Cambio de paradigmas en la microbiología agrícola del suelo

Cambio de paradigmas en la microbiología agrícola del suelo

Introducción

A nivel mundial, la producción agrícola presentó una gran revolución de agroquímicos, principalmente fertilizantes sintéticos, que incrementó los rendimientos agrícolas. Sin embargo, con el pasar de los años, junto con la labranza, han tenido impactos negativos en los agrosistemas, con acumulación de químicos en cantidades nocivas, degradación y desertificación del suelo y disminución de las comunidades microbianas

Los principales responsables de la fertilidad del suelo, son los microorganismos presentes en él. Estos representan la mayor porción de vida en el suelo y llevan a cabo procesos de transformación en los ciclos biogeoquímicos del carbono, nitrógeno, fósforo y azufre.

Luego de una gran anomalía de conteo, el concepto de microbioma se ha expandido, complejizando el entendimiento de los suelos y generando dudas sobre qué factores lo configuran. Resolviendo estas dudas se podrían adoptar los manejos agrícolas óptimos para la conservación de los suelos y el aumento de la productividad

Desarrollo

El aumento de la población mundial ha justificado que desde los inicios de la agricultura moderna, a mediados del siglo XX, se adoptaran prácticas nocivas para el medio ambiente con el fin de incrementar la producción agrícola. Estas prácticas incluían la labranza y el uso intensivo y extensivo de agroquímicos, como fertilizantes, pesticidas, herbicidas, fungicidas y antibióticos.

La demanda de alimentos sigue aumentando debido al continuo crecimiento de la población por lo que se requieren de formas de producción de cultivos sostenibles que mantengan las funciones del suelo y eviten la degradación de la tierra. De tal manera que los servicios de los ecosistemas puedan mantenerse y los recursos puedan utilizarse de manera eficiente

El suelo es la base de la actividad agrícola. La restauración de lo extraído de él depende totalmente de la biodiversidad de este, siendo los microorganismos la principal forma de vida presente. La fertilidad depende en gran parte de la transformación de la materia orgánica por las enzimas extracelulares liberadas al suelo por la mesofauna, la macrofauna, los microorganismos y plantas

La calidad del suelo se puede evaluar por el contenido de materia orgánica que posea, ya que esta ejerce una influencia directa en las propiedades físico-químicas participando en la generación de micro y macro agregados, brindando estabilidad estructural y ofreciendo los principales nutrientes para los microorganismos, además, actuando como sumideros posibles de gases de invernadero

La labranza y el uso de fertilizantes aumentan la cantidad y disponibilidad de carbono orgánico del suelo, pero reducen la agregación del suelo, aumentando la pérdida de las reservas de carbono y por lo tanto aumentando las emisiones CO2

Varios estudios han demostrado que la labranza provoca la pérdida las reservas de carbono y nitrógeno del suelo afectando su fertilidad y disminuye la capacidad de retención de aguas lo que provoca la desertificación de los suelos

Con el objetivo de evitar esta degradación nace la agrícola de conservación, que propone un uso de suelo sostenible. Dentro de sus prácticas se encuentra la labranza cero, donde solo se realiza un hueco en el suelo para sembrar la semilla; y técnicas de manipulación de hábitat como el cultivo intercalado y la rotación de cultivos que mantienen bajo control las plagas y enfermedades (HE, LI, Munir, 2019)

La no labranza tiene beneficios que incluye la reducción de erosión por aire en 96% y agua, aumenta la actividad biológica del suelo y su biodiversidad, minimiza la degradación y aumenta la fertilidad, aumenta la infiltración y reduce la evaporación del agua en un 70% , lo que se traduce en un menor consumo de agua para la producción de alimentos (Albertengo et al., 2013).

Otro beneficio de la agricultura de conservación, además del aumento de la fertilidad y control de plagas, es el potencial de los suelos agrícolas en ser sumideros de dióxido de carbono. (Tristram O. West y Wilfred M. Post, 2002)

Vicente J.L (2013) sostiene que adoptando estas prácticas que potencian la acumulación de carbono orgánico en el suelo y suponiendo que los océanos y la vegetación continuaran constituyendo sumideros de CO2 al mismo ritmo con el que lo hacen actualmente. El CO2 presente en la atmósfera se reduciría entre el 9% y 19%.

En cuanto al uso de fertilizantes químicos, este se redujo debido a dos grandes eventos; el reconocimiento y descripción de las bacterias fijadoras de nitrógeno atmosférico, y el descubrimiento de las bacterias que caracterizan los suelos supresores

Las bacterias fijadoras de nitrógeno son las responsables de la formación de nódulos en la raíz de las leguminosas que fijan el nitrógeno atmosférico en una relación simbiótica, este conocimiento marcó el inicio de la producción de inoculantes para cultivos de leguminosas y la posibilidad de transferir este rasgo a otros cultivos.

Se han introducidos genes a cultivos de arroz, trigo y colza y a pesar de ser eficazmente invadidas por las bacterias fijadoras de nitrógeno, no se ha observado la fijación de cantidades significativas de nitrógeno (Prescott, Harley y Klein, 2004)

No obstante, no solo se traduce en mejoras en la fertilización sino que se ha descubierto un potencial de reducción del tercer gas de invernadero más importante, el óxido nitroso (N2O). Esto a través de bacterias fijadoras de nitrógeno del género Bradyrhizobium en las raíces de soja, que por la acción de la reductasa de N2O bradyrhizodial (N2OR) codificada por el grupo de genes nos. El dominio de nos- resulta en la emisión de N2O a la atmósfera, por lo que la inoculación con genes nos+ y nos++ mejoran la actividad de la enzima liberando nitrógeno atmosférico (Sánchez y Minamisawa, 2019)

Por otro lado, el descubrimiento de bacterias responsables de suelos donde las plantas no desarrollan enfermedades transmitidas por este, fue base para la creación de biofertilizantes. Estos microorganismos otorgaban al suelo características supresoras al ser antagonistas de hongos patógenos y/o promovedores el crecimiento de las plantas. Fueron primeramente denominadas rizobacterias promotoras del crecimiento de las plantas (PGPR) y luego bacteria beneficiosa para la planta, al encontrarse bacterias con rasgos similares en otros lugares

Este paradigma inicial, donde la microbiología agrícola se limitaba a la posibilidad de construir aditivos biológicos para

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