Academia Mexicana de Ciencias
Boletín AMC/364/14
México, D.F., 20 de octubre de 2014

• Un resultado inesperado en un proyecto dirigido a la retención de agua en suelos de zonas semiáridas, permitió encontrar un sistema novedoso en el cual, mediante el uso de polímeros, se pueden crear nichos para el desarrollo de microorganismos y bacterias captadoras de nitrógeno que permitirán reducir el uso de fertilizantes químicos

El doctor Roberto Parra Saldívar, investigador del Tecnológico de Monterrey y miembro de la Academia Mexicana de Ciencias.
Foto: AMC.
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Algunas zonas para el cultivo agrícola en nuestro país se encuentran en condiciones semiáridas y sostener una buena producción resulta prácticamente imposible, por lo que es importante pensar en reactivar los suelos con baja disponibilidad de agua para aumentar la producción de alimentos. El problema a resolver es cómo retener el agua en suelos que resultan ser muy permeables y no conservan la humedad.

Científicos del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey experimentaron con polímeros sintéticos para evaluar cuánto podría mejorar la capacidad de retención de agua de los suelos. “En los cultivos, particularmente en sus primeras etapas, se requiere mantener la humedad del suelo en los primeros 15 centímetros, si logramos mantenerla podemos asegurar un ecosistema adecuado y, por tanto confirmar la viabilidad de las plantas”, dijo el doctor Roberto Parra Saldívar, integrante de la Academia Mexicana de Ciencias y líder del proyecto.

El problema que se presenta en varios suelos, continuó el investigador del TEC de Monterrey, es que el agua permea muy rápido a través del lecho dejando la capa del suelo superficial seca y no en condiciones adecuadas para el cultivo.

Añadió que su equipo de colaboradores venía trabajando bajo la hipótesis de que se puede utilizar un polímero y evaluar las condiciones en las que podría retener el agua en un tiempo más prolongado en comparación con el control, para que las raíces pudieran alimentarse y asegurar su viabilidad.

La ciencia detrás del polímero absorbente se encuentra en su estructura cristalina. El agua es atrapada en la matriz sólida del polímero, muy similar a lo que sucede en una gelatina, después saldrá –en el caso de los polímeros– conforme se evapore o lentamente se deshidrate; el agua atrapada en el polímero se libera en fase gas, pero en esta fase la planta no puede utilizar el agua, lo que planteó uno de los principales problemas para obtener los resultados deseados en la investigación.

“Hicimos pruebas en campo a pequeña escala y en invernaderos, estuvimos explorando con muchos polímeros artificiales, encontramos algunas ventajas pero también hallamos desventajas, como el costo y la aplicación en el suelo, esto nos indica que se requiere aún más investigación para buscar un producto natural derivado de un subproducto, y estamos trabajando en ello actualmente”, comentó Parra Saldívar.

Y aun cuando se encontró el polímero “absorbente”, se observó que el agua que retenía no era suficiente, y se creaba un problema entre la cantidad de sales disueltas y la capacidad del polímero para retener agua, por lo que la aplicación debía ser especializada para cada tipo de suelo. Además, “la planta y el suelo compiten por el agua. Esto es un problema porque debido a esta competencia el polímero no tiene los efectos calculados; no obstante, el resultado más importante de nuestro estudio es que el polímero o los compuestos que utilizamos como mejoradores de suelo podrían servir como sustrato sólido para permitir la viabilidad no de las plantas, en principio, sino de los microorganismos que hay en él”.

La importancia de formar un sustrato sólido con cierta actividad de agua, explicó Parra, es que constituye un ecosistema adecuado para el desarrollo de varios microrganismos que restablecen la capacidad ecológica del suelo, como los microorganismos fijadores de nitrógeno, los cuales están presentes naturalmente en el suelo pero no alcanzan a desarrollarse sin un poco de agua. O la formación de bacterias nitrificantes que utilizan el nitrógeno atmosférico y lo transforman en gas nitrógeno, en forma disponible para las plantas, formando una simbiosis, “como una fábrica verde de fertilizante sin impacto ambiental. Si no tenemos estas bacterias necesitamos agregar fertilizantes, es decir, los nutrientes que la planta necesita para desarrollarse”.

El efecto negativo que resulta del uso intensivo de fertilizantes químicos es el empobrecimiento de las propiedades naturales de la tierra, comentó el especialista en bioprocesos, quien ha venido observando que el suelo tiene menor capacidad de retención de los nutrientes a causa de esta práctica.

“Estos son una forma de sustituir artificialmente lo que la planta necesita, pero lo que ha sucedido es que la tierra se ha ido deteriorando en cuanto a su capa edafológica – todos aquellos elementos que la constituyen, así como sus características físicas, químicas y biológicas-, y se torna necesario intensificar progresivamente las tasas de dosificación de fertilizantes sintéticos. Agregar más fertilizantes también tiene un costo relativo al cambio climático, pues los procesos de producción son muy intensivos en energía, por ejemplo, entonces rompemos un ciclo natural para generar un ciclo artificial. Por si fuera poco, cada vez utilizamos más cantidad de fertilizantes para generar los mismos niveles de producción”, expuso Roberto Parra.

A pesar de que los resultados de la investigación no fueron los esperados, las conclusiones no dejan de ser un gran aporte a la ciencia, pues el grupo de investigación del doctor Parra, logró establecer un sistema adecuado para generar biofertilizantes a través de los polímeros al reactivar un nicho ecológico para el crecimiento y desarrollo de bacterias nitrificantes que pueden asegurar a los cultivos los nutrientes para su desarrollo, generando una nueva línea para el futuro que pueda disminuir el uso de fertilizantes químicos.

“El punto es que hay trabajar hacia una agricultura sustentable y seguir investigando para lograr reactivar o inocular la capa de bacterias nitrificantes o cianobacterias que pueden servir como biofertilizantes”, concluyó el investigador adscrito a la Escuela de Ingeniería y Tecnología de Información del Tecnológico de Monterrey.

Mariana Dolores.