¿Cómo aprovechar los beneficios potenciales de los bioestimulantes vegetales?

Dr. Patrick du Jardin (Gembloux Agro-Bio Tech, University of Liège, Belgium)

Una mirada agronómica en el uso de biológicos para la nutrición de los cultivos Fernando Salvagiotti - Grupo Manejo Cultivos, Suelos y Agua INTA Oliveros

Desafíos en el Manejo de los Agroecosistemas

• Incrementar la producción con valor agregado
• Uso eficiente de recursos e insumos
• Mantener los recursos naturales y la biodiversidad
• Manejo Integrado de adversidades bióticas
• Reducir los procesos e degradación y contaminación

Entre las mayores amenazas se encuentra la degradación química de los suelos. Se registran  pérdidas de los stocks y balances de nutrientes de los suelos en toda la región (MO, pH, Calcio, Fosforo, Potasio y Zinc). Esto también se evidencia en las brechas de producción de los distintos cultivos extensivos, que llegan al 30% en los últimos 20 años.

La demanda de nutrientes de los cultivos extensivos se encuentra bien establecida (por ej. 80 kg/tn N para soja; 20 kg/tn N para maíz). Para enfrentar esta brecha entre la demanda de los cultivos y los nutrientes disponibles en los suelos, están extendidos los manejos de fertilidad en lotes productivos, combinaciones de manejo y aporte de organismos simbiontes como inoculados. Sin embargo es necesario buscar otras fuentes, entre las que se destaca el aporte que puede hacer el conocimiento de las interacciones entre plantas y microorganismos.

Fertilizantes – Commodities y Especialidades

El mercado de los fertilizantes está ampliamente dominado por los productos químicos (commodities), sin embargo en los últimos años se vienen desarrollando una gran cantidad y variedad de productos de especialidades, como son los bioestimulantes.

Fertilizar.org creó su Comité de Especialidades, dándole prioridad porque es una actividad económica creciente y se incorpora cada día más a las líneas de productos de las empresas.

Como definición general, se pude decir que los bioestimulantes son para las plantas el equivalente de los alimentos funcionales en la nutrición humana.

Aminoácidos, ácidos húmicos y fúlvicos, compuestos microbianos, extractos de algas, metabolitos vegetales y vitaminas; son una gran diversidad de sustancias y microorganismos que pueden aportar a la bioestimulación de plantas. Moléculas muy específicas que tienen funciones, vínculos o enlaces con alguna función fisiológica definida.

La Declaración de su efecto y su validación son esenciales en la comunicación de la funcionalidad u objetivo fisiológico de los bioestimulantes. Pueden proveer nutrientes o no, pero su función primaria es la de brindar un objetivo fisiológico, como alimento funcional para las plantas.

Nutrición + Declaración es lo que lleva a la protección de las plantas y buen estado fitosanitario.

Definición de Bioestimulantes

Las Normas Europeas (2019) definen como: “Un bioestimulante vegetal es un producto fertilizante cuya función es estimular los procesos de nutrición vegetal, independientemente de su contenido de nutrientes, con el único objetivo de mejorar una o más de las siguientes características de la planta: Eficiencia en el uso de nutrientes; Tolerancia al stress abiótico; Mejora en las características de calidad o Mejora en la disponibilidad de nutrientes confinados en el suelo o las raíces.”

Las Normas ISO - OCDE (2022) tienen una definición idéntica: “es toda sustancia, microorganismo o mezcla de estos que, al aplicarse a semillas, plantas, las raíces, el suelo u otros medios de cultivo, favorecen el proceso natural de nutrición de la planta, independientemente del contenido de nutrientes del bioestimulante.”

En definitiva, los Bioestimulantes se definen por su función agrícola, por lo que promueven en las plantas o el suelo, no por su composición o mecanismo de acción.

Funciones de los Bioestimulantes

El mecanismo de acción no debe ser necesariamente conocido, dada la complejidad de los procesos bioquímicos y fisiológicos; no es obligatorio detallar el mecanismo de acción, pero si validar la Declaración de lo que hace, datos que respalden lo que hace.

Esto es así por un llamado “cuello de botella”, situación en la cual los avances en la comprensión y edición genética de las plantas han superado ampliamente nuestra comprensión del fenómeno vegetal.

Dentro de las categorías que definen los fertilizantes según funciones, los bioestimulantes se dividen en microbianos y no microbianos . Respecto a su función o efecto pueden dividirse en Promotores del crecimiento (fijadores de N, solubilizadores de P, bacterias y hongos inoculables) y Promotores de tolerancia a estrés abiótico (bacterias, hongos, extractos de algas, sustancias húmicas, quitosano, hidrolizados proteicos).

Zang & Schmidt (1997) “… promueven el crecimiento de las plantas cuando se aplican en pequeñas cantidades” El efecto no se explica por el aporte de nutrientes, sino por el contenido de hormonas y la capacidad de aportar a la metabolización de esas hormonas y la estimulación de antioxidantes por la propia planta.

El n° de artículos que estudian bioestimulantes en literatura científica se registra desde 1990, y demuestra un crecimiento exponencial desde 2012 (+1000). En esa fecha se definió la necesidad de reglamentar este rubro en el mercado.

A modo de ejemplo, se cita un estudio sobre fitoquelados (moléculas naturales producidas por las plantas) Problema principal: Inconsistencias en el rendimiento de estos productos en aplicaciones a campo. En la realidad hay mucha variabilidad en los rendimientos, por lo que es crítico comprender las causas de estas variaciones, ya que es común el sesgo en mostrar solo los buenos resultados.

Pero saber evaluarlos, requiere un meta análisis. De allí se obtiene que: No microbianos - mejores resultados en tratamiento de suelos vs foliar y semilla, en hortalizas vs cereales y en malas condiciones vs buenas condiciones de suelo. Microbianos - mejores resultados con micorrizas AMF, fijadores de N y solubilizadores de P, en legumbres vs tubérculos, en climas áridos y secano vs regados, en suelos de bajo P e inóculos combinados, en suelos de bajo MO y pH óptimo vs alta MO y pH extremo.

Entre las principales interacciones se encuentran la formación de micorrizas por asociación de las raíces con hongos, la liberación de exudados, la competencia con patógenos de raíces y de hojas, el desarrollo de microorganismos endófitos y promotores de crecimiento y la participación de esta microfauna en la mineralización de la materia orgánica.

La promoción de crecimiento tiene efectos directos e indirectos a través de procesos como la Fijación biológica de nitrógeno atmosférico, Síntesis de hormonas, Producción de Sideróforos, Solubilización de fuentes poco solubles de fosfatos o potasio, Biocontrol por antagonismo, parasitismo, o la supresión de organismos perjudiciales.

La creciente acumulación de estos conocimientos marca el potencial para el desarrollo de estos productos. Sin embargo, es importante definir cómo medir sus resultados.

Métrica: es Rendimiento +

• Tolerancia al stress: homeostasis hormonal, arquitectura radicular, antioxidantes, regulación estomática
• Rasgos de calidad: Fenología, Contenido proteico, contenido fenólico en frutas, etc.
• Disponibilidad de nutrientes confinados en suelo: solubilización de P, promoción de microbios beneficiosos para rizosfera, secreción de fitoquelados
• Eficiencia en uso de nutrientes: crecimiento y arquitectura radicular, actividad radicular y redistribución de nutrientes por la planta

La evaluación de los bioestimulantes a campo requiere una definición clara de los efectos previstos en los cultivos, para saber que comparar, no son soluciones universales. Primero definir el aspecto técnico a mejorar, el problema a resolver. Por ejemplo, para el caso de estrés abiótico, se debe considerar los efectos previos para la aplicación, durante el estrés y luego en la recuperación.

Bioestimulantes en el ciclo del N

Las 4R de la agricultura de precisión (Fuente correcta, dosis correcta, momento correcto y lugar correcto) tienen el objetivo de optimizar el uso de los fertilizantes y minimizar las perdidas, aumentando la productividad y disminuyendo el impacto ambiental. Sin embargo su acción abarca el espectro del aporte de nutrientes.

Los problemas comunes son las perdidas por lixiviación, volatilización y reducción.

Para mitigar estos problemas se han desarrollado fertilizantes de liberación controlada e inhibidores de la ureasa aplicados entre los commodities.

De manera más específica, los Bioestimulantes, según su aplicación o función pueden tener los siguientes rasgos agronómicos: favorecen la absorción de nutrientes de las plantas, promueven la actividad simbiótica con microorganismos del suelo y aumentan el ritmo de la biomasa microbiana (hongos, bacterias, actinomicetos, algas, nematodos, micro y macro fauna del suelo) en el ciclo de la materia orgánica.

Eficiencia en Uso de Nitrógeno NUE = Eficiencia de absorción (crecimiento de raíces, solubilización e importación de nutrientes) * Eficiencia de utilización o fisiológica (relocalización de nutrientes, capacidad fotosintética y tolerancia al stress)

Eficiencia en el uso de Fósforo

En diversos estudios se distingue un genotipo adaptado a la absorción de P, que distingue más raíces adventicias, mayor biomasa radicular, raíces basales más superficiales, mayor cantidad de pelos radiculares, etc. Lo que no está bien definido es el ideotipo vegetal que optimiza el uso del Fosforo. Sabemos mucho de genomas pero no tanto de fenotipos (rasgos que contribuyen a la eficiencia de la planta).

Existe conexión directa entre la inoculación biológica y la nutrición de cultivos, como demuestra la fijación simbiótica de nitrógeno y la capacidad de solubilización del fosforo del suelo. En ambos casos los efectos demostrados en condiciones controladas o a escala de célula, se observan en su impacto agronómico a escala de cultivos.

Otros Ejemplos

1. Las Rizobacterias (inóculos) emiten compuestos orgánicos volátiles que estimulan el desarrollo de raíces. (Delplace, P. 2015)
2. Los ácidos húmicos estimulan una bomba de protones (movimiento de proteínas) en la membrana celular. (Savy, D.)
3. La aplicación externa de glicina betaina (molécula que sintetizan las plantas como respuesta adaptativa al déficit hídrico y protege la osmosis celular) mejora la respuesta al estrés abiótico. (Weibing Xing, 1999)
4. Mediante priming químico se logró un aumento de la tolerancia a salinidad y sequía en Arabidopsis por su respuesta de ácido abscisico. (Gabor, J. 2005)
5. La aplicación de extractos de alga marrón aumenta el contenido de antocianinas y fenólicos con efectos en la dinámica madurativa y calidad de las uvas. (Frioni, T. 2018)
6. El Azospirillum es una bacteria promotora del crecimiento vegetal, que produce una buena diferencia en la biomasa radicular y aérea, y moderados efectos en rendimiento. Aunque el desarrollo vegetativo es el factor que resalta, se han demostrado aumentos de rindes entre 2% y 9% por la adición de Azospirillum, en distintos contextos de fertilización, tipos de cultivos, regiones geográficas y tipo de labranza.

Innovación tecnológica en la producción y aplicación de bioestimulantes

• Monitoreo de ambientes y agricultura de precisión con geo localización
• Ecotron (Agro bio tech) como herramienta para acelerar y normalizar de ensayos

Definición propuesta y Conclusión

“La nutrición vegetal es la adquisición de nutrientes inorgánicos o sustancias orgánicas por parte de las plantas, lo que les permite llevar a cabo sus funciones fisiológicas que apoyan el crecimiento, el desarrollo y la salud”.

A este fin, la sanidad vegetal se entiende, como concepto positivo, más que en la ausencia de enfermedad, en la capacidad de lograr todo su potencial genético. Así, la sanidad puede garantizarse con la aplicación de productos de protección y bioestimulantes.

Desde una perspectiva agronómica, la incorporación de productos de origen biológico, que con sus mecanismos complementen la nutrición de los cultivos mejorando las eficiencias de su uso, puede ser relevante para el manejo de la nutrición de los cultivos. En la mayoría de los casos la promoción del crecimiento está más relacionadas al conjunto de mecanismos microbianos y la dinámica funcional del micro bioma del suelo.

Organismos certificadores

Los productos bioestimulantes deben satisfacer las necesidades de los agricultores basados en evidencia empírica de eficacia y con protocolos certificados por autoridades competentes. Validación de Declaraciones funcionales en UE TC455 Comité Europeo de Normalización. En USA Certified Biostimulant por The Fertilizer Institute.