UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICAS
ESCUELA PROFESIONAL DE MICROBIOLOGÍA Y PARASITOLOGÍA
Cuantificación de bacterias asimbióticas fijadoras de nitrógeno a partir de suelos rizosférico de cuatro cultivos de importancia económica de las
provincias Virú y Bagua; 2021
AUTOR: Br. Guevara Ramos, Beatriz
ASESOR: MS. C. Quintana Díaz, Aníbal
TRUJILLO-PERÚ 2022 TESIS
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL BIÓLOGO-MICROBIÓLOGO
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AUTORIDADES DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO QUE OTORGAN EL TÍTULO PROFESIONAL DE BIÓLOGO-MICROBIÓLOGO
Dr. Carlos Alberto Vásquez Boyer RECTOR
Dr. Juan Amaro Villacorta Vásquez VICE-RRECTOR ACADÉMICO
Dr. Guillermo Arturo García Pérez VICERRECTOR DE INVESTIGACIÓN
Dr. Esteban Alejandro Ilich Zerpa SECRETARIO
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AUTORIDADES DE LA FACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICAS
Dr. Adalberto Javier Gonzáles Varas DECANO
Dra. Manuela Natividad Luján Velásquez DIRECTOR DE LA ESCUELA ACADÉMICO
PROFESIONAL DE MICROBIOLOGÍA Y PARASITOLOGÍA
Dr. Cesar Augusto Jara Campos DIRECTOR DEL DEPARTAMENTO ACADÉMICO PROFESIONAL DE MICROBIOLOGÍA Y PARASITOLOGÍA
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DEL ASESOR
El que suscribe: Ms. C. Aníbal Quintana Díaz, profesor asesor de la presente tesis titulada:
“Cuantificación de bacterias diazótrofas a partir de suelos rizosférico de cultivos de importancia económica de las provincias Virú y Bagua; 2021”.
CERTIFICA:
Que la investigación ha sido ejecutada de acuerdo al reglamento establecido por la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Nacional de Trujillo, estando en conformidad con su correspondiente proyecto, y que ha recibido las recomendaciones y sugerencias necesarias, las cuales han sido consideradas en el informe.
Por lo tanto, autorizo al Bachiller Guevara Ramos Beatriz, continuar con los procedimientos según sus fines.
TRUJILLO, ABRIL DEL 2022
Ms. C. ANIBAL QUINTANA DÍAZ ASESOR
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PRESENTACIÓN
SEÑORES MIEMBROS DEL JURADO DICTAMINADOR:
En cumplimiento con las disposiciones establecidas en el Reglamento de Grados y Títulos de la universidad Nacional de Trujillo, someto a vuestro elevado criterio la tesis titulada:
“Cuantificación de bacterias diazótrofas a partir de suelos rizosférico de cultivos de importancia económica de las provincias Virú y Bagua; 2021” con el propósito de obtener el Título Profesional de Biólogo-Microbiólogo.
Trujillo, Abril del 2022
Br. Beatriz Guevara Ramos
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MIEMBROS DEL JURADO
Dr. Heber Max Robles Castillo PRESIDENTE
Dr. Juan Héctor Wilson Krugg SECRETARIO
VOCAL
Ms. C. Anibal Quintana Díaz
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JURADO DICTAMINADOR
Los profesores que suscriben, miembros del Jurado dictaminador, declaran que el presente Informe de Tesis titulado: “Cuantificación de bacterias diazótrofas a partir de suelos rizosférico de cultivos de importancia económica de las provincias Virú y Bagua; 2021”, ha cumplido con los requisitos formales y fundamentales, siendo APROBADO por UNANIMIDAD.
Dr. Heber Max Robles Castillo PRESIDENTE
Dr. Juan Héctor Wilson Krugg SECRETARIO
VOCAL
Ms. C. Anibal Quintana Díaz
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DEDICATORIA
A Dios por darme la vida, por darme la fuerza para superarme día a día y por la salud que me brinda para lograr mis objetivos y cumplir mis metas.
A mis padres Paulina y Feliciano, por su apoyo incondicional, por su gran esfuerzo de ver a sus hijos seguir cumpliendo sus metas, gracias mamá por ser ese
pilar importante en mi vida, por tu gran ejemplo de seguir siempre adelante.
A mis hermanos Eduardo, Hugo, Gilmer, Carlos, Alex, con los cuales he compartido muchas experiencias en el transcurso de mi vida, superando obstáculos
siempre juntos y unidos a todo corazón.
A mis siempre recordadas amigas Mayra, Vania, Angie, Liliana, Paola y Alice, con las cuales compartí mis 5 años de formación académica profesional en la
universidad.
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AGRADECIMIENTOS
A mi asesor Ms. C. Anibal Quintana Díaz, por haberme brindado su apoyo, por haberme compartido sus conocimientos y experiencias, los cuales fueron muy importantes en el desarrollo de mi tesis.
A los profesores miembros del jurado y profesores de nuestra casa superior de estudios, quienes compartieron sus conocimientos en el trascurso de la formación académico profesional.
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RESUMEN
Las bacterias diazótrofas como intermediarios en el proceso de fijación biológica del nitrógeno, tienen gran importancia agrícola; ya que reducen el nitrógeno atmosférico no asimilable por las plantas a amonio, contribuyendo así a compensar las carencias de este elemento en los cultivos. Es por ello, que en esta investigación el objetivo fue cuantificar bacterias asimbióticas diazótrofas a partir de suelos rizosféricos de Coffea arabica y Theobroma cacao, de provincia de Bagua, Amazonas; y de Asparagus officinalis y Saccharum officinarum de la provincia de Virú, la Libertad. Se tomaron 10 muestras compuestas de suelo rizosférico de cada cultivo, las cuales se obtuvieron tomando 06 submuestras por lote de cultivo, hasta la profundidad de 30 cm, de plantas en buen estado fitosanitario; luego, a partir de diluciones seriadas de las muestras, se empleó la técnica de Número Más Probable (NMP), en caldo de cultivo NFb semiselectivos, semisólido, y se cuantificaron bacterias diazótrofas, evaluando como resultado positivo a la formación de película superficial, viraje de color y turbidez. Como resultado, la mayor cuantificación de diazótrofas se reportó en el cultivo de T. cacao, seguido de los cultivos de S. officinarum, C. arabica y Asparagus officinalis.
Palabras clave: Diazótrofo, fijación de nitrógeno, rizósfera.
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ABSTRACT
Diazotrophic bacteria are of great agricultural importance as intermediaries in the process of biological nitrogen fixation, reducing atmospheric nitrogen that cannot be assimilated by plants to ammonia, thus helping to supply deficiencies of this element in crops. For this reason, this research aimed to quantify diazotrophic asymbiotic bacteria from rhizospheric soils of Theobroma cacao and Coffea arabica, from Bagua province, Amazonas; and Asparagus officinalis and Saccharum officinarum from Virú province, La Libertad. 10 samples composed of rhizospheric soil were taken from each crop, which were formed by taking subsamples (6 per crop lot) up to 30 cm deep, from plants in good phytosanitary condition; Then, starting from serial dilutions of the samples and using the Most Probable Number (MPN) technique, in semi-selective culture broth NFb, semi-solid, diazotrophic bacteria were quantified, evaluating as positive the formation of surface film, change of color and turbidity. As a result, the highest diazotrophic quantification was reported in the culture of T. cacao, followed by the cultures of S. officinarum, C. arabica and Asparagus officinalis.
Keywords: Diazotroph, nitrogen fixation, rhizosphere.
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INDICE
AUTORIDADES DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ... ii
AUTORIDADES DE LA FACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICAS ... iii
DEL ASESOR… ... iv
PRESENTACIÓN ... v
MIEMBROS DEL JURADO ... vi
JURADO DICTAMINADOR ... vii
APROBACIÓN ... viii
DEDICATORIA ... …ix
AGRADECIMIENTOS ... .x
RESUMEN ... xi
ABSTRACT ... xi
INDICE ... xii
INTRODUCCIÓN ... 1
MATERIALES Y PROCEDIMIENTO ... 6
RESULTADOS ... 10
DISCUSIÓN ... 12
CONCLUSIÓN ... 16
RECOMENDACIONES ... 17
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 18
ANEXOS ... 23
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I. INTRODUCCIÓN
El suelo es un ecosistema de enorme riqueza microbiana, existen muchos estudios sobre microorganismos del suelo, sin embargo, aún no se ha determinado completamente la biodiversidad necesaria de microorganismos para que un suelo agrícola funcione de manera óptima1. Es de vital importancia conocer la diversidad microbiana ya que los microorganismos están íntimamente relacionados con la productividad de los ecosistemas2, participando en los diferentes ciclos biogeoquímicos en el suelo, o interactuando con las plantas promoviendo el crecimiento vegetal aumentando la productividad del ecosistema3.
Hiltner4 propuso el término “rizósfera”, al observar por vez primera una acumulación en la zona radical de microorganismos. La rizósfera es el hábitat ecológico en el cual los microorganismos están en contacto directo con la raíz de las plantas5 y es el sitio donde se dan diversas interacciones, como: competencia, mutualismo, comensalismo, amensalismo, predación y parasitismo6. Un fenómeno de mucha importancia que se lleva a cabo en la rizósfera es la presencia de diferentes compuestos orgánicos como carbohidratos, aminoácidos, ácidos orgánicos, factores de crecimiento, derivados de ácidos nucleicos y enzimas que directa o indirectamente, tienen impacto positivo como negativo sobre los microrganismos presentes que ahí habitan; además de ello, la composición y cantidad de exudados va a variar según la especie presente y las condiciones abióticas7,8,9,10.
Los microorganismos presentes en la rizósfera cooperan con el crecimiento vegetal incrementado la disposición de nutrientes escasos como el fósforo y el nitrógeno11. El nitrógeno constituye el 78% de los gases que componen la atmósfera; a pesar de ello, éste nutriente no está disponible para las plantas12, ya que es una molécula casi inerte, debido a la
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presencia de enlaces triples covalentes entre los dos átomos de nitrógeno, y por ello no puede ser utilizado por muchos de los seres vivos, pero sí, por un reducido tipo de microorganismos muy especializados, como las bacterias, algas y actinomicetos. Para que el nitrógeno sea usado en el crecimiento, primero tiene ser reducido y posterior fijado en forma de iones de amonio (NH +) o nitrato (NO- ). La Fijación Biológica de Nitrógeno (FBN) es un proceso en el cual intervienen microorganismos que van a reducir el nitrógeno hasta una forma más utilizable 13,
14, 15.
La FBN es llevada a cabo por una gran variedad de bacterias que poseen enzimas denominadas nitrogenasas, estas rompen el enlace triple del nitrógeno molecular y producen amonio; además la actividad de éstas enzimas, puede disminuir por el oxígeno, por esta situación, es que los organismos fijadores de nitrógeno tienen mecanismos (e.j. tasa respiratoria alta, protección conformacional) que le permiten mantener bajas concentraciones de éste, a fin de tener a la enzima funcionando16. Las bacterias diazótrofas puede ser simbióticas (obligadas, asociativas o endófitas) y de vida libre, representadas en Rhizobium y Frankia, para las obligadas y por Cyanobacteria, Azospirillum, Azotobacter, Acetobacter diazotrophicus, Azoarcus entre las asociativas o endófitas; Achromobacter, Acetobacter, Alcaligenes, Arthrobacter, Azospirillum, Azotobacter, Azomonas, Bacillus, Beijerinckia, Clostridium, Corynebacterium, Derxia, Enterobacter, Herbaspirillum, Klebsiella, Pseudomonas, Rhodospirillum, Rhodopseudomonas y Xanthobacter, entre las no simbióticas17.
Theobroma cacao L. “cacao” es una especie del género Theobroma, este género pertenece a la familia Malvaceae, subfamilia Sterculioideae18. Es un cultivo perenne, sus frutos son llamados mazorcas, y de ahí, se obtienen granos o semillas que tienen muchos nutrientes y grasas que se emplean para la producción de distintos productos agroindustriales19. Su hábitat natural es en
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el interior de bosques sudamericanos lluviosos subtropicales, también incluye zonas subtropicales secas a húmedas, y zonas tropicales muy secas a húmedas20. El cultivo de cacao en el Perú genera importantes ingresos, producción de cacao incrementó, llegando a triplicarse durante los últimos 15 años. Los principales lugares donde se produce cacao es Amazonas, Ayacucho, Cajamarca, Cusco, Huánuco, Junín, San Martín y Ucayali21.
El café pertenece al género Coffea con aproximadamente 100 especies. Sin embargo, únicamente dos son las más cultivadas comercialmente Coffea arabica y C. canephora22. El café tiene mucha importancia en la economía peruana, por ser el principal producto agrícola de exportación y genera casi el 30% de las divisas del sector agropecuario23. Es un cultivo perenne o permanente; en Perú se cultiva en valles interandinos, extendiendose por toda la banda oriental de la cordillera de los Andes, con zonas accidentadas con pendientes, entre 800 y 1850 m.s.n.m y con precipitaciones entre los 800 y 2500 mm3 por año24,25.
Saccharum officinarum “caña de azúcar”, pertenece a la familia Poaceae26 orden Glumiflorales.
Se caracteriza por presentar macollos, que son brotes secundarios que se forman a partir de las yemas axilares, situadas en los nudos del eje principal; se propaga de forma asexual por medio de trozos o esquejes que contienen las yemas, donde cada una puede desarrollarse en un tallo primario, que a su vez forma tallos secundarios y terciarios27. En la costa de Perú, se concentra la principal zona productora de caña de azúcar. Tiene un enorme potencial de desarrollo agroindustrial por el derivado del azúcar, etanol y otros productos derivados de su producción28.
Asparagus officinalis L “espárrago” pertenece a la familia de las liliáceas, se desarrolla en climas templados y subtropicales, en su género, es la única especie, que se cultiva como hortaliza. Es una planta perenne, presenta un sistema radicular muy desarrollado, y en él,
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destacan las raíces rizomatosas que funcionan como órganos de reserva. Los tallos desarrollan anualmente, son simples en el tercio inferior y luego ramificado, con hojas diminutas, reducidas a escamas. Turión es denominado al primero estado de desarrollo y es la porción comestible29,
30. El esparrago en Perú constituye uno de los principales productos de agroexportación. En la costa se ubican las principales zonas de producción, en los departamentos como la Libertad, Ica y Lima31,32.
Arguello et al.33 cuantificaron bacterias diazótrofas en suelos rizosféricos de tres cultivos de Theobroma cacao L. en Santander (Colombia), reportando que la mayor cuantificación de diazótrofas fue en la finca Florilandia, ésta se caracterizó por tener riego por goteo, y se aisló en medios NFb y JMV, con presencia de posibles géneros de Azospirillum sp y Burkholderia sp.
En un estudio en plantas de café, acerca la población de Azospirillum, dio resultados distintos según el lugar muestreado, encontrando altas poblaciones de Azospirillum 1.5x104- 1.6x107 ufc/g de peso fresco; en vivero como en campo respectivamente, y en todas las cepas aisladas se obtuvo fijación de nitrógeno superior a 10 nmol/h/ml34.
Casos et al.35 aislaron bacterias del género Bacillus (309 cultivos puros), del rizoplano y la rizósfera de Asparagus officinalis L. “espárrago”; siendo el objetivo principal determinar en plantas, su potencial como promotoras de crecimiento. Se aisló e identifico fenotípicamente las colonias de bacterias desarrolladas, además se cuantificó fósforo soluble (producto de la solubilización de fosfato tricálcico), indol producidos por bacterias in vitro y el nitrógeno fijado como amonio. El 99,03% de cultivos de Bacillus spp. fijaron nitrógeno in vitro y como producto de la fijación se detectó amonio.
Se han aislados numerosos microorganismos del cultivo de caña de azúcar, debido a que éste es de ciclo largo y acumula altas concentraciones de sacarosa en su desarrollo vegetativo.
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También de este cultivo se ha aislado un gran número de microorganismos diazótrofos de vida libre, de los cuales han mostrado gran actividad de la enzima nitrogenasa in vitro, como por ejemplo las bacterias del género Azospirillum36.
El método de número más probable (NMP), es calculado a partir de la observación de turbidez debido al crecimiento microbiano, inoculados con alícuotas de un mililitro de diluciones seriadas decimales de una muestra. Suele denominarse número significativo a las cifras que muestran resultados positivos con crecimiento microbiano en tres diluciones sucesivas. El método de NMP consiste básicamente en identificar la presencia o ausencia, (ya sea positiva o negativa) de cualidades específicas de microorganismos en replicas obtenidas por diluciones sucesivas a partir de la muestra. Basándose en el principio de que una sola célula viva tiene la capacidad de desarrollarse y generar un cultivo turbio37,38,39.
Conforme crece la población mundial, se convierte en un deber el incrementar la producción de biomasa de los cultivos comerciales que son sus fuentes de alimento, fibra y energía; entre ellos, los cultivos de caña de azúcar, esparrago, café y cacao. Parte de ello que el objetivo de esta investigación consiste en cuantificar poblaciones de bacterias asimbióticas fijadoras de nitrógeno a partir de muestras de suelos rizosféricos de Café, Cacao, Esparrago y Caña de azúcar; de las provincias de Bagua y Virú en el año 2021, utilizando el método del Número Más Probable; dado que la fertilidad de los suelos agrícolas y el funcionamiento del ecosistema es debido en gran medida a la actividad microbiana en la rizósfera.
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II. MATERIALES Y MÉTODOS
2.1 Material de estudio
El material de estudio estuvo conformado por muestras de suelo rizosférico obtenidas de cultivos de C. arabica “café” y T. cacao “cacao” de la provincia de Bagua- Amazonas y muestras de suelo rizosférico de cultivos de A. officinalis “espárrago” y S. officinarum
“caña de azúcar” de la provincia de Virú-La libertad (anexo 01). Las temperaturas registradas al momento de extraer las muestras variaron entre 18 °C y 21°C en la provincia de Virú, y 24 °C y 29°C en la provincia de Bagua.
2.2 Procedimiento:
2.2.1 Selección de sitios de muestreo
Se muestrearon un total de 40 parcelas de cultivo, 10 parcelas por cada cultivo en estudio, distribuidos de la siguiente manera: cacao y café, de la provincia de Bagua (anexo 02), y espárrago y caña de azúcar, de la provincia de Virú (anexo 03). La elección de las parcelas fue al azar, tomando en cuenta ciertas similitudes entre cada cultivo.
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2.2.2 Recolección de muestras de suelos rizosférico
Se recolectaron muestras de suelo rizosférico de cuatro cultivos, de cada cultivo 10 lotes y de cada lote una muestra compuesta de suelo rizosférico, obteniendo 40 muestras compuestas en total, cada una de éstas, se conformaron tomando seis submuestras por lote. Para la recolección de las submuestras, se recorrió lotes en zigzag, y se seleccionó plantas al azar en buen estado fitosanitario, que se encontraban distribuidas en forma equidistante, luego se limpió la superficie del terreno (anexo 04), y usando una palana hasta los 30 centímetros de profundidad en forma de “v”, se tomó cada submuestra del mismo volumen, y representó la misma sección transversal (una misma profundidad)40, estas submuestras se depositaron en un recipiente limpio y se mezcló para finalmente tomar 1 kg de muestra compuesta, ésta se almacenó en una bolsa limpia y se ro- tuló con la información de la muestra; luego se transportó al laboratorio para el análisis correspondiente.
2.2.3 Transporte de muestras recolectadas
Las muestras se transportaron en un cooler de plástico, lo cual permitió que se conserven, hasta la llegada al laboratorio para el posterior análisis. Cada muestra fue debidamente rotulada, detallando los siguientes datos:
Identificación del punto de muestreo
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• Procedencia
• Numero de muestra o código
• Fecha
• Hora de recolección
• Cantidad de muestra
• Observaciones: incluyendo alguna característica resaltante.
2.2.4 Cuantificación de bacterias asimbióticas fijadoras de nitrógeno por Técnica de Número más Probable (NMP)
Las muestras se procesaron en condiciones de asepsia, se desinfectó la mesa de trabajo con una solución de hipoclorito de sodio al 1% para reducir la carga microbiana, además del uso de mechero de tipo Bunsen.
En un matraz erlenmeyer con 90 mL de agua peptona, se agregó 10 gramos de suelo rizosférico, luego se agitó vigorosamente por 05 minutos y se dejó en reposo por 01 minutos, luego de la interfase que se formó, se tomó un 1 mL con pipeta estéril para el inicio del proceso de diluciones seriadas hasta 10-5 en tubos de ensayo con 9 mL de agua peptona. Obtenidas las diluciones, se inoculó 1 mL de la dilución 10-3 hasta 10-5, en tubos de ensayo que contenían caldo libre de nitrógeno estéril Nfb41 (anexo 05, 06).
Los tubos inoculados con las diluciones antes mencionadas, se incubaron por 5 días a temperatura ambiente, los resultados se leyeron como positivos a la formación de película superficial, viraje de color y turbidez, para cada dilución realizada (anexo 07). Los datos obtenidos de la cuantificación de bacterias diazótrofas, fueron reportadas en NMP/g (gramos de rizósfera seca) (anexo 08).
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III. RESULTADOS
Se investigó la población de bacterias diazótrofas de la rizósfera de cultivos de C. arabica
“café”, T. cacao “cacao”, A. officinalis “espárrago” y S. officinarum “caña de azúcar” en 40 parcelas de cultivos de importancia económica de las provincias de Bagua y Virú, 2021, siendo los resultados variables en los diferentes puntos de muestreo.
La población de bacterias diazótrofas en los cuatro cultivos investigados, presentó poblaciones mayores a 1100 NMP/g de suelo y como mínimo se presentaron cantidades <1.8 NMP/g de suelo (Tabla 1 y 2).
Los cultivos de T. cacao “cacao” y S. officinarum “caña de azúcar”, presentaron mayor cantidad promedio de bacterias diazótrofas, 31418.3 NMP/g suelo y 568.3 NMP/g de suelo, respectivamente, seguido por el cultivo de C. arabica “café” con 568 NMP/g suelo y A.
officinalis “espárrago” con 260.9 NMP/g de suelo. De esto, T. cacao “cacao” presentó la mayor cantidad de bacterias diazótrofas (160000 NMP/g de suelo) y la menor cantidad (<1.8 NMP/g de suelo) se registró en muchas muestras de estos cultivos (Tabla 2).
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Tabla 1. Número más Probable (NMP/g) de población de bacterias diazótrofas asimbióticas de A. officinalis y S. officinarum, distribución de sectores, coordenadas geográficas y cultivo vegetal muestreado en la provincia de Virú, La libertad, 2021.
SECTORES CULTIVO NMP/g COORDENADAS GEOGRÁFICAS Puerto Morín1 Asparagus officinalis 450 8°23'24"S 78°51'37"W
Fronton bajo Asparagus officinalis 200 8°24'59"S 78°45'07"W Huancaquito alto1 Asparagus officinalis <1.8 8°26'01"S 78°48'0.3"W Huancaquito alto2 Asparagus officinalis <1.8 8°26'01"S 78°48'11"W Huancaquito alto3 Asparagus officinalis <1.8 8°26'44"S 78°48'43"W Huancaquito alto4 Asparagus officinalis 1300 8°27'0.3"S 78°49'10"W Huancaquito alto5 Asparagus officinalis <1.8 8°26'18"S 78°48'15"W
V. Viru1 Asparagus officinalis 200 8°26'0.7"S 78°48'13"W V. Viru2 Asparagus officinalis <1.8 8°25'55"S 78°48'15"W Puerto morin2 Asparagus officinalis 450 8°23'12"S 78°52'42"W Puerto morin Saccharum officinarum 400 8°23'46"S 78°53'07"W Huancaquito alto1 Saccharum officinarum 1700 8°26'17"S 78°48'25"W Huancaquito alto2 Saccharum officinarum 1200 8°26'31"S 78°48'44"W Huancaquito alto3 Saccharum officinarum 1400 8°26'54"S 78°49'12"W San idelfonso1 Saccharum officinarum 180 8°24'46"S 78°47'35"W San idelfonso2 Saccharum officinarum 400 8°24'27 "S 78°47'28"W San idelfonso3 Saccharum officinarum 200 8°24'15"S 78°46'10"W Alameda4 Saccharum officinarum <1.8 8°24'11"S 78°45'57"W C. Senacitos Saccharum officinarum 200 8°23'52"S 78°45'55"W Castillo Saccharum officinarum <1.8 8°24'16"S 78°45'30"W
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Tabla 2. Número más Probable (NMP/g) de población de bacterias diazótrofas asimbióticas de T. cacao y C. arabica, distribución en sectores, coordenadas geográficas, y cultivo vegetal muestreados en la provincia de Bagua, 2021.
SECTORES CULTIVO NMP/g COORDENADAS GEOGRÁFICAS Casual Theobroma cacao 7000 5°33'21'' S, 78°28'20'' W Aserrillo Theobroma cacao 35000 5°21'12'' S, 78°14'21'' W Arrayan Theobroma cacao 17000 5°33'21'' S, 78°19'36'' W Aramango Theobroma cacao 92000 5°30'31'' S, 78°28'14'' W Campo Bonito Theobroma cacao 160000 5°33'28'' S, 78°31'29'' W La Peca Theobroma cacao 780 5°38'21'' S, 78°29'25'' W Espital Theobroma cacao 200 5°37'08'' S, 78°15'34'' W Bagua Theobroma cacao 2200 5°26'18'' S, 78°22'43'' W La Peca Theobroma cacao <1.8 5°38'14'' S, 78°28'08'' W El Muyo Theobroma cacao <1.8 5°37'34'' S, 78°19'39'' W El Parco Coffea arabica 1700 5°37'26'' S, 78°27'23'' W
Bagua Coffea arabica 450 5°32'48'' S, 78°34'63'' W
Chonza Coffea arabica <1.8 5°36'58'' S, 78°31'10'' W Copallín Coffea arabica <1.8 5°39'32'' S, 78°31'32'' W Achaguay Coffea arabica 200 5°38'15'' S, 78°18'14'' W Casual Coffea arabica <1.8 5°37'02'' S, 78°22'42'' W Copallín Coffea arabica 3300 5°28'00'' S, 78°23'07'' W Imaza Coffea arabica <1.8 5°41'16'' S, 78°23'31'' W La Peca Coffea arabica <1.8 5°23'46'' S, 78°28'49'' W Chonza Coffea arabica <1.8 5°36'56'' S, 78°22'16'' W
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DISCUSIÓN
A las bacterias fijadoras de nitrógeno de vida libre se les denomina como no simbióticos ya que no se vinculan de forma directa con la raíz, y aunque no son las que más nitrógeno atmosférico fijan42, sí son de gran importancia al desarrollar esta actividad (fijación de nitrógeno) ya que ponen a disposición de las plantas no leguminosas, el nitrógeno, además de ello este nutriente es frecuentemente escaso a nivel edáfico. La fijación de nitrógeno necesita de un eficiente acoplamiento entre la protección de la enzima nitrogenasa ante la presencia del oxígeno y los sistemas generadores de ATP, con lo cual, estos microorganismos incrementan sus poblaciones cuando existe un suelo con poca fertilidad y con déficit de nitrógeno edáfico en formas de amonio (NH +) y nitrato (NO -)43.
En esta investigación se evidencia la presencia de bacterias fijadoras de nitrógeno asimbióticas en los cultivares de T. cacao “cacao” y C. arabica “café” de la provincia de Bagua, y A. officinalis
“espárrago” y S. officinarum “caña de azúcar” de la provincia de Virú, siendo los resultados variables en los diferentes puntos de muestreo, esto posiblemente a que las bacterias diazótrofas para su desarrollo van a depender de distintos factores edafoclimaticos (humedad, temperatura, suelo, luz, etc) así como especie de cultivo. Lo cual estudios en pasto reportan factores como la época climática, variedad y especie cultivado influyo significativamente en la población de bacterias diazotróficas
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44.DE CIENCIAS
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En un estudio45 se realizaron experimentos con macetas que involucraron tierra recién recolectada de un área de pastizales no fertilizados que contenía su población natural de bacterias fijadoras de N2, y en ello, el NMP (número más probable) de diazótrofos en relación con el NMP de la población bacteriana total fue siempre menor en la raíz que en el suelo de la rizósfera, lo que sugiere que los diazótrofos no se beneficiaron selectivamente en la superficie de la raíz; es por ello que en este estudio se consideró como muestras, solo suelo rizosférico para la cuantificación de diazótrofos.
Se realizó la cuantificación de bacterias fijadoras de nitrógeno mediante el método NMP, utilizando el caldo de cultivo libre de nitrógeno Nfb, encontrando una población de 160000 NMP/g suelo, este resultado corresponde al cultivo de T. cacao “cacao” (tabla 2). Estos resultados concuerdan con los presentados por Arguello, 2016 en donde se realizó la cuantificación de bacterias asimbióticas fijadoras de nitrógeno mediante la misma técnica, utilizando diferentes medios de cultivo semiselectivos (JMV, NFb, LGI, JNFb), en el cual se encontró una población mayor a 2583333 NMP/ g de suelo, obteniendo los mayores conteos a partir del uso del medio semilelectivo Nfb, además, se indica que algunos de los factores condicionantes para la existencia o ausencia de bacterias diazótrofas en suelo rizosférico de árboles de cacao fueron:
el contenido de material orgánico, condiciones fisicoquímicas del suelo muestreado, pH, humedad/riego y las variaciones climáticas que existen al momento de la toma de muestras, y que a su vez condicionan, la cantidad de exudados producidos de las raíces de la plantas33.
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Se obtuvo la cantidad promedio de 566.0 NMP/g suelo de diazótrofos en las muestras de suelo de los cultivo de C. arabica “café”, ello podría ser una de las causas, de que en nuestro país, uno de los inconvenientes principales del cultivo de café, sea el bajo rendimiento de producción en fincas; además de que existe deficiencia en contenidos de materia orgánica en los suelos tropicales, y en efecto, se muestran deficientes de nitrógeno46.
Los principales factores climáticos que intervienen en el crecimiento, la calidad y rendimiento de S. officinarum “caña de azúcar” son la luz, la temperatura y la humedad disponible. Por lo cual, la caña planta necesita una gran cantidad de agua durante su principal período de crecimiento, ya que es cuando la mayor parte de la biomasa es producida47. Es por ello que para este estudio, el muestreo de suelos rizosférico de S. officinarum “caña de azúcar” fue en periodo de crecimiento, obteniendo, una población promedio de diazótrofos, fue de 568.3 NMP/g.
El ministerio de agricultura, indica que Perú, tiene entre sus los principales cultivos en la región selva al Cacao y Café; y en la región costa al Esparrago y Caña de azúcar; además de cultivos orgánicos exportados que destacan la quinoa, el cacao, el café, la banana y la maca. Los cultivos muestreados en este estudio son de ciclo perenne, actualmente es escasa, la información difundida acerca del uso de microorganismos fijadores de nitrógeno, en cultivos de este tipo. De las trabajos realizadas por otros investigadores y que se analizaron para este estudio, aún no se demuestra qué productos (microorganismos) o qué dosis, logran una alta captación de nitrógeno, por lo cual, el desarrollo de la misma, debe estar acorde con la
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creación de nuevas fórmulas con facilidad de aplicación y manipulación, así como una posible aplicación comercial48.
Generalmente la deficiencia de nutrientes, especialmente la de nitrógeno, es subsanado mediante la adición de fertilizantes. Se estima que el fertilizante aplicado a los cultivos es absorbido entre un 20 y 40 %, lo restante se pierde por diferentes mecanismos, generando contaminación ambiental, tales como la eutrofización en los cuerpos de agua, destrucción de la capa de ozono estratosférica, incremento del efecto de invernadero, lluvia ácida, y además de grandes pérdidas económicas 49. Se considera como una importante alternativa, el desarrollo y aplicación de biofertilizantes para sustituir de forma parcial o total el uso de fertilizantes minerales y su uso a gran escala, en cualquier sistema de producción agrícola, para cual generaría enormes beneficios sin causar impactos negativos sobre el ambiente50.
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IV. CONCLUSIÓN
Se cuantificó la población de bacterias diazótrofas asimbióticas de cuatro cultivos de importancia económica de la provincia de Bagua, Amazonas (cacao y café), y de la provincia de Virú, La libertad, (espárrago y caña de azúcar); por el método de Número más probable, obteniendo la mayor cuantificación de bacterias diazótrofas en las muestras de suelo rizosférico de cultivo de cacao (31418.36 NMP/g suelo) y la menor cuantificación en las muestras de suelo rizosférico de cultivo de espárrago (260.9 NM/g suelo), por lo cual se puede mencionar que existe la posibilidad de estimular el crecimiento de la planta por inoculación de bacterias fijadoras de nitrógeno nativas, ya que estas son de gran importancia agrícola como intermediarios en el proceso de fijación biológica del nitrógeno.
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V. RECOMENDACION
Se debe tener en cuenta que existen factores que van a condicionar la presencia de bacterias diazótrofas en las muestras de suelo rizosférico, al momento del muestreo, ya que a su vez también pueden condicionar la cantidad de exudados de las raíces.
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ANEXOS
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Anexo 01: Cultivos en zona muestreada de: a. A. officinalis “espárrago”; b. S. officinarum
“caña de azúcar”.
a
b
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Anexo 02: Ubicación de los puntos de muestreo de suelos rizosféricos de C. arabica y T.
cacao de la provincia de Bagua, Amazonas, 2021.
LEYENDA
Puntos de muestreo de T. cacao Puntos de muestreo de C. arabica
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Anexo 03: Ubicación de los puntos de muestreo de suelos rizosféricos de A. officinalis y S.
officinarum de la provincia de Virú, La libertad, 2021.
LEYENDA
Puntos de muestreo de S. officinarum Puntos de muestreo de A. officinalis
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Anexo 04: Toma de muestras: a. limpieza de la superficie; b. muestreo a una profundidad de
30 cm (aproximadamente), en forma de “V”.
b a
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Anexo 05: Composición de caldo de cultivo Nfb.
Componentes Cantidad (g/L)
Ácido málico 5 g
K2HPO4 0.5 g
MgSO4.7H2O 0.2 g
NaCl 0.1
CaCl2 0.02
Solución de micronutrientes 2 ml Azul de bromotimol sol 0.5 % 2 ml
Fe EDTA sol 1.64 % 4 ml
KOH 4.5 g
Solución vitamínica 1 ml
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Anexo 06: Matraces con caldo libre de nitrógeno Nfb.
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Anexo 07: Tubos inoculados con las diluciones: a. Incubación de los tubos a temperatura
ambiente; b. Observación del viraje de color del caldo de cultivo y turbidez.
