Aliados invisibles: microorganismos de uso agrícola

Los microorganismos desempeñan un papel crucial en el presente y el futuro agrícola. Pueden ser utilizados en productos biotecnológicos para mejorar el rendimiento de los cultivos, controlar plagas y enfermedades y promover la salud del suelo. 

En este artículo vamos a hacer un recorrido sobre el uso de microorganismos en la agricultura y la importancia de estos para la propia sostenibilidad del sector.

De dónde venimos

El empleo de microorganismos en cultivos tiene raíces antiguas. Existen incluso registros que indican que los agricultores sumerios ya utilizaban compost y estiércol para mejorar la fertilidad del suelo, los cuales contienen comunidades microbianas beneficiosas (figura 1). 

Muchos de vosotros también conoceréis el ejemplo de las bacterias fijadoras de nitrógeno, como las del género Rhizobium, que han establecido de forma natural simbiosis con leguminosas y se han convertido en indispensables para que el desarrollo de estos cultivos. Evidentemente, en aquel entonces no se conocía la actuación implícita de los microorganismos en estos procesos. 

No fue hasta que, a principios del siglo XX, Martinus Beijerinck y Sergei Winogradsky realizaron investigaciones sobre la microbiología del suelo y el ciclo de los nutrientes, descubriendo el papel de las bacterias fijadores de nitrógeno y las bacterias nitrificantes, respectivamente. 

Figura 1. Contexto histórico del uso de microorganismo en la agricultura. A la izquierda, una de las tablillas cuneiformes halladas en el archivo de Lagash. En algunas de estas escrituras cuneiformes se hablaba sobre el manejo del ganado y su relación con la agricultura a través del estiércol. En el centro, William Gibbs (1790-1875), el mayor exportador británico de guano de la época. A la derecha, Serguéi Vinogradski (1856-1953), descubridor del proceso biológico de la nitrificación y del papel de los microorganismos en él. Fuente de las imágenes: 1, 2 y 3.

A partir de la segunda mitad del siglo XX, el uso de productos químicos en la agricultura se expandió ampliamente. El empleo de pesticidas, herbicidas y fertilizantes sintéticos permitió un aumento significativo de la productividad, pero también trajo consigo consecuencias ambientales, como la contaminación del agua, la degradación del suelo y la pérdida de biodiversidad. Con el tiempo, surgió una mayor conciencia sobre los efectos adversos de estos químicos, lo que llevó a la necesidad de encontrar alternativas más sostenibles, llegando al punto en el que nos encontramos ahora.

Dónde estamos

Fue en este contexto donde el progreso científico ha permitido identificar microorganismos clave para generar productos biotecnológicos para su uso comercial.

Actualmente, se conocen muchos microorganismos con capacidad biofertilizante, bioestimulante y de biocontrol (figura 2). Según su naturaleza, pueden ayudar a fijar y solubilizar nutrientes, inducir fitohormonas, ayudar al control biológico (producción de toxinas, competencia de recursos, parasitismo directo…) o inducir resistencias en la planta. 

Figura 2. Enfrentamientos entre microorganismos. A la izquierda, a través de un microscopio electrónico de barrido, se puede apreciar una Trichoderma harzianum (Th) atacando al oomiceto fitopatógeno Phytophthora capsici (Pc). En el centro, vemos un enfrentamiento in vitro de Fusarium oxysporum (rosa) frente a dos Bacillus subtilis. A la derecha, un enfrentamiento de Fusarium oxysporum frente a Trichoderma viride. Fuente de las imágenes: 1, 2 y 3.

En España, un país con una rica diversidad agrícola, pero con suelos afectados por el uso intensivo de químicos en el pasado, estos productos se presentan como soluciones clave en esta transición. 

Muchos hongos, bacterias, extractos de microalgas, además de algunos nemátodos y virus, están actualmente registrados en España como fitosanitarios o como productos fertilizantes o bioestimulantes (tabla 1). 
 

En la normativa nacional para los fertilizantes, los productos basados en microorganismos están separados según su naturaleza, todos incluidos en el grupo 4 'Otros abonos y productos especiales' del RD 506/2013 (Anexo I), modificado a través del RD 999/2017. 

No obstante, no se hizo una distinción entre fertilizantes y bioestimulantes hasta la Reg. UE 2019/1009, donde si se definió el concepto de bioestimulante. 

Actualmente, no se pueden diferenciar entre los microorganismos usados como bioestimulantes y biofertilizantes en la base de datos del registro de fertilizantes. Sin embargo, la mayoría de los bioestimulantes se podrán encontrar filtrando por 'Micorrizas', 'Microorganismos no Micorrícicos' o 'Mezcla de microorganismos'. 

Los microorganismos que se usan como biofertilizantes, los podréis encontrar principalmente en 'Abono con micorrizas', 'Abono con microorganismos no micorrícicos' o 'Abono con microorganismos'. Aunque algunos microorganismos comparten capacidades estimulantes y fertilizantes, lo normal es que aquellos que ayuden a fijar o solubilizar nutrientes, se consideren biofertilizantes, mientras que los que favorezcan el crecimiento radicular o mejoren la eficacia frente a estrés abiótico se puedan agrupar como bioestimulantes.

A nivel nacional, en 2024, el mercado de los productos bioestimulantes fue de unos 83 millones de euros, suponiendo además el 20,7 % del mercado de los fertilizantes, después de más de cinco años en crecimiento. Específicamente, los bioestimulantes microbianos suponen un 15 % del mercado de bioestimulantes totales, siendo más comunes las bacterias (96 %) que los hongos (4 %) en este tipo de productos.

Por otro lado, los microorganismos de biocontrol los podremos encontrar en el buscador del registro de productos fitosanitarios y en las propias materias activas aprobadas a nivel europeo, regulados por el Reg. CE 1107/2009. 

Los nemátodos se registran junto a los organismos de control biológico (OCB, RD 534/2017), que no están sujetos a las mismas restricciones que los fitosanitarios, por lo que no aparecen en las mismas bases de datos.

No obstante, más allá de los propios microorganismos comerciales que se incorporan en productos y se aplican en función de la necesidad o solución que busquemos, también se está poniendo en valor el cuidado del propio microbioma natural del suelo. 

Está demostrado que si se favorecen tanto la cantidad de microorganismos como aquellas especies de especial interés agronómico que ya estén en nuestro suelo, el cultivo necesita menos fertilizantes y obtiene una mayor resistencia a enfermedades (figura 3). Para la conservación de la microbiota del suelo, las buenas prácticas de conservación y manejo de los cultivos son esenciales, y pueden ser monitorizadas a través de diferentes indicadores de salud. 

Figura 3. Funciones de los microorganismos interés agrícola. Los microorganismos contribuyen a la salud y el crecimiento de la planta. La diversidad de estas comunidades microbianas es crucial para la productividad de los cultivos. Fuente imagen: 'Metagenomic Analysis for Unveiling Agricultural Microbiome'. 

Hacia dónde vamos

El uso de productos basados en microorganismos, así como el favorecimiento de la microbiota natural del suelo, reducen la dependencia de insumos químicos, mejoran la salud del suelo y fomentan la sostenibilidad agrícola, desempeñando un papel clave en el cumplimiento de los objetivos medioambientales y sociales de la Agenda 2030. Entre estos, destacan metas concretas como la reducción del uso de pesticidas en un 50 % y de fertilizantes químicos en un 20 %.

Sin embargo, si Europa quiere cumplir con estos objetivos, es fundamental que los organismos reguladores agilicen la llegada de estos bioproductos al mercado.

Actualmente, el proceso de desarrollo de un fitosanitario puede tardar alrededor de 10 años, mientras que un bioestimulante o biofertilizante requiere de unos dos años. Además, la generación de estos productos implica costos millonarios. A pesar de estos desafíos, los bioproductos están ganando una creciente cuota de mercado, y las empresas continúan aumentando sus inversiones en su investigación y desarrollo. 

En paralelo, es labor de todos, investigadores, empresas y agricultores, poner en foco en el suelo y en nuestros aliados invisibles, los microorganismos, para que nuestros cultivos tengan capacidad para dar respuesta a las necesidades humanas futuras.