Los más importantes desde el punto de vista biológico y ecológico de la microbiota son los organismos del suelo sin clorofila, como bacterias, hongos, actinomicetos y sus protozoos (infusorios, amebas, gusanos de la raíz, etc.). Entre ellos, las bacterias fijadoras de nitrógeno son muy importantes, ya que satisfacer las necesidades de nitrógeno de las plantas es una tarea mucho más difícil que satisfacer sus necesidades de otros elementos minerales.
Al cultivar, incluso en suelos fértiles, la demanda de nitrógeno de las plantas sólo se satisface parcialmente con sus compuestos móviles en el suelo (entre el 30-40% y el 60%). Sólo el 2% de sus reservas totales se utilizan del suelo. Las plantas reciben suficiente nitrógeno de la atmósfera, pero no pueden absorber el nitrógeno libre del aire porque no pueden superar las fuerzas de enlace atómico de su molécula.
Por esta razón, las grandes reservas de nitrógeno de la atmósfera no están disponibles para las plantas. Por desgracia, las formas móviles de nitrógeno en el suelo tampoco son totalmente absorbidas por las plantas.
¿Cuáles son las fuentes de nitrógeno?
Se cree que una de las fuentes de nitrógeno en el suelo es la fijación del nitrógeno atmosférico por los microorganismos. A diferencia de las plantas, los microorganismos son capaces de oxidar el nitrógeno molecular. Otra fuente de reposición de nitrógeno en el suelo son los abonos minerales nitrogenados, producto de la fijación industrial del nitrógeno molecular atmosférico.
La bacteriorriza es una simbiosis entre las raíces de las plantas superiores y las bacterias de los nódulos que fijan el nitrógeno atmosférico y lo convierten en compuestos disponibles, enriqueciendo con él a la planta y al suelo.
Las raíces de la soja (Glycine max; Soja hispida, Soja japonica), los guisantes de vaca o caupí chino (Vigna unguiculata), las judías comunes (Phaseolus vulgaris), los guisantes (Pisum sativum), la alfalfa (Medicago sativa), el trébol o camalote (Trifolium) entran en simbiosis con bacterias (por ejemplo, Rhizobium y Bradyrhizobium) y forman bacteriorrizas. Los microorganismos forman parte de la rizosfera que rodea el sistema radicular de las plantas.
La acumulación de un gran número de bacterias en la rizosfera está asociada a la liberación de sustancias por las raíces que alimentan a estos microorganismos. El número de microorganismos en la rizosfera puede ser de 50 a 100 veces superior a su contenido en el suelo circundante. A medida que se profundiza en el suelo, su actividad disminuye debido al deterioro del régimen del aire, el encharcamiento, el contenido de óxidos de hierro y aluminio, etc. La masa total de todos los microorganismos en la capa superficial del suelo es de 6-10 t/ha. El sistema «microflora de la raíz – rizosfera» se forma inmediatamente después de la germinación de la semilla.
Estaría bien centrarse en el hecho de que, para adaptarse al entorno del suelo, el sistema radicular de las plantas no sólo puede cambiar sus características morfológicas, sino también afectar a los procesos de la rizosfera. Esto puede ocurrir mediante la regulación de la actividad fisiológica de las raíces, la liberación de compuestos orgánicos (ácidos, carbohidratos, enzimas y otras moléculas de señalización), la liberación de protones o cambios en el potencial redox. Sin embargo, el crecimiento de las raíces y los procesos de la rizosfera afectan a la transformación de las reservas de nutrientes del suelo, a su movilización y a su uso eficiente por parte de las plantas.
¿Cómo y dónde viven las bacterias?
De hecho, las bacterias viven en el suelo, donde entran en contacto con la raíz de una leguminosa (Fabaceae o Leguminosae). Si tiene el conjunto de genes adecuado, puede producirse una simbiosis. Las bacterias entran en la fibra de la raíz y se desplazan al centro de las células de la fibra. Su acumulación y multiplicación en las raíces provoca un crecimiento hipertrófico del parénquima cortical en forma de nódulos de una forma específica. Un nódulo está formado por un nido bacteriano conectado a los tejidos conductores de la raíz (floema y xilema). Las bacterias de los nódulos son capaces de fijar el nitrógeno atmosférico y convertirlo en compuestos orgánicos nitrogenados que las plantas utilizan durante la mineralización. Esta interacción es una simbiosis: las bacterias toman carbohidratos de las plantas y les dan compuestos minerales nitrogenados.
El proceso de fijación biológica del nitrógeno
El proceso de fijación biológica del nitrógeno molecular por procariotas, los microorganismos fijadores de nitrógeno del suelo, es importante para el enriquecimiento del suelo y crucial para la agricultura.
Los microorganismos fijadores de nitrógeno pueden absorber anualmente del aire entre 40 y más de 300 kg de nitrógeno por hectárea. Este nitrógeno no contamina el medio ambiente y no requiere grandes aportes de energía para su producción. La importancia del proceso de fijación biológica del nitrógeno queda confirmada por el hecho de que, en la práctica agrícola mundial, cada año se añaden al suelo 35 millones de toneladas de nitrógeno con fertilizantes minerales, mientras que las plantas absorben del suelo aproximadamente 75 millones de toneladas de este elemento en el mismo periodo. La diferencia entre estas cifras se compensa con la actividad de los microbios fijadores de nitrógeno, principalmente las bacterias de los nódulos, que fijan el nitrógeno molecular en formas fácilmente asimilables por las plantas.
Para una elevada actividad biológica del suelo, es necesario garantizar una reacción neutra o próxima a ella ligeramente ácida o ligeramente alcalina de la solución del suelo, ya que la mayoría de los microorganismos, especialmente las bacterias y algunos hongos, no se desarrollan en un medio ácido (a pH < 4,5 – 5,0). Además, si se ha alterado la rotación de cultivos, o el campo se cultivaba en monocultivo, y el agricultor tiene previsto cultivar este año plantas de la familia de las leguminosas (Fabaceae o Leguminosae), es necesario tratar las semillas con inoculantes (preparados biológicos que utilizan cultivos vivos de microorganismos útiles para las plantas). Proporcionan a la planta las cepas necesarias para la simbiosis, lo que a su vez aumentará la cantidad de nitrógeno y el contenido de proteínas.
Impacto de los macroelementos, mesoelementos y microelementos
En el sistema de aplicación de fertilizantes minerales y orgánicos en la rotación de cultivos de cualquier suelo y zona climática, es necesario controlar sistemáticamente el nivel de suministro del suelo con formas móviles de microelementos y macroelementos y su contenido en las plantas. Esto es especialmente cierto en el caso de las leguminosas, que requieren muchos más oligoelementos para la fijación activa del nitrógeno y la formación de biomasa.
Cabe señalar que los fertilizantes nitrogenados en dosis elevadas retrasan la síntesis y la actividad del complejo estructural de la nitrogenasa, una enzima clave en la fijación biológica del nitrógeno.
El amoníaco producido en el proceso de fijación del nitrógeno interactúa con los cetoácidos para formar aminoácidos primarios y amidas, que son sintetizados por una serie de enzimas. La entrada excesiva de nitratos en la planta altera el metabolismo normal de este proceso y el equilibrio del ciclo del nitrógeno.
Con niveles bajos de fósforo en el medio, se reduce la penetración de las bacterias en los pelos radiculares. Al mismo tiempo, diferentes cultivos de bacterias nodulares de la misma especie vegetal requieren diferentes cantidades de fósforo para su crecimiento y desarrollo.
El potasio desempeña un papel importante en la vida de las leguminosas. La carencia de este elemento provoca trastornos tanto en el metabolismo del nitrógeno como en el de los hidrocarburos. La falta de potasio debilita la unión del fósforo a los compuestos orgánicos. Las leguminosas, especialmente el altramuz y el trébol, son menos exigentes en cuanto al nivel de fosfato móvil y potasio intercambiable en el suelo que las no leguminosas. Para este grupo de cultivos, se requiere un criterio diferente para el suministro de fósforo y potasio al suelo y el cálculo de las dosis de abono fosfórico y potásico para la cosecha prevista.
El crecimiento de las raíces y de los órganos aéreos depende de la presencia de calcio en el medio de cultivo. Si falta este elemento, las paredes celulares se vuelven viscosas, especialmente las paredes de los pelos radiculares, lo que impide la infección de las bacterias de los nódulos de las leguminosas.
Con una cantidad suficiente de calcio y magnesio en el medio, las células de las bacterias de los nódulos permanecen activas durante mucho tiempo. Con la participación activa del magnesio, se activa el complejo enzimático de la nitrogenasa. La carencia de magnesio perturba la reproducción de las bacterias y reduce su actividad vital.
El molibdeno y el boro son oligoelementos especialmente importantes para las leguminosas. La falta de molibdeno frena la formación de nódulos, perturba la síntesis de aminoácidos libres y de lemoglobina. La carencia de boro impide la formación de haces vasculares en los nódulos y, en consecuencia, perturba el desarrollo del tejido bacteroide. Para superar y prevenir la posible manifestación de una carencia de estos importantes nutrientes minerales en la producción, se utilizan microfertilizantes en el tratamiento de las semillas antes de la siembra y en la aplicación foliar en la hoja.
Además de los elementos mencionados, también se necesitan otros oligoelementos como Cu, Zn, Mn. Intervienen en los procesos redox, en el metabolismo de los hidrocarburos y del nitrógeno, y aumentan la resistencia de las plantas a las enfermedades y a las condiciones ambientales adversas.
El cobre, el zinc y el manganeso contribuyen a la acumulación de compuestos orgánicos de fósforo en las plantas y al suministro de magnesio. El manganeso potencia el movimiento del fósforo de las hojas envejecidas a las jóvenes.
Así pues, una vez comprendidos todos los conceptos y procesos que tienen lugar durante la formación de las raíces de las leguminosas, podemos concluir que el calor, la humedad y los nutrientes por sí solos no bastan para obtener una buena cosecha.
Esperamos que la información que hemos tratado en este artículo le haya sido útil y le ayude a aumentar su cosecha.
