Los microbios del suelo están vivos barómetros de trabajo de la salud del suelo. Son responsables de convertir el nitrógeno atmosférico en formas que las plantas puedan utilizar, y para liberar nitrógeno al aire. Sin duda, las decisiones de gestión agrícola afectan a estos microscópicos caballos de batalla, pero, hasta ahora, los científicos no tenían una imagen completa de cómo la rotación de cultivos y la labranza influyen en el microbioma del suelo.

"La mayor parte de la investigación sobre la salud microbiana del suelo se ha realizado en un laboratorio o en un invernadero, o en experimentos de campo a corto plazo. Aquí en Illinois tenemos una oportunidad fantástica de ver lo que la gestión agrícola a largo plazo le hace al suelo, "dice María Villamil, profesor asociado en el Departamento de Ciencias de los Cultivos de la Universidad de Illinois y coautor de un nuevo estudio publicado en Ciencia del Medio Ambiente Total .

Aprovechando un experimento de campo de 20 años, Los científicos de cultivos de Illinois demostraron riesgos significativos asociados con las rotaciones continuas de maíz, tanto para la comunidad microbiana del suelo como para la salud ambiental a mayor escala.

"Para mantener los niveles de rendimiento bajo maíz continuo, se requiere más nitrógeno inorgánico, intensificando así el ciclo del nitrógeno y provocando un bucle peligroso, "dice Gevan Behnke, autor principal del estudio e investigador postdoctoral en ciencias de los cultivos. "El resultado es la acidificación y el aumento potencial de la pérdida de nitrógeno y las emisiones nocivas de óxido nitroso".

Rotar maíz con soja durante un año o más atenúa el efecto, los investigadores encontraron.

Los científicos de cultivos de Illinois plantaron por primera vez maíz y soja en el sitio experimental en 1996, con algunos campos en continuo maíz, otros en soja continua, y otros que rotan anualmente entre los cultivos. Dentro de cada sistema de cultivo, los campos no se labraron o se labraron con cincel cada año.

Behnke analizó muestras de suelo tomadas de cada tipo de campo en 2015 y 2016, extracción de ADN y medición de propiedades físicas y químicas.

"El análisis de ADN fue importante porque muchos problemas están relacionados con el ciclo del nitrógeno, si se trata de emisiones de óxido nitroso, lixiviación de nitratos a cuerpos de agua, o simplemente una acumulación tóxica de nitrógeno en el suelo, "Dice Behnke." Por lo tanto, estudiamos genes y grupos microbianos asociados con la fijación, nitrificación, y desnitrificación ".

El proceso de nitrificación microbiana convierte el fertilizante de amoníaco en nitrato, una forma mucho más móvil asociada con la escorrentía y la lixiviación. Desnitrificación por otra parte, convierte el nitrato en formas gaseosas, incluyendo óxido nítrico y nitroso, un potente gas de efecto invernadero.

Poniendo todos los datos juntos, los investigadores encontraron que el maíz continuo aumentaba la materia orgánica y la acidez del suelo, y condujo a un aumento de microbios involucrados tanto en la nitrificación como en la desnitrificación. Los investigadores encontraron el patrón opuesto en la soja continua, y resultados intermedios en las rotaciones maíz-soja.

"Estudios anteriores han demostrado que el maíz continuo emite más gases de efecto invernadero, pero nuestro estudio explicó por qué, a nivel microbiano, "Dice Behnke." Fue bueno ver que nuestros resultados coincidían así ".

El manejo de la labranza cero aumentó la materia orgánica del suelo, lo que llevó a suelos más ácidos y un aumento en la abundancia de bacterias que convierten el amoníaco en nitrato.

"El nitrógeno se deja en el suelo en los campos de labranza cero, mientras que la labranza realmente puede esparcir ese nitrógeno a lo largo de los 10 centímetros superiores. Sin embargo, la labranza por sí sola no fue un factor determinante de la abundancia microbiana tan fuerte como la rotación de cultivos, "Dice Behnke." En última instancia, reducir el número de años de maíz ayudará a disminuir los efectos negativos del maíz continuo en la salud del suelo ".

El primer estudio de su tipo no solo proporciona información fundamental importante sobre la salud del suelo en los sistemas agronómicos, también establece una línea de base para futuras investigaciones.

El programa de investigación más amplio de Villamil busca comprender cómo los cultivos de cobertura afectan la actividad microbiana del suelo cuando se agregan a las rotaciones de maíz y soja. Su equipo publicó recientemente un análisis de la investigación existente sobre el tema y completó dos años de muestreo de campo con cultivos de cobertura en el sitio a largo plazo.

"Cuadro grande, estamos analizando si existe la posibilidad de manipular la salud del suelo y el microbioma con cultivos de cobertura. En Illinois, estamos un poco atrapados con este sistema de maíz y soja. Nuestros resultados indican que alternar maíz con soja podría ayudar, pero son cultivos muy similares ambos muy extractivos, ", Dice Villamil." Necesitamos aumentar la diversidad de cultivos ya sea en el tiempo o en el espacio, y creo que los cultivos de cobertura son una de las soluciones que tenemos en este momento. Necesitamos tomar conciencia ".

Agrega que mejorar la salud del suelo es de suma importancia, independientemente del método.

"La salud del suelo tiene muchos vínculos con la salud ambiental, principalmente a través del control de gases de efecto invernadero, sino también a la salud humana. Investigaciones recientes encuentran correlaciones entre la biodiversidad microbiana del suelo y el microbioma humano. Por lo tanto, existe una gran necesidad de comprender realmente el funcionamiento de la salud del suelo en diferentes entornos agrícolas debido a estos fuertes vínculos con la salud ambiental y potencialmente la salud humana. "Ella dice." Un suelo sano apoya una vida sana ".

El artículo, "La acidificación en los monocultivos de maíz favorece a los hongos, bacterias oxidantes de amoniaco, y grupos desnitrificantes nirK, "se publica en Ciencia del Medio Ambiente Total .