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Incrementos de la fijación biológica del nitrógeno mediante la inoculación combinada de bacterias fijadoras de Nitrógeno atmosférico. |
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Autor: Controlbiologico
Un puñado de tierra contiene billones de microorganismos, son tantos tipos diferentes que se desconocen las cantidades exactas. Actualmente conocemos algunos de ellos; sólo se han descrito formalmente alrededor de 500 microorganismos no-eucariontes, lo que contrasta con las 500 000 especies de insectos ya descritas. Se conoce muy poco de la Microbiología, a pesar de que es la parte de la Biología que se proyecta más ampliamente hacia el mantenimiento de la vida en el planeta (Anónimo, 2001 b).
De los elementos del suelo el nitrógeno es el más necesario para el desarrollo y sobre vivencia de las plantas, este es el que presenta más transformaciones microbiológicas y por consiguiente el que más comúnmente se encuentra deficiente en el suelo, contribuyendo a la reducción de los rendimientos agrícolas en todo el mundo (Anónimo, 2001 a).
Las principales formas de mantener suficiente nitrógeno en el suelo es mediante la aplicación de fertilizantes nitrogenados y las formas de fijación biológicas, pero debido al alto costo de los fertilizantes nitrogenados, la gran cantidad de energía requerida para su producción y las capacidades subóptimas para su transportación limita su uso en países subdesarrollados, especialmente en comunidades agrícolas pequeñas (Anónimo, 2001 a).
En el mundo desarrollado la agricultura depende en gran medida del uso de fertilizantes químicos y pesticidas para mantener sus altas producciones agrícolas, sin tener en cuenta los terribles daños que estos pueden ocasionar ya sea afectando el ciclo global del nitrógeno, contaminando las aguas subterránea y superficiales, incrementando los riesgos de intoxicaciones químicas y aumentando los niveles de óxido nitroso (N2O) atmosférico; el cual es un potente gas invernadero. El uso de nitrógeno sintético en los últimos 40 años ha aumentado de 3.5 millones a 80 millones de toneladas, tanto en países desarrollados como en vías de desarrollo, incrementándose sus costos de producción a más de $ 20 billones USD anualmente. Para el año 2050 la población mundial se espera crezca el doble de la cifra actual de habitantes, de esta proyección el 90% debe residir en las regiones tropicales o subtropicales de los países en desarrollo de Asia, África y América Latina. Según estos datos, es razonable esperar que la necesidad de fijación de N2 para la producción de alimentos agrícolas para esta fecha también duplique la cifra fijada actualmente. Si esta es suministrada por fuentes industriales, su uso se incrementará en 160 millones de toneladas de nitrógeno por año; lo que requerirá quemar más de 270 millones de toneladas de energía para su producción, sin tener en cuenta la duplicación de las fatales consecuencias que pudieran ocasionar (Anónimo, 2001 a).
Los procesos naturales de fijación biológica del N2 (FBN) juegan un importante rol en la activación de los sistemas agrícolas sustentables por su beneficio ambiental. El incremento de su aplicación puede mitigar la necesidad del uso de fertilizantes nitrogenados sintéticos con su consiguiente efecto benéfico al ciclo del nitrógeno, el calentamiento global y el saneamiento de las aguas subterráneas y superficiales. Este proceso depende básicamente de la acción de los microorganismos en conjunto con las plantas (Anónimo, 2001 a).
Existen algunas especies de microorganismos que poseen la habilidad de convertir el dinitrógeno atmosférico (N2) a amonio (NH4+) mediante la acción de la enzima nitrogenasa. Estas especies son denominados diazótrofos y requieren de energía para realizar su metabolismo. Dentro de los diazótrofos capaces de realizar este proceso se encuentran los denominados fijadores de vida libre, los cuales fijan N2 atmosférico sin la cooperación de otras formas vivas, siendo la familia Azotobacteriaceae la que agrupa uno de los géneros más importantes utilizados en la biofertilización a diferentes cultivos. El género Azotobacter es uno de los microorganismos utilizados como biofertilizantes que más se aplica e investiga en Cuba. Sus propiedades beneficiosas se ponen de manifiesto en una gran variedad de hortalizas, granos y viandas (Mayea et al., 1998). FAO (1995) reporta que este se considera de menor importancia agrícola por incorporar modestas cantidades de nitrógeno al suelo, Bhattacharya y Chaudhuri (1993) reportan que es capaz de fijar de 20 a 30 kg. de N ha-1 año, pero tanto Azotobacter como Azospirillum en determinadas condiciones su efecto beneficioso no se debe solamente a la cantidad de N2 atmosférico fijado, sino a la capacidad de producir vitaminas y sustancias estimuladoras del crecimiento (ácido indolacético, ácido giberélico, citoquininas y vitaminas) que influyen directamente en el desarrollo vegetal (Rodelas, 2001).
Impacto ambiental de la aplicación de fertilizantes nitrogenados.
El uso de nitrógeno sintético en los últimos 40 años ha aumentado de 3.5 millones a 80 millones de toneladas, tanto en países desarrollados como en vías de desarrollo, incrementándose sus costos de producción a más de $ 20 billones USD anualmente (Hardy, 1993, citado en Anónimo, 2001 a). En este periodo, el ciclo global del N2 se ha visto afectado por el incremento irracional de la fijación de N2 mediante procesos industriales, es decir, mediante la aplicación de fertilizantes nitrogenados; pero su impacto ambiental aun está por calcularse.
La contribución de la fijación de N2 al ciclo global de este elemento no ha cambiado en los últimos años, teniendo un balance aproximado con el proceso de desnitrificación, el cual convierte el nitrógeno combinado en N2 atmosférico. En la actualidad la fijación no ocurre eficientemente debido a que es inhibida por la presencia de nitrógeno mineral en el medio (Vitouseck y Matson, 1993, citado en Anónimo, 2001 a). Según estos autores, alrededor del 50 % de los fertilizantes nitrogenados aplicados a los cultivos es absorbido por las plantas, el otro 50 % o más es almacenado en el suelo para la nutrición de los cultivos subsiguientes; pero una gran parte de este es transformado en N2 atmosférico mediante los procesos de desnitrificación de los microorganismos y otra gran parte es lixiviado a capas inferiores donde contaminan las aguas subterráneas y el manto freático en forma de nitratos (NO3). En Iowa el incremento del contenido de NO3 en aguas subterráneas desde 1950 a 1980 ha sido paralelo al incremento del uso de fertilizantes nitrogenados.
El óxido nitroso (N2O) es otro gran factor contaminante producto al excesivo uso de fertilizantes nitrogenados, este conjuntamente con el CO2, metano (CH4) y los clorofluorcarbonos es un gas invernadero causante en gran medida del calentamiento global. La energía reflectiva por mole del N2O es alrededor de 180 veces la de CO2, lo que lo convierte en un potente gas invernáculo. El N2O troposférico ha aumentado potencialmente en la década del 80, conjuntamente con el incremento sustancial de la aplicación de fertilizantes sintéticos. Por otro lado la desnitrificación del NO3 produce cerca del 90 % de N2 y 10 % de N2O, al aumentar la cantidad de nitrógeno en el suelo producto de su uso indiscriminado, aumenta este proceso de desnitrificación y por consiguiente los niveles de toxicidad en la atmósfera. Hoy día la cantidad global de este compuesto se encuentra fuera de balance, excediendo de un 30�40 %, su concentración en la atmósfera también se incrementa 0.25 % por año (Vitouseck y Matson, 1993, citado en Anónimo, 2001 a). Esto demuestra que la producción de fertilizantes nitrogenados no solamente interviene en el agotamiento de la energía natural y el combustible fósil, sino también genera grandes cantidades de CO2 en su producción y contribuye sustancialmente al calentamiento global potencial.
En los próximos 50 años será necesario un incremento sin precedentes en la producción agrícola para satisfacer los niveles de insumos calóricos y proteicos para el abastecimiento a la gran población mundial; pero también es imperativo la búsqueda de nuevos métodos de producción agronómicamente y ecológicamente sustentables para proteger el entorno que soportará tal explosión demográfica (Anónimo, 2001 a).
Azotobacter sp. diazótrofo no simbiótico.
Las bacterias aerobias de vida libre fijadoras de N2 más conocidas se encuentran formando parte de las familias Azotobacteriaceae, Spirillaceae y Bacillaceae. Del género Azotobacter se han descrito varias especies: Azotobacter chroococcum (Beijerinck 1901), A. vinelandii (Lipman 1903), A. agilis (Beijerinck; Winograsky 1938) y A. paspali (Döbereiner 1966); sin embargo no todas tienen características perfectamente definidas (Martínez, 1986; Mayea et al., 1998; Itzigsohn et al., 2000).
Según González y Lluch (1992) los microorganismos del género Azotobacter se describieron por primera vez por Beijerinck en 1901, desde este momento hasta nuestros días, estas bacterias han llamado la atención de numerosos investigadores por su importancia tanto teórica como práctica. La morfología de Azotobacter ha sido y es, uno de los apartados de estudio más atractivo de este género bacteriano. Así, la citología de estas bacterias no solo se altera por las condiciones ambientales, sino que más bien varía de una forma extrema. Winogradski en 1938 observó que la presencia en el medio de cultivo de compuestos carbonados como el n-butanol daba lugar a la formación de células vegetativas normales, pero en función del periodo de incubación se originaban células cocoides denominadas quistes. Pochon y Tchan en 1948, consideraron a estos quistes como formas de reposo. Más tarde Socolofsky y Wyss en 1962, demostraron la característica de resistencia de estas formas quísticas.
Producción de sustancias fisiológicamente activas y aplicación práctica de Azotobacter sp.
Desde el punto de vista histórico, es Azotobacter el microorganismo que de una forma más amplia ha sido utilizado en la agricultura. Las primeras aplicaciones de estas bacterias datan de 1902, alcanzando una amplia utilización durante las décadas del 40, 50 y 60, particularmente en los países de Europa del Este (González y Lluch, 1992).
La aplicación práctica de la inoculación de este diazotrófo ha sido positiva, observándose notables incrementos en los rendimientos en diferentes cultivos, principalmente en cereales. Estos resultados obtenidos, especialmente con la inoculación de Azotobacter chroococcum y Azospirillum brasilense, no deben atribuirse exclusivamente a la ganancia de N2 por las plantas, ya que estos microorganismos en determinadas condiciones su efecto beneficioso se debe fundamentalmente a la capacidad de solubilizar fosfatos y sintetizar sustancias estimuladoras del crecimiento vegetal, tales como, vitaminas y hormonas vegetales que intervienen directamente sobre el desarrollo de las plantas (González y Lluch, 1992; De Troch, 1993; Pozzon, Giogetti y Martínez, 1993; Baldani, 1997; Mayea et al., 1998; Velazco y Castro, 1999; Burdman, 2000; Itzigsohn, 2000; Rodelas, 2001). De este modo A. chroococcum sintetiza tiamina de 50�100 mg g-1 de sustancia celular seca; ácido nicotínico de 200�600 mg g-1 de sustancia celular seca y ácido pantoténico y biotina; ácido indolacético (AIA); ácido giberélico y citoquininas (Rodelas, 2001).
Según González y Lluch (1992) la producción de estas sustancias por Azotobacter, se ve influenciada por el estado fisiológico de la bacteria y por la edad de los cultivos, habiéndose demostrado que la presencia de nitrógeno combinado modifica la producción de auxinas y giberelinas. Concretamente la presencia de nitrato inhibe la liberación de auxinas, mientras que en sentido contrario incrementa la producción de giberelinas. La adición de exudados radicales de ciertos cereales colonizados por Azotobacter, determinan aumentos significativos en la producción de auxinas, giberelinas y citoquininas, siendo este efecto más evidente cuando los exudados se obtienen de plantas de más de 30 días de crecimiento.
Varios son los cultivos en los cuales la aplicación de Azotobacter chroococcum como biofertilizante ha resultado satisfactoriamente positiva. Rodríguez y Blanco (1994) realizaron un trabajo experimental en condiciones semicontroladas en viveros de café (Coffeea arabica), demostrando que con el uso de Azotobacter chroococcum hay una mejor uniformidad en las posturas de este cultivo, así como un mayor vigor de las mismas, las cuales en el momento de la extracción del vivero hacia el campo presentaban un color uniforme en su sistema radicular, características de posturas sanas, vigorosas y con alto valor ecológico. En este sentido González et al. (1994) al analizar los resultados de la inoculación de 8 cepas de Azotobacter sobre los parámetros de crecimiento y desarrollo de vitroplantas de piña (Anana comosa), cv Cayena lisa, durante la fase de adaptación demostraron que en sentido general todas las cepas estudiadas estimularon el crecimiento de las vitroplantas, con valores significativamente superiores al testigo, lo que permite acortar el periodo de adaptación de las mismas. En el cultivo de la yuca (Manihot esculenta) Roque et al. (1994) al analizar la respuesta a la fertilización nitrogenada y su combinación con biofertilizantes en el clon CMC-40 en suelo Ferralítico Rojo hidratado, demostraron que los mejores resultados se obtuvieron con la combinación biofertilizante-fertilización mineral, destacándose Azotobacter como biofertilizante. Los máximos rendimientos en la primera cosecha oscilaron entre 43 y 46 t ha-1, se alcanzaron al aplicar 100 kg. ha-1 de N con Azotobacter y fosforina individualmente o combinados.
Según González y Lluch (1992), con el uso de inoculantes mixtos de Rhizobium / Azotobacter y Rhizobium / Azospirillum, se han obtenido incrementos en la nodulación de ciertas leguminosas. Sin embargo, estos tipo de inoculantes deben prepararse con ciertos requisitos previos, entre los que se destaca una relación celular adecuada, ya que la preparación aleatoria de estos puede originar efectos negativos sobre la nodulación y desarrollo de las plantas.
Más del 15% del total de 150 000 ha de leguminosas inoculadas con Rhizobium spp. en South África han sido coinoculadas con Azospirillum brasilense. En el periodo 1999-2000, este porcentaje se ha incrementado alrededor del 50% (Burdman et al., 2000). Según estos autores experimentos de campo han demostrado incrementos en los rendimientos de 15-30 % en leguminosas coinoculadas, valores superiores a lo obtenido con la inoculación de Rhizobium solo. Estos resultados coinciden con los citados por Okon y Vanderleyden (1997), los cuales en investigaciones realizadas sobre la inoculación con Rhizobium y Azospirillum reportan un efecto positivo para diversos tipos de leguminosas, incluyendo una temprana nodulación, incrementos en el número de nódulos, altas cantidades de fijación de N2 y un mejoramiento en general del desarrollo de sistema radical.
Según Burdman et al. (2000), la estimulación de la nodulación posterior a la inoculación de Azospirillum puede estar dada por un incremento en la inducción de raíces laterales, la densidad de los pelos radicales y las ramificaciones de dichos pelos; pero también por la diferenciación de un número mayor de células epidérmicas dentro del pelo radical infectado. No obstante estos resultados, la respuesta de la inoculación combinada de Rhizobium / Azospirillum puede tanto estimular como inhibir la formación de nódulos y el crecimiento en un sistema simbiótico dado, dependiendo del nivel de concentración de inóculo y el engranaje de la inoculación. Según reportes por estos autores, la inoculación de cereales con niveles relativamente altos de Azospirillum inhibe ligeramente el crecimiento de las raíces.
Autor: Controlbiologico
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DISCUSIONES SOBRE ESTE TEMA.

| 03/09/2007 |
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FORISTAS:
EN EL 2002 INICIAMOS CON UNOS AGRICULTORES LA RECUPERACIÓN DE UNA FINCA DE DOS FANEGADAS EN DONDE SE CULTIVABAN HORTALIZAS, PERO QUE HABÍAN SIDO UTILIZADAS EN CULTIVOS DE FLORES.
ESTA FINCA TENÍA UN GRAVE PROBLEMA DE ENFERMEDADES EDÁFICAS Y FOLIARES, AL IGUAL QUE DE PLAGAS. EL TRABAJO SE ENFATIZÓ EN LA RECUPERACIÓN DEL SUELO, DE LA VIDA EN EL SUELO (HAY UN VIDEO JAPONES QUE ES EXCELENTE DESCRIBIENDO ESTA SITUACIÓN) Y LO LOGRAMOS, GRACIAS AL USO ADECUADO DE BIOINSUMOS CON LAS METODOLOGÍAS ADECUADAS.
RESULTADO DE ESTO, ES LA METODOLOGÍA PARA EL CONTROL DE LA HERNIA DE LAS CRUCÍFERAS (Plasmodiophora brassicae), LA CUAL SEGÚN ANÁLISIS DE SUELOS DE LA FINCA Y RECOMENDACIÓN DE LOS EXPERTOS NO SE PODÍA CONTROLAR Y POR LO TANTO LOS CULTIVOS DE CRUCÍFERAS DEBÍA DESAPARECER DE LA FINCA.
SOBRE ESTE TRABAJO, SE HA VENIDO REPLICANDO EN OTRAS FINCAS DE LA SABANA DE BOGOTÁ - COLOMBIA, CON EXCELENTES RESULTADOS... LASTIMOSAMENTE ES UN TRABAJO AL QUE POR HABER SIDO REALIZADO CON RECURSOS PROPIOS Y SIN EL APOYO DE NINGUNA INSTITUCIÓN, LO DESMERITAN POR CARECER SUPUESTAMENTE DE FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS.
TODO EL TRABAJO ESTÁ EN UN VIDEO CON TESTIMONIOS DE LOS AGRICULTORES, QUIENES EN ÚLTIMAS SON LOS QUE REALMENTE TIENEN LA SOLUCIÓN A MANO.
CORDIALMENTE
JULIO CESAR ARDILA LINARES | Respuesta Chequeada por Engormix.com  |
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| 03/09/2007 |
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Fabio Ernesto Aristizabal Arango Investigacion Agropecuaria/tecales Quindio - Colombia |
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Dr. Linares.
Me imagino que el vídeo del que Ud. habla es: "La vida en el suelo".
Me interesa el tema de la hortaliza que Ud. expone en la sabana.
Si su proceso de trabajo está enfocado a la producción más limpia y tiene como fundamento la base de Tecnología como fijación de Nitrógeno y control de patógenos como nematodos, cuénteme.
No se preocupe por el origen de la investigación, preocúpese porque sea aplicable, coherente, y sostenible.
Ánimo, a mi me interesa.
El Alquimista. | Respuesta Chequeada por Engormix.com  |
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| 05/09/2007 |
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Teresa Orberá Profesora/universidad De Oriente Santiago de Cuba - Cuba |
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El artículo me parece magnífico, toca un tema de gran actualidad y en el que aún hay mucho que investigar, muchas felicidades al autor.
Las bacterias de vida libre habitantes del suelo, Bacillus y Pseudomonas, también poseen potencialidades a explorar en este sentido, no solo en la FBN, también en la estimulación del crecimiento vegetal a través de la producción de fitohormonas, factores de crecimiento, solubilización de fosfatos inorgánicos, mineralización de fosfatos orgánicos y otros nutrientes. | Respuesta Chequeada por Engormix.com  |
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| 05/09/2007 |
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Ricardo Gonzalez Químico/investigador Independiente Cundinamarca - Colombia |
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Hola estimado Adalberto, muchas gracias por la respuesta a la inquietud que yo plantee en este interesante foro. Afortunadamente se está dando este giro hacia la biotecnología, que no es más allá que el renacer de un conocimiento ancestral, mejorado con los avances en biología y química, es interesante el manejo que presentas sobre microbiología en cultivo de maní, buscaremos la manera de podernos comunicar, la distancia aunque es una brecha, no es difícil de superar, sobre todo cuando se trata de compartir diferentes experiencias en este cultivo interesante y en uso de biofertilizantes, en general de agricultura sostenible aplicada en el y logrando rendimientos superiores.
Un Abrazo.
Ricardo González | Respuesta Chequeada por Engormix.com  |
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| 06/09/2007 |
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Oscar Arauco Pacheco Ing.zootenista/agrop. La Chacra Junin - Perú |
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ES MUY IMPORTANTE ESTA INFORMACIÓN YA QUE EN LA SELVA CENTRAL DEL PERÚ SE ESTÁ IMPULSANDO EL CULTIVO DE PRODUCTOS ORGÁNICOS, COMO EL CAFÉ CACAO Y ESTA EN PRUEBA ALGUNOS FRUTALES. EL ALTO COSTO DE FERTILIZANTES HA HECHO QUE LOS PRODUCTORES CAMBIEN EN LA MODALIDAD DEL USO DE LOS FERTILIZANTES DE QUÍMICOS A ORGÁNICOS. EN ESTE MOMENTO ESTOY REALIZANDO UNA PLANTACIÓN DE CEDRO ROSADO DE LA INDIA Y COMO UD., PODRÍA ASESORAR EN LA INOCULACIÓN DEL AZOTOBACTER, PARA LA FORMACIÓN DE LOS NÓDULOS EN LAS RAÍCES, PARA MEJORAR LA ABSORCIÓN DEL NITRÓGENO EN ESTE CULTIVO FORESTAL DE TRES MESES DE EDAD. FELICITACIONES GRACIAS | Respuesta Chequeada por Engormix.com  |
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| 17/09/2007 |
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Denia Andino Licenciada/cidicco Francisco Morazan - Honduras |
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Esta muy interesante sobre todo por la explicación minuciosa y detallada del artículo. Se enfatiza las importancia de las bacterias en el suelo. | Respuesta Chequeada por Engormix.com  |
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| 20/09/2007 |
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Ramón Castillo Jubilado Pequeño Productor/personal Guarico - Venezuela |
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Felicitaciones por este artículo, que desde hace muchos años se viene hablando de las bondades de las bacterias pero no se hacen exposiciones tan productivas e informativas. Los países tropicales debemos investigar más sobre el tema y hacer aportes a la ciencia para mejorar nuestro planeta en lo que a contaminación se refiere. Yoleida Pèrez. Ing. Agrònomo. Venezuela | Respuesta Chequeada por Engormix.com  |
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| 04/10/2007 |
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Ricardo Gonzalez Químico/investigador Independiente Cundinamarca - Colombia |
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Hola estimados foristas:
Importantes aportes se han hecho al respecto del tema, pero creo que aun falta mucho por aprender y por aportar. Estoy de acuerdo con Adalberto Giecco, compañero buenos días, que el ambiente de engormix no nos permite compartir mas abierta y directamente entre nosotros, lo cual sería mucho más enriquecedor para todos nosotros. Tengo la siguiente duda, acabo de comenzar un ensayo con maní, flor runner, coinocule con azotobacter, trichoderma harzaniun y Rhizobium, aplicado directamente a la semilla, todo esto por disponibilidad de maquinaria apropiada, no estamos tan adelantados en este campo, y sobre el surco apliqué MVA... Quiero saber si entre estos microorganismos existe alguna contraindicación para aplicarlos conjuntamente, por favor ayúdenme a solucionar la duda y si hay problema ¿cuál sería la solución?
Amigo Adalberto, deseo ponerme en contacto directo contigo y a través tuyo con agricultores pequeños y grandes de maní y maíz en Argentina. Soy investigador y trabajo conjuntamente con mi adorada Universidad Nacional. | Respuesta Chequeada por Engormix.com  |
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| 06/10/2007 |
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Abelardo Treviño
Cundinamarca - Colombia |
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Hola, interesante artículo.
Hace un mes sembré dos há. de pasto brachiaria dulce y amargo, y después de sembrado apliqué dos productos con bacterias nitrificantes; cuando el pasto haya crecido a los 15 cms termiraré la aplicación con un tercer producto que estimulará el desarrollo foliar. Estas bacterias las conseguí con una empresa que desarrolla este tipo de biotecnología en Villavo.
¿Alguien tiene alguna experiencia con este tipo de productos en pasto brachiaria? | Respuesta Chequeada por Engormix.com  |
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| 07/10/2007 |
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Carolina Cardona Arrieta
Cundinamarca - Colombia |
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Buena tarde, Este artículo muestra que existen otras alternativas en los proceso de producción , que pueden integrarse a las tradicionales, con el fin de obtener mejores resultados y por que no, con el tiempo, llegar a que la producción limpia tenga resultados como los que esperamosaunque realizo investigación para una empresa privada de flores, estoy muy interesada en compartir mis experiencias (en cuanto mis cláusulas me lo permitan) en este foro o por fuera de él. En la actualidad estamos inoculando Gerberas y Rosas con algunos caldos bacterianos comerciales en los que la base son bacterias fijadoras no simbióticas de nitrógeno y solubilizadoras de fósforo, encontrando en las primeras(gerberas) resultados promisorios, pero también problemas de fitotoxicidad de acuerdo a las concentraciones usadas, así como las dosis promedio por planta. En Rosas no veo un comportamiento tan contundente, pero microbiológiamente si vemos el aumento de algunos géneros en los recuentos realizados en suelo. Con el fin de poder entender más el tema me gustaría poder intercambiar conceptos. | Respuesta Chequeada por Engormix.com  |
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ENGORSART AGR 20080517
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