Combinación de bioestimulantes microbianos y fertilización reducida para una rotación hortícola sostenible

[SPA]Los sistemas hortícolas intensivos dependen en gran medida de fertilizantes minerales para mantener altos rendimientos, pero este enfoque conlleva impactos ambientales como la degradación del suelo, la emisión de gases de efecto invernadero (GEI) y el aumento de los costos de producción. Como alternativa sostenible, los inoculantes microbianos—basados en bacterias y hongos promotores del crecimiento vegetal—han ganado atención por su capacidad para mejorar la disponibilidad de nutrientes, la salud del suelo y reducir la dependencia de insumos sintéticos sin afectar la productividad. Para evaluar su efectividad, se realizaron experimentos de campo en el sureste de España dentro de una rotación hortícola (patata–brócoli–melón–patata). Los tratamientos incluyeron fertilización mineral completa (F100), reducida de un 50% (F50), y combinaciones de estas con inoculantes microbianos (bacterias fijadoras de nitrógeno y solubilizadoras de nutrientes, con o sin hongos). Se aplicó un enfoque multidisciplinario que integró análisis químicos y enzimáticos del suelo, medición de GEI, perfilado microbiano (secuenciación 16S e ITS), cuantificación de genes funcionales (qPCR) y evaluación agronómica. En el cultivo de brócoli, los inoculantes microbianos combinados con F50 mantuvieron el rendimiento comparable a F100, sin aumentar las emisiones de GEI. Aunque no se observaron grandes cambios en biomasa ni en diversidad microbiana, los genes funcionales como amoA y nifH se asociaron con la disponibilidad de nutrientes y el rendimiento. Las emisiones de CO₂ se correlacionaron positivamente con la productividad, lo que sugiere que la respiración microbiana influida por la actividad vegetal puede ser un buen indicador de funcionamiento del sistema. En los ensayos con patata, la fertilización reducida combinada con inoculantes mantuvo el rendimiento y mejoró la calidad del tubérculo (mayor peso y firmeza). Además, estas estrategias redujeron las emisiones de CO₂ acumulada hasta un 42% respecto a F100, sin cambios en N₂O ni CH₄. Se observó mayor abundancia de genes funcionales como nirK y cbbL, lo que indica una mejora en la eficiencia del ciclo del nitrógeno y la fijación de carbono. El análisis de la rizosfera y tuberosfera en patata mostró que los inoculantes favorecieron los microorganismos beneficiosos (e.g. Bacillus, Lysobacter, Clonostachys) y redujeron los patógenos como Neocosmospora, Botryotrichum, y Gibellulopsis . El uso de abundancia absoluta estimada (EAA) permitió detectar mejor los cambios microbianos. En conjunto, los inoculantes microbianos, junto con una fertilización mineral reducida, representan una estrategia viable para una horticultura más sostenible, sin comprometer el rendimiento.[ENG] Intensive horticultural systems often rely heavily on mineral fertilizers to sustain high productivity, but this practice is associated with environmental degradation, increased greenhouse gas (GHG) emissions, and high production costs. As a sustainable alternative, microbial inoculants¿comprising plant growth-promoting bacteria and fungi¿have emerged for their potential to improve nutrient availability, support soil health, and reduce reliance on synthetic inputs without compromising yield. To evaluate their effectiveness, a series of field experiments were conducted in Southeast Spain within a vegetable crop rotation (potato¿broccoli¿melon¿potato). Treatments included full-rate fertilization (F100), reduced the rate by 50% (F50), and combinations of reduced fertilization with microbial inoculants (containing nitrogen-fixing and nutrient-solubilizing bacteria, with or without fungi). A multidisciplinary approach was used, integrating soil chemical and enzymatic analyses, GHG emission measurements, microbial community profiling (16S and ITS sequencing), functional gene quantification (qPCR), and crop performance metrics. In the broccoli crop, microbial inoculants combined with F50 fertilization-maintained crop yield at levels comparable to F100, without increasing GHG emissions. While microbial biomass and diversity were not significantly altered, functional genes such as amoA and nifH showed associations with nutrient availability and yield. CO¿ emissions were positively correlated with productivity, suggesting that microbial respiration driven by active plant¿microbe interactions may be an indicator of system functioning. In potato trials, the combination of microbial inoculants with reduced fertilization sustained yield and significantly improved tuber quality, with higher tuber weight and firmness. These treatments also reduced cumulative CO¿ emissions by up to 42% compared to F100, though N¿O and CH¿ remained unchanged. Soils receiving biofertilizers showed higher abundances of key functional genes (nirK and cbbL), indicating more efficient nitrogen cycling and carbon fixation. Further analysis of the potato rhizosphere and tuberosphere revealed that inoculants enriched beneficial microbial taxa (e.g., Bacillus, Lysobacter, Clonostachys) and suppressed pathogens like Neocosmospora, Botryotrichum, and Gibellulopsis. The use of estimated absolute abundance (EAA) provided a clearer view of microbial shifts, confirming that these inputs enhance soil function and support crop health. In conclusion, integrating microbial inoculants with reduced mineral fertilization is a promising strategy for sustainable horticulture, maintaining yields while improving soil microbial functionality and reducing environmental impacts.

Author

• Ollio, Irene

• Fertilizante
• Gases de efecto invernadero (GEI)
• Inoculantes microbianos
• absoluta estimada (EAA)
• Rendimiento

Identifier

hdl:10317/19790

OAI identifier oai:identifier

oai:repositorio.upct.es:10317/19790