Biofertilizante para maíz blanco: no daña la tierra, ni contamina el agua

La investigación para crear un biofertilizante para maíz blanco que disminuyera el impacto económico, ecológico y de salud y que resultara en una alternativa a la fertilización química fue el proyecto que hizo a Jesús Francisco Echaide Aquino acreedor al Premio Estatal de Ciencia y Tecnología 2016, en la categoría de Investigación Temprana.

Uso de reacción en cadena de la polimerasa en tiempo real (PCR–Q) en el desarrollo de un biofertilizante para el maíz: evaluación de la germinación y asimilación de nitrógeno inducidos por bacterias rizosféricas inéditas es el nombre del proyecto que desarrolló por casi dos años el recién egresado de la licenciatura en biología de la Universidad Autónoma de Guadalajara (UAG).

Jesús Francisco Echaide Aquino en el laboratorio.

“La idea era crear un biofertilizante a base de bacterias con la capacidad de aumentar la asimilación de principales nutrientes hacia la planta, en este caso el maíz blanco”, explicó el joven, quien ingresó al Laboratorio de Biotecnología, liderado por el doctor Miguel Beltrán García, como parte de sus prácticas profesionales desde finales de 2014.

Este biofertilizante se propone como una alternativa a los fertilizantes comerciales, mismos que propician una contaminación química excesiva en la tierra de cultivo, limitando su utilización como tierra fértil. Además, el equipo consideró que en un periodo aproximado de 30 años los fertilizantes químicos subirán de precio y se tendrá un acceso más limitado al agua.

El biofertilizante está formado por un consorcio de ocho bacterias endófitas, las cuales regulan la asimilación del nitrógeno en la planta. Este elemento resulta esencial para el crecimiento de cualquier célula.

Las bacterias endófitas fueron sometidas a una serie de pruebas agronómicas, con las cuales se determinaron las características de cada una de ellas. Tras elegir algunas bacterias de acuerdo con este perfil, se suplementaron a la planta y se observó el efecto que tenían en el maíz: se encontró que algunas promovían la germinación o producían una planta vigorosa y fuerte, mientras que otras suprimían el crecimiento de la planta.

“Después de eso tratamos de entender por qué sucedía esto con las bacterias”, comentó. El estudiante utilizó una técnica llamada reacción en cadena de la polimerasa en tiempo real (PCR-Q, por sus siglas en inglés) para medir la expresión de genes de transporte de nitrógeno de estas bacterias.

“(El biofertilizante) es distinto de los fertilizantes comerciales porque es orgánico y es específico del cultivo. Esas bacterias por lo regular son propias de la planta, no estamos echando nada extraño”, dijo el joven investigador.

Prueba

El equipo condujo una prueba en unas parcelas en el municipio de Acatic, en Jalisco, donde se comparó la calidad de plantas tratadas con fertilizante químico y con el biofertilizante. A decir de Echaide Aquino y su asesor, el biofertilizante de su creación significaría hasta 90 por ciento de ahorro comparado con los fertilizantes químicos, con un rendimiento de grano apenas 10 por ciento inferior.

Se determinó que la calidad de las plantas tratadas con el biofertilizante era superior a las aspersadas con fertilizante químico, puesto que tenían más vigor y un color más uniforme. Por tanto, se disminuyó la cantidad de mazorcas consideradas pérdida por baja calidad.

“Además se notó una disminución grande en la plaga del huitlacoche y roya, por lo que puede funcionar como fungicida o biocontrol también. Notamos más salud en nuestro cultivo y el tamaño de las mazorcas era comparable al del fertilizante químico”, comentó el joven biólogo.

Panorama y suelo

“México es el principal productor de maíz blanco pero a un costo muy elevado, porque 40 por ciento del costo de producción se va en fertilizantes nitrogenados”, aseguró el doctor Beltrán García, quien añadió que los fertilizantes químicos aportan una gran cantidad de nitrógeno al suelo, que no es utilizado por la planta y que en cambio va deteriorando la materia orgánica de este, provocando una desertificación acelerada.

El nitrógeno, considerado un macronutriente, es uno de los elementos que en mayor cantidad necesitan las plantas. Cuando la planta no logra absorber suficiente nitrógeno del suelo, el proceso de la fotosíntesis se retrasa y se hacen visibles algunos síntomas, como decoloración en las hojas y menor tamaño.

Acorde con la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO, por sus siglas en inglés), existen suelos que son naturalmente escasos en nutrientes o que pueden llegar a ser deficientes en nutrientes luego de un tiempo extendido de uso de cultivo, por lo que se requiere aplicar una mayor cantidad de químicos a fin de que las plantas encuentren los elementos necesarios para crecer adecuadamente.

Sin embargo, los químicos vertidos en el suelo tienden a acumularse y esto conlleva a un efecto negativo para la planta, ya que se hace más vulnerable a ataques de plagas y disminución de calidad. Además, el nitrógeno tiende a ser arrastrado al agua de la superficie, quedando fuera del alcance de la planta.

Un documento redactado por la FAO en colaboración con la Asociación Internacional de la Industria de los Fertilizantes apunta que un suelo desequilibrado —con mayor cantidad de nitrógeno— agota los suelos de otros nutrientes, como el fósforo y potasio. A la larga, esta práctica resulta dañina para el medio ambiente y poco rentable para los agricultores.

En ese sentido, la propuesta del biofertilizante es que la planta pueda asimilar más nitrógeno en vez de verter más químicos en el suelo. Una futura línea de investigación dentro del mismo proyecto sería explorar la asimilación de agua, a fin de que no se desperdicie en la tierra.

“Propusimos utilizar microorganismos nativos de las propias plantas para sustituir los altos insumos de aplicación de nitrógeno en el suelo. Esto tendrá un impacto ecológico posterior, que evitará buscar nuevas áreas de cultivo para producir exactamente lo mismo. Lo que buscamos es disminuir el impacto sobre degradación de suelos agrícolas y aumentar productividad de cultivos”, señaló el también miembro nivel I del Sistema Nacional de Investigadores (SNI).

Maíz, banano y trigo: el proyecto final

El biofertilizante para maíz blanco es tan solo una parte del proyecto total, el cual busca también la creación de otros biofertilizantes diseñados específicamente para maíz azul, banano y trigo.

El proyecto, mismo que terminará a mediados de este año, busca ser una alternativa para mantener la seguridad alimentaria en estos tres cultivos en el país e incluso a nivel mundial.

La propuesta recibió apoyo por parte del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) a través de la convocatoria de Proyectos de Desarrollo Científico para atender Problemas Nacionales 2013, con un fondo de 995 mil pesos.

Además de contar con la asesoría del doctor Beltrán García, Echaide Aquino es asesorado por las maestras Gloria Margarita Macedo Raygoza y Aurora Huerta Robles, ambas estudiantes de doctorado en ciencias e ingeniería.

A decir del doctor Miguel Beltrán García, Paco, como el resto de los estudiantes que pasan por el laboratorio, ha vivido un proceso de maduración tanto personal como experimental. A ello le adjudica que los cuatro premios estatales de ciencia y tecnología que ha ganado la UAG hayan salido del laboratorio que lidera.