Microbiología del suelo en la agricultura, retos y tendencias

Estamos entrando en una nueva era de la agricultura, donde además de la robótica, los drones y la inteligencia artificial. También por los métodos de análisis que existen hoy, se viene descubriendo que la biología y más específicamente la microbiología del suelo juega un papel fundamental.

A continuación se discute la importancia de la microbiología del suelo en la agricultura moderna. Armenia Velázquez, PhD especialista de la biología del suelo, explica cómo los microorganismos del suelo juegan un papel crucial en la nutrición y protección de las plantas.

Red trófica de suelo: composición y funcionamiento

En primer lugar es necesario conocer  ¿Cómo está compuesta? ¿Y cómo funciona esta cadena o red trófica del suelo? La cadena alimenticia del suelo es una conexión que une a las plantas con todo el microbioma, el conjunto de microorganismos que habita en el suelo.

La red trófica del suelo es un sistema vivo complejo que conecta a las plantas con el microbioma, el conjunto de microorganismos que habitan en el suelo. Este concepto es fundamental para la agricultura regenerativa, ya que destaca la importancia de trabajar con un ecosistema vivo.

Las plantas, organismos autótrofos, transforman la energía luminosa en carbono, la base energética para todos los demás organismos. A través de los exudados radiculares, compuestos liberados por las raíces, la planta introduce energía química en la red alimenticia.

Esta red está compuesta por diversos organismos, desde los más simples como bacterias y hongos, hasta los más complejos como amebas, flagelados, nematodos e insectos. Aunque algunos son visibles a simple vista, la mayoría de esta red es invisible.

La red trófica del suelo es un sistema dinámico y esencial para la salud del suelo y la productividad de los cultivos, por eso  comprender su funcionamiento es crucial para implementar prácticas agrícolas sostenibles.

La rizosfera

La rizosfera, descrita en 1919 por Hiltner, es la fina capa de suelo (5 mm) que rodea las raíces, un ecosistema crucial y dinámico. Aquí ocurre la comunicación vital entre la planta y su entorno, donde los microorganismos juegan un papel esencial.

A través de señales químicas, las plantas interactúan con la micorriza, obteniendo agua y nutrientes. De manera que la rizosfera es donde la planta detecta sequía, altas temperaturas o amenazas de enfermedades, y recluta microorganismos para sus necesidades.

Este micro ecosistema es vital para la salud y productividad de las plantas. Así, la rizosfera permite que la planta se adapte a su entorno, reciba nutrientes y se defienda de enfermedades por eso su estudio es fundamental para la agricultura sostenible.

El ciclo de vida de los microorganismos en el suelo 

Los microorganismos del suelo, como el hongo Trichoderma harzianum, tienen un ciclo de vida dinámico influenciado por factores como la actividad de la raíz de la planta. No obstante, contrario a la creencia común, la población de estos microorganismos no siempre aumenta linealmente tras la inoculación.

El Trichoderma, utilizado para prevenir enfermedades de la raíz, puede adoptar hábitos endófitos, residiendo dentro de la planta y no en el suelo. De manera que su presencia y actividad están estrechamente ligadas a la vitalidad de la raíz, al inicio del ciclo de cultivo, con una raíz activa, el Trichoderma prolifera. Sin embargo, en etapas posteriores, cuando la planta prioriza la producción de frutos y la actividad radicular disminuye, la población del hongo también se reduce.

Cabe destacar que el establecimiento de Trichoderma en el suelo puede tardar semanas, y su densidad fluctúa según la actividad de la raíz. Por lo tanto, el ciclo de vida de estos microorganismos no es constante, sino que responde a las dinámicas del ecosistema del suelo y la planta.

El impacto de la fertilización en el microbioma del suelo

Aunque la fertilización excesiva puede impulsar un crecimiento radicular inicial, a largo plazo, desequilibra el ecosistema microbiano. Por ejemplo, el uso desmedido de fertilizantes químicos, como el fósforo, interrumpe la liberación de exudados radiculares, esenciales para alimentar a los microorganismos del suelo. Entonces, la planta, al recibir nutrientes en exceso, reduce su dependencia de los microbios, disminuyendo la actividad biológica del suelo.

Además, las prácticas de monocultivo intensivo agravan el problema. El exceso de fertilizantes no utilizados se acumula, provocando daños colaterales como la compactación y salinización del suelo, lo que dificulta aún más la proliferación de microorganismos beneficiosos.

En tal sentido, la agricultura regenerativa aboga por una fertilización racional, basada en las necesidades específicas del suelo y los cultivos. De forma tal que los análisis de suelo, tanto químicos como biológicos, son cruciales para determinar las cantidades adecuadas de nutrientes y evaluar la salud del microbioma.

Es fundamental reconocer que la fertilidad del suelo no se limita a sus componentes químicos. Asimismo, la fertilidad biológica, que depende de la diversidad y actividad de los microorganismos, es igualmente importante. Por eso, ignorar este aspecto puede llevar a deficiencias nutricionales ocultas y a la degradación del suelo a largo plazo.

Análisis microbiológico del suelo

El análisis del suelo ha evolucionado significativamente, pasando de centrarse exclusivamente en las propiedades físico-químicas a incorporar la dimensión biológica. Tradicionalmente, los agricultores evaluaban la textura del suelo y sus componentes químicos (nitrógeno, fósforo, potasio) para determinar las necesidades de fertilización. Sin embargo, esta visión limitada ha dado paso a la comprensión de la importancia de la vida microbiana en la salud del suelo.

Durante mucho tiempo, los análisis microbiológicos se enfocaron en la fitopatología, identificando patógenos para aplicar tratamientos correctivos. No obstante, en la última década, el interés se ha desplazado hacia los microorganismos beneficiosos (fitobenéficos), como Azospirillum, Trichoderma y Bacillus.

Por otra parte, los avances en técnicas enzimáticas y genómica han revolucionado el análisis biológico del suelo. Ahora es posible realizar análisis metagenómicos, que examinan el ADN de todos los microorganismos presentes en una muestra, y estudios de metabolómica, que revelan las funciones de estos microorganismos.

Esta nueva perspectiva permite a los agricultores conocer a fondo la biología del suelo y su impacto en la fertilidad y la salud de los cultivos. Por ende, los perfiles biológicos del suelo, que evalúan las funciones de los microorganismos, se han convertido en herramientas valiosas para la toma de decisiones agrícolas.

Funciones de los microorganismos en el suelo

Los microorganismos del suelo desempeñan funciones vitales para la salud y productividad de los ecosistemas terrestres. Asimismo, su diversidad y actividad son esenciales para la nutrición de las plantas, la protección contra patógenos, la descontaminación y el ciclo del carbono.

Metabolización de nutrientes y protección de plantas

Los microorganismos transforman nutrientes como nitrógeno, fósforo y potasio en formas asimilables por las plantas. Cada paso en los ciclos de nutrientes depende de grupos específicos de microorganismos, cuya pérdida ralentiza estos procesos. Además, protegen a las plantas de patógenos en la rizosfera, filósfera y endósfera, siendo un sustento vital para su hábitat.

Descontaminación y ciclo del carbono

Los microorganismos biorremedian suelos contaminados por químicos y metales pesados, revirtiendo daños de monocultivos y prácticas agrícolas intensivas. En particular, participan en el ciclo del carbono, secuestrando y almacenando carbono en el suelo. La pérdida de materia orgánica libera carbono a la atmósfera, contribuyendo al efecto invernadero.

Interrelaciones y desafíos

Aunque benéficos, algunos microorganismos causan enfermedades en plantas. Por lo tanto, es crucial no atacar indiscriminadamente, ya que la mayoría son benéficos. De hecho, las interacciones entre hongos y bacterias influyen en la presencia de malezas, indicando desequilibrios en el microbioma.

A pesar de los avances, solo conocemos una fracción del microbioma del suelo. Ciertamente, la investigación continua es esencial para comprender su complejidad y potencial.

Las micorrizas y la comunicación de las plantas

Las micorrizas, uniones simbióticas entre hongos y raíces de plantas, son vitales para la comunicación vegetal. A través de señales químicas, las plantas se conectan con su entorno y vecinas, alertándose sobre patógenos y activando defensas.

Es importante mencionar que las micorrizas protegen a las plantas de estrés biótico y abiótico, como sequías y temperaturas extremas, actuando como gestores que buscan alianzas microbianas. Su importancia radica en su capacidad para mejorar la resistencia de las plantas y su adaptación a condiciones adversas.

Esta simbiosis, de millones de años de antigüedad, demuestra la interconexión en los ecosistemas. A pesar de los avances en la agricultura, el daño a estos microorganismos con químicos tiene efectos colaterales. Por ello la comprensión y protección de las micorrizas son cruciales para la salud de las plantas y la sostenibilidad agrícola.

Practicas convencionales de la agricultura y ganadería que alteran el equilibrio de los microorganismos

El equilibrio del microbioma del suelo, esencial para la salud agrícola y ganadera, se ve comprometido por prácticas convencionales. Por una parte el uso excesivo de sustancias químicas, especialmente biocidas, diezma microorganismos esenciales, aunque la resiliencia microbiana impide la esterilización total del suelo.

Por ejemplo, en Latinoamérica, el aumento en el uso de fumigantes, como en México, donde las dosis por hectárea se han cuadruplicado en 20 años. Además, la persistencia de estos químicos en el suelo no solo reduce la diversidad microbiana, sino que también puede generar resistencia en patógenos, perpetuando un ciclo de dependencia química.

Por otro lado la labranza profunda, al exponer y remover el suelo, interrumpe la formación del microbioma y afecta la captura de carbono, oxidando y perdiendo nutrientes. Así, esta práctica, que busca airear el suelo y reducir patógenos, paradójicamente, disminuye la fertilidad a largo plazo y libera carbono almacenado, contribuyendo al cambio climático.

Asimismo, el uso indiscriminado de biológicos, como Trichoderma, sin conocimiento de sus efectos, puede desequilibrar el ecosistema del suelo, afectando poblaciones de micorrizas y otros microorganismos beneficiosos. De hecho, la promoción de un solo microorganismo, basada en éxitos aislados, ignora la complejidad del microbioma y puede llevar a una “nueva Revolución Verde” con consecuencias imprevistas.

Es vital concienciar a los productores sobre estas prácticas. En particular porque el exceso de bacterias fijadoras de nitrógeno o el uso de fermentos artesanales sin control pueden perjudicar el suelo, alterando ciclos de nutrientes y la salud de las plantas.

La clave es adoptar prácticas sostenibles, reducir químicos, usar biológicos con criterio y entender el impacto de las acciones en el microbioma, asegurando la salud del suelo y la producción a largo plazo. Por lo tanto, la educación y la investigación son fundamentales para promover un manejo del suelo que respete su complejidad y potencial.

Importancia de la microbiología del suelo en la actualidad

La biodiversidad microbiana del suelo se erige como pilar fundamental ante los desafíos del cambio climático, caracterizado por sequías y precipitaciones extremas. En este sentido los microorganismos, con su capacidad de adaptación, son esenciales para la resiliencia de los ecosistemas, especialmente en la ganadería regenerativa.

Aquí, la salud del suelo incide directamente en la calidad del ganado, destacando la interconexión entre lo visible y lo invisible en el ecosistema. Por eso, evitar la compactación del suelo se vuelve crucial, pues la porosidad adecuada permite una mejor gestión del agua, previniendo efectos negativos magnificados por el exceso o la falta de humedad.

La microbiología del suelo, aunque con raíces históricas, ha cobrado una relevancia sin precedentes ante la degradación global de los suelos, un problema que afecta severamente a países como México, donde hasta el 70 % de los suelos muestran signos de deterioro. Con el tiempo, la Revolución Verde, paradigma de la agricultura del siglo XX, ha demostrado sus limitaciones, llevando a un punto de quiebre donde la productividad a corto plazo ha comprometido la salud a largo plazo del suelo.

El microbioma, antes considerado una alternativa, se revela como el camino indispensable hacia una agricultura sostenible. Actualmente, la fertilidad biológica, apoyada por avances científicos como la metagenómica y la proteómica, satisface la creciente demanda de alimentos sanos y libres de residuos tóxicos.

La microbiología del suelo, por tanto, trasciende su estatus de alternativa para convertirse en una necesidad imperante, un camino que debemos recorrer para asegurar la salud de nuestro planeta y la seguridad alimentaria de las futuras generaciones.

Agro para el siglo 21

En esta entrevista exploramos los avances en el estudio de la biología del suelo, descubriendo cómo la ciencia moderna está desentrañando los misterios de este complejo ecosistema.

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Equipo Editorial Agrotendencia

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