Efecto de la fertilización de largo plazo con fósforo y nitrógeno en las comunidades de hongos formadores de micorrizas arbusculares asociadas al cultivo de maíz

Abstract

La micorrización es una relación simbiótica integrada por hongos formadores de micorrizas arbusculares (HFMA) y las raíces de las plantas. Mediante esta simbiosis las plantas reciben recursos del suelo que son captados por el micelio extra radical de los hongos, y proveen a los mismos de carbono orgánico. Este intercambio es afectado por el ambiente circundante, siendo la disponibilidad de nutrientes un factor modulador clave. El objetivo de esta tesis fue evaluar el efecto de la aplicación continua, y de largo plazo, de fósforo (P) y nitrógeno (N) en el suelo sobre las comunidades de HFMA residentes en la rizosfera. El experimento se condujo sobre un ensayo a campo de larga duración donde se evaluaron cuatro tratamientos de fertilización: P0N0 (testigo), P0N1 (100 kg N ha-1), P1N0 (24 kg P ha-1) y P1N1 (24 kg P ha-1 y 100 kg N ha-1). Se realizaron muestreos a lo largo del ciclo de crecimiento del cultivo de maíz, en los estadios V3, V6, V9, R1, R4 y R6. Se evaluó: (a) la acumulación biomasa aérea, la absorción de P y N y el rendimiento; (b) la presencia de hifas, arbúsculos y vesículas en todos los muestreos realizados; y (c) la diversidad de HFMA en muestras de suelo rizosférico tomadas en los estadios V6 y R1 mediante secuenciación masiva de alto rendimiento de la región 18S rDNA. Se observó que el N fue el principal determinante de la acumulación de biomasa y del rendimiento en el cultivo. La absorción de P y N estuvo íntimamente vinculada a la fertilización. Las raíces de maíz mostraron porcentajes de micorrización superiores al 55% en todo el ciclo del cultivo. La fertilización fosfatada fue la principal moduladora de la micorrización. La adición de P tuvo un efecto supresor sobre la formación de arbúsculos, pero no fue consistente en todo el ciclo del cultivo. La aplicación de N redujo la formación de vesículas sólo en el estadio R6 del cultivo. La aplicación de N incrementó la diversidad alfa de las comunidades de HFMA residentes en el suelo, aumentando el número de VTX por muestra lo que también se manifestó en el índice Shannon. La aplicación de N aumentó la diversidad en 8 de las 9 familias detectadas al aumentar el número de OTUs, en promedio, en un 90%. Glomeraceae fue la familia más abundante en todas las muestras. La oferta de P tuvo una influencia significativa en la composición de las comunidades de HFMA, haciendo que las comunidades se asemejen por tratamiento de P en ambos muestreos realizados. La fertilización fosfatada redujo en un 21% el número de OTUs en Glomeraceae tanto en el estadio V6 como R1 del cultivo. Se pudieron identificar taxones indicadores en cada tratamiento. Estos resultados ponen en valor la incidencia de las prácticas de fertilización más frecuentes en los sistemas agrícolas de la Región Pampeana Argentina sobre las comunidades de HFMA residentes en el suelo y pueden brindar un punto de partida en el desarrollo de estrategias de manejo asociadas a potenciar las bondades de los HFMA en la producción agrícola.

Mycorrhization is a symbiotic relationship involving arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and plant roots. Through this symbiosis, plants receive soil resources captured by the extraradical mycelium of the fungi and provide the fungi with organic carbon. This exchange is affected by the surrounding environment, with nutrient availability being a key modulating factor. The objective of this thesis was to evaluate the effect of continuous, long-term application of phosphorus (P) and nitrogen (N) in the soil on AMF communities residing in the rhizosphere. The experiment was conducted on a long-term field trial where four fertilization treatments were evaluated: P0N0 (control), P0N1 (100 kg N ha-1), P1N0 (24 kg P ha-1 ), and P1N1 (24 kg P ha-1 and 100 kg N ha-1). Sampling was carried out throughout the maize growth cycle at stages V3, V6, V9, R1, R4, and R6. Evaluations included: (a) aerial biomass accumulation, P and N uptake, and yield; (b) the presence of hyphae, arbuscules, and vesicles in all samplings; and (c) AMF diversity in rhizospheric soil samples taken at stages V6 and R1 through high-throughput sequencing of the 18S rDNA region. It was observed that N was the main determinant of biomass accumulation and yield in the crop. P and N uptake was closely linked to fertilization. Maize roots showed mycorrhization rates above 55% throughout the crop cycle. Phosphorus fertilization was the main modulator of mycorrhization. The addition of P had a suppressive effect on arbuscule formation, though this was not consistent throughout the crop cycle. N application reduced vesicle formation only at the R6 stage of the crop. N application increased the alpha diversity of AMF communities in the soil, raising the number of VTX per sample, which was also reflected in the Shannon index. N application increased diversity in 8 of the 9 detected families by increasing the number of OTUs by an average of 90%. Glomeraceae was the most abundant family in all samples. P supply had a significant influence on the composition of AMF communities, making the communities similar by P treatment in both samplings. Phosphorus fertilization reduced the number of OTUs in Glomeraceae by 21% in both the V6 and R1 stages of the crop. Indicator taxa were identified for each treatment. These results highlight the impact of common fertilization practices in the agricultural systems of the Pampean Region of Argentina on resident AMF communities and can provide a starting point for developing management strategies to enhance the benefits of AMF in agricultural production.