viernes, 20 de octubre de 2017

Fertilización orgánica o ecológica y fertilización biológica


Mucho se ha criticado el uso de fertilizantes sintéticos en la agricultura moderna, tildándolos de contaminantes del ambiente, tanto por su mala aplicación como por el consumo energético requerido para su producción. Paralelamente, se promueve la fertilización orgánica o ecológica, sobre la base de aplicar productos, sustancias o elementos de origen orgánico. Sin embargo, en mi opinión, en esta área hay mucha confusión con los términos utilizados para identificar estos productos y hay mucha exageración en el mal trato a los fertilizantes sintéticos.

Un excelente documento publicado por Intagri, organización mexicana líder en capacitación agrícola y transferencia tecnológica, preparado por el Dr. Ricardo Hugo Lira Saldívar (Lira S., R.H. 2017. Uso de Biofertilizantes en la Agricultura Ecológica. Serie Agricultura Orgánica. Num. 14. Artículos Técnicos de Intagri. México. 9p), me ha motivado a insistir en aspectos conceptuales de lo que podemos llamar genéricamente fertilización orgánica, que no es más que el uso de elementos o sustancias orgánicas como fertilizantes.

Comencemos por la descalificación de los fertilizantes sintéticos, lo cual se promueve fundamentalmente sobre la base de que su producción consume una gran cantidad de energía fósil y hay una importante emisión de CO2 al ambiente, además, su aplicación a los suelos de forma irracional puede conducir a la contaminación de aguas subterráneas especialmente por lixiviación de nitratos, y a la eutrofización de cuerpos de agua superficiales especialmente por excesos de fosfatos. Entonces, estos productos, mal utilizados, pueden ser causa de contaminación ambiental porque destruyen la calidad potable de las aguas subterráneas al recibir excesos de nitratos, poniendo en peligro la vida del hombre y animales que al consumir excesos de nitratos y nitritos en aguas y alimentos, van directo a la muerte víctimas de metahemoglobinemia, cianosis o síndrome del bebé azul y, además, contaminan cuerpos de agua superficiales por efectos de eutrofización que atenta contra la vida de la fauna acuática de ríos, lagos y lagunas.

La agricultura actual tiene necesariamente que utilizar un grupo de insumos agrícolas que son considerados ampliamente contaminantes del ambiente si no se utilizan adecuadamente. Así, insecticidas, fungicidas, otros biocidas y hasta los fertilizantes de origen químico, son catalogados de alta peligrosidad para la vida en el planeta por esos ecologistas. Quien no comprenda la complejidad de la agricultura, difícilmente puede entender la necesidad de aplicar este tipo de insumos de origen químico, por lo que siempre existirá la posibilidad de que surjan grupos de personas opuestas a estas tecnologías, tan necesarias para alimentar al mundo en la actualidad.

Si todos esos insumos de origen químico se utilizan racionalmente, con un claro conocimiento de las características de cada sistema suelo-planta-clima utilizado en la producción agrícola, su impacto sobre el ambiente puede minimizarse a niveles en los cuales, la renovación de los recursos naturales afectados, pueda realizarse en períodos de tiempo tolerables. Si con los desarrollos científicos y tecnológicos actuales dejamos de utilizar estos productos que son insustituibles en su totalidad, con toda seguridad los rendimientos de la mayoría de los cultivos disminuirían a niveles tan bajos que se tendría que incrementar considerablemente la superficie bajo cultivo. Esa ampliación de la frontera agrícola se tendría que realizar a expensas de la incorporación a la producción de áreas sensibles a la degradación, áreas correspondientes a refugios de fauna silvestre y nichos de especies vegetales que eventualmente pudiesen llegar a niveles de peligro de extinción, áreas protectoras de cursos de agua, áreas con suelos de calidad marginal donde los rendimientos serían muy bajos.

Por supuesto, la fertilización orgánica o ecológica que es la aplicación de abonos orgánicos, y la fertilización biológica, son herramientas importantes que en la actualidad permiten que las dosis de fertilizantes nitrogenados y fosfatados se puedan disminuir, llegando incluso a eliminarse los nitrogenados casi totalmente en cultivos de especies leguminosas y los fosfatados en algunos sistemas suelo-planta-clima muy específicos. Estas opciones ecológicas representan un complemento a la fertilización convencional, e irán ganando terreno al uso de los fertilizantes sintéticos en la medida que la investigación siga logrando avances importantes en esta área.

El término “fertilización biológica”, es empleado por Lira en su artículo previamente citado, para indicar que es el “uso de microorganismos benéficos como biofertilizantes (BF) para minimizar impactos de la fertilización convencional y asegurar la permanencia de la agricultura sustentable”. A esos microorganismos utilizados en agricultura se le ha dado diferentes denominaciones tales como fertilizantes bacterianos, fitoestimulantes, biopesticidas, bioinoculantes y otros, pero el término que más le aplican en la actualidad es BF. Sin embargo, el mismo autor incluye una cita refiriendo que “en un sentido estricto los BF no son fertilizantes que dan directamente la nutrición a las plantas, sino que son cultivos de microorganismos como bacterias, hongos, algas verde-azules, envasados en un material de soporte”. Entonces, son sustancias que contienen microorganismos vivos, que se aplican a semillas, plantas o al suelo, colonizan la rizósfera o el interior de la planta promoviendo el crecimiento al aumentar el suministro o disponibilidad de nutrientes. En lo personal estoy de acuerdo en que lo identificado como BF no pueden ser fertilizantes, por lo que he aplicado el término Fertilización Biológica, el cual defino de la siguiente manera:

Fertilización biológica es la utilización y mejoramiento de procesos o fenómenos naturales donde intervienen seres vivos, que sirven para mejorar la disponibilidad y aprovechamiento de los nutrientes esenciales por parte de las plantas. Además de la economía que se puede obtener en los costos directos de la producción agrícola al sustituir parte de los fertilizantes sintéticos, la fertilización biológica es una herramienta con inmensas probabilidades para desarrollar productos ecológicos. Aquí es necesario aclarar algunos conceptos relacionados con este tema, ya que como hemos visto con anterioridad, se tiende a considerar abonos orgánicos y fertilización biológica bajo el término general de biofertilizantes.

En mi opinión, biofertilizante (BF) es cualquier sustancia de origen vegetal o animal que se aplique al suelo para mejorar su fertilidad, es el caso de cualquier estiércol, humus de lombriz, compost, abono verde. Todos esos son fertilizantes orgánicos, de origen biológico, que tienen y generan vida al incorporarlos al suelo, por lo que son capaces de descomponerse, transformarse, mineralizarse. Los abonos orgánicos o BF además, mejoran las propiedades físicas de los suelos como estructura y porosidad, mejoran las propiedades físico-químicas del suelo al incrementar la capacidad de intercambio catiónico (CIC) para una mayor retención de nutrientes y amortiguar las variaciones del pH. En cuanto a su efecto sobre la vida del suelo, al aumentar los aportes de carbono se promueve un crecimiento marcado de la población de microorganismos incrementándose la actividad biológica del suelo, capaz de producir exudados que puedan favorecer la solubilización de nutrientes, mejorando, por lo tanto, las propiedades químicas y permitiendo en algunas oportunidades disminuir las dosis de fertilizantes químicos.

En relación a bacterias como Bradyrhizobium u hongos como las micorrizas, o  Bacterias Promotoras del Crecimiento Vegetal (BPCV o PGPR –Plant Growth Promoting Rizobacteria-), muchas personas los consideran biofertilizantes porque tienen vida, pero no entran en el concepto de fertilizante; sin embargo, participan en procesos que se utilizan en la “Fertilización Biológica”. Así, podemos destacar la fertilización nitrogenada biológica y la fertilización fosfatada biológica.

Fertilización nitrogenada biológica: se logra por medio del proceso de fijación  de nitrógeno (N) atmosférico en simbiosis con leguminosas, que realizan las bacterias del género Rhizobium y Bradyrhizobium; así como por organismos de vida libre tal como Azospirillum, Azotobacter y otros microorganismos asociados a otras especies de plantas. Se preparan productos con estos microorganismos para inocular las semillas previamente a la siembra y promover la fijación de N atmosférico.

Fertilización fosfatada biológica: en este caso del fósforo (P), ha tenido una gran significación el suministro de micorrizas a algunas especies de plantas. Estos hongos infectan las raíces causando una extensión del sistema radical por medio de sus hifas, permitiendo a la planta explorar un mayor volumen de suelo y por lo tanto mayor capacidad para absorber nutrientes, especialmente aquellos que tienen poca movilidad en el suelo como es el caso del fósforo. En el aprovechamiento de los fosfatos, también son importantes los microorganismos capaces de incrementar la solubilización del P del suelo, no disponible para las plantas debido a su baja solubilidad. En este sentido, se ha comprobado la efectividad de bacterias solubilizadoras de P (BSP) como Bacillus megaterium var. fosfaticum.

En conclusión, en la fertilización de cultivos se pueden combinar aplicaciones de abonos orgánicos o BF; con inoculantes de bacterias fijadoras de N atmosférico, micorrizas, BSP y BPCV (o PGPR); y con fertilizantes sintéticos; siempre sobre la base de un cabal conocimiento de cada sistema suelo-planta-clima. El suelo lo conocemos por medio de un análisis reciente con fines de fertilidad, la planta que vamos a sembrar nos permite conocer sus requerimientos nutritivos, y el clima predominante va a ser un factor que determina las expectativas de rendimiento de un determinado cultivo, para ajustar las dosis de nutrientes a aplicar.

Si estamos cerca de sitios donde se generan estiércoles de ganado bovino o de aves, o cerca de un central azucarero donde se genera cachaza o destilerías con producción de vinaza, se deben usar estos recursos como biofertilizantes. Si se van a sembrar especies leguminosas como la soya, es obligatorio aplicar la fertilización nitrogenada biológica con inoculantes a base de bradyrizobios, para asegurar el suministro del total de N requerido por el cultivo. Si vamos a sembrar cultivos de comprobado beneficio por las micorrizas como yuca, frijol, especies forrajeras de Stylosanthes, se deben hacer inoculaciones con estos hongos en una fertilización fosfatada biológica. En cada caso, conociendo los requerimientos del cultivo y la capacidad del suelo para suministrar nutrientes a las plantas, combinar todas esas opciones con la aplicación de los fertilizantes sintéticos, en dosis que completen la oferta de nutrientes esenciales, para lograr una adecuada nutrición vegetal. Recordemos, además, que son 13 nutrientes esenciales y hasta ahora se han logrado grandes avances en la fertilización biológica y orgánica o ecológica, solamente con nitrógeno y fósforo.

Recordemos que: SIN FERTILIZANTES es imposible producir la cantidad de alimentos que necesitamos para satisfacer los requerimientos de la población.

En Amazon está a la venta el libro del autor: “Fertilidad de suelos y su manejo en la agricultura venezolana”. Tiene información muy útil para mejorar la práctica de fertilización de los cultivos, con miras a una mayor productividad y a un mejor trato a los suelos y al ambiente en general.

Pedro Raúl Solórzano Peraza
Octubre 2017


martes, 17 de octubre de 2017

La fotosíntesis, el nitrógeno (N) y el magnesio (Mg)



CH=CH2                                             CH3
                                H
C                              C                      C
                C                           C
        H3C-C       I                                               II            C-C2H5

                        C              N                           N         C

             HC                                       Mg                                CH

                        C              N                            N                C
       
          H3C
                C           IV                                                        III          C-CH3
             H                         C                            C
                                     
                       HC                             C                       C

                        CH2
                                
                        CH2                           HC                      C=O

                        COOC20H39                             COOCH3

Diagrama de una molécula de clorofila. Es una molécula compleja en la cual el nitrógeno (N) se encuentra ubicado en los cuatro anillos pirrólicos y el magnesio (Mg) ocupa el centro de la misma.

Nitrógeno (N) y magnesio (Mg) son dos nutrientes esenciales, pertenecientes al grupo de los macronutrientes ya que son requeridos por las plantas en cantidades relativamente elevadas. Una vez que el N es absorbido por las plantas, se incorpora a los procesos metabólicos y va a formar parte de aminoácidos y proteínas; y algo muy importante, es constituyente de la molécula de clorofila en la cual está ubicado en los cuatro anillos pirrólicos. Por su parte, el magnesio, una vez que es absorbido por la planta, se convierte en activador de varias enzimas que intervienen en el metabolismo de carbohidratos, grasas y proteínas; además, ocupa el centro de la molécula de clorofila de la cual representa el 2,7%.

La clorofila es un pigmento de color verde, por lo que es responsable en buena parte del color característico del follaje de las plantas cuando están sanas. Estos dos nutrientes, N y Mg, son muy móviles dentro de la planta y por lo tanto su insuficiencia causa síntomas visuales que comienzan en los tejidos más viejos, y por participar en la estructura de la molécula de clorofila, estas insuficiencias se manifiestan con pérdida del color verde característico del follaje de las plantas. Cuando la deficiencia es de N, las hojas más viejas se van tornando pálidas hasta que alcanzan tonos amarillentos, y cuando la deficiencia es de Mg, aparece una clorosis intervenal también en las hojas más viejas.

Pero la clorofila no solo está presente en las plantas para comunicarle ese color verde, sino que está en los cloroplastos de las células para hacer posible que se realice la fotosíntesis, el cual es el proceso más importante que ocurre en la naturaleza, porque gracias a él se mantiene la vida en el planeta. La razón es que esta reacción metabólica permite producir materia orgánica, imprescindible para la constitución de los seres vivos, a partir de la presencia de luz y de sustancias inorgánicas. Sin la fotosíntesis no existiera vida en la tierra.

La función clorofílica, como también se le conoce, es un proceso sumamente complejo, pero expresado de una manera muy sencilla es la producción de sustancias orgánicas a partir de CO2 y H2O en presencia de luz y de la clorofila que se encuentra en los cloroplastos de las células. Consta de dos fases, la fotoquímica o Reacción de Hill, en la cual la clorofila absorbe todo el espectro de la luz visible excepto el verde (500-600 nm), y promueve una reacción química cuando la energía de los fotones causa la fotólisis del agua que se desdobla en oxígeno (O) e hidrógeno (H), el O es liberado a la atmósfera y el H es fuente de electrones para sintetizar ATP (Adenosin trifosfato) y NADPH (Nicotiamida adenin dinucleótido fosfato) encargados de almacenar y transportar energía. La energía luminosa se ha transformado en energía química.

La otra fase es la oscura (aunque se realiza en presencia de luz) o Ciclo de Calvin, referida a la fijación de CO2, que junto con el ATP logran formar el primer compuesto orgánico en forma de moléculas de gliceraldehido-3-fosfato, que tienen 3 átomos de carbono, a partir de las cuales se forman los carbohidratos. Esto lo hacen las plantas C3, las plantas conocidas como C4 añaden un paso más al Ciclo de Calvin y su primer compuesto orgánico resultado de la fotosíntesis es una molécula de 4 carbonos denominada oxaloacetato.

Hay otro grupo de plantas, las CAM (Crassulean Acid Metabolism) con el metabolismo ácido de las crasuláceas que consiguen fijar el CO2 por la noche ya que de día los estomas permanecen cerrados (cactáceas y otras). Durante la noche ocurre el intercambio gaseoso, expulsan oxígeno y absorben CO2 que lo mantienen en forma de ácido málico hasta la mañana siguiente, cuando en presencia de la luz, realizan la fotosíntesis extrayendo el CO2 del ácido para transformarlo en azúcares.

De esa manera, las plantas y todos los organismos autótrofos, resumen la historia de la vida en la tierra cuando son capaces de producir toda la materia orgánica que existe en el planeta, y siendo además los responsables de la presencia de oxígeno en la atmósfera. En un principio, la atmósfera no tenía oxígeno y era rica en CO2, vapor de agua y nitrógeno, un ambiente irrespirable para la gran mayoría de las especies actuales que requieren oxígeno para poder vivir. Así, las plantas y ciertas bacterias, hace más de 2.000 millones de años, iniciaron el proceso de fotosíntesis transformando la atmósfera al incrementar sustancialmente su proporción de oxígeno, posibilitando la vida actual.

Hay una fotosíntesis anoxigénica, que se realiza en medios acuáticos por las bacterias rojizas y verdes del azufre, las cuales utilizan el H del H2S liberando azufre; y otra oxigénica, que es realizada en medios acuáticos por algas y cianobacterias, y en medio terrestre por las plantas verdes, que utilizan el H del agua (HOH) liberando oxígeno a la atmósfera. Se estima que la cantidad de carbono (C) fijado en la fotosíntesis es espectacular, con una producción anual de materia orgánica seca del orden de 1,55x1011 toneladas, de las cuales aproximadamente 60% es formada en tierra firme y el 40% restante en océanos y aguas continentales.

En resumen, la ecuación general de la fotosíntesis es la siguiente:

                6 CO2 + 6 H2O            C6H12O6 + 6 O2

Es decir, se fija CO2 de la atmósfera y se libera Oxígeno en la producción de materia orgánica, razón por la cual, ya en 1772, el británico Joseph Priestly se refiere al papel depurador de la vegetación en la naturaleza, de la siguiente manera: “Por estos descubrimientos (la fotosíntesis) estamos seguros que los vegetales no crecen en vano sino que limpian y purifican nuestra atmósfera”.

Sembremos árboles, no talemos innecesariamente y cuidemos la vegetación existente.


Recordemos que: SIN FERTILIZANTES es imposible producir la cantidad de alimentos que necesitamos para satisfacer los requerimientos de la población.

En Amazon está a la venta el libro del autor: “Fertilidad de suelos y su manejo en la agricultura venezolana”. Tiene información muy útil para mejorar la práctica de fertilización de los cultivos, con miras a una mayor productividad y a un mejor trato a los suelos y al ambiente en general.


Pedro Raúl Solórzano Peraza
Agosto de 2017.