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Introducción
El suelo es un recurso esencial para los ecosistemas y la producción de alimentos, vital para la humanidad (Burbano-Orjuela, 2016). El suelo franco-arenoso ha sido objeto de estudio debido a sus características distintivas (Xu et al., 2024). En Perú, este tipo de suelo se encuentra principalmente en campos costeros y se distingue por un pH alcalino, niveles moderados de fósforo, alta disponibilidad de potasio, baja presencia de materia orgánica y alta conductividad eléctrica (Lizarbe Alache et al., 2020).
Para garantizar la productividad agrícola, se recurre frecuentemente a la aplicación de plaguicidas, entre ellos los organofosforados (Badii et al., 2015). El glifosato (GLI) es un herbicida posemergente de amplio espectro (Arispe-Vázquez et al., 2023). Este plaguicida sistémico, perteneciente al grupo de los organofosforados, se utiliza para el control de malezas de hoja ancha, anuales y perennes (Ledoux et al., 2020). Se emplea como ingrediente activo en diversas formulaciones comerciales, las cuales varían en su forma química, concentración de ingrediente activo y proporción de componentes inertes (Ledoux et al., 2020).
El GLI es uno de los herbicidas más utilizados a nivel mundial. En Perú, se comercializa bajo más de 30 marcas diferentes (Pedemonte Castro, 2017). Su capacidad de adherencia al suelo depende de sus propiedades fisicoquímicas (Ledoux et al., 2020). En suelos con textura franco-arenosa, su movilidad es limitada, lo que reduce su probabilidad de alcanzar las aguas subterráneas, especialmente más allá de los 15 cm de profundidad (Villarreal, 2018). La aplicación de GLI se relaciona con cambios en la actividad, cantidad y composición de la comunidad microbiana del suelo (Romano Armada et al., 2019), lo cual afecta la calidad química y física de este (Pronk et al., 2017).
El GLI presenta una vida media relativamente corta, asociada a su capacidad de biodegradación por microorganismos, y es dependiente de la concentración de nutrientes, tipo de suelo, niveles de pH, materia orgánica (González Ortega & Fuentes Ponce, 2022), conductividad eléctrica, fósforo y potasio (Tofiño Rivera et al., 2020). Los microorganismos del suelo, como las bacterias, tienen la capacidad de metabolizar el GLI, y son fuente de carbono, nitrógeno y fósforo (González Ortega & Fuentes Ponce, 2022).
Dentro de los microorganismos, se han aislado bacterias promotoras del crecimiento de plantas con resistencia al GLI, como Ochrobactrum anthropi (Singh et al., 2020) y Pseudomonas aeruginosa (Ezaka et al., 2018). Otros estudios han demostrado que O. anthropi puede metabolizar este herbicida en un periodo de 120 a 400 horas (Rossi et al., 2021). Se ha documentado la capacidad de degradación de GLI por veintiocho especies bacterianas, incluido el consorcio formado por: O. anthropi y P. aeruginosa, con capacidad de degradación intermedia (Castrejón-Godínez et al., 2021).
Pisum sativum (arveja) es una de las fabáceas más sensibles a contaminantes químicos y se utiliza frecuentemente como planta bioindicadora (Singh et al., 2019). Esta especie es ideal para evaluar los efectos adversos del GLI (Singh et al., 2020). Además, presenta cambios en su crecimiento y, debido a su bajo costo, resulta adecuada para la investigación (Cantaro Segura, 2019). Este estudio tuvo como objetivo evaluar la toxicidad del GLI en la raíz, tallo y raíz + tallo de Pisum sativum (arveja) en suelo franco-arenoso, con la presencia de las bacterias Ochrobactrum anthropi y Pseudomonas aeruginosa de manera individual y en un consorcio bacteriano conformado por ambos microorganismos.
Materiales y métodos
Sitio y periodo experimental
El estudio fue aprobado por el Comité Institucional de Ética en Investigación con Animales y Biodiversidad de la Universidad Científica del Sur (Constancia n.º 057-CIEI-AB-CIENTÍFICA-2022) y se llevó a cabo en un invernadero de dicha universidad, ubicado en Villa El Salvador, Lima, Perú (latitud: -12.220000, longitud: -76.978056), a 5 m s. n. m. En el invernadero se registró una temperatura promedio de 20 °C y una humedad relativa del 70 %. El periodo experimental abarcó de octubre de 2022 a junio de 2023.
Muestras de suelos franco-arenosos
Las muestras se recolectaron en el centro poblado Quebrada Verde, Pachacámac, Lima, Perú (12° 35' 14" S; 75° 47' 39" O). Se extrajeron 3 kg de suelo de 48 puntos a 30 cm de profundidad, para un total de 144 kg (Ministerio del Ambiente, 2014). Tras el almacenamiento y etiquetado, el suelo se transportó al invernadero para el experimento con herbicida GLI (concentrado soluble en agua, producto comercial Roundup® a 360 g/L, Bayer®). Se colocaron 1,5 kg de suelo franco-arenoso en macetas de 2 L con drenaje. Se evaluaron 96 macetas: 32 tratamientos, cada uno con tres repeticiones.
Consorcio bacteriano e incorporación del GLI al suelo
La bacteria O. anthropi (ATCC BAA-749) fue adquirida como cepa referenciada de la organización American Type Culture Collection, ubicada en Virginia, EE. UU. Por su parte, la bacteria P. aeruginosa (ATCC 17853) fue obtenida del Laboratorio de Investigación de Microbiología Molecular y Genómica Bacteriana de la Universidad Científica del Sur, Lima, Perú. Se agregó GLI a las macetas de suelo según lo indicado en el Cuadro 1, a 480 g L-1. Se diluyeron 2 L de GLI en 100 L de agua destilada. Las macetas permanecieron con GLI por tres meses para asegurar su adherencia a los coloides del suelo (Suwardji & Sudanth, 2021).
Cuadro 1 Tratamientos sin y con glifosato a diferentes concentraciones en presencia microbiana sobre la materia orgánica en suelo y suelo + Pisum sativum. Entre octubre de 2022 y junio de 2023, en un invernadero en Lima, Perú.
| Tratamientos | Sin glifosato (control) | Con glifosato | ||
| 4,36 mL L-1 | 8,71 mL L-1 | 17,42 mL L-1 | ||
| Suelo | T1 | T2 | T3 | T4 |
| Suelo + P. aeruginosa | T5 | T6 | T7 | T8 |
| Suelo + O. anthropi | T9 | T10 | T11 | T12 |
| Suelo + P. aeruginosa + O. anthropi | T13 | T14 | T15 | T16 |
| Suelo + P. sativum | T17 | T18 | T19 | T20 |
| Suelo + P. sativum + P. aeruginosa | T21 | T22 | T23 | T24 |
| Suelo + P. sativum + O. anthropi | T25 | T26 | T27 | T28 |
| Suelo + P. sativum + P. aeruginosa + O. anthropi | T29 | T30 | T31 | T32 |
T1 a T16 equivalen a los tratamientos sin P. sativum aplicado en mL L-1 y T17 a T32 equivalen al suelo con los diferentes tratamientos con P. sativum y los grupos bacterianos. / T1 to T16 refer to treatments without P. sativum applied in mL L-1, and T17 to T32 refer to soil treated with P. sativum and bacterial groups.
Diseño experimental
Se llevó a cabo un diseño completamente aleatorizado que incluyó 32 tratamientos distribuidos en un total de 96 macetas. Consistió en doce macetas a base de un control sin GLI 0 % (0 mL L-1) y tres niveles de concentración de GLI: 2 % (4,36 mL L-1), 4 % (8,71 mL L-1) y 8 % (17,42 mL L-1), cada uno con tres repeticiones (T1 a T4). Los tratamientos T5 a T16 incluyeron suelo inoculado con grupos bacterianos de P. aeruginosa, O. anthropi y el consorcio bacteriano, para un total de 36 macetas. Los tratamientos T17 a T32 consistieron en suelo con los mismos grupos bacterianos más P. sativum, con un total de 48 macetas (Cuadro 1).
Preparación del inóculo bacteriano
Las cepas O. anthropi y P. aeruginosa se incubaron a 35 ºC durante 24 h en placas Petri con agar nutritivo y se transfirieron a matraces Erlenmeyer de 500 mL con caldo nutritivo para promover un mayor crecimiento poblacional a 36 °C, con agitación continua durante 24 h. Las bacterias se inocularon matraces aforados de 6 L que contenían 4800 mL de suero fisiológico al 0,5 %. La concentración bacteriana en los matraces se ajustó a la escala 0,5 de McFarland (1,5 × 108 UFC/mL) para obtener 4800 mL de solución bacteriana (Heck et al., 2015).
Inoculación de bacterias en macetas de suelo
Se extrajeron 200 mL de los matraces aforados con la solución bacteriana para el riego superficial de cada maceta en una única ocasión, incluidos los controles. Una semana después de la inoculación bacteriana, se sembraron tres semillas de P. sativum por maceta. Durante el periodo de crecimiento de las plantas, todas las macetas se regaron con 200 mL de agua de grifo potable declorinada de forma interdiaria.
Efecto del glifosato
Los parámetros biométricos evaluados en P. sativum incluyeron longitud del tallo, longitud de la raíz y biomasa. La longitud del tallo se midió de manera interdiaria entre 14 y 21 días después de la emergencia del 50 % de las plántulas del grupo control. La longitud de la raíz se midió una sola vez, en el día 21, tras extraer las plantas de las macetas. La biomasa húmeda se evaluó midiendo el peso total de la planta en estado fresco, considerando el peso fresco del tallo y la raíz. La biomasa seca se obtuvo del peso seco del tallo y la raíz.
Parámetros edafológicos después del proceso de la aplicación del glifosato
Los parámetros edafológicos evaluados incluyeron la materia orgánica, determinada mediante el método de oxidación húmeda con una solución titulante compuesta por sulfato ferroso, según el procedimiento de Walkley-Black, y multiplicada por el factor 1,724 (Izquierdo Bautista & Arévalo Hernández, 2021); la conductividad eléctrica (CE), obtenida del extracto de la pasta saturada (Merani et al., 2019), y el pH, medido a partir de la lectura del extracto de relación suelo-agua 1:1 (Gutiérrez & Cáceres, 2018). Además, el potasio disponible (K+) se determinó por medio del extracto de acetato de amonio 1N (Grewal et al., 2017), y el fósforo (P) se midió con el método de Olsen modificado (Carrero et al., 2015).
Análisis estadístico
Se implementó un diseño completamente aleatorizado para los 32 tratamientos, que incluyó mediciones de longitud de raíz y tallo, biomasa de raíz y tallo, biomasa de raíz y tallo, así como la secuencia NOEC-LOEC y parámetros edafológicos del suelo. Los datos se analizaron con la prueba de Shapiro-Wilk y se observó que no cumplían con la normalidad de los datos. Por lo tanto, se aplicó la prueba no paramétrica de Kruskal-Wallis, complementada con la prueba de Games-Howell para la comparación de medias (p < 0,05) del promedio de las tres réplicas. Se utilizó el software IBM SPSS Statistics 24.
Resultados
Materia orgánica
En las macetas con suelo, microorganismos y GLI a las cuatro concentraciones no se observaron diferencias significativas (Cuadro 2). En las macetas con suelo, microorganismos y P. sativum, se destacó el tratamiento de suelo + P. sativum sin bacterias como el único que mostró una diferencia significativa (Cuadro 2). Esto ocurrió con una concentración de GLI al 8 % (17,42 mL L-1), en contraste con el control de GLI al 0 % (0 mL L-1) (Cuadro 2).
Cuadro 2 Efecto del glifosato (GLI) a diferentes concentraciones en presencia microbiana sobre parámetros edafológicos en suelo y suelo + Pisum sativum. Entre octubre de 2022 y junio de 2023, en un invernadero en Lima, Perú.
| GLI | T | MO | CE | pH | P | K | ||||||
| X | p | X | p | X | p | X | p | X | p | |||
| 0 % | T1 | 3,21 | a | 10,48 | a | 7,56 | a | 52,26 | a | 1241,60 | a | |
| T5 | 3,41 | a | 14,61 | a | 7,52 | a | 57,52 | a | 1322,33 | a | ||
| T9 | 3,38 | a | 13,18 | a | 7,55 | a | 62,69 | a | 1776,87 | a | ||
| T13 | 3,15 | a | 9,57 | a | 7,56 | a | 58,69 | a | 1429,00 | a | ||
| T17 | 2,99 | a | 10,58 | a | 7,58 | a | 45,73 | a | 1069,73 | a | ||
| T21 | 3,35 | a | 10,53 | a | 7,54 | a | 50,04 | a | 1023,53 | a | ||
| T25 | 3,13 | a | 8,84 | a | 7,66 | a | 49,88 | a | 1657,60 | a | ||
| T29 | 2,60 | a | 11,30 | a | 7,63 | a | 45,91 | a | 1488,93 | a | ||
| 2 % | T2 | 3,81 | a | 6,86 | ab | 7,28 | b | 91,33 | b | 2762,20 | a | |
| T6 | 4,21 | a | 6,35 | ab | 7,07 | ab | 54,07 | ab | 3180,67 | a | ||
| T10 | 4,02 | a | 7,69 | ab | 7,26 | ab | 30,40 | a | 3220,00 | a | ||
| T14 | 4,24 | a | 7,43 | ab | 7,23 | ab | 27,47 | a | 3173,33 | a | ||
| T18 | 3,19 | a | 5,19 | a | 7,00 | a | 19,65 | a | 2640,00 | a | ||
| T22 | 3,45 | a | 7,38 | ab | 7,00 | a | 23,16 | a | 2290,00 | a | ||
| T26 | 4,46 | a | 9,29 | b | 7,05 | ab | 27,78 | a | 3100,00 | a | ||
| T30 | 3,90 | a | 8,34 | ab | 7,01 | ab | 23,93 | a | 3210,00 | a | ||
| 4 % | T3 | 4,18 | a | 7,00 | a | 7,23 | d | 29,75 | a | 3590,67 | b | |
| T7 | 4,92 | a | 8,21 | a | 7,19 | d | 28,30 | a | 3442,00 | ab | ||
| T11 | 3,93 | a | 8,04 | a | 7,23 | d | 51,89 | ab | 2860,67 | ab | ||
| T15 | 3,53 | a | 6,67 | a | 7,13 | cd | 80,61 | bc | 2093,80 | ab | ||
| T19 | 3,62 | a | 8,55 | a | 6,78 | bc | 116,70 | c | 2862,13 | ab | ||
| T23 | 3,64 | a | 7,03 | a | 6,74 | ab | 111,50 | c | 2585,33 | ab | ||
| T27 | 3,93 | a | 8,32 | a | 6,56 | ab | 105,70 | c | 2182,00 | ab | ||
| T31 | 4,07 | a | 8,55 | a | 6,38 | a | 100,29 | c | 1914,87 | a | ||
| 8 % | T4 | 4,53 | a | 6,43 | a | 7,10 | b | 84,19 | a | 3098,67 | a | |
| T8 | 3,68 | a | 7,71 | ab | 7,03 | b | 78,64 | a | 2505,60 | a | ||
| T12 | 4,63 | a | 7,50 | ab | 6,81 | bc | 80,21 | a | 2108,33 | a | ||
| T16 | 4,18 | a | 6,60 | a | 7,05 | b | 83,60 | a | 2017,67 | a | ||
| T20 | 4,43 | a | 8,92 | b | 6,46 | ab | 117,81 | b | 2691,33 | a | ||
| T24 | 4,17 | a | 9,46 | b | 6,84 | bc | 130,89 | b | 2216,67 | a | ||
| T28 | 3,81 | a | 9,38 | b | 6,54 | ab | 118,61 | b | 1990,13 | a | ||
| T32 | 4,24 | a | 9,46 | b | 6,34 | a | 111,43 | b | 1994,0000 | a | ||
T1 a T32 corresponden a los tratamientos presentados en el Cuadro 1. X = Promedio. Las letras distintas indican diferencias significativas en p < 0,05. MO: materia orgánica; CE: conductividad eléctrica. / T1 to T32 correspond to the treatments listed in Table 1. X = Mean. Different letters indicate significant differences at p < 0.05. MO: dry matter; CE: electrical conductivity.
Conductividad eléctrica (CE)
En las macetas con suelo y microorganismos, el GLI a distintas concentraciones afectó la CE (Cuadro 2). En el suelo + P. aeruginosa y en el suelo + O. anthropi, las concentraciones de GLI al 2 %, 4 % y 8 % mostraron diferencias significativas en comparación con el control (GLI al 0 %) (Cuadro 2). No se detectaron diferencias significativas en la CE en los tratamientos sin bacterias y en consorcio bacteriano (Cuadro 2). En las macetas con suelo, microorganismos y P. sativum, el tratamiento suelo + P. sativum L. sin bacterias fue el único con una diferencia significativa en presencia de GLI al 2 % (Cuadro 2).
pH
La distribución del pH en las macetas con suelo, microorganismos y GLI mostró variaciones en los tratamientos (Cuadro 2). En los tratamientos suelo sin bacterias, suelo + P. aeruginosa, suelo + O. anthropi y suelo + consorcio bacteriano, el pH disminuyó conforme aumentó la concentración de GLI, en comparación con el control (Cuadro 2). En las macetas con suelo, microorganismos, P. sativum y GLI, se observaron diferencias significativas en los tratamientos respectivos (Cuadro 2).
En suelo sin bacterias + P. sativum, suelo + P. aeruginosa + P. sativum y suelo + O. anthropi + P. sativum, se evidenciaron diferencias entre las tres concentraciones de GLI en comparación con el control (Cuadro 2). En el tratamiento suelo + consorcio bacteriano + P. sativum, se identificaron diferencias significativas en el pH de los suelos contaminados con GLI y el control. El pH fue menor en los suelos con GLI (Cuadro 2).
Fósforo (P)
En las macetas con suelo, los tratamientos de suelo sin bacterias, con GLI al 0 % mostraron un valor diferente respecto al GLI al 2 % y 8 % (Cuadro 2). En el suelo + consorcio bacteriano, el P no presentó diferencias entre las concentraciones de GLI al 4 % y 8 % en comparación con el control (Cuadro 2). En los tratamientos suelo + P. aeruginosa y suelo + O. anthropi, no se evidenciaron diferencias en los niveles de P (Cuadro 2). En las macetas con suelo, microorganismos y P. sativum, el GLI al 0 % y 2 % exhibió niveles bajos de P, con diferencias en relación con el GLI al 4 % y 8 % (Cuadro 2).
Potasio (K)
En las macetas con suelo, los tratamientos con distintas concentraciones de GLI no evidenciaron un efecto significativo sobre el K (Cuadro 2). En suelo + P. aeruginosa, el GLI al 0 % mostró una diferencia significativa frente al GLI al 2 % y 4 % (Cuadro 2). En suelo + consorcio bacteriano, el GLI al 0 % exhibió una diferencia significativa únicamente respecto a la concentración de GLI al 2 % (Cuadro 2).
Efectos del glifosato sobre P. sativum en diferentes grupos bacterianos
En las macetas con suelo, microorganismos y P. sativum, la longitud media de la raíz fue mayor en ausencia de GLI (0 %) (Cuadro 3). Las concentraciones de GLI al 4 % y 8 % redujeron significativamente la longitud de la raíz, mientras que al 2 %, se observó una diferencia significativa en todos los tratamientos, excepto en suelo + consorcio bacteriano (Cuadro 3). Para la longitud media del tallo al día 14, el suelo sin bacterias mostró diferencias significativas entre GLI al 0 %, 2 % y 8 % (Cuadro 3).
Cuadro 3 Efecto del glifosato a diferentes concentraciones en presencia microbiana sobre la longitud de la raíz y del tallo de Pisum sativum en diferentes días de tratamiento. Entre octubre de 2022 y junio de 2023, en un invernadero en Lima, Perú.
| Microorganismo | GLI | LR21 | LR14 | LT14 | LT18 | LT21 | ||||||
| % | X | p | X | p | X | p | X | p | X | p | ||
| Sin bacterias | 0 % | 8,67 | c | 15,38 | c | 18,75 | c | 25,25 | c | 34,88 | d | |
| 2 % | 4,75 | b | 16,83 | c | 19,00 | c | 25,42 | c | 26,58 | c | ||
| 4 % | 2,92 | a | 7,58 | b | 8,00 | b | 11,17 | b | 13,50 | b | ||
| 8 % | 1,53 | a | 1,17 | a | 1,25 | a | 1,58 | a | 1,58 | a | ||
| P. aeruginosa | 0 % | 7,83 | d | 12,25 | b | 14,63 | b | 21,00 | b | 26,50 | b | |
| 2 % | 5,17 | c | 13,17 | b | 15,00 | b | 20,50 | b | 24,33 | b | ||
| 4 % | 2,45 | b | 10,50 | b | 11,83 | b | 15,67 | b | 18,83 | b | ||
| 8 % | 0,98 | a | 2,67 | a | 2,67 | a | 2,83 | a | 3,42 | a | ||
| O. anthropi | 0 % | 7,17 | c | 13,63 | c | 15,25 | c | 25,50 | c | 30,75 | d | |
| 2 % | 4,87 | b | 10,67 | bc | 12,33 | bc | 17,83 | b | 21,50 | c | ||
| 4 % | 1,90 | a | 8,00 | b | 8,75 | b | 10,83 | b | 13,50 | b | ||
| 8 % | 1,08 | a | 2,25 | a | 2,37 | a | 2,70 | a | 2,87 | a | ||
| Consorcio bacteriano | 0 % | 7,17 | c | 16,50 | b | 18,13 | b | 24,75 | b | 28,25 | b | |
| 2 % | 6,17 | c | 16,08 | b | 17,67 | b | 23,83 | b | 27,50 | b | ||
| 4 % | 3,57 | b | 14,42 | b | 15,67 | b | 21,00 | b | 23,50 | b | ||
| 8 % | 1,85 | a | 4,67 | a | 4,83 | a | 6,17 | a | 6,83 | a | ||
GLI = Glifosato. GLI: 0 % (0 mL L-1), 2 % (4,36 mL L-1), 4 % (8,71 mL L-11) y 8 % (17,42 mL L-1). X = Promedio. LR21 = Longitud raíz día 21 (cm); LR14 = Longitud raíz día 14 (cm); LT14 = Longitud tallo día 14 (cm); LT18 = Longitud tallo día 18 (cm); LT21 = Longitud tallo día 21 (cm); X = promedio. Las letras distintas indican diferencias significativas en p < 0,05. / GLI = Glyphosate. GLI: 0 % (0 mL L-1), 2 % (4.36 mL L-1), 4 % (8.71 mL L-1), and 8 % (17.42 mL L-1). X = Mean. LR21 = Root length day 21 (cm); LR14 = Root length day 14 (cm); LT14 = Stem length day 14 (cm); LT18 = Stem length day 18 (cm); LT21 = Stem length day 21 (cm). X = Mean. Different letters indicate significant differences at p < 0.05.
En el GLI al 8 %, la longitud del tallo a 14 días mostró diferencias frente a las demás concentraciones (Cuadro 3). Los tratamientos a 14 días presentaron diferencias entre GLI al 0 % y GLI al 4 % y 8 % (Cuadro 3). Para el GLI al 2 %, la longitud media del tallo difirió con respecto al 8 % (Cuadro 3). En suelo + consorcio bacteriano, las concentraciones de GLI al 0 %, 2 % y 4 % exhibieron valores de longitud media del tallo que evidenciaron una diferencia en relación con el GLI al 8 % (Cuadro 3). En el día 21, las concentraciones de GLI al 0 %, 2 % y 4 % registraron longitudes mayores en comparación con el GLI al 8 % (Cuadro 3).
Efecto de GLI en la biomasa de P. sativum en diferentes grupos bacterianos
En ausencia de microorganismos, se detectaron diferencias significativas en el peso fresco del tallo y la raíz en respuesta a distintas concentraciones de GLI (Cuadro 4). Para el tallo, el control sin GLI (0 mL L-1) mostró una disminución del peso fresco conforme aumentó la concentración (Cuadro 4). En cuanto a la raíz, se encontraron pesos frescos diferentes en las concentraciones de GLI al 2 % y 8 % en comparación con el control sin GLI (Cuadro 4).
Cuadro 4 Efecto del glifosato a diferentes concentraciones en presencia microbiana sobre la biomasa de tallo fresco, raíz fresca, tallo + raíz fresca, tallo seco, raíz seca y tallo + raíz seca de Pisum sativum en diferentes días de tratamiento. Entre octubre de 2022 y junio de 2023, en un invernadero en Lima, Perú.
| Microorganismo | GLI | TF | RF | TRF | TS | RS | TRS | |||||||
| % | X | p | X | p | X | p | X | p | X | p | X | p | ||
| Sin bacterias | 0 % | 0,870 | c | 0,446 | b | 1,316 | b | 0,063 | a | 0,045 | a | 0,108 | a | |
| 2 % | 0,792 | bc | 0,107 | a | 0,899 | ab | 0,072 | a | 0,018 | a | 0,090 | a | ||
| 4 % | 0,463 | ab | 0,305 | ab | 0,768 | a | 0,060 | a | 0,038 | a | 0,097 | a | ||
| 8 % | 0,162 | a | 0,757 | c | 0,919 | ab | 0,064 | a | 0,154 | b | 0,218 | b | ||
| P. aeruginosa | 0 % | 0,892 | b | 0,551 | b | 1,443 | c | 0,059 | b | 0,082 | b | 0,142 | b | |
| 2 % | 0,918 | b | 0,171 | a | 1,089 | b | 0,085 | b | 0,026 | a | 0,111 | ab | ||
| 4 % | 0,839 | b | 0,280 | a | 1,119 | b | 0,067 | b | 0,028 | a | 0,094 | ab | ||
| 8 % | 0,138 | a | 0,281 | a | 0,419 | a | 0,031 | a | 0,039 | ab | 0,069 | a | ||
| O. anthropi | 0 % | 0,948 | b | 0,542 | a | 1,489 | b | 0,064 | b | 0,058 | a | 0,123 | a | |
| 2 % | 0,931 | b | 0,219 | a | 1,150 | b | 0,089 | c | 0,022 | a | 0,112 | a | ||
| 4 % | 0,759 | b | 0,316 | a | 1,075 | b | 0,085 | bc | 0,036 | a | 0,121 | a | ||
| 8 % | 0,081 | a | 0,412 | a | 0,494 | a | 0,009 | a | 0,062 | a | 0,070 | a | ||
| Consorcio bacteriano | 0 % | 0,935 | b | 0,554 | b | 1,489 | b | 0,101 | a | 0,122 | a | 0,223 | a | |
| 2 % | 0,907 | b | 0,133 | a | 1,041 | ab | 0,083 | a | 0,019 | a | 0,102 | a | ||
| 4 % | 0,695 | ab | 0,262 | a | 0,957 | a | 0,079 | a | 0,024 | a | 0,103 | a | ||
| 8 % | 0,364 | a | 0,675 | b | 1,039 | ab | 0,097 | a | 0,094 | a | 0,192 | a | ||
GLI: Glifosato. GLI: 0 % (0 mL L-1), 2 % (4,36 mL L-1), 4 % (8,71 mL L-1) y 8 % (17,42 mL L-1). X = Promedio. TF = Tallo fresco (g); RF = Raíz fresca (g); TRF = Tallo + raíz fresca (g); TS = Tallo seco (g); RS = Raíz seca (g); TRS = Tallo + raíz seca (g). Las letras distintas indican diferencias significativas en p < 0,05. / GLI: Glyphosate. GLI: 0 % (0 mL L-1), 2 % (4.36 mL L-1), 4 % (8.71 mL L-1) and 8 % (17.42 mL L-1). X= Mean. TF: Fresh stem (g); RF: Fresh root (g); TRF: Stem + fresh root (g); TS: Dry stem (g); RS: Dry root (g); TRS: Stem + dry root (g). Different letters indicate significant differences at p < 0.05.
La biomasa fresca total (raíz + tallo) mostró una diferencia con GLI al 4 %. En el grupo con P. aeruginosa, la biomasa fresca de la raíz y la biomasa fresca total disminuyeron bajo las concentraciones de GLI al 2 %, 4 % y 8 % (Cuadro 4). En el grupo con O. anthropi, la biomasa fresca del tallo y la total se redujeron con GLI al 8 % (Cuadro 4). No se observaron diferencias en la biomasa fresca de la raíz bajo concentraciones de GLI (Cuadro 4). En el grupo con el consorcio bacteriano, se registró una disminución del 61,07 % en la biomasa fresca del tallo con GLI al 8 % en comparación con el control (Cuadro 4).
Efecto de diferentes grupos bacterianos en el desarrollo de P. sativum bajo distintas concentraciones de glifosato
Con GLI al 0 % se observó una disminución del 17,3 % en la longitud media de la raíz en los grupos con O. anthropi y el consorcio bacteriano, en comparación con el grupo sin bacterias (Cuadro 2). En la concentración de GLI al 2 %, no se detectaron diferencias significativas en la longitud media de la raíz entre los distintos grupos bacterianos (Cuadro 2). Con GLI al 4 %, el grupo con consorcio bacteriano mostró una diferencia significativa en relación con el grupo O. anthropi (Cuadro 2). Con GLI al 8 %, el consorcio bacteriano presentó diferencias significativas respecto a P. aeruginosa (Cuadro 2).
NOEC y LOEC del glifosato sobre P. sativum en presencia de microorganismos
Los valores de NOEC y LOEC para cada grupo bacteriano se reportan en el Cuadro 5. El grupo sin bacterias exhibió un NOEC más alto para el peso seco del tallo y el total, mientras que el LOEC más bajo correspondió a la longitud de la raíz y del tallo en el día 21 (Cuadro 5). P. aeruginosa mostró un NOEC más alto para el peso seco del tallo y un LOEC más bajo para el peso fresco de la raíz y el total de la raíz (Cuadro 5).
Cuadro 5 Datos de NOEC (concentración de efectos no observables) y LOEC (concentración más baja de efectos observables) del glifosato sobre Pisum sativum en presencia de microorganismos. Entre octubre de 2022 y junio de 2023, en un invernadero en Lima, Perú.
| Parámetro evaluado | Día evaluado | NOEC / LOEC | Sin bacterias | P. aeruginosa | O. anthropi | Consorcio bacteriano |
| Longitud de la raíz | 21 | NOEC | <2 % | <2 % | <2 % | 2 % |
| LOEC | 2 % | 2 % | 2 % | 4 % | ||
| Longitud media del tallo | 14 | NOEC | 2 % | 4 % | 2 % | 4 % |
| LOEC | 4 % | 8 % | 4 % | 8 % | ||
| Longitud media del tallo | 16 | NOEC | 2 % | 4 % | 2 % | 4 % |
| LOEC | 4 % | 8 % | 4 % | 8 % | ||
| Longitud media del tallo | 18 | NOEC | 2 % | 4 % | <2 % | 4 % |
| LOEC | 4 % | 8 % | 2 % | 8 % | ||
| Longitud media del tallo | 21 | NOEC | <2 % | 4 % | <2 % | 4 % |
| LOEC | 2 % | 8 % | 2 % | 8 % | ||
| Biomasa del tallo fresco | 21 | NOEC | 2 % | 4 % | 4 % | 4 % |
| LOEC | 4 % | 8 % | 8 % | 8 % | ||
| Biomasa de la raíz fresca | 21 | NOEC | 4 % | <2 % | 8 % | 8 % |
| LOEC | 8 % | 2 % | >8 % | >8 % | ||
| Biomasa fresca total (raíz + tallo) | 21 | NOEC | 2 % | <2 % | 4 % | 8 % |
| LOEC | 4 % | 2 % | 8 % | >8 % | ||
| Biomasa del tallo seco | 21 | NOEC | 8 % | 4 % | 4 % | 8 % |
| LOEC | >8 % | 8 % | 8 % | >8 % | ||
| Biomasa de la raíz seca | 21 | NOEC | 4 % | 8 % | 8 % | 8 % |
| LOEC | 8 % | >8 % | >8 % | >8 % | ||
| Biomasa seca total (raíz + tallo) | 21 | NOEC | 4 % | 4 % | 8 % | 8 % |
| LOEC | 8 % | 8 % | >8 % | >8 % |
Ochrobactrum anthropi presentó un NOEC más alto para el peso fresco, el peso seco de la raíz y el peso seco total (Cuadro 5). El valor de LOEC fue más bajo para la longitud de la raíz y del tallo en el día 18, y la longitud del tallo en el día 21 (Cuadro 5). Además, el grupo inoculado con el consorcio bacteriano mostró un NOEC más alto para la biomasa fresca y seca, y un LOEC más bajo para la longitud de la raíz en el día 21 (Cuadro 5).
Discusión
Se observaron diferencias significativas en la conductividad eléctrica (CE) en los tratamientos con microorganismos en presencia de GLI. En particular, aquellos que incluían P. aeruginosa u O. anthropi mostraron una disminución de este parámetro conforme aumentaba la concentración de GLI. Sin embargo, se ha demostrado una reducción significativa de la CE con la incorporación de GLI (Hou et al., 2020).
Los valores de pH se encontraron dentro del rango adecuado para la biodegradación del GLI por P. aeruginosa y O. anthropi (Singh et al., 2020). El pH no se ve afectado por la aplicación de este herbicida, ya que las sales o ácidos que contiene no lo alteran significativamente (Abahonza de la Cruz et al., 2022). No obstante, a largo plazo, la ausencia de materia orgánica puede reducir la producción de ácidos, lo que provoca que los suelos presenten características más alcalinas (Abahonza de la Cruz et al., 2022).
Diversas variaciones en la calidad de la materia orgánica pueden atribuirse principalmente a la interacción entre el suelo y las plantas (Abahonza de la Cruz et al., 2022; Singh et al., 2019). Esta interacción genera la liberación de exudados vegetales en el suelo como resultado del daño sufrido por los tejidos de las plantas (Cheloufi et al., 2017). En la presente investigación, a la concentración más alta de GLI, se observó un incremento en la materia orgánica.
El fósforo disponible en el suelo aumentó con la aplicación de GLI al 8 % en los tratamientos con suelo y suelo más P. sativum. Este incremento podría atribuirse a la disponibilidad de fosfato en la estructura del GLI (Hébert et al., 2018) y a la influencia del consorcio microbiano en la disponibilidad de P mediante la vía CP liasa (Hove-Jensen et al., 2014). Además, la disponibilidad de P para las plantas puede verse alterada por formulaciones bajas de GLI (Chávez-Ortiz et al., 2022).
Los hallazgos sugieren una interacción entre el GLI, las bacterias del suelo y la disponibilidad de K en suelos con P. sativum. Se observó que el GLI inhibe la absorción de nutrientes por parte de la planta (Mertens et al., 2018). Por otro lado, O. anthropi y el consorcio bacteriano parecen contrarrestar este efecto, lo que resulta en un aumento de los niveles de K a mayores concentraciones del herbicida (Obour et al., 2016).
En el grupo sin microorganismos, la biomasa fresca del tallo de P. sativum disminuyó significativamente a concentraciones más altas de GLI, lo cual sugiere inhibición del crecimiento (Fernandes et al., 2020). A concentraciones bajas, el peso seco total de la planta aumentó, mientras que en niveles elevados se redujo (Silva et al., 2016).
En el caso de los guisantes, otra especie de la familia fabácea, la biomasa de los brotes en el tallo disminuyó en mayor medida que la de las raíces, lo que indica que el efecto del GLI fue más notorio en tallos que en raíces (Smedbol et al., 2019). Respecto a la biomasa seca, se hallaron diferencias significativas en la raíz y la biomasa seca total a la mayor concentración de GLI. La diferencia entre la biomasa fresca y la biomasa seca puede atribuirse a la reducción en el contenido de agua de la planta en respuesta al estrés inducido por el herbicida (González Ortega & Fuentes Ponce, 2022).
Los resultados sugieren una respuesta diferencial al GLI en las plantas con P. aeruginosa. Se ha demostrado que el uso de esta bacteria mejora la biomasa fresca de las plantas con GLI en el suelo, posiblemente debido a la solubilización de nutrientes y la producción de hormonas vegetales (Mohy-Ud-Din et al., 2023). En cuanto a la biomasa seca de la raíz, la biomasa seca del tallo y la biomasa seca total, se detectaron diferencias en las tres concentraciones de GLI. Estos hallazgos sugieren que, aunque la biomasa seca total disminuye en presencia del herbicida, el impacto en la raíz es más pronunciado que en el tallo, lo que podría indicar una mayor sensibilidad de las raíces al GLI.
El grupo tratado con O. anthropi mostró una reducción significativa en la biomasa fresca del tallo y la biomasa fresca total bajo la concentración más alta de GLI. Esto sugiere que el GLI en niveles elevados inhibe el crecimiento del tallo y, por ende, el desarrollo general de la planta (Pedemonte Castro, 2017). Sin embargo, no se observaron diferencias significativas en la biomasa fresca de la raíz, lo cual indica una posible resistencia o adaptación de las raíces a las concentraciones de GLI utilizadas en el estudio, posiblemente mediada por la presencia de la bacteria O. anthropi (Singh et al., 2020).
No se observaron diferencias en la biomasa seca de la raíz ni en la biomasa seca total, lo que indica que, aunque el GLI afecta el crecimiento y desarrollo de las plantas de alverja, su impacto puede no ser tan evidente en la biomasa seca (Dawood et al., 2019). Se encontraron efectos en la biomasa fresca del tallo, la biomasa fresca de la raíz y la biomasa fresca total en respuesta al GLI con el consorcio bacteriano. Se identificó una reducción en la biomasa fresca del tallo, la raíz y la total; no obstante, no se hallaron diferencias significativas en la biomasa seca. Esto sugiere un efecto transitorio del GLI en presencia del consorcio bacteriano (Bhatt et al., 2021).
En concentraciones más altas de GLI, se observó una reducción en el crecimiento radicular, posiblemente debido a la bioacumulación del herbicida (Ali et al., 2020). Sin embargo, el consorcio bacteriano mostró un efecto positivo en la longitud del tallo y la raíz, comparado con bacterias individuales (Bhatt et al., 2021). En la longitud del tallo, se identificaron patrones en cuanto al efecto de diferentes concentraciones de GLI (Ali et al., 2020), lo cual coincide con los resultados obtenidos en la longitud de la raíz.
En los tratamientos con P. aeruginosa y consorcio bacteriano, las concentraciones más bajas de GLI mostraron valores más altos en la longitud del tallo, lo que sugiere una posible influencia de la degradación del herbicida (Gustinasari et al., 2021). Esta tendencia podría estar relacionada con la capacidad de P. aeruginosa y del consorcio bacteriano para modular los efectos del GLI en el crecimiento de las plantas, lo cual mantiene la longitud del tallo en niveles similares al grupo control. Se sugiere una interacción beneficiosa entre estas bacterias promotoras del crecimiento y las plantas en presencia del GLI (Ali et al., 2020; Shahid et al., 2018).
En el día 21 se mantuvieron las diferencias entre las concentraciones de GLI en la longitud del tallo para los grupos sin bacterias y con O. anthropi. Este resultado indica efectos a largo plazo de dichas concentraciones de este herbicida en el crecimiento de la planta (Morrás et al., 2022). De igual forma se sugiere una posible adaptación o resistencia a concentraciones más bajas de GLI, lo que podría implicar la capacidad de mantener el efecto de degradación en presencia del herbicida, incluso en concentraciones moderadas (Morrás et al., 2022).
Se observó un beneficio en la longitud media de la raíz en presencia del consorcio bacteriano bajo altas concentraciones de GLI. Se registraron incrementos en el tamaño de la raíz en comparación con P. aeruginosa y O. anthropi. Estos aumentos no mostraron diferencias en relación con el grupo sin bacterias, lo cual indica un posible efecto positivo de las bacterias en el crecimiento radicular (Bhatt et al., 2021). El incremento en la longitud del tallo en presencia del consorcio bacteriano a las concentraciones más altas de GLI sugiere que las bacterias podrían degradar el herbicida, lo que mitigaría sus efectos negativos en el crecimiento de las plantas (Góngora Echevarría et al., 2020).
Conclusiones
Se demostró la toxicidad del glifosato en la biomasa de la raíz, el tallo y la raíz + tallo de Pisum sativum (arveja) en suelo franco-arenoso, en presencia de las bacterias Ochrobactrum anthropi y Pseudomonas aeruginosa de manera individual y en un consorcio bacteriano conformado por ambos microorganismos. Pisum sativum expuesto a las concentraciones más altas de glifosato evidenció una reducción significativa en el crecimiento, particularmente en la biomasa fresca del tallo y la raíz. Sin embargo, la aplicación del consorcio bacteriano atenuó y revirtió este efecto, favoreciendo el crecimiento de P. sativum, con diferencias según la parte de la planta evaluada.
El glifosato modificó el pH y la conductividad eléctrica del suelo, mientras que la materia orgánica no mostró variaciones. El potasio disponible en el suelo aumentó con las concentraciones más altas de glifosato, pero las bacterias disminuyeron dicho efecto. El fósforo incrementó en presencia de P. sativum y glifosato a la mayor concentración. Estos hallazgos destacan la necesidad de considerar en futuras investigaciones un enfoque integral que contemple la interacción planta-herbicida-microorganismo, con miras a lograr una gestión agrícola sostenible que conserve el suelo, mejore el rendimiento y garantice la inocuidad alimentaria.
