Julia W. Gaskin1, Peter Hartel2, Elizabeth Little3, Glen Harris4

• Biología del suelo
• Inoculantes del suelo
• Uso de los inoculantes del suelo
• Resumen
• Recursos adicionales

Biología del suelo

La biología del suelo es importante para mantener los sistemas agrícolas sanos y productivos. El suelo vivo es complejo. Incluye criaturas que no pueden verse a simple vista, como bacterias, hongos, actinomicetos, protozoos y nematodos, así como criaturas como insectos y lombrices. Esta comunidad de organismos está unida en una red alimentaria que afecta a las propiedades químicas y físicas del suelo. Nos preocupan estas propiedades porque también afectan al crecimiento y la salud de las plantas.

Los actinomicetos microscópicos del suelo. Algunos de estos microorganismos producen antibióticos.

Prácticas como la adición de estiércol o compost al suelo, la plantación de cultivos de cobertura y la rotación de cultivos tienen como objetivo reconstruir y mantener la materia orgánica del suelo, reciclar y retener los nutrientes y disminuir las enfermedades del suelo. Estas prácticas suelen ir asociadas a un aumento de la biomasa microbiana y de la diversidad de los organismos del suelo.

Un suelo sano puede contener miles de millones de bacterias, hongos y otros microorganismos en una cucharadita. Dependiendo de las condiciones del suelo, las poblaciones de estos diferentes microorganismos aumentan y disminuyen. Algunas poblaciones microbianas aumentan rápidamente cuando se añaden al suelo cultivos de cobertura frescos u otros residuos vegetales. Por ejemplo, algunos microbios son capaces de utilizar las fuentes de carbono fácilmente disponibles de los residuos vegetales frescos como los humanos utilizan los carbohidratos. Estos microbios disminuyen a medida que las fuentes de carbono se agotan, haciendo que aumenten otros microbios que descomponen las fuentes de carbono menos disponibles, como la celulosa y la lignina. La cuestión es que hay muchos microorganismos nativos en el suelo que responden rápidamente cuando las condiciones son favorables para su crecimiento.

Inoculantes del suelo

Estas raíces de plántulas de pino están infectadas con hongos micorrícicos que permiten a la planta obtener nutrientes de un mayor volumen de suelo.
(David Read, Universidad Estatal de Oregón)

A medida que seguimos reconociendo que la biología del suelo desempeña un papel importante en la producción de cultivos, el interés por los inoculantes del suelo sigue creciendo. Los inoculantes se utilizan por diversas razones. En algunos casos, se añaden organismos del suelo que tienen un efecto beneficioso conocido. Por ejemplo, algunas bacterias, como los rizobios, forman una relación simbiótica con ciertas plantas huésped, como las legumbres. Una relación simbiótica es mutuamente beneficiosa. A cambio de que la planta la alimente con carbono procedente de la fotosíntesis y le dé un hogar, la bacteria puede «fijar» el nitrógeno atmosférico en una forma que la planta pueda utilizar. Algunos hongos, como las micorrizas, también pueden formar una relación simbiótica con las plantas y recuperar el fósforo y otros nutrientes para que la planta los utilice. Algunas bacterias y hongos no forman una relación simbiótica con las plantas, pero, cuando se añaden al suelo, pueden promover el crecimiento de las plantas, suprimir los patógenos de las plantas o ambas cosas.

La forma más fácil de pensar en los inoculantes del suelo es dividirlos según su modo de acción: biofertilizantes o promotores del crecimiento de las plantas, biopesticidas y estimulantes de la resistencia de las plantas.

Biofertilizantes

Los biofertilizantes contienen microorganismos vivos que, cuando se aplican a la semilla, la planta o el suelo, habitan en la zona que rodea a las raíces (rizosfera) o viven en ellas. Estos microorganismos promueven el crecimiento de la planta aumentando el suministro o la disponibilidad de nutrientes, estimulando el crecimiento de las raíces o ayudando a otras relaciones simbióticas beneficiosas. Los biofertilizantes también se denominan promotores del crecimiento de las plantas.

Legumbres como el trébol, los guisantes y las judías tienen rizobacterias colonizadoras de las raíces que pueden aumentar la disponibilidad de nitrógeno para la planta fijando el nitrógeno de la atmósfera. Cada legumbre tiene una rizobacteria específica que funciona mejor con esa planta. Inocular la semilla de leguminosa con las bacterias correctas asegura que la leguminosa maximizará la disponibilidad de nitrógeno si el nitrógeno en el suelo es bajo Esto es particularmente importante si usted no ha plantado la especie de leguminosa antes, porque las bacterias correctas pueden no estar presentes en el suelo.

Estas raíces de soja tienen nódulos que contienen
rizobios que fijan el nitrógeno para el uso de la planta.
(Peter Hartel, Universidad de Georgia.)

También hay bacterias fijadoras de nitrógeno de vida libre que pueden suministrar nitrógeno a las plantas de cereales como el trigo y el maíz. Viven en la zona que rodea a la raíz (la rizosfera). En general, la fijación de nitrógeno con los fijadores de nitrógeno tanto simbióticos como de vida libre es mayor en los suelos pobres en nitrógeno.

En muchos suelos, nutrientes como el fósforo, el potasio y el hierro están presentes en grandes cantidades pero en formas que las plantas no pueden utilizar. Muchas bacterias y hongos son capaces de poner estos nutrientes a disposición de las plantas segregando ácidos orgánicos u otras sustancias químicas (sideróforos) para disolver los minerales. Los hongos micorrícicos que viven en las raíces de las plantas son bien conocidos por su capacidad de proporcionar fósforo a las plantas. Al igual que ocurre con los fijadores de nitrógeno, los hongos micorrícicos son más eficaces cuando el fósforo disponible en el suelo es bajo. Cuando hay suficientes nutrientes disponibles, las plantas no parecen querer intercambiar los productos de la fotosíntesis que tanto les ha costado conseguir por más nutrientes.

Algunas bacterias y hongos producen hormonas de crecimiento vegetal que pueden aumentar el crecimiento de las raíces específicamente y el de las plantas en general. El aumento del crecimiento de las raíces ayuda a la planta a utilizar un mayor volumen de suelo para obtener nutrientes y agua y puede ayudar a la planta a «superar» los ataques de los patógenos. Por ejemplo, se sabe que los hongos producen giberelinas que son importantes para la germinación de las semillas y el crecimiento celular, y algunas bacterias pueden reducir la cantidad de etileno, que es una hormona que las plantas producen en situaciones de estrés.

Bioplaguicidas

Una raíz de planta rodeada por una película de Bacillus subtilis (fluorescencia verde) en respuesta a una infección por un patógeno vegetal.
(Thimmaraju Rudrappa, Universidad de Delaware)

Hay muchos ejemplos de suelos que son supresores naturales de las plagas de las plantas. Los suelos supresivos son el resultado de las interacciones entre ciertos microorganismos y los organismos de las plagas. Muchos de los inoculantes de suelo más comunes están formulados con estos microorganismos supresores y se utilizan como biopesticidas o productos de biocontrol.

La mayoría de los organismos biopesticidas actúan produciendo una sustancia que inhibe o mata a la plaga (antagonismo) o reduciendo la disponibilidad de alimento o refugio para el patógeno (competencia). El biopesticida más utilizado es el Bacillus thuringiensis, que produce una toxina que mata a los gusanos del suelo y a los nematodos. Las cepas específicas de Bacillus subtilis se utilizan ampliamente como fungicida. Esta bacteria coloniza las raíces de las plantas, compitiendo con los hongos por ese nicho, e impide el rápido crecimiento de los hongos patógenos.

También se cree que los protozoos y los nematodos que se alimentan de bacterias desempeñan un importante papel en el control de los patógenos (depredación). Como en cualquier ecosistema, tanto la competencia como la depredación tienden a mantener las poblaciones en equilibrio.

Estimulantes de la resistencia de las plantas

Además de actuar como inhibidores directos de los patógenos de las plantas, algunos hongos y bacterias estimulan a la planta para que active sus propios mecanismos de defensa. Esto se denomina resistencia sistémica inducida. En respuesta a las señales químicas de los microorganismos, las plantas pueden cambiar las respuestas fisiológicas para que haya menos síntomas del patógeno. Esto puede incluir el fortalecimiento de su pared celular para resistir la infección, o la liberación de antibióticos (como los terpenos) que reducen el ataque del patógeno. Las señales químicas que pasan de un lado a otro de los microorganismos a las plantas son específicas; en consecuencia, los microorganismos y la sustancia química que pueden causar una resistencia sistémica inducida en una especie de planta pueden no funcionar en otra.

Uso de inoculantes del suelo

Aunque hay ejemplos de inoculantes del suelo que mejoran con éxito el crecimiento de las plantas y el rendimiento de los cultivos, su uso está todavía en sus inicios. El éxito de un inoculante concreto dependerá de la especie vegetal y del cultivar. El tipo de suelo, las condiciones de humedad y temperatura del suelo, así como el número de patógenos presentes en el suelo alrededor de la planta también afectarán al éxito de los inoculantes. Por último, dado que los inoculantes contienen organismos vivos, la forma en que se prepararon y aplicaron los inoculantes puede afectar al resultado.

Los microbiólogos creen que el éxito de un microorganismo introducido puede estar más relacionado con su capacidad para reproducirse y establecer poblaciones en un nicho concreto alrededor de la zona de la raíz de la planta que con el número de microorganismos inoculantes aplicados. Los microorganismos introducidos deben competir con los que ya están en el suelo y sobrevivir a la depredación de los protozoos y nematodos nativos. Deben encontrar la fuente de alimento y las condiciones ambientales adecuadas para sobrevivir. Los microorganismos introducidos pueden verse estresados por la fluctuación de las condiciones hídricas del suelo, el uso de fertilizantes o productos agroquímicos (tanto orgánicos como convencionales) y las alteraciones del suelo, como el cultivo. Debido a todos estos efectos, los microorganismos introducidos pueden no persistir durante mucho tiempo en el suelo; por lo tanto, los efectos beneficiosos de un inoculante observados en el campo suelen ser menores que los observados en condiciones de laboratorio o invernadero. También hay casos en los que la aplicación de un tipo de bacteria u hongo tendrá efectos beneficiosos mientras que la coaplicación de varios no muestra efectos similares.

En general, los ensayos de campo de los inoculantes que dicen ser promotores del crecimiento de las plantas o estimulantes de la resistencia de las plantas tienen resultados mixtos. Por ejemplo, los datos de los ensayos con algodón y sorgo realizados durante varios años en Texas no mostraron ninguna diferencia en los rendimientos con dos productos «activadores del suelo» diferentes. Otro estudio no observó diferencias en forrajes, cacahuetes, arroz, soja y tomates. Otros estudios en Alabama han demostrado que varias cepas de Bacillus spp. disminuyeron las enfermedades fúngicas en pepinos y tomates; sin embargo, los resultados no fueron consistentes para cada año de ensayos de campo (ver Recursos Adicionales más abajo).

Los inoculantes se formulan y venden como polvos, gránulos o líquidos. A menudo se utilizan materiales inertes, como el musgo de turba, como soporte para mantener los organismos vivos y ayudar en la aplicación.

Hay varios métodos para aplicar los inoculantes del suelo. Estos incluyen el recubrimiento de semillas o plántulas o la aplicación directa al suelo. Las aplicaciones directas al suelo se realizan en la base de la planta, cerca de las raíces. Diferentes formulaciones requieren diferentes métodos de aplicación. Deben seguirse las recomendaciones del fabricante para tener las mayores posibilidades de éxito. No debe añadir ningún producto adicional a los inoculantes antes de la aplicación, especialmente aquellos que puedan tener propiedades que puedan matar bacterias u hongos.

La vida útil también puede ser un problema. Dado que las formulaciones contienen organismos vivos, deben conservarse en un lugar fresco (preferiblemente el frigorífico) y, una vez mezclados, utilizarse lo antes posible. Dejar los inoculantes en el coche, en el salpicadero de una camioneta o en el exterior expuestos al sol, al calor o a temperaturas muy frías puede matar algunos de los organismos y reducir su eficacia.

En los Estados Unidos, los inoculantes del suelo están registrados para su uso por la USEPA. En Georgia, también deben ser aprobados por el Departamento de Agricultura de Georgia. El Departamento de Agricultura exige que se realicen pruebas para demostrar que los inoculantes no pueden dañar a las plantas y que se demuestre que las afirmaciones de la etiqueta son ciertas. Sin embargo, los usuarios deben saber que esto no es una garantía de que los inoculantes funcionen como se afirma.

Antes de comprar, los agricultores deben preguntarse sobre las afirmaciones del producto. El viejo adagio, «Si parece demasiado bueno para ser verdad, probablemente lo sea», sigue siendo válido. Hágase varias preguntas:

1. ¿Dice el producto que lo arregla todo? ¿Funciona en todas las situaciones? ¿Funciona en todos los suelos?
2. ¿Se presentan datos científicos creíbles o los resultados se basan todos en testimonios?
3. ¿Se da una razón creíble de por qué el producto funciona?

Como con cualquier producto agrícola, el usuario debe prestar atención a las precauciones básicas de seguridad y seguir las instrucciones de la etiqueta. Aunque los inoculantes no son patógenos humanos y los fabricantes están obligados a tomar precauciones para evitar la contaminación con otros microorganismos, los usuarios deben tomar precauciones de sentido común. Entre ellas, no respirar los aerosoles, no exponer la piel a la mezcla de inoculantes y lavarse las manos tras su uso. Algunas bacterias que tienen efectos beneficiosos en el suelo pueden infectar a las personas con sistemas inmunitarios comprometidos.

Resumen

El uso de inoculantes del suelo es prometedor en los sistemas agrícolas para mejorar el estado de los nutrientes, reducir las enfermedades y plagas de las plantas y mejorar el rendimiento. Sin embargo, prácticas de gestión como la rotación de cultivos, el cultivo de cobertura y la adición de fertilizantes orgánicos y enmiendas del suelo proporcionan beneficios similares. Todas estas prácticas afectan al número y la diversidad de los microorganismos del suelo. La complejidad del suelo y de los sistemas de producción agrícola hace difícil predecir si los inoculantes del suelo tendrán el rendimiento esperado. Sin unas condiciones de suelo adecuadas, los inoculantes cultivados en laboratorio suelen tener dificultades para competir con las poblaciones de microorganismos autóctonos.

Recursos adicionales

Cartilla de biología del suelo. Disponible en línea en
soils.usda.gov/sqi/concepts/soil_biology/biology.html .

Inoculación de semillas de leguminosas forrajeras. Disponible en línea en
www.aces.edu/dept/forages/miscellaneous/Ino_Forage_Seed.pdf

Aditivos de suelo no tradicionales: ¿Pueden mejorar la producción de los cultivos? Disponible en línea en
lubbock.tamu.edu/soilfertility/pdfs/nontraditSoilAdditves.pdf

Aplicación de rizobacterias para la resistencia inducida. Disponible en línea en
www.ag.auburn.edu/~kloepjw/.

Este documento fue apoyado por la Extensión Cooperativa del Colegio de Ciencias Agrícolas y Ambientales de la Universidad de Georgia.

1 Coordinador de Agricultura Sostenible, Ingeniería Biológica y Agrícola
2 Profesor, Microbiología, Ciencias de los Cultivos y del Suelo
3 Profesor Adjunto, MIP/Agricultura Sostenible para Propietarios, Patología Vegetal
4 Agrónomo de Extensión, Suelo y Fertilizantes Ambientales, Ciencias del Cultivo y del Suelo

Estado e historial de revisiones
Publicado el 13 de agosto de 2010
Publicado con revisión completa el 01 de agosto de 2013
Publicado con revisión completa el 02 de agosto de 2017