Efecto de la inoculación con Rhizobium en secano sobre frijol en suelo pardo con carbonatos en Santiago de Cuba

Resumen

Con el objetivo de estudiar el efecto de la inoculación de Rhizobium sobre el desarrollo y rendimiento del frijol (Phaseolus vulgaris L.) en suelo pardo con carbonatos (Hernández, 1999), se llevó a cabo un experimento de campo en condiciones de secano, desde Enero a Abril /2014, en áreas productivas pertenecientes a la Cooperativa de Créditos y Servicios Fortalecida (CCSF) "Antonio Maceo Grajales", municipio San Luis; provincia Santiago de Cuba. Se empleó un diseño de bloques al azar con cuatro réplicas y cinco tratamientos. Se estudiaron tres niveles del factor inoculación de Rhizobium (tres aislados de Rhizobium más un tratamiento sin inoculación) y un nivel del factor fertilización con dosis recomendada por tecnología 200 kg ha-1 total. Los datos se analizaron estadísticamente según su interacción con la variedad utilizada, para las condiciones evaluadas de cultivo y suelo, con análisis de varianza de clasificación simple para muestras compuestas de igual tamaño y comparación múltiple de medias por el Test de Duncan= 5 %, siendo Rhizobium leguminosarum SCR la cepa de mejor comportamiento sobre la nodulación con 87,27% y 6,928 t ha-1 de MS Total teniendo además el mayor rendimiento entre las cepas con una media de 0,604 t ha-1. Todos estos resultados permitieron seleccionarla como cepa eficiente, según su interacción con la variedad utilizada, para estas condiciones en un suelo pardo con carbonatos.

Palabras Claves: inoculación, Rhizobium, frijol

ABSTRACT

In order to study the effect of Rhizobium inoculation on the development and performance of the bean (Phaseolus vulgaris L.) in brown with carbonates (Hernández, 1999) soil, it was conducted a field experiment in dry conditions, from January to April / 2014, in productive areas belonging to the Cooperative of Credits and Services Strengthened (CCSF) "Antonio Maceo" San Luis municipality; Santiago de Cuba province. Design of randomized blocks with four replicates and five treatments were used. Three levels of the factor of Rhizobium inoculation (three isolates of Rhizobium plus a treatment without inoculation) and a level of fertilization factor with technology recommended dose for 200 kg total has been studied. Data were statistically analyzed according to their interaction with the variety used for cultivation conditions and soil evaluated with analysis of variance of simple classification for composite samples of equal size and multiple comparison of means by Duncan test = 5%, and SCR Rhizobium leguminosarum strain on nodulation best performance with 87,27% and 6,928 t ha-1 MS Total besides having the best performance among strains with an average de 0,604 t ha -1. All these results allowed strain selection as efficient as their interaction with the variety used for these conditions in a brown soil with carbonates.

Keywords: inoculation, Rhizobium, bean.

Introducción

El frijol común, especie (Phaseolus vulgaris L.) es oriundo del área de Suramérica. Constituye una de las fuentes más importantes de proteína en la dieta humana en los países en desarrollo en las regiones tropicales y subtropicales (Prucoli et al., 2010).

Brasil es el mayor productor y el mayor consumidor mundial de esta leguminosa, produciendo en el año 2011/2012 aproximadamente 2,9 millones de toneladas, en un área cultivada de 3,27 millones de hectáreas, lo que implica una productividad media de 0, 89 t ha-1 (Conab, 2012).

La creciente demanda de alimentos y el aumento desmedido de los precios debido a la crisis económica y a las afectaciones que están ocurriendo en la agricultura de numerosos países del mundo ya sea por sequía, inundaciones u otros fenómenos provocados por los cambios climáticos conlleva a la necesidad de incrementar los rendimientos de las especies vegetales y en específico de los granos (González- Leiva et al., 2012).

Según datos de la (Oficina Nacional de Estadísticas [ONE], 2013), indican que en Cuba en la década del 80 se importaba alrededor del 80% del frijol demandado por la nación, por lo que tuvo que pasar de una economía importadora a productora, en el año 2004 se produjeron alrededor de 133.000 toneladas y en 2008 sólo se producían 97.000 toneladas. Mientras que la isla compra unas 60.000 toneladas de la leguminosa al año.

En el año 2012, se sembró aproximadamente en nuestro país 38 000 ha de frijol con una producción total vendida al estado de 9 000 t. El mayor porcentaje corresponde a las áreas de empresas estatales en ambiente favorable y monocultivo en rotación, el resto se produce en cooperativas agrícolas y campesinos individuales; en todos los casos, los rendimientos son bajos. (Ministerio de la Agricultura [MINAG], 2012).

Cuba invierte anualmente cantidades importantes de divisas en la importación de diferentes productos alimenticios y dentro de estos se destaca el frijol, debido a los altos precios que desde hace unos años tiene el mismo en el mercado mundial, oscilando en estos últimos tres años entre 780 a 936 USD t-1, de las bajas producciones en el país y de ser un alimento de gran aceptación en la dieta del cubano.

En este sentido la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) ha señalado que "la volatilidad de los precios de los alimentos seguirá en el año 2012 y que el nivel bajo de reservas crea condiciones para la especulación", lo que afecta los precios de los mismos (GRANMA, 2012).

En los Lineamientos de la Política Económica y Social del Partido y la Revolución existe un capítulo que enmarca la Política Agroindustrial del país, observándose entre los lineamientos del 177 al 214 la proyección nacional al respecto. Nosotros hemos sostenido como nuestra principal motivación la de contribuir en alguna medida a la materialización de estos propósitos, en especial a los referidos a los lineamientos 186, 187 y 193.

A pesar de que esta leguminosa constituye un plato básico en la dieta de los cubanos, su producción está limitada por factores abióticos, como deficiencia de nitrógeno (N2) y fósforo (P) en el suelo y la sequía (Valladares, 2009).

Entre los distintos sistemas biológicos que son capaces de fijar nitrógeno atmosférico (N2), se destaca la simbiosis Rhizobium–leguminosas, que es el resultado de una interacción muy específica entre la bacteria y la planta, contribuyendo con el mayor aporte del elemento al ecosistema y a la producción de alimentos y se calcula que alcanza el 20 % de la cantidad total del N fijada anualmente sobre el planeta (Martínez – Viera y Dibut, 2012).

Estas bacterias son habitantes naturales del suelo, aunque su población depende de diversos factores como el pH, temperatura, humedad y las fuentes de energía. La rizosfera de las leguminosas estimula la proliferación de géneros de Rhizobium, debido a que estos encuentran allí el ambiente más favorable que en el resto del suelo (Biederbeck et al., 2005).

En estudios realizados en suelo pardo con carbonatos de la Cooperativa de Créditos y Servicios Fortalecida (CCSF) "Antonio Maceo Grajales", en el municipio San Luis, provincia Santiago de Cuba, se demostró la baja productividad del frijol (Phaseolus vulgaris L.) en el mismo, dado por el bajo contenido y disponibilidad de nitrógeno según datos referidos por el productor, además de la poca existencia de poblaciones de Rhizobium.

Problema

Se desconoce para las condiciones edafoclimáticas investigadas de la CCSF "Antonio Maceo Grajales" en San Luis, Santiago de Cuba la efectividad de las cepas de Rhizobium ensayadas, en la productividad del frijol (Phaseolus vulgaris L.).

HIPÓTESIS

Con la utilización de cepas eficientes de Rhizobium, se incrementará el rendimiento del frijol en suelo pardo con carbonatos de la CCSF "Antonio Maceo Grajales", del municipio San Luis; provincia Santiago de Cuba.

OBJETIVO GENERAL

Determinar el efecto de la inoculación de Rhizobium en condiciones de secano sobre el rendimiento del frijol en un suelo pardo con carbonatos de San Luis, Santiago de Cuba.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Determinar el comportamiento de cepas eficientes de Rhizobium sobre frijol para suelo pardo con carbonatos.

• Valorar la cepa más eficiente de Rhizobium en el rendimiento del frijol.

• Evaluar la factibilidad económica de los tratamientos ensayados.

NOVEDAD CIENTÍFICA

Esta investigación tiene como novedad científica la introducción por primera vez de cepas eficientes de Rhizobium provenientes del cepario del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), en suelo pardo con carbonatos, en condiciones de secano, en la Finca "El Crucero", perteneciente a la CCSF "Antonio Maceo Grajales", en San Luis para el manejo de la nutrición del frijol.

Materiales y métodos

Ubicación del experimento.

Para alcanzar los objetivos propuestos se llevó a cabo un experimento de campo en período poco lluvioso desde Enero a Abril /2014, sobre un suelo Pardo con Carbonatos (Hernández, 1999), Finca "El Crucero" en áreas productivas pertenecientes a la CCSF Antonio Maceo Grajales, municipio San Luis, provincia Santiago de Cuba.

Condiciones experimentales.

Las características químicas principales del suelo se observan en la tabla.

Tabla1: Algunas características químicas de la capa arable del suelo a (0-20cm de profundidad).

pH (H2O) por método potenciómetrico: relación suelo/solución de 1: 2.5; MO (materia orgánica) Walkley Black, P: solución 0.1 N de H2SO4 con relación suelo-solución 1: 2,5, Cationes NH4Ac a pH 7 según Paneque, V.M. (2010).

Determinaciones químicas

Las características del suelo para el experimento (Tabla 1) con el pH fue ligeramente ácido. Presentó contenido medio y bajo de materia orgánica (MO). El fósforo (P) fue alto y probablemente se debió al método analítico que se utilizó para su determinación, que contiene una solución extraente de ácido sulfúrico que al reaccionar con el carbonato y el calcio del suelo, se libera el fósforo hacia la solución del suelo y por eso se sobreestima la cantidad de este elemento. Los contenidos de potasio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg) y sodio (Na) tuvieron valores altos para este suelo, sin embargo, el Na solo ocupó el 1% del complejo de intercambio, por lo que no manifiesta efectos adversos sobre los cultivos. Todas las evaluaciones se hicieron según las tablas de interpretación de análisis de suelo (Paneque y Calaña, 2010).

La preparación del suelo se realizó por el método de labranza mínima, con un tiempo de duración de 35 días, siendo el período más largo entre una labor y otra la aradura al primer pase de grada, todas estas labores fueron realizadas con tracción animal.

Previo a la siembra se realizó la labor de abonado con desechos de origen vegetal y animal, según la disponibilidad en la finca y surca según tecnología para el cultivo.

1.2.1. Comportamiento de las variables meteorológicas en el período evaluado.

La Figura 1 describe los datos climáticos tomados in situ y que fueron corroborados en la Estación Meteorológica del Central Chile, por su cercanía al área donde se realizó el experimento. Se observa que en el período la temperatura media, humedad relativa y las precipitaciones son bajas por ser la época poco lluviosa del año, coincidiendo con la media histórica de la zona.

En el período analizado la humedad del suelo se mantuvo en un rango cercano al límite productivo con capacidades de campo entre 22,7 pss y 31,4 pss; lo que respondió a las condiciones de secano en que se desarrolló el experimento.

1.3. Diseño experimental.

En el experimento se empleó un diseño de bloques al azar con cuatro réplicas y 5 tratamientos. Se estudiaron tres niveles del factor inoculación de Rhizobium (tres aislados de Rhizobium más un tratamiento sin inoculación) más un 25% del factor fertilización de NPK (9-13-17)+ 2% Mg y un nivel del factor fertilización de NPK (9-13-17) + 2% Mg, con dosis recomendada por tecnología 200 kg ha total. Para un total de 20 parcelas.

1.3.1. Características del área experimental y cultivo.

• Cultivo (variedad): Frijol (Phaseolus vulgaris L.). Variedad Bat 93 amarillo pálido (AP).

• Etapa del cultivo: Todas las etapas del ciclo fenológico.

• Tipo de Suelo: Pardo con carbonatos.

• Área: 0.06 ha.

• Ubicación: Finca "El Crucero". Productor individual municipio San Luis.

• Duración del ciclo: 90 días.

• Tamaño de la parcela: 0,0025 ha, 5 metros de ancho por 5 metros de largo, 4 hileras del centro son de cálculos desechando el primer y último surco de las hileras.

• La distancia de plantación fue de 0.70 m de camellón a surco sencillo y 0.20 m de narigón (dos o tres semillas por golpe). Densidad de población óptima 10 a 20 plantas m-2 en el fondo del surco. Las atenciones culturales se hicieron según recomendaciones de Martín (2009). Esto nos permitió tener por parcela 358 plantas, para una densidad poblacional de 7160 plantas por hectárea.

1.3.2. Tratamientos aplicados en el área experimental.

Se aplicó una dosis de Rhizobium de 200 ml / 50 kg de semillas, más 25 % de la dosis de fertilizante equivalente a 50 kg en el momento de la siembra como pulso inicial, hasta el comienzo de la simbiosis.

• 1. Testigo o control sin inocular.

• 2. Fórmula completa NPK (9-13-17) dosis 200 kg ha-1.

• 3. Rhizobium leguminosarum SCR + 50 kg de NPK.

• 4. Rhizobium etli CE – 3 + 50 kg de NPK.

• 5. Rhizobium leguminosarum Semia – 4088 + 50 kg de NPK.

1.3.3. Selección de cepas de Rhizobium eficientes en el frijol.

Figura 1: Condiciones climáticas del período evaluado. (2014)

Determinación de cepas nativas de Rhizobium, según Vincent, 1970.

Las poblaciones de Rizobios y la relación entre Rhizobium y Bradyrhizobium del suelo empleado para el experimento en San Luis – Finca "El Crucero" fueron de (6×105 UFC.mL-1).

El seleccionar las cepas autóctonas o nativas, es una actividad de vital importancia, pues conociendo la capacidad de competencia de estas, nos permite seleccionar las cepas a introducir en el lugar, ya que al ser ajenas al sitio en cuestión se disminuirá la influencia que tiene la población de Rhizobium autóctono, el cual compite con las cepas introducidas y da lugar a un menor rendimiento, indica que puede ser ventajoso a la hora de pensar en utilizar los Rizobios aislados como biofertilizantes. Esto constituiría una posible alternativa para el enriquecimiento de los suelos con vocación agrícola (Cuadrado et al., 2009).

Formas de Inoculación: se aplica 200 ml de la cepa de Rhizobium, por cada 50 kg de semilla.

Momentos de Inoculación: previo a la siembra la inoculación bacteriana se realizó mediante una solución azucarada, luego se recubrió la semilla hasta quedar cubierta completamente, se pusieron a secar en la sombra durante 5 a 10 minutos y posteriormente se procedió a la siembra.

Evaluaciones: Nro. de nódulos efectivos y total, % efectividad, altura de la planta, masa seca de los tallos, hojas y raíces, rendimiento y valoración económica.

1.4. Evaluaciones realizadas y metodologías empleadas.

Análisis químico de suelo.

Para determinar las propiedades químicas del suelo: pH, MO, P, Ca, K, Na y Mg, se utilizaron muestras compuestas tomadas entre 0 y 20 cm de profundidad. Antes de la siembra en forma de zigzag a lo largo y ancho del área experimental. El análisis se realizó en el Laboratorio de Suelos, Plantas y Aguas del Departamento de Biofertilizantes y Nutrición de las Plantas del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA).

Se utilizaron los métodos establecidos por Paneque y Calaña (2010), consistentes en: pH (H2O) por el método potenciométrico, con relación suelo: solución de 1:2,5. Materia orgánica del suelo por el método colorimétrico de Walkley y Black. P2O5 asimilable (mg kg-1) por extracción con H2SO4 0.1N con relación suelo: solución1: 2,5.Cationes intercambiables (cmol kg-1), por extracción con NH4Ac Mol.L-1 a pH 7 y determinación por complejometría (Ca y Mg) y fotometría de llama (Na y K).

Metodología en la toma de las muestras para determinar cepas nativas.

Para el muestreo de nódulos lo mejor es esperar a la etapa de floración o cercana a ella, es donde los nódulos están más activos. Con ayuda de una pala se trata de sacar las plantas designadas para las futuras mediciones y que estén separadas, de forma que no pierdan mucho sus raíces, se identifica la presencia de nódulos, se toman los más grandes, que estén cercanos al cuello de la raíz y sobre la raíz principal, se separan con los dedos cuidadosamente y se prepara un tubo de ensayo cerrado que contenga CaCO3 y encima un algodón para evitar la desecación. Se colocan los nódulos sobre este algodón, se tapan herméticamente y se colocan en el frío a 8°C, hasta el momento de realizar las evaluaciones para determinar cepas nativas o residente por las técnicas establecidas en el Laboratorio de Biotecnología y Microbiología del INCA.

Las muestras tomadas deben tener todo los datos que las identifiquen:

Cultivo, Procedencia (lugar, campo), Fecha, Técnico que realizó el muestreo.

Evaluación de la nodulación por Rhizobium.

Número de nódulos totales (u): después de extraídas las plantas con el auxilio de una planta con sumo cuidado, se procedió al conteo visual de la cantidad de nódulos presentes en la raíz de diez plantas por parcelas, dando un total de 40 plantas por tratamientos.

Efectividad de los nódulos (%): Mediante un corte transversal, se determinó los nódulos efectivos, seleccionando los de color rojo y rosado presentes en las raíces de las plantas muestreadas, este valor se dividió por el total de nódulos y se multiplicó por 100.

Altura de las plantas (m): A los 60 días después de la siembra se realizaron los muestreos de 40 plantas completas al azar por tratamientos, midiendo desde el cuello de los tallos con una regla graduada de 0.5 m hasta el ápice.

Masa seca total (t ha-1): Para determinar la masa seca, se tomaron los órganos (hojas, tallos y raíces) de las plantas muestreadas. Se pesó cada órgano por separado en una balanza Sartorius digital BAS 124S max 120g d- 0,1mg, de ahí, se pusieron a secar en la estufa a 70 ºC por espacio de 48 horas. Después se tomaron muestras de cada órgano y se pesó con intervalos de 2 horas hasta alcanzar masa constante, determinándose por diferencia la masa seca de cada órgano y se expresó en t ha-1.

Rendimiento agrícola y valoración económica de los resultados

Cálculo del rendimiento: Se pesó en kilogramos la producción neta total por parcela experimental para cada tratamiento en cada réplica y se convirtió en t ha-1.

La valoración económica de los resultados del experimento, a partir del rendimiento del cultivo en cada parcela por tratamientos y réplicas, se realizó según la metodología propuesta por la FAO (1980), evaluando los siguientes indicadores:

Valor de la producción ($ ha-1): Rendimiento del cultivo multiplicado por el precio de venta de una tonelada de producto.

Costos de fertilización ($ ha-1): Gastos incurridos por la aplicación de los fertilizantes minerales y/o los biofertilizantes empleados.

Beneficio ($ ha-1): Ganancia neta obtenida por diferencia entre el valor de la producción y los costos de aplicación de los fertilizantes minerales y/o biofertilizantes.

Relación B/C: Cociente obtenido de dividir el beneficio entre el costo total incurrido en las diferentes actividades en cada tratamiento. Valores de la relación B / C mayores a 1 indican el aporte de ganancia y un valor de 2 la obtención de un beneficio del 100%. Valores de 3 o superiores corresponden a ganancias muy notables (FAO, 1980).

Para el cálculo de estos indicadores, se utilizó como información básica:

1. Precios de los fertilizantes minerales ($ t-1).

– NPK – 1 153,40

2. Precios de venta de biofertilizantes ($ kg-1), según Listado de Precios del INCA

– Rhizobium – 26,00

3. Precios de producto acopiado ($ t-1), según Listado Oficial de Precios MINAG

– Frijol – 19 556.00

4. Tarifas de preparación de suelos con tracción animal en el sector privado para ($ ha-1), según Listado Oficial de Precios de Servicios Agropecuarios y Resolución No. 244-99 del MINAG (Cuba MINAG, 1999).

– Rotura – 6 800

– Cruce – 6 800

– Grada de 965 kg – 6 800

– Surcar – 6 800

– Siembra de granos – 24

– Cultivo – 72

– Fumigación – 12,08

5. Precios de las semillas adquiridas ($ kg-1), según Listado Oficial de Precios de Semillas del MINAG (Cuba MINAG, 2012).

– Frijol- 28,69

Efecto económico de los resultados.

Para determinar el efecto económico de los tratamientos se emplearán los indicadores siguientes:

Costo de producción (CP) en $ ha-1.

CP= ( de todos los gastos incurridos (directos e indirectos).

Ganancia (G) en $ ha-1.

G= VP – CP

Donde VP= Valor de la producción ($ ha-1) a partir de multiplicar el rendimiento obtenido en t ha-1 por el precio de venta ($) por calidades del fruto

Rentabilidad (R) en %

R= G( CP x 100

Costo por peso (Cv) en $

Cv= g ( VP

Donde: g= gastos totales ($) o gastos de producción, equivalente a CP.

Costo unitario (Cu) en $

Cu= CT ( PF

Donde: CT= Costo total (CP) en $ ha-1

PF= Producción física (Rendimiento total en t ha-1)

El valor de la producción (VP) se determinará considerando los precios actuales y calidades que se obtengan.

1.5. Análisis estadístico

Los datos experimentales para cada variable respuesta, fueron sometidos a análisis de varianza de clasificación simple (Anova), y las comparaciones de medias se realizaron según la prueba de rango múltiple de Duncan para p = 0,05.

Resultados y discusión

2.1. Comportamiento de cepas eficientes de Rhizobium sobre frijol

2.1.1. Evaluación de la nodulación por Rhizobium (%)

Los datos mostrados describen de manera total y en % de efectividad la nodulación en el cultivo del frijol, perteneciente a la familia de las Fabaceae. Como se puede apreciar los T- 3 y T- 4 fueron los de mejor comportamiento en estos indicadores por presentar mayores valores respecto al resto de los tratamientos, lo que demuestra la competitividad por el nicho ecológico de estas cepas provenientes del cepario del INCA, empleadas en esta investigación.

Resultados similares fueron obtenidos por Rodríguez (2011), donde esboza que las bacterias introducidas al suelo con el inoculante deben competir con la flora nativa o residente por el espacio y los nutrientes. El uso eficiente de las fuentes naturales de carbono y energía es de gran importancia para su adaptación y persistencia. La competencia saprofítica es una cualidad que se le exige a las cepas para ser seleccionadas para la producción comercial de inoculante.

Estos resultados nos da la medida que para que se establezca la simbiosis efectiva debe estar presente la especificidad entre las bacterias y las plantas hospederas, la cual ocurre en tres niveles:

• La habilidad para formar nódulos.

• La eficiencia para fijar nitrógeno.

• El grado en que la fijación simbiótica provee a la planta de sus requerimientos del elemento.

Siendo de gran importancia lo descrito por Dazzo y Yanni (2006), para demostrar la competitividad por el nicho ecológico.

Debe tenerse especial cuidado con los niveles de nitrógeno existentes en el suelo, material orgánico utilizado o algún nivel de fertilización efectuado al cultivo por tecnología, pues diferentes autores como Perticari (2005), refiere que para la planta, es más económico tomar N2 del suelo y de fertilizantes que de la FBN. A mayor presencia de N2 en el suelo menores posibilidades hay para la FBN y a la inversa a menor presencia de N2 del suelo hay más N2 de la FBN. Estos valores en la nodulación y efectividad de los mismos, pudieron estar influenciados por las señales moleculares que las bacterias utilizadas para el inoculante emiten hacia el macrosimbionte.

Autores como Gutiérrez (2008), plantea que la ineficiencia en la formación de nódulos con la presencia de Rhizobium pudiesen estar en correspondencia con lo planteado por autores como Torres (2004), y referidas a la baja eficiencia en la nodulación y fijación de N2, quienes refieren que al existir varias especies de Rhizobium en el mismo nicho de colonización, pueden llevarse a cabo diferentes

procesos de reconocimiento de las señales moleculares que excreta la bacteria (genes Nod-) por la planta y de este modo realizarse un proceso inespecífico, lo cual trae como consecuencia la competencia de las especies por la formación de nódulos, viéndose afectada la fijación de N2 y la eficiencia de este proceso, este último aspecto es también señalado por Mulder et al. (2005).

Aunque la nodulación es una característica de las leguminosas como las de la familia Fabaceae en general, puede afirmarse que existen géneros que no forman tales estructuras. Comúnmente, la simbiosis Rhizobium – leguminosa provoca la formación del nódulo, en el cual se lleva a cabo la fijación de nitrógeno atmosférico, mediante el proceso de infección, cuando las bacterias son estimuladas por los exudados radicales ricos en vitaminas, azúcares, enzimas y compuestos flavonoides, activándose varios procesos bioquímicos, que culminan con la formación del nódulo. Esta asociación es capaz de fijar de 24 a 584 kg ha-1 de N2 al año, siendo la más elaborada y eficiente entre las plantas y las bacterias (Martínez – Viera y Dibut, 2012).

La formación de los nódulos en las raíces de las leguminosas, es una de las etapas de fundamental importancia en el proceso de fijación biológica de nitrógeno debido a la perfecta relación de simbiosis que puede existir entre la planta (leguminosa) y las bacterias de los diferentes géneros (Rhizobium, Bradyrhizobium y Azorhizobium entre otros), que consiste en que el microorganismo entrega a la planta nitrógeno en forma asimilable para la misma, y a su vez, la planta suministra las sustancias nutritivas que necesita las especies de Rhizobium para cumplir sus funciones vitales (Martínez et al., 2007).

En consecuencia, con estudios que se han realizado en el mundo, se conoce que la contribución de la fijación biológica de nitrógeno (FBN) al suministro de N2 a las plantas cultivadas depende de la eficiencia de la asociación y de la disponibilidad del elemento en el suelo cuando los factores ambientales son adecuados, elementos que disminuyen en gran medida la capacidad de fijación (Olivares, 2006).

Pudiera considerarse que los resultados alcanzados por los T – 3 y T – 4, pudo estar determinado por el tipo de suelo, condiciones experimentales, así como la disponibilidad de oxígeno para el sistema radical y el proceso en sentido general.

Martínez – Viera y Dibut (2012), refieren que es posible que en las condiciones de invierno, que coinciden con el período poco lluvioso, se produce una limitación de carbono en los nódulos de las leguminosas que podría ser la causa del descenso de la fijación de nitrógeno en los mismos.

En este caso el género Rhizobium puede cederle a la planta N2 en forma asimilable para la misma, y a su vez, la planta suministra las sustancias nutritivas que necesita las especies de Rhizobium para cumplir sus funciones vitales (Parra, 2012).

2.1.2. Altura (m) de las plantas a los 60 días después de la siembra

Se aprecia una marcada diferencia en la altura de la planta para los T2 (NPK 200) y T3 (Rhizobium leguminosarum SCR) demostrando esta cepa de las tres evaluadas un marcado efecto en el crecimiento, siendo superior al resultado de las residentes en el suelo objeto de estudio. Estos valores pudieron estar influenciados por el contenido de N2 del portador y la capacidad de fijación de la cepa utilizada.

Podemos tener como referente los datos obtenidos por Kannaiyan (2005); Gregory, (2006) y Martínez-Viera et al. (2007), donde plantean que los biofertilizantes microbianos pueden definirse como productos a base de microorganismos, que viven normalmente en el suelo, aunque en poblaciones bajas, y que al incrementar sus poblaciones por medio de la inoculación artificial, son capaces de poner a disposición de las plantas, mediante su actividad biológica, una parte importante de los nutrientes que necesitan para su desarrollo, así como suministrar sustancias hormonales promotoras del crecimiento. La importancia de estos bioproductos radica en su capacidad para suplementar con un mínimo uso de recursos no renovables; además, tienen la ventaja de que los procesos microbianos son rápidos y los biopreparados pueden aplicarse en pequeñas unidades, para solucionar problemas locales específicos.

En general, el sistema radical es superficial, ya que el mayor volumen de raíces se encuentra en los primeros 20 centímetros de profundidad del suelo .Aunque generalmente se distingue la raíz primaria, el sistema radicular tiende a ser fasciculado, fibroso en algunos casos, pero con una amplia variación incluso dentro de una misma variedad. Como miembro de la subfamilia Papilionoideae, (Phaseolus vulgaris L). Presenta nódulos distribuidos en las raíces laterales de la parte superior y media del sistema radical. Estos nódulos son colonizados por bacterias del género Rhizobium, las cuales fijan el nitrógeno atmosférico que contribuye a satisfacer los requerimientos de este elemento en la planta. La composición del sistema radical del frijol y su tamaño depende de las características del suelo, tales como estructura, porosidad, grado de aireación, capacidad de retención de humedad, temperatura, contenido de nutrientes. Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT, 1984).

Masa seca aérea de frijol (t ha-1)

Figura 4: Masa seca de las plantas (t ha-1), (2014).

Leyenda: T-1: Testigo, T-2: NPK; T-3: R.l SCR; T-4: R.e CE-3; T-5: R.l SEMIA 4088.

Al analizar el efecto de la inoculación de Rhizobium sobre la masa seca del frijol, se observó que los T-2 (NPK 200) y T-3 (Rhizobium leguminosarum SCR) cepa aislada y certificada por el INCA mostraron una diferencia significativa respecto al resto de los tratamientos aunque dicta mucho de los resultados esperados, la época del año tuvo gran influencia ya que coincidió con el período poco lluvioso, lo cual nos permite entender lo planteado por García (1997) quien expresa que en período poco lluvioso, con días cortos y temperaturas bajas, el crecimiento y desarrollo de las plantas es mucho más lento y la masa total obtenida es baja, con promedios entre 4,8 – 5,8 t ha-1 de masa seca y aportes entre 25 – 50 kg ha-1 de N2. Condiciones que hacen que las plantas florezcan en períodos relativamente más tempranos, sin haber alcanzado el crecimiento vegetativo necesario, por lo que los aportes en materia seca y nutriente son bajos comparados con los obtenidos en las condiciones de primavera.

Tamayo (2014), quien cita estudios realizados por Jiménez et al. (2005), expone que en la producción de masa seca de leguminosas, para obtener altas producciones de masa, deben ser favorables los factores como las propiedades físico – químicas del suelo, la fisiología de las plantas, la época de siembra y el manejo del cultivo entre otros, lo que estimulan el crecimiento y desarrollo de las plantas.

Se ha demostrado que las leguminosas en el verano crecen más rápido y acumulan más N, debido a la intensidad de la luz solar (Cherr et al., 2006). Al aumentar las precipitaciones, se intensifica el crecimiento de estas plantas.

Por otra parte, se ha informado que la adecuada inoculación de una leguminosa con cepas efectivas, provoca un aumento de la masa aérea de las plantas (Jiménez y Peña, 2000). Aunque numerosos reportes indican que el frijol común es una leguminosa promiscua que puede establecer simbiosis efectiva con varias cepas de Rhizobium (Beyra et al., 2004; Hernández et al., 2012).

3.1. Evaluación del rendimiento en (t ha-1)

En la figura 4 se observa la evaluación del rendimiento, siendo el T 2 con media de 0,790 t ha-1 quien presentó mejores resultados respecto al resto de los tratamientos, quedando por debajo de lo esperado para el cultivo, siendo (Rhizobium leguminosarum SCR) la cepa que mejor se desarrolló bajo condiciones extremas del clima aportando un rendimiento de 0,604 t ha-1.

Los niveles productivos del cultivo poseen una relación directa con la exportación de nutrimentos en los diferentes órganos de las plantas, cuando el mismo alcanza valores de 2 t ha-1 por concepto del grano, sacan del terreno: 110, 14 y 45 kg ha-1 de N, P2O5 y K2O respectivamente, valores referidos por Portieles et al. (2004), por lo que se hace necesario para suelos de fertilidad media, aplicarles de fertilizantes en dosis recomendadas con la inclusión de los biofertilizantes aprobados para estas condiciones y así lograr mantener la fertilidad de los mismos.

Autores como Rodríguez (2011), quien cita trabajos realizados por García et al. (2006), afirman que en la etapa reproductiva la planta pone en movimiento las reservas de nutrientes disponible en sus fuentes, por lo que si en esta etapa no dispone de las suficientes existencias de los mismos, recurre a mecanismos fisiológicos que implican la reducción del número de vainas, del tamaño de la semilla y por consecuencia del rendimiento.

Según datos suministrados por FAOSTAT (2010), en el mundo el frijol posee una gran demanda poblacional y países como Brasil, India, Estados Unidos se destacan por ser los más productores a nivel mundial. En los años 2000 al 2008 la producción de frijol en el mundo estuvo en 17 450 803 a 20 991 898 toneladas, donde en estos mismos años el área cosechada fue de 23 667 767 a 28 189 680 ha, con rendimientos de 0,68 a 0,76 t ha-1.

El frijol dada su importancia alimenticia por el contenido de nutrientes, calorías y de aminoácidos, fibras y otros compuestos de interés en la dieta humana ha sido objeto de estudio de diferentes investigadores adscriptos a diferentes centros.

Figura 4: Evaluación del rendimiento en (t ha-1), (2014).

Leyenda: T-1: Testigo, T-2: NPK; T-3: R.l SCR; T-4: R.e CE-3; T-5: R.l SEMIA 4088.

Autores como Díaz (2013), refiere que el consumo de esta leguminosa, en forma de grano seco, representa principalmente para los pueblos de América Latina y África la

principal fuente de calorías, proteínas y los aminoácidos tiamina y niacina. En la mayor parte del mundo, una pequeña porción del total de calorías en las dietas provienen del frijol. Este autor cita trabajos realizados Baudoin et al. (2001), quienes señalan que en los países de África, Asia y América Latina, las leguminosas de grano se utilizan como fuente barata de proteínas; por este motivo se les nombra "carne del pobre", pues contienen de 18 a 30% de proteína.

3.2. Valoración económica en miles de pesos (mp) de la inoculación del frijol con cepas eficientes de Rhizobium.

3.2.1. Valoración económica de los resultados

Tabla 2: Valoración económica en (mp) del rendimiento.

Fuente: Elaboración personal de la autora (2014).

Leyenda: T-1: Testigo, T-2: NPK; T-3: R.l SCR; T-4: R.e CE-3; T-5: R.l SEMIA 4088.

Como se puede apreciar en la tabla 2 queda demostrado el efecto positivo en la producción de frijol teniendo en cuenta la valoración económica. En el T2 (NPK 200) ostentó los mejores valores de los indicadores medidos con un valor de la producción de 15,4; una ganancia de 11,20 miles de pesos y una relación B/C de 2,66; quedando demostrado el amplio margen de ganancia, de igual modo las tres cepas funcionaron, siendo Rhizobium leguminosarum SCR la de mejores indicadores económicos con una relación B/C de 1,76 y ganancia de 7,52 miles de pesos.

Estos valores pudieron estar determinados por la capacidad que posee el frijol como leguminosa de realizar la FBN con los microorganismos del género Rizobios, y así mejorar fertilidad del suelo.

La búsqueda de nuevas alternativas que ayuden a disminuir los costos de la producción agrícola, cuidar el ambiente y por ende lograr un desarrollo sostenible obliga a estudiar la posibilidad de utilizar el potencial que tienen las bacterias que nodulan en las raíces de las leguminosas, de suerte que puedan utilizarse para inducir nodulación y fijar nitrógeno. El empleo de cepas eficientes de Rhizobium como ingrediente activo de productos promisorios de origen bacterianos puede ser una de las mejores alternativas, desde el punto de vista económico y medioambiental (Bécquer et al., 2011).

García et al. (2011) que las leguminosas en simbiosis con las bacterias del tipo Rhizobium son de gran importancia económica por obtenerse de ellas altos rendimientos y gran proporción de principios nutritivos, con un mínimo uso de fertilizantes nitrogenados, cuya aplicación a la alimentación del hombre o de los animales domésticos ha ocupado y ocupa un lugar en la práctica agrícola.

Díaz (2013), refiere que el consumo de esta leguminosa, en forma de grano seco, representa principalmente para los pueblos de América Latina y África la principal fuente de calorías, proteínas y los aminoácidos tiamina y niacina. En la mayor parte del mundo, una pequeña porción del total de calorías en las dietas provienen del frijol.

Según la fuente anteriormente citada, para los cubanos la presencia de este grano en la mesa constituye parte de su identidad alimentaria, aunque los niveles de consumo históricamente han sido inestables, lo que se corrobora al analizar las estadísticas antes referida, donde se aprecia que los valores de producción en Cuba, en los años del 2000 al 2008, estuvieron en un rango entre 70 600 a 132 900 de toneladas de frijol, resultando ser el año 2004 el de mayor producción obtenida. La cantidad de área cosechada en dichos años estuvo entre las 76 740 a112 201 ha, siendo el año 2004 el de mayor área empleada para la siembra de este cultivo. Los rendimientos resultaron estar entre las 0,95 a 1,18 t ha-1, coincidiendo ser el año 2004 el de mejor rendimiento obtenido, y si calculamos con respecto al valor de compra de la tonelada de grano seco que osciló entre 780 a 936 USD t-1, podemos

decir que los resultados obtenidos en la investigación le permiten al país un respiro económico.