Un estudio de Penn State con cinco sistemas de cultivo sin suelo revela diferencias en las bacterias de la solución nutritiva, aunque no detecta el mismo patrón en las hojas de pak choi
Redactor: Valentina Ríos
Editor: Karem Díaz S.
El diseño de una instalación hidropónica influye de manera significativa en la cantidad y composición de las bacterias presentes en su solución nutritiva, según una investigación de la Universidad Estatal de Pensilvania, en Estados Unidos. El equipo comparó cinco sistemas de cultivo sin suelo mediante un experimento con pak choi y concluyó que cada modalidad podría requerir estrategias específicas de manejo microbiano.
El hallazgo resulta relevante para una actividad que ocupa una parte considerable de la producción hortícola. De acuerdo con datos del Departamento de Agricultura de Estados Unidos citados por los investigadores, más de la mitad de los tomates, pepinos y lechugas se cultivan mediante hidroponía. Esta tecnología permite producir sin suelo agrícola convencional, pero exige controlar cuidadosamente el agua, los nutrientes y los microorganismos que circulan por las instalaciones.
El estudio, publicado en la revista Applied and Environmental Microbiology, fue dirigido por Auja Bywater, estudiante de doctorado en ciencias de los alimentos, agricultura internacional y desarrollo. También participaron especialistas en microbiología alimentaria, producción de hortalizas, ciencias vegetales y relaciones entre organismos huéspedes y microbiomas.
Cinco sistemas hidropónicos bajo comparación
Los científicos cultivaron pak choi en cinco configuraciones: cultivo en aguas profundas, método Kratky, técnica de película nutritiva, flujo y reflujo, y riego por goteo. Las alternativas difieren en la forma de almacenar, mover y suministrar la solución nutritiva a las raíces.
En el cultivo en aguas profundas, las raíces permanecen sumergidas en agua oxigenada. El método Kratky funciona de forma pasiva y no necesita bombas; la técnica de película nutritiva mantiene una corriente delgada sobre las raíces; el sistema de flujo y reflujo inunda y drena periódicamente la zona radicular; y el riego por goteo entrega la solución de manera localizada.
La comparación mostró que el sistema de goteo registró los recuentos bacterianos más elevados. Sin embargo, ese resultado no implica por sí mismo un mayor riesgo sanitario: los investigadores recalcaron que una concentración superior de bacterias no demuestra la presencia de patógenos ni permite concluir que estos sobrevivan mejor.
El trabajo amplía la información disponible sobre una tecnología utilizada para producir hortalizas en ambientes con limitaciones de suelo o agua. Experiencias como la expansión de la hidroponía para reforzar la seguridad alimentaria en Qatar muestran que el cultivo sin suelo ya forma parte de estrategias productivas a escala nacional.
El ciclo de cultivo también modifica el microbioma
Los investigadores analizaron las bacterias en dos puntos. Primero midieron su concentración en la solución que alimentaba las plantas y emplearon secuenciación del gen 16S del ARN ribosomal para identificar los grupos presentes. Después realizaron recuentos bacterianos directamente sobre las hojas, con el propósito de comprobar si las diferencias observadas en el agua se reflejaban en la parte comestible del cultivo.
Los resultados indicaron que tanto el diseño de la instalación como el ciclo de producción modificaron la carga bacteriana y la composición del microbioma de la solución. Algunos grupos aparecieron de forma constante, lo que sugiere que están particularmente adaptados a los ambientes hidropónicos.
El equipo también encontró una asociación entre un pH más alto de la solución y recuentos bacterianos menores. Se trata de una relación observada durante el experimento, no de una recomendación para elevar indiscriminadamente el pH, debido a que este parámetro también regula la disponibilidad de nutrientes y debe mantenerse dentro del intervalo adecuado para cada cultivo.
El interés agronómico del microbioma radica en que sus integrantes pueden ejercer funciones muy diferentes. Algunos microorganismos intervienen en el reciclaje de nutrientes, la supresión de enfermedades y el crecimiento vegetal, mientras otros pueden afectar la sanidad del cultivo o la inocuidad de los alimentos. Investigaciones anteriores sobre la cooperación entre plantas y bacterias beneficiosas ilustran el potencial productivo de manejar estas relaciones de manera dirigida.
Las diferencias del agua no se repitieron en las hojas
Aunque los sistemas mostraron concentraciones bacterianas distintas en sus soluciones nutritivas, los recuentos encontrados sobre las hojas de pak choi fueron similares. Para Bywater, esto indica que la comunidad microbiana del agua no se trasladó directamente a una contaminación diferencial de las hojas durante el experimento.
El resultado establece una distinción importante para los productores: detectar más bacterias en el circuito hídrico no equivale automáticamente a encontrar más microorganismos en la cosecha. Tampoco permite descartar un riesgo si un patógeno ingresa en una instalación, especialmente cuando el agua recircula y puede conectar numerosas plantas.
Jasna Kovac, autora principal del estudio y especialista de Penn State en microbiomas e inocuidad alimentaria, señaló que el manejo microbiano funciona como una herramienta de doble efecto. Las comunidades beneficiosas pueden contribuir a la salud y productividad de las plantas, mientras la introducción de organismos dañinos puede generar riesgos y facilitar su dispersión por la solución recirculante.
Esta dualidad también aparece en otras modalidades de producción protegida. Los ensayos con biofertilizantes bacterianos aplicados a tomates de invernadero reflejan cómo determinados microorganismos pueden emplearse deliberadamente para favorecer el cultivo, siempre que exista identificación, control y seguimiento técnico.
Protocolos diferenciados para cada instalación
Los autores sostienen que las diferencias entre los cinco sistemas justifican estudiar medidas de manejo adaptadas a cada configuración. La circulación del agua, la oxigenación, el contacto con las raíces, las superficies internas y la duración del ciclo pueden modificar el ambiente disponible para las bacterias.
Esto significa que un único protocolo de vigilancia podría no representar con precisión lo que ocurre en todas las explotaciones. El muestreo de la solución, la limpieza de componentes, la supervisión del pH y el control de posibles vías de ingreso de patógenos tendrían que considerar el funcionamiento particular de cada sistema.
La investigación no determinó si las instalaciones con mayor carga microbiana ofrecen mejores condiciones para la supervivencia de patógenos alimentarios. Esa pregunta permanece abierta y requerirá ensayos específicos antes de traducir los resultados en normas sanitarias o límites regulatorios.
El desarrollo de protocolos adquiere mayor importancia a medida que crecen la hidroponía, los invernaderos tecnificados y las explotaciones de varios niveles. Un análisis sobre las distintas modalidades de agricultura vertical explica que la hidroponía, la aeroponía y otros modelos controlados poseen características operativas propias y no deben evaluarse como si fueran una sola tecnología.
Una base científica para producir alimentos más seguros
Los investigadores consideran que comprender la ecología microbiana permitirá diseñar sistemas más seguros, reducir el riesgo de contaminación y aprovechar las funciones favorables de ciertos microorganismos. Para conseguirlo, será necesario diferenciar entre la carga microbiana total, la composición de la comunidad y la presencia concreta de organismos capaces de provocar enfermedades.
El estudio tampoco propone eliminar todos los microorganismos de las soluciones hidropónicas. Su principal aporte consiste en demostrar que la arquitectura productiva y el momento del cultivo condicionan qué bacterias aparecen y en qué cantidad, por lo que la gestión debe basarse en evidencia y no únicamente en la apariencia del agua o en reglas uniformes.
La siguiente etapa deberá examinar cómo sobreviven y persisten los patógenos bajo diferentes diseños y prácticas de manejo. Esa información podría orientar futuras regulaciones, programas de inocuidad y decisiones de inversión en un sector que combina producción hortícola, reutilización de agua y control preciso de nutrientes.
Fuentes referenciales:
Phys.org
Universidad Estatal de Pensilvania
Applied and Environmental Microbiology
