La importancia de la actividad enzimática en el suelo para la agricultura

El suelo es un recurso natural no renovable a una escala de tiempo humana (Albaladejo y Díaz, 1990).  Por eso es fundamental tomar medidas tendientes a su conservación y renovación. Estas medidas incluyen la prevención de la erosión, la mejora de la cobertura vegetal  y la reposición de los nutrientes que toman los cultivos del suelo.

El suelo desempeña tres funciones fundamentales, por un lado es el medio donde crecen las plantas, pero además actúa como regulador del flujo hídrico en el medioambiente y atenúa los efectos nocivos de los contaminantes mediante procesos físicos, químicos y biológicos.

Por estos motivos, en Ideagro creemos que debemos de potenciar acciones que maximicen su productividad a la vez que promuevan su conservación. Dicho esto, el objetivo ha se ser no solamente minimizar la degradación del suelo sino que además adoptar medidas de manejo del cultivo que tiendan a mantener la fertilidad del suelo.

El suelo es un sistema complejo, que se encuentra en un equilibrio dinámico donde los seres vivos que habitan en el tienen un papel fundamental en su fertilidad. Un suelo sano contiene una gran cantidad de organismos vivos que forman complejas y diversas comunidades. Estas comunidades están formadas por una gran cantidad de microorganismos como bacterias y hongos, hasta organismos como lombrices e insectos. Las raíces de las plantas también se pueden considerar organismos del suelo en vista de sus relaciones simbióticas y sus numerosas interacciones con otros componentes del suelo. Todos estos diversos organismos interactúan entre sí en el ecosistema del suelo, formando una compleja red de actividad biológica.

El suelo es un ambiente heterogéneo, discontinuo y estructurado dominado por una fase sólida donde los microorganismos forman micro-hábitats discretos dentro del suelo. Dichos microorganismos tienen un papel muy importante en la dinámica del ecosistema del suelo y la actividad enzimática asociada a ellos es un indicador de las diferentes funciones que cumplen en el suelo. Todos los suelos contienen un grupo de enzimas intracelulares y extracelulares con diferentes orígenes que pueden ser sintetizadas por plantas, animales y microorganismos (Gianfreda et al., 1996; Verdoucq et al., 2003). Las enzimas intracelulares se pueden encontrar en diversas partes de las células vivas en proliferación (Nannipieri et al., 1998). Sin embargo, las células vivas producen y secretan enzimas extracelulares que funcionan fuera de las células progenitoras como enzimas libres en una solución del suelo o como enzimas que todavía están asociadas con la superficie externa de la pared epidérmica la raíz o de la célula microbiana (Gianfreda , 2015). Estas enzimas no sólo están disponibles en las células muertas, sino que también pueden ser absorbidas en arcillas o integradas en sustancias húmicas. Esto significa que las enzimas del suelo cumplen un papel crucial en el movimiento de nutrientes del suelo, ya que transforman las sustancias contenidas en el suelo en compuestos más simples, liberando de esta manera nutrientes que pueden ser utilizados por las plantas a través de las raíces o bien por los numerosos organismos que habitan el suelo. Es decir, si en el suelo no ocurriera esta actividad enzimática el movimiento de nutrientes hacia la planta y en el propio ecosistema del suelo sería extremadamente bajo.

Las enzimas juegan un papel vital en la agricultura y en el ciclo de nutrientes, en particular, ya que se sintetizan, acumulan, inactivan y descomponen constantemente en el suelo (Balota y Chaves, 2010).

La actividad enzimática del suelo es la responsable de la formación de moléculas orgánicas estables que contribuyen a la estabilidad el ecosistema del suelo, e intervienen en los ciclos de los elementos como el del nitrógeno (ureasa y proteasa), del fósforo (fosfatasa) y del carbono (B-glucosidasa). Por ejemplo, la actividad total de los microorganismos del suelo se puede estimar midiendo la actividad de la enzima deshidrogenasa. Esta enzima juega un papel importante en la respiración. Por lo tanto, conocer la actividad deshidrogenasa de un suelo nos va a dar una idea global de la cantidad de energía en movimiento que hay en el suelo. Por otro lado, la fosfatasa activa la transformación del fósforo orgánico en fósforo inorgánico asimilable por el cultivo.

Beneficios de los suelos sanosDado que la calidad del suelo depende de las propiedades físicas, químicas, biológicas y bioquímicas del suelo, los cambios en estas propiedades deben tenerse en cuenta al evaluar los cambios en la calidad del suelo (Klein et al., 1985; Yakovchenko et al., 1996). Sin embargo, como los cambios en algunas propiedades del suelo pueden ocurrir muy lentamente o sólo pueden ocurrir cuando el suelo sufre cambios drásticos, tales propiedades no son adecuadas para estimar la calidad del suelo (Filip, 2002), y deben usarse propiedades que respondan rápidamente al estrés ambiental (Dalal, 1998). Las propiedades biológicas y bioquímicas del suelo responden rápidamente al estrés ambiental o a cambios en el manejo del suelo (Klein et al., 1985; Nannipieri et al., 1990). Además, incluyen propiedades que están directamente relacionadas con el número y la actividad de la microbiota del suelo (biomasa microbiana, respiración basal, etc.) así como las propiedades asociadas con la descomposición de los compuestos orgánicos presentes en los suelos y la liberación de nutrientes, es decir, la actividad de las enzimas hidrolíticas (Visser y Parkinson, 1992; Gil-Sotres et al. 2005). Dado que la actividad enzimática es altamente sensible a los agentes externos la medición de la actividad de numerosas enzimas hidrolíticas se ha utilizado ampliamente en los últimos años para estudiar el efecto de los cambios en el uso del suelo en los procesos que afectan el ciclo de la bio-elementos como el carbono, nitrógeno, fósforo y azufre (Bandick y Dick, 1999; Dick et al., 1994; Kandeler y Eder, 1993).

Ejemplo de la gran variabilidad de suelo que puede observarse dentro de una misma finca

Ejemplo de la gran variabilidad de suelo que puede observarse dentro de una misma finca

Los microorganismos ejercen una gran influencia en numerosas reacciones de oxidación, hidrólisis y degradación de la materia orgánica. Esto a su vez tiene un rol crucial en los ciclos de los elementos como el carbono, nitrógeno, fósforo y otros elementos necesarios para el desarrollo del cultivo. Teniendo en cuenta la importancia del suelo en la agricultura y los beneficios de los suelos sanos que apunta la FAO, en Ideagro hemos desarrollado un protocolo de ensayos que contempla la actividad enzimática del suelo ya que «medir la actividad enzimática del suelo es más importante como indicador de la acción fertilizante de un microorganismo que calcular su cantidad».

Determinación de la actividad enzimática del suelo

Determinación de la actividad enzimática del suelo

Estos datos permiten corroborar los efectos de los productos ensayados no sólo sobre la salud del suelo sino también sobre el flujo de nutrientes del suelo. Además, se pueden establecer correlaciones entre el estado del cultivo y el estado del suelo antes y después de la aplicación del producto. Con lo cual, la determinación de la actividad enzimática del suelo puede ser una herramienta adecuada a incorporar en el desarrollo de nuevos fertilizantes a base de microorganismos  (RD 999/2017).

Por otro lado, hay que tener en cuenta que los datos obtenidos a partir de las actividades enzimáticas de un suelo no son fáciles de interpretar y no existen valores de referencia, ya que dichos resultados son muy variables dependiendo del pH, el contenido de materia orgánica del suelo, etc. En las instalaciones de Ideagro hemos realizado más de 300 determinaciones enzimáticas de suelos de España, Portugal e Italia.

Este importante número de análisis nos ha permitido establecer correlaciones entre las actividades enzimáticas observadas y las propiedades físicas y químicas del suelo estudiado, sentando así las bases para la interpretación de los resultados de futuros análisis.