Revista: DELOS Desarrollo Local Sostenible
ISSN: 1988-5245

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APLICACIÓN DE MICORRIZAS: ALTERNATIVA ECOLÓGICA PARA LA DISMINUCIÓN O SUSTITUCIÓN DE FERTILIZANTES QUÍMICOS EN EL CULTIVO DEL MANÍ

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Introducción.

Durante mucho tiempo, los avances científicos, tecnológicos y la introducción de innovaciones permitieron que la productividad agrícola aumentara a velocidades cada vez mayores, pero en muchas ocasiones, justo es reconocerlo, tales avances tuvieron consecuencias indeseables como la sobreexplotación de agua y suelo, la ampliación desordenada de la frontera agrícola o la pérdida de la biodiversidad. Un ejemplo muy claro de lo anterior lo constituyó la llamada “Revolución Verde”, que junto con sus innegables logros en materia de productividad, también tuvo algunos efectos negativos, como la contaminación derivada del uso de grandes cantidades de agroquímicos (IICA, 2015).
Cuba no quedó ajena a esta situación. Los resultados productivos de la “Revolución Verde” en el país sólo lograron mantenerse durante los primeros años. A mediados de los 80, muchos cultivos ya habían llegado a su rendimiento máximo. Lo que sucedió después fue la nivelación e incluso el descenso de la productividad en algunos de ellos. Pero la agricultura convencional dejó otras secuelas, no menos negativas, en los agroecosistemas. Los índices de afectación muestran respecto a la superficie agrícola total, que el 43.3% de los suelos presentaban erosión, 23.9% compactación; 14.1% elevados grados de salinidad, 24.8% acidez y el 44.8% baja fertilidad. Todo ello en conjunto conllevaba a que 76.8% de los suelos de la isla estuviesen categorizados como poco o muy poco productivos (Rosset et al., 2011).
Para suplir las necesidades nutritivas de las plantas cultivadas se utiliza generalmente fertilizantes químicos que originan daños al medio ambiente y al hombre debido a la contaminación de las aguas, el suelo y los alimentos (Moreno, 2017). El maní o cacahuete (Arachis hypogaea L.) no queda exenta de esta situación.
El maní es una leguminosa muy valorada a nivel mundial, y está presente en la dieta de gran parte de la población; para muchos pueblos constituye la principal fuente de aceite comestible de alta calidad (Mazzani et al., 2010; Zapata et al. 2012). Según Panhwar (2005), el maní es uno de los cultivos de mayor importancia productiva y económica entre las oleaginosas de las regiones tropicales y subtropicales, no solo por su aceite, sino por su contenido de proteínas y carbohidratos. Todas sus partes tienen beneficios en la alimentación, las semillas son una fuente primaria de proteína y aceite para el consumo humano, mientras que, los tallos, hojas y las cáscaras son empleadas en la alimentación animal siendo una fuente de ingresos suplementaria durante la estación seca (Naab et al., 2009).
Actualmente, es cultivado en 115 países de regiones tropicales, subtropicales y templadas, especialmente en África, Asia, Norte y Suramérica. En el 2014 fueron cosechadas 25 670 293 ha en el ámbito mundial, para una producción de 42 316 355 t y un rendimiento promedio estimado en 1,648 t.ha-1. En el año 2014 la FAO estimó que en Cuba se sembraron cerca de 5400 ha con una producción de 5700 t y rendimientos cercanos a los 1,05 t.ha-1 (Faostat, 2014) por debajo de los informados a nivel mundial.
El cultivo de maní por ser una leguminosa, realiza simbiosis con microorganismos en el suelo, que contribuyen a la fijación de nitrógeno a la planta. Según Rouanet et al. (2005), el maní fija por este concepto 109 kg.ha-1 de nitrógeno al año. Sin embargo, es necesario mencionar que es un cultivo muy extractor de nutrientes en el suelo, sobre todo de calcio, fósforo, potasio y azufre, por tal motivo contribuye a su degradación. La cantidad media de nutrientes que extrae la planta para producir dos toneladas de granos por ha-1, es de 150 kg de N, entre 15 y 18 kg de P2O5 y 70 kg de K2O.
Por todo lo anteriormente expresado el uso de las micorrizas constituye una alternativa económica y ecológicamente sustentable para la agricultura en el mejoramiento del cultivo del maní, para reducir los insumos externos, mejorar la cantidad y calidad de los recursos internos, así como garantizar mayor eficiencia en el uso de los fertilizantes minerales (León et al., 2016). Estos han pasado a ser, junto a los bioplaguicidas, insumos agrícolas claves en la producción agrícola sustentable (Pathak y Kumar, 2016).

2.         Fertilizantes sintéticos en el maní. Efectos negativos de su uso.

En Cuba tradicionalmente el cultivo del maní se fertiliza según las indicaciones del Ministerio de la Agricultura (Minag, 2015) con la aplicación de 140 kg/ha de nitrógeno en suelo arcillosos y 160 kg/ha en suelos arenosos. Cuando los contenidos de fósforo y potasio en el suelo estén por encima de 25 mg/100 g de suelo, se debe aplicar en siempre 30 kg/ha de P2O5 y K2O. Por otra parte, en suelos arenosos y en aquellos cuyos contenidos de estos elementos estén por debajo de 15 mg/100g de suelo, se debe aplicar 50 kg/ha de P2O5 y K2O. Este cultivo también es fertilizado con derivados de cal pues el Ca es esencial para la formación de sus vainas.
Como se aprecia, la fertilización recomendada para obtener rendimientos elevados en este cultivo puede contribuir de diversas formas a la contaminación del medio ambiente, al incremento de los costos y al daño de la salud de animales y del hombre.
La contaminación de las aguas de riego por nitratos a través de la escorrentía o de la percolación ha propiciado un aumento de la contaminación difusa (Melián, 2017). Los nitratos son compuestos químicos que en ocasiones se encuentran en el agua de pozos y otras fuentes de abasto. Por lo general, los niveles elevados de nitratos en el agua se deben a su contaminación por el uso excesivo de fertilizantes, los residuos de granjas mal gestionados, o la infiltración de drenaje humano proveniente de las fosas sépticas (Castiella et al., 2008).
Dada la relación entre el riego y el movimiento de los nitratos en el suelo, la eficiencia en el uso del agua de riego y del nitrógeno aplicado por fertilización adquiere gran relevancia, si se pretende realizar una producción sustentable. Las distintas características físicas de los suelos condicionan, en ellos, el movimiento del agua, lo que puede generar en algunos casos condiciones favorables para la migración de los nitratos en profundidad (Rimski et al., 2002).
Además, cuando se aplican fertilizantes a base de nitrógeno se liberan hacia la atmósfera amoniaco y óxido nitroso, gases que destruyen la capa de ozono y contribuyen al incremento del efecto invernadero (Lara et al., 2017). Según Garzón y Cárdenas (2013), el óxido nitroso (N2O) es un gas con un potencial de calentamiento 298 veces mayor que el CO2; es emitido por diversos sectores económicos, entre ellos la agricultura y la ganadería por el empleo de fertilizantes nitrogenados. Este uso no incrementa únicamente las emisiones de N2O, sino que afecta todos los eslabones del ciclo del nitrógeno, siendo importante reconocer las interacciones entre sus reacciones (amonificación, nitrificación, denitrificación, etc.) para comprender los efectos sobre la lixiviación de nitratos, volatilización de amoniaco y emisiones de N2O, tres compuestos naturales que afectan el medio ambiente.
Parte de los óxidos, además, disueltos en el vapor de agua producen ácido nítrico que cae al suelo como lluvia ácida. El efecto de las lluvias ácidas se puede observar en los lagos donde el pH del agua ha disminuido. Ramírez y Olmes (2016), plantean que en  Canadá  los  nueve  ríos más  famosos  de  Nueva Escocia  por  su  pesca  de Salmón  han  perdido  gran  cantidad  de  peces  por la  acidificación mientras que en  las  provincias  de  Ontario  y Quebec la  precipitación  ácida  ha  destruido  más de 100 lagos, de los 48000 existente. Estos autores también describen el efecto nocivo de las lluvias ácidas sobre las edificaciones, maquinarias, la flora y la fauna.
Los nitratos que se forman a partir de fertilizantes nitrogenados son los
que ambientalmente suponen un mayor riesgo ya que, al igual que el fósforo, pueden
causar problemas de eutrofización (Rodríguez et al., 2017). La eutrofización es el proceso de enriquecimiento de las aguas por nutrientes que estimula un incremento en la producción primaria y frecuentemente está relacionado con la presencia de proliferaciones de algas nocivas y  macrófitas (Hoyos et al., 2014).
La eutrofización es un proceso natural en los ecosistemas acuáticos, producido por el enriquecimiento del cuerpo de agua con nutrientes pero que en los últimos siglos se ha acentuado por el efecto antropogénico. La eutrofización reduce considerablemente los usos potenciales que tienen los recursos hídricos, puesto que induce a la mortalidad de especies animales, a la descomposición del agua y al crecimiento de microorganismos como bacterias, entre otros (Ramírez, 1998 citado por Bravo et al. 2016).
La eutrofización puede comenzar a partir de contenidos de fósforo tan bajos como 20 μg L-1, por lo que el lixiviado de fosfatos desde el suelo a los sistemas acuáticos supone, a menudo, serias consecuencias sobre los parámetros de los que depende la calidad medioambiental. En general, la contaminación fosfatada es considerada una consecuencia directa del uso de fertilizantes por la agricultura; la mayoría de los estudios publicados sobre el tema plantea el problema de una agricultura intensiva, no respetuosa del medio ambiente (Rodríguez et al., 2017).
Por otra parte, las aplicaciones de fertilizantes potásicos traen consigo un efecto salinizante, producido por las impurezas de dichos abonos, fundamentalmente los cloruros. Así mismo, las aplicaciones de fertilizantes cálcicos y de otros productos utilizados para elevar el pH del suelo, cuando se aplican de forma excesiva, contribuyen a incrementar su alcalinidad, lo que en ocasiones, dificulta el crecimiento y desarrollo de algunos cultivos ya que pueden ocasionar deficiencias en la absorción de microelementos como por ejemplo el zinc (Madrigal et al., 2016).

3.         Los biofertilizantes. Las micorrizas como alternativa para la biofertilización del maní.

La sustentabilidad de los sistemas agrícolas a largo plazo debe fomentar el uso y manejo efectivo de los recursos internos de los agroecosistemas. En este sentido las tecnologías agroecológicas para la fertilización de los cultivos son un componente vital de los sistemas sustentables, ya que constituyen un medio económicamente atractivo y aceptable para reducir la entrada de insumos externos y mejorar la cantidad y calidad de los recursos internos (Martínez, 2012).
Existen diferentes tecnologías agroecológicas para la fertilización de los cultivos. Ejemplos de ellas lo constituyen el uso de abonos orgánicos, compost, humus de lombriz, estiércoles, cachaza, lodos residuales, turba, biofertilizantes (microorganismos eficientes, micorrizas, bacterias fijadoras de nitrógeno y solubilizadoras de fósforo), abonos verdes y bioestimulantes (Kearney et al., 2011).
En la producción agrícola sostenible se presta especial interés al uso de microorganismos benéficos del suelo, que mediante la actividad simbiótica mejoran la nutrición de las plantas, coadyuvan a tolerar condiciones adversas y promueven el crecimiento y la producción. Por estas razones se han considerado agentes de fertilización biológica o biofertilizantes, componente vital de los sistemas sustentables, ya que constituyen un medio económicamente atractivo y ecológicamente aceptable de reducir los insumos externos y de mejorar la cantidad y calidad de los recursos internos (Corbera y Napoles, 2010).
Los biofertilizantes son formulaciones de microorganismos beneficiosos como bacterias y hongos, que se aplican a los cultivos agrícolas o al suelo, solos o combinados, para favorecer, por su actividad biológica, el aprovechamiento de los nutrientes en asociación con las plantas y el crecimiento vegetal, de forma tal que los rendimientos se mantengan o se incrementen (Lozano y Ramírez, 2016).
Así mismo, Martínez et al., (2004), definen los biofertilizantes como productos a base de microorganismos benéficos, que viven normalmente en el suelo y que son incrementadas sus poblaciones por inoculación artificial. Estos son capaces de poner a disposición de las plantas, mediante su actividad biológica, una parte importante de las sustancias nutritivas que necesitan para su desarrollo, así como suministrar sustancias hormonales o promotoras del crecimiento.
Por otro lado Morales (2007), señala que los biofertilizantes son regeneradores de suelo y no contaminan ni degradan su capacidad productiva, son regeneradores de su población microbiana y tienen una función protectora del sistema radicular de la planta contra microorganismos patógenos. Según Izquierdo et al. (1995), citados por Novo (2002), los biofertilizantes pueden considerarse como tecnologías “apropiables” que contribuyen al desarrollo sostenible y que proveen beneficios tangibles a los destinatarios, son ambientalmente seguras y socioeconómicas y culturalmente aceptables.
Las micorrizas desarrollan un papel fundamental en el mantenimiento de muchos ecosistemas. Debido a la función que ejercen como protectoras de los cultivos, es posible reducir los fertilizantes y los plaguicidas en las plantas que las posean. Son formadoras de micorrizas la mayor parte de leguminosas herbáceas y algunas leñosas, los cereales, los frutales, la gran mayoría de los cultivos hortícolas y muchos arbustos y herbáceas de ecosistemas forestales (Andrade et al., 2009).
Las micorrizas o los Hongos Micorrizógenos Arbusculares (HMA) como biofertilizantes, son ampliamente utilizados a nivel mundial y en Cuba en la fertilización de cultivos de importancia económica (Baldoquín et al., 2015; Molinet et al., 2015; Charles y Martín, 2015; João et al., 2016). Particularmente en Las Tunas varias investigaciones avalan el efecto positivo de estos organismos en las producciones (Pupo et al., 2016; Carbonell et al., 2016).
Mendoza (2009), plantea que estos incrementos en la disponibilidad de los nutrientes son consecuencia:

En sistemas de rotación la aplicación de HMA sirven como una fuente de inóculo para el cultivo siguiente lo cual ha sido comprobado en el país en diferentes secuencias de cultivos, incluyendo los abonos verde como precedentes, en dos tipos de condiciones edáficas y en los cuales se ha encontrado un funcionamiento micorrízico efectivo en el primer cultivo posterior al inoculado, (Charles y Martín, 2015).
Las hifas de los HMA tienen un radio aproximado de 1.5 µm (Tena et al., 2016; Tinker et al., 1992 citado por Parodi y Pezzani, 2010), lo cual le permite a la raíz incrementar el área de superficie de exploración del suelo conduciendo a un incremento en la absorción de nutrientes minerales, particularmente fósforo (P) y otros elementos poco móviles en el suelo (Castillo et al., 2016) ahí radica su principal importancia (Martín y Rivera, 2015).
Uno de los nutrientes que más se ha estudiado en relación con su absorción mediada por micorrizas, es el fósforo (Yong et al., 2003), debido a que las plantas lo requieren en relativamente grandes cantidades, y que también se encuentra en concentraciones muy bajas en el suelo. Esto se debe a que los iones de fosfato inorgánico se unen de forma rápida a coloides del suelo o se fijan como sales de hierro o aluminio, lo que provoca que sean relativamente inmóviles. También ocurre que una gran proporción del fósforo inorgánico total está normalmente en forma insoluble, no disponible con facilidad para las plantas.
El fosfato orgánico está presente en la materia orgánica. Según Oliviera et al. (2008), este fosfato, en dependencia del tipo de suelo, puede representar cerca de 50% del fósforo total insoluble. Una gran porción del fósforo orgánico está representada por los fosfatos de inositol y en una menor cantidad por otros ésteres de fosfato como fosfolípidos presentes en membranas biológicas. Así, gran parte del fosfato presente en la cercanía de las raíces de las plantas se encuentra en forma de fitatos (fosfatos de inositol) los cuales son insolubles pero pueden ser inducidos a formar soluciones mediante las fosfatasas de las raíces o de las hifas fúngicas (Harley y Smith, 1983; Beltrán, 2014).
A causa de su baja concentración en la solución del suelo, el flujo de masas hacia el sistema radical de la planta es insuficiente para cubrir normalmente los requerimientos de fósforo. Además, la difusión de este nutriente en el suelo es también extremadamente baja, por lo que en plantas sin micorriza puede observarse una zona de agotamiento de iones fosfato en derredor de la raíz (Stribley, 1987).
La extensión de las hifas extraradicales de la micorriza más allá de esta zona de agotamiento, ocasiona por un lado, un incremento del área de absorción y por otro, la exploración de un volumen mayor de suelo que el que normalmente podría alcanzar el crecimiento de la raíz por sí sola. Es claro además que el sistema radical de las plantas responde a condiciones localizadas del suelo y frecuentemente muestra incremento en la proliferación de raicillas en zonas ricas en nutrimentos. Aunque es poco probable que el hongo asociado “busque” dichas zonas, la evidencia sugiere que la proliferación de hifas ocurre en micrositios con una concentración de nutrimentos relativamente alta (Lynch, 1990; Bonfante et al., 2004).
También se ha observado que reducen la tensión fisiológica causada por microorganismos patógenos de la raíz (Quintero, 2014) y contribuyen a que los cultivos sean más tolerantes al estrés hídrico (Medina y Laura, 2016) esencialmente importante en ambientes con baja disponibilidad de agua (Calderón et al., 2016). A cambio, los HMA reciben carbohidratos por parte de la planta hospedera (Landa y David, 2016). Los HMA también son utilizados para procesos de biorremediación ya que éstos pueden inmovilizar metales que pueden dañar a las plantas (Abud et al., 2013).
Varios autores (Ortuño et al., 2010; Avilés et al., 2011; Medina y Laura, 2016), plantean que las micorrizas mejoran la capacidad de absorción de agua y de nutrientes del suelo ya que las hifas de los HMA, al explorar el suelo, llegan a los lugares donde difícilmente pueden llegar las raíces de las plantas por sí solas. Además, los HMA incrementan la conductividad hidráulica de las raíces y favorecen la adaptación del balance osmótico (Porras et al., 2009).
La aplicación del biofertilizante EcoMic® es utilizada como alternativa para incrementar la tolerancia de las plantas a la sequía (Terry et al., 2009). Los HMA producen una sustancia llamada glomalina, una glicoproteína de gran adhesividad, la que está relacionada con la estabilidad de los agregados del suelo (Pérez, 2016), por lo tanto, los HMA han sido asociados con cambios en la estructura del suelo, aspecto que favorece la mayor disponibilidad de agua a las plantas (Dell´Amico et al., 2007).
Aunque las plantas de maní poseen la capacidad de explorar el suelo con su potente sistema radicular que facilita la entrada de agua y nutrientes, y su particularidad de enterrar el ginóforo para posteriormente desarrollar los frutos, esta puede ser potenciada con el uso de los HMA. Las hifas le permiten a la raíz incrementar el área de superficie de exploración del suelo conduciendo a un incremento en la absorción de nutrimentos e influye sobre las relaciones hídricas (Medina y Laura, 2016). Con estos antecedentes no es imposible pensar que está simbiosis favorece sus producciones.
Así, la aplicación de diferente cepas de HMA provocaron una respuesta positiva en las producciones de maní en suelos pardos grisáceos de la zona norte del municipio Las Tunas, Cuba. En la investigación se comprobó el efecto de cuatro cepas de micorrizas en variables morfofisiológicas y de rendimiento comparadas con un testigo sin fertilizar y la aplicación de NPK. La cepa que mejores resultados arrojó, en la mayoría de las variables estudiadas, fue Rhizophagus intraradices seguidas por Glomus cubense y Funneliformis mosseae. La cepa Claroideoglomus claroideum  fue la que peor comportamiento presentó. El efecto variado de cada una de las cepas pudo estar dado por las características químicas del suelo y su relación con el establecimiento de las cepas, ya que existe una gran especificidad entre el tipo de suelo y la efectividad de la micorrización. Desde el punto de vista económico se justificó la aplicación de todas las cepas aplicadas por lo que sin dudas contribuyeron a incrementar los rendimientos del cultivo.
Las mayores masas de las vainas se obtuvieron con la aplicación de NPK y de la cepa R. intraradices resultados estadísticamente superiores respecto al resto de los tratamientos. Las masas más bajas se alcanzaron con el uso de la cepa C. claroideum y en el Testigo sin aplicación. Las cepas F. mosseae y G. cubense presentaron un comportamiento intermedio en esta variable. Por su parte, al analizar la masa de 100 granos, los tratamientos que mejores se comportaron fueron nuevamente la aplicación de NPK y de la cepa R. intraradices seguidos por F. mosseae y G. cubense. Las menores masas de 100 granos se obtuvieron con el tratamiento compuesto por la cepa de HMA  C. claroideum y en el Testigo absoluto.
En esta investigación, los mayores rendimientos, tanto en granos como en vainas, se alcanzaron con la aplicación del fertilizante sintético (1,16 t ha-1) y con el uso de R. intraradices (1,15 t ha-1) quienes difirieron estadísticamente del resto de los tratamientos. Así mismo, las cepas G. cubense y F. mosseae presentaron un comportamiento intermedio y a su vez difirieron de los rendimientos alcanzados por la cepa C. claroideum y el Testigo sin fertilizar que fueron los tratamientos que obtuvieron los rendimientos más bajos.
Estos resultados implicaron incrementos respecto al Testigo sin fertilizar comprendidos entre los 0.031% y un 25%. En este último caso se encuentra el uso de R. intraradices quien provocó un incremento de 0,32 t.ha-1 seguido por la aplicación de NPK (0,31 t.ha-1) mientras que las cepas G. cubense y F. mosseae incrementaron los rendimientos en 0,22 y 0,14t.ha-1 respectivamente y disminuir la aplicación de fertilizantes químicos.
Resultados inferiores a los obtenidos en esta investigación fueron informados por Molinet et al. (2015), quienes obtuvieron rendimientos por debajo de 1 t ha-1 con el uso combinado de EcoMic y Azotofos  y de EcoMic de forma independiente un suelo Fluvisol poco diferenciado de la provincia Granma.
Dos Santos (2016) realizó investigaciones en Brasil del efecto de HMA sobre plantas de maní sometidas a estrés hídrico. Esta autora demostró que la aplicación de las cepas de las micorrizas R. intraradices y Claroideoglomus etunicatum solas o combinadas con extractos de algas marinas promovieron el crecimiento de las plantas y provocaron un aumento de la tasa de asimilación neta de CO2, así como una mayor capacidad para mantener el estado del agua adecuada de las plantas.

3.         Conclusiones

Los HMA son una alternativa económica y ecológicamente justificable en el aumento de la nutrición, calidad y producción para contribuir a una agricultura sustentable y poco dependiente de insumos lo cual mejorar la economía de los agricultores y reduce el daño al medio ambiente.
Se comprobó que la aplicación de las diferente cepas de micorrizas provocaron una respuesta positiva de las producciones de maní en las condiciones experimentales frente a un Testigo sin fertilizar. La cepa que mejores resultados obtuvo, en la mayoría de las variables estudiadas fue Rhizophagus intraradices seguidas por Glomus cubense y Funneliformis mosseae.
Desde el punto de vista económico se justifica la aplicación de todos los tratamientos aplicados con las cepas de micorrizas. Las mayores ganancias y los menores costos por pesos se obtuvieron con el uso de la cepa de micorriza Rhizophagus intraradices.
Los HMA juegan un rol clave en la sostenibilidad del sistema suelo-planta y son los mejores aliados para lograr un buen crecimiento y nutrición de las plantas, formando una asociación simbiótica para un mejor aprovechamiento de los recursos del suelo dejando de aplicar 160 kg/ha de N y 50 kg/ha de P2O5 y K2O en el cultivo del maní que causan daños considerables al medio ambiente y la salud de la población en general.

4.         Referencias bibliográficas

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Recibido: 7 de junio 2017 Aceptado: Junio 2017 Publicado: Julio 2017

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