Fecha

Aug 3, 2023

Autor

Dr. Rubén León

Temas

Biotecnología

Suelo

Biotechnology
20
Minutos de lectura

Recuperación de suelos para producción de alimentos

Aborda la urgente necesidad de recuperar suelos contaminados para preservar su salud y calidad.

La contaminación de suelos, por diferentes sustancias y/o productos genera efectos negativos que se incrementarán y serán cada vez más graves a nivel mundial, su determinación, minimización y tratamiento para alcanzar la recuperación de los mismos, constituye una necesidad, en la que los científicos tienen la tarea de desarrollar tanto el conocimiento científico como las bases para el desarrollo tecnológico necesario para la implantación.

La recuperación de un suelo contaminado tiene como finalidad lograr unos niveles aceptables de salud y calidad del suelo, entendida como la capacidad edáfica para mantener las funciones de productividad y de calidad ambiental, así como favorecer la salud vegetal.

Figura 1. Retos actuales y futuros de la agricultura.

Necesidades fundamentales de las plantas

Conocer la composición elemental de las plantas es muy importante ya que de esta manera nos permitirá saber sus necesidades básicas y el cómo actuar para satisfacer dichas necesidades. Como podemos observar en la Figura 2, las plantas se componen en alrededor del 93% de Carbono (C), Hidrógeno (H) y Oxígeno (O), también conocido como CHO; mientras que el 7% restante, está constituido por Nitrógeno (N), Fósforo (P), Potasio (K), Azufre (S), Calcio (Ca), Magnesio (Mg) y Silicio (Si), así como los denominados microelementos, tales como, Boro (B), Cobre (Cu), Hierro (Fe), Manganeso (Mn), Molibdeno (Mo), Selenio (Se), Zinc (Zn), entre otros; los cuales también son importantes para un cuidado adecuado y correcta nutrición de la planta.

Figura 2. Composición elemental promedio de las plantas.

Los tres procesos esenciales de las plantas
  • Respiración: Consiste en usar los azúcares producidos durante la fotosíntesis, además del oxígeno, para producir energía en forma de ATP, que es utilizado para el crecimiento y el desarrollo de la planta.

  • Hidratación: La obtención de agua (hidratación), por parte de las plantas, es muy importante, ya que, el agua es el principal transporte de los nutrientes desde el suelo a través de las raíces, hasta cualquiera de los organelos celulares donde se requieran, las reacciones bioquímicas del metabolismo se llevan a cabo en medio acuoso, el agua es el termorregulador de los seres vivos y, además, durante la fotosíntesis es necesario el agua para obtener los electrones y protones (H+) que, posteriormente, son transformados en moléculas de energía tales como ATP *y *NADPH. A simple vista, se puede observar cuando una planta está deshidratada, cuando sus hojas se enrollan, pierden su color, sus flores se secan y los frutos se arrugan, aunque esto puede ser ya de forma extrema sufriendo daños irreversibles.

  • Fotosíntesis: En general, durante este proceso, las plantas en sus hojas capturan y utilizan la energía de la radiación solar, específicamente la radiación fotosintéticamente actica (PAR, por sus siglas en inglés), el agua y las partículas de anhídrido carbónico (CO2) absorbidas a través de los estomas, para transformar la energía lumínica en energía química, en forma de azúcares, los cuales posteriormente son utilizados en el metabolismo para formar toda la diversidad de moléculas que serán parte de la estructura y funciones de la planta, así como de generar energía utilizable (ATP) durante el proceso de respiración.

Si realizamos una analogía de estos tres procesos en las plantas, con el ser humano podemos observar lo siguiente (Figura 3):

  1. En cuanto al proceso de respiración, en un ser humano, después de tan solo cuatro minutos sin respirar puede presentar daño irreversible en más del 50 % del tejido cerebral, si pasa de cinco a seis minutos sin oxigenación, se pueden presentar daños irreversibles en órganos vitales, tales como el corazón y los pulmones, mientras que, si una persona pasa alrededor de diez minutos sin respiración, puede presentarse muerte cerebral;

  2. En cuanto a hidratación se refiere, una persona puede resistir entre tres a cinco días sin beber agua a temperatura ambiente (25 °C) siempre y cuando sea con una baja actividad física y;

  3. Fotosíntesis - alimentación (obtención de energía química) un ser humano en condiciones normales puede resistir hasta un mes sin recibir alimento, lo anterior dependiendo de sus reservas.

Con lo anterior podemos ver la importancia que tiene el poner atención en estos procesos y el orden de importancia; poniendo en práctica el principio de la bioética de Lightbourn "no hacer daño y no estorbar", primero debemos asegurarnos que la planta esté respirando correctamente, que no estamos bloqueando este proceso vital para su existencia, de igual forma con la hidratación, no solo es proporcionar agua, es optimizarla, realizar un uso adecuado de ella cuando la planta lo necesite. Posteriormente verificar que no estamos bloqueando la fotosíntesis, la cual requiere de tanto de la respiración como de la hidratación para funcionar adecuadamente y, finalmente, ocuparnos de la nutrición, la cual, debe de estar enfocada en apoyar los procesos anteriormente mencionados y el metabolismo general de la planta, de acuerdo a sus necesidades, realizando lo anterior, se disminuirán en gran medida los problemas de enfermedades y/o ataques por patógenos, ya que tendremos una planta sana y con la producción de compuestos adecuados para su defensa.

Figura 3. Analogía de la importancia de los procesos de respiración, hidratación y fotosíntesis de las plantas, en comparación con la respiración, hidratación y alimentación de los seres humanos.

Si se atienden las necesidades de la planta y se nutre adecuadamente, el cultivo crece y produce unos buenos rendimientos, por el contrario, la falta y/o problemas de respiración, hidratación y fotosíntesis incide negativamente en la cantidad y en la calidad de la producción. Por ejemplo, es fundamental planificar y decidir sobre la dosis y la frecuencia del riego, antes y durante todo el ciclo de crecimiento del cultivo.Siempre es necesario conocer la capacidad de retención de agua en el suelo. La planta es el mejor indicador para el riego. Su sistema actúa en relación directa a los efectos climáticos como la radiación solar, temperatura, humedad relativa, velocidad del viento, etcétera, así como en relación a la disponibilidad y características del suelo. Es conveniente elaborar programas de riego personalizados por sector y por cultivo considerando la demanda climática, la disponibilidad y características del agua, la infraestructura y el diseño del sistema de riego, así como las características del suelo.

Degradación del suelo
¿Qué es el suelo?

Una definición común es la siguiente: Porción relativamente delgada de tierra firme constituido por minerales y materia orgánica. El tamaño de las partículas sólidas puede variar desde fracciones coloidales, hasta fragmentos rocosos.

Figura 4. Constitución en porcentajes de un suelo óptimo.

La degradación del suelo son los procesos inducidos por las actividades humanas que provocan la disminución de su productividad por alteración física, química y biológica o de su biodiversidad, así como por su capacidad actual y futura para sostener la vida humana. Los sistemas agrícolas actuales, para obtener rendimientos aceptables, requieren aplicaciones excesivas de fertilizantes químicos, tratando de asegurar, en el corto plazo, las ganancias por las cosechas. Sin embargo, este modelo no es sostenible desde el punto de vista económico y ecológico, pues el uso intensivo de festilizantes químicos en el suelo ha generado un problema global, causando agotamiento de los nutrientes y salinización del suelo, lo que a su vez ocasiona una notoria disminución de la fertilidad. Para establecer el grado de degradación del suelo, se tiene la siguiente clasificación en tres puntos:

  1. El usuario de la tierra no percibe este fenómeno: la erosión ocurre en niveles tolerantes y el rendimiento de los cultivos se mantiene.

  2. Por el uso intensivo de implementos agrícolas se produce la aparición de una capa compactada que impide la infiltración del agua y la penetración de las raíces.

  3. El proceso de erosión es tan violento que la tierra comienza a ser abandonada por el agricultor. El tiempo para llegar a la etapa 3 depende de la intensidad de aplicación de las prácticas inadecuadas de manejo.

En la degradación biológica del suelo se afectan las funciones agroecológicas que desempeñan las comunidades microbianas de la rizosfera, ocasionando una disminución significativa de esos 40 millones de microorganismos y más de 30,000 especies diferentes que deben de estar en un suelo fértil. Los desbalances en la cantidad y diversidad de microorganismos pueden tener consecuencias en la productividad de los cultivos.

  • Poblaciones benéficas: Favorecen el crecimiento y desarrollo de las plantas.

  • Comensales: Utilizan a las plantas como fuente de nutrientes sin afectarlas.

  • Fitopatógenos: Producen diferentes daños a las plantas.

Principales factores que inducen en la degradación del suelo

Los principales factores de degradación del suelo a nivel mundial son los siguientes:

  • Erosión

  • Cambio de carbono orgánico

  • Desequilibrio de nutrientes

  • Salinización y sodificación

  • Ocupación del territorio (urbanización)

En México la superficie con degradación química se estima que alcanza los 34 millones de hectáreas, siendo de los principales factores los siguientes: - Disminución de la fertilidad - Polución - Salinización - Eutrofización

Es importante enfatizar que el principal factor de origen antropogénico, que ocasiona la degradación de los suelos, es la aplicación desmedida de fertilizantes químicos, los cuales inducen el deterioro de la sustancia húmicas, pérdida de la funcionalidad y productividad agrícola.

Rizodeposición

La rizodeposición es un proceso que ocasiona una pérdida de hasta el 30% del carbono fijado por la planta durante la fotosíntesis, ya que, en un intento por mejorar las condiciones del suelo para permitir mayor absorción de agua y de nutrientes, las raíces liberan distintos compuestos orgánicos para mejorar las propiedades bio-fisicoquímicas del suelo. Sin embargo, esto ocasiona una importante pérdida de la productividad de los cultivos.

Estrategia clave para la recuperación de suelos destinados a la producción de alimentos.
Sistemas Integrales de Nutrición Coloidal - SINC®
¿Qué es SINC?

Los Sistemas Integrales de Nutrición Coloidal (SINC®), son una serie de cuatro pasos esenciales a seguir, denominados oxidar, coloidizar, estabilizar y nutrir, cuyo objetivo es el de llevar a cabo la recuperación de los suelos agrícolas, con el fin de obtener mejores rendimientos. Lo anterior, se realiza mediante el uso de Coloides Amfifilos Enantiomórficos, contemplando el cuidado de la propia planta, del agua y de la atmósfera. Por ello la conceptualización resumida de las palabras que conforman esta frase es la siguiente:

  • Sistema: Conjunto ordenado de normas, objetos y/o procedimientos, relacionados entre sí, que regulan el funcionamiento de una unidad con determinado objetivo

  • Integral: Comprende todos los elementos o aspectos de "algo"

  • Nutrición: Disciplina que estudia la relación entre alimentación y salud

  • Coloide: Sistema conformado por dos o más fases, normalmente una fluida y otra dispersa en forma de partículas

Los pasos a seguir para completar el esquema SINC®, se resumen a continuación:OXIDAREsto se realiza mediante la molécula Politionato–Hexationato, la cual funciona como un Activador de los procesos de óxido–reducción en el suelo.En este proceso se lleva a cabo la ruptura de estructuras sólidas para dar paso al oxígeno que inicia la recomposición del suelo, así como el paso del agua al descompactar la estructura granular a nivel nanométrico. Con lo anterior, se propicia una mejora de las condiciones para los procesos de respiración e hidratación mencionados anteriormente. Los suelos compactados propician mayor proliferación de microorganismos fitopatógenos, por lo que, al realizar este primer paso del SINC®, se puede llegar a reducir la presencia y/o ataque de estos microorganismos a las plantas.

COLOIDIZARCon el complejo Humalenato Biodinámico de Potasio se reestructura, acondiciona y activa las condiciones físicas, químicas y biológicas del suelo. Los humalenatos biodinámicos llenan los huecos carentes de materia orgánica para mantener una humedad constante y homogénea recuperando la estructura arcillo – húmico – cálcica del suelo y beneficiando el proceso de hidratación en las plantas.

Si deseas saber más acerca del Protocolo SINC® te recomendamos el artículo Sistemas Integrales de Nutrición Coloidal - Protocolo SINC® o bien contacta a uno de nuestros asesores agrológicos.

ESTABILIZAR

El complejo Humalenato cálcico helicoidizado reestructura y estabiliza el coloide arcillo– húmico–cálcico del suelo obtenido en el proceso de coloidización, además se obtiene un balance ideal para un nivel de pH adecuado en la rizósfera y cargas de energía para la movilización de nutrientes. Al llegar a la tercera parte del protocolo SINC® se obtienen los siguientes beneficios:

  • Proveer al suelo de los nutrientes ideales para el inicio del ciclo del cultivo.

  • Al desbloqueo de nutrientes se suma el factor calcio de alta traslocación que permite una emergencia y arranque armónico del cultivo, ya que el calcio es esencial en la estructura de la pared celular.

  • Se asegura la acción del ion calcio en las funciones de señalización delular.

  • El calcio proporcionado en el protocolo SINC® es un regulador osmótico y selectivo en la entrada de nutrientes a las células.

NUTRIR

Aplicación de protocolos de aplicación de materia coloidal para la transferencia de nutrientes con ultra e hyper asimilación los cuales crean condiciones edáficas y foliares ideales para lograr un tránsito adecuado de nutrientes integral; de esta forma, la planta al no ejercer un trabajo extra debido a diversos tipos de estrés, podrá trabajar en un ambiente más sano y con mayor fortaleza en todas las etapas fenológicas del cultivo.

Como conclusión...

Los cambios negativos en las características físicas, químicas y biológicas de los suelos incrementan la vulnerabilidad ante factores erosivos y destructores del suelo llevándolo a la muerte y la deserción.Un suelo nutrido y fuerte posee un equilibrio entre todos sus componentes para poder seguir cumpliendo sus funciones naturales. Si este equilibrio se interrumpe comenzarán a desarrollarse procesos catastróficos de deterioro y destrucción.

El conocimiento científico de la recuperación de suelos ha evolucionado desde el conocimiento básico del suelo (físico, químico y biológico), los factores determinantes del grado de contaminación y toxicidad, los condicionantes edafológicos y ambientales, la identificación de especies vegetales compatibles con el ecosistema, la biodisponibilidad de los contaminantes o la identificación de los indicadores de recuperación del suelo, hasta estudios en la rizosfera y la interacción con los microorganismos asociados, que son aspectos en desarrollo.

Hay que considerar el ecosistema en su totalidad además de sus componentes individuales y hay que desarrollar soluciones adaptadas a las condiciones edafo-climáticas específicas de cada caso. La finalidad de estas tecnologías es recuperar la salud del suelo para proporcionar un uso al mismo.Si bien las causas pueden ser variadas, las más comunes se asocian a la sobreexplotación agrícola en manos del hombre. Por eso, es muy importante generar conciencia y comenzar a cuidar y preservar nuestros suelos para mantener su correcta fertilidad, provisión de alimentos y agua, así como la prevención de desastres naturales.

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