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DEMOSTRACIÓN DE LA SOLUBILIZACIÓN DEL FÓSFORO POR
BACTERIAS EN SUELOS CULTIVADOS CON CAÑA DE AZÚCAR EN
EL VALLE GEOGRÁFICO DEL RIO CAUCA-COLOMBIA.
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Santiago Fernández Vallejo y Luz Yanet Rivera Puentes
2
RESÚMEN
Con el propósito de mejorar la productividad, rentabilidad y sostenibilidad de los cultivos de caña de azúcar, desde el
año 2009 se han venido aplicando bacterias solubilizadoras de fósforo en los predios Cantares, San Gil, Catalina, El
Indio, Danubio y Bonanza, ubicados en el valle geográfico del rio Cauca. Al hacer el análisis estadístico de los
resultados del fósforo en los suelos de estos predios antes de las aplicaciones de las bacterias (2009 y 2010) con los
posteriores a cuatro aplicaciones sucesivas (2014 y 2015), se obtuvo una diferencia estadísticamente significativa en
todos ellos, lo que nos demuestra que las bacterias solubilizadoras de fósforo inoculadas, sí elevaron los niveles de
fósforo disponible en los suelos. Con este trabajo se demuestra que la utilización de bacterias solubilizadoras de
fósforo es una excelente alternativa para mejorar la productividad del cultivo de la caña de azúcar, puesto que en
todos los predios se incrementó el fósforo por encima de 10 ppm, presentando valores en los que ya no es necesario
aplicar este elemento. Además, la no utilización de fertilizantes fosforados, contribuye con la sostenibilidad del medio
ambiente.
Palabras Claves: Solubilización de fósforo, bacterias, caña de azúcar, suelo.
ABSTRACT
With the purpose of increasing yield, profitability and sustainability in sugarcane plantations, phosphorus solubilizing
bacteria have been applied in several properties across the Cauca River valley in Colombia. The statistical analysis of
phosphorus content in the soil of these properties before (2009, 2010) and after four consecutive applications (2014,
2015) show a statistically significant difference in all of them, proving that the inoculated bacteria increased the levels
of available phosphorus in the soil. This paper demonstrates that the continued use of phosphorus solubilizing
bacteria is a cost effective and environmentally friendly alternative to mineral phosphorus fertilization in sugarcane
plantations; the phosphorus content increased over 10 ppm, rendering further phosphorus fertilization unnecessary.
Keywords: phosphorus solubilizing bacteria, sugarcane, soil.
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2
Ingeniero Agrónomo – Biointegrados SAS.
M.Sc. Microbiología - Biointegrados SAS.
INTRODUCCIÓN
El fósforo es un elemento indispensable para la supervivencia de los organismos vivos, y se considera sinónimo de
energía, ya que es parte fundamental de las moléculas de ATP y ADP (Tasistro, 2014). Estas moléculas tienen la
función de almacenar y transferir energía a todos los procesos que se llevan acabo en la célula. Sin el fósforo, no se
podrían llevar a cabo procesos como: respiración, fotosíntesis, glucólisis, síntesis de ácidos, división y crecimiento
celular. De allí su importancia en la producción agrícola.
A diferencia del carbono y el nitrógeno, el fósforo no existe en la naturaleza en forma abundante, se extrae de minas,
de roca fosfórica y hasta ahora no se conoce sucedáneo o forma de sintetizarlo (Fernández, 2013). Es tan acelerada
su extracción que algunos autores consideran que, de continuar de esta forma, no habrá fósforo dentro de 50 a 100
años (Fernández, 2013). Esto pondría en peligro la supervivencia de los seres humanos, pues sin fósforo no hay
fertilizantes y sin estos, no habrá alimentos. Es tan grave la problemática que se dice que quien controle el fósforo
controlará el mundo.
El fósforo se encuentra en el suelo de tres formas. -De forma inorgánica unido al calcio, hierro y aluminio. -Cuando se
libera se convierte en ortofosfatos y pasa a la solución del suelo de donde es absorbido por las plantas. -En forma
orgánica, haciendo parte de los restos de animales, plantas y microorganismos. La forma en la que se encuentre el
fósforo en el suelo depende de factores como: el tipo de suelo, el pH, la vegetación, el clima, los grupos de
microorganismos y los fertilizantes usados (Tasistro, 2014). Si los ortofosfatos no son tomados por la planta
rápidamente regresan a formas insolubles o pueden perderse lixiviados en el suelo. Por consiguiente, en los
sistemas agrícolas productivos es necesario fertilizar con fósforo ya que en la mayoría de los casos en la solución del
suelo no hay el fósforo suficiente para el crecimiento y desarrollo de las plantas (Tasistro, 2014).
Las reacciones del suelo necesarias para poner el fósforo disponible a las plantas son muy lentas, dando como
resultado una baja eficiencia de la fertilización fosfórica y la presencia de una gran cantidad de fósforo inorgánico en
el suelo que no puede ser utilizado por las plantas. Las plantas solo aprovechan entre el 10 y el 25% de la
fertilización fosfórica (Tasistro, 2014), haciendo de esta una de las fertilizaciones con menor eficiencia en la
agricultura. Además, el exceso de fósforo en el suelo es arrastrado hasta los ecosistemas marinos causando
eutrofización (aumento del crecimiento de algas), lo que conlleva a la disminución de oxígeno y mortandad de la vida
marina.
Gracias a los adelantos científicos en microbiología agrícola, hoy se sabe que los microorganismos son pieza clave
en la disponibilidad del fósforo para las plantas. Se han convertido en la mejor alternativa para proporcionar este
elemento sin agotar nuestros recursos y sin contaminar el medio ambiente cuando se utilizan microorganismos
nativos. Todo de manera rentable.
La mayoría de los microorganismos del suelo y de las plantas son capaces de solubilizar el fósforo inutilizable del
suelo. Dentro de los microorganismos, las bacterias son el grupo predominante con esta característica, puesto que
las bacterias solubilizadoras de fosfato constituyen el 50%, mientras que los hongos con dicha actividad están
representados entre el 0,1% a 0,5 % del total de la población respectiva (Beltrán, 2014).
Las bacterias solubilizadoras tienen la capacidad de solubilizar fosfato orgánico e inorgánico. El fósforo inorgánico es
+
solubilizado mediante la producción de CO2, ácidos orgánicos, excreción de protones y asimilación de NH . El
fósforo orgánico es solubilizado a través de la mineralización bacteriana (Beltrán, 2014).
En la actualidad los microorganismos solubilizadores de fosfatos están siendo utilizados en países como Canadá,
Estados Unidos, España, Brasil, Argentina en varias clases de cultivos mostrados resultados favorables con relación
a la producción. En Colombia, el único producto que utiliza bacterias endófitas nativas de caña de azúcar, es el que
es materia de este trabajo.
MATERIALES Y MÉTODOS
Análisis de suelos
Para el estudio de solubilización del fósforo por bacterias en suelos con caña de azúcar del valle geográfico del rio
Cauca, se hicieron dos análisis por cada suerte estudiada: el primero entre los años 2009 y 2010 y el segundo entre
los años 2014 y 2015. Las muestras fueron tomadas bajo los mismos parámetros y en las mismas suertes. Ambas se
tomaron con la metodología sugerida por Cenicaña http://www.cenicana.org/servicios/analisissuelo.php, y fueron
enviadas al mismo centro para su análisis.
Bacterias Solubilizadoras de Fósforo.
La inoculación de bacterias solubilizadoras de fósforo se hizo mediante la aplicación de un producto comercial
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elaborado con bacterias endófitas de la caña de azúcar. Este producto tiene una concentración de 10 bacterias por
mililitro y se aplicó un litro por surco de caña de 120 metros después de cada corte.
Análisis Estadístico
Inicialmente se analizaron los datos a través de la estadística descriptiva: se obtienen las medias por suertes, se
grafican los datos de cada predio y luego las medias en una sola gráfica para observar mejor las diferencias.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El Cuadro 1 contiene el resultado del fósforo del suelo de diferentes predios por suertes o tablones analizados, antes
y después de la aplicación de las bacterias solubilizadoras de fósforo.
Cantares
Bonanza
Cuadro 1. Resultado del fósforo del suelo por suertes
antes y después del tratamiento.
EL INDIO
CANTARES
Predios
CATALINA
San Gil
4
5
6
7
Media
9
25
26 - 27
28 - 29
37- 39
49 - 50
Media
7
21
Media
1
2
3
4
5
6
9, 10
11, 12
Media
DESPUÉS
9,8
12,6
12,6
17,5
13,4
13,2
14,1
11,6
12,9
12
14
14
10,2
12,6
8,5
8,1
17,1
17,2
15,1
17,1
13,9
12,3
14
13,2
26,6
20,4
15,9
13,9
13,7
23,4
68,9
22,5
25,7
DANUBIO
Danubio
ANTES
6,2
8,4
10,8
10,8
11,5
9,5
4,8
8,4
6,6
6,2
4,2
3,4
7,5
5,3
5,9
5,7
12,5
7,5
7,3
8,6
7,9
8,2
4,3
6,3
5,6
16,5
6,8
10,1
10
9,4
6,8
20,3
10,7
SAN GIL
Catalina
SUERTE
15 - 16
17 - 18
28-29-30-31
57
60-61
Media
22-23
24-25- 26-27
BONANZA
PREDIO
El Indio
ANTES
6,3
13,2
DESPUES
9,5
ANTES
13,2
DESPUES
ANTES
6,6
12,9
DESPUES
ANTES
5,3
12,6
DESPUES
ANTES
7,9
13,9
DESPUES
10,7
ANTES
25,7
DESPUES
0,0
10,0
20,0
30,0
ppm- Fósforo
Figura 1. Promedio del fósforo del suelo antes y
después del tratamiento.
En la figura 1 se observa un notable incremento en los niveles de fósforo en cada uno de los predios después de la
aplicación de las bacterias solubilizadoras de fósforo. Para confirmar que la diferencia en los niveles de fósforo no es
resultado del azar sino de la aplicación de las bacterias solubilizadoras, se hace un análisis de varianza a un factor
(Cuadro 2), con un nivel de confianza del 5%. La hipótesis nula es: las medias de fósforo obtenidas en las dos
aplicaciones son iguales; la hipótesis alternativa es: las medias de fósforo obtenidas en las dos aplicaciones son
diferentes. Los resultados se ven a continuación:
Análisis de varianza:
ANÁLISIS DE VARIANZA
ORIGEN DE LAS
VARIACIONES
Suma de
cuadrados
Grados de
libertad
Promedio de los
cuadrados
F
Probabilidad
Entre grupos
946,6890741
1
946,6890741
13,3293941 0,00060682
Dentro de los
grupos
3693,17852
52
71,0226638
Total
4639,86759
53
RESÚMEN DEL ANÁLISIS DE VARIANZA
GRUPOS
Cuenta
Suma
Promedio
Varianza
Columna 1
27
227,7
8,43333333
13,9646154
Columna 2
27
453,8
16,8074074
128,080712
Cuadro 2. Análisis de Varianza de los datos.
A partir de estos resultados se puede observar que el valor crítico es menor que el valor calculado y con un
p=0.00060682 (Cuadro 2), se puede afirmar que las diferencias entre las medias de fósforo detectadas son
estadísticamente significativas. O sea, que la aplicación del producto con las bacterias, sí elevó los niveles de fósforo
de los suelos, y por consiguiente, mejora la productividad y sostenibilidad de la caña de azúcar.
97% más de P.
20,0
FÓSFORO 15,2
7,7
10,0
0,0
ANTES
DESPUES
Figura 2. Promedio general de los resultados del fósforo antes y después del tratamiento.
En la Figura No. 2 se observa que el incremento general del fósforo en suelo fue del 97 %, lo cual equivale a 7,5 ppm
de más fósforo en el suelo. Si hacemos el ejercicio de calcular cuánto DAP hubiéramos necesitado aplicar para tener
el 15,2 ppm de P que tenemos. Para obtener una producción de caña de 120 ton/ha, el cultivo extrae 108 P2O5
kg/ha, pero teníamos 7,7 pm inicial en el suelo que equivalen a 56,4 P2O5 kg/ha. Adicionalmente se abonó con un
bulto de DAP/ha que contiene 460g de P2O5, pero si tenemos en cuenta que la eficiencia del fósforo es del 30%
(Peña, 2013), esto equivaldría a la adición de 13,80 P2O5/ha. Por lo tanto, aportamos 88,34 P2O5 kg/ha y el cultivo
extrajo 108 P2O5 kg/ha. La deficiencia en la aplicación de fósforo para suplir la necesidad del cultivo fue 19,66 P2O5
kg/ha. Pero esto no fue así, ya que de acuerdo con el segundo análisis hay en promedio 15,2 ppm P equivalentes a
111,4 P2O5 kg/ha. Sí lo hubiéramos aportado con DAP, habríamos tenido que aplicar 799,1 P2O5 kg/ha, (16 bultos),
cifra poco factible de ejecutar por costo y practicidad. Una aplicación hipotética de esta cantidad de DAP habría
causado incremento de pH y el bloqueo de otros nutrientes, entre otros efectos nocivos.
CONCLUSIÓN
Con este trabajo queda demostrado que las bacterias solubilizadoras de fósforo endófitas de la caña de azúcar es
una excelente alternativa para proporcionar fósforo a las plantas. Además, son una herramienta vital en la agricultura
sostenible, porque reducen la utilización de insumos de origen químico, mejoran la productividad de los cultivos y
ayudan a conservar el ecosistema.
REFERENCIAS
1. Beltrán Pineda Mayra Eleonora, 2014. La solubilización de fosfatos como estrategia microbiana para promover el
crecimiento vegetal. Corpoica Ciencia Tecnología Agropecuaria. 2014 15(1). Páginas 101-113.
2. Espinosa-Victoria David y Paredes Mendoza Marianela. 2011. Ácidos orgánicos producidos por rizobacterias que
solubilizan fosfatos: Una revisión crítica. Terra Latinoamericana, vol. 28, núm. 1, enero-marzo.
3. Fernández Cristian. 2014. El fósforo se acaba. Newsletter EcoAvant.com.
4. Lara C, Esquivel Avila LM, Negrete Peñata, JL. Bacterias nativas solubilizadores de fosfatos para incrementar los
cultivos en el departamento de Córdoba- Colombia. Rev Bio Agro. 2011; 9(2):114-20.
5. Paredes
Mendoza Marianela. 2010. Aislamiento y caracterización bioquímica de metabolitos producidos por
rizobacterias que solubilizan fosfatos. Tesis Doctora en Ciencia. Colegios de Posgraduados. Montecillo, Texcoco,
Edo. De México.
6. Peña C Wagner. 2013. Dosificación de Fertilizantes. Universidad Estatal a Distancia. Costa Rica.
7. Tasistro Armando. Seminario “Aspectos básicos del manejo del fósforo”. International Plant Nutrition Institute
(IPNI). México.