La fijación biológica de nitrógeno reduce el N2O en el frijol en un 50% en la región del Cerrado.

Una investigación de Embrapa indica que la coinoculación, en este caso la inoculación de bacterias fijadoras de nitrógeno y otra que produce ácido indol acético, una hormona vinculada al crecimiento vegetal, reduce las emisiones de óxido nitroso (N₂O) de los cultivos de frijol en la región del Cerrado hasta en un 50 % en sistemas integrados de cultivo y ganadería (ICLS), en comparación con el uso de urea, un fertilizante sintético ampliamente utilizado como fuente de este elemento químico. El óxido nitroso es un gas que se forma por la pérdida de nitrógeno del suelo a la atmósfera y contribuye al calentamiento global porque su capacidad de atrapar calor es mayor que la del dióxido de carbono (CO₂) y su duración es mayor que la del metano (CH₂).

La investigación se realizó en un área de 7,5 hectáreas de la Hacienda Capivara, perteneciente a Embrapa Arroz y Frijoles, en el municipio de Santo Antônio de Goiás (GO), que ha estado bajo integración agrícola-ganadera durante 20 años. El manejo implica el cultivo de pasto brachiaria durante tres años consecutivos, con el forraje utilizado para alimentar ganado vacuno durante la estación seca en el Cerrado. Después del período de tres años, el forraje se deseca y los cultivos de granos se establecen sobre la paja de brachiaria mediante labranza cero durante la temporada de crecimiento de verano (octubre a marzo). Los cultivos anuales de granos se someten a rotación de cultivos y también permanecen en la misma área hasta por tres años hasta que comienza un nuevo ciclo de pastoreo con la siembra de cultivos forrajeros. 

En estas condiciones, el experimento de Embrapa evaluó el rendimiento de la variedad de frijol carioca BRS FC104 con urea y coinoculación en dos cultivos de verano, en los años 2019/2020 y 2021/2022. Se aplicó urea (entre 200 y 280 kilogramos por hectárea) de forma convencional en dosis divididas al momento de la siembra y como abono de cobertura. 

Para la coinoculación, se utilizó una mezcla de tres bacterias: dos de la especie *Rhizobium tropici* y una de la especie *Rhizobium freirei*, aplicadas mediante tratamiento de semillas para promover la Fijación Biológica de Nitrógeno (FBN). Además, se pulverizó una bacteria de la especie *Azospirillum brasilense* sobre las plantas y el suelo para estimular la producción de ácido indol acético, una sustancia relacionada con el desarrollo vegetal. La coinoculación es una práctica en la que se utilizan bacterias con diferentes funciones y, normalmente, el efecto combinado es mayor que el impacto de cada bacteria por separado. 

Los resultados de esta investigación indican que, en el contexto de sistemas integrados de cultivo y ganadería (ICLS), con cultivos diversificados que combinan forrajes y cereales (mijo, maíz, soja, arroz y frijol) en un sistema de siembra directa, la urea puede sustituirse por coinoculación para el cultivo de frijol. Uno de los beneficios es la reducción de las emisiones de óxido nitroso, gases de efecto invernadero.

Según la investigadora de Embrapa Márcia Thaís de Melo Carvalho, una de las coordinadoras de este trabajo, el estudio demostró la viabilidad de la coinoculación de frijol común en sistemas de producción intensiva e integrada en el Cerrado. «Realizar un ensayo de campo fue crucial para evaluar el impacto de la coinoculación en comparación con la urea. La emisión total de óxido nitroso del suelo fue hasta un 50 % menor en el frijol cultivado solo con coinoculación (0,208 kilogramos por hectárea) que en el frijol cultivado solo con urea (0,404 kilogramos por hectárea) en el sistema ILP», afirma. 

El investigador enfatiza que no hubo pérdida de productividad en el cultivo de frijol, ya que la rentabilidad promedio con coinoculación fue de 3,2 kilogramos por hectárea, lo cual puede considerarse alto, considerando que el promedio nacional es de 1,1 kilogramos por hectárea. "Se evidenció que la coinoculación de rizobios con Azospirillum puede reducir la dependencia de fertilizantes costosos como la urea, con un menor impacto climático y ambiental".

Progreso en los estudios

Márcia Thaís informa además que la coinoculación de frijol común con rizobios y Azospirillum como fuentes de suministro de nitrógeno para el cultivo no es inédita, pero existen pocos estudios que aborden este tema en sistemas integrados de cultivo y ganadería (SICGA). «No existe mucha investigación sobre la coinoculación de frijol común en sistemas integrados de cultivo y ganadería, y para este estudio, investigamos una serie de variables relacionadas con el suelo y la planta, incluyendo la comunidad bacteriana en la rizosfera del frijol», añade Márcia Thaís.

En este sentido, los sistemas integrados de cultivo y ganadería (SIGC) consolidados a lo largo de 20 años, como el de la Finca Capivara de Embrapa Arroz y Frijoles, presentan una característica distintiva: presentan suelos de alta calidad física, química y biológica. Estos suelos son ricos en materia orgánica, que acumula carbono y ayuda a mejorar la fijación biológica del nitrógeno (FBN), mantiene la productividad del frijol y reduce la dependencia de fertilizantes sintéticos. 

“La sinergia entre la calidad del suelo, los cultivares, los microorganismos, la siembra directa y los sistemas diversificados con componentes de producción integrados promueve el mejor uso de los recursos naturales y del suelo y el agua de lluvia en la temporada de cultivos de verano, mitigando la vulnerabilidad a eventos climáticos extremos y proporcionando mayor resiliencia a los cultivos, incluso ofreciendo una solución para la agricultura baja en carbono en el Cerrado brasileño”, señala el investigador.

Un hallazgo adicional de esta investigación es que, incluso con el uso de urea, el factor de emisión de óxido nitroso del suelo a la atmósfera varió entre el 0,1 % y el 0,4 %. Esta tasa es inferior a la recomendada por el IPCC (Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático). El Grupo indica a gobiernos y responsables políticos que las emisiones de óxido nitroso deben ser inferiores al 1 % para el uso de fertilizantes nitrogenados en suelos tropicales. El IPCC es un organismo de las Naciones Unidas (ONU) que, con base en evidencia científica, formula recomendaciones relacionadas con el cambio climático, sus impactos y riesgos futuros, así como las opciones de adaptación y mitigación. Brasil es uno de los 195 países miembros del IPCC.

Los bioinsumos en aumento

La demanda de inoculantes y, en general, de bioinsumos para cultivos como alternativa a los insumos sintéticos tradicionales ha impulsado la investigación agrícola. Embrapa Soja (PR), por ejemplo, ha estado trabajando con gramíneas como el maíz. Existen resultados que demuestran que el uso de cepas seleccionadas de Azospirillum brasilense aumenta la eficiencia del uso de fertilizantes nitrogenados en aproximadamente un 25 %.

El investigador de Embrapa Soja, Marco Nogueira, explica que este efecto se debe principalmente a la acción de las fitohormonas, que estimulan las raíces de las plantas. Esto da como resultado un sistema radicular más abundante y funcional, permitiéndole explorar el suelo con mayor eficiencia en busca de agua y nutrientes, incluyendo el fertilizante nitrogenado aplicado. Este mayor aprovechamiento del fertilizante aplicado contribuye a una producción más eficiente, donde se produce una mayor productividad con la misma cantidad de recursos.

El investigador de Embrapa Agropecuária Oeste (MS), Rodrigo García, señala que, en el escenario actual, los esfuerzos tanto de la investigación como del sector productivo han incrementado el suministro de bioinsumos. Cuando se utilizan correctamente, en conjunto con otras prácticas de conservación, hacen que la producción agrícola sea más sostenible. En este sentido, observa que el uso de inóculos y coinoculantes, la diversificación de cultivos en sistemas integrados de cultivo-ganadería (SICGA) o sistemas integrados de cultivo-ganadería-forestería (SICFAS), y la siembra directa favorecen la producción en el campo.

Los beneficios de adoptar el sistema de labranza cero, que consiste en la rotación de cultivos, la aplicación de paja al suelo durante todo el año y la ausencia de labranza, pueden intensificarse con sistemas integrados. La literatura científica es bastante sólida respecto a los efectos positivos en una mayor eficiencia en el uso de los recursos naturales y los insumos agrícolas, además de una mayor biodiversidad y salud del suelo. Su adopción por parte del sector productivo, combinada con un mayor uso de bioinsumos, constituye un paso importante hacia la agricultura regenerativa, afirma García.