¿Cómo se ven afectados los microbios del suelo por los fertilizantes en los suelos?


No hay una respuesta simple a esta pregunta compleja, pero mi investigación espera arrojar algo de luz sobre este importante tema.


Connor N. Sible, Universidad de Illinois en Urbana-Champaign


La clave para responder a esta pregunta comienza con la comprensión de que todos los suelos, microbios y fertilizantes son únicos. Diferentes fincas, o incluso áreas dentro de una finca, pueden tener diferentes situaciones. Las interacciones entre estos suelos, microbios y fertilizantes varían mucho. Están influenciados por el tipo de suelo, las poblaciones de microbios nativos que ya están presentes y las cantidades de fertilizante, la ubicación y las formulaciones que se aplican.

Estas interacciones hacen que la fertilización sea más compleja de lo que parece. No es solo cuestión de abonar la tierra, dejar crecer la planta y todo funciona de maravilla. Incluso si los nutrientes están en el suelo, es posible que no estén disponibles para la planta .

Hay interacciones entre suelos, microbios, fertilizantes y raíces de plantas en varias combinaciones . Los avances tecnológicos recientes han brindado a los científicos mejores herramientas para investigar estas preguntas. Estas herramientas también nos ayudan a saber más sobre los ecosistemas del suelo que sustentan nuestra producción de alimentos.

Mi trabajo consiste en estudiar el suelo, los microbios del suelo y los fertilizantes en el área donde la planta absorbe los nutrientes: la zona de las raíces.

Se realizó un muestreo preciso del suelo para rastrear el crecimiento microbiano y las actividades enzimáticas a lo largo de la temporada. Esto ayudó a comprender mejor la interacción de las aplicaciones en surcos con la biología del suelo nativo y el desarrollo de cultivos. Crédito: Connor Sible

Cuando pensamos en las aplicaciones de fertilizantes agrícolas, la mayoría de las personas conectan esos nutrientes solo con un mejor crecimiento de las plantas. Sin embargo, estos nutrientes están disponibles para todos los organismos en el sistema del suelo, incluidos los microbios. Si bien los microbios del suelo usan nutrientes fertilizados, también desempeñan un papel importante en llevar nutrientes a las plantas, por lo que mi investigación ha profundizado en este micromundo.

Los suelos son ecosistemas complejos, dinámicos y que se adaptan a su entorno . La situación en una determinada ubicación agrícola puede cambiar de la siembra de primavera a la cosecha de otoño. Esto es cierto para todos los ecosistemas, ya sea en el campo de un agricultor o en un bosque templado. Por ejemplo, los árboles se adaptan a los cambios de estación. Entonces, además del desafío de la gran diversidad de microbios que están presentes, la dinámica de la comunidad de microbios también cambia con el tiempo. Esto es independiente de cualquier aplicación de fertilizantes, siendo los bosques el mejor ejemplo.

máquina con neumáticos y rueda añadiendo fertilizante
Este aplicador de fertilizantes es un ejemplo de aplicación innovadora de fertilizantes. Aplica fertilizante líquido a seis pulgadas de profundidad, directamente debajo de la futura hilera de cultivo. Al “atar” el fertilizante en la futura zona de raíces, los nutrientes se colocan directamente donde crecerá la planta. Esto puede conducir a una mayor eficiencia en el uso de fertilizantes. Crédito: Connor Sible

¿Cómo afecta la fertilización intensiva el número y las actividades de los microbios nativos en nuestros suelos? Una perspectiva común es que las aplicaciones de fertilizantes tienen un efecto negativo sobre los microbios del suelo. Esto podría ser inhibiendo el crecimiento o eliminando las poblaciones microbianas. Es solo una teoría, y solo recientemente hemos podido investigar mejor esta pregunta.

Los avances tecnológicos han resultado en una mejor medición tanto de la biomasa microbiana total como en la identificación de las familias y especies microbianas específicas presentes. En nuestro trabajo obtenemos muestras de suelo de la zona radicular fertilizada únicamente. Esto nos ayuda a ser muy específicos en nuestras medidas. Enfocamos las mediciones en donde la planta está creciendo activamente. Luego analizamos la muestra para la biomasa microbiana total. Esto ayuda a determinar si los fertilizantes u otros insumos agrícolas afectan a los microbios.

Mirar la biomasa microbiana total no nos ayuda a saber cómo están cambiando las comunidades de microbios del suelo, o si están cambiando. Por ejemplo, la aplicación de nitrógeno como fertilizante puede disminuir el número de bacterias fijadoras de nitrógeno en una muestra. Sin embargo, al mismo tiempo, la aplicación de fertilizantes podría aumentar la cantidad total de microbios involucrados en la degradación de los residuos de cultivos.

varilla de metal en suelo agrícola
El surco de semilla es donde el sembrador coloca la semilla. Esta zona es donde una semilla en crecimiento interactuará activamente con el entorno del suelo circundante. Este núcleo de suelo representa la precisión requerida para medir adecuadamente las actividades enzimáticas potenciales en el surco de la planta. Crédito: Connor Sible

Conocer la cantidad de microbios específicos puede ayudarnos a comprender qué impacto tienen estos microbios en los suelos. Sin embargo, conocer estos detalles es costoso y requiere mucho tiempo. En lugar de medir los microbios específicos, nuestra investigación mide las enzimas que producen estos microbios. La medición de enzimas, que están hechas de proteínas, también puede ayudarnos a comprender lo que está sucediendo en nuestros suelos. Las enzimas también se utilizan para medir la salud del suelo, por lo que podemos comprender mejor los impactos de los fertilizantes tanto en los microbios como en una indicación de la salud del suelo.

Nuestra investigación aquí en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign está en curso. Nuestra esperanza es aprender más sobre cómo los microbios del suelo en el nivel micro de la zona de la raíz pueden influir en nuestra capacidad para cultivar alimentos y alimentar al mundo. En nuestra investigación, hemos observado que las aplicaciones de fertilizantes aumentan las actividades enzimáticas relacionadas con el ciclo de nutrientes. Esta mayor actividad enzimática se puede comparar con la biomasa microbiana total. Podríamos encontrar que los fertilizantes promueven el crecimiento y la actividad microbiana en lugar de matar a los microbios o disminuir su actividad. Una mayor actividad enzimática y biomasa microbiana, indicadores de la buena salud del suelo, pueden beneficiarse de los fertilizantes, lo que demuestra que los fertilizantes también pueden construir suelos saludables.



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