La red trófica del suelo
La red trófica del suelo: la base ecológica de la fertilidad y la red trófica del suelo
Durante mucho tiempo, hemos considerado el suelo agrícola como un simple recipiente.
Un recipiente compuesto de arcilla, arena, limo y materia orgánica.
Hemos determinado su pH y conductividad eléctrica, lo hemos fertilizado y trabajado.
Durante años, hemos simplificado la fertilidad hablando casi exclusivamente de macronutrientes y micronutrientes.
Sin embargo, el suelo es mucho más que eso.
El suelo no es un simple sustrato de anclaje para las plantas, sino un sistema vivo, atravesado por una red de componentes vivos y no vivos: raíces, bacterias, hongos, protozoos, nematodos, microartrópodos, lombrices de tierra, materia orgánica, minerales, agua, aire y energía.
Esta red se denomina Red trófica del suelo y representa un pilar fundamental de la literatura ecológica para comprender la fertilidad, el ciclo del carbono, el ciclo del nitrógeno, la estructura del suelo y el funcionamiento de los agroecosistemas (de Vries et al., 2013; Bardgett & van der Putten, 2014).
La Dra. Elaine Ingham fue una de las figuras clave en el desarrollo, sistematización, aplicación y difusión de este enfoque, especialmente desde una perspectiva regenerativa y microbiológica.
Según esta visión, la fertilidad del suelo no surge simplemente de la presencia de nutrientes, sino de la presencia de una comunidad biológica capaz de biotransformarlos, retenerlos, reciclarlos y hacerlos biodisponibles para las plantas.
La red trófica del suelo constituye la biodiversidad subterránea del agroecosistema y regula procesos cruciales para la productividad de las plantas y el funcionamiento de los sistemas biológicos terrestres (van der Heijden et al., 2008; Bardgett y van der Putten, 2014).
En otras palabras, un suelo agrícola fértil no es solo un suelo «rico» en nutrientes.
También es un suelo ecológicamente vivo y funcional.
Pero empecemos por el principio.
Todo comienza con la luz.
Sí, la luz solar.
Si el sol incide sobre suelo desnudo, gran parte de esa energía se transforma en calor. El suelo se calienta, pierde agua, se oxida y se empobrece biológicamente.
En suelos descubiertos, la energía solar no es captada completamente por las plantas ni se transforma totalmente en carbono biológico estable (Kuzyakov y Domanski, 2000; Jones et al., 2009).
En suelos cubiertos, las plantas absorben casi toda la energía solar, el agua y el dióxido de carbono, y los transforman en compuestos orgánicos como azúcares, ácidos orgánicos, aminoácidos, polisacáridos y metabolitos secundarios.
Esta actividad transforma la luz en carbono biológico, transfiriéndolo a las raíces y luego al suelo.
De hecho, las plantas no producen azúcares únicamente para su propio consumo. Una parte significativa es transportada y liberada por las raíces al suelo en forma de exudados radiculares (Kuzyakov y Domanski, 2000; Jones et al., 2009), alimentando microorganismos, micorrizas y procesos rizosféricos (Kuzyakov y Domanski, 2000; Jones et al., 2009; Philippot et al., 2013).
Los exudados radiculares están compuestos por azúcares, aminoácidos, ácidos orgánicos, mucílagos, enzimas, compuestos fenólicos y otros metabolitos.
Constituyen mensajes bioquímicos, fuentes de energía y herramientas ecológicas mediante las cuales la planta atrae o repele, nutre o inhibe a las bacterias y hongos presentes en la rizosfera, es decir, la porción del suelo más estrechamente vinculada al sistema radicular (Jones et al., 2009; Philippot et al., 2013; Trivedi et al., 2020).
Es bajo tierra, por lo tanto, donde el carbono biológico se convierte silenciosamente en alimento para la red trófica del suelo.
Este es el primer concepto fundamental en el que se basa la Red Térmica del Suelo.
Desde esta perspectiva, la rizosfera representa uno de los puntos críticos biológicos más importantes del suelo: alberga altas densidades microbianas, intensas interacciones bioquímicas y una continua transformación de carbono y nutrientes (Philippot et al., 2013; Trivedi et al., 2020).
Es un área pequeña pero poderosa.
Es allí donde se multiplican los microorganismos.
Es allí donde las raíces entran en contacto con bacterias, hongos, protozoos, nematodos y microfauna.
Es allí donde el carbono fotosintético se incorpora a la red trófica del suelo.
La planta, a través de sus exudados, no nutre indiscriminadamente todo lo que encuentra. Modula la liberación de nutrientes de las raíces en función de su fase fenológica, estado nutricional, condiciones hídricas, presencia de patógenos y la comunidad microbiana circundante (Jones et al., 2009; Berendsen et al., 2012; Philippot et al., 2013).
Las investigaciones sobre el microbioma vegetal demuestran que las plantas influyen en la formación de comunidades microbianas asociadas a las raíces y que estas comunidades, a su vez, pueden favorecer la nutrición, la tolerancia al estrés y la salud de la planta (Berendsen et al., 2012; Trivedi et al., 2020).
La planta, por lo tanto, no es un organismo pasivo.
No se limita a esperar a que alguien la fertilice.
Interactúa con el sistema trófico y ecológico del que forma parte.
Y la red trófica del suelo es la gran mediadora de este diálogo.
En la base de la red trófica del suelo encontramos bacterias y hongos.
Son los primeros grandes transformadores del carbono orgánico producido por las plantas y acumulado en las raíces.
Reciben azúcares y exudados, descomponen los residuos vegetales, producen enzimas y liberan o inmovilizan nutrientes.
Estas funciones son fundamentales porque los microorganismos del suelo no son simples presencias biológicas, sino que se convierten en reguladores de los ciclos biogeoquímicos, la nutrición vegetal y la productividad de los ecosistemas terrestres (van der Heijden et al., 2008; Bardgett y van der Putten, 2014).
Además, la microbiota rizosférica también contribuye a la solubilización de nutrientes, la producción de metabolitos funcionales, la competencia con patógenos y la modulación de la salud vegetal (Berendsen et al., 2012; Philippot et al., 2013; Trivedi et al., 2020).
Según la Red Térmica del Suelo, las bacterias son esenciales para la formación de los primeros «pegamentos» biológicos en el suelo: las sustancias poliméricas extracelulares.
Estas sustancias ayudan a las bacterias a adherirse a las superficies, formar biopelículas, permanecer cerca de las raíces y contribuir a la formación de microagregados (Costa et al., 2018).
Los hongos, sin embargo, funcionan de manera diferente.
No solo producen sustancias extracelulares, sino que, sobre todo, establecen conexiones.
Las hifas fúngicas recorren el suelo como hilos muy finos. Conectan partículas minerales, residuos orgánicos y raíces, contribuyendo a la formación de macroagregados más estables.
Las micorrizas, en particular, mejoran la conexión entre las raíces, las partículas minerales y la materia orgánica (Rillig y Mummey, 2006).
Es como si unieran el suelo.
Además, las micorrizas amplían la capacidad exploratoria de las raíces, mejoran la absorción de fósforo y otros nutrientes, y contribuyen a la estabilidad estructural del suelo mediante hifas extrarradiculares y compuestos orgánicos.
Entre estos, se suele mencionar la glomalina, o más correctamente las proteínas del suelo relacionadas con la glomalina, asociadas principalmente a los hongos micorrícicos arbusculares (Rillig y Mummey, 2006).
Por lo tanto, la estructura del suelo no es solo una cuestión física.
Es una construcción biológica.
Cuando el suelo adquiere estructura, el agua se infiltra mejor, el aire circula, las raíces penetran más profundamente, los microorganismos aerobios encuentran hábitats adecuados y la materia orgánica se protege.
La estructura del suelo surge, por lo tanto, de la interacción entre partículas minerales, materia orgánica, raíces, microorganismos, exudados radiculares, hifas fúngicas y fauna del suelo (Costa et al., 2018; Rillig y Mummey, 2006).
Por esta razón, un suelo bien agregado no solo es físicamente bueno, sino también biológicamente activo y organizado.
Cuando el suelo se compacta debido al laboreo excesivo, el agua se estanca, el oxígeno disminuye, los poros colapsan, las raíces dejan de crecer y la vida aeróbica se reduce.
En estas condiciones, pueden aumentar los procesos fermentativos y reductivos, o cualquier otro proceso desfavorable para el crecimiento de las plantas.
El Dr. Ingham enfatiza este punto: un suelo que pierde estructura también tiende a perder su vitalidad.
Naturalmente, en la naturaleza existen ambientes anaeróbicos con importantes funciones ecológicas y agroecológicas, como los humedales y los arrozales.
Pero en suelos agrícolas destinados a plantas que requieren raíces sanas y oxigenadas, las condiciones anaeróbicas generalizadas y persistentes son un signo de desequilibrio.
Por eso la compactación no es solo un problema mecánico.
También es un problema agroecológico.
Un suelo compactado no es simplemente «duro».
Es un suelo en el que la red trófica del suelo funciona mal o no funciona en absoluto.
La literatura confirma que la red trófica del suelo contribuye a servicios ecosistémicos clave, como el ciclo del carbono, el ciclo del nitrógeno y la regulación de la materia orgánica (de Vries et al., 2013; Bardgett y van der Putten, 2014).
Uno de los problemas relacionados con la fertilidad del suelo no es solo la presencia de nutrientes, sino también su biodisponibilidad.
Tomemos el fósforo como ejemplo.
Muchos suelos contienen cantidades significativas, pero no siempre son accesibles para las plantas. En suelos alcalinos, puede ser bloqueado por el calcio, mientras que en suelos ácidos, por el hierro y el aluminio.
Según la Red Tóxica del Suelo, la disponibilidad de nutrientes depende del pH, la textura, la humedad, el potencial redox, la actividad microbiana, la presencia de exudados radiculares, micorrizas, enzimas e interacciones tróficas (Jones et al., 2009; Philippot et al., 2013; Rillig y Mummey, 2006).
Las bacterias solubilizadoras, los hongos micorrícicos, los ácidos orgánicos, las enzimas y los depredadores microbianos son organismos capaces de transformar los componentes del suelo en nutrientes realmente disponibles para las plantas.
Las interacciones entre las raíces y los microorganismos influyen profundamente en la disponibilidad de nutrientes y la nutrición vegetal (Jones et al., 2009; Philippot et al., 2013).
Al mismo tiempo, la biodiversidad microbiana del suelo se considera un factor clave para la productividad vegetal y la estabilidad de los ecosistemas terrestres (van der Heijden et al., 2008; Bardgett y van der Putten, 2014).
Esto significa que los fertilizantes químicos no pueden reemplazar la función biológica del suelo.
Podemos añadir fósforo, nitrógeno o potasio, pero si el suelo está desprovisto de vida, compactado, oxidado o carece de raíces activas, seguimos trabajando con un sistema incompleto e ineficiente.
Debemos ver el suelo no como un simple almacén, sino como un sistema trófico complejo.
Las bacterias y los hongos del suelo son esenciales, pero por sí solos no son suficientes.
Absorben nutrientes y los retienen en su biomasa, lo que evita que se lixivien o se pierdan fácilmente. Sin embargo, si permanecen atrapados en la biomasa microbiana o fúngica, la planta no puede utilizarlos.
Es necesario dar un paso más.
Aquí es donde entran en juego los protozoos, nematodos bacteriófagos, nematodos fungívoros, microartrópodos y otros pequeños organismos del suelo.
Estos organismos se alimentan de bacterias y hongos y, al hacerlo, liberan nutrientes en formas más biodisponibles para las plantas.
Bonkowski (2004) describe este proceso como parte del ciclo microbiano del suelo: los protozoos, al alimentarse de bacterias, regulan la comunidad microbiana y contribuyen a la liberación de nutrientes en la rizosfera.
Por lo tanto, los nematodos bacteriófagos y los protistas son componentes igualmente importantes de la biodiversidad del suelo y pueden influir en la disponibilidad de nitrógeno y fósforo, afectando así el crecimiento de las plantas y el funcionamiento de los agroecosistemas, al igual que las bacterias y los hongos (Bonkowski, 2004; Trap et al., 2016).
Deberíamos explicar este mecanismo con mucha más frecuencia a los agricultores.
La fertilidad del suelo depende de muchos organismos que, en conjunto, son capaces de hacer que los nutrientes sean biodisponibles.
Desde esta perspectiva, el compost adquiere un papel crucial.
No se trata solo de un acondicionador de suelos rico en materia orgánica y fuente de nutrientes. Contiene bacterias, hongos, protozoos, nematodos beneficiosos, enzimas, metabolitos secundarios, sustancias húmicas y matrices orgánicas capaces de nutrir la vida del suelo.
Por esta razón, debe evaluarse no solo por su composición química, sino también por su calidad biológica y su capacidad para sustentar comunidades microbianas y redes tróficas funcionales (Bardgett y van der Putten, 2014; de Vries et al., 2013).
El compost de mala calidad, anaeróbico, inmaduro o putrefactivo puede generar problemas para los suelos y los cultivos agrícolas.
El compost maduro, bien oxigenado, estable y biológicamente rico puede, en cambio, ayudar a reconstruir o sustentar la red trófica del suelo, mejorar su estructura, nutrir la biomasa microbiana y favorecer la transformación de la materia orgánica (Costa et al., 2018; Bardgett y van der Putten, 2014).
Por eso deberíamos dejar de preguntarnos cuánta materia orgánica aportamos.
Sería más útil preguntarnos:
¿Qué tipo de vida estoy restaurando en el suelo?
Desde una perspectiva agroecológica, el compost debería servir principalmente para reactivar los procesos tróficos y biológicos.
Esto difiere de la fertilización convencional, que a menudo aplica un razonamiento lineal a sistemas no lineales.
¿Falta de nitrógeno? Añada nitrógeno.
¿Falta de fósforo? Añada fósforo.
Pero el suelo es un sistema complejo y sus respuestas no son lineales.
Añadir demasiado nitrógeno puede estimular el crecimiento vegetativo, pero también puede desequilibrar la relación entre plantas y microorganismos, aumentar la susceptibilidad al estrés biótico, promover pérdidas por lixiviación o emisiones gaseosas y reducir algunas simbiosis beneficiosas.
La disponibilidad de nutrientes y la respuesta de las plantas en sistemas agroecológicos equilibrados dependen de las interacciones entre la fisiología vegetal, la microbiota, la materia orgánica y las redes tróficas del suelo (Jones et al., 2009; Philippot et al., 2013; de Vries et al., 2013).
Por lo tanto, la gestión de la fertilidad debe integrar la química, la física y la biología del suelo (Bardgett & van der Putten, 2014; Trivedi et al., 2020).
Los enfoques agroecológicos de la fertilidad no apoyan los insumos externos con el único propósito de nutrir directamente a las plantas. En cambio, proponen el uso de compost, preferiblemente producido en la propia finca, para enriquecer la vida biológica del suelo y reactivar los procesos ecológicos.
Esta es la diferencia entre fertilizar y regenerar.
Fertilizar significa proporcionar algo inmediatamente disponible para la planta.
Regenerar significa restaurar las condiciones para que la planta pueda nutrirse a sí misma a través de la red trófica del suelo.
La regeneración también puede implicar el uso de matrices orgánicas dentro de la explotación agrícola, siempre que sean capaces de sustentar redes microbianas y tróficas funcionales (de Vries et al., 2013; Bardgett y van der Putten, 2014).
Otro aspecto central de la red trófica del suelo se refiere a la salud de las plantas.
Un suelo vivo, biológicamente rico y complejo no elimina mágicamente todas las enfermedades de las plantas, pero las controla con mucha mayor facilidad.
Crea un entorno equilibrado y dinámico, donde las raíces están rodeadas de bacterias, hongos, protozoos, nematodos, microartrópodos, micorrizas, biopelículas, exudados y metabolitos beneficiosos.
La microbiota de la rizosfera puede contribuir a la protección de las plantas mediante la competencia, el antagonismo, la estimulación de las defensas vegetales y la modulación del entorno radicular (Berendsen et al., 2012; Philippot et al., 2013; Trivedi et al., 2020).
En un suelo vivo y con una comunidad microbiana compleja, a un patógeno le resulta más difícil encontrar un espacio libre para expresar su patogenicidad.
Debe competir, enfrentarse a organismos antagónicos, sobrevivir y solo entonces intentar atacar a la planta.
La naturaleza supresora de los suelos también surge de esta complejidad: biodiversidad, competencia, depredación, antagonismo, estimulación de las defensas vegetales y estabilidad de las redes biológicas (Berendsen et al., 2012; Bardgett & van der Putten, 2014; de Vries et al., 2013).
Las investigaciones sobre el microbioma vegetal demuestran que las interacciones entre las plantas, las comunidades microbianas y el medio ambiente son cruciales para la conformación de la microbiota y la expresión de sus funciones beneficiosas relacionadas con la salud de la planta (Trivedi et al., 2020).
Por lo tanto, la defensa vegetal también debe concebirse como la construcción de un entorno radicular más fuerte y complejo. La red trófica del suelo nos revela otro aspecto importante: inocular un solo organismo no es suficiente.
Necesitamos crear una red y su contexto ecológico asociado.
Necesitamos crear las condiciones para que esa vida se alimente, se reproduzca y cumpla su función.
Las comunidades microbianas no operan aisladas de la planta ni del medio ambiente.
La microbiota radicular se forma mediante interacciones complejas entre el genotipo de la planta, el suelo, el clima, el manejo agronómico, la disponibilidad de carbono y las presiones bióticas (Philippot et al., 2013; Trivedi et al., 2020).
De manera similar, las funciones del ecosistema dependen de las propiedades generales de las redes tróficas del suelo, no de la simple presencia de un único grupo funcional (de Vries et al., 2013).
Si colocamos bacterias en un suelo sin carbono, sin raíces vivas, sin porosidad, sin humedad y quizás con exceso de sales, esas bacterias no podrán realizar milagros.
Si inoculamos hongos en un suelo continuamente labrado, con escasa cobertura y constantemente perturbado, será difícil construir una red fúngica estable.
Las hifas fúngicas y las micorrizas requieren continuidad física y mínima perturbación para contribuir realmente a la estructura del suelo (Rillig y Mummey, 2006).
La biología del suelo debe crearse y cultivarse.
Trabajar con la red trófica del suelo implica un cambio de perspectiva.
Esto implica mantener el suelo cubierto el mayor tiempo posible, activando así el flujo de carbono hacia el suelo y sustentando la rizosfera mediante raíces vivas y exudados (Kuzyakov y Domanski, 2000; Jones et al., 2009).
Una de las principales vías por las que el carbono vegetal ingresa al suelo y sustenta a los microorganismos, la microbiota radicular y los procesos tróficos es la rizodeposición (Kuzyakov y Domanski, 2000; Philippot et al., 2013).
Este proceso requiere reducir la labranza.
Cada proceso descompone los agregados, daña las hifas fúngicas, desestabiliza la estructura y acelera la oxidación de la materia orgánica (Rillig y Mummey, 2006).
También es necesario incrementar la biodiversidad vegetal.
Las diferentes plantas producen diferentes exudados y nutren distintas comunidades microbianas. La biodiversidad tanto superficial como subterránea está estrechamente interconectada, contribuyendo a la productividad, la estabilidad y el funcionamiento de los ecosistemas terrestres (van der Heijden et al., 2008; Bardgett y van der Putten, 2014).
Por lo tanto, la nutrición vegetal debe considerarse como el resultado de las interacciones entre las raíces, la microbiota, la disponibilidad de nutrientes y la red trófica del suelo (Jones et al., 2009; Philippot et al., 2013; Trivedi et al., 2020).
La fertilidad se convierte así en el resultado de prácticas agrícolas que sustentan la vida, y la red trófica del suelo representa la base ecológica de la fertilidad.
Desde esta perspectiva, la fertilidad no deriva de un suelo rico en elementos minerales.
Se deriva de un suelo en el que el carbono, las raíces, la microbiota, la estructura, la depredación, la descomposición y la disponibilidad de nutrientes funcionan como partes de una red alimentaria dinámica (de Vries et al., 2013; Bardgett y van der Putten, 2014; Trivedi et al., 2020).
Un suelo fértil es aquel capaz de transformar el carbono en vida, la biomasa microbiana en nutrientes disponibles y la materia orgánica en una reserva capaz de nutrir el sistema.
De la luz al carbono.
Del carbono a los microorganismos.
De los microorganismos a los nutrientes.
De los nutrientes a las plantas.
Y de las plantas, de vuelta al suelo.
Porque allí, en la oscuridad del suelo, tiene lugar una de las transformaciones más importantes del planeta.
La luz se convierte en carbono.
El carbono se convierte en vida.
Y la vida se convierte en fertilidad.
Francesco Di Lorenzo
Agrónomo
Bibliografía esencial
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