MECANISMOS DE ACCIÓN DE HONGOS Y BACTERIAS EMPLEADOS COMO BIOFERTILIZANTES EN SUELOS AGRÍCOLAS: UNA REVISIÓN SISTEMÁTICA

MECANISMOS DE ACCIÓN DE HONGOS Y BACTERIAS EMPLEADOS COMO BIOFERTILIZANTES EN SUELOS AGRÍCOLAS: UNA REVISIÓN SISTEMÁTICA

MECHANISMS OF ACTION OF FUNGI AND BACTERIA AS BIOFERTILIZERS USED IN AGRICULTURAL SOILS: A SYSTEMATIC REVIEW

RESUMEN

El fósforo, el nitrógeno, el hierro y el potasio son algunos compuestos necesarios para el crecimiento y desarrollo vegetal; los fertilizantes químicos empleados para aumentar su concentración, afectan significativamente el medio ambiente y los ecosistemas del suelo. De acuerdo con la literatura científica, los microorganismos con potencial biofertilizante han demostrado poseer diversos mecanismos de acción para solubilizar estos compuestos y así cumplir con los requerimientos de las plantas. La presente revisión sistemática recopila información científica publicada, que describe los mecanismos de acción de los biofertilizantes microbianos en suelos agrícolas, publicada entre los años 2004 y 2014, en 3 diferentes bases de datos; ScienceDirect, SpringerLink y Scopus, empleando la ruta de búsqueda (Biofertilizer) AND (bacteria OR fungi) AND (effect OR Action OR mechanism), luego de utilizar diversos criterios de inclusión y exclusión, la búsqueda arrojó un total de 63 artículos originales, incluyendo 6 artículos de literatura gris. Como resultado de la revisión sistemática se evidenció que la producción de diversos ácidos orgánicos permiten la acidificación del suelo, facilitando la absorción de elementos; y que la solubilización de P es el mecanismo más frecuentemente descrito, obteniendo por parte de P. pseudoalcaligenes una solubilización de hasta 726,5 mg/L de P.

Palabras Clave: Biofertilizante, Ácidos orgánicos, Mecanismo, Nitrógeno, Fósforo, Potasio, Hierro.

ABSTRACT

Phosphorus, nitrogen, iron and potassium are some compounds necessary for plant growth and development; chemical fertilizers used to increase concentration, significantly affect the environment and soil ecosystems. Microorganisms have demonstrated diverse mechanisms of action to solubilize these compounds and comply with the requirements of plants. The aim of this study was to collect all scientific information to describe the mechanisms of action of microbial fertilizers in agricultural soils published between 2004 and 20014, in 3 different databases; using the search path (Biofertlizer) AND (bacteria OR fungí) AND (effect OR Action OR mechanism), after using different inclusion and exclusion criteria, the search yielded a total of 63 original articles, including 6 items of gray literature. The research showed that the production of various organic acids allow soil acidification facilitating absorption elements also it was observed that solubilization of P is the most often described mechanism, by obtaining a solubilizing with P. pseudoalcaligenes of 726,5 mg/L of P.

Keywords: Bio-fertilizer, organic acids, Mechanism, nitrogen, phosphorus, potassium, iron

INTRODUCCIÓN

Las prácticas de la agricultura moderna que hacen uso excesivo de fertilizantes nitrogenados y a base de fosforo son ineficientes e insostenibles, dada la contaminación que generan, su alto costo y bajo rendimiento (Rao et al., 2007). Por esta razón, se está imponiendo en la agricultura mundial, el uso de nuevas tecnologías; como el caso de los biofertilizantes, los cuales parecen ser una opción altamente viable para lograr un desarrollo sustentable (Chaiharn et al., 2010).

El término biofertilizantes, hace referencia a sustancias que contienen microorganismos vivos involucrados en varias actividades del suelo (Nagananda et al., 2010), los cuales, al ser aplicados a semillas, plantas o suelos, colonizan la rizosfera o el interior de las plantas (Vessey, 2004), dando lugar a mejorar el rendimiento de los cultivos (Boraste et al., 2009).

El término biofertilizantes es una palabra que aun genera confusión, ya que fácilmente puede encontrarse que se identifica a los biofertilizantes como extractos de plantas, residuos urbanos compostados, varias mezclas microbianas con constituyentes indefinidos, y formulaciones de fertilizantes químicos suplementados con compuestos orgánicos (Boraste et al., 2009).

En los últimos años, se ha investigado ampliamente acerca de la efectividad de estas sustancias, sobre todo para ser implementados en cultivos de interés comercial o complementar la fertilización química (Shaukat et al., 2006).

Debido a que la información disponible sobre el tema de microorganismos involucrados en la producción de biofertilizantes y su mecanismo de acción es amplia y dispersa; el presente estudio tuvo como objeto recopilar investigaciones indexadas de los años 2004 a 2014, que describan los mecanismos de acción involucrados en la acción de biofertilizantes microbianos.

MATERIALES Y MÉTODOS

Estrategia de búsqueda

Para la realización del presente estudio, se llevó a cabo una búsqueda sistemática de literatura en tres bases de datos bibliográficas de amplio uso en el ámbito científico: ScienceDirect, SpringerLink y Scopus; tomando como modelo la declaración PRISMA (Urrútia y Bonfill et al, 2010).

La ruta de búsqueda empleada en la selección de los artículos científicos se realizó por sensibilidad y especificidad. El primer término hace referencia al uso de descriptores Decs y el segundo trata sobre el uso de conectores o booleanos que dan sentido lógico a la ruta de búsqueda con el fin de obtener la literatura científica más acorde a lo requerido por este estudio, obteniendo finalmente lo siguiente: (Biofertilizer) AND (bacteria OR fungi) AND (effect OR Action OR mechanism). (Tabla 1)

Los artículos obtenidos a partir de esta ruta de búsqueda debían tener una  antigüedad no mayor a diez años; por lo cual, se seleccionó un intervalo de tiempo del 2004 al 2014. Por último; para cumplir con el criterio de exhaustividad se incluyó literatura gris, correspondiente a publicaciones científicas no indexadas, que complementaran la información recopilada en la revisión.

Tabla 1. Rutas de búsqueda

Para eliminar los artículos duplicados se empleó el gestor bibliográfico EndNote Web; además, se hizo una verificación de la selección, usando la herramienta Excel de Microsoft Word.

El protocolo de búsqueda fue aplicado por dos revisores de forma independiente, cuyas diferencias fueron analizadas y resueltas por mutuo acuerdo.

Criterios de inclusión y exclusión

Para aplicar los criterios de inclusión y exclusión basados en la pregunta de investigación, se determinó que los artículos obtenidos mediante la ruta de búsqueda debían ser originales, estar escritos en inglés, haber sido publicados en una revista indexada y no tener una antigüedad mayor a 10 años. Posteriormente, estos artículos se sometieron a los siguientes criterios de selección con el fin de realizar un primer filtro: el término Biofertilizante sólo debía involucrar microorganismos y no otro tipo de sustancias denominadas de igual forma; debía especificarse como mínimo el género del microorganismo y finalmente especificar el mecanismo de acción.

Por último, para refinar la búsqueda, se definió como criterio de exclusión que en los artículos seleccionados no se discriminara el mecanismo de acción por grupo microbiano y/o que se usaran para la experimentación cepas de referencia. De cada publicación se extrajeron y tabularon los datos especificados en la revisión sistemática para el análisis (Tabla 2).

Tabla 2. Formulario de recolección de datos aplicado a cada artículo[pic 1]

Para la búsqueda de la literatura gris se empleó el motor de búsqueda Schoolar Google por medio de la misma ruta de búsqueda definida previamente, y los criterios de selección establecidos.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Con los criterios de búsqueda establecidos, se obtuvo un total 639 artículos (ScienceDirect: 37, Scopus: 364 y SpringerLink: 238). A continuación, se procedió a la eliminación de 51 artículos duplicados utilizando el Gestor de Herramientas EndnoteWeb y la herramienta Excel de Microsoft Word; al final de este proceso, la ruta de búsqueda arrojó un total de 588 artículos; posteriormente, éstos fueron evaluados en base al título y al resumen, eliminando 142 artículos, debido a que no cumplían con los criterios de inclusión especificados con base en la pregunta de investigación de este estudio. Además se leyeron completamente 142 artículos y como resultado de su análisis se descartaron 85 debido a que cumplían con los criterios de exclusión establecidos anteriormente (Figura 1).

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