Haga un viaje al suelo debajo de un campo de cultivos. No encontrarás sólo tierra, agua y bichos. También encontrarás reacciones que te recordarán al laboratorio de química de la escuela secundaria.
por la Sociedad Estadounidense de Agronomía
Muchos investigadores estudian las reacciones de los elementos y compuestos del suelo, especialmente porque las plantas necesitan algunos, como el nitrógeno, para crecer. A menudo se añade nitrógeno al suelo como fertilizante. Sin embargo, no todo el nitrógeno añadido es utilizable por las plantas.
La urea compuesta es actualmente el fertilizante nitrogenado para suelos más popular. Es una forma de proporcionar a las plantas el nitrógeno que necesitan para crecer. Aunque las plantas no pueden utilizar directamente el nitrógeno de la urea, una vez que la urea está en el suelo, sufre una reacción química que produce amonio, un compuesto rico en nitrógeno que queda disponible para la nutrición de las plantas. El catalizador responsable de esta reacción es una enzima llamada ureasa. Esta enzima es producida por microorganismos del suelo.
Sólo hay un problema con la ureasa: ¡funciona demasiado bien!
«Las reacciones que sufre la urea son demasiado rápidas debido a la acción de la ureasa», afirma Stefano Ciurli. Ciurli es profesor de química en el Departamento de Farmacia y Biotecnología de la Universidad de Bolonia, Italia. «La ureasa acelera la formación de compuestos que contienen nitrógeno que se disipan rápidamente en el medio ambiente en lugar de ser absorbidos por las plantas».
Controlar la rapidez con la que la ureasa acelera el proceso es importante para ayudar a las plantas a obtener la mayor cantidad de nitrógeno posible. Esto generalmente se hace modificando el fertilizante de urea para disminuir la actividad de la ureasa. Ciurli y su equipo estudian estas técnicas. Intentaron demostrar si recubrir los gránulos de fertilizante de urea con un compuesto específico (polímeros itacónicos maleico (MIP)) ayudaría con esto. Estudios anteriores habían argumentado que no tenía ningún efecto.
Lo que encontraron fue que, en algunos niveles de acidez del suelo, su compuesto era bueno para frenar la ureasa. Descubrieron que su compuesto se comparaba bien con otro utilizado para este propósito, la triamida N-(n-butil)-tiofosfórica (NBPT). Sin embargo, se ha demostrado que este segundo compuesto tiene algunos efectos negativos en los cultivos además de incorporarse a las plantas y organismos del suelo .
Los resultados de la investigación sugieren que los agricultores pueden tener opciones, dependiendo de la acidez de su suelo.
«Para los agricultores que ya utilizan el compuesto que probamos, este estudio les explica por qué el producto químico es eficaz», dice Ciurli. «Aquellos a quienes se les ha disuadido de usarlo porque pensaban que no funcionaba, ahora pueden explorar sus beneficios en comparación con otros productos químicos disponibles en el mercado«.
¿Qué impide que las plantas puedan absorber la urea en primer lugar? ¿Qué hace que un nutriente no esté disponible para la planta?
«Las plantas sólo pueden absorber nutrientes a través de sus raíces si el producto químico es soluble en el agua contenida en el suelo», explica Ciurli. «Las plantas no tienen dientes para masticar la tierra; sólo tienen raíces que pueden absorber casi pasivamente lo que ‘les llega'».
En el suelo puede haber muchas formas de nitrógeno. Algunos son gases y se pierden fácilmente en el aire. Otros en el suelo pueden ser «pegajosos» o no pegajosos. Los que no son pegajosos, como los nitratos, son fácilmente absorbidos por las plantas, pero también fácilmente arrastrados desde el suelo hacia ríos y lagos. Su abundancia allí puede provocar proliferación de algas y zonas muertas.
Ciurli dice que uno de los próximos pasos en su investigación es realizar estudios similares en el suelo , como este estudio se realizó en el laboratorio.
El trabajo tiene implicaciones para las plantas , así como para la otra pasión de Ciurli: los productos farmacéuticos para objetivos biológicos basados en metales.
«El conocimiento de cómo funciona la ureasa, a nivel molecular/atómico, es un primer paso para desarrollar inhibidores de la ureasa tanto para aplicaciones agrícolas como para cuestiones médicas», afirma. «La ureasa es el factor de virulencia clave para una serie de microorganismos que causan resistencia a los antibióticos, cáncer, tuberculosis, peste y enfermedades cerebrales. Conocer la química de esta enzima contribuirá a la batalla de la raza humana por su supervivencia en este planeta».
Más información: Luca Mazzei et al, An Assessment of Maleic-Itaconic Copolymers as Urease Inhibitors, Soil Science Society of America Journal (2018). DOI: 10.2136/sssaj2017.09.0323
