Microbiología del suelo: lo que ocurre debajo de la raíz

El suelo no es solamente el medio donde se sostiene una planta. Es un sistema biológico complejo donde bacterias, hongos, levaduras, protozoarios y otros organismos interactúan continuamente con las raíces, la materia orgánica, los minerales, el agua y entre sí.

En esa comunidad microscópica ocurren procesos que intervienen en el ciclo de nutrientes, la estructura del suelo, el desarrollo radicular y la relación de la planta con microorganismos potencialmente patógenos.

A ese conjunto de organismos y procesos lo conocemos como microbiología del suelo. Y una buena parte de esa actividad se concentra a pocos milímetros de la raíz.

La rizosfera: donde la planta y los microorganismos se encuentran

La rizosfera es la zona del suelo directamente influenciada por las raíces. Aunque ocupa un espacio relativamente pequeño, puede concentrar una actividad microbiana mucho mayor que el suelo que se encuentra más alejado de ellas.

Esto ocurre, en parte, porque las raíces liberan compuestos conocidos como exudados radiculares. Entre ellos encontramos azúcares, aminoácidos, ácidos orgánicos y otros compuestos que sirven como fuentes de carbono y señales químicas para diferentes microorganismos.

La planta, por lo tanto, no interactúa de manera aislada con el suelo. Alrededor de sus raíces se forma una comunidad microbiológica dinámica cuya composición cambia según el cultivo, la etapa de desarrollo, el tipo de suelo, la humedad, el pH, la temperatura y las prácticas de manejo.

Es justamente en este ambiente donde muchos microorganismos benéficos desarrollan su función.

No todos los microorganismos hacen lo mismo

Hablar de “microorganismos benéficos” como si todos tuvieran una misma función sería una simplificación. Cada género, especie e incluso cada cepa puede presentar mecanismos diferentes.

Bacterias asociadas al ciclo de nutrientes

Algunas bacterias participan en la transformación de nutrientes que se encuentran en el suelo pero no siempre están disponibles para la planta. Por ejemplo, determinados microorganismos pueden producir ácidos orgánicos y enzimas capaces de favorecer la solubilización o mineralización de formas de fósforo presentes en el suelo.

Otros grupos participan en procesos relacionados con el nitrógeno. Las bacterias fijadoras de nitrógeno, como ciertas especies de Azotobacter, utilizan la enzima nitrogenasa para transformar nitrógeno atmosférico (N₂) en formas reducidas que ingresan al metabolismo microbiano y posteriormente pueden incorporarse al ciclo del nitrógeno del suelo.

Hongos benéficos y antagonismo

Los hongos también cumplen funciones importantes. Sus estructuras filamentosas, llamadas hifas, pueden extenderse a través del suelo y participar en la descomposición de materia orgánica, la formación de agregados y distintas interacciones con las raíces.

Algunos hongos presentan además actividad antagonista frente a determinados fitopatógenos. Un ejemplo conocido es Trichoderma. Dependiendo de la especie y la cepa, puede actuar mediante varios mecanismos:

• competencia por espacio y nutrientes;
• producción de metabolitos con actividad antagonista;
• secreción de enzimas capaces de degradar componentes de las paredes celulares de otros hongos;
• micoparasitismo;
• interacción con la raíz y activación de determinadas respuestas de defensa de la planta.

En el micoparasitismo, por ejemplo, las hifas de Trichoderma pueden reconocer y establecer contacto con las de otro hongo, crecer alrededor de ellas y producir enzimas hidrolíticas, como quitinasas y glucanasas, que participan en la degradación de componentes de su pared celular.

Por eso es importante hablar de mecanismos específicos, y no simplemente de microorganismos “buenos” contra microorganismos “malos”.

La presencia de un patógeno no siempre significa enfermedad

Microorganismos como Fusarium, Rhizoctonia y otros hongos potencialmente fitopatógenos pueden encontrarse en el suelo sin que necesariamente exista una enfermedad activa.

Para que se desarrolle una enfermedad deben coincidir varios factores: un hospedero susceptible + un patógeno capaz de causar enfermedad + condiciones ambientales favorables. Es el principio conocido en fitopatología como el triángulo de la enfermedad.

Además, la cantidad de inóculo, la diversidad microbiana alrededor de la raíz y las condiciones físicas y químicas del suelo también pueden influir en el resultado. Por eso identificar únicamente la presencia de un microorganismo no siempre es suficiente: hay que interpretar ese resultado dentro del contexto del cultivo.

Competencia: espacio y recursos también importan

Uno de los mecanismos más importantes de control biológico es mucho menos espectacular de lo que parece: competir mejor.

La superficie de una raíz representa un espacio limitado. Los microorganismos necesitan colonizarla y obtener nutrientes para establecerse. Una población de microorganismos benéficos bien adaptada puede ocupar sitios de colonización y utilizar recursos que, de otra forma, podrían quedar disponibles para organismos potencialmente perjudiciales.

Algunos microorganismos también producen sideróforos, moléculas capaces de captar hierro del ambiente con alta afinidad. Esto puede modificar la disponibilidad de hierro para otros organismos que compiten en la misma zona.

El resultado no depende únicamente de introducir un microorganismo. Depende de que pueda sobrevivir, establecerse, competir y mantenerse metabólicamente activo en las condiciones reales del suelo.

Los microorganismos también participan en la estructura del suelo

La microbiología no afecta solamente a la planta. También puede influir sobre propiedades físicas del suelo.

Las hifas de determinados hongos ayudan a conectar partículas, mientras que distintas bacterias producen sustancias poliméricas extracelulares (EPS) que pueden contribuir a la formación y estabilidad de agregados.

Una estructura bien agregada favorece el equilibrio entre poros de diferentes tamaños y puede mejorar características relacionadas con:

• infiltración de agua;
• retención de humedad;
• intercambio gaseoso;
• penetración de raíces;
• resistencia a determinados procesos de erosión.

Por eso la calidad biológica, química y física del suelo no debería evaluarse como tres sistemas independientes. Están estrechamente relacionados.

¿Qué sucede cuando aplicamos un bioproducto?

Aplicar un microorganismo no significa simplemente depositarlo en el suelo y esperar un resultado. Primero debe llegar viable al lugar donde se necesita. Después debe encontrar condiciones que permitan su actividad.

Entre los factores que pueden influir se encuentran:

• humedad;
• temperatura;
• pH;
• disponibilidad de oxígeno;
• salinidad;
• materia orgánica disponible;
• características del suelo;
• microorganismos que ya están presentes;
• productos aplicados antes, durante o después del tratamiento.

También importan la concentración del microorganismo, la formulación, la dosis, el método de aplicación y las condiciones de almacenamiento del producto. Por eso dos aplicaciones del mismo microorganismo pueden comportarse de manera diferente si las condiciones del cultivo son distintas.

Cepa, concentración y formulación sí importan

Decir únicamente que un producto contiene Trichoderma, Bacillus o cualquier otro género da información incompleta. Dentro de una misma especie pueden existir cepas con características biológicas diferentes.

Una cepa puede mostrar una alta capacidad para colonizar determinada raíz, mientras otra puede producir ciertos metabolitos o enzimas con mayor intensidad.

También importa cuántas unidades viables llegan al cultivo. En productos microbiológicos, la concentración puede expresarse mediante parámetros como unidades formadoras de colonia por mililitro o por gramo (UFC/mL o UFC/g), dependiendo del microorganismo y de la formulación.

Pero una concentración alta por sí sola tampoco garantiza desempeño. La identidad de la cepa, su viabilidad, estabilidad, formulación y compatibilidad con las condiciones de aplicación forman parte del resultado. Es precisamente por eso que el control de calidad microbiológico es fundamental en la fabricación de bioproductos.

¿Cómo sabemos qué hay realmente en el suelo?

Observar el cultivo aporta información, pero no permite identificar por sí solo qué microorganismos están presentes. Ahí entra el laboratorio.

Dependiendo del objetivo del análisis, una muestra puede evaluarse mediante técnicas microbiológicas y fitopatológicas que permitan detectar, cultivar, aislar o cuantificar determinados grupos de microorganismos.

El aislamiento en cultivo puro, por ejemplo, permite separar un microorganismo de una muestra y obtener una población aislada para continuar con su caracterización o evaluación. Los análisis microbiológicos también pueden utilizarse para realizar controles de calidad y comprobar la presencia o concentración viable de determinados microorganismos cultivables.

En fitopatología, combinar lo observado en campo con el análisis de muestras ayuda a reducir uno de los errores más comunes: asumir que dos síntomas visualmente parecidos tienen necesariamente la misma causa.

Un suelo desequilibrado no necesariamente es un suelo “sin vida”

Cuando hablamos coloquialmente de un “suelo muerto”, normalmente nos referimos a un suelo con baja actividad biológica o con condiciones poco favorables para una comunidad microbiana diversa. Rara vez significa que no exista vida.

Prácticas como la compactación, la pérdida de materia orgánica, el manejo inadecuado del riego, determinados tratamientos químicos o largos periodos de monocultivo pueden modificar las comunidades presentes y las condiciones en las que funcionan.

La compactación, por ejemplo, reduce la porosidad y modifica el movimiento de agua y oxígeno. La reducción de materia orgánica limita una fuente importante de carbono para numerosos microorganismos. Y algunos productos de protección de cultivos pueden afectar organismos no objetivo, dependiendo del ingrediente activo, la dosis, la frecuencia y la forma de aplicación.

El efecto debe analizarse caso por caso; no todos los productos químicos afectan de la misma manera a toda la microbiota.

Recuperar el equilibrio es un proceso

Modificar la microbiología de un suelo requiere tiempo. No se trata de aplicar una sola vez un producto y transformar inmediatamente un ecosistema que se ha formado durante años.

El manejo suele incluir varias herramientas:

• incorporación y conservación de materia orgánica;
• manejo adecuado de humedad;
• reducción de compactación;
• rotación o diversificación cuando el sistema productivo lo permite;
• uso racional de productos fitosanitarios;
• incorporación de microorganismos seleccionados cuando existe un objetivo agronómico definido.

Los bioproductos forman parte de ese manejo, pero funcionan mejor cuando las condiciones permiten que el microorganismo aplicado sobreviva y exprese la función para la cual fue seleccionado. Por eso hablamos de manejo microbiológico, no simplemente de aplicación de microorganismos.

¿Qué podemos observar en campo?

Algunas características pueden dar pistas sobre las condiciones generales del suelo, aunque ninguna reemplaza un análisis.

Raíces

Una raíz activa, con buena ramificación y sin lesiones evidentes, aporta información sobre el ambiente donde se está desarrollando la planta. Sin embargo, color o apariencia por sí solos no permiten determinar qué microorganismos están presentes.

Estructura

Un suelo con agregados estables y porosidad adecuada suele proporcionar mejores condiciones de aireación, infiltración y crecimiento radicular.

Materia orgánica en transformación

La descomposición de residuos vegetales refleja actividad biológica, pero su velocidad depende también de humedad, temperatura, relación carbono:nitrógeno y composición del residuo.

Lombrices y macrofauna

Su presencia puede asociarse con ambientes donde existen materia orgánica y condiciones físicas favorables, aunque tampoco debe utilizarse como un indicador aislado.

Olor a tierra húmeda

El olor característico del suelo después de la lluvia está relacionado, entre otros compuestos, con la geosmina, producida por determinados microorganismos, incluidos algunos actinomicetos. Es una señal interesante de actividad microbiana, pero no constituye por sí sola una medición de salud del suelo.

Para manejar la microbiología, primero hay que entenderla

Dos suelos pueden tener el mismo cultivo y presentar comportamientos completamente diferentes. La diferencia puede estar en sus características físicas, químicas, biológicas o, como suele ocurrir, en la interacción entre las tres.

Por eso el punto de partida no debería ser simplemente agregar más microorganismos. Debe ser entender qué está ocurriendo en el sistema, definir qué queremos corregir o favorecer y seleccionar la herramienta adecuada para ese objetivo.