Los 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.

El equipo utilizó una sonda desarrollada originalmente para medir la señal electroquímica de microbios en ambientes acuáticos. y lo probó en muestras de suelo saludables y no saludables para medir el metabolismo microbiano y otros indicadores de la salud del suelo. Esta investigación de prueba de concepto, publicado en Revista de la sociedad electroquímica , algún día podría conducir a un simple, prueba 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 está degradada en todo el mundo, "dijo Maren Friesen, profesor asociado en los Departamentos de Fitopatología y Ciencias de Cultivos y Suelos y coautor del estudio. "Una de las mayores barreras para mejorar los suelos es no poder tener rápidos, medición en tiempo real para desarrollar estrategias de gestión 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 ".

"Creo que este es uno de nuestros trabajos más importantes y tendrá un alto impacto en la determinación de la salud del suelo, "dijo Haluk Beyenal, profesor de la Escuela de Ingeniería Química y Bioingeniería Gene and Linda Voiland y autor correspondiente del artículo.

Otros coautores del estudio incluyen al becario de investigación postdoctoral Abdelrhman Mohamed, y los estudiantes de posgrado Eduardo Sanchez y Natalie Sanchez.

La salud del suelo es de vital importancia para la agricultura y el éxito de los cultivos en todo el mundo, pero medirlo no es sencillo. Los agricultores y los investigadores utilizan la química del suelo, análisis de nutrientes, mediciones de textura y 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 Los hongos y otros organismos desempeñan un papel fundamental en la movilización y el aprovisionamiento de nutrientes. defensa contra patógenos y crecimiento vegetal. Pero, hasta ahora, no ha sido simple, Manera 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, " ella dijo.

En el nuevo periódico, el equipo de investigación de WSU pudo medir la corriente a través del suelo para determinar la actividad microbiana, y distinguir suelos sanos y no saludables.

Los investigadores utilizaron una sonda que desarrollaron hace unos años para medir la señal electroquímica de microbios en ambientes acuáticos. Similar a cómo los humanos comen y respiran, los microorganismos ingieren los alimentos y luego utilizan los electrones liberados durante el metabolismo para obtener energía. Finalmente, los microbios dan estos electrones a una molécula aceptora como el oxígeno. La sonda que desarrolló el equipo reemplaza estas moléculas aceptoras con un electrodo. Usando este electrodo, luego pueden medir la corriente eléctrica y hacerse una idea de la magnitud de la actividad microbiana.

"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 idénticos entre sí en términos de composición del suelo. Ambos fueron recolectados de parcelas que no habían sido labradas, eran relativamente altos en materia orgánica, y tenía 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, aproximadamente el 1% del suelo más productivo.

"Hubo una diferencia realmente dramática en la cantidad de corriente generada, "dijo Friesen.

También encontraron otra diferencia entre los dos suelos en el potencial de circuito abierto medido en el suelo. Cuando agregaron azúcar para estimular la actividad metabólica, Los investigadores también observaron que las señales electroquímicas cambian en las muestras de suelo saludables y no saludables que convergen, lo que sugiere que la adición de azúcar estimuló la actividad microbiana en ambos tipos de suelo.

"Podríamos ver eso en un par de días, los microbios del suelo empezaron a respirar, "Dijo Mohamed.

Con solo las dos muestras de suelo comparadas inicialmente, los investigadores dicen que su idea sigue siendo solo una prueba de concepto. Tienen muchas preguntas adicionales, como qué están haciendo las criaturas para generar corriente y qué microorganismos específicos podrían estar 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 tenemos que trabajar en su interpretación ".

También quieren probar muchos más suelos, incluso en los 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 mundial sostenible de alimentos, Siento que esto tiene el potencial de ser una tecnología revolucionaria, "Dijo Friesen.