduardo Martínez Flores
DCE. Rafael Zamora Vega
QFB. UMSNH. Michoacán, México
Las innovaciones tecnológicas han incrementado la producción agrícola y mejorando las tasas de rendimiento. Dentro de éstas está el uso de los llamados biofertilizantes. Se define biofertilizante como aquel fertilizante orgánico que se combina con microorganismos vivos. Los fertilizantes orgánicos pueden ser hechos de composta, estiércol, humus de lombrices o residuos vegetales, y los microorganismos pueden ser bacterias u hongos.
Todos los seres vivos interaccionan entre sí, simbiosis, y en base a estas relaciones podemos hablar de tres tipos: comensales, mutualistas y patógenos. Los comensales conviven sin generar cambios entre los mismos. Por otro lado, los mutualistas se complementan y ambos sacan ventajas del otro, y en los patógenos, uno de ellos genera una enfermedad al otro. Cabe señalar que hay microorganismos aerobios y anaerobios, los primeros necesitan oxígeno para vivir, mientras que los segundos mueren en presencia de oxígeno, pero hay algunos que pueden vivir en presencia o ausencia de oxígeno, llamados anaerobios facultativos.
Se le llama compost o composta al producto de varios materiales de origen orgánico que son sometidos a procesos de descomposición controlada que motiva el crecimiento de ciertos microorganismos; la composta alimenta a estos microorganismos y éstos ayudan al crecimiento y desarrollo de la planta. La descomposición se hace mediante bacterias u otros microorganismos como hongos y protozoarios, siendo la temperatura de la composta un factor crítico a regular. También pueden intervenir insectos, tales como lombrices de suelo, hormigas, caracoles, babosas, etc., y que en conjunto degradan la materia orgánica. Cabe mencionar que la materia orgánica de la composta proviene de organismos muertos, tanto vegetales, animales u hongos, y sus residuos. Esta materia aporta tanto macronutrientes (carbohidratos, proteínas y lípidos) como micronutrientes (vitaminas y minerales). En función a los tiempos de degradación dentro de la composta se habla de componentes rápidos (hojas, estiércoles de aves, y malezas jóvenes); componentes lentos (frutas y verduras, paja, heno, y estiércol de caballos, vacas, burros o conejos), y muy lentos (troncos, ramas, aserrín, cáscara de huevos, y flores y huesos de frutas). Además, no se pueden utilizar residuos inorgánicos, como plásticos.
En función al tipo de materia prima, existen diferentes métodos de hacer la composta. Uno de ellos, consiste en colocar la mezcla de la composta en un recipiente cerrado y dejarlo así durante un determinado tiempo, recipientes de 1.0 a 1.5 m3 y sin control de la temperatura. Otro método es el de las pilas estáticas aireadas, similar al anterior, pero conteniendo tubos que permiten la introducción de aire periódicamente; este sistema permite el desarrollo de microorganismos aerobios y anaerobios, mientras que el primero solamente anaerobios. Los tubos de flujo de aire también permiten un control de la temperatura. Recordemos que la temperatura es un factor crítico para el crecimiento de microorganismos e insectos. El ultimo sistema es el llamado de volteo, siendo el más usado, donde la pila de la composta se voltea periódicamente, ya sea manual o mecánicamente. Este sistema permite ambientes aerobios y anaerobios.
Actualmente, existen empresas industriales que hacen compostas, pero estas también pueden ser hechas por pequeños productores. Los factores críticos para su buen desarrollo son la humedad, temperatura, relación carbono/nitrógeno de la materia orgánica, pH, aireación, y el tamaño de partícula -a menor tamaño de la partícula, mayor velocidad de composteo.
Otro método es la fermentación de estos residuos, incluyendo compostas y humus de lombriz. La fermentación es un proceso metabólico de tipo anaerobio donde un microorganismo produce un determinado metabolito, y la pueden realizar bacterias u hongos. La condición es que el residuo vegetal o composta se encuentre en un sistema totalmente anaerobio, es decir, en ausencia de oxígeno, ya que la fermentación es un proceso anaerobio y se inhibe en presencia de oxígeno. Los microorganismos que crecen en la fermentación generan sustancias que ayudan al crecimiento de la planta.
Estrictamente hablando, la composta genera ciertos microorganismos, pero en un biofertilizante se agregan otros microorganismos de manera selectiva, para potenciar su efecto, y estos interactúan con las raíces y favorecen la asimilación de los nutrientes tipo minerales, incluyendo los macrominerales nitrógeno, potasio y fósforo, y también de los micronutrientes, tales como magnesio, calcio, manganeso, zinc, etc. Además, estos microorganismos favorecen la retención de agua y la resistencia a plagas y sequias, así como evitar enfermedades generadas por microorganismos patógenos. También se ha observado que pueden generar fitohormonas que favorecen el crecimiento de la planta.
Existe toda una gama de microorganismos que se pueden usar, y se siguen investigando otras alternativas. Se incluyen las bacterias fijadoras de nitrógeno, familia Rhizobiaceae, además de los género Azotobacter y Azospirillum, y dentro de los hongos, la familia de las Micorrizas.
Las bacterias fijadoras de nitrógeno, género Rhizobium, captan el nitrógeno ambiental y lo transforman en nitrógeno orgánico que es usado por la planta. Estas son bacterias Gram Negativas aerobias que viven mutualistamente, la bacteria aporta nitrógeno a la planta, y la planta le aporta cierta molécula que permite que la bacteria pueda usar el oxígeno para su metabolismo. Estas bacterias son comunes en leguminosas, pero actualmente se usan cultivos hechos en laboratorio de estas bacterias en otras plantas. De hecho, el barbecho hecho de leguminosas se usa desde hace muchos años para mejorar la productividad de otras plantas, pero en esencia era aportar las bacterias Rhizobium a otras plantas. La fijación de nitrógeno no la realizan exclusivamente las bacterias, ya que también necesitan de la planta, relación mutualista.
Azotobacter es un género de bacterias de la familia Pseudomonadaceae, bacterias Gram (-) aerobias, que también son fijadoras de nitrógeno. Cuando se usa un fertilizante inorgánico como fuente de nitrógeno, el problema es que los excesos de dicho nitrógeno son lixiviados y terminan en las aguas, incluyendo ríos, lagos, lagunas y mares. Estas bacterias fijan el nitrógeno en condiciones micro anaerobias, es decir, una baja concentración de oxígeno. Estas convierten el nitrógeno ambiental (N2) en amonio (NH4+), mediante una enzima llamada nitrogenasa, y que es usado por la planta como fuente de nitrógeno. La planta si puede utilizar el amonio. También se ha reportado que ayudan a la solubilización del fósforo, que también es aprovechado por la planta, y la formación de otras sustancias como aminoácidos, vitaminas, ácidos grasos, auxinas, y giberelinas, que en conjunto potencian el crecimiento de la planta y procesos de germinación, floración, y fructificación. Además, generan sustancias que inhiben el crecimiento de hongos patógenos.
Azospirillum es un género de bacteria que también es fijadora de nitrógeno. Se ha observado su presencia de forma natural en plantas de cereales, agaves y ciertas cactáceas. Estas bacterias crecen bien en zonas tropicales y templadas y son anaerobias facultativas. Estas usan el nitrógeno ambiental, N2, pero también pueden usar nitratos y nitritos, pero necesitan de hierro o molibdeno para la conversión del nitrógeno.
Los hongos Micorrizas actúan de forma mutualista con la planta. En este caso, los hongos reciben azúcares de la planta que les sirven de alimento, mientras que el hongo captura el nitrógeno ambiental, inorgánico, y lo transforma en nitrógeno orgánico para que la planta lo utilice en su metabolismo.
Otros hongos son los de la familia Trichoderma. Estos favorecen la alimentación foliar, es decir, la nutrición a través de las hojas. También se ha observado que estos hongos evitan el ataque de hongos patógenos, evitando enfermedades y se les consideran como fungicidas naturales. Estos fungicidas están siendo ampliamente estudiados, ya que son amigables con el medio ambiente y con nulo efecto tóxico sobre agentes polinizadores, humanos y otros seres vivos. Además se ha observado que estos no dejan sabores anómalos en las plantas y mejoran el crecimiento de las raíces.
Los biofertilizantes disminuyen la contaminación ambiental, por lo que se les consideran amigables con el medio ambiente; agricultura ecológica. Así mismo, mejoran los suelos y con ello aumentan la fertilidad y retención de agua. Por otro lado, la generación de fitohormonas producen plantas más sanas y resistentes. Estos permiten el aprovechamiento de residuos orgánicos, propiciando la llamada agricultura circular, explotación de desechos de otras industrias. Los fertilizantes tradicionales, llamados agroquímicos, tienen un fuerte impacto ecológico, siendo fuente de alta contaminación ambiental de suelos y aguas, así mismo, el costo de elaboración de los mismos es muy alto, contrario a los fertilizantes orgánicos. Se han reportado aumentos en la producción agrícola de hasta 50% con el uso de los biofertilizantes.
Los biofertilizantes tienden a aumentar la temperatura de los suelos, beneficiando a las raíces y mejorando la nutrición de la planta. Estos lógicamente aumentan la actividad microbiana de los suelos, mejorando la fijación de carbono. Sin embargo, habrá que tener cuidado de no generar microorganismos patógenos que puedan afectar la salud de la planta.
Los biofertilizantes se pueden aplicar en líquido o en sólido, ya sea en el suelo o directamente a las raíces, y el tipo de fertilizante depende del tipo de cultivo y suelo. Los fertilizantes líquidos tiene una acción más rápida, mientras que los sólidos actúan de forma gradual. La gran ventaja dentro de las innovaciones tecnológicas actuales es que puede ser accesible a pequeños productores.
El uso de biofertilizantes es una gran herramienta dentro de la innovaciones tecnológicas. Estos nutren a la planta sin un daño ecológico en suelos y agua, además de incrementar la productividad. Estos son biodegradables y no tóxicos para humanos, agentes polinizadores, además de otros seres vivos. La gran ventaja es que pueden usarlos los pequeños productores sin gastos excesivos en su implementación.
