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Intensificación ecológica: mejorar la producción agrícola a través de la biodiversidad

En esta primera entrega del número especial sobre agricultura y biodiversidad, os traemos el resumen de un artículo liderado por Franz Bender (University of California, Berkeley) en el que los autores muestran cómo podemos revolucionar la agricultura incrementando la biodiversidad del suelo. Además, David S. Pescador, Pablo García-Palacios y Fernando Maestre (Universidad Rey Juan Carlos) nos hablarán del proyecto europeo Digging Deeper, a través del cual están estudiando de forma observacional y experimental cómo la diversidad de plantas y cultivos influye en la diversidad microbiana y cómo estos microorganismos, a su vez, podrían aportar beneficios relacionados con una mayor productividad y salud de las plantas.

El suelo es uno de los ecosistemas más diversos e importantes del planeta

Se estima que en un solo gramo de suelo hay más de 1000 millones de bacterias pertenecientes a decenas de miles de especies, más de 200 m de tejidos constituidos por hongos y una enorme variedad de invertebrados como lombrices, colémbolos y escarabajos (ejemplos 1 y 2). Todos estos organismos juegan un papel fundamental a la hora de aumentar la fertilidad del suelo, reciclar la materia orgánica muerta, controlar plagas y permitir la vida en el medio terrestre. Sin embargo, hasta el momento, no hemos prestado la atención suficiente a esta enorme biodiversidad y las prácticas agrícolas actuales ignoran o incluso perjudican a estos organismos, reduciendo así los beneficios que nos proporcionan. Además de dañar el suelo, la agricultura intensiva, pese a ser muy productiva, causa grandes impactos en ríos, lagos, biodiversidad terrestre y lleva asociada la emisión de grandes cantidades de gases de efecto invernadero

Un solo gramo de suelo hay más de 1000 millones de bacterias pertenecientes a decenas de miles de especies, más de 200 m de tejidos constituidos por hongos y una enorme variedad de invertebrados

Por este motivo, Franz Bender y sus colaboradores han hecho una revisión de los beneficios que la biodiversidad puede aportar a la agricultura y abogan por un nuevo concepto, la intensificación ecológica, donde la biodiversidad del suelo y las funciones que esta realiza serían la clave para mejorar la sostenibilidad de la agricultura. En el artículo, los autores viajan por los distintos micro-mundos y compartimentos del suelo para enseñarnos cómo una mayor presencia y diversidad de hongos microscópicos (formando micorrizas), bacterias e invertebrados pueden aumentar la productividad de las plantas en agrosistemas y ecosistemas naturales y convertirse así en los mejores aliados de los agricultores.

Las micorrizas son asociaciones simbióticas de hongos con las raíces de las plantas de manera que aumentan la capacidad de la plantas para obtener agua y nutrientes. Los finos tejidos del hongo, llamados hifas, son capaces de alcanzar lugares donde las raíces de las plantas no llegan, y transportar desde ahí recursos para la planta, recibiendo el hongo a cambio azúcares y alimento. Además, la presencia de micorrizas reduce la pérdida de nutrientes, la contaminación de las aguas y la emisión de óxido nitroso (N2O), que es un gas de efecto invernadero.

El suelo como almacén de carbono

Por otro lado, el suelo tiene una gran capacidad para retener carbono, por lo que tiene una gran capacidad de influencia sobre el clima. Tanto es así, que contiene más carbono que el que se encuentra almacenado entre la atmósfera y todos los seres vivos en conjunto. Este carbono es un alimento clave para bacterias, hongos y otros microorganismos, cuya diversidad y abundancia resulta fundamental para retenerlo en el suelo en forma de compuestos orgánicos, evitar que pase a la atmósfera en forma de CO2 y mejorar  además la estructura y fertilidad del suelo.

El suelo contiene más carbono que la atmósfera y todos los seres vivos en conjunto

La importancia de la diversidad de cultivos en la salud del suelo

Sin embargo, el conocimiento que tenemos sobre cómo aplicar las técnicas de intensificación ecológica en la agricultura está todavía en una fase inicial. Por este motivo, el proyecto Digging Deeper, en el que participan investigadores de cinco países europeos (Alemania, España, Francia, Suecia y Suiza), trata de evaluar el impacto de las prácticas agrícolas, en concreto aquellas vinculadas a la rotación y diversidad de cultivos, sobre las comunidades de microorganismos del suelo y otros factores ligados a los beneficios que proporcionan los agrosistemas. David S. Pescador, Pablo García-Palacios y Fernando T. Maestre son los investigadores del Laboratorio de Ecología de Zonas Áridas y Cambio Global (Universidad Rey Juan Carlos) que integran la representación española en este proyecto.

Miembros del Laboratorio de Ecología de Zonas Áridas y Cambio Global de la Universidad Rey Juan Carlos

Así, durante el año 2017, el equipo científico de Digging Deeper se dispuso a recoger muestras en campos de cultivo desde el sur de España hasta el norte de Suecia. En concreto, muestrearon 153 campos de trigo o cebada con diferentes niveles de diversidad vegetal entre rotaciones, incluyendo desde campos donde sólo se había sembrado trigo durante los últimos 10 años, hasta campos donde en ese tiempo se habían cultivado más de 10 especies diferentes. En cada una de estas parcelas, estos investigadores han recogido muestras de suelo para determinar su biodiversidad, midiendo el número de especies de bacterias, arqueas, hongos, micorrizas y protistas. Además, también caracterizaron las funciones que realizaba cada suelo y la productividad de la cosecha. A su vez, y para hacer partícipes a los agricultores dueños de los terrenos muestreados, el equipo científico de Digging Deeper realizó una serie de encuestas preguntándoles sobre la gestión de sus cultivos (historial de rotaciones, laboreo aplicado, uso de fertilizantes, pesticidas o herbicidas) y sobre la importancia que tienen para ellos los diferentes beneficios que prestan los campos de cultivo. Esta investigación mejorará sin duda el conocimiento que tenemos acerca de cómo la diversificación de los cultivos y los organismos del suelo pueden incrementar los beneficios tan importantes que nos ofrecen los agrosistemas, como la producción de alimento, la mitigación del cambio climático o el mantenimiento de los modos de vida ligados al medio agrícola.

Recolección de muestras llevada a cabo por uno de los investigadores del proyecto Digging Deeper en una parcela al norte de Barcelona (España). Foto: David S. Pescador

Referencias

Bender, SF., C. Wagg, M.G.A. van der Heijden. 2016. An Underground Revolution: Biodiversity and Soil Ecological Engineering for Agricultural Sustainability. Trends in ecology & evolution 31 (6), 440-452 DOI: 10.1016/j.tree.2016.02.016