El interés por ingredientes biológicos activos para ayudar a las plantas a adquirir nutrientes viene aumentando exponencialmente en Brasil. Los microorganismos, especialmente bacterias como fijadores de nitrógeno (diazótrofos), solubilizadores de fosfatos, biocontroladores de enfermedades y plagas, forman parte de un conjunto de activos guardados en bancos de germoplasma que pueden componer nuevos productos para distintos cultivos, como el azúcar de caña.

Estos productos llamados bioinsumos están hoy involucrados en dos importantes políticas públicas: el Programa Nacional de Bioinsumos y el Plan Nacional de Fertilizantes. Ambos convergen para ampliar el uso de productos biológicos en la agricultura. Las investigaciones encaminadas a reducir la dependencia de los fertilizantes sintéticos se remontan a décadas atrás. Un ejemplo sorprendente es el cultivo de soja, en el que las bacterias diazotróficas reemplazan por completo el uso de fertilizantes nitrogenados, manteniendo altos rendimientos de grano. Entre los tres principales macronutrientes utilizados en el país, el nitrógeno representa el 29% del total, seguido del potasio (38%) y el fósforo (33%).

Si la soja dependiera del nitrógeno sintético, se necesitaría el doble de fertilizante para mantener el rendimiento actual de este cultivo, en el que no se aplica este elemento sino un inoculante capaz de cubrir el 100% de la demanda de nitrógeno. Independientemente de la planta huésped, las bacterias diazotróficas tienen el complejo enzimático llamado nitrogenasa, crucial para reducir el nitrógeno gaseoso (una molécula estable que constituye el 78% de la atmósfera) en amoníaco. Sin embargo, mientras que las legumbres, como la soja, forman nódulos para la fijación biológica de nitrógeno, los pastos, como la caña de azúcar, tienen un patrón distinto. Sin nódulos, la eficiencia de la “fábrica” de fijación de nitrógeno se reduce.

Para que la Fijación Biológica de Nitrógeno funcione eficientemente es imprescindible proteger la nitrogenasa del oxígeno, un factor limitante, lo que parece paradójico, ya que el aire que respiramos contiene tanto nitrógeno gaseoso como oxígeno. Los nódulos presentes en las legumbres aportan esta protección, aumentando la eficiencia de la nitrogenasa. En los pastos, la fijación biológica de nitrógeno se reduce por una mayor exposición al oxígeno.

Además, la ruptura del enlace del nitrógeno gaseoso para formar amoníaco requiere un elevado gasto energético, favoreciendo el uso preferente de nitrato y amonio del suelo, si están disponibles. Es fundamental recordar a los agricultores que, aunque la caña de azúcar puede utilizar gran parte del nitrógeno proporcionado por los microorganismos, la Fijación Biológica de Nitrógeno no satisface completamente las necesidades de la planta, como ocurre con la soja.

En 2019, los cultivos brasileños recibieron el primer producto que contiene una cepa de bacterias diazotróficas para la caña de azúcar. La ausencia de nódulos en las raíces requirió un largo período de investigación para comprender cómo las bacterias podrían contribuir a reducir el uso de fertilizantes nitrogenados. Para los agricultores, principal objetivo de esta investigación, ¿cuáles son los beneficios directos?

Desde la década de 1950, cuando la investigadora Johanna aisló las primeras bacterias diazotróficas de las raíces de la caña de azúcar. Döbereiner en el kilómetro 47 de Seropédica, en Río de Janeiro, hubo avances significativos en la comprensión de la microbiota radicular y el uso de ese proceso biológico para aumentar la eficiencia en el uso del nitrógeno.

Actualmente, la tecnología permite el uso de inoculantes con poblaciones seleccionadas de bacterias, con el objetivo de mejorar la eficiencia del nitrógeno en varios cultivos, incluida la caña de azúcar. Hablemos de la aplicación de bacterias diazotróficas a la caña de azúcar utilizando un fertilizante enriquecido con átomos de 15N (10% átomos) para rastrear el nitrógeno absorbido por las plantas. Se realizaron dos experimentos en Quatá, São Paulo, sembrados en oxisol, utilizando un inoculante que contenía bacterias diazotróficas, y se aplicó a la planta de caña de azúcar una dosis de 40 kilogramos por hectárea de nitrógeno. Se evaluaron los cultivares RB966928 (temprano) y RB92579 (medio-tardío).

El fertilizante se aplicó 3 meses después de la siembra y se recolectaron muestras de hojas y se evaluaron a los 10 meses para determinar la eficiencia del uso de nitrógeno (EUF-%). Como se observó en diferentes estudios, el EUN fue menor al 50% en ambos cultivares, sin embargo, en el cultivar RB92579 el EUN fue mayor en las plantas inoculadas en ambos sitios de siembra, demostrando el aporte de las bacterias al mejor aprovechamiento del fertilizante.

De hecho, los estudios han revelado que la caña de azúcar utiliza menos del 40% del nitrógeno fertilizante. El resto se suministra a través de materia orgánica mineralizada del suelo. Parte del nitrógeno aplicado queda inmovilizado en la microbiota asociada a la materia orgánica del suelo, liberándola durante todo el ciclo. Estrategias como la rotación con leguminosas en la renovación de campos de caña de azúcar y el uso de fuentes de nitrógeno de liberación lenta pueden aumentar la eficiencia del uso del nitrógeno en este cultivo.

Dado que la caña de azúcar es una planta que almacena mucho carbono en sus tallos y exuda parte de este carbono fijado por sus raíces, se espera que el conjunto de microorganismos asociados se beneficie de varios procesos biológicos relacionados crecimiento y adquisición de nitrógeno, incluida la fijación biológica de nitrógeno. En este proceso, estimaciones realizadas con cultivares nacionales mostraron que hasta 40 kilogramos por hectárea de nitrógeno pueden provenir de una asociación beneficiosa con bacterias diazotróficas.

Otra contribución importante de las bacterias diazotróficas en diversos cultivos es la producción de reguladores del crecimiento que exudan las bacterias. Estos estimulan el desarrollo de las raíces. que absorben más agua y nutrientes y pueden producir más sustancias como ácidos Compuestos orgánicos que mejoran la liberación de fósforo del suelo.

En el mercado nacional, varios productos contienen especies de bacterias diazotróficas o no diazotróficas, que estimulan el crecimiento de las plantas, incluida la caña de azúcar. Estos productos contienen microorganismos no patógenos para plantas, humanos o animales, con pureza garantizada y altas concentraciones bacterianas. Generalmente disponibles en forma líquida o con polímeros miscibles en agua, se pueden aplicar mediante pulverización junto con otras operaciones.

En Brasil tenemos legislación que permitió el desarrollo de la investigación, la industria y el mercado de bioinsumos, la gran mayoría de los cuales tienen como objetivo reducir el uso de fertilizantes N. Estos productos reducen los costos de producción y las emisiones de gases de efecto invernadero. Las mejoras en el marco legal son bienvenidas, pero las discusiones sobre los proyectos de ley deben prestar atención a los buenos resultados cosechados hoy y evitar reveses.

Combinado con un programa de mejoramiento de la caña de azúcar, con la selección constante de cultivares de mayor rendimiento, Brasil seguirá brindando al mundo soluciones tecnológicas que lo han convertido en el mayor productor mundial de caña de azúcar y energía verde y ahora lanza otro subproducto, el biogás. Un escenario de eficiencia energética e ingresos para los productores rurales.