La soja actualmente cultivada es originaria del Este de Asia, norte y centro de China, y en su evolución estableció interacción simbiótica con bacterias del suelo fijadoras de nitrógeno atmosférico (N2), denominadas en forma genérica rizobios. Como fruto de esta simbiosis mutualística (leguminosa-rizobios) se forman nuevas estructuras en las raíces: los nódulos, donde se realiza la Fijación Biológica de Nitrógeno (FBN). Las especies más frecuentes en los nódulos pertenecen al género Bradyrhizobium. La soja en simbiosis, a diferencia de otras especies cultivadas (trigo, maíz, girasol etc.), cubre sus requerimientos de Nitrógeno (N) de dos fuentes, una proveniente del aporte del suelo y otra desde la FBN. El N tiene un rol crucial en la producción del cultivo de soja, está determinado que para producir un quintal de grano de soja se requieren en promedio entre 7-8 kg de N.
En la década del 70 -cuando se expandió el cultivo en nuestro país- dada la inexistencia de la bacteria específica para soja en nuestros suelos, Bradyrhizobium japonicum, B.diazoefficiens o B. elkanii, se consideró necesaria la incorporación de estas bacterias a las semillas por intermedio de la inoculación. Los efectos sobre el rendimiento del cultivo fueron evidentes y esto permitió una alta adopción de los inoculantes y de la tecnología de aplicación en los productores de soja. Se observaban claramente los efectos en el verdor de las plantas tratadas respecto a los no inoculadas, con tonos amarillentos desde estados vegetativos.
En esa etapa comenzaron los estudios en INTA a fin de seleccionar la o las cepas más adecuadas a nuestras condiciones, para ello se solicitaron cepas a diversas colecciones internacionales, utilizando como parámetros de aptitud su capacidad para formar nódulos en los cultivares disponibles (infectividad) y para fijar N (efectividad), la sobrevivencia en las semillas y en el suelo, la adaptación o tolerancia a situaciones de estrés, la estabilidad genética, como así también la capacidad de crecimiento en las condiciones de producción de los inoculantes.
De estos estudios iniciales, la cepa que aún conserva su recomendación E 109 INTA recibida como Bradyrhizobium japonicum USDA 138 (redenominada como USDA 6 a partir de la secuenciación de su genoma).
Inoculante y FBN
Con la inoculación se logra la incorporación efectiva de un alto número de bacterias del suelo fijadoras de N2 sobre la superficie de las semillas de soja previo a la siembra de las mismas. Esta tecnología es la más recomendable para lograr que la FBN sea una fuente importante de N para el cultivo. El producto biológico elaborado para este fin se denomina inoculante y se define como un formulado que contiene a los rizobios vivos y en condición fisiológica activa hasta su empleo. El inoculante es el medio de transporte de la bacteria desde la fábrica de elaboración a la planta de soja.
La FBN es la capacidad de transformar una molécula inerte y abundante del aire (N2) en un nutriente indispensable para la nutrición de los organismos vivos, en este caso para la soja. Esta capacidad es adquirida por Bradyrhizobium japonicum en simbiosis con soja. Para que esto se produzca es necesario que la bacteria esté transformada en bacteroide dentro del nódulo. En estas condiciones de la bacteria es capaz de expresar un complejo sistema enzimático denominado nitrogenasa y poder desdoblar la molécula de N2 y transformarla en amonio. La asimilación de amonio para formar compuestos de nitrógeno orgánico en los nódulos radicales lo lleva principalmente la planta.
Para un pleno funcionamiento de la FBN los nódulos deben recibir fotoasimilados vía floema. La óptima nodulación comienza a visualizarse a los 3-5 días y la actividad de fijación desde los 10-15 días de emergencia. En estados vegetativos V4-V5 las plantas cuentan con 10-15 nódulos/planta, ubicados en su mayoría en la parte superior de la raíz primaria.
En estado reproductivo R5-R6 la adecuada nodulación presenta más de 30 nódulos por planta, de los cuáles por lo menos 10 se encuentran en parte superior de la raíz primaria, de tamaño mediano a grande. En todos los casos la coloración interna de la mayoría de los nódulos fijadores es roja o rosada por presencia de leghemoglobina. Cuando el nódulo se deteriora por senescencia natural o motivada por algún estrés y finaliza la FBN, cambia de coloración interna y toma coloración verde y en el estado final previo a la degradación es amarronado.
El comienzo de la etapa de senescencia nodular en condiciones ideales se inicia en estado reproductivo R6, el comienzo en etapas previas es indicador de interrupción de la FBN por causas adversas de diversa índole, como estrés hídrico, cepas ineficientes, etc. Los valores de N fijado son bajos de los estados vegetativos hasta comienzos de floración, de ahí en adelante se registra la mayor actividad. Las tasas máximas de fijación se sitúan entre los estados reproductivos R5-R6, luego de esta etapa el proceso cae en forma abrupta. Está bien documentado para soja que a medida que se incrementa el nivel de N proveniente del suelo se disminuyen los aportes de N esperados por FBN. No sería beneficioso para la FBN el empleo de fertilizantes que contengan N, ni tampoco las rotaciones con leguminosas o el monocultivo.
Cantidades adecuadas de P, Ca, Mg, S y de micronutrientes (en particular Co y Mo) tienen efectos estimulantes sobre el crecimiento de los nódulos y la actividad del complejo enzimático nitrogenasa y, por el contrario, su deficiencia afecta retardando el inicio de la nodulación, afectando el número y peso de los nódulos. Las limitaciones en el desarrollo de la soja promueven reducciones en la FBN que, a su vez, restringen el crecimiento, afectándose así el rendimiento de los cultivos.
La pérdida de hojas o área foliar por agentes bióticos manejables (insectos o enfermedades) o por granizo, sequía o inundación provocaría fuertes caídas en la disponibilidad de N del cultivo, gran parte proveniente de la FBN, disminuyendo la eficiencia de conversión y por consiguiente la producción final del cultivo.
Inoculación y rotación
La inoculación se mantendría si consideramos que por un lado permite que cada semilla contenga una carga de rizobios adecuada para una rápida nodulación. En suelos sin rotación con soja es fundamental contar por intermedio de la inoculación con alta cantidad de bacterias por semilla. Existe un fuerte impacto negativo sobre la producción del cultivo cuando hay fallas de nodulación en esos ambientes.
En suelos con historia de soja se establecen poblaciones de rizobios introducidos desde la inoculación. Sin embargo, el rizobio es poco móvil en el suelo y por lo tanto que se haya hecho un cultivo de soja en la campaña previa o por varios años (monocultivo) no nos asegura una nodulación temprana, ya que la distribución no es homogénea y no toda la semilla estará en contacto con poblaciones de rizobios presentes en el suelo. Por otra parte, el inoculante dispone de cepas seleccionadas por su eficiencia para fijar N2, dado que con la inoculación se incorpora en forma compacta a todas las semillas cepas seleccionadas por su alta capacidad de fijar de N2 creando las mejores condiciones para una mayor expresión del proceso de la FBN desde las etapas tempranas del cultivo manteniendo el mayor tiempo posible los aportes desde esta vía.
En cambio, si no se inocula dependemos de las poblaciones naturalizadas de rizobios presentes en el suelo que con frecuencia no son homogéneas en su composición dado las diferentes situaciones de estrés a las que han sido expuestas, como sequías intensas, inundaciones, aplicación agroquímicos, altas temperaturas, desecación, etc. En general son muy infectivas con alta capacidad para nodular y, por otro lado, tienen variado grado de eficiencia para fijar N2, encontrándose dentro de la población cepas eficientes hasta incluso cepas ineficientes (parásitas).
Resultados en el país y el NOA
En Argentina, la producción de soja muestra un crecimiento en el área de cultivo y en los rendimientos medios individuales en relación con la incorporación de tecnologías tales como genotipos modernos mejorados y recomendaciones de manejo, entre las que se encuentra el uso de inoculantes con rizobios (Piccinetti y col. 2013). A partir de la compilación de 1143 ensayos de inoculación, realizados entre las campañas 2001/2 y 2018/19, con diferentes formulaciones comerciales conteniendo B. japonicum aplicados en tratamientos de semillas, considerando las recomendaciones específicas de uso de cada uno de los productos. Todos los ensayos se instalaron en lotes con suelos aptos para prácticas agrícolas en las diferentes regiones argentinas de producción de soja, en rotación agrícola con antecedentes del cultivo y se condujeron bajo prácticas de producción representativas de cada región (sistema de labranza, fecha y densidad de siembra, control de plagas, enfermedades y malezas, etc.).
Los rendimientos de soja variaron entre 150 y 7067 kg ha-1 (promedio 3531 kg ha-1) con coeficientes de variación similares entre regiones (29,6 %) y entre campañas (27,7 %) mostrando diferencias entre tratamientos de inoculación. En promedio, para los 1143 casos estudiados, la inoculación mostró incrementos de 228 kg ha-1, equivalentes a 8,1 % de aumento sobre el control sin inocular que al considerar el 80,7 % de los casos correspondientes a los sitios con respuestas positivas la contribución de la práctica de inoculación fue de 322 kg ha-1 equivalentes al 11,2 % de mejora sobre el control.
En todas las campañas estudiadas los cultivos inoculados con B. japonicum mostraron en promedio mayores rendimientos que los controles con respuestas medias anuales de entre 115 y 332 kg ha-1 equivalentes a entre 4,1 y 15,1 % de los rendimientos alcanzados. Durante el período estudiado los rendimientos se incrementaron aproximadamente a razón de 53 kg ha-1 año-1 sin diferencias entre tratamientos de inoculación (p<0,93) sugiriendo una contribución independiente de esta práctica ante mejoras en la producción de soja.
Los rendimientos medios entre regiones variaron entre 2654 y 3924 kg ha-1 mostrando en todos casos contribuciones de la inoculación entre 168 y 268 kg ha-1 equivalentes a entre 6,0 y 11,8 % de los rendimientos alcanzables. La proporción de casos con respuestas positivas varió entre 73 y 87 % siendo creciente en la medida que las respuestas a la inoculación, tanto en términos absolutos como relativos, se incrementaron. Las diferencias en producción media entre las regiones consideradas no mostraron efectos significativos sobre la contribución a los rendimientos según los tratamientos de inoculación estudiados (p<0,98). Este comportamiento sugiere que las diferencias en magnitud y frecuencia de las respuestas se asociaría a mayormente a diferencias entre condiciones de manejo de la práctica en interacción con el ambiente productivo sin estrecha vinculación con la productividad del cultivo.
En el caso del NOA, con 125 casos registrados de 1996 a 2014, se observa un incremento de 280 kg ha-1 en promedio, equivalente a un aumento de 10 % de los rendimientos alcanzables en esas condiciones, con una proporción de 82 % de casos positivos.
En los últimos años, a partir de proyectos institucionales del INTA, se ha podido determinar los aportes de N desde la FBN, tomando para ello algunos ensayos provenientes del Proyecto Inocular y otros diseñados para tal fin, se observó (Collino et al, 2015) que, en promedio, la proporción de N derivado de la FBN representó el 58 % de la absorción total de N. En términos absolutos, el N derivado del FBN osciló entre 15 a 337 kg N ha-1, con un valor promedio de 153 kg N ha-1. El valor más grande es similar a la reportada por Herridge et al (1982).
La FBN se relaciona positivamente con el rendimiento de semilla con una pendiente de 52 kg N ha-1 fijada por tn de grano de soja. La captación de nitrógeno se relaciona linealmente con el rendimiento de semilla con una pendiente de 13,6 kg de grano por kg de N captación. Este valor es similar al observado en el meta-análisis realizado por Salvagiotti et al (2008) y todos los valores están dentro de las curvas de dilución y de acumulación sugeridas por estos autores.
En ensayos controlados, donde se comparó el aporte de la inoculación medido como kg N ha-1 derivado de la FBN, se observó que los tratamientos inoculados podrían incorporar un plus entre 20 a 25 kg más de N fijado-1 respecto al control sin tratar nodulado con rizobios de las poblaciones naturalizadas.
Inoculantes de calidad
La demanda de calidad a nivel productivo ha permitido la incorporación constante de innovación en la tecnología de inoculación disponiéndose de un abanico de posibles tratamientos según las cantidades de semilla a tratar y las estrategias de siembra, siempre partiendo de inoculantes de calidad definidos como aquellos que contienen cepas eficientes, en la calidad metabólica adecuada y en la concentración requerida para permitir una rápida y eficiente nodulación.
Existe evidencia actual que el empleo de cepas seleccionadas adaptadas a condiciones locales o de estrés que mantienen alta eficiencia simbiótica podría mejorar la respuesta de la inoculación en combinación con la cepa recomendada. Como así también con el acompañamiento con otros microorganismos promotores del crecimiento vegetal seleccionados para soja podrían ocurrir efectos similares.
Hay nuevas publicaciones donde se demuestra que determinadas líneas de soja con elevadas tasas de FBN, de ser incorporadas a la genética, impactaría positivamente en términos de producción del cultivo y los balances de N podrían tender a ser positivos.
En resumen, la información precedente indica que la inoculación mantiene vigencia y con respuestas tangibles en condiciones productivas. En particular se enfatiza que esta tecnología está fundamentada en mantener altos los niveles de FBN para el cultivo de soja y como respuesta a este aporte de N biológico es factible observar con frecuencia mayores rendimientos. Como tal, la tecnología debe ser realizada con productos de calidad, siguiendo las recomendaciones y en las condiciones más adecuadas según el tratamiento a utilizar.
Por: Alejandro Perticari (AER INTA
Concarán, aleperticari@gmail.com)
Carlos F. Piccinetti Martín Díaz Zorita
Fuente: El Tribuno Campo