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Biomasa microbiana, el motor que activa el suelo

Las poblaciones de estos microorganismos heterotróficos controlan el flujo de carbono y de los nutrientes minerales en el suelo, especialmente del nitrógeno, azufre, fósforo (en menor medida) y micronutrientes.

Viernes, 18 de mayo de 2018 a las 8:30
Carlos Sierra
Carlos Sierra

La biomasa microbiana corresponde a microalgas, hongos, bacterias, protozoos y actynomicetes residentes en el suelo. Las poblaciones de estos microorganismos heterotróficos controlan el flujo de carbono y de los nutrientes minerales en el suelo, especialmente del nitrógeno, azufre, fósforo (en menor medida) y micronutrientes. El calcio, magnesio y potasio se encuentran totalmente relacionados con la fase inorgánica del suelo, es decir, con el tipo y cantidad de arcilla. La cantidad de microorganismos en un suelo fértil es muy alta y puede alcanzar a más de 6 millones de individuos por gramo de suelo. La cantidad presente está determinada principalmente por el contenido de carbono del suelo. Por lo tanto, el tamaño de la biomasa microbiana será variable y dependerá principalmente del contenido de materia orgánica lábil y de otros factores ambientales como temperatura, humedad y del manejo del suelo. Un mayor tamaño de biomasa microbiana implica un suministro mayor y más estable de nutrientes para las raíces de las plantas. Biomasas más pequeñas implican un menor y menos estable suministro de nutrientes. Esta es responsable, en gran medida, de la mineralización e inmovilización del nitrógeno mineral (N03 + NH4) que circula en el suelo. Este proceso es muy dinámico, ya que la vida media de los microorganismos no es mayor de 2 h.

Se estima que todo el nitrógeno mineralizado y absorbido por las raíces de las plantas corresponde a residuos microbianos, subproductos del ataque de estos a la materia orgánica no humificada.

Por otra parte, como ya fue señalado, los microorganismos permiten una mejor nutrición de las raíces, especialmente con nitrógeno, fósforo y micronutrientes. Todos estos nutrientes son igualmente importantes para los microorganismos, por lo tanto, como nacen y mueren continuamente, y aprovechan los exudados orgánicos generados por las raíces de las plantas y del carbono del suelo liberado por la microflora bacteriana, al morir liberan nutrientes disponibles, que son aprovechados por las raíces y la microflora que renace continuamente. Todo este fenómeno se conoce como mineralización e inmovilización. La primera corresponde a la descomposición de la materia orgánica por acción de los microbios, mientras que la segunda corresponde al proceso inverso, donde los nutrientes minerales son absorbidos y retenidos por los microorganismos. Todo esto constituye un reciclaje continuo en el suelo, que es gobernado por la presencia de carbono lábil, humedad, temperatura y, en cierta medida, por la actividad rizosférica generada por la raíz de la planta. Se puede afirmar que las raíces de las plantas se nutren de los cadáveres de los microorganismos, en una continua competencia entre la raíz y los microorganismos que nacen y mueren con gran velocidad.

Se ha logrado determinar que como subproducto de la actividad de la biomasa microbiana, se sintetizan múltiples compuestos orgánicos, entre los cuales se cuentan moléculas similares a las citoquininas, auxinas y giberelinas. Estos compuestos son fácilmente absorbidos por las raíces y terminados de sintetizar al interior del vegetal, facilitando así a la planta todo el proceso metabólico y estimulando su crecimiento y desarrollo.

Por otra parte, la microflora bacteriana es capaz de mantener bajas poblaciones de nemátodos y mitigar el daño por enfermedades del suelo, debido a que al aumentar la biomasa microbiana se produce una competencia natural entre los distintos microorganismos.

Los datos

A continuación se presentan resultados de la biomasa microbiana analizada en cinco suelos ubicados desde el norte chico hasta la provincia de Llanquihue. Los suelos muestreados presentan distinto manejo agronómico. Los primeros corresponden a suelos aluviales y los otros a suelos derivados de cenizas volcánicas. Las muestras fueron extraídas a 20 cm de profundidad. Además, el suelo del tipo trumao de la serie Nueva Braunau se muestreó bajo distintas condiciones de manejo, con pradera y cultivo. En el Cuadro 1 se presenta la serie, el manejo y el tipo de suelo, según clasificación agronómica.

Cuadro 1. Serie, manejo y tipo de suelo
Serie de SueloRegiónManejoTipo de suelo
VicuñaCoquimboParrónColuvial
MaipoMetropolitanaVarios años de cultivoAluvial
Agua del GatoMetropolitanaVarios años de cultivoDepresional
CudicoDe Los RíosPradera 5 añosRojo arcilloso
Nueva BraunauDe los LagosPradera 8 añosTrumao

En el Cuadro 2 se muestra el contenido de nitrógeno biomásico estimado según el método del cloroformo de cinco suelos: uno del norte chico, dos de la zona central y dos de la zona sur. Además se contemplaron algunos parámetros de la fracción orgánica. El nitrógeno biomásico corresponde al nitrógeno contenido en los microorganismos del suelo, es decir, estimando el contenido de este se puede tener un valor de referencia de la cuantificación de los microorganismos presentes en el suelo.

Cuadro 2. Carbono, nitrógeno total, relación C/N y nitrógeno de la biomasa microbiana, de cuatro suelos con distinto manejo, medido según el método del cloroformo. Muestras obtenidas a 20 cm de profundidad.
Serie de SueloManejoCN totalC/NpHN de la biomasa
  %%  Mg/kg
VicuñaParrón0,690,079,867,67 e
MaipoVarios años de cultivo1,30,13107,513 d
Agua del GatoVarios años de cultivo2,80,39,37,926 bc
CudicoPradera 5 años4,10,410,35,134 bc
Nueva BraunauPradera 8 años11,7111,75,684 a
* Valores con letras distintas son estadísticamente diferentes a nivel del 1%, según prueba de Duncan.
El suelo del norte chico, por ejemplo, presenta un contenido mucho más bajo que el resto de los suelos estudiados. Esto se explica porque el suelo de Vicuña presenta un contenido muy bajo de carbono en la capa arable (0,69%) y menos de la mitad de nitrógeno biomásico comparado con el con menor contenido de la zona central. Esto indica claramente que el suministro de N de los suelos de la zona centro norte es muy inferior a los suelos de la zona central. A su vez, estos presentan un menor suministro que los suelos de la zona sur. Por otra parte, esto sugiere que la residencia del N en estos suelos de la zona norte es muy baja, debido a su escasa biomasa microbiana. Esto, a su vez, implica que la inmovilización biológica del N debe ser mínima. También se debe considerar que gran parte del nitrógeno aplicado como fertilizante queda expuesto a ser lixiviado rápidamente desde el perfil del suelo por el exceso de riego, debido a que un suelo con más actividad biomásica retiene más nitrógeno en la zona de las raíces.

Los suelos de la zona sur presentan contenidos más altos de carbono, especialmente la serie Nueva Braunau, de la provincia de Llanquihue. Este corresponde a un típico trumao, suelo derivado de cenizas volcánicas recientes. Destaca el alto contenido de nitrógeno total, del 1%, es decir, contiene 16 ton/ha de nitrógeno total en los primeros 20 cm, asumiendo una densidad aparente de 0,8 g/cc. El contenido de nitrógeno biomásico, por su parte, alcanza a 84 mg/kg, el cual es muy superior al resto de los suelos estudiados, especialmente si se compara con los suelos de la zona central, que presentan niveles que varían entre 13 y 26 mg/kg de N. La serie Cudico (ubicado en los alrededores de La Unión) corresponde a un suelo rojo arcilloso, derivado de cenizas volcánicas antiguas, con un manejo histórico de mucho cultivo, el cual presenta un contenido bastante menor de carbono y de nitrógeno total y biomásico (34 mg/kg de N, es decir, menos de la mitad del suelo Nueva Braunau).

En las series de la zona central Agua del Gato (muestreado al poniente de Santiago) y Maipo (muestreado en las cercanías de Buin), el contenido de carbono es más bajo que el de los suelos de la zona sur. Igual tendencia presentan los contenidos de nitrógeno total, destacando la serie Maipo, que presenta un contenido 10 veces menor de N total que el suelo trumao Nueva Braunau. En general, se aprecia una clara tendencia entre carbono y nitrógeno total y biomásico en los distintos suelos. De todas maneras, al aumentar el carbono y el nitrógeno total, igualmente se incrementa el nitrógeno de la biomasa microbiana. La serie Maipo, en tanto, presenta el menor contenido de carbono y nitrógeno total y también el menor contenido de nitrógeno biomásico. A excepción del suelo Maipo, las relaciones C/N de los suelos de la zona sur son ligeramente más altas.

Esta menor actividad biomásica de los suelos de la zona central respecto de los suelos de la zona sur, sugiere que aquellos presentarán una menor residencia del nitrógeno aplicado como fertilizante en la zona de raíces, lo que llevará a que pueda ser más fácilmente lixiviado en profundidad y afecte la eficiencia de recuperación del N aplicado a los cultivos.

En el Cuadro 3 se aprecia el efecto del manejo agronómico sobre el trumao Nueva Braunau, manejado con distintos años de pradera y cultivos. El suelo manejado con varios años bajo pradera, permite alcanzar una mayor cantidad de N biomásico, es decir, a mayor numero de años manejado con pradera se incrementa la población de biomasa microbiana en el suelo. El mismo suelo manejado siete años bajo cultivo, presenta un menor contenido de nitrógeno biomásico. Este disminuye a menos de la mitad al compararlo con el suelo manejado durante quince años con pradera permanente. Es decir, el manejo del suelo es un factor determinante del tamaño de la biomasa microbiana. Esto es importante de considerar en el diagnóstico de la disponibilidad y suministro de nitrógeno. Por otra parte, esto sugiere que la residencia del nitrógeno aplicado como fertilizante debe ser mayor debido a que puede ser inmovilizado temporalmente por los microorganismos, favoreciendo una mayor residencia en el suelo y una mayor recuperación del nitrógeno por las raíces de las plantas.

Cuadro 3. Nitrógeno de la biomasa microbiana del suelo Nueva Braunau, según diferente manejo con pradera y cultivos.
CultivoManejo del sueloNitrógeno biomásico
 añosMg/kg
Pradera 15122 a
Pradera 681 b
Pradera 575 b
Cultivo 367 b
Cultivo 748 c
*Valores con letras distintas son estadísticamente diferentes a nivel del 1%, según prueba de Duncan.
Por otra parte, esto explica, en general, la baja respuesta de los cultivos a la fertilización nitrogenada en suelos manejados con praderas de la zona sur.

Finalmente, es importante destacar que estos resultados confirman la importancia del contenido de materia orgánica sobre la disponibilidad de nitrógeno del suelo, y además sugieren que desde el norte al sur deben responder menos a la fertilización nitrogenada y seguramente a otros nutrientes. Además, que los suelos manejados con un mayor historial de aplicación de materia orgánica, como estiércoles —independiente de dónde se ubiquen— deben igualmente responder menos a la fertilización con nitrógeno.


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