La presencia de altas concentraciones de sal y nitrógeno en suelos de túneles altos puede dificultar la reconstrucción de un microbioma de suelo saludable después de un evento de limpieza del suelo. según los ecologistas microbianos de la Facultad de Ciencias Agrícolas de Penn State.

Los resultados de sus investigaciones tienen importantes implicaciones para la fertilidad del suelo, y por extensión, salud y rendimiento de los cultivos, explicó Laura Kaminsky, un candidato a doctorado en fitopatología, quien dirigió la investigación bajo la dirección de Terrence Bell, profesor asistente de fitobiomas.

"Las plantas generalmente crecen mejor con una comunidad activa y diversa de bacterias, hongos y otros microbios en el suelo, ", dijo." Si estos microbios son eliminados por un evento de limpieza del suelo, queremos saber qué tan rápido se recupera el microbioma del suelo y qué microbios tienen más éxito en restablecerse. Nuestro estudio está sentando las bases para el futuro desarrollo de directrices que ayudarán a los agricultores a reconstruir el suelo mediante aditivos microbianos ".

Los investigadores se centraron en sistemas agrícolas que utilizan túneles altos, que son de plastico, estructuras parecidas a un invernadero colocadas sobre una sección del suelo del campo. Estas estructuras se utilizan para extender la temporada de crecimiento y para cultivar cultivos de alto valor como tomates en un entorno más protegido.

Sin embargo, la calidad del suelo debajo de túneles altos tiende a degradarse con el tiempo. "Si el mismo cultivo se cultiva en un túnel alto año tras año, los patógenos específicos de ese cultivo se acumulan en niveles cada vez más altos en el suelo y causan cantidades cada vez mayores de enfermedades de los cultivos, "Kaminsky dijo.

Una forma de manejar esta creciente presión de enfermedades es reducir la población de patógenos eliminando toda la comunidad microbiana del suelo. que se realiza con fumigación química o prácticas menos duras como la desinfestación anaeróbica del suelo y la solarización del suelo.

El problema, Kaminsky señaló, es que estas prácticas de limpieza del suelo eliminan indiscriminadamente los microbios del suelo, incluidos los microbios que brindan beneficios a las plantas de cultivo y los microbios que realizan funciones generales del suelo como el ciclo de nutrientes.

Los experimentos de Kaminsky y Bell, que tuvo lugar en el Laboratorio Buckhout en 2018 y 2019, analizó específicamente si la alta salinidad del suelo y las altas concentraciones de nitrógeno en el suelo, dos propiedades del suelo que a menudo se desarrollan bajo túneles altos con el tiempo, alteraron el desarrollo del microbioma del suelo.

Para hacer eso, los investigadores enterraron pequeñas bolsas de malla de nailon que contenían tierra "fuente" no esterilizada en tierra "receptora" esterilizada y las dejaron incubar durante siete semanas. Esto permitió que los microbios colonizaran el suelo receptor, simulando cómo los microbios del suelo que rodea un área de suelo despejado colonizarían de nuevo el suelo despejado con el tiempo. Los suelos receptores se modificaron con sal, nitrógeno, ambos o ninguno para determinar si estas propiedades afectaron la composición de las comunidades microbianas en el suelo receptor.

El equipo tomó muestras del suelo receptor en dos momentos:una semana y siete semanas de incubación. En cada momento, Los investigadores caracterizaron la comunidad microbiana midiendo la biomasa microbiana y tomando un catálogo de las especies bacterianas presentes mediante técnicas de secuenciación de genes.

Después de la primera semana, las comunidades microbianas tenían una biomasa relativamente baja y estaban dominadas por un conjunto muy limitado de especies de los géneros Bacillus y Paenibacillus. A las siete semanas, había presente una comunidad microbiana mucho más grande y diversa.

"En cada momento, había ciertas especies bacterianas presentes en cada microcosmos, independientemente del tratamiento del suelo receptor, "Kaminsky dijo." Llamamos a estos 'colonizadores universales, 'y la mayoría de ellos pertenecían al género Bacillus o Paenibacillus. Esto no es sorprendente, ya que se sabe que estos taxones bacterianos son ubicuos y de rápido crecimiento en el suelo ".

En los suelos receptores con sal y nitrógeno agregado, la acumulación de biomasa y diversidad bacteriana se limitó significativamente en relación con los suelos receptores sin aditivos. Es decir, Una mayor salinidad del suelo y un mayor nitrógeno del suelo retrasaron el restablecimiento de un microbioma diverso del suelo.

"No fue sorprendente que la alta salinidad del suelo produjera este resultado, ya que la sal supone un estrés significativo para muchos microbios, "Dijo Kaminsky." Fue algo sorprendente que un alto contenido de nitrógeno en el suelo produjera este resultado porque el nitrógeno es una fuente de nutrientes en lugar de un estrés. Sin embargo, puede haber favorecido un subconjunto menos diverso de microbios de rápido crecimiento, conduciendo a los resultados que vimos ".

Los resultados, publicado en Microbiología ambiental , sugieren que factores como la acumulación de nutrientes y sal, que puede ser particularmente problemático en sistemas de túneles altos, puede ser importante para determinar qué microbios colonizadores sobreviven, Dijo Bell. Señaló que Kaminsky ha desarrollado programas de Extensión de Penn State para compartir los resultados con los productores.

"Laura ha trabajado arduamente para desarrollar habilidades de investigación y comunicación de vanguardia que le permitan transmitir el estado del conocimiento en nuestro campo a los agricultores y otras partes interesadas, " él dijo.