Los microorganismos: El motor vivo del suelo – Parte 2

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Por Larry Cooper, con Rita Abi-Ghanem, PhD

Los buenos agricultores cultivan las cosechas, los grandes agricultores cultivan la tierra. Para tener un suelo excelente es importante crear un microbioma activo y diverso que estructure el suelo y mueva y procese los nutrientes de la forma más beneficiosa para las plantas. Cuantos más microbios haya en un suelo, más fértil será éste. En esta serie hablaremos de las muchas funciones importantes que desempeñan los microorganismos del suelo para producir un suelo fértil y cultivos sanos.

En la Parte 2 de esta serie, examinaremos las Interacciones Planta-Microbio.

En un artículo de Scientific American de 2013
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el autor comentaba que el trabajo de los agricultores » . . . no es un simple negocio de insumos y productos -algo de agua por aquí, algo de pesticidas por allá . . . significa despertar a lo que siempre ha sido la agricultura: una colaboración con la vasta comunidad de microbios». ¿Qué quería decir con eso? En el negocio de la agricultura, comprender cómo funciona la comunidad microbiana de un campo de cultivo (el «agribioma») y aprovechar esa comprensión en una aplicación práctica puede significar a veces la diferencia entre el éxito y el fracaso, entre los beneficios y las pérdidas.

Lo primero que hay que entender sobre los microbios es que en la rizosfera (la zona que rodea las raíces) de la mayoría de las plantas se produce una competición en toda regla. Miles de millones de microbios compiten por los recursos (alimentos, agua, espacio). Como resultado de esta competición, los microbios han evolucionado para beneficiar a sus plantas huésped de varias formas, entre ellas:

• Biofertilización (aumentar el aporte de minerales a la planta)
• Fitoestimulación (estimular el crecimiento de las plantas mediante la producción de hormonas)
• Biocontrol (control de enfermedades, principalmente mediante la competencia y la producción de antibióticos y metabolitos antifúngicos)

Biofertilización: Fijación del nitrógeno

Se sabe que el nitrógeno es uno de los nutrientes más esenciales para el crecimiento de las plantas. Tomemos el sencillo ejemplo de la soja. Los agricultores saben desde hace tiempo que alternar la soja (y otras leguminosas, como la alfalfa) con cultivos de gramíneas (maíz, trigo) es muy beneficioso para los cultivos de gramíneas, porque al plantar leguminosas se consigue aumentar en el suelo el nitrógeno esencial que las gramíneas no son capaces de producir. En realidad, las leguminosas no producen el nitrógeno por sí mismas, sino que sus nódulos radiculares sirven de huésped a las bacterias simbióticas Rhizobium fijadoras de nitrógeno. Sin embargo, no se trata de una relación sencilla: el proceso en cuestión es una fascinante interacción de colaboración entre las plantas y las bacterias.

Cuando las plantas leguminosas se encuentran en condiciones de bajo contenido en nitrógeno, liberan en el suelo a través de sus raíces algo llamado flavonoides (un quimioatrayente). Los flavonoides estimulan a las bacterias para que liberen una sustancia química que estimula la formación de nódulos en las plantas. Cuando empiezan a formarse los nódulos, los rizobios utilizan un hilo de infección para penetrar en las paredes celulares, lo que a su vez desencadena una rápida formación de células en el lugar del nódulo. Una vez que las bacterias se han instalado en el nódulo, la planta les proporciona los nutrientes y la energía necesarios (en forma de hidratos de carbono), mientras que las bacterias absorben dinitrógeno (N₂) del aire y convertirlo en amoníaco utilizable por la planta, la misma forma que se encuentra en los abonos de nitrato amónico y sulfato amónico. Todo este proceso se denomina fijación biológica del nitrógeno. La fijación de nitrógeno por las leguminosas puede oscilar entre 25 y 75 lb. de nitrógeno por acre y año en un ecosistema natural, y hasta 250-500 lb. por acre en un sistema de cultivo. El mecanismo principal para liberar el nitrógeno de los nódulos de las leguminosas al suelo es la descomposición del material vegetal muerto de las leguminosas; los microbios adicionales del suelo desempeñan un papel importante para ayudar a que se produzca esta descomposición.

Las condiciones que favorecen este proceso complicado pero esencial incluyen suelos con un pH equilibrado y una variedad de compuestos de carbono y nitrógeno para que se alimenten las bacterias. Entre las condiciones desfavorables están la acidez del suelo, las concentraciones elevadas de aluminio y manganeso, las deficiencias de calcio, fósforo y molibdeno, las temperaturas extremas y las malas condiciones físicas del suelo que restringen el suministro de agua y la aireación. Mantener una exposición foliar adecuada a la luz solar en la planta leguminosa también es un componente necesario del proceso.

Esta compleja relación simbiótica proporciona a las plantas la fuente de nitrógeno que necesitan, mientras que las bacterias obtienen un entorno protegido de «casa inteligente» en el que pueden llevar a cabo su actividad productora de nitrógeno.

La producción de fósforo y la red subterránea

Los microbios también desempeñan un papel importante a la hora de poner el fósforo (P) a disposición de las plantas. Algunos lo hacen simplemente fomentando el crecimiento de las raíces. También hay bacterias y hongos (micorrizas -que se encuentran en aproximadamente el 90% de todas las plantas-) que hacen que el P esté disponible mediante la mineralización y solubilización del P orgánico y fijo.

Pero lo más fascinante son las extensas redes de micorrizas que se sabe que conectan plantas individuales entre sí para transferir agua, carbono, nutrientes, compuestos de defensa y aleloquímicos (sustancias químicas tóxicas producidas por las plantas para defenderse de los herbívoros o de las plantas competidoras) de una planta a otra. Estas redes pueden dar lugar a mayores tasas de crecimiento y supervivencia de las plántulas y a una mayor disponibilidad de inóculo para la infección. Un estudio reciente sugiere que estas redes pueden ser conductos de señalización entre plantas, que influyen en la defensa contra los insectos herbívoros y los hongos necrótrofos foliares.²

Cultivar el Agrobioma

Como vemos, hay un diálogo constante, un toma y daca, entre las plantas y los microbios de sus rizosferas. Los cultivadores deben ser conscientes de esta importante relación simbiótica y asegurarse de que cuidan por igual lo que no se ve (los microbios) y lo que sí se ve (las plantas). Las plantas y los microbios se necesitan mutuamente, y descuidar a uno puede ser perjudicial para el otro. Modern Farmer sólo exageró un poco en el título de su artículo de 2014, «Los verdaderos agricultores cultivan la tierra, no los cultivos».
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En la Parte 1 de este artículo hablamos de la importancia de proteger a los microorganismos beneficiosos mediante enfoques equilibrados del control de plagas, manteniendo el suelo bien drenado y tan libre de sal como sea posible, realizando prácticas que generen materia orgánica en el suelo, rotando los cultivos de forma que aporten materia orgánica diversa al suelo y proporcionando cubiertas vegetales que reduzcan la exposición del suelo a la luz solar. También es importante comprender que el factor más limitante para un crecimiento microbiano sano, después de una humedad adecuada, es la disponibilidad de fuentes de carbono orgánico. La mayoría de los microorganismos del suelo necesitan carbono para construir sus cuerpos y oxidarse para obtener energía. Al planificar la nutrición de tus cultivos, asegúrate de planificar también la nutrición a base de carbono que necesitan los microbios beneficiosos de las rizosferas de tus cultivos. Satisfacer las necesidades nutricionales de los microbios del suelo es importante para la fertilidad del suelo y el rendimiento óptimo de los cultivos.

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En la Parte 3 de esta serie, hablaremos con más detalle de la Fitoestimulación y el Biocontrol.

Referencias

1. Conniff R. Los microbios ayudan a cultivar mejor, Scientific American, 1 de septiembre de 2013. Disponible en http://www.scientificamerican.com/article/microbes-help-grow-better-crops/.
2. Johnson D, Gilbert L. (2015). Señalización entre plantas a través de redes hifales. New Phytologist, 205(4):1488-53. Disponible en http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.13115/pdf.
3. Barth, Brian Los microbios alimentarán al mundo, o por qué los verdaderos agricultores cultivan la tierra, no los cultivos. Modern Farmer, 22 de abril de 2014. Disponible en http://modernfarmer.com/2014/04/microbes-will-feed-world-real-farmers-grow-soil-crops/.

Lee la Parte 3 de esta serie.

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