Avances en Biociencias e Inocuidad Alimentaria en el Ecuador – 2019

ISBN: 978-9942-36-373-2

Manejo del Microbioma: Una nueva alternativa para mejorar la producción de banano

Lorena Monserrate

Centro de Investigaciones Biotecnológicas del Ecuador (CIBE), Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL), Guayaquil, Ecuador

bmonserr@espol.edu.ec

El banano es una de las frutas más consumidas y exportadas del mundo (1), es un alimento básico, ingrediente funcional de varios productos alimenticios y que contribuye a la seguridad alimentaria y economía de millones de personas (2).  Contiene vitaminas y minerales (vitamina A, C, E, fósforo, magnesio, potasio, hierro) además de compuestos bioactivos (fibra dietética, fenoles, carotenoides, aminas biogénicas y fitoesteroles) con actividades antioxidantes altamente deseables en la dieta por su valor nutritivo y medicinal (3). Este cultivo se cosecha en las regiones tropicales y subtropicales del mundo, generando entre los años 2016-2018, en América Latina y el Caribe, un volumen total de producción de 30 millones de toneladas, con un promedio anual de exportaciones de 13 millones de toneladas, y  un ingreso de exportación promedio de USD 6 billones (4).

Durante las últimas 4 décadas el Ecuador se ha posicionado como el principal exportador de banano en el mundo, esta industria en su mayoría es impulsada por medianos y pequeños productores (5). El manejo de este cultivo depende en gran medida del uso de agroquímicos para mantener la productividad y controlar enfermedades (6); sin embargo, esta práctica recurrente genera problemas de salud y contaminación ambiental, además de incrementar los costos de producción (7). Una consecuencia del uso prolongado de los agroquímicos es el efecto sobre la fertilidad del suelo, lo cual se traduce en baja productividad (8). En nuestro país, se ha reportado que el uso de esta práctica erosiona los suelos y se asocia a la incidencia de nuevos brotes de enfermedades (6,9). Considerando que la mayoría de los productores de banano ecuatorianos son pequeños agricultores, la necesidad de incorporar nuevas tecnologías para impulsar la producción es urgente.

En los últimos años, se ha dado énfasis en las aplicaciones de la metagenómica en el campo de la agricultura, debido a que esta estudia las estructuras y funciones de las comunidades microbianas presente en muestras ambientales, sin la necesidad de aislar y cultivar esas especies, esto nos permite caracterizar el microbioma de un ambiente determinado como: enmiendas orgánicas, suelo y rizosfera (9).

Una práctica cultural empleada por los agricultores es la aplicación de enmiendas orgánicas líquidas (EOL), conocidas comúnmente como biol, y se emplea como complemento a la fertilización integral aplicada al suelo. El biol contiene microorganismos que favorecen el crecimiento de la planta (10), son controladores biológicos de patógenos causantes de enfermedades comúnmente conocidas como la Sigatoka negra y Fusariosis (7,11), pueden activar el sistema de defensa de las plantas, mejorar la absorción de nutrientes (12), estructura y fertilidad del suelo (13,14). Debido a esto, el uso de los bioles dentro de un sistema de producción, puede aportar una carga microbiana benéfica a la comunidad microbiana existente del suelo, o incluso estimularla para mejorar las propiedades del suelo y cultivo (15,16). Además, la aplicación del biol se vislumbra como una alternativa al alcance de los pequeños productores, que se ajusta a las normativas internacionales del mercado sobre la reducción del uso intensivo de agroquímicos y la obtención de alimentos más saludables(17).

Muchos estudios sobre los efectos del biol, se enfocan de manera puntual sobre ciertos parámetros agronómicos de interés (18,19) y en condiciones de invernadero (20,21), más no en  la evaluación de diversos parámetros agronómicos a la vez y en condiciones reales, por lo que, la hipótesis de esta investigación establece que la aplicación regular de biol podría aumentar la diversidad de bacterias y hongos en el suelo y beneficiar el crecimiento y la respuesta de las plantas. El objetivo de este estudio es evaluar los efectos combinados de la aplicación de enmiendas orgánicas líquidas en campo sobre las propiedades fisicoquímicas y cambios en el microbioma del suelo, y los parámetros agronómicos en un sistema de producción convencional de banano.

Fig 1. a.Hacienda Bananera en el sector de Daule y
b. Aplicación al suelo del biol

Este estudio, se está desarrollando sobre todo un ciclo de producción de banano Cavendish var. Williams (aproximadamente 9 meses) en una finca de sistema de producción convencional, en la zona de Daule provincia del Guayas, ubicada en la zona litoral del Ecuador. Se evalúa una parcela de aproximadamente 4.464m2 con dos tratamientos; un tratamiento control, es decir manteniendo el sistema de producción del agricultor y un tratamiento, en donde se adiciona el biol a una concentración al 100%. Se han planificado dos muestreos, un muestreo inicial, para determinar las condiciones previas de la finca antes de la aplicación del biol, y un segundo muestreo a los 6 meses, en lotes con aplicación continua del biol. En estos muestreos se colectan muestras de hojas, suelo, para el análisis de macro y microelementos y metales pesados del biol, hojas y suelo; también se evalúa la textura, estructura y microbioma del suelo. La aplicación del biol es cada 15 días, y junto a esta se registran parámetros agronómicos como: diámetro y altura de pseudotallo y emisión foliar. Al térmico del ciclo de producción se registrará parámetros de producción como: números de manos, dedos y peso (kg) del racimo.

Hasta el momento se conoce las condiciones iniciales de la finca en cuanto a los parámetros fisicoquímicas y agronómicos anteriormente descritos, y se espera comparar el muestreo de 6 meses, incluyendo los análisis microbiológicos y parámetros de producción.

Este trabajo representaría el primer esfuerzo por conocer el microbioma del suelo asociado al cultivo de banano en Ecuador, entender además las interacciones biol-suelo-planta y proporcionar una línea de partida sobre los cambios del microbioma del suelo como una herramienta y alternativa de manejo novedoso y sostenible para los productores.

Referencias

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  2. Arias P, Dankers C, Liu P, Pilkauskas P. LA ECONOMÍA MUNDIAL DEL BANANO 1985-2002. Roma, Italia: Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación; 2004.
  3. Wall MM. Ascorbic acid, vitamin A, and mineral composition of banana (Musa sp.) and papaya (Carica papaya) cultivars grown in Hawaii. J Food Compos Anal. 2006;19(5):434–45.
  4. Altendorf S. BANANAS AND MAJOR TROPICAL FRUITS. OECD-FAO Agric Outlook 2019-2028. 2019;(May):73–6.
  5. Ministerio de Comercio de Exterior e Inclusión (MCEI). 2017. Informe sobre el sector bananero ecuatoriano. Quito. Available from: https://www.comercioexterior.gob.ec/wp-content/uploads/2017/12/Informe-sector-bananero-español-04dic17.pdf
  6. Matamoros D, Vanrolleghem P a. Pesticide assessment of the banana sector in an Ecuadorian watershed. Meded Rijksuniv Gent Fak Landbouwkd Toegep Biol Wet [Internet]. 2001;66(2b):863–72. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12425113
  7. Jimenez M, Van der veken L, Neirynck H, Rodríguez H, Ruiz O, Swennen R. Organic banana production in Ecuador: Its implications on black Sigatoka development and plant-soil nutritional status. Renew Agric Food Syst. 2007;22(4):297–306.
  8. Van der Putten WH, Bardgett RD, Bever JD, Bezemer TM, Casper BB, Fukami T, et al. Plant-soil feedbacks: The past, the present and future challenges. J Ecol. 2013;101(2):265–76.
  9. Chistoserdova L. Recent progress and new challenges in metagenomics for biotechnology. Biotechnol Lett. 2010;32:1351–9.
  10. Mahanty T, Bhattacharjee S, Goswami M, Bhattacharyya P, Das B, Ghosh A, et al. Biofertilizers: a potential approach for sustainable agriculture development. Environ Sci Pollut Res [Internet]. 2017;24(4):3315–35. Available from: http://dx.doi.org/10.1007/s11356-016-8104-0
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  16. Bhattacharyya PN, Jha DK. Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR): Emergence in agriculture. World J Microbiol Biotechnol. 2012;28(4):1327–50.
  17. Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO). Situación del mercado del mercado del Banano 2015-2016 [Internet]. Italy- Roma; 2017. Available from: http://www.fao.org/3/a-i7410s.pdf
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  21.   Köberl M, Dita M, Martinuz A, Staver C, Berg G. Members of Gammaproteobacteria as indicator species of healthy banana plants on Fusarium wilt-infested fields in Central America. Sci Rep. 2017;7(October 2016):1–9.