Propagamos microorganismos benéficos para la agricultura porque esto nos permiten mejorar la salud del suelo, aumentar la disponibilidad de nutrientes para las plantas y reducir el uso de fertilizantes.
Los microorganismos benéficos también ayudan a controlar plagas y enfermedades de importancia económica, lo que reduce la dependencia de pesticidas y contribuye a la sostenibilidad de la producción agrícola. Y no hay que olvidar que los microorganismos benéficos también promueven la resiliencia de los cultivos ante condiciones de estrés, como sequías o cambios extremos de temperatura.
¿Cómo se propagan microorganismos benéficos para la agricultura?
Para llevar a cabo la propagación de microorganismos para uso agrícola de forma efectiva es necesario comprender sus características específicas y las condiciones que favorecen su desarrollo.
El primer paso en la propagación de microorganismos benéficos es su aislamiento. Esto se logra tomando muestras de suelo, raíces o tejidos vegetales donde estos organismos se encuentren en su hábitat natural. Una vez aislados se cultivan en un medio de cultivo o sustrato adecuado que contenga los nutrientes necesarios para su crecimiento. La selección de este medio de cultivo es esencial, ya que debe replicar las condiciones naturales que favorecen el desarrollo de cada tipo de microorganismo.
Por ejemplo, si se trata de hongos benéficos como Trichoderma el medio de cultivo debe contener fuentes de carbono como glucosa, así como elementos minerales esenciales para su crecimiento. En el caso de actinobacterias, como Streptomyces, es fundamental seleccionar un medio de cultivo que contenga fuentes de carbono como glucosa, sacarosa o manitol, además de nitrógeno, que puede provenir de compuestos orgánicos como extracto de levadura o peptona.
Posteriormente, los microorganismos se multiplican en un ambiente controlado, lo que debe realizarse en laboratorios especializados. Es común utilizar biorreactores donde se controlan parámetros como la temperatura, el pH, la humedad y la concentración de oxígeno para garantizar un crecimiento óptimo.
Una vez alcanzado el crecimiento deseado los microorganismos benéficos se preparan para su aplicación en el campo. Esto puede implicar su formulación en distintas presentaciones, como soluciones líquidas, polvos o granulados, dependiendo de la forma de aplicación más adecuada para el cultivo y el tipo de microorganismo. Es común que se añadan portadores o vehículos que faciliten su manejo y permitan su conservación durante periodos prolongados.
Métodos más efectivos para propagar microorganismos benéficos
Existen varios métodos efectivos para propagar microorganismos benéficos y aprovechar su potencial en la agricultura. Estos métodos varían según el tipo de microorganismo que se busca propagar, ya que cada uno tiene particularidades que permiten su cultivo y multiplicación de forma eficiente.
Uno de los métodos más comunes es el uso de fermentación líquida, proceso que es especialmente efectivo para propagar bacterias, como las del género Bacillus o las fijadoras de nitrógeno como Rhizobium. La fermentación líquida consiste en cultivar los microorganismos en un medio líquido que contenga nutrientes específicos para su crecimiento. La solución resultante puede aplicarse directamente al suelo o mezclarse con portadores sólidos para facilitar su manejo.
Otro método importante es la propagación en sustratos sólidos, que es muy utilizada para hongos benéficos como Trichoderma o micorrizas. En este caso los microorganismos se cultivan en materiales sólidos como granos, composta, turba, bagazo o cáscaras de arroz, que sirven como fuente de nutrientes y espacio físico para el crecimiento de las esporas o el micelio.
Además, existen métodos tradicionales adaptados a nivel de campo que incluyen el compostaje y la preparación de biofertilizantes caseros, como los lixiviados y el té de composta. Estas prácticas permiten la propagación de una amplia variedad de microorganismos benéficos, favoreciendo la biodiversidad microbiana del suelo; sin embargo, de esta manera no es sencillo darles las mejores condiciones para su desarrollo.
Condiciones óptimas para propagar microorganismos benéficos
Las condiciones óptimas para propagar microorganismos benéficos dependen del tipo de microorganismo del que estemos hablando. Por tal motivo no podemos dar una lista de condiciones óptimas que apliquen por igual a todos los tipos de microorganismos benéficos, aunque podemos presentar a nivel general los ciertos factores que se deben controlar para garantizar su crecimiento y eficacia.
La temperatura es uno de los factores más importantes, ya que cada microorganismo tiene un rango específico en el que se multiplica de forma eficiente.
Por ejemplo, muchos microorganismos benéficos del suelo, como los hongos, crecen mejor entre 25-30°C, y fuera de este rango su tasa de crecimiento disminuye o, en casos extremos, se inhibe completamente.
La humedad es otra variable clave. Para bacterias y hongos benéficos un sustrato bien hidratado asegura su actividad metabólica y les permite moverse y colonizar nuevas áreas. Una humedad relativa alta, generalmente por encima del 70%, favorece el crecimiento y la esporulación de ciertos hongos; eso sí, el exceso de humedad puede favorecer el desarrollo de microorganismos patógenos, por lo que se requiere un control preciso.
El pH del medio de cultivo también es crucial. Muchos microorganismos prefieren un rango de pH ligeramente ácido a neutro, entre 6 y 7. Los hongos suelen tolerar rangos de pH más amplios, mientras que algunas bacterias son más sensibles a los cambios.
La disponibilidad de nutrientes también es esencial para asegurar su desarrollo. Dependiendo de si se trata de bacterias, hongos u otros microorganismos, se deben proporcionar fuentes de carbono, nitrógeno, fósforo y otros microelementos. Los hongos, por ejemplo, requieren materiales ricos en carbono como celulosa, mientras que las bacterias pueden necesitar fuentes de carbono más simples y compuestos nitrogenados para sintetizar proteínas y ácidos nucleicos.
La aireación y disponibilidad de oxígeno juegan un papel importante en la propagación de muchos microorganismos benéficos. La mayoría de las bacterias benéficas son aerobias, es decir, necesitan oxígeno para su crecimiento, por lo que es necesario asegurar una buena circulación de aire en el medio de cultivo o en los biorreactores utilizados para su propagación. Para ciertos hongos, como los micorrícicos, la presencia de oxígeno es igualmente importante para su desarrollo y esporulación.
Por último, el tiempo de cultivo también es un factor relevante. Cada microorganismo benéfico tiene un ciclo de crecimiento que debe ser respetado para alcanzar su máximo potencial. Algunas bacterias se multiplican rápidamente y alcanzan su fase óptima en un par de días, mientras que ciertos hongos benéficos, pueden requerir semanas para desarrollar estructuras reproductivas y esporas listas para su aplicación.
Retos principales para propagar microorganismos benéficos
La propagación de microorganismos benéficos en la agricultura enfrenta varios desafíos, siendo uno de los principales el mantener la viabilidad de los microorganismos durante el proceso de propagación y hasta su aplicación en campo.
Estos organismos son altamente sensibles a las condiciones ambientales y al estar fuera de su hábitat natural pueden perder rápidamente su vitalidad si no se mantienen los parámetros adecuados.
Otro reto importante es la contaminación cruzada con microorganismos no deseados. Durante el proceso de propagación, especialmente en entornos no estériles, existe un alto riesgo de que otras bacterias, hongos o levaduras se mezclen con los microorganismos benéficos. Estos no solo compiten por espacio y nutrientes, sino que pueden introducir afectar la calidad del producto final.
La adaptación a condiciones de campo es otro reto significativo. Los microorganismos benéficos propagados en laboratorios o en condiciones controladas pueden experimentar dificultades al ser introducidos en suelos agrícolas. Por esta razón es importante seleccionar cepas con alta capacidad de supervivencia y adaptación a diferentes condiciones ambientales.
El costo de producción y la escalabilidad también representan desafíos para la propagación de microorganismos benéficos. La producción a gran escala de estos organismos requiere una inversión considerable en infraestructura, insumos y equipos de control de calidad, por lo que encontrar el equilibrio entre el costo de producción y el precio final del producto es crucial para desarrollar un negocio de reproducción de microorganismos benéficos.
Y la estandarización y estabilidad de los productos formulados es otro reto importante. Durante la propagación se busca que los microorganismos benéficos sean constantes en su actividad biológica y que los productos finales tengan un número uniforme de células viables o esporas; sin embargo, la variabilidad inherente de los microorganismos hace difícil lograr una estandarización precisa, por lo que se requiere mucho expertise para lograrlo.
¿Qué infraestructura se requiere para propagar estos microorganismos?
La propagación de microorganismos benéficos para su uso en la agricultura requiere una infraestructura especializada que garantice condiciones óptimas de crecimiento y alta calidad del producto final.
El proceso se lleva a cabo en distintas etapas, y cada una requiere equipos y espacios adecuados para asegurar la viabilidad y eficacia de los microorganismos.
En primer lugar, un laboratorio de microbiología es esencial para aislar y seleccionar las cepas de microorganismos benéficos, por lo que debe contar con cabinas de flujo laminar para mantener condiciones estériles, incubadoras para el crecimiento de cultivos, microscopios para la identificación y análisis de las cepas, así como autoclaves para la esterilización de materiales y medios de cultivo.
Por supuesto, la infraestructura de producción es necesaria para propagar estos microorganismos benéficos en cantidades comerciales, para lo cual se utilizan biorreactores que permiten regular los factores mencionados previamente.
Para muchos microorganismos es común utilizar fermentadores sólidos o sistemas de producción en sustratos sólidos, siendo que la infraestructura para la fermentación sólida incluye cámaras de fermentación con sistemas de control de temperatura y humedad, así como bandejas o contenedores para distribuir el sustrato y facilitar la propagación de los microorganismos benéficos.
El área de formulación y secado es otra parte esencial de la infraestructura. Aquí se transforma el cultivo obtenido en productos que puedan almacenarse, transportarse y aplicarse fácilmente en campo. Dependiendo del tipo de microorganismo y su forma de aplicación se pueden utilizar secadores por aspersión, liofilizadores o sistemas de encapsulación para conservar la viabilidad de los microorganismos y garantizar una larga vida útil.
Además, es necesario contar con instalaciones de almacenamiento que mantengan las condiciones adecuadas para preservar los microorganismos benéficos hasta su distribución y uso. Esto puede incluir cámaras de refrigeración o áreas de almacenamiento con temperatura y humedad controladas. La estabilidad de los productos depende en gran medida de un almacenamiento adecuado que evite la exposición a factores como la luz, altas temperaturas o humedad excesiva, que puedan afectar la viabilidad de los microorganismos.
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