MANEJO DEL NITRÓGENO EN EL SUELO Y EL SECUESTRO DE CARBONO 2da Parte

Despues del Oxigeno, el siguiente elemento importante al que debemos prestar atención cuando pensamos en los requisitos ambientales esenciales para el establecimiento de la microbiología del suelo, es el agua, aun cuando esta no representa el problema que podríamos pensar que es.

Cuando se dice que el contenido de humedad de un suelo está a capacidad de campo, esencialmente significa que el suelo no puede retener más agua. Digamos qué si se tiene una columna vertical de suelo y se agrega una gota mas de agua en la parte superior de la misma, como consecuencia, va a salir una gota de la base de la columna. Esto quiere decir que el suelo no puede retener más agua en su estructura, y es a lo que se refiere el término Capacidad de Campo. En otras palabras, ese suelo está al 100 por ciento de su capacidad de retención de humedad.

Cuando tenemos un suelo seco y polvoriento (tan seco que vuela al soplar el viento), y medimos el agua contenida en su perfil.  Aunque esá seco, todavía contiene el 70% de humedad de su capacidad de campo. ¿Como es eso posible?, ¿Cómo es posible que el suelo completamente seco todavía pueda contener el 70 % del agua que contiene un suelo que está a capacidad de campo?

La razón de esto es que a medida que el suelo comienza a secarse, queda una película muy delgada de agua en la superficie de cada particula que lo constituye, es decir, en cada coloide de arcilla, en cada partícula de limo, de arena, etc., y esa agua está muy fuertemente adsorbida, tan fuertemente que no está disponible para las raíces de las plantas. Es decir, las raíces no pueden absorberla, sin embargo, la biología si. De hecho, las bacterias todavía pueden vivir y mantener sus poblaciones viables en esas delgadas películas de agua.

Los hongos micorrízicos también pueden acceder a estas finas películas de agua adsorbida en los coloides del suelo, aprovecharla y ponerla a disposición de las plantas. Esta es una de las razones por las que las plantas inoculadas con hongos micorrícicos son conocidas por ser mucho mas resistentes a la sequía.

Asi tenemos que, los suelos que nos parecería que están completamente secos, aún tienen agua suficiente para mantener y desarrollar una comunidad microbiana fuerte, por ello el agua no es un factor limitante.

Hemos trabajado con agricultores que aplican té de composta y en algunos de sus campos o granjas obtienen una respuesta impresionante.  Es decir, el suelo y el cultivo responden de tal manera que observamos un mayor crecimiento y se obtiene un incremento en rendimiento, podemos decir que el desempeño del cultivo mejora en general. Sin embargo, en otros campos de estos mismos productores en los que también se aplica el té de composta se obtiene muy poca respuesta o bien una minima respuesta. Con base en mis observaciones y experiencia, la diferencia entre estas dos situaciones no tiene nada que ver con el agua, en estos casos mas bien el oxígeno y la aireación del suelo pueden ser lo que este afectando el desarrollo de la biología.

Ahora bien, en la mayoría de los suelos agrícolas, generalmente el factor limitante es una fuente de alimento, la cual es el Carbono soluble ¿Qué quiere decir esto de Carbono soluble?

Es un poco difícil hablar de las diferentes fracciones de Carbono en el suelo y de lo que está sucediendo con la materia orgánica sólida, porque hoy en día se utiliza mucha terminología diferente. Hay quienes hablan de Carbono verde y Carbono café versus Carbono negro, algunos otros hablan de Carbono no degradable o no digerible, sustancias húmicas etc. Ninguna de esas descripciones es conveniente para lo que quiero mencionar. En esta ocasión, a lo que me refiero es a una parte de materia orgánica. Si consideramos la materia orgánica total, hay una parte de ella que es extremadamente estable, a la que se le conoce como sustancias húmicas estables o como humus. De momento simplemente vamos a definir estas diversas sustancias estables mezcladas, como Carbono insoluble, lo que significa que no puede ser consumido. En otras palabras, sus componentes no pueden ser utilizados como fuente de alimento por la biología del suelo, y este es un punto muy importante del que debemos estar conscientes, ya que en ocasiones la gente recomienda la aplicación de ácidos húmicos, ácidos fulvicos o humatos pensando que todos ellos son una fuente de alimento para los hongos, or una fuente de alimento para la biología, lo cual no es correcto.

Las sustancias húmicas son el resultado final del proceso de la descomposición microbiana de la materia orgánica, lo que significa que no pueden descomponerse más, ya no pueden ser digeridos, ya no son una fuente de energía viable ni una fuente de alimento para las poblaciones de hongos y bacterias en el ´perfil de suelo. No obstante, lo que hacen es proporcionar una morada, es decir, confieren una estructura al suelo en la que la biología puede vivir y prosperar. Asi pues, podemos dividir la cantidad de materia orgánica total en dos grandes fracciones: la materia orgánica que es estructural en el perfil del suelo y la que es soluble.

MANEJO DEL NITRÓGENO EN EL SUELO Y EL SECUESTRO DE CARBONO 1era Parte

¿Cómo podemos desarrollar más rápido la biología del suelo y establecer grandes comunidades microbianas en el perfil?, ¿Cuál es el factor limitante que impide el desarrollo de estas comunidades?, y, una vez que logramos tenerlas ¿Qué cambios debemos hacer en nuestras practicas de manejo para asegurarnos de mantenerlas y continuar beneficiándonos de su presencia?

Tomemos a las bacterias como ejemplo. Algunos profesores de microbiología describen cómo ciertas especies de bacterias pueden producir una generación completa en siete minutos, otras pueden requerir de un tiempo promedio de 20 minutos para producir un cambio generacional, mientras que algunas otras requieren de unos cuantos días. De ahí que, existe un gran potencial para desarrollar una población bacteriana extraordinaria, ya sea que el cambio generacional, tome unos días, pero especialmente si ocurre en cuestion de minutos.

Ahora bien, la clave para construir grandes comunidades microbianas activas en el suelo es asegurarse de que tengan un entorno óptimo, y creo que aquí es donde la agricultura en general se ha quedado corta. Si queremos construir comunidades microbianas realmente dinámicas y eficaces en el suelo debemos tener en cuenta que las bacterias, hongos, protozoos, nematodos, archaea, etc., cada uno de estos organismos necesita tres cosas que son: oxígeno, agua y alimento. Si falta alguna de ellas, esto impedirá que las poblaciónes crezcan y se desarrollen.

Cabe mencionar que el oxígeno no es necesariamente un requisito para todas las especies, pero lo es para muchas de las que queremos desarrollar en nuestros suelos agrícolas.

Es interesante que cuando se piensa en cual de estos tres requisitos ambientales esenciales para el establecimiento de la microbiología del suelo es el principal factor limitante para el desarrollo de las comunidades microbianas, comunmente los productores consideran que es el agua, particularmente en ambientes muy secos.

Tenemos entornos muy secos en los que estamos lidiando con el riego constante, como es el caso de California, el suroeste de Kansas, Nebraska, Saskatchewan, etc.

Aunque con frecuencia se cree que el mayor factor limitante para el desarrollo microbiológico es el agua, esto no es así. El principal factor limitante es la comida. De hecho, si hay un nivel adecuado de carbono digerible, es decir, carbohidratos solubles en el perfil de suelo, la biología puede tener acceso a suficiente agua incluso en condiciones de sequía en las que las raíces no pueden obtener una adecuada cantidad de agua del perfil.

El oxígeno también es un requisito sumamente importante, por lo que es fundamental asegurarse de que exista una cantidad adecuada de éste en el perfil de suelo. Esto nos lleva a plantearnos la disyuntiva de si llevar a cabo prácticas de labranza o manejar labranza cero.

¿Cómo solucionamos el hecho de tener una capa impermeable endurecida o un piso de arado en el perfil de suelo? En primer lugar, es completamente inaceptable estar solamente cultivando las primeras 4 o 6 pulgadas (10-15 centímetros) del perfil. Si tenemos una capa dura y las raíces no penetran por debajo de ese nivel, tenemos que deshacernos de la compactación, necesitamos resolver ese problema.

Con base en mis observaciones y experiencia de campo puedo decir que hay muchos productores que buscarían remediar un piso de arado o una capa dura de compactación utilizando las raíces de las plantas, es decir, mediante el uso de cultivos de cobertura y practicas de labranza. Indudablemente que ambas son herramientas muy valiosas, sin embargo, muchas veces no son suficientes, además de que son demasiado lentas.

Realmente, la forma más eficiente de solucionar un problema de compactación es emplear maquinaria y equipo especial. Primero usar cinceles profundos con el fin de airear el perfil del suelo y posteriormente establecer cultivos de cobertura, y entonces si, utilizar las raíces de las plantas para mantener esa aireación y asegurarse de que la compactación no vuelva a producirse.

Es importante conservar el suelo mullido para mantener una buena aireación y un buen flujo de oxígeno en el perfil, por ello, en los casos en los que tenemos una compactación severa es preciso abordar el problema. Es algo que no podemos permitir que continúe si se quiere lograr una producción y sanidad óptima en los cultivos.

Fuente: “How to manage Soil Nitrogen and Carbon Sequestration”

Webinar hosted by AEA. Featuring by John Kempf

LA MILPA (CONABIO 2016) 1era Parte

En México, denominamos milpa (del náhuatl milpan de milli “parcela sembrada” y pan “encima de”) al sistema agrícola tradicional conformado por un policultivo, que constituye un espacio dinámico de recursos genéticos. Su especie principal es el maíz, acompañada de diversas especies de frijol, calabazas, chiles, tomates, y muchas otras dependiendo de la región. Por ejemplo, a la combinación de maíz-frijol-calabaza se le conoce como “la triada mesoamericana”.

En este sistema agrícola se aprovechan plantas que crecen de manera natural, principalmente especies herbáceas conocidas como “quelites” (por ejemplo, verdolagas, quintoniles, huazontle, nabos, romeritos, entre otras). Al mismo tiempo se aprovechan los arbustos y árboles que habitan ahí, al proporcionar frutos, fibras o semillas de interés local o regional. También, habitan especies que pueden llegar a afectar a los cultivos, como algunos insectos (gusano del elote) o el hongo que conocemos como “huitlacoche” que prolifera en el grano del maíz. La milpa también puede ser sólo el maíz. Por lo anterior, la milpa es un sistema agrícola de temporal con maíz y con otras especies que son cosechadas o toleradas.

La interacción de una gran cantidad de especies convierte a la milpa en un ecosistema, donde se aprovechan de manera complementaria los diferentes recursos en el sistema (agua, luz, suelo). En este ecosistema se favorecen interacciones ecológicas benéficas (control biológico de insectos, fertilidad del suelo y polinización) brindando diferentes beneficios no solo a las especies que en ella conviven sino a las comunidades humanas que las manejan, dado que los productos que de ahí se obtienen, favorecen una dieta equilibrada y en algunas regiones del país sigue siendo la base de su alimentación.

A la milpa se le conoce también como milpan, chinamilpan y huamilpa en náhuatl, itzzu en mixteco, guela o cue en zapoteco, tarheta en purépecha, huähi en otomí, kool en maya, takuxtu en totonaco, yaxcol en tzotzil, ichírari en tarahumara y tjöö en mazahua.

DIVERSIDAD DE MILPAS

No existe un solo tipo de milpa, depende de las características de suelo, clima, de las especies disponibles, de las tradiciones y saberes locales, así como de los gustos y necesidades tanto culinarias como alimenticias del campesino. De acuerdo con estas características, cada milpa tiene particularidades propias, por lo que no hay una milpa sino muchas.

En algunas regiones del país, sobre todo en el trópico húmedo, la milpa se establece a partir del sistema itinerante de roza-tumba-quema. Este tipo de producción consiste en la limpieza de pequeñas parcelas y la quema de residuos vegetales secos, para posteriormente cultivar en ellas y aprovechar los nutrientes de las cenizas. Aunque existen zonas en este mismo ambiente donde las condiciones de suelo permiten el establecimiento de sistemas más permanentes, en otras zonas, se han favorecido agroecosistemas donde la milpa puede ser parte ya de un manejo establecido año con año, en el que se puede asociar con otros cultivos en un ciclo, y en ciclos subsecuentes, rotar con cultivos distintos, por ejemplo, frijol u hortalizas. En ciertas regiones se establece la tornamilpa o tornamil, es decir la segunda siembra en la misma parcela en el mismo año.

En ambientes semiáridos se establecen milpas como el huamil, milpa chichipera, milpa de cactáceas columnares y mezquitales-milpa. En estos sistemas se desarrollan procesos de domesticación de distintas especies (como. garambullo, pitaya, chichipe, guaje, mezquite y diversas especies de xoconostles y nopales) que son toleradas, protegidas y cultivadas en las parcelas debido a que proporcionan sombra, forraje, y frutos comestibles.

En ambientes templados se presentan sistemas como las chinampas y calal, las cuales son parcelas de forma rectangular con islotes largos y angostos, rodeados de canales. La construcción de estos canales implica la excavación del suelo, el cual es colocado sobre la tierra entre los canales, dando como resultado plataformas elevadas para el cultivo y una matriz de canales en el paisaje En ambos sistemas, para estabilizar los canales e incrementar el drenaje se plantan árboles en las orillas los cuales permiten la captura de humedad.

Referencia:

CONABIO. (2016). La milpa. Obtenido de Biodiversidad mexicana:

https://www.biodiversidad.gob.mx/diversidad/sistemas-productivos/milpa

OPORTUNIDADES: LA CURCUMA 2da parte

La curcumina tiene una función primordial en la protección gastrointestinal; se ha visto que inhibe la activación de varios factores de transcripción que juegan un papel clave en la inflamación de los intestinos, como son el factor nuclear Kappa-ß (NFk ß) o las ß-catequinas (TAYLOR y LEONARD, 2011). Ha sido utilizada desde tiempos ancestrales frente a gastritis o acidez ya que ayuda a aumentar la producción de mucosa y protege las paredes del estómago. También estimula el flujo biliar hacia el intestino, lo cual mejora la digestión de las grasas de la dieta. (Saiz de Cos, 2014)

El problema que tiene este metabolito secundario es su baja biodisponibilidad. Estudios en animales han mostrado que la curcumina se metaboliza rápidamente; se conjuga en el hígado y se excreta por las heces, teniendo por ello una limitación en su biodisponibilidad (DULBECCO y SAVARINO, 2013; GRYNKIEWICZ y SLIFIRSKI, 2012). Por esta razón, es necesario conjugar la curcumina con otros compuestos que pueden ser los fosfolípidos, los cuales mejoran su absorción, o sea, su  biodisponibilidad y actividad (WITKIN y LI, 2013). (Saiz de Cos, 2014)

La dosis diaria recomendada es de 300 a 600 mg/día de extracto de raíz de cúrcuma estandarizado al 95% de curcuminoides, o bien incorporar la cúrcuma a nuestra alimentación diaria. Sin embargo, como en el caso de cualquier otro medicamento comercial, el uso de la cúrcuma como planta medicinal tiene contraindicaciones. La curcumina puede reforzar el efecto de los anticoagulantes y, en altas dosis, está contraindicada en caso de cálculos biliares o afecciones de toxicidad hepática grave. Se desaconseja su consumo durante el embarazo y la lactancia debido a la falta de estudios. Tampoco se recomienda su uso en menores de 18 años. En dosis demasiado elevadas puede dar lugar a irritación de la mucosa estomacal y debe evitarse en personas con úlcera gástrica o intestinal (www.vademecum.es). (Saiz de Cos, 2014)

El cultivo de la cúrcuma se establece mejor en climas con temperaturas entre los 24 y 28 °C y en lugares por arriba de los 1500 metros de altura sobre el nivel del mar.  Los suelos donde se desarrolla la planta deben ser preparados limpiando las malezas que pueden obstruir su crecimiento.

Antes de establecer el cultivo es importante evaluar las condiciones del sitio, por lo que se hace un levantamiento topográfico que va de la mano con un análisis de suelo. Se deben escoger campos abiertos con muy buena iluminación. Se aconseja que la preparación para la plantación inicie en época de lluvia. Se hacen cajetes de plantación de 30 centímetros de ancho a los cuales se les aplica 2.0 kilos de composta y 300 gramos de Dolomita para tener un adecuado pH del suelo. Se debe de homogenizar bien la mezcla en el cajete, por lo que se recomienda regar para favorecer este mezclado. Cuando los cajetes estén listos, se debe tener pre-germinados los rizomas maduros que se obtuvieron de la cosecha anterior (“semilla”). Para madurar los rizomas, se requiere conservarlos aproximadamente 30 días en una zona fresca, bajo la sombra, en condiciones que les permitan emitir un brote. Una vez que tenemos ese brote, el rizoma está listo para la plantación.

La plantación se realiza utilizando las yemas que crecen en los rizomas, mismos que se ponen en el suelo de forma separada dirigiendo los brotes hacia la superficie. La distancia entre surcos debe ser de 70 centímetros y entre plantas de 30 centímetros. En cada cajete se debe abrir un hoyo de aproximadamente cinco centímetros de profundidad y de diez a quince centímetros de longitud para establecer el rizoma con la yema brotada. Se pueden hacer aplicaciones de micorrizas que favorecen el desarrollo de la raíz. Con la composta adicionada se proporciona la nutrición orgánica para la cúrcuma. Se debe tener cuidado que no falte el agua de riego para el cultivo.

El ciclo de cultivo de la cúrcuma es de aproximadamente 10 meses. Florece a los 210 días y a partir de ese momento, es necesario esperar 3 meses más para que ocurra una completa maduración de los rizomas que son la parte de interés comercial.

Es importante tener en cuenta que por ser una planta de ciclo largo demanda una gran cantidad de agua, por lo que es necesario que los surcos se establezcan en curvas a nivel, de esta forma se hace más eficiente y uniforme el riego. El pH del suelo debe estar entre los 5.1 y 6.2; ya que el establecimiento del cultivo en suelos alcalinos, pueden generar una compactación que impide el desarrollo de los rizomas. La cúrcuma es incompatible con suelos arenosos y arcillosos; por lo que el cultivo se debe de establecer en suelos francos y fértiles. (La Finca de Hoy, 2017)

A pesar de lo largo de su ciclo de desarrollo, la cúrcuma es una planta fácil de cultivar. En general, no tiene problemas sanitarios. De hecho, crece como si fuera una planta arvense. Sus hojas grandes responde particularmente bien a los fertilizantes foliares, lo que permite establecer plantaciones con altas densidades (distancia entre plantas a 15 centímetros, en vez de 30). (Sait, 2019)

Referencias:

La Finca de Hoy. (6 de Junio de 2017). Establecimiento del cultivo de cúrcuma | La Finca de Hoy. Obtenido de https://www.youtube.com/watch?v=p3hCqzPhr-o

Sait, G. (15 de Febrero de 2019). Turmeric – Potent Protection from the Truly Amazing Curcumin Cure-all. Obtenido de Nutrition Matters: https://blog.nutri-tech.com.au/curcu-life/

Saiz de Cos, P. (2014). Cúrcuma I (Curcuma longa L.). Reduca (Biología). Serie Botánica. , 84-99

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OPORTUNIDADES: LA CURCUMA 1era Parte

La cúrcuma (Curcuma longa L.) es una planta monocotiledónea de la Familia Zingiberaceae, originaria del sudeste asiático. Es conocida mundialmente como especia aromática y utilizada en la gastronomía asiática para dar un toque de color y sabor picante a los platillos. Los compuestos fitoquímicos presentes en su característico rizoma anaranjado, los curcuminoides, le confieren a esta planta importantes propiedades medicinales. (Saiz de Cos, 2014).

El origen de la cúrcuma es la India y la zona meridional de Vietnam (BENAVIDES et al., 2010). No se puede encontrar la cúrcuma en estado silvestre, aunque se haya adaptado a algunas de estas regiones con clima húmedo y suelos fértiles con textura limosa. Es una planta tropical, que crece en zonas cálido-húmedas con una alta pluviosidad (http://bioweb.uwlax.edu/). Se puede encontrar desde Polinesia y Micronesia hasta el sudeste asiático, desarrollándose bien en zonas de selva alta y selva baja. Necesita temperaturas de entre 20 y 30 °C y una considerable cantidad de lluvia para prosperar, particularmente durante los siete a diez meses del cultivo. Necesita altos niveles de luz para crecer, por lo que se localiza en campos abiertos. Crece mejor en suelos francos, fértiles y bien drenados con pH ligeramente ácido (5.0 a 6.0). Sangli, una ciudad en el sur de la India, es uno de los mayores productores de esta planta, cultivan sus rizomas por su utilización como especia (MONTAÑO y MONTES, 2004). (Saiz de Cos, 2014)

El rizoma anaranjado de la cúrcuma es la parte de la planta que se cosecha, debido a sus usos en el mercado o la industria. La cúrcuma es y ha sido utilizada en gastronomía e industria alimentaria, en medicina, cosmética natural y ritos espirituales. (Saiz de Cos, 2014)

El rizoma de la cúrcuma fue adoptado como producto medicinal por el Comité de Productos Medicinales Herbales (Committee on Herbal Medicinal Products-HMPC) el 12 de noviembre de 2009. Esta planta ha sido usada en multitud de sistemas de medicina tradicional (China, hindú y Ayurvédica) para aliviar problemas digestivos, como un antiinflamatorio y en uso tópico por su capacidad de cicatrización (BLUMENTHAL et al., 2000; TAYLOR y LEONARD, 2011). Los responsables de la bioactividad de la cúrcuma son los curcuminoides, especialmente la curcumina, compuesto fenólico del metabolismo secundario explicado más adelante (WITKIN y LI, 2013). Existen distintas preparaciones de esta planta medicinal. Puede tomarse el rizoma en polvo o triturado en infusión, para su uso externo se realizan tinturas utilizando como disolvente etanol al 70%, o pueden realizarse extractos secos obtenidos con etanol al 96%. (Saiz de Cos, 2014)

La curcumina tiene varios efectos medicinales comprobados científicamente, como la reducción de inflamación en caso de artritis, prevención de arteriosclerosis, efectos hepatoprotectores, desordenes respiratorios y gastrointestinales, afecciones de la piel como psoriasis o eczemas, prevención de cáncer y capacidad antioxidante (VISTEL VIGO et al., 2003). (Saiz de Cos, 2014)

La curcumina es capaz de aliviar problemas inflamatorios relacionados con esclerosis múltiple, artritis reumatoide y psoriasis al modular la señal de las citoquinas, un tipo de moléculas proinflamatorias. Esta capacidad antiinflamatoria en parte se debe a su capacidad de inhibir la síntesis de prostaglandinas inflamatorias (WITKIN y LI, 2013). Un estudio con 45 pacientes que padecían artritis reumatoide, con un tratamiento con dosis de 500 mg de curcumina al día redujo significativamente los niveles inflamatorios sin causar efectos adversos (CHANDRAM y GOEL, 2012). También tiene efectos anticancerígenos, es capaz de reducir el crecimiento de tumores y modular los problemas secundarios asociados al cáncer como fatiga, depresión o insomnio (WITKIN y LI, 2013).

La curcumina inhibe directa e indirectamente la ciclooxigenasa-2 (COX-2), proteína crucial en la cascada de inflamación que ha sido relacionada con ciertos cánceres. En células cancerígenas, la curcumina muestra una capacidad antiinflamatoria y una reducción del crecimiento celular inhibiendo la expresión de las interleucinas IL-1 ß, IL-6 y el factor de necrosis tumoral-α (TNF- α) (TAYLOR y LEONARD, 2011). Asimismo, tiene una poderosa acción antimicrobiana, inhibiendo el crecimiento de bacterias patógenas, virus y hongos (incluyendo Candida albicans, Candida krusei y Candida parapsilosis).

Referencias:

La Finca de Hoy. (6 de Junio de 2017). Establecimiento del cultivo de cúrcuma | La Finca de Hoy. Obtenido de https://www.youtube.com/watch?v=p3hCqzPhr-o

Sait, G. (15 de Febrero de 2019). Turmeric – Potent Protection from the Truly Amazing Curcumin Cure-all. Obtenido de Nutrition Matters: https://blog.nutri-tech.com.au/curcu-life/

Saiz de Cos, P. (2014). Cúrcuma I (Curcuma longa L.). Reduca (Biología). Serie Botánica. , 84-99.

Imagen: Cúrcuma longa: rizoma, cortes y polvo. Simon A. Eugester/ CC BY-SA

DESARROLLE LAS RAÍCES DE SUS PLANTAS PARA PROMOVER LA ACTIVIDAD MICROBIANA EN EL SUELO 2da Parte

Conversación con la PhD Francesca Cotrufo, ecóloga de suelos, sobre el papel que tiene el suelo en la captura del CO2 atmosférico (Hayden, 2020)

– ¿Cómo pueden los agricultores dejar de arruinar el suelo y regenerarlo? ¿Qué reconstruye estos dos depósitos de materia orgánica (MOP y MOAM)?

Se está volviendo muy claro que para regenerar los suelos debemos tener insumos continuos y diversos, y que en su mayoría provienen de raíces vivas.

Las raíces hacen dos cosas, alimentan a los microorganismos con sus componentes solubles (los exudados de las raíces y otros compuestos lábiles), manteniéndolos activos y saludables y de esta forma producen biomasa de manera eficiente, misma que luego puede adherirse a los minerales. Por otro lado, los tejidos de las raíces son relativamente fibrosos y pueden formar materia orgánica particulada, que promueve la estructura del suelo, la retención de agua y la liberación de Nitrógeno a medida que se descompone.

De hecho, es importante entender que el Carbono no circula solo. Para almacenar Carbono, necesitamos obtener el Nitrógeno adecuado. Debemos reducir las aportaciones externas de nitrógeno de la fertilización, porque el nitrógeno sintético fomenta las bacterias que lo transforman rápidamente y lo pierden. En su lugar, necesitamos aumentar las entradas de nitrógeno producidas por el mismo sistema, y para ello requerimos tener plantas con raíces profundas e incorporar leguminosas que fijan el Nitrógeno de forma natural. Cuando se introduce el Nitrógeno en forma orgánica, se pone a trabajar a los microorganismos ya que cuando este elemento llega a la materia orgánica que los microorganismos deben trabajar para removerlo, lo hacen de manera más eficiente, produciendo más biomasa que ayuda al almacenamiento de Carbono al mismo tiempo que reciclan el Nitrógeno para uso de las plantas.

– ¿Antes de comenzar con la fijación de Carbono en el suelo, hay algún aspecto importante que todavía no tengamos claro? ¿O es la ciencia lo suficientemente contundente como para que los agricultores se sientan seguros de hacer este trabajo ahora?

Creo que ahora sabemos lo suficiente y no nos vamos a equivocar. Podríamos hacerlo mejor, tengo mucha curiosidad sobre la relación Carbono-Nitrógeno y sobre cómo usar el Nitrógeno de manera eficiente para que se pueda almacenar más Carbono, mantener la productividad de los cultivos y reducir las emisiones y pérdidas de Nitrógeno en la producción agrícola. Pero en general, las ideas básicas son claras, se conocen los fundamentos de lo que hace que un sistema se regenere. Creo que debemos pensar en el suelo como un sistema y considerar cómo las rotaciones de cultivos con plantas que promueven un desarrollo radical diversificado, las plantas perennes de raíces profundas, los cultivos de cobertura y una modificación mínima del suelo, ayudan a alimentar y diversificar los microorganismos que lo habitan y que son los que reciclan nutrientes y acumulan minerales asociados al carbono.

Además, la medición del Carbono del suelo sigue siendo un gran desafío. Este elemento debe medirse, verificarse y monitorearse con base en ciencia sólida y en la comprensión de las condiciones y el manejo en cada granja. Es un trabajo arduo que requiere paciencia e inversión, pero es muy importante y se puede hacer.

La buena noticia es que la ciencia básica ya está ahí y la seguimos construyendo constantemente. Ya sabemos lo suficiente como para informar qué hacer y estamos estudiando formas de mejorar la medición y el manejo de las reservas de Carbono en el suelo. En este momento hay mucho interés en el secuestro del Carbono en el suelo. En la Universidad Estatal de Colorado, estamos utilizando un enfoque científico integrado en asociación con grandes corporaciones y muchos agricultores, y soy muy optimista de que podamos lograrlo. Sin embargo, es importante recordar que el secuestro de carbono no es una solución milagrosa para el cambio climático y debe adoptarse junto con reducciones fuertes de las emisiones de combustibles fósiles.

Referencias:

Hayden, J. (20 de Agosto de 2020). Rodale Institute. Obtenido de GROW ROOTS TO PUT SOIL MICROBES TO WORK!: https://rodaleinstitute.org/blog/grow-roots-to-put-soil-microbes-to-work/

Ciclo de Carbono del suelo a través del circuito microbiano

DESARROLLE LAS RAÍCES DE SUS PLANTAS PARA PROMOVER LA ACTIVIDAD MICROBIANA EN EL SUELO 1era Parte

Conversación con la PhD Francesca Cotrufo (ecóloga de suelos), sobre el papel del suelo en la captura del CO2 atmosférico (Hayden, 2020).

– ¿Puede explicar cómo el trabajo reciente de su equipo está cambiando la forma en que todos deberíamos pensar sobre la materia orgánica en el suelo?

En mi opinión, muchos de los problemas que tenemos al evaluar el Carbono del suelo provienen del hecho de que éste se ha conceptualizado como una sola cosa, cuando en realidad existen muchas formas diferentes.

Podemos simplificar esas distintas formas en dos grandes grupos funcionales: Materia Orgánica Particulada (MOP) y Materia Orgánica Asociada a Minerales (MOAM).

Queremos que la materia orgánica del suelo realice dos funciones: descomponer y proporcionar nutrientes minerales para mantener la productividad, y permanecer y proporcionar almacenamiento de Carbono a largo plazo, así como cumplir con otras funciones en los ecosistemas. Es necesario que parte de la materia orgánica del suelo se destine a apoyar el crecimiento de las plantas, esto es como usar una cuenta corriente para pagar sus facturas regulares. De la misma manera que no podemos ahorrar todo nuestro dinero, ya que necesitamos usar una parte para sobrevivir, tampoco podemos esperar que toda la materia orgánica del suelo permanezca ahí por periodos prolongados. Parte de la materia orgánica tiene que descomponerse para que el suelo este saludable y permita que las plantas crezcan y se desarrollen.  Creo que esta descomposición proviene en gran medida de la materia orgánica particulada, o MOP, como la llamamos. Esta puede considerarse como los residuos de plantas fibrosas parcialmente descompuestos, en particular de las raíces. Mi laboratorio está llevando a cabo una investigación para probar ésta hipótesis.

Dado que la MOP no está protegida, cambia rápidamente, a menos que esté formando agregados. Los microorganismos no parecen usar la MOP para incrementar su biomasa, sino que, en forma de CO2, respiran a la atmósfera el Carbono que se encuentra en ella, y por otra parte, las plantas utilizan para su crecimiento el nitrógeno que contiene.

Asimismo, necesitamos suelos para almacenar carbono durante más tiempo para mitigar el cambio climático. Esta reserva de carbono a largo plazo está disponible para tiempos de escasez, como una cuenta de ahorros. El almacenamiento de Carbono a largo plazo generalmente se procesa más por acción microbiana y se asocia a minerales que lo protegen de la descomposición, haciéndolo más permanente en los suelos y también menos vulnerable a las perturbaciones. Esta es la materia orgánica asociada a minerales, o MOAM.

– La metáfora de la cuenta bancaria es útil para comprender estos dos depósitos de materia orgánica, uno para uso inmediato y otro para almacenamiento a largo plazo. ¿Qué otros hallazgos recientes se han alcanzado en su campo en torno a la materia orgánica y el almacenamiento de Carbono?

Los científicos del suelo originalmente pensaban qué si en el suelo se acumulaban residuos de plantas químicamente más complejos o muy fibrosos, tendrían una acumulación de Carbono en el mismo. Sin embargo, en los últimos 10 años, una gran cantidad de investigación, impulsada en parte por el artículo realizado por mi equipo sobre la estabilización de la matriz de eficiencia microbiana, señaló el hecho de que, en realidad, gran parte del carbono que persiste en el suelo está hecho de compuestos simples asociados a minerales y a menudo es de origen microbiano, no vegetal. Para tener ésta acumulación de Carbono asociado con los minerales, no es necesario colocar materiales vegetales resistentes en el suelo, sino que debemos asegurarnos que haya exudados de las raíces y material vegetal fácil de degradar, que los microbios metabolicen rápido y lo utilicen para formar su biomasa. Estos materiales vegetales solubles y compuestos microbianos pueden adherirse a las superficies minerales, constituyendo el almacenamiento de Carbono a largo plazo en forma de MOAM.

El problema es que tratamos a los suelos agrícolas como a niños malcriados; les damos insumos externos continuos como fertilizantes y pesticidas, que es como darle dinero continuamente a un niño y nunca decirle ‘vamos a trabajar’. No ponemos a trabajar los microorganismos del suelo e incluso atacamos su trabajo agregando fertilizantes nitrogenados. Estos insumos en realidad erosionan la comunidad microbiana y su biodiversidad. Algunos de los microorganismos que logran sobrevivir lo hacen porque usan el nitrógeno del fertilizante para su metabolismo, pero en el proceso liberan óxido nitroso a la atmósfera, un potente gas de efecto invernadero. Además, al producir cultivos anuales y mejorarlos para maximizar los rendimientos al tiempo que reducimos el crecimiento de las raíces, hemos reducido la entrada al sistema de residuos de raíces para suministrar nuevos MOP, pero también las entradas de componentes solubles y lábiles de la planta, como los exudados de las raíces (que en última instancia generan la MOAM). Al hacerlo, hemos gastado en exceso la cuenta corriente (la MOP) y los suelos agrícolas ahora sólo cuentan en su mayor parte exclusivamente con la MOAM.

Haciendo esto una y otra vez, también hemos comenzado a utilizar esta MOAM, la cuenta de ahorros que debería haber estado estable durante muchos, muchos años. Como resultado, los suelos agrícolas ahora están empobrecidos de toda la materia orgánica del suelo en comparación con los suelos naturales.

Referencias:

Hayden, J. (20 de Agosto de 2020). Rodale Institute. Obtenido de GROW ROOTS TO PUT SOIL MICROBES TO WORK!: https://rodaleinstitute.org/blog/grow-roots-to-put-soil-microbes-to-work/

Como se forman y cómo trabajan en el suelo la Materia Orgánica Particulada (MOP) y la Materia Orgánica Asociada a Minerales (MOAM)

MALEZAS, ENFERMEDADES, PLAGAS Y BAJA FERTILIDAD, MENSAJES DE LA NATURALEZA DE QUE FALTA VIDA EN EL SUELO 8va Parte

Es conveniente identificar el tipo de organismos que habitan nuestro suelo mediante el uso de un microscopio. De esta forma, si observamos la presencia de organismos benéficos (aerobios), sabremos que las cosas marcharán bien. Por el contrario, si encontramos organismos anaerobios sabremos que la Naturaleza nos está enviando el mensaje de que lo que tenemos no es propiamente suelo, sino tierra. Para determinar cuales organismos se encuentran presentes, debemos tomar 1.0 gramo de volumen de suelo, agregarle 4.0 mils de agua, agitar, poner una gota de esa dilución en el portaobjetos del microscopio y observarla usando un aumento total de 400, o bien un objetivo con aumento de 40X.

Dentro de lo que podremos ver están las bacterias, que son los organismos más pequeños y con frecuencia tienen forma redonda o de bastón. Veremos que algunas de ellas están activas formando los agregados del suelo, y ocupándose de construir tuneles que faciliten el movimiento del oxígeno y el agua asi como el crecimiento de las raíces a través del perfil del suelo a la mayor profundidad posible.

Asimismo, podremos ver los acidos húmicos (agregados de color oscuro), que los hongos y las bacterias están produciendo. Este es un método de almacenamiento de material orgánico. Si queremos secuestrar Carbono, ahí lo tenemos. La vida media del ácido húmico es de 500 años, por ello, si pretendemos mantener la materia orgánica en el suelo, dejemos que los microorganismos que lo habitan lo hagan por nosotros.

Si tomamos como ejemplo el caso de la soya. ¿A que profundidad en el suelo puede crecer el sistema de raíces de una planta sana de este cultivo? Esto podemos salir al campo y averiguarlo. Quizá las raíces estén siendo detenidas por una capa de compactación y por todos los microorganismos que estén ahí destruyéndolas, por ello, hay que ir y excavar. No obstante, en forma general podemos decir que la respuesta a la pregunta anterior es: aproximadamente 25 pies de profundidad (7.62 metros) en un ciclo de crecimiento.

Entonces, si tenemos una planta de soya sana cuyo sistema de raíces está a 25 pies (7.62 metros) de profundidad; ¿tenemos que preocuparnos por el riego?, ¿tenemos que preocuparnos por el agua, si sus raíces están encontrando agua almacenada? Cuando tenemos una buena estructura en el suelo, el agua es retenida a lo largo de esos 25 pies de profundidad por lo que el sistema radical de nuestras plantas podrá tener acceso a ella.

De ahí que la sequía es un problema que desaparece cuando contamos con la biología benéfica que se encargue de estructurar el suelo adecuadamente.

Por otra parte, los insectos plaga que habitan en el suelo pueden dañar la raíz, y en las partes dañadas pueden comenzar a desarrollarse hongos patógenos como por ejemplo Fusarium. Desde luego esto afecta la capacidad de la planta para lograr el rendimiento deseado y es algo que no queremos que ocurra, pero, ¿por qué este organismo patógeno es capaz de atacar nuestro sistema de raíces? ¿por qué no había protección ahí?, eso es lo que tenemos que considerar.  Los ciliados anaerobios crecen en forma muy rápida y solo pueden ganar en competencia con otros microorganismos cuando la concentración de oxigeno en el suelo ha disminuido a menos de 6.0 ppm. Estas condiciones significan un posible daño para la planta.

Es importante aprender a interpretar la información que nos proporciona nuestro suelo y que se puede recabar facilmente. A simple vista podemos ver las hifas fúngicas blancas benéficas. En contraste, no es bueno que el suelo tenga un color negro. Si el color de nuestro suelo es muy negro, es una señal de que no tenemos los organismos que necesitamos. El color del suelo debe ser café oscuro intenso, que es el color del ácido húmico.

De hecho, cuando recogemos nuestra composta debemos asegurarnos de que tenga ese color café. Esta característica puede decirnos mucho sobre lo que ha sucedido ahí, aunque evidentemente no nos dira que biología hay en ese material, o en el suelo, o en la composta o en nuestros tés y extractos de composta.

Otro aspecto relevante es que, si en una visita a un sitio de compostaje encontramos una gran cantidad de moscas, simplemente retirémonos, porque eso no es composta. De igual manera, cuando no haya moscas, pero al caminar hacia la pila de compostaje empecemos a percibir olor a huevos podridos, a vómito, o a vinagre, retirémonos porque eso tampoco es composta.  Esos materiales no tendrán los organismos que queremos reponer en nuestro suelo, en otras palabras, no son una fuente de composta con la que podamos restablecer la biología que necesitamos.

 Fuente: “Messages from Nature that Life is Lacking in the Soil” Dr. Elaine ingham

MALEZAS, ENFERMEDADES, PLAGAS Y BAJA FERTILIDAD, MENSAJES DE LA NATURALEZA DE QUE FALTA VIDA EN EL SUELO 7ma Parte

La fracción mineral del suelo contiene una gran diversidad de nutrientes, mismos que la planta necesita en un equilibrio adecuado para desarrollarse. No obstante, normalmente solo prestamos atención a algunos de ellos, por ejemplo, el Nitrógeno, el Fósforo, el Potasio, o el Azufre.

Ahora bien ¿cómo asegurarnos de tener todos los nutrientes en el suelo? De hecho, ya están ahí, no es necesario volver a aplicarlos. Pongamos el caso del Calcio, si por ejemplo nuestro suelo tiene 15 000 ppm de este elemento, ¿por qué estamos aplicando cal o yeso? Por un lado, no necesitamos Calcio y, por otro lado, si logramos tener el equilibrio adecuado de bacterias y hongos, no tendremos problemas a causa de un pH bajo. La única forma de que el pH sea menor de 5.5 es que el suelo se vuelva anaerobio. Los microorganismos anaerobios producen ácidos tóxicos y esto es lo que baja el valor del pH. Desde luego, en este caso se pierde la capacidad para hacer frente a los problemas de plagas y enfermedades, y se prepara el escenario favorable a la presencia de malezas. De ahí que necesitamos recuperar la biología benéfica en el suelo, pues mediante ella, obtenemos todos los nutrientes que necesitan nuestras plantas.

Algunos suelos tienen en promedio más de 2,000 ppm de Nitrógeno en su componente mineral (arena, limo y arcillas), si además tienen materia orgánica, puede haber todavía más Nitrógeno. Entonces, ¿alguien necesita aplicar estiércol para aumentar la cantidad de Nitrógeno presente? si ya contamos con más de lo que se requiere, no es necesario.

Por otra parte, los nutrientes están reponeniendose diariamente, porque las bacterias y los hongos continuamente están descomponiendo las rocas y los guijarros que hay en el suelo, asi que, ¿Por qué estar preocupándose por la nutrición de nuestras plantas?

Ahora bien, ¿en que forma están presentes esos nutrientes en el suelo?

Los nutrientes forman parte de la estructura cristalina de la arena, el limo y la arcillas. Si tomáramos un gramo del suelo y pudiéramos liberar en forma soluble todos los nutrientes que se encuentran ahi, se podrían cubrir 10 acres de terreno con el Nitrógeno suficiente para proveer a las plantas que se encuentren en esa superficie. De ahí que, tenemos que asegurarnos de que ésta cantidad de nutrientes sean extraidos de la arena, el limo y las arcillas. Y, ¿quien se encarga de hacer esa extracción?, ¿Cómo se liberan los nutrientes que están contenidos en nuestro suelo? y ¿cómo se convierten a una forma disponible para las plantas?

El proceso de fotosíntesis se lleva a cabo en la parte aérea de la planta. Mediante este proceso, la planta absorbe energía solar (luz) y la almacena en forma de compuestos de carbono, principalmente azúcares. Una buena parte de esos azúcares es enviada a las raíces, y cuando la planta se da cuenta de que le hace falta algún nutriente, ya sea Calcio, Magnesio, Sodio, Boro, Fierro, o cualquier otro, las raíces liberan un exudado al suelo para decirle a una bacteria específica que la planta necesita por ejemplo Boro. De esta forma, la planta le indica que produzca la enzima necesaria para extraer dicho elemento de las estructuras cristalinas que conforman la fracción mineral del suelo (arena, limo y arcillas). Tanto las bacterias como los hongos “atienden” las necesidades de la planta, y asi llevan a los nutrientes a formar parte de su biomasa.

La planta libera diferentes sustancias en forma de exudados que sirven de alimento a bacterias y hongos y a su vez les indica que obtengan determinado nutriente que no tiene en cantidades adecuadas, ya sea Calcio, Boro Zinc, Fierro, etc, lo que sea que ella pueda necesitar. En otras palabras, la planta tiene el control de su propia vida, de su propia nutrición. No necesita que estemos insistiendo en que requiere de más Nitrógeno, por ejemplo. De hecho, si pudiera, la planta nos diría, mira, necesito de todos estos otros nutrientes para equilibrar el Nitrógeno.

Las bacterias y los hongos retienen todos los nutrientes necesarios para que la planta pueda crecer y desarrollarse de manera saludable. En otras palabras, son el “almacen” de comida de nuestras plantas, ya que mantienen todos los nutrientes en su lugar y en las formas disponibles para ellas.

Debido a la alta concentración de bacterias y hongos que se encuentran en la zona de las raíces, los protozoos, nematodos, microartrópodos y lombrices de tierra, son atraídos hacia ese lugar y ahí se alimentan de ellos.

Es importante mencionar que las bacterias y los hongos son los dos grupos de microorganismos en este planeta que tienen la mayor concentración de nutrientes en sus cuerpos y, dado que la concentración de nutrientes es demasiado alta en esa biomasa bacteriana y fúngica, cuando estos depredadores se los comen (los protozoos, nematodos o microartrópodos), tienen que liberarlos, y lo hacen en una forma disponible para las plantas y ¿dónde dejan los nutrientes? justo al lado de la raíz.

Siempre que los microorganismos benéficos estén presentes y activos en el suelo o bien tan pronto como el suelo se vuelva a repoblar con ellos, este sistema de reciclaje de nutrientes estará funcionando, por lo que nunca tendremos que preocuparnos de que las plantas no obtengan nutrientes suficientes.

Fuente: “Messages from Nature that Life is Lacking in the Soil” Dr. Elaine ingham

MALEZAS, ENFERMEDADES, PLAGAS Y BAJA FERTILIDAD, MENSAJES DE LA NATURALEZA DE QUE FALTA VIDA EN EL SUELO 6ta Parte

En una experiencia en campo con un cultivo de cebolla manejado con agroquímicos, al establecer la plantación el productor aplicó la cantidad de fertilizante que utilizaba regularmente y qué por supuesto era urea. ¿En que se convierte instantáneamente la urea en el suelo?, en nitrato. De ahí que en cierto momento era prácticamente imposible ver las plantas de cebolla, más bien parecía un campo de malezas.  Esos terrenos se habían manejado con productos químicos durante 70 años aproximadamente, por lo que el productor quería probar si la utilización de composta realmente funcionaba para deshacerse de las malezas, porque ya había realizado 2 aplicaciones de herbicida para tratar de eliminarlas, sin obtener efecto alguno en la reducción de la cantidad de éstas. Al parecer eran resistentes a los herbicidas.

Asi, en el terreno ubicado al lado del que estaba infestado con malezas, se realizó una aplicación de una muy buena composta en el momento en que se establecieron las plántulas de cebolla, y posteriormente se hizo una aplicación de extracto de composta. En contraste, el resultado fue qué solo se veían algunas malezas, y se observó que las cebollas estaban creciendo mas rápido, asimismo, se tuvo un mayor rendimiento comparativamente con el terreno con manejo químico convencional. Un aumento del 50% en rendimiento genera unos dólares más y no es tan costoso ya que el productor puede hacer su propia composta, o extractos. También podría comprarlos, sin embargo, en este caso, se requiere estar haciendo pruebas para asegurarse de que con el producto adquirido realmente se están devolviendo microorganismos al sistema. Igualmente, para que la composta, té o extractos elaborados por el productor funcionen bien, es necesario asegurarse de que tengan los microorganismos que se necesitan.

Es importante tener en cuenta que la superficie del follaje debe estar protegida con la presencia de microorganismos beneficos: bacterias que producen gomas y hongos en cuyas hifas producen ácidos, para que ambas cosas hagan que la superficie de las hojas tenga una buena cobertura en equilibrio. Asi, realmente no hay forma de que los organismos patógenos puedan llegar a los tejidos de la planta y ocasionar enfermedades. No tenemos mildiu, no tenemos Fusarium, ninguno de los problemas que se tienen incluso en sistemas de producción orgánica.

Ahora veamos el aspecto nutricional, ¿cómo vamos a producir todos los nutrientes solubles que la planta necesita, en el equilibrio adecuado, cada segundo de cada día? La mayor parte del tiempo la gente te dirá que al momento de cosechar un cultivo, estás removiendo nutrientes del terreno, esto significa que vas a tener que devolver los nutrientes extraídos, pero, ¿que es lo que en realidad está pasando? Debemos comprender qué es lo que está ocurriendo en el suelo. Cuándo realizamos practicas de cultivo (labranza), cuándo constantemente estamos regresando las cosas a una etapa sucesional inicial; estamos convirtiendo nuestro suelo en polvo, y por definición de uno de los pioneros de la ciencia del suelo, el polvo es solo el componente mineral de un suelo, solo arena, limo y arcillas y ¿de donde provienen esos componentes?….de la desintegración de las piedras, la grava, los guijarros, las grandes rocas y el material parental, y cada segundo de cada día la microbiología está descomponiendo esas estructuras cristalinas de las rocas en arena, limo y arcilla, asi que, agradezcamos a los microorganismos por proporcionarnos los componentes inorgánicos de nuestro suelo.

El polvo simplemente son minerales, no hay materia orgánica, no hay microorganismos, por lo tanto esto no es suelo.  ¿Qué es en realidad el suelo? Desde luego el componente mineral, que contiene todos los nutrientes, pero también debe haber materia orgánica y organismos, y los organismos deben alimentarse, por eso se necesita que la materia orgánica esté presente, por eso necesitamos que los sistemas de raíces esten produciendo exudados y mullendo la materia orgánica continuamente para asi poder mantener a los microorganismos del suelo, que son los que van a hacer todo el trabajo por nosotros.

Fuente: “Messages from Nature that Life is Lacking in the Soil” Dr. Elaine ingham