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Los cultivos de cobertura no son suficientes para mejorar el suelo después de décadas de maíz continuo


Aunque alrededor del 20% de los sistemas de cultivo de Illinois se siembran con maíz continuo, es casi imposible encontrar campos sembrados de esta manera durante décadas seguidas. 


por Lauren Quinn, Universidad de Illinois en Urbana-Champaign


Sin embargo, los experimentos a largo plazo como uno en la Universidad de Illinois, que incluye más de 40 años de maíz continuo bajo diferentes tasas de fertilizante nitrogenado, brindan increíbles oportunidades de aprendizaje y lecciones de manejo del suelo para investigadores y agricultores por igual.

Eso es particularmente cierto para los estudios del microbioma del suelo , incluidos dos dirigidos por Nakian Kim, un graduado de doctorado del Departamento de Ciencias de Cultivos en la U of I. Para Kim, el experimento a largo plazo proporcionó un entorno único y biológicamente estable para explorar líneas de base y observe las respuestas microbianas a la inclusión de cultivos de cobertura, un cambio en el manejo introducido en 2018 y respaldado por un premio USDA-NIFA al equipo de María Villamil.

Es importante destacar que Kim descubrió que el uso a corto plazo de cultivos de cobertura no puede deshacer décadas de dinámica microbiana del suelo en respuesta al uso continuo de maíz y fertilizantes nitrogenados.

«En el Medio Oeste, nuestros suelos son saludables y resistentes, pero no debemos sobreestimarlos. Un suelo sometido a prácticas insostenibles durante demasiado tiempo podría alcanzar un umbral irreversible», dice Kim.

En su primer estudio, publicado en Agronomy , Kim caracterizó los cambios en las comunidades microbianas a nivel de género, una resolución taxonómica mucho más alta que los estudios anteriores. La vista más detallada de la comunidad microbiana reveló géneros indicadores que representan aspectos críticos de la salud y función del suelo.

«La mayoría de los estudios han analizado los microbios de manera muy general, a nivel de phylum. Pero incluso un solo phylum puede tener una diversidad microbiana increíblemente amplia. El análisis a tales niveles no pudo proporcionar información con suficientes detalles, por lo que investigué más a fondo», dice Kim. «Las respuestas a nivel de género o la estasis pueden decirnos cómo un suelo y su comunidad microbiana están respondiendo a las prácticas de manejo del suelo «.

Por ejemplo, descubrió que tanto la fertilización a largo plazo como los cultivos de cobertura favorecían a los microbios que podrían aumentar el riesgo de emisiones de óxido nitroso. Mientras tanto, los cultivos de cobertura también mejoraron la biodiversidad del suelo, ya que los microbios con nichos y funciones más diversos se asociaron con esta práctica. Detalles como estos, especialmente que los cultivos de cobertura pueden tener efectos tanto positivos como negativos en los microbios del suelo, pueden haberse pasado por alto con los análisis microbianos más amplios del pasado.

En un segundo estudio, publicado en Frontiers in Microbiology , Kim se centró en el ciclo del nitrógeno mediante la identificación de genes funcionales microbianos en el suelo, en lugar de caracterizar los microbios en sí mismos.

«La aplicación de una gran cantidad de fertilizantes nitrogenados definitivamente interrumpió las comunidades de ciclos de nitrógeno», dice Kim. «Las arqueas oxidantes de amoníaco disminuyeron significativamente con la fertilización, pero las bacterias no respondieron tanto. Dentro de las comunidades de desnitrificación, las que albergaban el gen nirK reductor de nitrito no fueron tan sensibles, mientras que otras con el gen nirS se vieron afectadas negativamente».

Kim descubrió que dos años de cultivos de cobertura no tuvieron impacto en las tasas de nitrificación y desnitrificación potenciales de los microbios, indicadores indirectos de lixiviación de nitrato y emisión de óxido nitroso.

«Si un sistema está expuesto a la interrupción de las comunidades microbianas del ciclo del nitrógeno durante un tiempo suficiente, puede desarrollar resistencia a las prácticas de conservación», dice Kim.

En otras palabras, dos años de cultivos de cobertura pueden no haber sido suficientes para deshacer el daño de 36 años de aplicación continua de maíz y fertilizantes nitrogenados. Pero Kim está ansiosa por probar los efectos del manejo de cultivos de cobertura a largo plazo.

Villamil, profesor en el Departamento de Ciencias de los Cultivos y coautor de ambos artículos, dice que «nuestros suelos del medio oeste son resistentes de maneras que quizás no hubiéramos anticipado. Un examen más detallado revela que las comunidades microbianas están reaccionando dinámicamente a prácticas insostenibles y adaptándose a la condiciones resultantes del suelo. Revertir estos cambios puede requerir un gran esfuerzo y tiempo, y los cultivos de cobertura deben ser una de las muchas estrategias que implementamos para aumentar la diversidad espacial y temporal de nuestros sistemas agrícolas para proteger nuestros suelos y nuestro futuro en este planeta».


Más información: Nakian Kim et al, Indicadores de alta resolución de las respuestas microbianas del suelo a la fertilización con nitrógeno y cultivos de cobertura en monocultivos de maíz, 

Agronomía (2022). DOI: 10.3390/agronomía12040954

Nakian Kim et al, Impactos limitados de los cultivos de cobertura en las comunidades microbianas del ciclo del N del suelo de los monocultivos de maíz a largo plazo, Frontiers in Microbiology (2022). DOI: 10.3389/fmicb.2022.926592



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