Fertilización Biológica de las Plantas. Septiembre 2005

José Olivares Pascual (olivares@eez.csic.es)
Estación Experimental del Zaidín, CSIC, Granada

 

Fertilización biológica de las plantas

Cuando las plantas crecen en condiciones naturales, el suelo le suministra normalmente todos los nutrientes que requieren. Con la introducción del cultivo intensivo se observó la aparición de ciertos síntomas, como amarilleamiento, enanismo, etc. y, por supuesto, una menor cosecha, que pronto se asoció a la falta en el suelo de suficiente alimento para soportar el crecimiento de un mayor número de plantas por unidad de superficie, ya que la utilización empírica de estiércol o de algunos productos minerales paliaba los síntomas y mejoraba los rendimientos. La introducción de conocimientos científicos, la escasez de materia orgánica y la necesidad de incrementar la producción de alimentos llevó a la utilización de abonos minerales de forma intensiva. Esta práctica junto con el uso de variedades de plantas que podían aprovechar más eficientemente esta fertilización constituyó en los años cincuenta lo que se conoció como la revolución verde que libró del hambre a millones de habitantes del planeta.

Sin embargo, esta aplicación masiva de abonos inorgánicos, especialmente los nitrogenados, tiene efectos negativos patentes sobre el medio ambiente, lo que está llevando a los gobiernos y a instituciones internacionales a la regulación de su uso con las consiguientes consecuencias sobre la provisión de alimentos. Independientemente de esto, su producción se encarece paralelamente a como lo hacen las fuentes de energía no renovables de las que depende su síntesis. El consumo de petróleo y gas natural se suele asociar al transporte y calefacción sin olvidar que son la fuente de numerosos compuestos químicos, entre ellos, los abonos nitrogenados de los que se producen cerca de cien millones de toneladas al año.


Hay que buscar alternativas respetuosas con el ambiente y económicas que la propia naturaleza se ha encargado de proporcionarlas. El suelo, algo que parece muy inerte, se puede considerar en su conjunto como un ser vivo. Gracias a la vida que encierra se pueden llevar a cabo los procesos necesarios para poner a disposición de las plantas sus nutrientes a partir de la base mineral que lo constituye y la materia orgánica que llega a él en forma de residuos vegetales o animales. Unos diez mil millones de bacterias por gramo de suelo se encargan, junto con hongos y protozoos, de, además de transformar dichos residuos, poner a la mejor disposición de las plantas el nitrógeno, fósforo, azufre y microelementos que contienen y que sin su concurso no serían asimilables. Esta tarea la llevan a cabo principalmente por dos procesos, mineralización y solubilización. Por el primero se entiende el paso de estos elementos, que se encuentran formando parte de moléculas orgánicas, a compuestos minerales absorbibles por las raíces. La transformación del nitrógeno de las proteínas en nitrato es un ejemplo claro. La solubilización los pasa de su forma insoluble natural a la asimilable, como en el caso del fósforo, manganeso y otros elementos.


El enriquecimiento de la rizosfera, zona de suelo que rodea el sistema radical de las plantas, con algunos de estos microorganismos puede suplir, al menos en parte, la aplicación de fertilizantes sintéticos. Es lo que se conoce como biofertilización y, de ahí biofertilizantes a las preparaciones microbianas usadas para tal fin. Paralela a esta práctica, la biorremediación y el biocontrol, también utilizan microorganismos para la purificación del ambiente o protección de las plantas de plagas y enfermedades, respectivamente. Son tres prácticas ecológicas muy relacionadas que utilizan técnicas similares y que se apoyan mutuamente. De hecho hay microorganismos capaces de favorecer la nutrición de las plantas al mismo tiempo que ejercen un efecto protector contra enfermedades.


Las técnicas de preparación consisten en seleccionar, generalmente del suelo, los microrganismos que muestran la actividad que interesa, hacerlos crecer en gran cantidad y prepararlos de modo que se puedan manejar fácilmente para aplicarlos en el lugar correspondiente. A estos preparados se les conoce como inoculantes y su aplicación, inoculación. Se puede inocular el suelo donde van a crecer las plantas o en el caso de utilizar plantones por inmersión de la raíz en una suspensión densa del biofertilizante. Cuando se trata de un cultivo ya instalado, el inóculo se aplica al suelo en la zona cercana a la raíz.


Es necesario decir que esta práctica biológica, salvo en el caso de los dos biofertilizantes paradigmáticos, fijadores simbióticos de nitrógeno y hongos de la micorriza (ver recuadros), no suple nunca al cien por ciento la fertilización tradicional, por lo que hay que establecer un uso conjunto adecuado de ambos sistemas para que se pueda llegar a los máximos rendimientos con el mínimo consumo de fertilizante mineral.

 

Simbiosis Rhizobium-leguminosa

Cuando las plantas no pueden obtener del suelo por sí solas todos sus requerimientos recurren a establecerse en simbiosis con microorganismos que puedan proporcionárselos. Unas veces, caso de las leguminosas, le ceden nitrógeno, y otras, como los hongos formadores de micorrizas, diferentes nutrientes y especialmente fósforo.


El nitrógeno es el factor limitante más importante en la producción vegetal cuando las necesidades de los cultivos por el agua están cubiertas. Ha de ser adicionado en grandes cantidades al suelo para conseguir rendimientos aceptables. Un grupo de bacterias del suelo es capaz de proporcionar directa o indirectamente a las plantas este nutriente transformando en asimilable el nitrógeno del aire. Las bacterias conocidas como rizobios, castellanización de Rhizobium, pasan ese nitrógeno inerte a las plantas a través de sus raíces donde forman unas tumoraciones, que se llaman nódulos, cuyas células están ocupadas por estos microorganismos. Funcionan como auténticas fábricas biológicas de amoníaco. Realizan la misma labor que la industria utilizando los productos de la fotosíntesis que llegan a la raíz desde las hojas en lugar de combustibles fósiles. Es una forma limpia y barata de suministrar a las plantas el nitrógeno que requieren. Sin embargo, hay una gran limitación, pues esta simbiosis sólo ocurre entre rizobios y leguminosas, quedando fuera cultivos tan importantes en la alimentación humana y animal como el trigo, arroz o maíz. No es necesario fertilizar, por tanto, con nitrógeno las habas, lentejas, garbanzos, soja, etc., y al mismo tiempo que el ahorro económico y el bajo coste ecológico que esto supone, estas plantas enriquecen el suelo para cosechas posteriores de cereales, base de la práctica seguida desde los romanos conocida como rotación de cultivos, que lleva a la aplicación de menores cantidades de fertilizante nitrogenado para obtener una buena producción. El uso de inóculos preparados con rizobios se lleva a cabo prácticamente desde su descubrimiento en 1888. La mayoría de los suelos contienen ya estas bacterias, pero dada la especificidad que presentan por su hospedador es ineludible inocular cuando se cultiva una leguminosa en un lugar donde no ha crecido nunca, por ejemplo, soja fuera del oriente asiático, o bien quieren utilizarse otras bacterias seleccionadas que muestran mejores características que las naturales del suelo. El avance en los conocimientos conseguidos en los últimos tiempos sobre esta simbiosis rizobio-leguminosa, permite augurar para un futuro no muy lejano la transferencia a plantas no leguminosas de la capacidad de utilizar el nitrógeno del aire, redimiendo así de la servidumbre de la fertilización nitrogenada a los cereales base de la alimentación. Tarea ardua por la complejidad del sistema pero no imposible.

 

Micorrizas

En el fósil de plantas más antiguo que se conoce, de unos 420 millones de años, ya se puede apreciar la presencia de hifas de hongos en sus raíces. Prácticamente todas las plantas forman con hongos lo que se conoce como micorrizas, una simbiosis que permite una mayor exploración del suelo y por tanto una mejor nutrición de la planta al actuar las hifas del hongo como una prolongación natural de la raíz. Las setas que se ven en el suelo es la parte aérea de los hongos que han infectado las raíces de las plantas cercanas y crecen aprovechándose del fotosintetizado de su hospedador. A cambio de esta servidumbre la planta recibe nutrientes que sin su concurso no podría adquirir, entre ellos el fósforo, muy poco móvil en el suelo y bastante más rápido a lo largo de las hifas. Muchos hongos que forman micorrizas no se ven, unos por no salir al aire, como las trufas, y otros por ser microscópicos, pero todos realizan la misma función, que aparte de su papel en la nutrición también incluye una mayor protección a condiciones ambientales desfavorables, como la falta de agua. Un inconveniente que presenta la utilización de los microorganismos, que forman endomicorrizas con el 80 por ciento de las especies vegetales, frente a los rhizobios es su incapacidad para crecer en ausencia de la planta lo que limita la preparación de los correspondientes inoculantes. Hoy por hoy esta limitación se salva en parte utilizando suelo proveniente de la rizosfera de un cultivo bien micorrizado. Los estudios en marcha permitirán con el tiempo solucionar el problema facilitando el manejo de este importante biofertilizante.


(J. Olivares. Articulo preparado para la prensa diaria)