Una técnica de cultivo multidisciplinar: la biodesinfección como un método sostenible para manejar el suelo

Los efectos adversos que han ocasionado durante décadas las actividades antropogénicas han llevado a posicionar a la sostenibilidad como un criterio esencial para desempeñar cualquier actividad económica, y asegurar así al desarrollo duradero. En algunos casos puede llevar a que deban modificarse los procedimientos para modificar la síntesis de las mercancías. 

Sostenibilidad alimentaria

La producción de alimentos, a pesar de ser una actividad esencial para mantener la soberanía y la seguridad alimentaria, también debe modificar algunos de sus principios de producción e implementar metodologías que le permitan reducir su huella medioambiental. La intensificación de la actividad primaria ocasionó un incremento de la producción, pero junto a ella la acompañaron diversas externalidades negativas que han impacto negativamente en el equilibrio de los ecosistemas. 

En los últimos años, en materia de agricultura, se ha notificado contaminación de aguas subterráneas y superficiales por la sobreexplotación de los recursos y la adición desmesurada de agroquímicos, la contaminación por residuos de los ecosistemas, la destrucción de la capa de ozono por productos fitosanitarios o la pérdida de diversidad genética, entre otros.

El deseo de realizar una producción que respete al medioambiente ha concluido en que se postulen formas de producción basadas en principios sostenibles, donde todas ellas provienen fundamentalmente de la teoría de sistemas. La Unión Europea ha basado su inclusión total en la sostenibilidad a través de un sistema económico basado en la economía circular.

Con él se desea mantener en equilibrio entre la oferta y demanda de insumos, asegurando, a su vez, un crecimiento económico en sus territorios. 

Los principios de este sistema son la reducción de insumos, la realización de subproductos, el reciclaje de residuos y la reparación de los daños ocasionados por la actividad productiva. Supone un cambio revolucionario, pues se debe sus sustituir el actual sistema económico lineal de “usar y tirar” en un plazo de 30 años. 

El círculo de la agricultura

La literatura científica ha registrado una expansión en el interés de investigar sobre esta temática en materia de agronomía. El inicio de la tendencia exponencial se originó durante la primera mitad de la década pasada. 

En 2012, la Unión Europea publicó su primera estrategia sobre bioeconomía, con el fin de realizar una producción respetable con el medioambiente 

En 2015, la Comisión Europea hizo pública la primera estrategia que identificaba a la economía circular como el sistema de producción preferido para “teñir de verde” su sistema económico. 

Desde ese momento, el interés por la economía circular aplicada a la agricultura se hizo patente. En este mismo año, la Organización de las Naciones Unidas publicó la Agenda 2030, la seguridad alimentaria se identifica como un aspecto capital, y el interés por la temática de estudio ascendió drásticamente. 

Una técnica imprescindible 

La desinfección del suelo es una de las técnicas de cultivo que ha ocasionado dichos impactos. Es una labor que se lleva empleado durante decenios para sostener e incrementar la productividad de los cultivos. 

En primer lugar, para limitar la expansión de los patógenos de origen edáfico. En segundo para mitigar la fatiga del suelo causada por el monocultivo reiterado que puede reducir la productividad de los cultivos hortícolas bajo invernadero un 60 %, sino se desinfecta el suelo. 

Uno de los productos estrella antaño utilizados fue el Bromuro de Metilo para el control de organismos patógenos. Su utilizaba durante la fase de precultivo de las hortalizas y flores para esterilizar las instalaciones de postcosecha y en las aplicaciones de cuarentena para evitar la propagación de plagas y enfermedades. 

Al fumigante se le atribuyeron diversos riesgos sobre la salud humana y el medioambiente. También se detectaron efectos adversos sobre la capa de ozono, y su alta toxicidad ocasionaron que el producto fuera prohibido a través del Protocolo de Montreal. 

En el caso de España, en el año 2005 se debía suprimir el consumo del producto. Solo estaría permitido en los denominados usos críticos, que debían ser autorizados por la administración competente. 

A finales del siglo XX, la comunidad científica dio la voz de alarma por los impactos medioambientales causados por el Bromuro de Metilo. Uno de ellos era la destrucción de la capa de ozono. A través del Protocolo de Montreal se llegó a un acuerdo que obligaba a los Estados a suprimir el consumo del fumigante

La prohibición del producto estrella para desinfectar el suelo supuso la expansión de otros fumigantes químicos alternativos y otras técnicas que comenzaban a emplear procedimientos físicos o biológicos. En cuanto a los primeros, se destaca el Metam Sodio, Dazomet, Cloropicrina y Dicloropropeno + Cloropicrina. 

La limitación impuesta por la Unión Europea al uso de determinados desinfectantes químicos ha reducido en gran medida las alternativas químicas al Bromuro de Metilo. Se debe a que se comunicó que muchos principios activos seguían ocasionando impactos medioambientales sobre los ecosistemas y su fauna y flora, siendo contrarios a los principios de desarrollo sostenible. 

La Organización Mundial de la Salud reportó que el 1,3-Dicloropropeno podía tener efectos cancerígenos sobre los seres humanos

A pesar de sus prohibiciones, la administración ha concedido reiteradamente periodos excepcionales para la comercialización y el uso de dichos fumigantes, bajo condiciones tasadas que justificaban su uso ante la falta de alternativas.

El caso anterior se ha observado en los productos sintetizados a partir de Dicloropropeno + Cloropicrina. Sin embargo, el Ministerio de Agricultura denegó a principios de 2022 la solicitud de uso excepcional de la materias activas.

La energía solar como desinfectante del suelo

El deseo de querer producir sin productos químicos llevó a desarrollar técnicas de desinfección desligadas del consumo de moléculas de síntesis. Estas se comenzaron a desarrollar durante las últimas décadas del siglo XX. 

En 1939, Groshevoy constató la capacidad de eliminar patógenos edáficos a través de la energía solar. Aunque no fue hasta 1976 cuando se describió una técnica con una capacidad de control adecuada para disminuir la afección de las enfermedades telúricas: la solarización, que fue descrita por Katan et al. Sin embargo, antes de su descripción ya era utilizada por los agricultores israelitas, y consiste en realizar una desinfección hidrotérmica del suelo a través de la energía solar. 

Para ello se debe cubrir el suelo agrícola con un plástico transparente que presente un espesor aproximado de 100 galgas.

El material se debe encontrar sellado entre todos sus bordes, los elementos que pudiesen existir en el campo (por ejemplo, los elementos estructurales de los invernaderos) y entre las uniones del propio material

La efectividad de la técnica depende de la diferencia entre la cantidad de energía solar transmitida y emitida por la lámina de plástico que cubre el perfil edáfico. Por ello, tiene una importancia capital que la cubierta plástica no presente bolsas de aire para no reducir la conductividad térmica y afectar al proceso. 

A través de esta técnica, los autores, consiguieron mitigar las pérdidas de producción ocasionadas por Fusarium oxysporum f.sp. lycopersyci y Verticillium Dahilae en cultivos realizados bajo invernadero. 

Los patógenos desaparecieron de los perfiles de suelo analizados, teniendo un efecto similar a fumigantes como el Bromuro de Metilo. El estudio de la técnica de solarización alcanzó un crecimiento exponencial tras su descripción, perfilándose y evaluando su efectividad sobre distintos organismos. 

Biodesinfección 

En la última década del siglo XX se describió el efecto desinfectante de las enmiendas orgánicas. 

Estas técnicas se enmarcaron bajo el nombre de biodesinfección del suelo, definiéndose como una metodología de fumigación del suelo que utiliza a la materia orgánica para mitigar la incidencia de las enfermedades telúricas, al aprovechar los compuestos biocidas que se originan durante su descomposición. Se subdivide en biofumigación y biosolarización. 

El origen de la biodesinfección del suelo se remonta al año 1993. En sus inicios se llamó fumigación biológica. Kierkegaard et al. describieron como la desinfección del suelo con plantas del género Brassica consiguió descender la incidencia del patógeno Gaeumannomyces graminis var. Tritici, incrementando la productividad del cultivo. 

Posteriormente se comprobó que los compuestos originados durante la descomposición de la enmienda orgánica generaban moléculas como los glucosinolatos, que tenían un poder biocida sobre los patógenos.

Durante la descomposición de las enmiendas orgánicas se sintetizan gran diversidad de moléculas con capacidad biocida isotiocianatos, tiocianatos, nitrilos y oxazolidinas, etc. 

Los autores obtuvieron estos resultados mediante la técnica de biofumigación. Dicha técnica consiste en mezclar el material orgánico en el perfil superior del suelo (0-30 cm) para dar posteriormente un riego a capacidad de campo. 

La efectividad de la técnica podía ser variable ante la pérdida de humedad y compuestos biocidas. Estos últimos se generaban progresivamente durante los primeros ocho días desde el inicio del proceso de descomposición de la enmienda orgánica. 

En la biodesinfección del suelo se pueden emplear gran diversidad de enmiendas orgánicas, siempre que presenten una relación C/N superior a 8, como: estiércol fresco o compostado, residuos vegetales, residuos de la industria agroalimentaria, abonos en verde, etc.

Los avances realizados en el sector científico desencadenaron que se produjera una conexión entre la técnica de solarización y biofumigación, dando origen a la técnica de biosolarización. Con ella se combinan y expanden los beneficios de ambas metodologías. 

La cubierta plástica permite retener tanto a la humedad como a los gases originados por la biodescomposición de las enmiendas orgánicas, a la vez que se origina una desafección hidrotérmica del suelo. Además, durante la descomposición del material orgánico libera energía al medio, por lo que se incrementa la temperatura. 

La técnica de biosolarización ha mostrado una efectividad similar a los fumigantes químicos para el control de patógenos de origen diverso como diferentes formas de especializadas de Fusarium oxysporum, nematodos del género Meloidogyne spp., Phytophthora spp., Pythium spp., etc. En algunos casos, la efectividad de la biodesinfección ha superado a la mostrada por el Bromuro de Metilo para el control de Fusarium oxysporum f. sp. Dianthi en cultivos de clavel de más de veinte meses de duración.

Las técnicas de biodesinfección del suelo se enmarcan en los principios de la economía circular, pues, en primer lugar, permite la supresión de los fumigantes químicos; y en segundo, se favorece el aprovechamiento de diversos subproductos de origen vegetal como enmienda orgánica. Estos, incluso, se pueden encontrar afectados por plagas y enfermedades y prevenir su aparición durante el ciclo de cultivo posterior.

Foto: César Antonio Ruiz Olmos.

La técnica de biosolarización demanda un volumen de agua menor que el protocolo de biofumigación en la agricultura protegida del sureste peninsular. Se traduce en un descenso de los lixiviados hacia los acuíferos debido a que se retienen en el perfil del suelo y, por consiguiente, son aprovechables por los vegetales para su desarrollo.

Por otro lado, se obtienen otra serie de beneficios. El uso de la técnica de biosolarización ha logrado mejorar las propiedades fisicoquímicas de los suelos agrícolas. La cantidad de nutrientes esenciales como el nitrógeno, el fósforo y el potasio, en sus formas aprovechables, se incrementan por la aplicación de dicho protocolo. 

Foto: César Antonio Ruiz Olmos.

Con ello se puede suprimir hasta el 100 % de los fertilizantes inorgánicos en ciclos de cultivo bajo invernadero de hasta siete meses y medio de duración. A su vez se puede reducir demanda de agua de los vegetales durante el ciclo de cultivo

La técnica de biosolarización puede reducir la demanda de agua en hasta un 37,2 % en ciclos de producción de tomate bajo invernadero de una duración de siete meses y medio

La fertilidad biológica del suelo no se ve mermada. La microbiota saprófita del suelo tiene la capacidad de restablecerse hasta un nivel similar al mostrado antes de biosolarizar el suelo en protocolos de desinfección anuales.

Foto: César Antonio Ruiz Olmos.

Reflexión final 

El estudio de las técnicas de biodesinfección ha mostrado su papel multidisciplinar. La función inicial fue la mitigación sostenible de enfermedades de origen edáfico sin usar fumigantes químicos. Sin embargo, de manera posterior, se ha descrito como pueden mejora la fertilidad de los suelos agrícolas que permiten descensos en insumos que ocasionan impactos medioambientales severos, como los fertilizantes; o que tienen una importancia vital, como el agua. 

Las nuevas demandas sociales y normativas pretenden implantar técnicas de producción sostenibles para instaurar un desarrollo sostenible en la producción de alimentos. 

La reducción de los agroquímicos es una cuestión capital

La implementación de iniciativas basadas en la economía circular, como es el aprovechamiento de la biomasa agrícola, puede introducir enfermedades limitantes para el normal desarrollo de los cultivos. Por lo que prevenir la aparición de las enfermedades tiene un papel fundamental.