EL USO DE LOS CULTIVOS DE COBERTURA PARA DESARROLLAR SUELOS SUPRESORES DE ENFERMEDADES 2da Parte

Es importante entender lo que realmente es la oxidacio-reducción desde una perspectiva biológica y el impacto que esto puede tener en el desarrollo de características supresoras de enfermedades en el suelo.

Dentro del enfoque de la agricultura biologíca inorgánica, ha existido la idea de que los suelos verdaderamente sanos deben ser aerobicos, de ahí que, necesitamos tener suelos aerobicos porque son buenos suelos. Esto también se extiende al compostaje y al té de composta. Asi que, los suelos aeróbicos son buenos y el compost aeróbico es bueno mientras que el compost y los suelos anaeróbicos son malos. Este es claramente un planteamiento en blanco y negro, bueno contra malo, pero en la realidad no es tan simple.

En una conversación reciente, Gabe Brown* describió muy bien que la condicion de los suelos sanos es la de un medio ambiente subacuático. La biología del suelo vive en las películas de agua que están en los coloides que lo conforman, lo cual es esencialmente un medio ambiente subacuático.  Entonces, los suelos sanos no necesitan ser aeróbicos en el sentido de tener un alto contenido de oxígeno, mas bien, los suelos sanos deben tener un buen intercambio gaseoso ya que esta característica les permite realizar un buen proceso de difusión de gases a través de su superficie, liberando Dióxido de Carbono a la atmósfera (CO2) y absorbiendo Oxígeno y Nitrógeno hacia el interior del perfil lo cual es muy importante.

*Gabe Brown es un productor y uno de los pioneros del movimiento de sanidad del suelo que se centra en la regeneración de nuestros recursos

Ahora bien, si ponemos atención a los tipos de biología que prosperan en los diferentes ambientes de suelo (aerobico y anaeróbico), encontramos que en realidad hay tres grupos diferentes, no solamente dos.

En este caso nos centraremos específicamente en las bacterias, porque son las poblaciones más abundantes (en términos de biomasa) que habitan en el perfil del suelo. Asi, tenemos bacterias a las que se les refiere como completamente aeróbias. Este tipo de bacterias dependen de un entorno que contenga cierta cantidad de Oxígeno, lo que significa que este elemento debe estar presente para que prosperen y sobrevivan, y cuando hay Oxígeno presente en el suelo, vamos a tener un ambiente ligeramente oxidante que estará un poco arriba del punto neutro de 28 en la grafica de oxidación-reducción ó eH (ver imagen al final del texto).

Tenemos otro grupo de bacterias que son completamente anaeróbias y no pueden sobrevivir en presencia de oxígeno, sino que dependen de tener un entorno completamente anaeróbio. Estos microorganismos son a los que los agrónomos y científicos de la ciencia del suelo se refieren cuando hablan sobre los aspectos negativos de las comunidades microbianas en el suelo, son los microbios que producen alcoholes, como etanol, metanol, etc., y otros compuestos dañinos para el perfil. Se trata de microorganismos que sobreviven en un ambiente extremadamente anaeróbio.

Finalmente hay un tercer grupo de bacterias a las que se le conoce como anaerobias facultativas. Lo que simplemente significa que pueden prosperar tanto en entornos ligeramente “reductores” como “ligeramente oxidantes”. En otras palabras, pueden cruzar el umbral de la zona neutral señalada en la grafica de eH, para vivir en ambientes que tengan una pequeña cantidad de oxígeno o bien que esten ligeramente reducidos, sin embargo, no pueden prosperar en los extremos de la escala.

La parte más interesante de todo esto es que, en términos generales, las bacterias que tienen un efecto supresor de enfermedades y evitan que los patógenos causen una infección, son estas bacterias anaerobias facultativas. No son las bacterias aeróbias y tampoco las bacterias anaeróbias, sino las bacterias que se ubican en la zona central de la gráfica.

¿Por qué esto es importante?, ¿Cómo podemos manejarlo?, ¿Cómo podemos impactar en nuestras granjas?

Me gustaría compartir una historia de producción de papa en Idaho que originalmente me compartió Don Huber**

Don explicó cómo en los años 50´s, 60´s y 70´s, antes de la introducción y el uso generalizado de los pesticidas y las fumigaciones en la región productora de papa en Idaho, se tenían tres enfermedades principales ocasionadas por patógenos transmitidos por el suelo. Estas eran Rhizoctonia, Pythium y Fusarium y cualquier problema era causado por estos tres. En consecuencia, tuvieron que diseñar un método de control, que fue exitoso, y que consistió en desarrollar un perfil microbiano en el suelo, es decir, un perfil bacteriano que tenía un efecto supresor de enfermedades muy fuerte, sin emplear fumigaciones.

**Don Huber es un científico galardonado, reconocido internacionalmente y profesor de patología vegetal en la Universidad de Purdue

Fuente: “Using Cover Crops to Develop Disease Supressive Soils”

                A webinar hosted by AEA. Featuring Jhon Kempf

Gráfica de Oxidación-Reducción

EL USO DE LOS CULTIVOS DE COBERTURA PARA DESARROLLAR SUELOS SUPRESORES DE ENFERMEDADES 1era Parte

¿Cómo crear suelos supresores de enfermedades? El desarrollo de este tipo de suelos implica el manejo de su biología, ya que la supresión de enfermedades es una función de ésta. No obstante, la biología que genera este efecto supresor, requiere de un perfil bioquímico específico en el suelo para prosperar.

El término suelo supresor de enfermedades se remonta hacia finales de los años 60, cuando la Sociedad Estadounidense de Lucha contra la Patología publicó por primera vez un pequeño folleto sobre el desarrollo de este tipo de suelos y algunas de las características que poseen. Sin embargo, el concepto fundamental detrás del desarrollo de suelos supresores de enfermedades realmente se relaciona con la historia de Louis Pasteur versus Claude Bernard en Francia. Pasteur planteó la teoría microbiana de la enfermedad o teoría del germen, en la que propone que existe un organismo específico que causa una enfermedad específica, mientras que Bernard fue un defensor de la hipótesis de que el desarrollo de una enfermedad y la expresión de un germen, es decir de un potencial patógeno, depende de las condiciones del “terreno” en que se encuentra, es decir, en realidad depende de las condiciones de su entorno. En otras palabras, la idea que Bernard defendió y expresó es que, aunque se tenga la presencia de un potencial organismo patógeno, este no necesariamente va a expresarse como una enfermedad si se cuenta con un entorno supresor de enfermedades

Gracias a qué desde entonces, y particularmente durante las últimas décadas y siglos, la investigación se ha intensificado, ahora sabemos que ciertamente existen organismos específicos que causan enfermedades específicas, y también que esos organismos en muchas ocasiones pueden ser y de hecho son numerosos y prevalecientes en el entorno, pero aún así, no causan una infección cuando el ambiente en el huésped no es propicio para producirla. De ahí que, la idea de desarrollar un suelo supresor de enfermedades significa que podemos propiciar un ambiente en el perfil del suelo que no proporcione el entorno nutricional o bioquímico que los patógenos necesitan para expresarse.

Aun cuando hay otras circunstancias uie permiten el desarrollo de un suelo supresor de enfermedades, quiero enfatizar un poco sobre algunos de los perfiles bioquímicos y otras cosas que he aprendido a través del tiempo. En este sentido, encontré realmente interesante una conversación que sostuve con Don Huber hace un par de años, en la que me mencionó que la población de Fusarium presente en el suelo, no influye en si habrá o no una infección en el sistema de raices. De hecho, cuando tenemos dos terrenos contiguos (uno al lado del otro), y uno de ellos presenta una infección por Fusarium, y el terreno de al lado no la presenta, la población de Fusarium en cada gramo de suelo puede ser idéntica. Es decir, no necesariamente hay una diferencia en la población de Fusarium en el suelo, simplemente hay una diferencia en la tasa de infección basada en otras características que están presentes en el perfil de dicho suelo. Cuando Don describió esto, también comentó una historia realmente interesante acerca de cómo usaron suelos supresores de enfermedades para disminuir los problemas con patógenos en la producción de papa en Idaho.

Ahora bien, la idea central en relación al manejo del ambiente bioquímico del suelo para desarrollar suelos supresores de enfermedades se basa en tener ambientes reducidos versus ambientes oxidados. En un suelo, los ambientes reducidos generalmente tienden a ser supresores de enfermedades, mientras que los ambientes oxidados generalmente tienden a ser inductores de enfermedades.

Hablar de reducción versus oxidación, generalmente es un lenguaje desconocido para muchos productores y agrónomos

Es posible que usted haya oído mencionar esto con otra terminología, por ejemplo, Redox. A veces escuchamos a algunas personas hablar sobre Redox y ocasionalmente sobre reducción-oxidación. Ciertas personas pueden estar familiarizadas con los medidores ORP que son medidores de Potencial de Oxido-Reduccion o de Potencial Redox. Como podemos ver se emplea diferente terminología para describir esta característica.

Los términos pH y eH se desarrollaron para representar la presión de protones o el potencial de transferencia de protones, en el caso del pH y la presión de electrones o potencial de transferencia de electrones, en el caso de eH.

Muchos de nosotros estamos familiarizados con el pH que se determina en una escala de 0 a 14 con un punto neutro de 7.0 y es una medida de acidez versus alcalinidad.

En el caso de eH tenemos una escala de cero a 42 con un punto neutro de 28 con la cual se mide la reducción en la parte inferior (un ambiente reducido) y la oxidación hacia el extremo superior de la misma (un ambiente oxidado)

Fuente: “Using Cover Crops to Develop Disease Supressive Soils”

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¿POR QUÉ EMPEZAR A PRODUCIR DE FORMA ORGÁNICA?

En los últimos años, hemos visto algunas razones comunes entre los agricultores que optan por realizar la transición de sus cultivos o tierras de pastoreo a la producción orgánica. Tanto si usted ha considerado hacer esta transición, o no, este es un buen momento para al menos reconocer la importancia de tener opciones.

Si tiene la capacidad de absorber algún nivel de riesgo y desea mejorar a largo plazo la viabilidad de su negocio agrícola, además de aprovechar un mercado orgánico en rápida expansión, esta puede ser una buena oportunidad para usted.

En primer lugar, varios de los agricultores que optan por la transición a sistemas orgánicos es debido a que todavía existe un sobreprecio atractivo para la mayoría de los productos orgánicos certificados. A menudo encontramos que el precio de contrato de los productos orgánicos es dos o tres veces más alto que el de sus contrapartes convencionales. Sin embargo, es importante ser realista a la hora de realizar cambios importantes en su actividad agrícola. Para ayudar a mitigar el nivel de riesgo, se recomienda que los agricultores nuevos en la producción orgánica, comiencen siempre con un pequeño sector de su superficie, a fin de que puedan desarrollar un sistema que funcione correctamente antes de realizar la transición en toda la granja. Así, una vez que desarrolle su sistema, habrá adquirido habilidades que pagarán dividendos en los años venideros.

Una forma de ver la transición es como una inversión. Las ventas orgánicas han aumentado en Estados Unidos entre un 4.0 % y un 12.0 % cada año desde 2009, según la Asociación de Comercio Orgánico.

En segundo lugar, algunos agricultores nos han dicho que están cansados de aplicar agroquímicos, o bien que han visto disminuir la eficacia de las aplicaciones de estos productos en los últimos años. Estas son situaciones concretas, por lo que vale la pena explorar la transición, si comparte dichas preocupaciones.

Existen diversas malezas que, por su mal manejo, se han vuelto resistentes a los herbicidas, incluso ha ocurrido que las malezas han infestado los campos a tal grado que finalmente estos han sido abandonados.

Hay muchas otras preocupaciones potenciales en torno a los herbicidas sintéticos, por ello es importante que enfoquemos la ciencia en esos temas. Cualquier sistema agrícola puede ser dañino cuando se maneja sin preocuparse por las personas, animales o el medio ambiente, de ahí que es responsabilidad de todos los agricultores tratar de minimizar sus efectos desfavorables.

En tercer lugar, algunos agricultores han expresado que la agricultura orgánica ofrece una forma de trabajar con la naturaleza en lugar de contra ella y que este método de agricultura se presta para el cuidado de la Tierra. Si bien cualquier razón para la transición es válida, esta es una motivación particularmente importante. Si usted es un agricultor, es el encargado de cuidar las rocas erosionadas a través de millones de años, que son irreemplazables y que conforman el suelo, así como los miles de millones de microorganismos benéficos que lo habitan.  

Usted es el beneficiario de miles de años de trabajo, innovación y domesticación de animales y plantas. Considerar el mejor uso de esos recursos, no sólo puede favorecer su actividad agrícola a corto plazo, sino que también asegurará que permanezca intacta durante el mayor tiempo posible. Aunque sería contraproducente decir que la transición a lo orgánico es la única forma de ser un buen administrador, ciertamente es un paso decisivo en la dirección correcta.

Cualquiera que sea su motivo para realizar la transición a la producción orgánica, sepa que la agricultura orgánica certificada es un intento genuino de elevar el nivel de producción agrícola.

Fuente:

Malriat, S. (11 de mayo de 2021). Rodale Institute. Obtenido de CONSULTANT’S CORNER: WHY TRANSITION TO ORGANIC?  https://rodaleinstitute.org/blog/consultants-corner-why-transition-to-organic/

LA CONCEPTUALIZACIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA EN FORMAS PARTICULADAS, Y DE MINERALES ASOCIADOS, CON EL FIN DE ABORDAR EL CAMBIO GLOBAL EN EL SIGLO 21 (Lavallee, Soong, & Cotrufo, 2020) 2da Parte

El funcionamiento de la Materia Orgánica del Suelo (MOS) es clave para su papel en el aprovisionamiento de ciertos servicios ecosistémicos, la Materia Orgánica Particulada (MOP) y la Materia Orgánica Asociada a Minerales (MOAM tienden a funcionar de manera muy diferente.

Si bien la MOS realiza muchas funciones en el mismo (Smith et al., 2015), nos enfocamos en dos funciones clave que requieren que la MOS se transforme, en lugar de acumularse y persistir:

1) Impulsar el crecimiento microbiano y, por lo tanto, toda la red alimentaria del suelo.

2) Aportar nutrientes a la microbiota y a las plantas.

En comparación con la MOP, los compuestos en la MOAM tienden a ser más densos en nutrientes (Tipping, Somerville y Lustre, 2016), tienen energías de activación de descomposición más bajas (Williams et al., 2018) y requieren menos despolimerización antes de que ocurra la asimilación microbiana o vegetal. (Kleber et al., 2011, 2015). Como resultado, la MOAM que se disocia de los minerales y se vuelve disponible, probablemente será asimilada o descompuesta rápidamente, y el recambio de la MOAM puede ser una fuente importante de Nitrógeno para las plantas y la microbiota (Jilling et al., 2018).

Por el contrario, la MOP está más disponible, pero su calidad para los descomponedores es menos consistente que la de MOAM. En promedio, la MOP contiene moléculas insolubles más grandes, que requieren despolimerización antes de su asimilación (Kleber et al., 2015) y tienen energías de activación más altas (Williams et al., 2018). Muchos compuestos en la MOP son pobres en Nitrógeno (von Lützow et al., 2007) y pueden requerir mayor cantidad de N de la que producen  (en forma de exoenzimas) para descomponerse (Mooshammer, Wanek, Zechmeister-Boltenstern y Richter, 2014).

La calidad de la MOP para la microbiota depende de su contenido químico y de nutrientes y, en general, esto depende del origen de la MOS. En general, la MOAM es útil para la microbiota y las plantas como fuente de Carbono lábil y nutrientes, pero solo una vez que se desestabiliza. La MOP está más disponible, pero su utilidad o calidad para los descomponedores varía. Estas diferencias básicas en el funcionamiento de ambos tipos de Materia orgánica resaltan la necesidad de cuantificarlas y caracterizarlas por separado.

En el siguiente cuadro se mencionan las propiedades generales de la Materia Orgánica Particulada (MOP) y la Materia Orgánica Asociada a Minerales (MOAM) con referencias de estudios relevantes.

 MOPMOAMReferencias
Mecanismos de protecciónNinguno, u oclusión en agregados de tamaño grandeAsociaciones minerales (oclusión en agregados finos, grupos organo-minerales, y microporos; adsorción en superficies minerales)Von Lützow et al. (2007)
Vida media< 10 años – décadasDécadas – siglosKleber et al. (2015), Kögel-Knabner et al. (2008), von Lützow et al. (2007)
Ruta principal de formaciónfragmentación despolimerizaciónTransformación in vivo, o modificación ex vivo en compuestos de bajo peso molecularCotrufo et al. (2015), Liang et al. (2017)
¿Tiende a saturarse?NoCastellano et al. (2015), Cotrufo, Ranalli, Haddix, Six, and Lugato (in press), Stewart et al. (2008)
Componentes químicos dominantesDerivados de plantas (fenoles, celulosas, hemicelulosas), derivados de hongos (e.g., quitina, xilanasa)Compuestos de bajo peso molecular originarios de plantas y microbios (polisacáridos de origen microbiano, amino azúcares, ácido murámico)Baldock and Skjemstad (2000), Christensen (2001), Kögel-Knabner et al. (2008), Sanderman et al. (2014), Six et al. (2001)
Proporción C/N10–408–13Cotrufo et al. (in press), Von Lützow et al. (2007)
Rol nutrimental<>Compuestos más complejos con altas energías de activación <>No asimilable para las plantas. Poco o no asimilable para los microbios<>Compuestos más simples con baja energía de activación <>Compuestos más asimilables para las plantas y microbiosJilling et al. (2018), Kleber et al. (2015), Williams et al. (2018)

Conceptualizar la Materia Orgánica del Suelo en MOP versus MOAM es factible, está bien respaldado y permitirá a los científicos avanzar en los estudios de ésta, al mismo tiempo permite utilizar un esquema de clasificación consistente entre los estudios.

Se propone utilizar el marco de trabajo de MOP versus MOAM como la mejor forma de comprender y predecir la dinámica de la Materia Orgánica del Suelo a gran escala, en el contexto de los desafíos del cambio climático global, y brindar las recomendaciones necesarias a los profesionistas y a los responsables políticos.

Referencias:

Lavallee, J., Soong, J., & Cotrufo, M. (2020). Conceptualizing soil organic matter into particulate and mineral‐associated forms to address global change in the 21st century. Global Change Biology, 261-273.

LA CONCEPTUALIZACIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA EN FORMAS PARTICULADAS, Y DE MINERALES ASOCIADOS, CON EL FIN DE ABORDAR EL CAMBIO GLOBAL EN EL SIGLO 21 (Lavallee, Soong, & Cotrufo, 2020) Parte 1

Los suelos son cada vez más reconocidos como un espacio clave en la lucha contra el cambio climático, la contaminación por fertilizantes y otros desafíos urgentes del cambio global. Los suelos tienen la capacidad de almacenar grandes cantidades de Materia Orgánica (MO), lo que ayuda a proporcionar múltiples servicios ecosistémicos (Smith et al., 2015) y es ampliamente reconocido como un componente viable de una estrategia diversificada para abordar los objetivos de sostenibilidad de la ONU. (Keesstra et al., 2016).

La gestión de la Materia Orgánica del suelo (MOS) para abordar eficazmente los desafíos del cambio global requiere un conocimiento profundo acerca de su formación, persistencia y función. Décadas de investigación han demostrado que no podemos comprender estos aspectos de la MOS al estudiarla y modelarla como una entidad única y uniforme (Jenkinson, 1990; Parton, Stewart y Cole, 1988; Trumbore, 2009) por lo que existe un acuerdo generalizado sobre la necesidad de separar la Materia orgánica total del suelo en componentes de acuerdo a su comportamiento contrastante.

El manejo de la MOS es importante para abordar los desafíos del cambio climático. Para ello se requiere de un conocimiento bien fundamentado de su comportamiento, y que este se pueda comunicar claramente entre los científicos, los profesionales y los responsables de la formulación de políticas. La Materia Orgánica es increíblemente compleja y requiere de su separación en múltiples componentes, de acuerdo con su comportamiento en el suelo; esto con el objetivo de estudiar y predecir su dinámica. Actualmente se utilizan numerosos esquemas de separación de la MOS, lo que dificulta las comparaciones entre estudios, así como las generalizaciones a gran escala. De acuerdo con Lavallee et al, se recomienda separar la Materia orgánica del suelo en formas particuladas (Materia Orgánica Particulada = MOP) y en formas asociadas con minerales (Materia Orgánica Asociada a Minerales = MOAM). Estos dos componentes de la materia orgánica son fundamentalmente diferentes en términos de su formación, persistencia y funcionamiento. El estudio presenta evidencia de las diferencias en sus propiedades físicas y químicas, tiempo de permanencia en el suelo, respuestas al cambio de uso del suelo, calentamiento del suelo, enriquecimiento con CO2, y fertilización nitrogenada.

En términos generales, la MOP está constituida en gran parte de pequeños fragmentos que están relativamente sin descomponer, mientras que la MOAM consta de moléculas individuales o fragmentos microscópicos de material orgánico que se han lixiviado directamente del material vegetal o han sido transformados químicamente por la biota del suelo. La diferencia es que la MOAM está protegida de la descomposición a través de la asociación con partículas minerales del suelo, mientras que la MOP no lo está. Las asociaciones minerales incluyen enlaces químicos entre la MOS y superficies minerales, además de la oclusión dentro de microporos o pequeños agregados (<50-63 µm), que hacen que la MOS sea menos accesible para los organismos descomponedores y sus enzimas (Kleber et al., 2015; Kögel ‐ Knabner et al., 2008; Totsche et al., 2018). Debido a esta diferencia fundamental en sus niveles de protección contra la descomposición, la MOAM tiende a persistir por mucho más tiempo que la MOP (Kögel ‐ Knabner et al., 2008; Poeplau et al., 2018; Trumbore & Zheng, 1996).

Químicamente, la MOP y la MOAM son bastante distintas, y se plantea la hipótesis de que esto se debe a que se forman a través de diferentes vías (Cotrufo et al., 2015).

La MOP ingresa a la fracción mineral del suelo a partir de la hojarasca/capa orgánica y la rizosfera, principalmente a través de la fragmentación, y generalmente solo ha experimentado un procesamiento parcial por parte de los organismos del suelo. La MOAM puede hacerlo mediante la adsorción mineral de compuestos de peso molecular relativamente bajo (Lehmann & Kleber, 2015), que se cree que son el componente principal de la porción más persistente de la MOAM.

Los compuestos de bajo peso molecular pueden convertirse en MOAM de dos maneras:

Pueden lixiviarse de la hojarasca vegetal o ser producidos por la despolimerización de exoenzimas en la hojarasca vegetal y asociarse directamente con la fase mineral, esta es la “vía de modificación ex vivo” (sensu Liang, Schimel y Jastrow, 2017, y Sanderman, Maddern y Baldock, 2014).

O bien pueden ser producidos por la “vía de recambio microbiano in vivo” sensu Liang et al (2017) mediante la cual, la microbiota descompone y transforma la materia orgánica, dando lugar a necro-masas o exudados que luego se incorporan a la MOAM. En comparación con la MOP, la MOAM tiene una relación C / N más baja, menos compuestos derivados de plantas, más compuestos derivados de microbios y presentan una mayor abundancia natural (Baldock & Skjemstad, 2000; Christensen, 2001; Poirier et al., 2005; von Lützow et al., 2007; Williams, Fogel, Berhe y Plante, 2018).

Referencias:

Lavallee, J., Soong, J., & Cotrufo, M. (2020). Conceptualizing soil organic matter into particulate and mineral‐associated forms to address global change in the 21st century. Global Change Biology, 261-273

FÓSFORO: LA NUEVA ARISTA DE LA CRISIS GLOBAL AMBIENTAL. (Tapia-Torres & Viladomat-Jasso, 2016) 2da parte

Ya que las plantas y los microorganismos solamente pueden adquirir el P como HPO4, necesitan de enzimas para romper las moléculas orgánicas y así liberar al P en esta forma. Estas enzimas son secretadas al ambiente por plantas y organismos para que realicen su función, ya sea en el suelo o en un ambiente acuático, y se conocen como exoenzimas o ecoenzimas; generalmente son específicas para cada tipo de molécula orgánica.

En el caso de las moléculas orgánicas que contienen P, las enzimas que rompen los ésteres de fosfato y los fosfonatos se llaman fosfatasas y fosfonatasas, respectivamente. Las fosfatasas las pueden producir la gran mayoría de los microorganismos y plantas, mientras que las fosfonatasas solamente las pueden producir algunos grupos específicos de bacterias y hongos. Una vez que el fósforo se ha liberado de la molécula orgánica, cualquier microorganismo o planta lo puede adquirir, y si esto no ocurre, al ser el ortofosfato tan reactivo, este será ocluido nuevamente.

Ilustración 1. Esquema simplificado de la dinámica del fósforo (P) en el suelo. Del lado izquierdo se observa la parte geoquímica y del derecho la parte biológica. En los suelos donde existe poco P en la roca (parte geoquímica), el almacén orgánico es muy importante (parte biológica) y ahí los microorganismos adquieren mayor importancia para que el P esté disponible (P en la solución del suelo). Se explican los procesos que ocurren (sobre las flechas). Modificado de Paul y Clark 1989.

La alternativa para enfrentar la crisis de Fósforo

Una alternativa para enfrentar la crisis futura del fósforo es reciclar el P que se encuentra en el suelo. Como se explicó anteriormente, una manera de reciclarlo es liberándolo, tanto de moléculas inorgánicas estables, como de moléculas orgánicas. Y para liberar al fósforo los microorganismos son la clave.

No cualquier microorganismo tiene la capacidad de producir todas las ecoenzimas y ácidos solubilizadores que se requieren para liberar el P de moléculas orgánicas o inorgánicas que lo retienen. Esta capacidad dependerá de los genes que los microbios tengan, lo cual les permitirá producir estos compuestos, y también dependerá de las condiciones adecuadas para la liberación del P. Por ejemplo, cuando los microorganismos están limitados por energía o por otros nutrientes, no pueden sintetizar estas sustancias debido a que su metabolismo tiene un déficit energético, así pues, las condiciones no serán adecuadas.

Afortunadamente, durante la larga evolución de los microorganismos en la historia de este planeta, éstos han desarrollado diferentes genes que les permiten acceder al P, ya que siempre ha sido un elemento escaso. Esta diversidad de genes microbianos se puede convertir en una herramienta muy útil para enfrentar a la carencia de fósforo que podría enfrentar la agricultura en el futuro.

Para ello, es necesario analizar la capacidad que tiene una comunidad microbiana dada para producir estas sustancias, lo que representaría su capacidad para liberar el P no disponible en el suelo. Así mismo es necesario identificar los genes que realizan estas funciones y cómo se expresan.

 Con la selección de las especies microbianas que tengan las mejores capacidades, se podría implementar la producción de biofertilizantes que promuevan la liberación del P. Sin embargo, este tipo de investigación apenas se está desarrollando. En México se están estudiando estos microorganismos, una de las investigaciones más importantes es la de Cuatrociénegas, Coahuila.  Es muy importante que la sociedad conozca la problemática del P.  También es importante que se amplíe la investigación en esta área, para contar con herramientas que nos permitan asegurar la disponibilidad y accesibilidad de P a largo plazo, que sean distintas a la fertilización. La disponibilidad del fósforo de manera sostenible es indispensable para mantener la seguridad alimentaria en nuestro planeta.

Ilustración 2. Bacillus subtilis creciendo en medio lpdm (siglas en inglés de Low phosphorus defined medium) con diferentes fuentes de fósforo: a) fosfato de potasio (éster de fosfato), b) 2-aminoetil fosfonato, c) glifosato (fosfonato). Se aprecian las diferencias en el desarrollo de las colonias, dependiendo de la fuente de fósforo.

Referencias:

Tapia-Torres, Y., & Viladomat-Jasso, M. (2016). Fósforo: la nueva arista de la crisis global ambiental . Oikos, 22-24

FÓSFORO: LA NUEVA ARISTA DE LA CRISIS GLOBAL AMBIENTAL. (Tapia-Torres & Viladomat-Jasso, 2016) 1era Parte

El fósforo (P) es un elemento químico indispensable para la vida por muchas razones. Su principal función es la formación de biomoléculas claves que todos los organismos necesitamos, pero también el fósforo se requiere en grandes cantidades para que las plantas puedan crecer rápidamente. Existen muchos otros ejemplos que resaltan su importancia: el P permite a las células contar con energía mediante el adenosin trifosfato (ATP), también es necesario para mantener un balance hídrico adecuado por acción de los fosfolípidos y por último, permite guardar y transmitir de generación a generación, la información genética en la molécula de ADN (ácido desoxirribonucleico). Por lo que todos los organismos necesitamos adquirir P de nuestro entorno para poder realizar estas funciones básicas.

Las plantas y los microorganismos tienen que tomar el Fósforo de la solución del suelo en su forma disponible (ortofosfato) y el resto de los organismos lo adquirimos por medio de nuestros alimentos, por lo que el P que usamos la mayoría de los organismos vivos, es el absorbido primeramente por las plantas. A diferencia de otros elementos, el fósforo no se encuentra libre en la naturaleza, dependemos de él para abastecer la producción agrícola mundial. Este elemento se obtiene de minerales y de desechos animales, particularmente del guano de aves. Por lo tanto, es una limitante para la producción agrícola, y en los ecosistemas el suministro natural de este elemento tampoco es abundante. En la actualidad existe una gran demanda de P para producir fertilizantes fosfatados, que se utilizan tanto en la agricultura como en procesos industriales. Sin embargo, la disponibilidad futura del P está fuertemente comprometida a nivel mundial, porque las reservas de las minas de este elemento se han reducido alarmantemente.  Si se mantiene la extracción de fósforo con su tasa actual de aproximadamente 24 millones de toneladas por año, se tendrán problemas de abastecimiento a partir del 2030.

Aunado a este problema, las principales minas existentes en el mundo se encuentran en pocos países. Por ejemplo, el 80% de las reservas de fósforo se encuentran solamente en: Marruecos, China, Jordania y Sudáfrica.

Ilustración 1. Distribución global de las reservas de fosfato. Datos de United States Geological Survey (USGS) 2009

En el futuro cercano, una vez agotadas las reservas de fósforo, la única alternativa que nos quedará para que los seres vivos continúen abasteciéndose de este elemento, sería a través de su reciclaje natural, es decir el que esté disponible en los ecosistemas, ya que no existe a la fecha ningún método que permita fabricar fertilizantes fosfatados de manera artificial. Toda esta situación representa un gran reto para la sustentabilidad, sin embargo, rara vez se menciona este asunto en los medios noticiosos o en la literatura científica. Hay que tener muy claro que se requiere de una búsqueda urgente de soluciones, las cuales permitan que los seres vivos (especialmente los cultivos de los que depende la humanidad), en el futuro puedan tener acceso al Fósforo, indispensable para sus funciones vitales.

En la mayoría de los ecosistemas, el “presupuesto” de P depende de que éste sea reciclado de las diversas moléculas orgánicas que lo contienen.

En el suelo existen principalmente dos grupos de moléculas orgánicas que contienen fósforo: los ésteres de fosfato y los fosfonatos (ilustración 2). Los ésteres de fosfato son moléculas en donde el P está unido directamente al oxígeno (RO-P) y en los fosfonatos el P está unido directamente al Carbono (C-P). Los fosfonatos son moléculas más estables, debido a que el C y el P están unidos directamente, por lo que se requiere de mayor energía para romper esta molécula.

Ilustración 2. Imagen obtenida de espectrometría por resonancia magnética que muestra la variedad de formas químicas de Fósforo (P) en una muestra de suelo

Referencias:

Tapia-Torres, Y., & Viladomat-Jasso, M. (2016). Fósforo: la nueva arista de la crisis global ambiental . Oikos, 22-24

SECRETOS DE LA FERTILIDAD DEL SUELO AL DESCUBIERTO 4ta Parte

Las bacterias y hongos benéficos se encargan de construir una adecuada estructura en el suelo y de retener los nutrientes, pero hay un problema, esos nutrientes contenidos en las bacterias y hongos no están disponibles para la planta, es decir están inmovilizados.

Cuando tenemos un crecimiento bacteriano y fúngico realmente bueno en el suelo, pero eso es lo único que tenemos, las plantas van a morir, porque si bien es cierto que estos microorganismos van a absorber el Nitrógeno, Fósforo, Azufre, Magnesio, Calcio, Sodio, Potasio, Fierro, Zinc, etc. (todos los diferentes nutrientes que nuestro cultivo necesita), van a mantenerlos retenidos en su biomasa.

¿Cómo solucionó este problema la Madre Naturaleza? ¿Qué hizo para crear el ciclo de nutrientes que continuamente se lleva a cabo en todos los ecosistemas del planeta? Bueno, aquí participa el siguiente grupo de criaturas que integran la red alimentaria del suelo.

Los protozoos se alimentan de bacterias, pero debido a que sus requerimientos de concentración de Nitrógeno, Fósforo, Azufre, Magnesio, Calcio, Sodio, Potasio, etc. (todos los nutrientes) es mucho menor en su biomasa, cuando un protozoo se come cualquier especie bacteriana, libera Nitrógeno, Fosforo, Azufre, Magnesio, Potasio, Sodio Fierro, Zinc, Boro, cualquier nutriente que quieras mencionar, en el equilibrio adecuado para la planta.

¿Dónde crecen la mayoría de las bacterias en el suelo? justo alrededor de las raíces, de modo que cuando esas bacterias son devoradas por sus depredadores, la mayoría de los nutrientes van a ser liberados en ese lugar y entonces la planta dirá “gracias, fue muy amable de su parte señor protozoo comerse a esas bacterias que hice crecer con los exudados que les proporcioné a través de mi sistema de raíces”

¿No es maravilloso que la Madre Naturaleza haya resuelto esto?, así es como ella recicla los nutrientes. Es tan simple, ¿por qué tenemos que hacerlo tan complejo?, como cuando escuchas a alguien que trabaja con fertilizantes químicos que te dice: “Déjame calcular exactamente cuánto Nitrato va a absorber tu planta”, eso suena un tanto o esotérico y alquímico ¿no?

En lo que respecta a los hongos que inmovilizan nutrientes, estos son devorados por los nematodos comedores de hongos y los microartrópodos comedores de hongos. Cada vez que uno de estos organismos se alimenta de un hongo, los nutrientes se liberan directamente en la superficie del sistema radical. Como vemos, la planta no tiene que trabajar en absoluto, tiene todos los nutrientes que necesita, siempre y cuando nos aseguremos de recuperar estos organismos en nuestro suelo.

En otras palabras, si estamos reteniendo y almacenando todos los nutrientes que requerimos en las bacterias y en los hongos y luego, en el momento adecuado, los protozoos, los microartrópodos y los nematodos se alimentan de estos microorganismos y liberan los nutrientes, cada segundo de cada día que la planta está creciendo, podrá obtener todos los nutrientes que necesite, en el equilibrio adecuado.

Cuando hablamos de material vegetal de alta nutrición, en los pastos forrajeros comunes con manejo convencional, generalmente vemos aumentos de tal vez solo 5 a 6 por ciento de proteína, mientras que teniendo la biología adecuada en el suelo vemos aumentos de hasta un 25 a 26 por ciento de proteína. Esto nos va a permitir producir mejores vacas y en consecuencia obtener un poco más de leche de mayor calidad.

¿Qué pasa cuando los seres humanos consumen este tipo de productos? pues están obteniendo la nutrición requerida, no es necesario tomar suplementos vitamínicos. La gente piensa que los suplementos son la forma de volver a estar sanos. La comida es medicina y debemos obtener todos los nutrientes que necesitamos a partir de los alimentos que consumimos, pero, ¿cómo nos aseguramos de que esos nutrientes van a estar ahí? para eso debemos tener los organismos adecuados en nuestros suelos.

Espero que ahora se tenga una idea más clara del por qué necesitamos la presencia de bacterias y hongos, por qué necesitamos protozoos y nematodos (los comedores de hongos y bacterias), por qué necesitamos microartrópodos.

Ahora bien, ¿sería posible que tuviéramos demasiados protozoos y nematodos en el suelo y que estos se sobrealimenten de nuestras bacterias y hongos?, si, absolutamente. Si hay demasiados de estos depredadores ¿Cómo vamos a solucionar el problema? Bien, ¿cómo lo resolvió la Madre Naturaleza? Pues con la participación del siguiente grupo de depredadores en el sistema.

Debe haber alguien que se alimente de protozoos y nematodos y los mantenga en el equilibrio adecuado para que el ciclo de nutrientes pueda seguir. De ahí que debemos tener depredadores de nematodos y macro artrópodos, pero luego, ¿cómo mantener a estos grupos en equilibrio?, pues en el siguiente nivel trófico debe haber lombrices de tierra, arañas, topos, ratones de campo, y pájaros. ¿Y sabes quién está en la parte superior de esta red alimentaria?: nosotros.

Nosotros somos los jardineros de este planeta. Es nuestra responsabilidad como seres humanos no extraer, no destruir, sino mantener las interacciones naturales para que no destruyamos nuestra sociedad.

Tenemos que regresar a esto, no tenemos otra opción. Si los seres humanos vamos a permanecer en este planeta, debemos dejar de destruirlo, así que, si queremos quedarnos, es mejor que prestemos atención y cambiemos el camino.

Esto es completamente sustentable, no le cuesta al productor nada más que sembrar o plantar en la primavera y luego salir en la época de cosecha y recoger el rendimiento. Las plagas, enfermedades y la falta de fertilidad no se presentan cuando se tiene la biología adecuada en el suelo. No tienes que trabajar tanto, solo restablece a los trabajadores orgánicos naturales en tu suelo, para que el trabajo lo hagan ellos y no tengas que trabajar tan arduamente.

Si estás teniendo problemas para deshacerte de las malas hierbas, o problemas con plagas y/o enfermedades en tus cultivos, la Madre Naturaleza está tratando de enviarte un mensaje, por favor, aprende a leerlo para que no tengas que seguir peleando. Vuelve a poner a esos organismos a trabajar para ti, tanto en el sistema de raíces como en la parte aérea de tus plantas.

Referencia: Secrets of soil fertiliy exposed Dr. Elaine Ingham

SECRETOS DE LA FERTILIDAD DEL SUELO AL DESCUBIERTO 3ra Parte

Los exudados que salen por las raíces alimentan únicamente a las bacterias y a los hongos benéficos, en consecuencia, tendremos una gran cantidad de este tipo de bacterias y hongos alrededor del sistema radical de la planta. Estos microorganismos van a hacer algo más que dar protección contra enfermedades, ya que las bacterias aerobias elaboran muchas gomas.

Los organismos anaerobios son los causantes de enfermedades, digamos que son los “malos”. Estos organismos van a reducir el pH del suelo a un valor inferior a 5.5 y eso va a dañar a las plantas. No hay forma de tener un pH en el suelo menor a 5.5 mientras se mantengan condiciones aeróbicas.

Un principio fundamental es que, si vamos a producir plantas sanas, el suelo tiene que ser aeróbico, ya que tan pronto como se torna anaeróbico suceden cosas realmente desagradables, esto es, se favorece la presencia de enfermedades, disminuye el valor del pH y se pierde la mayor parte del Nitrógeno, Fósforo y Azufre en forma de gases.  Solo en condiciones anaeróbicas, las formas inorgánicas solubles de Nitrógeno, Fósforo o Azufre se convierten en gas y como consecuencia abandonan el suelo. ¿Cuántos agricultores pueden producir buenos cultivos si se pierde todo su Nitrógeno inorgánico, que es el único tipo que la planta absorbe, en forma de gas?  ¿Cuántas plantas van a poder producir? ¿Cuál será su rendimiento si han permitido que su suelo se compacte? Es importante tener a las bacterias junto con las gomas que producen y que hacen que se formen microagregados en el suelo, es decir, unen todas las pequeñas partículas que lo conforman y comienzan a construir un lugar seguro y protegido para vivir. Al tiempo que la solución del suelo pasa, esas bacterias atrapan y aprovechan todo lo inorgánico soluble que esté presente en dicha solución y de esta forma capturan y retienen los nutrientes en el suelo.  No deberíamos permitir que los nutrientes salgan de nuestro suelo y terminen en nuestras aguas superficiales.

Cuando ponemos un fertilizante inorgánico en el suelo ¿qué sucede con el 80% de ese producto una vez que se aplicó?, adiós, está saliendo del sistema, no se queda en el suelo.

¿Por qué tenemos que seguir poniendo cada vez más y más cantidades de fertilizante inorgánico a medida que pasa el tiempo? Pues porque hemos destruido cada vez más la biología y no hay forma de retener los nutrientes en el suelo. Cada vez que usas fertilizantes inorgánicos estas dañando todo aguas abajo, sin embargo, hay quien argumenta que esa es la única forma de producir cultivos comerciales, yo realmente cuestiono ese punto de vista en particular.

Así pues, las bacterias forman microagregados y construyen estructura en el suelo, pero también debemos tener hongos. Los hongos crecen como filamentos largos (hebras largas) y van a tomar a los microagregados (las pequeñas partículas formadas por las bacterias), uniéndolos para formar macroagregados, mismos que se pueden ver a simple vista. Si recogemos con la mano un poco de suelo y lo agitamos, deberíamos poder ver los pasadizos construidos por los hongos utilizando los microagregados que fabricaron las bacterias. El agua se moverá y se infiltrará en el suelo tan profundo como esta estructura haya sido conformada. En un suelo normal, es decir donde hay grupos normales de microorganismos ¿a qué profundidad se infiltra el agua? Si se tiene un suelo bueno, sano y tan profundo como sea posible, ¿cuál es la profundidad?…16 millas (25.7 km aprox.). Cuando se ha producido una zona de compactación en algún lugar a lo largo del camino, el agua se va a detener en esa interfaz, no continuará infiltrándose. El agua de ese encharcamiento, a la profundidad a la que se encuentre, va a moverse a favor de la pendiente y con ella se llevará todo el suelo. De ahí que la erosión es solo una consecuencia del daño que le hemos hecho a la vida del suelo, devolvámosle la biología y ya no tendremos esos problemas.

Atrape y mantenga los nutrientes en donde pertenecen, donde estarán disponibles para sus plantas en el futuro. Para eso se debe promover el crecimiento de las bacterias y hongos benéficos que estarán formando estructura, la cual podemos ver a simple vista. Si quiere anticiparse un poco y saber si su suelo va a tener una estructura adecuada, adquiera un pequeño microscopio y aprenda a usarlo. De esta forma puede comenzar a evaluar tanto su suelo como su propia composta, no es difícil, usted podrá observar su propia biología y ya no tendrá que enviar muestras al laboratorio.

Referencia: Secrets of soil fertiliy exposed Dr. Elaine Ingham

SECRETOS DE LA FERTILIDAD DEL SUELO AL DESCUBIERTO 2da Parte

¿Qué es un exudado? Un exudado emitido por la raíz de la planta está compuesto principalmente de azúcares, un poco de proteína y un poco de carbohidratos. Si te pidiera que fueras a tu cocina y prepararas una receta que tenga en su mayor parte azúcar, un poco de proteína y un poco de carbohidratos ¿Cuántos tipos diferentes de comida te estoy pidiendo que prepares? Veamos… ¿qué tipos de azúcar encuentras en la cocina?: azúcar blanca, azúcar morena, miel, melaza, jarabe. Toma un tazón y comienza por poner ahí cualquiera de ellos o todos. Ahora, ¿qué proteínas puedes encontrar en la cocina?: leche, huevos, tal vez un poco de queso. Imagina las combinaciones posibles con todos esos tipos de azúcares y proteínas. Continuamos con los Carbohidratos, ¿qué carbohidratos hay en tu cocina?: harina. Entonces, vamos a poner mucha azúcar, un poco de proteína (huevos, leche) y un poco de harina. ¿Para qué es esta receta?: para pasteles y galletas! Así, podemos decir que tu planta está secretando “pasteles y galletas” al suelo para alimentar a los microorganismos que lo habitan. En consecuencia, ¿dónde encontramos la mayoría de las bacterias y la mayoría de los hongos? Si observamos las pequeñas flechas de color amarillo en la imagen siguiente, vemos como los exudados que están siendo emitidos al suelo van a alimentar a las bacterias y a los hongos, por lo que la concentración más alta y la mayor diversidad de especies de estos microorganismos se encuentran alrededor de las raíces de las plantas.

Ahora bien, ¿las plantas van a estar produciendo y enviando al suelo exudados que alimenten a los microorganismos “malos”?, es decir, que alimenten a los organismos causantes de enfermedades, a las plagas y a los organismos problemáticos. Si la planta produce sustancias que alimenten a este tipo de organismos, ¿qué le va a pasar a ella?, simplemente muere, se acabó, digamos que sería el fin de la historia evolutiva pues ya no habría formación de semillas. Por lo tanto, estos exudados exclusivamente van a favorecer y hacer crecer en el suelo a las bacterias y hongos benéficos, y a su vez, la mayoría de estos microorganismos constituyen “murallas” alrededor de los sistemas de raíces para protegerlas contra enfermedades, plagas y otros organismos problemáticos. Por eso es necesario tener toda esa diversidad de especies de bacterias y hongos presentes en el suelo para que cuando la raíz crezca y expulse exudados, estos se pongan en contacto con ellos y al hacerlo, los microorganismos comiencen a crecer y a multiplicarse y de esta forma protegerán completamente a la planta de cualquier enfermedad y/o plaga.

Por otra parte, si ya no tenemos enfermedades o plagas que ataquen las raíces de las plantas ¿necesitamos pesticidas?, ¿esto nos va a ahorrar dinero? ..… ¡desde luego! Así que, devolvamos estos organismos benéficos a nuestros suelos.

Ahora bien, ¿dónde vamos a encontrar toda esa enorme diversidad de bacterias y hongos autóctonos que nuestras plantas necesitan para proteger sus sistemas de raíces? Pues vamos a preparar nuestra propia composta, porque la materia orgánica que tenemos en la pila de compostaje contiene todas las especies de organismos locales que necesitamos. Si ponemos la materia orgánica en la pila de compostaje y preparamos la composta correctamente, en 21 días la tendremos terminada y dispondremos de un inóculo con las mejores bacterias, hongos, protozoos y nematodos para ponerlos de vuelta en nuestro suelo. No es un proceso difícil, no nos va a costar una gran cantidad de dinero ya que no es necesario estar aplicando grandes cantidades de composta.

La gente siempre comete el error de intentar calcular la cantidad de Nitrógeno, de Fósforo o de Azufre presente en la composta, como si se tratara de un fertilizante, pero no lo es. La composta es un inóculo que contiene los organismos que necesitamos regresar a nuestro suelo. Por eso, si la preparamos bien, solo deberíamos de aplicarla una vez y luego mantener a estos organismos creciendo alrededor del sistema de raíces de la planta y descomponiendo los residuos de cosecha, de tal forma que ese material vegetal se deshaga en un mes a partir de que la materia orgánica entre en contacto con la superficie del suelo.

¿Cuánto tiempo hace que cosechaste? ¿todavía tienes residuos? ¿todavía tienes esa materia orgánica en la superficie del suelo? Entonces la Madre Naturaleza está tratando de enviarte un mensaje: “no tienes la biología necesaria en tu suelo, vas a tener plagas, vas a tener enfermedades, vas a tener problemas nutricionales, no estás formando estructura en el suelo, tus sistemas de raíces están frágiles, tus plantas no están sanas”. Debemos poner atención a estos sencillos indicadores que nos dicen si tenemos, o no, la vida que necesitamos en nuestro suelo, y si no la hay, entonces preparemos un poco de composta.

 Referencia: “Secrets of soil fertiliy exposed” Dr. Elaine Ingham