Mucho se ha escrito sobre la Ley Europea del Clima y la Directiva Europea de Nitratos. Además de las preocupaciones sociales, reducir drásticamente los gases de efecto invernadero para 2030 y reducir estructuralmente el uso de nitrógeno en la agricultura plantea desafíos importantes.
Investigadores del Centro VIB-UGent de Biología de Sistemas Vegetales presentan ahora resultados de investigación concretos para reducir el uso de nitrógeno al apuntar a los microorganismos del suelo.
Sus hallazgos han sido publicados en las revistas Frontiers in Plant Science , Trends in Microbiology y Journal of Environmental Management .
El nitrógeno y el microbioma del suelo.
Las plantas necesitan nitrógeno en el suelo para crecer. Sin embargo, estas plantas compiten con determinadas bacterias y arqueas, dos tipos de microorganismos que también son capaces de utilizar el nitrógeno del suelo. Estos microorganismos convierten el nitrógeno, en forma de amoníaco, en nitritos y nitratos mediante un proceso llamado nitrificación.
Estos nitritos y nitratos se filtran al suelo, las aguas subterráneas y las aguas recreativas, lo que los hace inutilizables para cultivos agrícolas y afecta negativamente a la biodiversidad y la calidad del agua. Además, los nitratos pueden convertirse en óxido nitroso o gas de la risa, un potente gas de efecto invernadero. Los agricultores suelen fertilizar excesivamente para garantizar que sus cultivos tengan suficiente nitrógeno, lo que tiene consecuencias negativas para la biodiversidad y el medio ambiente.
Detener la nitrificación
Encontrar sustancias que bloqueen la nitrificación por parte de microorganismos (conocidas como inhibidores de la nitrificación) es la clave para un uso más eficiente del nitrógeno en la agricultura. Cuando estos organismos microscópicos del suelo consumen menos nitrógeno, hay más disponible para las plantas, lo que reduce la necesidad de fertilización. Investigaciones anteriores se centraron principalmente en las bacterias del suelo, descuidando las arqueas. Investigadores del Centro VIB-UGent de Biología de Sistemas Vegetales ahora arrojan luz sobre estos misteriosos microorganismos, completando el panorama.
“La importancia de estas arqueas para el consumo de nitrógeno en el suelo fue ignorada durante mucho tiempo. Los inhibidores comerciales actuales contra las bacterias no sólo son limitados, sino que también son ineficaces contra las arqueas. Para aumentar la eficiencia de la inhibición de la nitrificación, buscamos inhibidores de la nitrificación contra las arqueas”, dice el Dr. Fabian Beeckman, investigador postdoctoral del laboratorio Beeckman (VIB-UGent).
El grupo de investigación desarrolló dos métodos de prueba para identificar inhibidores de la nitrificación en arqueas y examinó casi 50.000 moléculas para determinar su uso funcional.
“No sólo hemos descrito inhibidores de la nitrificación para arqueas, sino que también hemos demostrado que una combinación de inhibidores contra bacterias y arqueas produce los mejores resultados”, afirma el Dr. Hans Motte, coordinador del proyecto. “Este resultado es muy prometedor. Ahora tenemos las herramientas para encontrar y combinar los mejores inhibidores, reduciendo realmente el uso de nitrógeno en la agricultura”.
Un futuro sostenible
La gestión eficiente del nitrógeno es un objetivo que se enmarca en la ley climática europea y la Directiva europea de nitratos. En este contexto, los investigadores dan un paso más hacia la sostenibilidad.
“Actualmente, todos los inhibidores de la nitrificación son moléculas sintéticas”, afirma el profesor Tom Beeckman, líder del laboratorio Beeckman. “Con nuestros nuevos métodos de prueba, ahora podemos buscar moléculas naturales que también puedan servir como inhibidores de la nitrificación. En el siguiente paso, incluso podemos observar plantas que producen y excretan estos productos en el suelo. Esto abre la puerta a más Agricultura orgánica eficiente y sistemas agrícolas sostenibles.”
Más información: Fabian Beeckman et al, Ensayos de alto rendimiento para identificar inhibidores de nitrificación dirigidos a arqueas, Frontiers in Plant Science (2024). DOI: 10.3389/fpls.2023.1283047
Fabian Beeckman et al, Mejora de la gestión del nitrógeno en los agroecosistemas: conocimientos microbianos para mejorar la inhibición de la nitrificación, Tendencias en microbiología (2023). DOI: 10.1016/j.tim.2023.10.009
Fabian Beeckman et al, El enfoque basado en el descubrimiento de fármacos identifica nuevos inhibidores de la nitrificación, Journal of Environmental Management (2023). DOI: 10.1016/j.jenvman.2023.118996
