Scientometric analysis of Colombian research on bio-inoculants for agricultural production / Análisis cienciométrico de investigación colombiana en bio-inoculantes para producción agrícola / Análise cientométrica das pesquisas colombianas em bioinoculantes para a produção agrícola

The excessive use of synthetic chemical inputs in agricultural production has led to the disruption of biogeochemical cycles. One of the alternatives that arose within the systems of sustainable agriculture was the partial or total replacement of chemicals by biological substances. The analysis of relevant scientific literature has become a tool for assessing the quality of knowledge generation and its impact on the environment. A scientometric analysis was conducted of Colombian research on bio-inoculants from 2009 through 2014 in journals added to the Web of SciencesTM in order to identify the characteristics of the main target crops, the microorganisms used, and the beneficial effects on agriculture. In this work, 34 articles were identified: 24 (71 %) were research on bio-fertilizer development and 10 (29 %) on bio-pesticides. Articles mainly focused on the study of Gram-negative bacilli affecting the area (77 %), while others focused on issues and topics surrounding vegetables (30 %).The analysis of co-occurrence of keywords identified: i. several genera of microorganisms (e.g. A%otobacter sp., Bradyrhi%obium sp.) and sustainable agriculture as issues that have a leading role in this scientific field, ii. plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) as an emerging issue, iii. biological nitrogen fixation (BNF) as a subject which has risen in a complementary manner and iv. endophytic bacteria and biodiversity as issues in growth. This study showed that research in Colombia could be targeted on issues such as endophytic bacteria, diversity and productivity.

El uso excesivo de insumos sintéticos en la producción agrícola ha llevado a la disrupción de los ciclos biogeoquímicos. Como alternativa a este problema, los sistemas de agricultura sostenible han reemplazado parcial o totalmente los químicos por sustancias biológicas. El análisis de literatura científica relevante se ha convertido en una herramienta para determinar la calidad de la generación de conocimiento en este campo y su impacto en el ambiente.Se llevó a cabo un análisis cienciométrico de la investigación en Colombia sobre bioinoculantes entre 2009 y 2014. Se tuvieron en cuenta revistas indizadas en la Red de Ciencias®. Se buscó identificar las características de los principales cultivos, los microorganismos utilizados y sus efectos benéficos en la agricultura. Se seleccionaron 34 artículos: 24 (71%) sobre desarrollo de biofertilizantes y 10 (29%) sobre biopesticidas. Los artículos se enfocaron principalmente en el estudio de bacilos Gram-negativos (77%), mientras que otros se enfocaron en los temas relativos a hortalizas (30%). El análisis de co-ocurrencia de palabras claves identificó: i. Algunos géneros de microorganismos (Azptobacter sp., Bradyrhizobium sp.) y la agricultura sostenible como temas relevantes en este campo, ii. Rizobacterias promotoras del crecimiento en plantas (PGPR) como un tópico emergente, iii. Fijación biológica de nitrógeno (FBN) como un tema emergente y complementario y iv. Bacterias endofíticas y biodiversidad como tópicos en crecimiento. Este estudio mostró también que la investigación en Colombia podría enfocarse en temas como bacterias endofíticas, diversidad y productividad.

O uso excessivo de produtos químicos sintéticos na produção agrícola levou a uma perturbação dos ciclos biogeoquímicos. Uma das alternativas que surgiram dentro dos sistemas de agricultura sustentável foi a substituição total ou parcial de compostos químicos por substancias biológicas. O estudo de literatura científica relevante se tornou uma ferramenta para avaliar a qualidade da geração de conhecimento e seu impacto no meio ambiente. A análise cientométrica foi realizada em investigacoes colombianas sobre bioinoculantes de 2009 a 2014, em revistas disponíveis em Web of ScienceTM, com o intuito de identificar as características das principais culturas alvos, os microorganismos utilizados, e o efeito benéfico na agricultura. Neste trabalho, 34 artigos foram identificados: 24 (71 %) eram pesquisas sobre o desenvolvimiento de biofertilizantes e 10 (29 %) sobre biopesticidas. Os artigos eram focados principalmente no estudo de bacilos Gram-negativos afetando a área (77 %), enquanto que outros eram voltados a questoes e temas de vegetais (30 %). A análise de coocorréncia de palavras-chave identificou: i. diversos géneros de microorganismos (Ex. Azptobacter sp., Bradyrhizpbium sp.) e agricultura sustentável como questóes fundamentais nesta área científica, ii. rizobactéricas promotoras de crescimento de plantas (PGPR) como um tema emergente, iii. fixação biológica de nitrogénio (BNF) como um assunto que tem surgido de maneira complementar e iv. bactérias endofíticas e biodiversidade como temas em crescimento. Este estudo mostrou que a pesquisa na Colombia poderia ser dirigida a questoes como bactérias endofíticas, diversidade e produtividade.

Diseño de un medio para la producción de un co־cultivo de bacterias fosfato solubilizadoras con actividad fosfatasa / Design of a culture media for the production of a phosphate-solubilizing bacteria co-culture / Desenho de um meio para a produção de uma co-cultura de bactérias solubilizadoras de fosfato com actividade da fosfatase

Objetivo. Diseñar un medio de cultivo complejo para la producción de biomasa y fosfatasas ácidas a partir de bacterias solubilizadoras de fosfatos aisladas de suelo. Materiales y métodos. A partir de muestras de suelo de cultivos de palma de aceite se realizaron los aislamientos y la selección de bacterias fosfato solubilizadoras (BFS) en agar SMRS1, las cuales fueron sometidas a pruebas de antagonismo con el fin de verificar su aptitud para la formación de co-cultivos. Posteriormente, se realizó un diseño experimental Box-Behnken para evaluar el efecto de cada uno de los componentes del medio de cultivo sobre la producción de biomasa y enzimas fosfatasas a escala de laboratorio. Finalmente se realizaron curvas de crecimiento y de producción de enzima para determinar los tiempos de producción. Resultados. Se obtuvieron 5 bacterias fosfato solubilizadoras, de las cuales 3 fueron seleccionadas con base en el índice de solubilización; dichas cepas, de morfología bacilar Gram negativa, fueron identificadas como A, B y C, cuyos índices de solubilización correspondieron a 2,03, 2,12 y 2,83, respectivamente. De acuerdo con los análisis de ANOVA para el diseño experimental de Box Behnken, el factor que tuvo efecto significativo sobre la actividad fosfatasa (p<0,01), fue el hidrolizado de levadura, y el formulado que generó la mayor concentración de biomasa y actividad fosfatasa (p<0,01) fue el que contenía 10, 15 y 2,5 gL-1 de roca fosfórica sacarosa e hidrolizado de levadura, respectivamente, obteniendo valores máximos de biomasa y actividad fosfatasa de 11,8 unidades logarítmicas de UFC y 12,9 unidades fosfatasa con incubación por 24 horas a 100 rpm. Conclusión. Se determinó que el medio con formulación 10gL-1 de roca fosfórica, 2,5gL-1 de hidrolizado de levadura y 15gL-1 de sacarosa comercial, fue ideal para la producción de biomasa y enzimas fosfatasas a partir de las cepas evaluadas. Así mismo, se comprobó que el hidrolizado de levadura fue el único factor significativamente influyente en la producción de enzimas fosfatasas.

Objective. To design a complex culture media for the production of biomass and acid phosphatases from phosphate-solubilizing bacteria isolated from soil. Materials and methods. Phosphate-solubilizing bacteria were isolated from oil palm crop soil samples and selected on SMRS1 agar, which were then assessed with antagonism tests to verify their aptitude to form a co-culture. A Box-Behnken experimental design was applied to evaluate the effect of each one of the culture media components on the production of biomass and phosphatase enzymes at a laboratory scale. Finally, microbial growth and enzyme production curves were carried out in order to determine their production times. Results. Five phosphate-solubilizing bacterial strains were isolated and three of them were selected based on their solubilization indices. These Gram negative strains with bacillus morphology were identified as A, B and C; their solubilization indices were 2.03, 2.12, and 2.83, respectively. According to the ANOVA analyses for the Box-Behnken design, the only factor which had a significant effect on the phosphatase activity (p<0.01) was hydrolyzed yeast, and the formulation that generated the highest biomass concentration and phosphatase activity (p<0.01) contained 10, 15 and 2.5 gL-1 of phosphoric rock, sucrose and hydrolyzed yeast, respectively. After 24 hours of incubation at 100 rpm, the highest values of biomass and phosphatase activity were obtained: 11.8 logarithmic units of CFU and 12.9 phosphatase units. Conclusion. We determined that the culture media based on phosphoric rock 10 gL-1, hydrolyzed yeast 2.5 gL-1 and commercial sucrose 15 gL-1 was ideal for the production of biomass and phosphatases by the strains evaluated; likewise, we proved that the hydrolyzed yeast was the only factor significantly influential for the production of phosphatases.

Objetivo. Desenhar um meio de cultura complexo para a produção de biomassa e fosfatase ácida a partir de bactérias solubilizadoras de fosfato isoladas do solo. Materiais e métodos. De amostras de solo de plantações de dendezeiros foram isoladas e selecionadas bactérias solubilizadoras de fosfato (BFS) em ágar SMRS1, que foram testadas em provas de antagonismo para verificar sua capacidade de formar co-culturas. Subsequentemente, foi realizado um desenho experimental do tipo Box-Behnken para avaliar o efeito de cada um dos componentes do meio de cultura na produção de biomassa e de enzimas fosfatase a escala de laboratório. Finalmente foram realizadas curvas de crescimento e de produção da enzima para determinar os tempos de produção. Resultados. Foram obtidas 5 bactérias solubilizadoras de fosfato, das quais 3 foram selecionadas com base no índice de solubilização, tais cepas, de morfologia bacilar Gram negativas, foram identificadas como A, B e C, cujos índices de solubilização corresponderam a 2,03, 2 12 e 2,83, respectivamente. De acordo com a análise ANOVA para o desenho experimental do tipo Box Behnken, o fator que teve efeito significativo na atividade da fosfatase (p <0,01), foi o hidrolisado de levedura, e o formulado que gerou a maior concentração de biomassa e atividade da fosfatase (p <0,01) foi aquel que contive 10, 15 e 2,5 gL-1 de rocha fosfato sacarose e hidrolisado de levedura, respectivamente, obtendo-se valores máximos de biomassa e atividade de fosfatase de 11,8 unidades log de UFC e 12,9 unidades de fosfatase com incubação durante 24 horas a 100 rpm. Conclusão. Foi determinado que o meio com formulação 10gL-1 de rocha fosfórica, 2,5 gL-1 de hidrolisado de levedura e 15gL-1 de sacarose comercial, foi ideal para a produção de biomassa e enzimas fosfatase a partir das cepas avaliadas. Da mesma forma, verificou-se que o hidrolisado de levedura foi o único fator significativo influente na produção de enzimas fosfatase.

Efecto biofertilizante del preparado: residuos vegetales - bacteria nativa diazótrofa, sobre las variables biométricas en plántulas de Rhapanus sativus / Biofertilizer effect of the prepared from vegetales wastes - diazotroph native bacterium on biometrics variables of Rhapanus sativus seedlings

El uso de bioinoculantes a base de microorganismos con potencial biofertilizante representa una alternativa económicamente viable y de producción limpia para el sector agrícola. El objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto biofertilizante de un preparado elaborado con residuos sólidos vegetales (RSV) procedentes del mercado y la bacteria nativa diazótrofa Azotobacter A15M2G. Se elaboraron biopreparados utilizando diferentes concentraciones de bacteria (106, 107 y 108 UFC) en un medio de cultivo obtenido a partir del 25% p/v de cada uno de los siguientes RSV: Brassica oleracea (repollo), Lactuca sativa (lechuga) y Allium fistulosum (cebollín). Los biopreparados fueron evaluados en plantas de rábano (Rhapanus sativus) en invernadero, utilizando un diseño estadístico completamente al azar de 5 tratamientos con 3 repeticiones: T1, control; T2, semillas pregerminadas tratadas con RSV al 25% p/v; T3, semillas pregerminadas con bioinoculante de 106 UFC; T4, semillas pregerminadas con bioinoculante de 107 UFC; T5, semillas pregerminadas con bioinoculante de 108 UFC. Se evaluó: número de hojas, área foliar, longitud de la planta, longitud de la raíz y peso seco de toda la planta (ensayos por triplicado). Se observó un incremento altamente significativo en peso seco para T5 (0,88 g) y T4 (1,10 g); y diferencias significativas en el área foliar, para los mismos tratamientos, con un valor superior a 2000 cm2. El biopreparado con bacterias nativas y RSV mejoró el crecimiento y desarrollo de las plantas de rábano, pudiéndose dar un valor agregado a estos residuos y de esta manera obtener un biofertilizante potencialmente utilizable en otros cultivos.

The use of bioinoculantes from microorganisms with biofertilizer potential, represents an economically viable alternative and of clean production for the agricultural sector. The aim of this study was to evaluate the effect of biofertilizer preparation obtained from vegetable solid waste (RSV) of the market and the native bacteria Azotobacter A15M2G diazotroph.Biological cultures were prepared using different inoculum concentrations, 106, 107 y 108 UFC in a culture medium obtained from 25% w / v of each of the following substrates: Brassica oleracea (cabbage), Lactuca sativa (lettuce) and Allium fistulosum (chives). The microbial inoculants were evaluated in radish plants (Rhapanus sativus) in greenhouse using a completely randomized design of 5 treatments with 3 replicates: T1, pre-germinated seeds without any treatment; T2, pre-germinated seeds treated with the dye waste vegetables 25% w / v; T3, pre-germinated seeds treated with bacterial concentration bioinoculants to 106 UFC; T4, pre-germinated seeds treated with bacterial concentration bioinoculants to 107 UFC, and T5, pre-germinated seeds treated with bacterial concentration bioinoculants to 108 UFC. Assessed variables were: number of leaves, leaf area, plant length, root length and dry weight of the entire plant (all assays in triplicate). The results showed a highly significant increase in dry weight, for T5 (0.88 g) and T4(1.10 g); and significant differences in leaf area for the same treatments, with a value greater than 2000 cm2, compared to others. The biopreparado from native bacteria and RSV improved the growth and development of the radish plants, being able to give a added value to these residues and to obtain a potentially usable biofertilizer in other cultures.

Role of bioinoculants and organic fertilizers in fodder production and quality of leguminous tree species.

The comparative effect of dual inoculation of native N fixer (Rhizobium) and AM fungi consortia with different organic fertilizers (vermicompost and farm yard manure) on fodder production and quality of two leguminous tree species (Leucaena leucocephala (Lam) de. Wit. and Sesbania sesban (L.) Merr.) in silvopastoral system and their impact on the fodder production of un-inoculated Panicum maximum Jacq. under cut and carry system. After three years of plantation maximum tree survival was in L. leucocephala in all the treatments in comparison to S. sesban while fodder production was more in S. sesban for initial two years and in third year it accelerated in L. leucocephala. Dual inoculation with vermicompost significantly improved fodder production, fodder quality and rhizosphere microflora in L. leucocephala but in S. sesban dual inoculation was at par with single inoculation of N fixer, AM fungi and control (without inoculation). The grass production was higher with L. leucocephala for two years while in third year it was more with S. sesban. The association of Rhizobium with AM fungi in L. leucocephala was better than in S. sesban.