Midiendo la electricidad del suelo nos da pistas sobre su salud
Por Tina Hilding, Universidad Estatal de Washington
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El suelo es una entidad viviente donde interactúan componentes biológicos y no-biológicos. El funcionamiento óptimo del suelo depende de un balance delicado entre todos sus componentes.
La salud del suelo es un fenómeno complejo que refleja la capacidad del suelo para soportar tanto el crecimiento de las plantas como otras funciones del ecosistema. Es un tema que ha teniendo más atención entre los estudiosos del suelo y del ambiente en los últimos años.
Investigadores de la Universidad Estatal de Washington han desarrollado una forma de evaluar la salud del suelo midiendo la corriente eléctrica producida por sus microbios más pequeños. Se usó una sonda desarrollada originalmente para medir la señal electroquímica de microbios en ambientes acuáticos y se probó en muestras de suelo saludables y no saludables para medir el metabolismo microbiano y otros indicadores de salud del suelo. Esta investigación de prueba de concepto, publicada en el Journal of Electrochemical Society, algún día podría conducir a una prueba sencilla, en tiempo real, para que los agricultores determinen si el suelo es productivo.
"El suelo sustenta todos los alimentos que comemos, y la mayor parte de los suelos, en todo el mundo, están en un estado degradado", dijo Maren Friesen, profesora asociada en los Departamentos de Fitopatología y Ciencias de Cultivos y Suelos y coautora del estudio. “Una de las mayores barreras para mejorar los suelos es no poder tener una medición rápida en tiempo real para desarrollar estrategias de manejo adecuadas para ellos. Este sensor tiene el potencial de poder realizar mediciones en tiempo real no solo de la estructura del suelo, sino también de su funcionamiento real. Sería un gran avance en el campo ".
La salud del suelo es de vital importancia para la agricultura y el éxito de los cultivos en todo el mundo, pero medirla no es sencillo. Agricultores e investigadores utilizan análisis químicos del suelo, de nutrientes, pruebas de la textura y las mediciones del pH para comprender las propiedades físicas y químicas del suelo. Si bien esa información puede ser valiosa, no siempre refleja cuán productivo es realmente el suelo.
Eso es porque una clave para la productividad del suelo es cómo funcionan los microbios, dijo Friesen. Miles de millones de bacterias, hongos y otros organismos desempeñan un papel fundamental en la movilización y el aprovisionamiento de nutrientes, la defensa contra patógenos y el crecimiento de las plantas. Pero, hasta ahora, no ha habido una forma simple y en tiempo real de medir la actividad microbiana. “Lo que hace que un suelo sea beneficioso para una planta es que está vivo y contiene todas estas bacterias y hongos”, dijo.
En esta investigación se midió la corriente a través del suelo para determinar la actividad microbiana y distinguir suelos saludables y no saludables. De manera similar a como los humanos comen y respiran, los microorganismos ingieren sus alimentos del suelo y luego usan los electrones liberados durante el metabolismo para obtener energía. Finalmente, los microbios dan estos electrones a una molécula receptora como el oxígeno. El equipo desarrollado por el equipo reemplaza estas moléculas receptoras con un electrodo. Con este electrodo,se puede medir los electrones transferidos y darnos una idea de la magnitud de la actividad microbiana.
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| Campos de arroz en Vietnam. Imagen por Pexels de Pixabay |
"Podemos medir la tasa metabólica de los microbios mediante la captura de electrones que se liberan como parte del metabolismo", dijo Mohamed, investigador postdoctoral en la Escuela Voiland. "Estamos viendo a los microbios respirar en el suelo".
Las dos muestras de suelo que utilizaron los investigadores fueron recolectadas del R.J. Cook Agronomy Farm y se veían casi idénticas entre sí en términos de composición del suelo. Ambas se recolectaron de parcelas que no habían sido labradas, tenían un contenido relativamente alto de materia orgánica y tenían el mismo pH y tipo de suelo. Pero los investigadores tenían datos que mostraban que uno de los suelos había sido significativamente más productivo en su rendimiento de trigo que el otro. Los investigadores encontraron que el suelo más productivo producía una corriente eléctrica mientras que el suelo menos productivo casi no producía corriente, alrededor del 1% del suelo más productivo.
Con solo las dos muestras de suelo comparadas inicialmente, los investigadores dicen que el experimento es slo una prueba de concepto. Tienen muchas preguntas adicionales, como qué están haciendo las criaturas para generar corriente y qué microorganismos específicos podrían haber en las muestras para crear un suelo productivo.
"Tenemos dos señales diferentes, pero ¿qué dicen realmente en términos de los parámetros fundamentales del suelo?" dijo Mohamed. "Ambos parámetros dicen cosas ligeramente diferentes y debemos trabajar en su interpretación".
También quieren probar muchos más suelos, incluso en campos agrícolas reales en lugar de en el entorno controlado de un laboratorio. Esperan eventualmente desarrollar una sonda portátil que pueda insertarse directamente en el suelo para proporcionar información en tiempo real.
“En términos de trabajar por una sociedad justa con una producción global de alimentos sostenible, creo que esto tiene el potencial de ser una tecnología revolucionaria”, dijo Friesen.
Basado en artículo de Tina Hilding, Directora de Comunicaciones, Colegio Voiland de Ingeniería y Arquitectura, Universidad Estatal de Washington, Pullman, Washington. Lea el artículo original en inglés.
