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V Congreso Internacional de Producción Animal Tropical 2015

Efecto de la inoculación con Bradyrhizobium sp. y Trichoderma harzianum en Triticale (Triticum secale), bajo estrés de sequía

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Resumen

Se llevó a cabo un experimento de campo en la Estación Experimental de Pastos y Forrajes Sancti Spíritus, bajo condiciones de estrés de sequía, para evaluar el efecto de la inoculación con una cepa de Bradyrhizobium sp., y otra de Trichoderma harzianum, en Triticale. El diseño experimental fue completamente al azar, con 4 réplicas, y 7 tratamientos. Testigo fertilizado con NH4NO3 (150 kgN/ha), así como un control absoluto y 5 tratamientos inoculados. Diferencias entre medias por LSD de Fisher. Conteo de dígitos transformados por √x. Se evaluaron las variables peso seco aéreo, peso seco de la raíz, longitud del tallo, rendimiento de grano, peso de 1000 semillas y número de granos por espiga. La aplicación simple de Bradyrhizobium, o en combinación con Trichoderma, de forma general ejerció un efecto positivo en las plantas superior a la aplicación del fertilizante químico. Se observó, además, que el desarrollo de la parte aérea, así como el rendimiento de grano, no estuvieron vinculados con la aplicación de nitrógeno mineral, sino con la inoculación. Se recomienda realizar experimentos similares en diferentes tipos de suelo, bajo estrés de sequía.

Palabras clave: Triticale, Bradyrhizobium, Trichoderma, sequía.

Introducción

Existen antecedentes del efecto positivo de los rizobios en Triticum spp. (Bécquer et al., 2012), así como de Trichoderma harzianum en T. aestivum, al combinarse con rizobios (Bécquer et al. 2015). Por otra parte, se conoce que el estrés hídrico limita el crecimiento y la productividad de los cultivos (Yang et al., 2008). La inoculación con rizobios se ha probado en el mejoramiento del crecimiento y productividad de los cereales bajo condiciones de riego (Mehboob et al., 2011), pero muy poco se ha estudiado bajo estrés de sequía (Hussain et al., 2014). Otro microorganismo útil es el hongo filamentoso Trichoderma spp. Estudios diversos indican la inducción de mecanismos de defensa en las plantas por Trichoderma, así como de su actividad promotora del crecimiento vegetal (Shaban y El-Bramawy, 2011). El objetivo principal de este experimento fue evaluar el efecto de la inoculación de Bradyrhizobium y Trichoderma en Triticale en diferentes momentos, bajo estrés de sequía.

 

 

Materiales y Métodos

Localización y período del experimento. El experimento se sembró desde enero hasta abril del 2014 en un área perteneciente a la Estación Experimental de Pastos y Forrajes Sancti Spiritus: 21o 53’ 00” de latitud norte y los 79o 21’ 25” de longitud oeste y 40 msnm.

Procedencia de las cepas y su identificación: Cepa de rizobio: Se aplicó la cepa JJ6, perteneciente al género Bradyrhizobium sp. (Bécquer, 2002).  

Cepa de Trichoderma: Micelios esporulados de Trichoderma harzianum A-34 (TRICHOSAVE 34 de LABIOFAM S.A.), en un sustrato de cáscara y cabecilla de arroz. 

Material vegetal: Se evaluó Triticale (Triticum secale), procedente del INCA, Cuba.  Preparación de los inóculos: Bradyrhizobium: Las cepas crecieron en medio sólido levaduramanitol (Vincent, 1970) y se resuspendieron en medio liquido hasta 106–108 UFC/mL. 

Trichoderma: Al producto antes mencionado, por recomendación técnica del fabricante, se le añadió agua corriente, a razón de 35 g/L, y se filtró con gasa, antes de inocular las plantas.

La inoculación con Bradyrhizobium  se realizó al germinar la semilla (6 días), con una Bureta graduada (8-10 mL/planta), la reinoculación se hizo a los 15 días de siembra. Con Trichoderma se inoculó al germinar la semilla (6 días), con una dosis equivalente a 250 L/ha y se utilizó el mismo procedimiento anterior, se reinoculó a los 15 días de siembra.

Inoculación fraccionada: A los 15 días de aplicado el inóculo inicial del microorganismo. 

Preparación del suelo, siembra, riego. Roturación, grada, cruce, recruce, grada y surcado. Dosis de siembra: 60 kg/ha, a chorrillo espaciado. Marco de siembra: 50 cm entre surcos. Parcelas de 2mx4m. Se aplicaron 3 riegos, por aspersión: inmediatamente después de la siembra, al comienzo del macollamiento y al estar la hoja bandera visible, para favorecer solamente la supervivencia de los microorganismos rizosféricos después de la inoculación del cultivo. A los 105 días de siembra se realizó la cosecha, de forma manual. 

Variables climáticas en el área y período experimental:  Las precipitaciones tuvieron un comportamiento irregular. Durante noviembre del 2013 y mayo y junio del 2014 fueron similares al valor histórico, mientras que en diciembre (7,0 mm), enero (64,3 mm) y marzo (45,9 mm) fueron inferiores. Predominaron altas temperaturas, sobre todo en marzo y abril. La humedad relativa promedio fue alta en enero (76,2%)  y febrero (77,6%).  Se determinó el estado de sequía a través del índice de Sequía Agrícola (IE): IE = ETR / ETP (Solano y Vázquez, 1999). ETR - evapotranspiración real estimada, dependiente del estado de humedad del suelo. ETP- evapotranspiración potencial estimada, dependiente de las condiciones atmosféricas. Cuando ETR<ETP, hay insuficiencia de agua (IE Insuficiente, Crítico o Muy Crítico). Este indicador se evaluó para declarar el experimento bajo condiciones de estrés hídrico. 

Composición agroquímica básica del suelo experimental. Pardo con diferenciación de carbonatos (Hernández et al., 1999). Macronutrientes: 2,63 mg/100 g de P2O5; 6,0 mg/100 g de K2O), 1,51 % materia orgánica y pH 5,9.

Diseño experimental. Bloques al azar, con 7 tratamientos y tres réplicas: Trichoderma+Bradyrhizobium sp. a los 15 días (Trich+JJ615d.), Bradyrhizobium sp.+Trichoderma a los 15 días (JJ6+Trich.15d.), Bradyrhizobium sp.+Trichoderma en el momento de la siembra (JJ6+Trich.), Trichoderma en el momento de la siembra (Trich.), Bradyrhizobium sp. en el momento de la siembra (JJ6), control absoluto (C.A.) y testigo fertilizado (T.F.): 300 kg/ha (NH4NO3).

Análisis estadístico. Se aplicó análisis de varianza (ANOVA). Diferencias entre medias por LSD (Least Significant Difference) de Fisher (p<0,05).  

Variables que se midieron. Peso seco aéreo (PSA, g/m2), Longitud del tallo (LT, cm), Peso seco de la raíz (PSR, g), Número de granos por espiga (No.G/esp.), Rendimiento de grano (RG, kg/ha, extrapolado), Peso de 1000 semillas (P10000sem., g). 

 

 

Resultados y Discusión 

Peso seco aéreo: El tratamiento donde se combinó la cepa de Bradyrhizobium y la de Trichoderma en la siembra, presentó valores estadísticamente superiores (613,67 g/m2) al resto (tabla 1). Los demás tratamientos, excepto Trichoderma (412,67 g/m2) y testigo fertilizado (440,67 g/m2), tuvieron superíndices comunes con el control absoluto. Se constató el efecto superior de la combinación de Bradyrhizobium y Trichoderma en la siembra, lo cual indica sinergismo entre ambos microorganismos. Se deduce que Bradyrhizobium, por ser inductor de tolerancia sistémica al estrés ambiental, produjo citoquininas que contrarrestaron el efecto negativo del ácido absícico sobre las hojas (Yang et al., 2008). Según Vanderlinde et al. (2010),  los rizobios también producen catalasa, exopolisacáridos y otras sustancias para sobrevivir bajo ambientes extremos. Harman et al. (2004) aseguran que la producción de ácidos orgánicos por parte de Trichoderma favorece la solubilización de fosfatos, micronutrientes y cationes minerales, como hierro, manganeso y magnesio. 

 Peso seco de la raíz: El tratamiento JJ6+Trich. (11,0 g), así como el tratamiento JJ6 (10,2 g), igualaron en sus valores al testigo fertilizado, donde JJ6+Trich. superó al control absoluto, a Trichoderma, a JJ6+Trich.15d. y a Trich+JJ615d.; mientras que la aplicación simple del hongo presentó los valores menores (7,47 g), con superíndices iguales al control absoluto (tabla 1). Es evidente también el sinergismo entre Bradyrhizobium con Trichoderma, ya que el tratamiento donde se éstos se combinan, así como la aplicación simple de Bradyrhizobium sp., ejerció un efecto positivo en el desarrollo radical. Es posible que Trichoderma, al utilizar sus mecanismos de degradación celulolítica en las raíces del hospedero (Infante et al., 2009), permitió la entrada a las bacterias que se inocularon conjuntamente.  

Longitud del tallo: Existió superioridad estadística de JJ6 (59,00cm) con respecto a control absoluto, Trich+JJ615d. JJ6+Trich.15d. y Trichoderma, aunque compartió superíndices comunes con JJ6+Trich. (55,16 cm) y con el testigo fertilizado (tabla 1). En esta variable, al igual que en la anterior, la inoculación simple de Bradyrhizobium, así como la inoculación combinada con Trichoderma en el momento de la siembra, tuvo un efecto superior al control absoluto, y sobre otros tratamientos fraccionados, así como sobre la inoculación simple de Trichoderma. 

Rendimiento de grano: En la tabla 2 se observa que los tratamientos JJ6+Trich. (815,3 kg/ha) y JJ6 (815,3 kg/ha) fueron estadísticamente superiores al resto de los tratamientos, donde se incluye al testigo fertilizado. Los tratamientos donde se aplicó al mismo tiempo la cepa de Bradyrhizobium y la de Trichoderma, así como la aplicación simple de Bradyrhizobium, tienen un efecto altamente positivo sobre el rendimiento de grano, donde se supera al testigo fertilizado. Muchas rizobacterias contienen la enzima 1-aminociclopropano-1-ácido carboxílico (ACC) diaminasa, la cual escinde el precursor del ACC, el etileno, en α-cetobutirato y amonio y por lo tanto, reduce los niveles de etileno en las plantas sometidas a estrés (Saleem et al., 2007), ello permite el desarrollo del sistema radical y por tanto, una mayor absorción de nutrientes.  Aunque el suplemento de nitrógeno en los cereales es esencial para obtener buenos rendimientos (Mia y Shamsuddin, 2010), el nitrógeno que se aplicó en el testigo fertilizado no conllevó a un mayor rendimiento de grano, ni a un peso seco aéreo superior a los tratamientos inoculados, lo cual demuestra que los microorganismos que se inocularon ejercieron un mayor efecto positivo en la planta a pesar del estrés de sequía al cual se sometieron. 

Peso de 1000 semillas: En la tabla 2, el tratamiento JJ6+Trich. (31,33 g) presentó superíndices comunes con el testigo fertilizado y fue estadísticamente superior al resto de los tratamientos, excepto con JJ6, con el cual compartió superíndices comunes. El tratamiento simple con Bradyrhizobium quedó estadísticamente por debajo del testigo fertilizado, pero fue superior al control absoluto y a uno de los tratamientos de inoculación fraccionada, por lo que la calidad del grano estuvo también bajo la influencia de los mecanismos descritos por Kumari et al. (2009) sobre la absorción de nutrientes por la planta debido a la acción estimuladora en la raíz por las rizobacterias promotoras del crecimiento.

Número de granos/espiga: El número de granos por espiga (tabla 2) presentó tres tratamientos que compartieron superíndices comunes con el testigo fertilizado: JJ6+Trich. (7,07 g), Trichoderma (6,72 g) y JJ6 (6,91 g) y resultaron ser estadísticamente superiores al control absoluto y a Trich+JJ615d. y JJ6+Trich.15d. Tanto el tratamiento donde se aplicó Bradyrhizobium y Trichoderma en el momento de la siembra, con la aplicación simple de esta bacteria, así como la del hongo, mostraron un efecto superior con respecto al resto de los tratamientos. 

Shoresh et al. (2010) reportaron las propiedades “biofertilizantes” de Trichoderma sobre la base del incremento de la absorción de minerales y su solubilización, así como la producción de sustancias estimuladoras del crecimiento vegetal. 

 

 

Conclusiones

Se concluye que la aplicación de Bradyrhizobium de forma simple, o en combinación con Trichoderma, ejerció mejor efecto en las plantas que la aplicación del fertilizante químico. Se observó, además, que el desarrollo de la parte aérea, así como el rendimiento de grano, no estuvieron vinculados con la aplicación de nitrógeno mineral, sino con la inoculación. Se recomienda realizar experimentos similares en diferentes tipos de suelo en la provincia Sancti Spíritus, bajo estrés de sequía.

 

 

Referencias 

Bécquer, C. J.; Nápoles, J. A.; Álvarez, Orquidia; Ramos, Yamilka; Quintana, Maribel & Galdo, Yaldreisy. 2012. Respuesta de diferentes variedades de cereales a la inoculación con Bradyrhizobium sp. Rev. Mexicana de Ciencias Agrícolas. 3: 187-200. 

Bécquer, C. J.; Prévost, Danielle, Cloutier, J & Laguerre, Gisele. 2002. Enfoque taxonómico de rizobios aislados de leguminosas forrajeras. Rev. Biología. 16: 137-145. 

Bécquer, C. J.; Lazarovits, G.; Nielsen, Laura; Quintana, Maribel; Adesina, Modupe & Quigley, Laura. 2015. Efecto de la inoculación con bacterias rizosféricas y Trichoderma en trigo (Triticum aestivum L). Rev. Pastos y Forrajes. 38: 29-37. 

Harman, G. E.; Howell, C. R.; Viterbo, A.; Chet, I. & Lorito, M. 2004. Trichoderma species– opportunistic, a virulent plant symbionts. Nature Reviews Microbiology. 2: 43–56. 

Hernández, A., Jiménez, J.M., Bosch, D. &Rivero, L. 1999. Nueva revisión de la clasificación genética de los suelos de Cuba. Instituto de Suelos. 23 pp. 1999. 

Hussain, M.B.; Zahir, Z. A.; Asghar, H. N. & Asghar, M. 2014. Can catalase and exopolysaccharides producing rhizobia ameliorate drought stress in wheat? Int. J. Agric. Biol., 16: 3?13. 

Infante, Danay; Martínez, B.; González, Noyma &  Reyes, Yusimy. 2009. Mecanismos de acción de Trichoderma frente a hongos fitopatógenos. Rev. Protección Veg. V. 24. Disponible en: http://scielo.sld.cu/scielo.php?pid=S101027522009000100002&script=sci_arttext. 

Kumari, B.S.; Ram, M. R.  &  Mallaiah, K. V.  2009. Studies on exopolysaccharide and indole acetic acid production by Rhizobium strains from Indigofera. African Journal of Microbiology Research, 3: 10-14. 

Mehboob, I.; Zahir, Z. A.; Arshad, M.; Tanveer, A. & Farooq-e-Azam. 2011. Growth promoting activities of different Rhizobium spp., in wheat. Pak. J. Bot., 43: 1643?1650.

Mia, M. A. & Shamsuddin, Z. H. 2010. Rhizobium as a crop enhancer and biofertilizer for increased cereal production. African Journal of Biotechnology. 37: 6001-6009.

Shaban, W. I. & El-Bramawy, M. A. 2011. Impact of dual inoculation with Rhizobium and Trichoderma on damping off, root rot diseases and plant growth parameters of some legumes field crop under greenhouse conditions. International Research Journal of Agricultural Science and Soil Science. 1: 98-108. 

Saleem, M., Arshad, M., Hussain, S. & Bhatti, A.S. 2007. Perspective of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) containing ACC deaminase in stress agriculture. J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 34: 635–648. 

Shoresh, Michal; Harman, Gary E. & Mastouri, Fatemeh. 2010. Induced Systemic Resistance and Plant Responses to Fungal Biocontrol Agents. Annual Review of Phytopathology. 48: 21-43. 

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Vanderlinde, E. M., Harrison, J. J., Muszynski, A., Carlson, R. W., Turner, R. J. & Yost, C. K.2010.  Identification of a novel ABC-transporter required for desiccation tolerance, and biofilm formation in Rhizobium leguminosarum bv. viciae 3841. FEMS Microbiol. Ecol, 71: 327-340. 

Vincent, J. M. 1970. A manual for the practical study of root nodules bacteria. En: International Programme Handbook. No. 15. Blackwell Scientific Publications, Oxford and Edinburgh. 164 p.

Yang, J.; Kloepper, J. W. & Ryu, C. 2008. Rhizosphere bacteria help plants tolerate abiotic stress. Trends in Plant Science.14: 1-4. 

 
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