Las raíces del maíz secretan ciertas sustancias químicas que afectan la calidad del suelo. En algunos campos, este efecto aumenta los rendimientos del trigo sembrado después del maíz en el mismo suelo en más del 4 %.
Esto fue probado por investigadores de la Universidad de Berna. Si bien los hallazgos de varios experimentos de campo muestran que estos efectos son muy variables, a largo plazo aún pueden ayudar a que el cultivo de granos sea más sostenible, sin la necesidad de fertilizantes o pesticidas adicionales.
Las plantas producen una gran cantidad de productos químicos especiales. Algunos de estos se liberan en el suelo e influyen en su calidad. Esto, a su vez, afecta a la próxima planta que crezca en el suelo. Hasta el momento, se han realizado pocas investigaciones sobre la medida en que los productos químicos excretados pueden utilizarse en la agricultura para aumentar la productividad.
Sin embargo, recientemente, investigadores del Instituto de Ciencias de las Plantas (IPS) de la Universidad de Berna han realizado experimentos de campo en esta área. Con sus hallazgos publicados en la revista científica eLife , los investigadores demuestran que los metabolitos especializados de las raíces de la planta de maíz pueden provocar un aumento en los rendimientos del trigo sembrado posteriormente en condiciones agrícolas realistas.
Cómo afectan los productos químicos de la raíz del maíz al trigo
Sobre la base de estudios anteriores realizados por investigadores del Instituto de Ciencias de las Plantas (IPS) de la Universidad de Berna, se sabía que los llamados benzoxazinoides, sustancias químicas naturales que las plantas de maíz liberan a través de sus raíces, cambian la composición de los microorganismos en el suelo sobre las raíces y, por lo tanto, influir en el crecimiento de las plantas subsiguientes que crecen en el suelo. El presente estudio investigó si las retroalimentaciones planta-suelo de este tipo también ocurren en condiciones agrícolas realistas.
«Tales experimentos de campo son esenciales para probar la transferibilidad de la investigación básica a la práctica y así evaluar el beneficio agronómico potencial», explica Valentin Gfeller, quien trabajó en el proyecto como estudiante de doctorado en IPS y ahora trabaja en el Instituto de Investigación de Agricultura Orgánica FiBL. . Durante un experimento de campo de dos años, inicialmente se cultivaron dos líneas de maíz, de las cuales solo una liberó benzoxazinoides en el suelo. Luego se cultivaron tres variedades de trigo de invierno en suelos acondicionados de manera diferente.
Sobre esta base, se pudo demostrar que la excreción de benzoxazinoides mejora la germinación y aumenta el macollamiento, el crecimiento y el rendimiento del cultivo.
Menos plagas, misma calidad
Además del aumento de la cosecha, también se observaron niveles más bajos de infestación por algunas plagas. «Un aumento del rendimiento del 4 % puede no parecer espectacular, pero sigue siendo significativo teniendo en cuenta lo difícil que se ha vuelto mejorar los rendimientos de trigo sin insumos adicionales», explicó Matthias Erb, profesor de interacciones bióticas en el Instituto de Ciencias de las Plantas, quien dirigió el estudio junto con Klaus Schläppi de la Universidad de Basilea.
«Sin embargo, queda por ver si los efectos de este tipo realmente marcan una diferencia significativa para la productividad y la sostenibilidad agrícolas en general, ya que el rendimiento también depende de muchos otros factores», explica Erb. El estudio demuestra el potencial del uso de compuestos vegetales especializados para mejorar la productividad de los cultivos a través de rotaciones específicas de variedades.
En el marco de la Cooperación de Investigación Interfacultad (IRC) «One Health» de la Universidad de Berna (ver recuadro), también fue posible investigar la calidad del trigo a nivel de elementos químicos individuales. Junto con el Instituto de Geografía de la Universidad de Berna y Agroscope, el centro suizo de excelencia para la investigación agrícola , se pudo demostrar que el aumento de la cosecha debido a los benzoxazinoides no tiene ningún impacto negativo en la calidad del grano de trigo.
Los productos químicos de las plantas persisten en el suelo.
Para comprender mejor el mecanismo subyacente, los investigadores completaron una variedad de análisis del suelo y las raíces. Las plantas productoras de benzoxazinoides acumularon estos químicos y sus productos de degradación en el suelo cerca de sus raíces.
Además, en colaboración con la Universidad de Basilea, se confirmó que los benzoxazinoides influyen en la comunidad de bacterias y hongos en y sobre las raíces del maíz . Sin embargo, los nutrientes del suelo no fueron alterados. Los benzoxazinoides también demostraron ser particularmente persistentes en el suelo. La medida en que el crecimiento del trigo y el rendimiento general se ven afectados directa o indirectamente por los benzoxazinoides a través de los microorganismos del suelo estará sujeto a más investigaciones.
Las propiedades del suelo son importantes
Para probar los efectos de las propiedades del suelo, junto con la Universidad de Basilea y Agroscope, el equipo de investigación llevó a cabo otro experimento de campo de dos años para investigar cómo actúan estos comentarios planta-suelo de los benzoxazinoides en un campo más heterogéneo. La composición de la química del suelo y los microorganismos en el campo en cuestión varió considerablemente. Los investigadores lograron demostrar que la influencia de los benzoxazinoides en el crecimiento y la resistencia del trigo depende de esta diferente composición.
«Una mejor comprensión de los efectos de las propiedades del suelo en la retroalimentación planta-suelo es crucial en términos del uso futuro en la agricultura sostenible«, explica Valentin Gfeller.
Más información: Valentin Gfeller et al, Las retroalimentaciones planta-suelo dependientes de metabolitos secundarios de plantas pueden mejorar el rendimiento de cultivos en el campo, eLife (2023). DOI: 10.7554/eLife.84988
