Fecha

La adecuada nutrición de las plantas sustenta la fijación biológica del nitrógeno

Las leguminosas fijan nitrógeno porque crecen MESA DE NUTRICIÓN BIOLÓGICA - Martín Díaz-Zorita – FA UNLPam.

La disponibilidad de nitrógeno y el crecimiento de las plantas se relacionan estrechamente y de su conjunción resulta la producción de todos los cultivos, incluso la de las leguminosas que incorporan o fijan este nutriente desde el aire. La cantidad fijada de nitrógeno es variable y responde a las características conjuntas de diversos factores ambientales tales como temperaturas, balance hídrico, y componentes del suelo que afectan tanto a las plantas huésped (leguminosas) como a los microorganismos en simbiosis (rizobios).

Bajo condiciones de alta productividad, menores limitaciones al crecimiento, se logran los mayores aportes de fijación de nitrógeno en cultivos de soja (Racca y col., 2001, Collino y col. 2015). Es así cómo, desde las decisiones de manejo del cultivo, este comportamiento se refleja en que las estrategias para mejorar la performance del cultivo son las mismas que las requeridas para incrementar su potencial de fijación biológica de nitrógeno (Santachiara y col. 2019).

La proliferación de los microorganismos, la infección de los pelos radicales y el crecimiento de las plantas varían según la concentración de diversos elementos en la solución del suelo. La disponibilidad de nutrientes es uno de los componentes de los suelos que interviene en forma integral del proceso de fijación biológica del nitrógeno. Por esto, la administración de nutrientes, atendiendo a evitar limitaciones en el crecimiento de las leguminosas, participa en forma directa en la nutrición nitrogenada y redunda en la producción de estas especies. Al fertilizar con fósforo, en sitios limitados en este elemento, mejora tanto la formación de nódulos como su crecimiento o tamaño, principalmente los ubicados sobre la raíz principal. La adecuada disponibilidad de azufre también contribuye positivamente a la formación de nódulos (Santachiara y col., 2019). Así lo muestra la recopilación de evaluaciones comparativas de fertilización con fósforo o con azufre en la región pampeana dónde en promedio se describen entre algo más de 2 a 3 nódulos sobre la raíz principal de plantas fertilizadas con estos nutrientes (Fig.1).

fertilizacion con y sin fosforo

 

Fig. 1: Diferencia en la nodulación de plantas de soja entre tratamientos de fertilización con fósforo y con azufre en la región pampeana (Promedio de estudios reportados por Díaz-Zorita y col. 2019).

El fósforo regula la fijación biológica de nitrógeno directamente al restringir el desarrollo de los nódulos y su funcionamiento (Olivera y col. 2004), pudiendo en casos extremos, inhibir su formación (Hellsten y Huss Danell, 2000). E indirectamente, al limitar el crecimiento de las plantas, regula la disponibilidad de energía para derivar a procesos de fijación (Divito y Sadras, 2014). Ante limitaciones en la disponibilidad del fósforo, además del menor número y el tamaño de los nódulos (Date, 2000; Cassman y col. 1980), la permeabilidad de los nódulos se reduce y a la vez la actividad de la nitrogenasa es menor (Drevon y Harwig, 1997; Tang y col. 2001; Hellsteen y Huss Danell, 2000) reduciéndose la fijación del nitrógeno (Sa e Israel, 1998). En contraposición, ante aportes suficientes de fósforo los nódulos son más abundantes y de mayor tamaño como así también la actividad de fijación del nitrógeno (Valverde y col., 2002; Gentili y col., 2002).

Abundan las observaciones que muestran que en soja tanto la nodulación como la producción de granos responden positivamente ante aumentos en la disponibilidad del fósforo (Colacelli y col., 2000; Díaz-Zorita y col., 1999; Medina y col., 2000; Rubione y col., 2002). En condiciones similares de crecimiento del cultivo, los niveles críticos en los que se alcanza la mayor nodulación son frecuentemente mayores que los a alcanzar para maximizar la producción de granos (Fig.2).

Nodulación y rendimientos de soja

 

La articulación funcional entre los componentes del sistema de fijación biológica del nitrógeno en pasturas con leguminosas es descripta con claridad con la siguiente frase del docente-investigador en producción de forrajes de la FA UNLPAm Ing. Oscar Hernández: "las leguminosas fijan nitrógeno porque crecen". Es una breve oración que resume tanto los roles como la integración entre los actores en esta simbiosis. El circuito virtuoso de la nutrición en leguminosas requiere de atender anticipadamente su activo crecimiento. Por lo tanto, para lograr una efectiva nutrición nitrogenada, pilar funcional de los procesos biológicos, se requiere de un contexto de crecimiento favorable. Hoy, en gran parte de la Argentina con cultivos de leguminosas esta condición favorable se alcanza al implementar efectivas estrategias de fertilización e inoculación. La adecuada nutrición de las plantas sustenta la fijación biológica del nitrógeno por lo que el aporte de elementos limitantes al crecimiento de las plantas tales como el fósforo, el azufre y algunos micronutrientes redunda en respuestas sinérgicas en la producción de las leguminosas.

Referencias

Cassman, KG, Whitney AS y Stockinger KR. 1980. Root Growth and Dry Matter Distribution of Soybean as affected by Phosphorous Stress, Nodulation and Nitrogen Source. Crop Science 20, 239-244.

Colacelli, NA, Orlando CA, Medina LF y Fernández MC. 2000. Efecto de la fertilización Fosforada en la nodulación en el cultivo de soja. II Reunión Científico-Técnica de Biología del suelo y II Encuentro sobre fijación biológica de Nitrógeno pp 353-355.

Collino, DJ.; Salvagiotti F; Perticari A; Piccinetti C; Ovando G; Urquiaga S y Racca R. 2015. Biological nitrogen fixation in soybean in Argentina: relationship with crop, soil, and meterorological factors. Plant Soil 392: 239-252.

Date, RA. 2000. Inoculated legumes in cropping systems of the tropics. Field Crops Research 65, 123-136.

Díaz-Zorita, M, Grosso G, Fernández Canigia MV, Duarte GA.1999. Efectos de la ubicación de un fertilizante nitrógeno-fosfatado sobre la nodulación y la producción de soja en siembra directa en la región de la pampa arenosa, Argentina. Ciencia del suelo 17, 62-65.

Díaz-Zorita, M, Aranguren J, Aguilar R y Satorre E. 2010. Fertilización fosfatada e inoculación de soja en Vertisoles. Ci. Suelo (Argentina) 28: 215-222.

Díaz-Zorita, M; Fernandez Canigia MV y Perticari A. 2019. Simbiosis rizobios-soja y su interacción con el manejo de nutrientes.

Divito, G y Sadras V. 2014. How do phosphorus, potassium and Sulphur affect plant growth and biological nitrogen fixation in crop and pasture legumes?. Field Crop Res. 156: 161-171.

Drevon, JJ y Hartwig UA. 1997. Phosphorous deficiency increases the argon-induced decline of nodule nitrogenase activity in soybean and alfalfa. Planta 201,463-469.

Gentili, F y Huss Danell K. 2002. Phosphorous modifies the effects of nitrogen on nodulation in split-root systems of Hippophae rhamnoides New Phytologist 153, 53-61.

Hellsten, A y Huss Danell K. 2000. Interaction effects of Nitrogen and Phosphorous on Nodulation in Red Clover (Trifolium pratense L) Acta Agricultura Scandinava. Section B. Soil and Plant Science 50,135-142.

Medina, LF, Orlando CA, Colacelli MA, Morandini M y Medina E. 2000. Efecto de la fertilización con fósforo en la nodulación en el cultivo de soja en Monte Redondo, Tucumán (RA). Manejo de sistemas microbianos para optimizar la producción agrícola y silvopastoril en algunas áreas del NOA. pp 157-158.

Olivera, M; Iribarne C, Ocaña A y Llch C. 2004. Growth, nitrogen fixation and ammonium assimilation in common bean (Phaseolus vulgaris): effect of phosphorous. Physiologia Plantarum 121, 498-504.

Racca, R, Collino D; Dardanelli J; Basigalup D; González N; Brenzoni E; Hein N y Balzarini M. 2001. Contribución de la fijación biológica de nitrógeno a la nutrición nitrogenada de la alfalfa en la región pampeana. Proyecto Nacional PRONALFA. Ediciones INTA. 56 p

Rubione, C, Hernández P y Tronfi E. 2002. Fertilización de soja en la provincia de Córdoba Resultados de ensayos –Campaña 2001-2002. Informaciones Agronómicas del Cono Sur INPOFOS 15, 1-5.

Sa, T e Israel DW. 1998. Phosphorus-Deficiency Effects on Response of Symbiotic N2 Fixation and Carbohydrate Status in Soybean to Atmospheric CO2 Enrichment. Journal of Plant Nutrition 21, 2207-2218.

Santachiara, G; Salvagiotti F y Rotundo JL. 2019. Nutritional and environmental effects on biological nitrogen fixation in soybean: A meta-analysis. Field Crops Research 240: 106-115.

Tang, C, Hinsinger P, Drevon J y Jaullard B (2001) Phosphorous Deficiency Impairs Early Nodule Functioning and Enhances Proton Release in Roots of Medicago truncatula L. Annals of Botany 88, 131-138.

Valverde, C, Ferrari A y Wall LG. 2002. Phosphorous and the regulation of nodulation in the actinorhizal simbiosis between Discaria trinervis (Rhamnaceae) and Frankia BCU110501.New Phytologist 153, 43-51.