Biofertilizante del consorcio cianobacterias (trichormus sp.) y microalgas (scenedesnus sp.) en formulación liofilizada o biomasa húmeda, como sustituto parcial o total a la fertilización con nitrógeno en plántulas de tomate

Abstract

Algunas cianobacterias y microalgas han sido estudiadas como una fuente de nitrógeno, nutriente primordial en la agricultura. En esta investigación se evaluó el aporte de nitrógeno de la cianobacterias (Trichormus sp.) y microalgas (Scenedesnus sp.) en consorcio, como biofertilizante en el cultivo de tomate a nivel almácigo, buscando una alternativa total o parcial de las aplicaciones minerales de nitrógeno. El consorcio de microorganismos fue donado por el Laboratorio de Biotecnología de Microalgas de la Universidad Nacional (UNA). En el experimento se estableció un diseño bifactorial 3x3, el primer factor correspondió a la condición del consorcio de microorganismos: liofilizado, biomasa húmeda y testigo (sin consorcio). El segundo factor fue la concentración de nitrógeno: 0, 50 y 100 %. Las Variables evaluadas fueron: altura de plántula, diámetro de tallo, medición de clorofila, biomasa total de la plántula y unidades formadoras de colonias (UFC) del consorcio en el sustrato finalizado el experimento. Las variables de altura, peso fresco y seco de las plántulas, mostraron diferencias estadísticas (P≤ 0.0001), según la formulación aplicada del consorcio. La formulación liofilizada incrementó (P≤0.0001) la altura 177%, peso fresco 284% y peso seco 369% respecto al testigo y con biomasa húmeda incremento (P≤0.0001) 181% altura, 306% peso fresco y 284% peso seco. El análisis del segundo factor (% de N fertilizado), indicó un efecto cuadrático (P≤ 0.0023) para altura, peso fresco y seco de las plántulas. Hubo efecto de fertilizar con nitrógeno al 50% y 100%, respecto a no fertilizar (P≤0.0001). Las diferencias entre las dosis de fertilizante del 50% y 100% de nitrógeno no mostraron diferencias estadísticamente significativas. En el diámetro surgió interacción entre factores. La clorofila a 0 % N, mostró diferencia de 0.03 mg/cm2 (P ≤0.0001). Mientras que entre el tratamiento liofilizado respeto al testigo y a la biomasa húmeda, no se presentaron diferencias estadísticamente significativas entre las dosis de 50 y 100% de N (P ≥0.1390). Con relación a la absorción total del nitrógeno de la formulación liofilizado y la biomasa húmeda no presentaron diferencias significativas (P≥0.0133). Por otra parte, entre el testigo y la biomasa húmeda no mostraron diferencias significativas (P≥0.5692). El tratamiento liofilizado a 0, 50 y 100% nitrógeno, presentó las mayores absorciones totales de nitrógeno con diferencias altamente significativas (P≤0.0001) respecto a biomasa húmeda y testigo. La relación de los porcentajes crecientes de nitrógeno, para cada formulación: liofilizado, biomasa húmeda y testigo, arrojó un efecto cuadrático (P ≤0.0132) en la absorción total de N. En absorción total de N hubo diferencias entre fertilizar al 50 y 100% N respecto a no fertilizar (P ≤0.0006). En los niveles de 50 y 100 % N, las absorciones de macro y microelementos fueron mayores (P ≤0.0001) para la formulación liofilizada, respecto a biomasa húmeda y testigo. La comparación liofilizada 0% nitrógeno, fue significativa (P ≤0.0193) respecto a biomasa húmeda y testigo al 50 y 100% de nitrógeno. Los niveles crecientes de nitrógeno del consorcio liofilizado dieron efecto cuadrático (P ≤0.0397) para Ca, Mg, Fe y S. Mientras que no hubo tendencia ni lineal ni cuadrática para P, K, Cu, Bo, Zn y Mn. Para liofilizado, el análisis de contraste entre fertilizar 50 y 100% de N respecto a no fertilizar, reveló un efecto de fertilizar en la absorción total de Ca, Mg, K, Zn y Mn (P ≤0.0450). El consorcio liofilizado al 50% de concentración de nitrógeno, resulto ser el mejor tratamiento. Por tanto, el aporte de nitrógeno que ofrece como biofertilizante el consorcio de cianobacterias y microalgas, en el cultivo de tomate a nivel de plántula, es una alternativa parcial al fertilizante mineral.

Some cyanobacteria and microalgae have been studied as a source of nitrogen, an essential nutrient in agriculture. In this research, the contribution of nitrogen from cyanobacteria (Trichormus sp.) and microalgae (Scenedesnus sp.) in consortium was evaluated as a biofertilizer in tomato crops at seedling level, looking for a total or partial alternative to mineral applications of nitrogen. The consortium of microorganisms was donated by the Microalgae Biotechnology Laboratory of the National University (UNA). The first factor corresponded to the condition of the consortium of microorganisms: freeze-dried, wet biomass and control (without consortium). The second factor was the nitrogen concentration: 0, 50 and 100 %. The variables evaluated were: seedling height, stem diameter, chlorophyll measurement, total seedling biomass and colony forming units (CFU) of the consortium in the substrate at the end of the experiment. Statistical analysis showed that the height, fresh and dry weight of tomato seedlings were different (P≤ 0.0001), according to the applied formulation of the consortium. The lyophilized formulation increased (P≤0.0001) height 177%, fresh weight 284% and dry weight 369% with respect to the control and with wet biomass increased (P≤0.0001) 181% height, 306% fresh weight and 284% dry weight. The analysis of the second factor (% N fertilized), indicated a quadratic effect (P≤ 0.0023) for height, fresh and dry weight of seedlings. There was an effect of fertilizing with nitrogen at 50% and 100%, with respect to not fertilizing (P≤0.0001). The differences between fertilizer doses of 50% and 100% nitrogen did not show statistically significant differences. In diameter, there was an interaction between factors. Chlorophyll at 0 % N showed a difference of 0.03 mg/cm2 (P ≤0.0001). While between the freeze-dried treatment and the control and the wet biomass, there were no statistically significant differences between the doses of 50 and 100% N (P ≥0.1390), the total nitrogen absorption of the freeze-dried formulation and the wet biomass showed no significant differences (P ≥0.0133), while between the control and the wet biomass there were no significant differences (P ≥0.5692). The freeze-dried treatment at 0, 50 and 100% nitrogen, presented the highest total nitrogen uptakes with highly significant differences (P≤0.0001) with respect to wet biomass and control. The relationship of increasing percentages of nitrogen, for each formulation: freeze-dried, wet biomass and control, showed a quadratic effect (P ≤0.0132) on total N uptake. In total N uptake there were differences between fertilizing at 50 and 100% N with respect to not fertilizing (P ≤0.0006). At 50 and 100% N levels, macro and microelement uptakes were higher (P ≤0.0001) for the freeze-dried formulation, with respect to wet biomass and control. The freeze-dried 0% nitrogen comparison was significant (P ≤0.0193) with respect to wet biomass and control at 50 and 100% nitrogen. Increasing levels of nitrogen in the freeze-dried consortium gave a quadratic effect (P ≤0.0397) for Ca, Mg, Fe and S. While there was no linear or quadratic trend for P, K, Cu, Bo, Zn and Mn. For freeze-dried, the contrast analysis between fertilizing 50 and 100% N with respect to not fertilizing revealed an effect of fertilizing on the total uptake of Ca, Mg, K, Zn and Mn (P ≤0.0450). The freeze-dried consortium at 50% nitrogen concentration proved to be the best treatment. Therefore, the nitrogen supply offered as a biofertilizer by the cyanobacteria and microalgae consortium in tomato crops at the seedling level is a partial alternative to mineral fertilizer.