El crecimiento de la demanda orgánica y el fuerte impulso a la agricultura regenerativa de los últimos tres años está siendo abordado con mucha timidez para el dinamismo que tiene en el resto del mundo. Hay mucho movimiento por parte de grandes conglomerados globales de la industria que ya están ocupados en la transformación. No es algo que se logra en un solo ciclo productivo, sino que hay que prepararse, aprender y planificar la ejecución de los cambios en las operaciones en el campo. Para acceder a buenos precios y mejores rentabilidades hay que certificarse, y eso toma de tres a cuatro años. Si nos interesamos a entrar al sistema en cuatro años más, cuando el mercado esté en su plena expresión, estaremos atrasados ya cuatro años.

La ciencia agronómica moderna nos exhorta a trabajar en la biología del suelo para devolver la capacidad productiva y la fertilidad a los suelos. Y esto requiere restaurarlos física y químicamente para generar las condiciones necesarias para que la vida prospere. Para esto hay que estudiar, diseñar, organizar y ejecutar planificadamente las acciones requeridas.

Si se quiere tener éxito en la agricultura regenerativa, el problema no está en el control de plagas y patógenos, ni en las malezas ni nada de eso. Hay ciencia y herramientas más que suficientes para producir sin necesidad de agroquímicos sintéticos. El gran problema es sacarse los prejuicios de la mente y el temor alimentado por conocidos que nos cuentan historias de terror respecto a producir diferente de lo habitual.

RIZOBACTERIAS PGPR

Para conocer la condición biológica de un suelo hoy día se hace un análisis metagenómico que nos permite conocer el microbioma presente taxonómica y funcionalmente. Esa información se complementa con el resto de los análisis para diseñar un plan de manejo regenerativo para gestionar aquellos que nos interesan más o que no están presentes en el suelo. Para eso, tenemos que conocerlos bien para poder modularlos de acuerdo a nuestras necesidades, condiciones de suelo y clima.

Las bacterias en el suelo se encuentran distribuidas en agregados mucilaginosos, llamados biofilms, que se localizan en lugares como heridas en raíces, ápices radiculares, entre células epidermales, en el nacimiento de los pelos radiculares o de raíces laterales, donde se producen los nutrientes necesarios, es decir, los exudados radiculares. Estos se componen de ácidos orgánicos como citrato, malato, succinato, piruvato, fumarato, oxalato y acetato, junto con glucosa, xilosa, fructosa, maltosa, sacarosa, galacatosa y ribosa, además de vitaminas, aminoácidos y flavonoides.

Debido a que los microorganismos pueden desarrollar varias actividades biosintéticas espontáneas frente a los cambios ambientales y de crecimiento de las plantas, su inclusión en los manejos agronómicos es vital para el manejo sustentable de los suelos, revertir la degradación de los suelos y mejorar la biodiversidad, ya que permite reducir el uso de agroquímicos y mejorar la productividad, la salud humana y de los agroecosistemas

En una planta en condiciones óptimas de salud, todas las reacciones bioquímicas están en estado de equilibrio. Cualquier desviación debido a un estrés biótico o abiótico causa la disrupción de los procesos fisiológicos dejando a la planta vulnerable frente a los patógenos. Para que las plantas puedan sobrellevar el estrés se utilizan insumos biológicos como la aplicación de materia orgánica (compost), uso de cultivos de cobertera, manejo con rotaciones de cultivo, etc.

El uso de microorganismos que permitan superar el estrés que afecta el crecimiento de las plantas y su desarrollo es actualmente la manera más efectiva, económica y sustentable dado que al ser autoreplicantes, no tóxicos e incrementar la productividad y protección fitosanitaria son irreemplazables con otros métodos. Las rizobacterias producen moléculas inhibitorias y con actividad de biocontrol, entre ellas, sideróforos, bacteriocinas, antibióticos, enzimas, lipopéptidos y funguicidas.

La gran mayoría del microbioma rizosférico es endófito, alojándose dentro de las plantas sin causarles síntomas de enfermedad. Vive en la rizósfera y transporta nutrientes a las plantas, promueve el crecimiento, intensifica la tolerancia al estrés, aumenta la resistencia a plagas y enfermedades y promueve el desarrollo de las plantas. Además, induce la liberación por parte de la planta de compuestos volátiles (COV), que atraen enemigos naturales ante un ataque de insectos fitófagos.

La abundancia de interacciones microbiológicas de la rizósfera se nutre de los exudados radiculares de las plantas, siendo el principal motor que promueve la densidad poblacional, diversidad y actividad del microbioma. La rizósfera comprende unos pocos milímetros en torno a la raíz, donde ocurren complejos procesos biológicos y ecológicos. Fuera de esa zona hay muy poca actividad microbiológica.

Para que los microorganismos provean su efecto benéfico deben colonizar las raíces y permanecer durante un largo tiempo, para lo cual el suelo debe tener las condiciones físicas y químicas adecuadas. La colonización exitosa de la rizósfera se da como resultado de superar la competencia del microbioma indígena, estableciendo una cooperación permanente con las plantas en mutuo beneficio.

La rizósfera es también donde los patógenos del suelo interactúan parasíticamente con la planta, para lo que deben competir con el resto de los microorganismos por los nutrientes disponibles y el espacio necesario. Hoy día es posible manipular estas zonas de colonización radicular.

Las rizobacterias activas forman agresivamente estructuras con biofilms en formas de racimos o láminas extensas en el suelo, lo que les permite refugiarse y adaptarse a los cambios en el ambiente. Además, están adaptadas para reconocer químicamente los exudados radiculares, que provocan respuestas rápidas en ellas.

Las bacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR, por sus siglas en inglés) incluyen 72 géneros incluyendo Agrobacterium, Azotobacter, Azospirillum, Bacillus, Burkholderia, Erwinia, Flavobacterium, Micrococcus, Pseudomonas, Serratia, Gluconacetobacter, Lysinibacillus, Rhizobium, etc.

PROMOCIÓN DEL CRECIMIENTO

Fijación biológica de nitrógeno (FBN)

El costo energético para la planta de absorber y asimilar N en la forma de NO₃^– es el más alto, seguido por NH⁴⁺, mientras que el menor es para los aminoácidos. El NO₃^– debe primero ser reducido a NH₄⁺ antes que pueda ser asimilado. Las plantas que están adaptadas a bajos pH y bajos potenciales redox prefieren asimilar NH₄⁺, liberando H⁺ que acidifican la rizósfera, cambian el microbioma y bajan las tasas de nitrifación en el suelo; por el contrario, las plantas adaptadas a suelos con altos pH usan preferentemente NO₃^–, que causa una menor acidificación del suelo.

Hay dos tipos de rizobacterias con FBN: las simbióticos y las de vida libre. Las bacterias simbióticas son endófitas y necesitan colonizar los tejidos de la raíz. Es el caso de Rhizobium, Sinorhizobium, Neorhizobium, Pararhizobium, Bradyrhizobium y Allorhizobium. Las bacterias de vida libre con FBN incluyen Pseudomonas fluorescens, Azotobacter, Burkholderia, Gluconacetobacter, Azospirillum, Azotobacter, Nostoc, etc., las que pueden llegar a fijar hasta 50 kN/ha/año, que a primera vista puede no ser mucho, pero esto es solo en la rizósfera, donde estas bacterias viven, no en todo el suelo.

Estas bacterias ayudan a la planta en su crecimiento no solo a través de la fijación de N sino tambien mediante la solubilización de P inorgánico, liberación de sideróforos , producción de fitohormonas, biocontrol, etc. El éxito de las rizobacterias depende su capacidad de colonizar las raíces y de provocar en las plantas la producción de exudados radiculares.

La coinoculacion de Rhizobium con Bacillus y Paenibacillus aumenta la nodulación y el vigor mucho más que al usarlas por separado, pudiendo de esa manera llegar a fijar hasta 300 k N/ha/año en las condiciones óptimas, con estas rizobacterias simbióticas.

Producción de fitohormonas

La síntesis de fitohormonas como el ácido indol-3-acético (AIA), citoquininas y giberelinas por las rizobacterias les permite modular el crecimiento de las plantas. Las auxinas actúan sobre la división celular, la elongación y diferenciación en las células radiculares originando mayor crecimiento y superficie de absorción de nutrientes. Gluconacetobacter, Azospirillum brasilense, Pseudomonas, Klebsiella y Bacillus secretan AIA, del cual una parte es absorbida por las plantas, aumentando la proliferación y elongación celular cuando se combina con el AIA endógeno de la planta.

La producción de sideróforos por parte de rizobacterias mejora la simbiosis con Rhizobium al aumentar la disponibilidad de hierro, que estimula la actividad de la enzima nitrogenasa.

Azospirillum brasilense secreta altas cantidades de ácido absícico (ABA) en condiciones de estrés hídrico, permitiendo mayor crecimiento, al regular la actividad estomática y evitar la pérdida de agua por los estomas.

Producción de sideróforos

Los sideróforos son moléculas quelatantes de bajo peso molecular producidos por las rizobacterias que secuestran el Fe férrico en el suelo, el cual luego es reducido a su forma ferrosa (Fe+2) funcional para la planta. El hierro es un nutriente esencial, que es cofactor de muchas enzimas y requerido en la fijación de nitrógeno, la fotosíntesis, la respiración celular, etc. En condiciones aeróbicas, su forma férrica (Fe+3), es rápidamente inmovilizada como hidróxidos.

Los sideróforos juegan un rol clave en la competencia entre los microorganismos por Fe, el biocontrol, al secuestrar el Fe del suelo impidiendo su absorción por otros microorganismos, en especial los patógenos, pues también pueden gatillar la RSI en la planta. Las bacterias Rhizobia producen gran número de ellos, incluyendo el citrato (Bradhyrhizobium japonicum), rizobactina (Synorhizobium meliloti), antranilato (Rhizobium leguminosarum), catecol (Rhizobium leguminosarum y Bradhyrhizobium), y vicibactina (Rhizobium leguminosarum).

Solubilización de fósforo

El fósforo es un elemento estructural de las células, incluido en el ADN y ARN, en los fosfolípidos de la membrana celular, etc. Es abundante en el suelo, pero en formas químicas indisponibles para las plantas. Sólo las formas monobásicas (H2PO4−1) y dibásicas (H2PO4-2) son solubles y biodisponibles para la planta. Apenas un 1% del P total del suelo (400–4,000 kg P/ha en los primeros 30 cm) se incorpora en la biomasa cada estación (10–30 kg P/ha), debido a su baja disponibilidad en el suelo. El P disponible para las plantas puede variar de 0,75 ppm en suelos arenosos a 160 ppm en suelos francos con alto contenido de M.O. y con microbioma activo.

Las rizobacterias solubilizadoras de P pertenecen a los géneros Rhizobium, Azotobacter, Bacillus, Enterobacter, Beijerinckia, Burkholderia, Erwinia, Microbacterium, Pseudomonas, Flavobacterium, Serratia, Agrobacterium, entre otras. La solubilización se realiza mediante enzimas secretadas por las bacterias, como fosfatasas, liasas y fitasas, y de ácidos orgánicos que permitne solubilizar formas complejas como el fosfato tricálcico, hidroxiapatita y roca fosfórica.

Solubilizadores de P son Pseudomonas fluorescens, P. striata, B. subtilis, B. megaterium, B. polymyxa, B. circulans y Azospirillum.

Solubilización de potasio

Entre 5 y 20 k K/ha son intercambiables rápidamente en los suelos. El resto del potasio se encuentra en cuatro formas no disponible para las plantas. El 80 a 90% del potasio del suelo se encuentra en estado mineral, indisponible para la planta. Ciertas rizobacterias pueden solubilizar K en la rizósfera 45 ppm (90 k/ha) en un corto periodo de tiempo. Si el K intercambiable en un suelo es de 15 ppm, el aumento es sustancial para la planta.

Solubilizadores de K son Bacillus mucilaginosus, B. edaphicus, B. circulans, B. glucanolyticus, B. proteolyticus, Acidothiobacillus, Pseudomonas, Burkholderia, Serratia, Paenibacillus y Bacillus circulans pueden solubilizar el potasio del suelo mediante la secreción de ácidos orgánicos, como el ácido fórmico, acético, láctico, propiónico, glicólico, fumárico y succínico.