Los cultivos modernos a menudo se ven sometidos a una fertilización excesiva, lo que puede aumentar los rendimientos a corto plazo, pero también perjudica el medio ambiente debido a la escorrentía de nutrientes y a las emisiones de gases de efecto invernadero. Esta práctica, aunque efectiva en el momento, plantea serias preocupaciones sobre la calidad ambiental y la resiliencia de los agroecosistemas.
Además, los fertilizantes suelen ser ineficaces, ya que gran parte de los nutrientes aplicados se adhieren a las partículas del suelo a largo plazo, volviéndose inaccesibles para las plantas. La aplicación de dosis altas de fertilizantes solubles puede garantizar la productividad de los cultivos, pero a un costo elevado para la calidad del entorno y la capacidad de recuperación de los ecosistemas agrícolas. Esta estrategia de fertilización suele resultar en cultivos «perezosos», con sistemas radiculares poco desarrollados y una menor capacidad para adquirir nutrientes de los reservorios naturales del suelo.
Mejorar la resiliencia
En los vastos bosques de Canadá, los árboles prosperan en suelos empobrecidos en nutrientes gracias a la capacidad de sus sistemas radiculares profundos para acceder a los nutrientes y al agua. En los ecosistemas naturales, las plantas han evolucionado y desarrollado estrategias radiculares que les permiten absorber nutrientes de manera más eficiente. Esto se logra mediante el crecimiento de raíces más grandes y activas, que les ayudan a acceder a más nutrientes del suelo. En ocasiones, las plantas establecen asociaciones con microorganismos del suelo para aumentar su capacidad de absorción de nutrientes. A medida que las raíces absorben nutrientes, también liberan ciertas moléculas en el suelo, conocidas como exudados radiculares.
Estos compuestos contribuyen a la descomposición de la materia orgánica y a la disolución de las partículas del suelo, haciendo que los nutrientes atrapados sean accesibles para la absorción radicular. Los exudados radiculares también sirven como fuente de energía para los microorganismos del suelo, lo que más adelante apoya el almacenamiento de carbono en el suelo y mejora su salud en general.
El Laboratorio SoilRes3 de la Universidad de Columbia Británica lleva a cabo investigaciones interdisciplinarias sobre la génesis del suelo para descubrir cómo los procesos a escala microscópica moldean las propiedades y la resiliencia de los ecosistemas a escala macroscópica. Nuestro trabajo pedológico, centrado en las interacciones suelo-planta, examina las complejas relaciones entre la tierra y las personas a través de diversos contextos eco-culturales, con el objetivo de fortalecer la resiliencia, resistencia y restauración de los ecosistemas.
Al estudiar las interacciones suelo-planta en ecosistemas naturales, hemos descubierto que reducir ligeramente la fertilización podría beneficiar a los cultivos a largo plazo. Disminuir la cantidad de fertilizante podría aumentar la producción de exudados radiculares, mejorando así la capacidad de las plantas para absorber nutrientes de manera autónoma, en lugar de depender de insumos externos. El incremento de la actividad microbiana en la rizósfera, junto con el aporte directo de carbono al suelo, podría también contribuir a la salud del mismo.
Estrategias alternativas
El nitrógeno y el fósforo son los dos nutrientes más importantes para el crecimiento de las plantas y, a su vez, los más utilizados en forma de fertilizantes a nivel mundial. Nuestro equipo de científicos del suelo revisó 36 estudios que abarcaban 30 cultivos y contextos de suelo diferentes. Comparamos cómo respondieron las plantas bajo dos condiciones de fertilización: una con la cantidad habitual de fertilizante para maximizar el rendimiento, y otra con menos fertilizante, especialmente menos nitrógeno y fósforo.
Los hallazgos revelaron que reducir la fertilización con fósforo hasta la mitad incrementó la exudación radicular en un 30%, mientras que solo disminuyó ligeramente el crecimiento del cultivo en un 2%. En contraste, la reducción del fertilizante de nitrógeno incrementó la exudación radicular en un 7%, pero redujo el crecimiento de las plantas en un 20%. Estos resultados indican que optimizar el uso de fósforo en la agricultura puede estimular sistemas radiculares más activos y aumentar la producción de exudados.
La optimización del fertilizante de fósforo para potenciar la exudación radicular sin sacrificar el rendimiento depende en gran medida del tipo de suelo. Los suelos en Columbia Británica difieren significativamente de los de Manitoba, Québec y Saskatchewan, y el impacto de los exudados radiculares sobre la absorción de nutrientes y la captura de carbono varía según las condiciones del suelo (pH, mineralogía, humedad, textura).
Por ello, la estrategia propuesta—limitar los fertilizantes para maximizar la actividad radicular—debe ser probada en condiciones del mundo real, con agricultores, a través de suelos y sistemas de cultivos diversos. El siguiente paso será examinar las respuestas de exudación radicular y sus efectos bajo diversos contextos fisicoquímicos y eco-culturales del suelo. Los ensayos de campo son esenciales para adaptar este enfoque a las condiciones locales y asegurar su efectividad y escalabilidad.
