Efecto del fósforo solubilizado por Aspergillus niger sobre plantas de frijol (Phaseolus vulgaris L.) y maíz (Zea mays L.) en condiciones de invernadero

Resumen Ante el incremento de la demanda de alimentos de origen agrícola, los sistemas de producción requieren incorporar estrategias que aumenten el rendimiento de los cultivos, una de estas estrategias es la fertilización. En este contexto, el fósforo (P) ocupa el segundo lugar en términos de la cantidad aplicada a nivel de fertilizantes en todo el mundo. Los fertilizantes fosfatados se obtienen de depósitos minerales no renovables, principalmente rocas fosfóricas (RF) y los costos de producción de fertilizantes son altos ya que las RF de alto grado de reactividad son cada vez más escasas (Chojnacka et al., 2020) y su aplicación no satisface las demandan de P de muchos cultivos de corto plazo debido a la lenta liberación de fosfato a partir de ellas (Mendes et al., 2021a). Las tecnologías utilizadas en la industria de los fertilizantes fosfatados se han basado en el tratamiento de las RF con ácido sulfúrico para la producción de estos (Chojnacka et al., 2020). Por lo tanto, los costos de procesamiento y del producto final están fuertemente influenciados por la demanda de azufre elemental (Mendes et al., 2021a). En consecuencia, las alternativas que reduzcan los costos de procesamiento de RF pueden tener un fuerte impacto en la producción de fertilizantes fosfatados, especialmente si hacen económica y técnicamente factible el uso de rocas fosfóricas de baja grado de reactividad. Esto permitiría la incorporación de minerales actualmente rechazados en la producción, extendiendo la vida útil de las reservas de fosforo. Estudios previos han destacado el potencial del ácido oxálico (AO) en la solubilización de RF (Do Nascimento et al.,2021), siendo este ácido capaz de extraer el 100% de P presenten en rocas de diferentes orígenes y grados de reactividad, presentando una eficiencia mayor que el ácido sulfúrico, liberando más P por mol de ácido aplicado (Mendes et al., 2020), por consiguiente, el ácido oxálico producido por microorganismos representa una alternativa prometedora para el bioprocesamiento de RF, ofreciendo un método eficiente, de bajo costo y amigable con el medio ambiente para la extracción de fósforo (Liang and Gadd, 2017; Mendes et al., 2020; Rawat et al., 2021). Resultados de estudios publicados en la literatura informan que durante la interacción de la RF con el ácido oxálico es formado oxalato de calcio, este participa en los ciclos de Ca y P, pero rara vez se acumula debido a la degradación microbiana (Dauer y Perakis, 2014). Por lo tanto, es probable que la aplicación del producto de reacción al suelo sin un procesamiento adicional para eliminar el oxalato de calcio pueda ser eficaz como fertilizante de fósforo y como fuente de calcio (Mendes et al., 2021a). Además, el ácido oxálico forma oxalatos poco solubles con muchos metales potencialmente tóxicos que pueden estar presentes en la RF, como Cu, Ni y Pb (Liang y Gadd, 2017), que pueden reducir el riesgo de contaminación del suelo. Es de resaltar que la biosíntesis de ácido oxálico debe ser económicamente competitiva, para la producción industrial y los microorganismos deben poder crecer en materias primas con fuentes renovables de carbono a bajo costo para la agroindustria (Musiał et al., 2011; Vassileva et al. 2014). Es así, como diferentes investigaciones muestran que la glicerina cruda, un co-producto de la industria del biodiesel, puede ser utilizada de manera eficiente en la síntesis de ácido oxálico por cepas de hongos como Aspergillus niger (Musiał & Rymowicz, 2006; André et al., 2010; Musiał et al., 2011; Papanikolaou et al., 2017), esto confirma la necesidad de desarrollar biotecnologías innovadoras y rentables que involucren este subproducto del biodiesel. Mendes et al., (2021a) ha demostrado que el ácido oxálico de síntesis biológicas puede extraer eficientemente P de la RP empleando sobrenadante biológico que contiene una concentración de ~ 100 mM de ácido oxálico producido por Aspergillus niger extrajo ~ 74% del P contenido en la roca fosfórica. Sin embargo, hasta el momento no se han reportado investigaciones donde se utilice glicerina cruda para producir ácido oxálico y su posterior uso en la solubilización de roca fosfórica. Actualmente, se enfrenta una situación crítica en cuanto a la demanda de alimentos, debido a diversos factores como el cambio climático, la disminución de recursos naturales, el incremento demográfico y prácticas agrícolas poco sostenibles (Mendes et al., 2021ab; Olagunju et al., 2021). Por tanto, es esencial evaluar este tipo de propuestas biotecnológica en plantas de relevancia agrícola. Experimentos realizados en plantas de trigo en diferentes tipos de suelos demostraron la eficiencia de la aplicación de roca fósforica de baja reactividad previamente tratada con ácido oxálico de síntesis química en combinación con DAP (Fosfato diamónico) aumentando la disponibilidad de P en el suelo e indicando que podría reducirse el 50% del uso de fertilizantes químicos fosfatados (Biswas et al., 2022; Biswas et al., 2023), por otro lado, Rasool et al., (2021) evaluó la adición de roca fosfórica previamente activada con ácido oxálico de síntesis química, que fue sometida a un tratamiento de secado y posteriormente adicionada a suelos para la producción de plantas de frijol mungo, evidenciaron una mejora significativa en la concentración de fósforo disponible en suelo en comparación con los controles. No obstante, no se han publicado investigaciones donde se utilice el producto de la solubilización de fósforo a partir de roca fosfórica utilizando ácidos orgánicos, como el ácido oxálico, y su adición directa a un sistema de producción agrícola. Por tanto, este proyecto de investigación se plantea como objetivo general evaluar el efecto del fósforo solubilizado a partir de la roca fosfórica Araxá por Aspergillus niger en el desarrollo de plantas de frijol (Phaseolus vulgaris L.) y maíz (Zea mays L.) en condiciones de invernadero.