Introducción

El arroz (Oryza sativa L.) es uno de los principales cereales que se utiliza para la alimentación humana en el mundo, la mayor producción mundial está concentrada en China y la India (11. Laval- Molkenbuhr E. Arroz: temporada 2019/20 - 2020/21 [Internet]. 2019 [cited 22/09/2021]. Oficina de Estudios y Políticas Agrarias - ODEPA. Ministerio de Agricultura: Chile. Available from: https://bibliotecadigital.odepa.gob.cl/bitstream/handle/20.500.12650/70425/Articulo-arroz.pdf ). Según estimaciones de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE) y de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), para la próxima década, se proyecta que la producción mundial de arroz alcanzará los 582 Mt en 2029; o sea, un incremento en un 15 % y que Asia contribuirá con la mayor parte de este incremento, con 61 Mt adicionales (22. OECD/FAO. Perspectivas Agrícolas 2020-2029. [Internet]. 2020 [cited 22/09/2021]. OECD Publishing: Paris. Available from: https://www.oecd-ilibrary.org/agriculture-and-food/ocde-fao-perspectivas-agricolas-2020-2029_a0848ac0-es ). Para lograr tales propósitos continúan los programas de mejoramiento genético en este cereal.

En Cuba, el programa de mejoramiento genético trabaja en la obtención de nuevos cultivares que presenten excelentes cualidades agronómicas y posean buen comportamiento industrial, resistentes a las principales plagas y enfermedades que provocan daños económicos al cultivo y que sean, al menos, tolerantes a estrés abiótico (33. Cristo E, Díaz Valdés EC, Blanco Reinoso G, González Cepero MC, Pérez León N de J, Díaz Solis SH. Cultivares Cubanos de Arroz [Internet]. Primera Edición. Ediciones INCA; 2018 [cited 22/09/2021]. 25 p. Available from: https://isbn.cloud/9789597258001/cultivares-cubanos-de-arroz/ ). Dentro de los procedimientos en la multiplicación y reproducción de los cultivares comerciales, se aplica el trasplante del arroz para el caso de la semilla original y básica (33. Cristo E, Díaz Valdés EC, Blanco Reinoso G, González Cepero MC, Pérez León N de J, Díaz Solis SH. Cultivares Cubanos de Arroz [Internet]. Primera Edición. Ediciones INCA; 2018 [cited 22/09/2021]. 25 p. Available from: https://isbn.cloud/9789597258001/cultivares-cubanos-de-arroz/ ,44. Rodriguez Pedroso A, Miranda Caballero A, Pérez N, Ruiz Sánchez M, Ramírez- Arrebato M, Díaz Solis S, et al. El Cultivo del Arroz en los Palacios [Internet]. 2020. Available from: https://www.researchgate.net/publication/344352169_El_Cultivo_del_Arroz_en_los_Palacios ). El trasplante del arroz es una de las operaciones tecnológicas más laboriosas en este cultivo; actividad que se realiza por nuestros agricultores de forma manual, generalmente. Solo en algunas fincas de referencia e instituciones de investigación el trasplante de arroz se ejecuta de forma mecanizada, debido al alto costo de esta tecnología y los requerimientos técnicos que necesita para lograr una producción estable de este grano (55. Caballero AM. Impacto de la tecnología de trasplante mecanizado de arroz. Revista Cubana de Administración Pública y Empresarial [Internet]. 2020 [cited 22/09/2021];4(3):334-49. Available from: https://apye.esceg.cu/index.php/apye/article/view/143 ). El trasplante mecánico de arroz es el proceso de trasplante de plántulas cultivadas en un semillero, para después utilizar una trasplantador autopropulsado, esta actividad reduce el costo de establecimiento del cultivo, ahorra mano de obra, asegura el trasplante oportuno y logra una densidad de planta óptima que contribuye a una alta productividad (66. Hossen MA, Hossain MM, Haque ME, Bell RW. Transplanting into non-puddled soils with a small-scale mechanical transplanter reduced fuel, labour and irrigation water requirements for rice (Oryza sativa L.) establishment and increased yield. Field Crops Research [Internet]. 2018 [cited 22/09/2021];225:141-51. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378429018310323 ).

El trasplante, de forma manual y mecanizado, está precedido por un periodo de semillero, el cual se puede realizar directamente en el suelo (tradicional) y tecnificado en alfombra o en bandejas de plástico (77. Díaz López GS, Castell S. Tecnología agrícola para el trasplante mecanizado del arroz en Cuba [Internet]. Primera Edición. Agencia de Maedio Ambiente (AMA); 2015 [cited 22/09/2021]. 15 p. Available from: http://docplayer.es/133183498-E- tecnologia-agricola-para-el-trasplante-mecanizado-del-arroz-en-cuba.html ). En el caso de este semillero tecnificado, en el proceso de transferencia tecnológica, la actividad de fertilización se realiza con fertilizantes edáficos (77. Díaz López GS, Castell S. Tecnología agrícola para el trasplante mecanizado del arroz en Cuba [Internet]. Primera Edición. Agencia de Maedio Ambiente (AMA); 2015 [cited 22/09/2021]. 15 p. Available from: http://docplayer.es/133183498-E- tecnologia-agricola-para-el-trasplante-mecanizado-del-arroz-en-cuba.html ) y no incluye alternativas biológicas con la finalidad de encontrar eficiencia en la aplicación de bioproducto EcoMic^®, a base hongos Micorrízicos Arbusculares (HMA) en este cultivo. Los hongos HMA proporcionan a los huéspedes, minerales que se absorben a través de las redes de hifas en el suelo y, a cambio, reciben fuentes de carbono, como azúcares y lípidos derivados de fotosintatos de la planta. Esto se considera una relación simbiótica obligada, ya que los HMA pueden completar su ciclo de vida, solo a través de la colonización de su huésped (88. Sugiura Y, Akiyama R, Tanaka S, Yano K, Kameoka H, Marui S, et al. Myristate can be used as a carbon and energy source for the asymbiotic growth of arbuscular mycorrhizal fungi. Proceedings of the National Academy of Sciences [Internet]. 2020 [cited 22/09/2021];117(41):25779-88. Available from: https://www.pnas.org/content/117/41/25779 ). La simbiosis de micorrizas arbusculares (MA), en la mayoría de las raíces de las plantas, mejora la absorción de agua y nutrientes del suelo, debido a una vasta red micelial que puede acceder más allá de la zona de agotamiento de las raíces en la rizósfera (99. Smith SE, Read D. Mycorrhizal Symbiosis [Internet]. Tercera Edición. Academic Press; 2000 [cited 22/09/2021]. 800 p. Available from: https://www.elsevier.com/books/mycorrhizal-symbiosis/smith/978-0-12-370526-6 ). En el interior de la planta, aportan numerosos beneficios a la fisiología vegetal, siendo el más evidente la estimulación del crecimiento vegetal y la mejora de la nutrición mineral (1010. Azcón-Aguilar C, Barea JM. Nutrient cycling in the mycorrhizosphere. Journal of soil science and plant nutrition [Internet]. 2015 [cited 22/09/2021];15(2):372-96. Available from: http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0718-95162015000200007&lng=es&nrm=iso&tlng=n ). Teniendo en cuenta lo descrito anteriormente, el objetivo de la investigación fue evaluar el efecto de la aplicación del biofertilizante EcoMic^® en semillero tecnificado para el trasplante mecanizado de arroz semilla.

Materiales y métodos

La investigación se realizó en condiciones de semilleros tecnificados para el trasplante mecanizado del arroz en la producción de semilla de la Unidad Científico Tecnológica de Base “Los Palacios” (UCTB “Los Palacios”), Cuba, a 22°34’32.73’’ N y 83°14’11.95’’ O, perteneciente al Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), para lo cual se establecieron dos experimentos, uno en el mes de febrero de 2020 y otro en marzo del mismo año. Los experimentos consistieron en la aplicación del biofertilizante EcoMic^®, a base de HMA (riqueza fúngica de 20 esporas g de suelo^-1), por el método de recubrimiento de la semilla (1111. Espinosa R, Felix F, Martinez L, Cañizares P, Yakelín R, Ortega E, et al. Manejo, integración y beneficios del biofertilizante micorrízico EcoMic^® en la producción agrícola [Internet]. 2020. Available from: https://www.researchgate.net/publication/340223155_Manejo_integracion_y_beneficios_del_biofertilizante_micorrizico_EcoMicR_en la_produccion_agricola ) a una dosis de 6 % en base a la masa de la semilla de cuatro cultivares comerciales de arroz (INCA LP-7, Roana, Guillemar y José), los que se compararon estos mismos cultivares, pero sin la aplicación de EcoMic^®.

La siembra del semillero se realizó en bandejas plásticas (0,60 m x 0,30 m x 0,03 m), que contenían sustrato con relación 1:1 (v/v), materia orgánica de estiércol vacuno y suelo procedente de las áreas de la UCTB “Los Palacios”. Las bandejas se colocaron al aire libre en área establecida para los semilleros, con riego y buen drenaje.

Previo a la siembra de los cuatro cultivares de arroz se realizó la clasificación de la semilla por el método de densidad, que consistió en sumergir las semillas de arroz en agua de riego y se eliminó toda aquella semilla que flotó, con la finalidad de lograr un máximo de germinación de la semilla (77. Díaz López GS, Castell S. Tecnología agrícola para el trasplante mecanizado del arroz en Cuba [Internet]. Primera Edición. Agencia de Maedio Ambiente (AMA); 2015 [cited 22/09/2021]. 15 p. Available from: http://docplayer.es/133183498-E- tecnologia-agricola-para-el-trasplante-mecanizado-del-arroz-en-cuba.html ). Se realizó la inoculación de los HMA a través del biofertilizante EcoMic^®, al 50 % de la semilla. Se sembraron 150 g de semilla por bandejas, a una profundidad de 1 cm. Se utilizaron cuatro bandejas por tratamiento y se repitió el experimento en dos momentos en el tiempo, siguiendo un diseño experimental en bloques completamente al azar.

El semillero tuvo un ciclo en días, desde la siembra hasta el momento de evaluación de 18 días, momento en el cual se consideró que las plantas pueden ser trasplantadas al campo (77. Díaz López GS, Castell S. Tecnología agrícola para el trasplante mecanizado del arroz en Cuba [Internet]. Primera Edición. Agencia de Maedio Ambiente (AMA); 2015 [cited 22/09/2021]. 15 p. Available from: http://docplayer.es/133183498-E- tecnologia-agricola-para-el-trasplante-mecanizado-del-arroz-en-cuba.html ). Las actividades agrotécnicas del semillero se realizaron según el manual de la Tecnología Agrícola para el Trasplante Mecanizado del Arroz en Cuba (77. Díaz López GS, Castell S. Tecnología agrícola para el trasplante mecanizado del arroz en Cuba [Internet]. Primera Edición. Agencia de Maedio Ambiente (AMA); 2015 [cited 22/09/2021]. 15 p. Available from: http://docplayer.es/133183498-E- tecnologia-agricola-para-el-trasplante-mecanizado-del-arroz-en-cuba.html ), con la excepción de manejo del agua de riego. Los semilleros (bandejas) se mantuvieron desde el momento de la siembra con pases diarios de agua por inundación, hasta los 10 días después de la emergencia (DDE), después se estableció una lámina de agua de hasta 5 cm que se restablecía cada 48 h. En el periodo de febrero a marzo la temperatura promedio fue de 24,1 ºC, la humedad relativa de 76,58 % y las precipitaciones estuvieron por debajo de los 3 mm, según los datos proporcionados por la Estación Meteorológica “Paso Real de San Diego”, # 317, en Los Palacios, la cual está situada a 5 km del área de investigación.

Las bandejas se colocaron al aire libre en un área establecida para los semilleros, con riego y buen drenaje

Resultados y discusión

La aplicación del biofertilizante EcoMic^® provocó incrementos en los porcentajes de colonización micorrízica en todos los cultivares de arroz a los 18 DDE, pero se observó un comportamiento diferencial en función del cultivar (Figura 1). Los mayores valores de colonización micorrízica se apreciaron en los cultivares INCA LP-7 y Guillemar.

Aun cuando se haya apreciado colonización micorrízica en las raíces de arroz, se puede considerar que los valores de este indicador son bajos, si los comparamos con los informados en otros cultivos que se cultivan en condiciones de aerobiosis (1212. Ruiz-Sanchez M, DellAmico-Rodriguez JM, Cabrera-Rodriguez JA, Munoz- Hernandez Y, M-Almeida F, Aroca R, et al. Rice plant response to suspension of the lamina of water. Part III. Cultivos Tropicales [Internet]. 2020 [cited 22/09/2021];41(2):e07. Available from: https://go.gale.com/ps/i.do?p=IFME&sw=w&issn=02585936&v=2.1&it=r&id=GALE%7CA634211259&sid=googleScholar&linkaccess=abs ,15Ma X, Li X, Ludewig U. Arbuscular mycorrhizal colonization outcompetes root hairs in maize under low phosphorus availability. Annals of Botany [Internet]. 2021 [cited 22/09/2021];127(1):155-66. Available from: https://academic.oup.com/aob/article-abstract/127/1/155/5900723?redirectedFrom=fulltext ). La condición de riego por inundación, así como la presencia de una lámina de agua, puede condicionar carencia de oxígeno en el suelo, lo que pudiera limitar la germinación de las esporas del hongo. Unido a lo anterior, se puede afectar la vía de señalización entre las raíces de las plantas y los HMA, por la exudación de las estrigolactonas en las raíces de la planta de arroz (1616. Kobae Y, Kameoka H, Sugimura Y, Saito K, Ohtomo R, Fujiwara T, et al. Strigolactone Biosynthesis Genes of Rice are Required for the Punctual Entry of Arbuscular Mycorrhizal Fungi into the Roots. Plant and Cell Physiology [Internet]. 2018 [cited 22/09/2021];59(3):544-53. Available from: https://academic.oup.com/pcp/article/59/3/544/4794741?login=true ,1717. de Oliveira IF, Simeone MLF, de Guimarães CC, Garcia NS, Schaffert RE, de Sousa SM. Sorgoleone concentration influences mycorrhizal colonization in sorghum. Mycorrhiza [Internet]. 2021;31(2):259-64. Available from: https://link.springer.com/article/10.1007/s00572-020-01006-1 ). Según se informó, las plantas de arroz tienen que producir suficientes exudados de estrigolactonas que estimule la colonización (1818. Ruiz-Sánchez M, Muñoz-Hernández Y, Dell´Amico JM, Polón-Pérez R. Manejo del agua de riego en el cultivo de arroz (Oryza sativa L.) por trasplante, su efecto en el rendimiento agrícola e industrial. Cultivos Tropicales [Internet]. 2016 [cited 22/09/2021];37(3):178-86. Available from: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0258-59362016000300020&lng=es&nrm=iso&tlng=es ). En esta investigación, como existe una alta concentración en el número de plantas de arroz por bandejas (aproximadamente de 5 000 en 0,18 m²) que crecieron a partir del recubrimiento de la semilla con el biofertilizante EcoMic^®, se justifica la colonización de las raíces de arroz, tanto en plantas tratadas con el biofertilizante, como las no tratadas, debido al posible incremento de exudados de estrigolactonas. En el caso específico de los tratamientos sin la aplicación del biofertilizante EcoMic^® la presencia de HMA en las raíces de estos tratamientos responde a que el sustrato no fue esterilizado y, por lo tanto, los HMA residente colonizaron las raíces de estos cultivares de arroz.

Al analizar el comportamiento de la altura de las plantas de arroz a los 18 DDE, se comprobó que las inoculadas con HMA mostraron las magnitudes mayores en todos los cultivares y en los dos experimentos, respecto a las no inoculadas (Tabla 1). En sentido general, el incremento en la altura de las plantas con HMA, respecto a las plantas noHMA estuvo entre 8 % y 15 %.

En cuanto al número de hojas por planta no se registraron diferencias significativas en los dos experimentos realizados entre plantas con HMA y noHMA. Sin embargo, se encontró diferencias en el largo de las raíces en el experimento 1, con la excepción del cultivar Roana, que no mostró diferencias entre plantas con HMA y noHMA. En el resto de los cultivares se observó mayor longitud de las raíces en los tratamientos inoculados. En el experimento 2 solamente se apreciaron diferencias en el cv. Guillemar entre las plantas con HMA y las noHMA. La acumulación de masa seca aérea y radicular mostró un comportamiento contrastante, provocado por la presencia del HMA en las raíces y por la respuesta varietal (Tabla 1).

La acumulación de masa seca aérea y radicular, en sentido general, las plantas inoculadas con HMA mostraron los mayores valores, respecto a su control sin inocular. Es importante destacar que los cultivares INCA LP-7 y Guillemar inoculados con HMA mostraron la mayor acumulación de masa seca aérea en ambos experimentos. En el caso del cv. INCA LP-7 el incremento de la MSA respecto a las cultivares sin la aplicación del biofertilizante EcoMic^® (INCA LP-7, Roana, José y Guillemar) represento un 13, 74 %; 27,02 %; 28,48 % y 15,60 %, respectivamente. El cv. Guillemar con HMA el incremento fue de 17,92 %; 31, 69 %; 33, 21 % y 9,73 %; respectivamente, respecto al resto de los cultivares (INCA LP-7, Roana, José y Guillemar). Sin embrago, a nivel de acumulación de masa seca de la raíz, en el experimento 1, no se encontró diferencias entre los cultivares inoculados con HMA y en la segunda repetición los mejores resultados se corresponden con los cultivares INCA LP-7 y Guillemar, seguido por el cv. Roana, pero sin diferencias con Guillemar (Tabla 1).

El incremento que se apreció en la altura de las plantas, la masa seca área y radicular, los resultados se corresponden con los informados en otras investigaciones (1818. Ruiz-Sánchez M, Muñoz-Hernández Y, Dell´Amico JM, Polón-Pérez R. Manejo del agua de riego en el cultivo de arroz (Oryza sativa L.) por trasplante, su efecto en el rendimiento agrícola e industrial. Cultivos Tropicales [Internet]. 2016 [cited 22/09/2021];37(3):178-86. Available from: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0258-59362016000300020&lng=es&nrm=iso&tlng=es ), al inocular plantas de arroz con diferentes cepas de HMA en condiciones similares de suelo y cultivo. Además de que los valores de altura de la planta y la formación de la alfombra por el entrelazado de las raíces, se correspondieron con los parámetros de calidad de las plántulas, listas para el trasplante mecanizado (77. Díaz López GS, Castell S. Tecnología agrícola para el trasplante mecanizado del arroz en Cuba [Internet]. Primera Edición. Agencia de Maedio Ambiente (AMA); 2015 [cited 22/09/2021]. 15 p. Available from: http://docplayer.es/133183498-E- tecnologia-agricola-para-el-trasplante-mecanizado-del-arroz-en-cuba.html ).

Los resultados de esta investigación evidenciaron que las condiciones de inundación afectaron la colonización, por lo que al momento del trasplante a los 18 DDE, pudieran llevarse al campo plantas sin estar colonizadas. Sin embargo, lo anteriormente mencionado permitió explicar que el incremento en el desarrollo de las plantas inoculadas (altura, número de hojas, largo de las raíces, masa seca parte aérea y de las raíces) en relación con las no inoculadas, puede deberse, fundamentalmente a la formación del micelio extraradical, que facilita a las plantas la absorción de agua y nutrientes, tal como se informó con anterioridad (88. Sugiura Y, Akiyama R, Tanaka S, Yano K, Kameoka H, Marui S, et al. Myristate can be used as a carbon and energy source for the asymbiotic growth of arbuscular mycorrhizal fungi. Proceedings of the National Academy of Sciences [Internet]. 2020 [cited 22/09/2021];117(41):25779-88. Available from: https://www.pnas.org/content/117/41/25779 ,1919. Quiroga G, Erice G, Aroca R, Chaumont F, Ruiz-Lozano JM. Contribution of the arbuscular mycorrhizal symbiosis to the regulation of radial root water transport in maize plants under water deficit. Environmental and Experimental Botany [Internet]. 2019 [cited 22/09/2021];167:103821. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0098847219307609 ). Aunque puede estar asociado a la exudación por el hongo de hormona de crecimiento y a un mejor estatus nutricional de las plantas (2020. Fusconi A. Regulation of root morphogenesis in arbuscular mycorrhizae: what role do fungal exudates, phosphate, sugars and hormones play in lateral root formation? Annals of Botany [Internet]. 2014 [cited 22/09/2021];113(1):19-33. Available from: https://doi.org/10.1093/aob/mct258 ,2121. Pons S, Fournier S, Chervin C, Bécard G, Rochange S, Frey NFD, et al. Phytohormone production by the arbuscular mycorrhizal fungus Rhizophagus irregularis. PLOS ONE [Internet]. 2020 [cited 22/09/2021];15(10):e0240886. Available from: https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0240886 ), si tenemos en cuenta que el volumen de raíces en las bandejas es denso y la competencia por los nutrientes y por el crecimiento en un semillero se incrementa; por lo tanto, el HMA debe de aumentar su eficiencia en el interior de la raíz para que este le proporcione sustancias elaboradas (88. Sugiura Y, Akiyama R, Tanaka S, Yano K, Kameoka H, Marui S, et al. Myristate can be used as a carbon and energy source for the asymbiotic growth of arbuscular mycorrhizal fungi. Proceedings of the National Academy of Sciences [Internet]. 2020 [cited 22/09/2021];117(41):25779-88. Available from: https://www.pnas.org/content/117/41/25779 ).

Conclusiones

Introduction

Rice (Oryza sativa L.) is one of the main cereals used for human food in the world, with the largest world production concentrated in China and India (11. Laval- Molkenbuhr E. Arroz: temporada 2019/20 - 2020/21 [Internet]. 2019 [cited 22/09/2021]. Oficina de Estudios y Políticas Agrarias - ODEPA. Ministerio de Agricultura: Chile. Available from: https://bibliotecadigital.odepa.gob.cl/bitstream/handle/20.500.12650/70425/Articulo-arroz.pdf ). According to estimates of the Organization for Economic Cooperation and Development (OCDE, Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico) and the Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), for the next decade, it is projected that world rice production will reach 582 Mt in 2029; that is, an increase of 15 % and that Asia will contribute most of this increase, with an additional 61 Mt (22. OECD/FAO. Perspectivas Agrícolas 2020-2029. [Internet]. 2020 [cited 22/09/2021]. OECD Publishing: Paris. Available from: https://www.oecd-ilibrary.org/agriculture-and-food/ocde-fao-perspectivas-agricolas-2020-2029_a0848ac0-es ). To achieve these goals, genetic improvement programs continue in this cereal.

In Cuba, the genetic breeding program is working to obtain new cultivars with excellent agronomic qualities and good industrial performance, resistant to main pests and diseases that cause economic damage to the crop, and at least tolerant to abiotic stress (33. Cristo E, Díaz Valdés EC, Blanco Reinoso G, González Cepero MC, Pérez León N de J, Díaz Solis SH. Cultivares Cubanos de Arroz [Internet]. Primera Edición. Ediciones INCA; 2018 [cited 22/09/2021]. 25 p. Available from: https://isbn.cloud/9789597258001/cultivares-cubanos-de-arroz/ ). Among the procedures in the multiplication and reproduction of commercial cultivars, rice transplanting is applied in the case of original and basic seed (33. Cristo E, Díaz Valdés EC, Blanco Reinoso G, González Cepero MC, Pérez León N de J, Díaz Solis SH. Cultivares Cubanos de Arroz [Internet]. Primera Edición. Ediciones INCA; 2018 [cited 22/09/2021]. 25 p. Available from: https://isbn.cloud/9789597258001/cultivares-cubanos-de-arroz/ ,44. Rodriguez Pedroso A, Miranda Caballero A, Pérez N, Ruiz Sánchez M, Ramírez- Arrebato M, Díaz Solis S, et al. El Cultivo del Arroz en los Palacios [Internet]. 2020. Available from: https://www.researchgate.net/publication/344352169_El_Cultivo_del_Arroz_en_los_Palacios ). Rice transplanting is one of the most laborious technological operations in this crop; an activity that is generally carried out manually by our farmers. Only in some reference farms and research institutions is rice transplanting carried out mechanized, due to the high cost of this technology and the technical requirements needed to achieve a stable production of this grain (55. Caballero AM. Impacto de la tecnología de trasplante mecanizado de arroz. Revista Cubana de Administración Pública y Empresarial [Internet]. 2020 [cited 22/09/2021];4(3):334-49. Available from: https://apye.esceg.cu/index.php/apye/article/view/143 ). Mechanical rice transplanting is the process of transplanting seedlings grown in a seedbed, and then using a self-propelled transplanter. This activity reduces the cost of crop establishment, saves labor, ensures timely transplanting and achieves an optimal plant density that contributes to high productivity (66. Hossen MA, Hossain MM, Haque ME, Bell RW. Transplanting into non-puddled soils with a small-scale mechanical transplanter reduced fuel, labour and irrigation water requirements for rice (Oryza sativa L.) establishment and increased yield. Field Crops Research [Internet]. 2018 [cited 22/09/2021];225:141-51. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378429018310323 ).

Transplanting, manually and mechanized, is preceded by a seedbed period, which can be carried out directly in the soil (traditional) and technified in carpet or plastic trays (77. Díaz López GS, Castell S. Tecnología agrícola para el trasplante mecanizado del arroz en Cuba [Internet]. Primera Edición. Agencia de Maedio Ambiente (AMA); 2015 [cited 22/09/2021]. 15 p. Available from: http://docplayer.es/133183498-E- tecnologia-agricola-para-el-trasplante-mecanizado-del-arroz-en-cuba.html ). In the case of this technified seedbed, in the technology transfer process, the fertilization activity is carried out with edaphic fertilizers (77. Díaz López GS, Castell S. Tecnología agrícola para el trasplante mecanizado del arroz en Cuba [Internet]. Primera Edición. Agencia de Maedio Ambiente (AMA); 2015 [cited 22/09/2021]. 15 p. Available from: http://docplayer.es/133183498-E- tecnologia-agricola-para-el-trasplante-mecanizado-del-arroz-en-cuba.html ) and does not include biological alternatives in order to find efficiency in EcoMic^® bioproduct application, based on Arbuscular Mycorrhizal Fungi (AMF) in this crop. AMF provide hosts with minerals that are absorbed through hyphal networks in the soil and, in return, receive carbon sources such as sugars and lipids derived from plant photosynthates. This is considered an obligate symbiotic relationship, since AMF can complete their life cycle only through colonization of their host (88. Sugiura Y, Akiyama R, Tanaka S, Yano K, Kameoka H, Marui S, et al. Myristate can be used as a carbon and energy source for the asymbiotic growth of arbuscular mycorrhizal fungi. Proceedings of the National Academy of Sciences [Internet]. 2020 [cited 22/09/2021];117(41):25779-88. Available from: https://www.pnas.org/content/117/41/25779 ). Arbuscular mycorrhizal (AM) symbiosis, in most plant roots, enhances the uptake of water and nutrients from the soil, due to a vast mycelial network that can access beyond the root depletion zone in the rhizosphere (99. Smith SE, Read D. Mycorrhizal Symbiosis [Internet]. Tercera Edición. Academic Press; 2000 [cited 22/09/2021]. 800 p. Available from: https://www.elsevier.com/books/mycorrhizal-symbiosis/smith/978-0-12-370526-6 ). Inside the plant, they bring numerous benefits to plant physiology, the most obvious being the stimulation of plant growth and the improvement of mineral nutrition (1010. Azcón-Aguilar C, Barea JM. Nutrient cycling in the mycorrhizosphere. Journal of soil science and plant nutrition [Internet]. 2015 [cited 22/09/2021];15(2):372-96. Available from: http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0718-95162015000200007&lng=es&nrm=iso&tlng=n ). Taking into account the above, the objective of the research was to evaluate EcoMic^® biofertilizer application effect in a technified seedbed for the mechanized transplanting of seed rice.

Materials and methods

The research was carried out under conditions of technified seedbeds for mechanized transplanting of rice in seed production at the Scientific and Technological Base Unit "Los Palacios" (UCTB "Los Palacios"), Cuba, at 22°34'32.73'' N and 83°14'11.95'' W, belonging to the National Institute of Agricultural Sciences (INCA), for which two experiments were established, one in February 2020 and other in March of the same year. The experiments consisted of the EcoMic^® biofertilizer application, based on AMF (fungal richness of 20 spores g soil^-1), by the seed coating method (1111. Espinosa R, Felix F, Martinez L, Cañizares P, Yakelín R, Ortega E, et al. Manejo, integración y beneficios del biofertilizante micorrízico EcoMic^® en la producción agrícola [Internet]. 2020. Available from: https://www.researchgate.net/publication/340223155_Manejo_integracion_y_beneficios_del_biofertilizante_micorrizico_EcoMicR_en la_produccion_agricola ) at a dose of 6 % based on the seed mass of four commercial rice cultivars (INCA LP-7, Roana, Guillemar and José), which were compared to these same cultivars, but without the EcoMic^® application.

The seedbed was planted in plastic trays (0.60 m x 0.30 m x 0.03 m), containing substrate with a 1:1 ratio (v/v), and organic matter from cattle manure and soil from the areas of the UCTB "Los Palacios". The trays were placed outdoors in an area established for the seedbeds, with irrigation and good drainage.

Prior to the sowing of four rice cultivars, the seed was classified by the density method, which consisted of submerging the rice seeds in irrigation water and eliminating all the seed that floated, in order to achieve maximum seed germination (77. Díaz López GS, Castell S. Tecnología agrícola para el trasplante mecanizado del arroz en Cuba [Internet]. Primera Edición. Agencia de Maedio Ambiente (AMA); 2015 [cited 22/09/2021]. 15 p. Available from: http://docplayer.es/133183498-E- tecnologia-agricola-para-el-trasplante-mecanizado-del-arroz-en-cuba.html ). AMF inoculation was carried out through the EcoMic^® biofertilizer, at 50 % of seed. A total of 150 g of seed per tray was sown at 1 cm depth. Four trays per treatment were used and the experiment was repeated at two points in time, following a completely randomized block experimental design.

The seedbed had a cycle in days, from sowing to the evaluation time of 18 days, at which time it was considered that the plants could be transplanted to the field (77. Díaz López GS, Castell S. Tecnología agrícola para el trasplante mecanizado del arroz en Cuba [Internet]. Primera Edición. Agencia de Maedio Ambiente (AMA); 2015 [cited 22/09/2021]. 15 p. Available from: http://docplayer.es/133183498-E- tecnologia-agricola-para-el-trasplante-mecanizado-del-arroz-en-cuba.html ). The agrotechnical activities of seedbed were carried out according to the Agricultural Technology manual for the Mechanized Transplanting of Rice in Cuba (77. Díaz López GS, Castell S. Tecnología agrícola para el trasplante mecanizado del arroz en Cuba [Internet]. Primera Edición. Agencia de Maedio Ambiente (AMA); 2015 [cited 22/09/2021]. 15 p. Available from: http://docplayer.es/133183498-E- tecnologia-agricola-para-el-trasplante-mecanizado-del-arroz-en-cuba.html ), with the exception of irrigation water management. The seedbeds (trays) were maintained from the moment of sowing with daily passes of water by flooding, until 10 days after emergence (DAE), then a film of water of up to 5 cm was established and reestablished every 48 h. In the period from February to March the average temperature was 24.1 ºC, relative humidity was 76.58 % and rainfall was below 3 mm, according to data provided by the Meteorological Station "Paso Real de San Diego", # 317, in Los Palacios, which is located 5 km from the research area.

The trays were placed outdoors in an area established for seedbeds, with irrigation and good drainage.

Results and discussion

EcoMic^® biofertilizer application caused increases in mycorrhizal colonization percentages in all rice cultivars at 18 DAE, but differential behavior was observed depending on the cultivar (Figure 1). The highest mycorrhizal colonization values were observed in the cultivars INCA LP-7 and Guillemar.

Even when mycorrhizal colonization has been observed in rice roots, it can be considered that the values of this indicator are low, if it is compared them with those reported in other crops grown under aerobic conditions (1212. Ruiz-Sanchez M, DellAmico-Rodriguez JM, Cabrera-Rodriguez JA, Munoz- Hernandez Y, M-Almeida F, Aroca R, et al. Rice plant response to suspension of the lamina of water. Part III. Cultivos Tropicales [Internet]. 2020 [cited 22/09/2021];41(2):e07. Available from: https://go.gale.com/ps/i.do?p=IFME&sw=w&issn=02585936&v=2.1&it=r&id=GALE%7CA634211259&sid=googleScholar&linkaccess=abs ,15Ma X, Li X, Ludewig U. Arbuscular mycorrhizal colonization outcompetes root hairs in maize under low phosphorus availability. Annals of Botany [Internet]. 2021 [cited 22/09/2021];127(1):155-66. Available from: https://academic.oup.com/aob/article-abstract/127/1/155/5900723?redirectedFrom=fulltext ). The flood irrigation condition, as well as the presence of a water film, can condition a lack of oxygen in the soil, which could limit the germination of fungal spores. In addition, the signaling pathway between plant roots and AMF may be affected by the exudation of strigolactones in rice plant roots (1616. Kobae Y, Kameoka H, Sugimura Y, Saito K, Ohtomo R, Fujiwara T, et al. Strigolactone Biosynthesis Genes of Rice are Required for the Punctual Entry of Arbuscular Mycorrhizal Fungi into the Roots. Plant and Cell Physiology [Internet]. 2018 [cited 22/09/2021];59(3):544-53. Available from: https://academic.oup.com/pcp/article/59/3/544/4794741?login=true ,1717. de Oliveira IF, Simeone MLF, de Guimarães CC, Garcia NS, Schaffert RE, de Sousa SM. Sorgoleone concentration influences mycorrhizal colonization in sorghum. Mycorrhiza [Internet]. 2021;31(2):259-64. Available from: https://link.springer.com/article/10.1007/s00572-020-01006-1 ). Reportedly, rice plants have to produce sufficient strigolactone exudates that stimulate colonization (1818. Ruiz-Sánchez M, Muñoz-Hernández Y, Dell´Amico JM, Polón-Pérez R. Manejo del agua de riego en el cultivo de arroz (Oryza sativa L.) por trasplante, su efecto en el rendimiento agrícola e industrial. Cultivos Tropicales [Internet]. 2016 [cited 22/09/2021];37(3):178-86. Available from: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0258-59362016000300020&lng=es&nrm=iso&tlng=es ). In this investigation, as there is a high concentration in the number of rice plants per trays (approximately 5,000 in 0.18 m²) that grew from seed coating with EcoMic^® biofertilizer, colonization of rice roots, both in biofertilizer-treated and untreated plants, is justified due to the possible increase in strigolactone exudates. In the specific case of treatments without EcoMic^® biofertilizer application, the AMF presence in roots of these treatments responds to the fact that the substrate was not sterilized and, therefore, the resident AMF colonized roots of these rice cultivars.

When analyzing the behavior of the height of rice plants at 18 DAE, it was found that those inoculated with AMF showed the greatest magnitudes in all cultivars and in the two experiments, with respect to those not inoculated (Table 1). In general, the increase in plant height of AMF-inoculated plants compared to non-inoculated plants was between 8 and 15 %.

Regarding the number of leaves per plant, no significant differences were recorded in the two experiments carried out between plants with AMF and non-AMF. However, differences in root length were found in experiment 1, with the exception of Roana cultivar, which showed no differences between plants with AMF and non-AMF. In the rest of cultivars, greater root length was observed in the inoculated treatments. In experiment 2, only differences between AMF and non-AMF plants were observed in cv. Guillemar. The accumulation of aerial and root dry mass showed contrasting behavior, caused by the AMF presence in roots and by the varietal response (Table 1).

The accumulation of aerial and root dry mass, in general, plants inoculated with AMF showed higher values than the non-inoculated control. It is important to note that the cultivars INCA LP-7 and Guillemar inoculated with AMF showed the highest accumulation of aerial dry mass in both experiments. In the case of cv. INCA LP-7, the increase in ADM with respect to cultivars without the EcoMic^® biofertilizer application (INCA LP-7, Roana, José and Guillemar) represented 13.74, 27.02, 28.48 and 15.60 %, respectively. The cv. Guillemar with AMF increased by 17.92, 31.69, 33.21 and 9.73 %, respectively, with respect to the rest of cultivars (INCA LP-7, Roana, José and Guillemar). However, at the level of root dry mass accumulation, in experiment 1, no differences were found among the cultivars inoculated with AMF, and in the second repetition the best results corresponded to cultivars INCA LP-7 and Guillemar, followed by Roana, but without differences with Guillemar (Table 1).

The increase that was appreciated in plant height, aerial and root dry mass, results correspond to those reported in other investigations (1818. Ruiz-Sánchez M, Muñoz-Hernández Y, Dell´Amico JM, Polón-Pérez R. Manejo del agua de riego en el cultivo de arroz (Oryza sativa L.) por trasplante, su efecto en el rendimiento agrícola e industrial. Cultivos Tropicales [Internet]. 2016 [cited 22/09/2021];37(3):178-86. Available from: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_abstract&pid=S0258-59362016000300020&lng=es&nrm=iso&tlng=es ), when rice plants were inoculated with different AMF strains under similar soil and crop conditions. In addition, the values of plant height and mat formation by root interlacing corresponded with the quality parameters of seedlings, ready for mechanized transplanting (77. Díaz López GS, Castell S. Tecnología agrícola para el trasplante mecanizado del arroz en Cuba [Internet]. Primera Edición. Agencia de Maedio Ambiente (AMA); 2015 [cited 22/09/2021]. 15 p. Available from: http://docplayer.es/133183498-E- tecnologia-agricola-para-el-trasplante-mecanizado-del-arroz-en-cuba.html ).

The results of this research showed that the flooding conditions affected colonization, so that at the time of transplanting at 18 DAE, uncolonized plants could be taken to the field. However, the above mentioned allowed explaining that the increase in the development of inoculated plants (height, number of leaves, length of roots, dry mass of aerial part and roots) in relation to non-inoculated plants, may be due, fundamentally to the formation of extraradical mycelium, which facilitates the absorption of water and nutrients by the plants, as previously reported (88. Sugiura Y, Akiyama R, Tanaka S, Yano K, Kameoka H, Marui S, et al. Myristate can be used as a carbon and energy source for the asymbiotic growth of arbuscular mycorrhizal fungi. Proceedings of the National Academy of Sciences [Internet]. 2020 [cited 22/09/2021];117(41):25779-88. Available from: https://www.pnas.org/content/117/41/25779 ,1919. Quiroga G, Erice G, Aroca R, Chaumont F, Ruiz-Lozano JM. Contribution of the arbuscular mycorrhizal symbiosis to the regulation of radial root water transport in maize plants under water deficit. Environmental and Experimental Botany [Internet]. 2019 [cited 22/09/2021];167:103821. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0098847219307609 ). Although it may be associated to the exudation by the fungus of growth hormone and to a better nutritional status of the plants (2020. Fusconi A. Regulation of root morphogenesis in arbuscular mycorrhizae: what role do fungal exudates, phosphate, sugars and hormones play in lateral root formation? Annals of Botany [Internet]. 2014 [cited 22/09/2021];113(1):19-33. Available from: https://doi.org/10.1093/aob/mct258 ,2121. Pons S, Fournier S, Chervin C, Bécard G, Rochange S, Frey NFD, et al. Phytohormone production by the arbuscular mycorrhizal fungus Rhizophagus irregularis. PLOS ONE [Internet]. 2020 [cited 22/09/2021];15(10):e0240886. Available from: https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0240886 ), if we take into account that the volume of roots in the trays is dense and the competition for nutrients and growth in a seedbed increases; therefore, AMF must increase its efficiency inside the root so that it can provide it with elaborated substances (88. Sugiura Y, Akiyama R, Tanaka S, Yano K, Kameoka H, Marui S, et al. Myristate can be used as a carbon and energy source for the asymbiotic growth of arbuscular mycorrhizal fungi. Proceedings of the National Academy of Sciences [Internet]. 2020 [cited 22/09/2021];117(41):25779-88. Available from: https://www.pnas.org/content/117/41/25779 ).

Conclusions