Interaction of Rhizobium leguminosarum bv trifolii and mycorrhizal fungi in an Andisol at different levels of aluminium saturation

Abstract

Aluminium phytotoxicity is a serious limitation of the productivity of prairies growing on volcanic soil by affecting nodulation and effectiveness of Rhizobium. The aim of this study was to select Rhizobium strains to determine the effect as inoculant on Trifolium repens cropped in an Andisol with different aluminium saturation levels. Acidity tolerance (pH 4.5 and 6.0) of twelve Rhizobium strains of collection at three Al levels (100, 200, 300 μM) was evaluated in mineral nutritive medium vitro. Simultaneously, in a greenhouse trial, strains effectivity were tested by inoculation of Trifolium pratense growing in an acidic Andisol and compared with dry matter accumulation produced by native strains. According to the results of this two trials, three Rhizobium strains (R-109, R-113 and R-115) were selected to study the effect of their inoculation on Trifolium repens growth cropped in an Andisol at four Al saturation levels (SAl1 to SAl4). In addition, the effect on arbuscular mycorrhizal propagules was also studied. Plants showed different capacity for association with the inoculated strains giving the best response R-113 at SAl1 level with positive synergism expressed by microbiological parameters such as high nodulation (16 nodules pot-1), AMF spore number (384 spores 100 g-1), root colonization percentage (45%), together with agronomical variables with an increase of aerial phytomass (93,5%) in comparison with the control. Higher Al levels had an deleterious effect on the inoculation of collection strains; therefore, with R-109 strain inoculation the smallest root growth and nodulation were observed in comparison with soil with native strains whereas R-113 was the more effective one.

La fitotoxicidad por Al es una seria limitante de la productividad de praderas crecidas sobre suelos volcánicos afectando la nodulación y efectividad de los Rhizobium. El objetivo del estudio consistió en seleccionar cepas de Rhizobium de colección para estudiar su efectividad en Trifolium repens crecido en un Andisol con cepas nativas y distinta saturación de Al. Para ello se evaluó previamente en caldo nutritivo la tolerancia a la acidez y toxicidad por Al de 12 cepas de colección mediante control de curvas de crecimiento. Paralelamente, se inocularon los Rhizobium en un Andisol para evaluar su efectividad mediante rendimiento de Trifolium pratense. Se seleccionaron las cepas R-109, R-113 y R-115 para inocularlas en el Andisol utilizando cuatro tratamientos: suelo adicionado de 2 Mg CaCO3 ha-1 (SAl1), un testigo (SAl2) y suelo adicionado de dos niveles de saturación Al (SAl1, SAl4) utilizando Trifolium repens como hospedero. Las plantas mostraron capacidad para asociarse con las especies inoculadas presentando mayor efectividad R-113-SAl1 sinergismo positivo expresado en variables microbiológicas como nodulación (16 nódulos maceta-1), esporas de hongos micorrícicos arbusculares, HMA (384 esporas 100g-1), colonización HMA (45%) junto con variables agronómicas alcanzándose un incremento de biomasa foliar (93,5%) frente al testigo. Niveles más elevados de Al afectaron la inoculación con cepas de colección; así, con R-109 se obtuvo el menor crecimiento radical y nodulación respecto al suelo natural mientras que R-113 fue la cepa más efectiva.