La tecnología para aumentar el rendimiento de la cebada orgánica, que corresponde a los campos tradicionales, fue desarrollada por científicos polacos utilizando dos herramientas importantes: biofertilizantes microbianos y mantillo vivo.
En los últimos años, ha habido un aumento constante en el interés de los consumidores por los alimentos orgánicos, y especialmente en el segmento de estilo de vida saludable. El grano de cebada de primavera obtenido en agricultura ecológica es una valiosa materia prima para la producción de cereales y copos que contribuyen a la salud del sistema cardiovascular. Al mismo tiempo, el desarrollo activo de la industria de fertilizantes microbianos permite optimizar el rendimiento de la cebada orgánica.
Un equipo de investigadores de Polonia (Universidad de Ciencias Aplicadas Ignacy Mościcki en Ciechanów, Universidad de Ciencias y Humanidades de Siedlce, Universidad de Ciencias de la Vida de Poznań) presentó su propio sistema para cultivar cebada orgánica con un rendimiento no inferior al de la agricultura tradicional.
En un artículo publicado en la revista Agronomy 2023 en el portal MDPI , los científicos hablan sobre los requisitos previos para desarrollar su sistema y sus resultados: “En un sistema de agricultura orgánica, los fertilizantes naturales y de abono verde son la fuente de nutrientes para las plantas.
Actualmente, las tecnologías innovadoras basadas en el uso de preparaciones bacterianas están ganando cada vez más popularidad, ya que se distinguen por una serie de ventajas.
Entregan nutrientes directamente a las plantas y mejoran el proceso de aumento microbiológico de la disponibilidad de nutrientes que las plantas absorben fácilmente. Los microorganismos viven en la rizosfera (bacterias de la rizosfera) o dentro de la planta (bacterias endófitas) y mejoran el crecimiento de la planta huésped al facilitar que la planta huésped obtenga nutrientes.
Los biofertilizantes microbianos mejoran el crecimiento de las plantas proporcionándoles nutrientes a través de la fijación biológica de nitrógeno o aumentando la disponibilidad de nutrientes insolubles en el suelo.
Los microorganismos, como las bacterias que fijan nitrógeno o disuelven fosfato, tienden a convertir el nitrógeno atmosférico en una forma utilizable para las plantas, producen enzimas y disuelven el fosfato insoluble de fuentes orgánicas e inorgánicas.
El mecanismo para suministrar nitrógeno a las plantas es el mismo para todas las bacterias de vida libre. Las bacterias no simbióticas realizan la fijación biológica de nitrógeno solo durante el crecimiento y asimilan el nitrógeno para el metabolismo de sus células sin liberar el exceso de nitrógeno al medio ambiente. Solo después de la muerte celular, la planta o el suelo se enriquecen con este elemento.
El mecanismo principal para la disolución del fósforo en las formas disponibles para las plantas por parte de las bacterias liberadoras de fósforo es la producción de compuestos que disuelven minerales, como ácidos orgánicos, sideróforos, protones, iones de hidróxido y CO2.
Los ácidos orgánicos, junto con sus iones carboxi e hidroxilo, quelan cationes o bajan el pH, liberando P.
Los ácidos orgánicos se forman en el espacio periplásmico por oxidación directa. La excreción de estos ácidos orgánicos va acompañada de una caída del pH, lo que conduce a la acidificación de las células microbianas y del medio ambiente; por lo tanto, los iones P se liberan reemplazando H+ en lugar de Ca 2+ .
Además, en los últimos años, el uso de microbios beneficiosos en cultivos de cereales ha demostrado su efecto positivo sobre la cantidad y calidad del cultivo en condiciones ambientales adversas.
De particular importancia en la agricultura moderna es el desarrollo de tecnologías innovadoras para el cultivo de granos, incluido el mantillo vivo en combinación con el uso de preparaciones microbianas. Esto contribuye a mejorar la eficiencia de los nutrientes y la protección de los recursos, que son más equilibrados en términos de protección ambiental.
Además, los ecosistemas deberían diversificarse aumentando el número de especies cultivadas y utilizando más leguminosas o incluyendo cultivos de cobertura.
Los beneficios asociados con el mantillo vivo utilizado como sistema de cultivo incluyen menos escorrentía de agua y erosión del suelo, así como un retraso en el crecimiento y desarrollo de malezas debido a la competencia por recursos limitados, la producción de aleloquímicos y una mayor actividad microbiana del suelo.
Las especies cultivadas como cultivos intermedios ocupan diferentes nichos en el tiempo y el espacio utilizando recursos complementarios. Las leguminosas se trituran vivas para aumentar la biodiversidad y proporcionan una fuente de nitrógeno ligado biológicamente a los cereales, que es de gran importancia en la agricultura orgánica. Además, el mantillo vivo es compatible con los sistemas de agricultura orgánica y regenerativa.
La resiliencia del ecosistema del suelo se puede evaluar utilizando indicadores biológicos, y las enzimas del suelo se han utilizado con éxito como indicadores de la calidad del suelo en varios sistemas agrícolas.
El Índice de Fertilidad Biológica del Suelo (BIF) se está volviendo cada vez más importante para evaluar los suelos en diferentes etapas del desarrollo de las plantas.
Debido al hecho de que existen pocos estudios sobre el uso combinado de mantillo vivo y preparaciones bacterianas en el cultivo de cereales, tratamos de realizar dichos estudios para determinar el efecto de los preparados biológicos y el mantillo vivo en el rendimiento de grano, la estructura del cultivo. elementos y el índice biológico de oleosidad de la cebada de primavera cultivada en condiciones de agricultura ecológica.
Se llevaron a cabo ensayos de campo en Polonia en 2019-2021 para determinar el efecto de los productos microbianos y el mantillo vivo en el rendimiento de grano y los elementos estructurales del rendimiento de grano, así como en el índice de fertilidad biológica del suelo (BIF) en cebada de primavera cultivada en agricultura orgánica.
Estudiamos dos factores:
I. Productos microbianos: control (sin tratamiento microbiano), inoculación con bacterias liberadoras de fósforo ( Bacillus megaterium var. phosphaticum , Arthrobacter agilis ) y co-inoculación (inoculación simultánea) con bacterias liberadoras de fósforo ( Bacillus megaterium var. phosphaticum , Arthrobacter agilis ) y bacterias fijadoras de nitrógeno ( Azospirillum lipoferum Br17 , Azotobacter chroococcum );
II. mantillo vivo: control (sin mantillo vivo – cebada de primavera cultivada en un rodal puro), trébol rojo y raigrás italiano.
El predecesor de la cebada de primavera fue el centeno de invierno. Tras la recolección del centeno de invierno, se procedió al cultivo poscosecha. En octubre, el campo fue fertilizado con 15 toneladas de estiércol de cabra. Luego se aró el campo y se dejó hasta la próxima primavera. A principios de abril se realiza el cultivo previo a la siembra.
Tanto la cebada de primavera de Unova como las plantas cultivadas como mantillo vivo se sembraron el mismo día a principios de abril.
La siembra de cebada primaveral y mulch vivo se realizó con sembradora de granos en dos pasadas, distancia entre hileras de 12,5 cm, la profundidad de siembra de la cebada primaveral fue de 5-6 cm, se aplicó mulch, no se aplicaron tratamientos de control de malezas.
En parcelas de cebada de primavera sin mantillo vivo, se aplicaron dos tratamientos mecánicos. El primer tratamiento con rastra desyerbadora se realizó después de la germinación, y el segundo tratamiento con rastra mediana después del desarrollo de 5-6 hojas.
El uso de bacterias liberadoras de fósforo ( Bacillus megaterium var. phosphaticum , Arthrobacter agilis ) se realizó en dos periodos: el día de la siembra de la cebada de primavera (fecha 0) y en la fase de macollamiento de la cebada de primavera a razón de 1 litro de inoculante por cada 150 litros de agua por hectárea.
La bacteria Azospirillum lipoferum Br17 se aplicó dos veces durante la temporada de crecimiento. Primero, el grano de cebada se trató con la suspensión del inoculante y luego se roció con el inoculante (consumo de inoculante 1 l/150 l de agua por hectárea) en la etapa de germinación.
El inoculante de Azotobacter chroococcum se aplicó dos veces durante la temporada de crecimiento de la cebada de primavera, es decir, el día de la siembra de la cebada de primavera (día 0) y en la fase de macollamiento de la cebada de primavera a razón de 1 l de inoculante por 250 l de agua/ha. .
Las especies bacterianas utilizadas para la inoculación se tomaron de la colección del Departamento de Ciencias del Suelo y Microbiología de la Universidad de Ciencias de la Vida de Poznań. Se aislaron del subcultivo, en un medio selectivo, y luego se identificaron genéticamente en base a un fragmento de la secuencia del gen 16S rRNA.
Para seleccionar cepas bacterianas para inoculantes compuestos y comprobar su compatibilidad, se determinó la interacción mutua entre las cepas bacterianas seleccionadas mediante el método del anillo. El análisis de las interacciones entre las cepas bacterianas mostró la ausencia de interacciones antagónicas, como lo demuestra la ausencia de iluminación (halo) alrededor de los pocillos en todas las bacterias analizadas utilizadas para inocular cebada de primavera.
Los resultados del estudio mostraron que el mayor rendimiento de grano de 4,5 t/ha con excelente estructura lo dio la cebada de primavera cuando se co-inoculó con bacterias liberadoras de fósforo ( Bacillus megaterium var. phosphaticum , Arthrobacter agilis ) y bacterias fijadoras de nitrógeno ( Azospirillum lipoferum Br17 , Azotobacter chroococcum m) .). El más bajo, a 3,14 t/ha, se registró para el control sin tratar.
La mayor cantidad de granos en 26 uds. fue registrado para cebada de primavera con inoculación simultánea con bacterias liberadoras de fósforo y bacterias fijadoras de nitrógeno y fue significativamente menor en 7 uds. para la inoculación solo con bacterias liberadoras de fósforo y menor en 10 uds. para el control crudo. El mantillo vivo afectó significativamente el número de granos por mazorca de cebada de primavera.
El valor más alto del índice biológico de fertilidad del suelo, determinado en la fase de floración, se obtuvo en parcelas con cebada de primavera cultivada con mantillo vivo de trébol rojo mezclado con raigrás italiano o trébol rojo después de la inoculación con bacterias liberadoras de fósforo y bacterias fijadoras de nitrógeno. 6,9 y 5,7, respectivamente.
En el presente estudio, tanto en 2019 seco como en 2020 y 2021 más favorables, caracterizados por altas precipitaciones, la inoculación simultánea con bacterias liberadoras de fósforo y fijadoras de nitrógeno contribuyó a un aumento en el rendimiento del grano de cebada de primavera.
También es importante que las plantas cultivadas como mantillo vivo ayuden a mitigar los efectos de la sequía en el cultivo principal.
En los estudios realizados aquí, se encontró que, independientemente de las condiciones climáticas favorables durante la temporada de crecimiento de la cebada de primavera, el mayor rendimiento de grano se obtuvo en sitios sembrados con mantillo vivo de trébol rojo o trébol rojo mezclado con raigrás italiano.
Basado en un artículo de un grupo de autores (Rafal Gursky, Robert Roza, Alicia Niewiadomska, Agnieszka Wolna-Marowka, Anna Plaza) publicado en el portal www.mdpi.com.
