Entrevista al Dr. Alí Asaff: La importancia de los microorganismos del suelo en la agricultura sostenible

Fuente y fotografía:Planetnuts

El Dr. Alí Asaff Torres, investigador titular en el Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo (CIAD) en México, y asesor científico y tecnológico de empresas, nos ofrece una visión profunda sobre el papel crucial de los microorganismos del suelo en la agricultura. Con más de 16 años de experiencia en investigación, desarrollo e innovación en bioprocesos, el Dr. Asaff tiene un doctorado en Biotecnología por la Universidad Autónoma Metropolitana y es autor de numerosas patentes y artículos científicos en biotecnología industrial y bioingeniería.

En esta entrevista, el Dr. Asaff, quién también se desempeña como Líder de Investigación y Desarrollo de Innovak Chile, comparte sus conocimientos sobre la relación entre los microorganismos del suelo y el rendimiento agrícola, especialmente en el cultivo de frutos secos.

¿Cuál es el papel específico de los microorganismos del suelo y porqué se consideran esenciales para un buen rendimiento a nivel de campo?

A.A: Primeramente, es importante señalar que en el suelo existen una gama muy amplia de microorganismos y no todos ellos participan en favor de los cultivos, incluso existen algunos que, bajo ciertas condiciones, son beneficiosos, pero bajo otras, tienen actividad patogénica; es decir, causan enfermedades en las plantas. Refiriéndonos a los que sí favorecen de forma directa o indirecta, no hay un único rol ya que desempeñan funciones múltiples, citando a continuación las más importantes o conocidas:

Participan de los ciclos biogeoquímicos de macronutrientes primarios y secundarios, de los cuales se comentará con mayor detalle más adelante.
Además de su participación en dichos ciclos, existen también microorganismos que favorecen la movilidad de micronutrientes en la solución del suelo (fase líquida del suelo), tal es el caso del hierro, gracias a la producción de agentes quelantes, llamados "sideróforos", pudiendo de esta manera estar disponible para las raíces de las plantas y participar de la nutrición vegetal.
Otros microorganismos son capaces de producir fitohormonas, como la auxina, ácido indol acético, que promueve la formación de laterales en la raíz y así su mayor desarrollo, incrementando de esta forma la capacidad de absorción de agua y nutrientes.
Adicionalmente, algunos otros producen metabolitos volátiles, conocidos como "promotores de crecimiento" por su capacidad de estimular el desarrollo general de las plantas.
Participan también en la mitigación del estrés abiótico, mediante mecanismos diversos, por ejemplo, inhibiendo ciertas enzimas que participan en la formación de etileno, una de las hormonas causantes de la senescencia temprana de los tejidos ante situaciones de estrés.
Otra de sus contribuciones, probablemente una de las más importantes, en favor de las plantas es el papel de ciertos microorganismos benéficos en contra del estrés biótico; es decir, aquel provocado por insectos plaga y microorganismos fitopatógenos, mediado por mecanismos de parasitismo, antibiosis y/o competencia.
Finalmente, cabe mencionar que, en algunos casos, sus actividades van más allá de la imaginación ya que diversos estudios científicos han demostrado que existen microorganismos, como los hongos micorrízicos arbusculares, que forman una red de "cables subterráneos" por los que "viajan" señales y nutrientes de planta en planta, "avisando" y condicionando respuestas más bien comunitarias.
¿Existen prácticas de manejo del suelo que puedan fomentar una microbiota específica beneficiosa para el cultivo de frutos secos, y cuáles son?

A.A: Como cualquier ser vivo, los microorganismos pueden prosperar mejor en ambientes que resulten adecuados para su desarrollo. Si bien no existe una microbiota única o específica para el cultivo de frutos secos, hay una serie de prácticas, comunes con otros cultivos, que pueden fomentar el desarrollo de una microbiota benéfica, como las siguientes:

Los microorganismos del suelo, en su gran mayoría, son de naturaleza aerobia; es decir, requieren de oxígeno para su crecimiento y/o mantenimiento. Es una de las razones por las cuales las mayores densidades de poblaciones microbianas se encuentran en las zonas cercanas a la superficie del suelo. Una buena práctica en este sentido es asegurar que los suelos no se encuentren compactados, justamente para favorecer la difusión del oxígeno. De la misma manera, resulta importante contar con un buen programa de riego para evitar los encharcamientos o sobresaturación del suelo, los que dan lugar a ambientes de baja disponibilidad de oxígeno (anoxia).
Suelos con una buena agregación (no compactados), facilitan por mucho el desarrollo de las raíces que, como se discutirá más adelante, son el elemento central sobre el cual se da el desarrollo más abundante de los microorganismos del suelo.
Uso de enmiendas o bioestimulantes que favorezcan el desarrollo de las raíces y que contengan microorganismos benéficos, los cuales sirven de inóculo y se espera logren desarrollarse y colonizar la zona circundante a las raíces, conocida como rizósfera.
Incorporación de materia orgánica, puesto que favorece a la fertilidad física, química y biológica del suelo. Los restos vegetales, por ejemplo, se van descomponiendo fruto de la acción de microorganismos especializados y en este proceso van liberando nutrientes para el crecimiento de microorganismos benéficos para los cultivos.
Reducción en el uso excesivo de pesticidas, particularmente de fungicidas y bactericidas que, como los antibióticos aplicados para el tratamiento de enfermedades humanas, atacan a los patógenos, pero también a la microbiota benéfica, destruyendo el escudo biológico que normalmente conforman los microorganismos benéficos en torno a las raíces. En casos en los que la presión de los patógenos es muy alta se debería de recurrir a un manejo integrado, en el que los productos de síntesis química son parte de las herramientas de combate, pero sin llegar a un abuso en su uso, intercalándolos, apropiadamente, con otras herramientas naturales menos agresivas como microorganismos antagónicos.
Finalmente, hay que comentar que son las plantas, en este caso las de los diferentes tipos de frutos secos las que, dependiendo de sus requerimientos y necesidades, las que van "llamando o reclutando" a los distintos microorganismos del suelo hacia su rizósfera para poder abastecerse de los distintos compuestos requeridos según su estatus y fenología.

¿Cómo afectan los microorganismos del suelo al ciclo de nutrientes en los sistemas de producción de frutos secos, y cómo podemos aprovechar esta interacción para mejorar la sostenibilidad del cultivo?

A.A:

Participan de la degradación de la materia orgánica proveniente de los restos vegetales y otros macro y microorganismos muertos, hasta su mineralización que permite incrementar el contenido de materia orgánica, considerada como un componente importante de la fertilidad de los suelos. Sin embargo, también durante estos procesos producen CO2, por lo que son una parte esencial del ciclo del carbono (ciclo biogeoquímico).
Participan también del ciclo biogeoquímico del nitrógeno, en el cual, el nitrógeno atmosférico es transformado (oxidado o reducido) a formas asimilables por las plantas como son los nitratos (NO3-) o el amonio (NH4+). Esta facultad permite hacer uso de este tipo de microorganismos para reducir el consumo de fertilizantes nitrogenados, tal es el caso de los cultivos de leguminosas. No obstante, como parte del ciclo del nitrógeno, también existen otro tipo de microorganismos que promueven la degradación de los fertilizantes nitrogenados no absorbidos por las plantas, llevando a la formación de óxidos de nitrógeno, uno de los cuales (N2O), tiene un efecto invernadero muy potente (casi 300 veces mayor al del CO2). Esta es una de las principales razones por las cuales, hoy en día, se están promoviendo una serie de medidas a nivel regulatorio para restringir el uso excesivo de fertilizantes de síntesis química y promover prácticas más amigables con el medioambiente.
Otros microorganismos forman parte del ciclo del fósforo al disponer la maquinaria metabólica (enzimas y ácidos orgánicos principalmente) para "extraer" el fósforo de fuentes orgánicas e inorgánicas y llevar este macronutriente a formas asimilables por las plantas, evitando la sobre fertilización fosfórica.
Otro de los ciclos de macronutrientes primarios en los que participan es en el del azufre, un elemento requerido para la nutrición vegetal, particularmente para la producción de ciertos aminoácidos y enzimas. Además, son también parte de los ciclos de macronutrientes secundarios, tal el caso del potasio.
¿Qué papel juegan los sistemas de raíces de los árboles en la promoción de una microbiota del suelo saludable, y cómo podemos potenciar esta relación para mejorar la salud del suelo y la productividad de los cultivos?

A.A: Las raíces juegan un papel fundamental en la estructuración de la microbiota ya que a partir de ellas se establecen una serie de actividades mutualistas con los microorganismos benéficos. A través de millones de años de evolución, las plantas encontraron en ciertos microorganismos, excelentes aliados para cubrir sus diferentes necesidades, por lo que desarrollaron un mecanismo particular para reclutar de manera selectiva y mantener en un "entorno protegido" o rizósfera, ciertos organismos benéficos. Este mecanismo, conocido como exudación, consiste en la emisión, a partir de las raíces, de una serie de moléculas hacia el suelo. Dentro de estas moléculas existen compuestos que actúan como señales que emiten las plantas, "gritando por la ayuda" que necesitan, pero también existen otras, como azúcares y aminoácidos que sirven de alimento para los microorganismos que llegan; siendo el "pago" que las plantas otorgan a los microorganismos por sus servicios, dentro de la relación mutualista.

La exudación promueve la formación de un ecosistema particular, conocido como rizósfera, conformado por raíces, suelo, una matriz mucilaginosa y poblaciones abundantes de microorganismos, aunque menos diversas que las del seno del suelo, debido al llamado selectivo de las plantas.

Las moléculas contenidas en los exudados de las raíces y que son liberadas al suelo llegan a través del floema y a partir de sus haces deben ser transportadas hacia el exterior. En la zona diferenciada de las raíces, la presencia de las bandas de Caspary hace que los exudados únicamente pueden seguir la vía del simplasto para llegar hasta la rizodermis, mientras que en la zona no diferenciada (ápice), la ausencia de dichas bandas hace posible que los exudados lleguen al suelo siguiendo la vía del apoplasto o alcancen la rizodermis por la vía del simplasto. Las moléculas que alcanzan las células de la rizodermis, deben vencer una última barrera, la membrana celular, existiendo para ello mecanismos de transporte primarios y secundarios. Dado que, en los extremos de las raíces, tanto la vía del simplasto, como la del apoplasto están disponibles, la mayor parte de la exudación se da por está zona y la de los pelos radiculares.

Por todo lo anterior, si se busca potenciar la actividad de la microbiota rizosférica, y con ello mejorar las salud del suelo y la productividad de los cultivos, resulta fundamental la promoción de un sistema radicular robusto, con una capacidad de exudación elevada. Para ello se debe mejorar la agregación del suelo, evitar su compactación, promover la formación de nuevas raíces y evitar su senescencia temprana (mantener raíces activas), y un estatus de la planta sin déficit neto de fotosintatos. Adicionalmente, se puede recurrir al uso de bioestimulantes avanzados que potencien la productividad fotosintética versus el consumo interno positivo y el transporte secundario de exudados.

El Dr. Ali Asaff en su exposición en el Congreso Internacional de Bioestimulación de Avellano Europeo organizado por Innovak Chile

¿Existen diferencias significativas en la microbiota del suelo entre los sistemas de cultivo convencionales y los sistemas orgánicos de producción de frutos secos, y cómo pueden estas diferencias afectar la sostenibilidad a largo plazo del cultivo?

A.A: Uno de los principales factores que inciden sobre la microbiota rizosférica son las prácticas agrícolas; por tanto, las diferencias que existen en los manejos de los sistemas convencionales y orgánicos suelen también marcar diferencias, tanto a nivel de abundancia, como de composición de las poblaciones microbianas. En el caso de los sistemas orgánicos, usualmente se observa una mayor abundancia y biodiversidad de microorganismos que en los sistemas convencionales. Existen varios estudios en los que se reporta una correlación directa entre la abundancia y biodiversidad de la microbiota con la resiliencia de los cultivos ante el estrés abiótico (calor, sequía, etc.). Otros estudios también demuestran, como los sistemas orgánicos tienen una mejor tolerancia al estrés biótico.

Sin embargo, no se debe de olvidar que la agricultura enfrenta grandes desafíos, uno de los cuales es garantizar alimentos suficientes para la creciente población mundial (seguridad alimentaria), aspecto que no se puede alcanzar únicamente con la agricultura orgánica. Es por lo que, a futuro, se debieran tomar las mejores prácticas de ambos sistemas a fin de hacer de la agricultura una actividad sostenible.

¿Nos puede entregar alguna recomendaciones general para los productores?

A.A: Haciendo alusión a una de las frases escritas por Saint-Exupéry, en su obra "El principito", "lo esencial es invisible a los ojos", la microbiota rizosférica parece reafirmarla. Aunque no pueden verse a simple vista, los microorganismos, a través de millones años de evolución, lograron constituirse en aliados clave de las plantas, desarrollando una amplia gama de relaciones mutualistas.

Son tiempos de cambio, las prácticas agrícolas actuales se consideran no sostenibles por lo que se hace necesario volcar la atención al uso de herramientas que han estado ahí desde hace muchísimos años pero que no se han sabido capitalizar adecuadamente, muchas veces por el escaso conocimiento sobre los microorganismos, los ecosistemas que forman en la rizósfera y su aporte a las plantas. Son tiempos en los que para vencer los grandes desafíos para la agricultura como el garantizar alimentos suficientes para la creciente población mundial (seguridad alimentaria), libres de compuestos tóxicos o agentes patogénicos (inocuidad alimentaria), sin dañar el medio ambiente (sostenibilidad o sustentabilidad) y manteniendo los rendimientos pese al incremento en los factores estresantes derivados del cambio climático, se hace necesario tomar lo mejor de las diferentes sistemas agrícolas, tanto, convencionales como orgánicos.

Para capitalizar de mejor manera los beneficios que podrían lograrse con un manejo adecuado de la microbiota, es muy recomendable que se brinde a los productores, y/o que estos busquen, mayor acompañamiento en el tema. Por ejemplo, sobre el tipo de microorganismos y los momentos de aplicación para los diferentes cultivos. En el caso de cultivos caducifolios, como el avellano, nogal o almendros, tendrán muy poco efecto tratamientos durante los periodos de dormancia, en lo que las raíces también se encuentran con muy baja actividad y, por ende, con baja capacidad de sostener poblaciones microbianas abundantes. También resulta un despropósito la aplicación de hongos micorrícicos junto con fertilización fosfórica, ya que la formación de micorrizas con las raíces se da a través de señales químicas enviadas por las plantas, ante la deficiencia de fósforo. Igualmente, la aplicación de bioestimulantes microbianos tendrá un escaso efecto si antes no se promueven condiciones favorables para el desarrollo, tanto de raíces, como de microorganismos, por ejemplo, mediante la descompactación de los suelos, la mejora de los sistemas de drenaje y/o la incorporación de materia orgánica. No menos importante resulta la evaluación de la compatibilidad de pesticidas y fertilizantes con los diferentes tipos de microorganismos para establecer los periodos de aplicación.

Para mayor información contactar al Dr.Ali Asaff en asaff@ciad.mx ; Innovak Global aasaff@innovakglobal.com