Las alternativas comunes a los fertilizantes nitrogenados sintéticos son el estiércol o el compost; sin embargo, estos tienen un bajo contenido de nitrógeno y deben aplicarse en grandes cantidades para proporcionar niveles de nitrógeno comparables a los fertilizantes minerales. Esto puede provocar un aumento de la conductividad eléctrica (un indicador de salinidad) del suelo, provocando quemaduras por sal y toxicidad para las plantas. Los investigadores han propuesto una nueva opción de alimentación orgánica con alto contenido de nitrógeno.
Un nuevo estudio publicado en la revista Sustainable Agriculture informa que la biomasa derivada de la bacteria marina fotosintética púrpura Rhodovulum sulfidophilum es un excelente fertilizante nitrogenado.
El estudio, dirigido por Keiji Numata del Centro RIKEN para la Ciencia de Recursos Sostenibles (CSRS) y la Universidad de Kyoto, muestra que esta biomasa es tan eficaz como los fertilizantes sintéticos inorgánicos convencionales, pero evita una serie de efectos secundarios perjudiciales para el medio ambiente.
Se espera que el mayor uso de fertilizantes nitrogenados aumente en un 50 por ciento en las próximas décadas a medida que aumente la demanda mundial de alimentos. Sin embargo, tanto los fertilizantes nitrogenados sintéticos como los orgánicos tienen una serie de desventajas, por lo que el grupo de investigación de biomacromoléculas de RIKEN CSRS está buscando una fuente natural de nitrógeno que pueda reemplazar a los fertilizantes sintéticos a base de amoníaco y que funcione de manera más eficiente que el estiércol o el compost.
Recientemente, los microbios han llamado la atención como fertilizantes de liberación lenta debido a su alto contenido de nitrógeno. Así, las bacterias violetas no azufradas (PNSB) son bacterias fotomixotróficas que pueden obtener carbono a partir de CO 2 (autotrofia) o de compuestos orgánicos de carbono (heterotrofia).
Algunas especies de PNSB también poseen una o más nitrogenasas que catalizan la fijación de N2 (la fórmula química del nitrógeno) y, por lo tanto, son fuertes candidatos para la reducción y el reciclaje de N2 en la agricultura. El PNSB también acumula una amplia gama de metabolitos beneficiosos para las plantas, incluidos carotenoides, polihidroxialcanoatos y vitaminas. Se ha demostrado que el uso de PNSB como inoculantes bacterianos para promover el crecimiento de las plantas mejora la salud general de las plantas y la tolerancia al estrés debido a la presencia de estos compuestos, pero hasta ahora nadie ha probado su eficacia como fertilizantes.
Para crear el fertilizante PNSB para el nuevo estudio, el equipo utilizó biomasa bacteriana lisada y seca (biomasa procesada o PB) derivada de Rhodovulum sulfidophilum (ATCC 35886), un PNSB marino anoxigénico gramnegativo, como un nuevo tipo de fertilizante microbiano. El análisis de la biomasa mostró que el contenido de nitrógeno era del 11% en peso, mucho más alto que el de otros fertilizantes orgánicos, incluida la biomasa derivada de otros microbios o microalgas.
Los investigadores compararon qué tan bien crecieron las espinacas japonesas mostaza-komatsuna cuando usaron fertilizante inorgánico o el nuevo fertilizante de biomasa PNSB. El primer descubrimiento importante fue que las espinacas mostaza pueden absorber nitrógeno de la biomasa seca.
Otros experimentos demostraron que los fertilizantes de biomasa estimulaban el crecimiento de las plantas, así como los fertilizantes inorgánicos ricos en nitrógeno, tanto a bajas como a altas temperaturas. Además de eso, incluso cuando el fertilizante de biomasa contenía cuatro veces más nitrógeno, el pH y la salinidad del suelo se mantuvieron normales, como en el suelo sin nitrógeno.
El fertilizante de biomasa PNSB tiene una baja proporción de carbono a nitrógeno y el nitrógeno se libera para uso de las plantas de manera relativamente lenta en comparación con los fertilizantes inorgánicos: alrededor del 60 % en 30 días. Si bien esto significa que un crecimiento similar de cultivos requeriría el doble de fertilizante proveniente de la biomasa de estas bacterias, el gran beneficio es que las emisiones de dióxido de carbono y óxido nitroso serán menores y se liberará menos nitrógeno al medio ambiente a través de la lixiviación.
“A largo plazo, esto podría revolucionar la agricultura y mitigar su impacto negativo en el medio ambiente. Aunque los experimentos básicos demuestran la eficacia de los fertilizantes elaborados a partir de esta biomasa bacteriana, la evaluación del ciclo de vida de este fertilizante será esencial para evaluar su impacto ambiental durante la producción, almacenamiento, aplicación, transporte y eliminación. Además, es necesario considerar cómo ampliar el proceso de producción de biomasa, así como su vida útil”, explicó Numata.
Los investigadores esperan que estos problemas se resuelvan pronto. Dado que el fertilizante de biomasa bacteriana se produce utilizando dióxido de carbono y nitrógeno del aire, lo llamaron Air Fertilizer y lo registraron para su uso como fertilizante orgánico en Japón como un producto vendido por Symbiobe Inc.
Fuente y foto: RIKEN.
