Los fertilizantes de nitrógeno (N) sintético han cambiado fundamentalmente la disponibilidad de este nutriente de importancia crítica para las plantas en los sistemas agrícolas, reemplazando las fuentes orgánicas como el compost y los cultivos de cobertura. La aplicación de N inorgánico ha aumentado más de 40 veces desde la introducción de fertilizantes sintéticos, de 2 kg ha-1 en 1940 a 90 kg ha-1 en 2015. Décadas de fitomejoramiento han creado variedades de maíz que son altamente productivas bajo la fertilización con nitrógeno sintético, pero las compensaciones potenciales para la absorción de nitrógeno orgánico siguen sin estar claras. Se cree que este mejoramiento dirigido puede haber alterado los rasgos funcionales de la raíz del maíz y las interacciones beneficiosas entre las plantas y los microorganismos del suelo, lo que dificulta su capacidad para adquirir N orgánico.

Una plántula de maíz que crece en un rhizobox
Una plántula de maíz que crece en una caja de rizos, con trazados para mostrar las raíces, un parche de tratamiento que contiene nitrógeno orgánico y un parche de control. Se midió la proliferación de raíces, las interacciones de la rizosfera que regulan las transformaciones de nitrógeno y la absorción de nitrógeno orgánico en un panel de genotipos de maíz que abarcan la introducción de fertilizantes nitrogenados sintéticos. Crédito de la imagen: JE Schmidt.

En su nuevo estudio publicado en AoBP, Schmidt et al. investigar cómo la adaptación al N inorgánico puede haber afectado las transformaciones de la rizosfera y la absorción de N orgánico por parte de las plantas. Cultivaron tres variedades de maíz lanzadas antes de 1942 y tres variedades lanzadas después de 1942 en rizoboxes y midieron la plasticidad morfológica de la raíz, la actividad enzimática extracelular, los genes microbianos relacionados con el ciclo del N inorgánico y la absorción de N orgánico (de una fuente marcada isotópicamente). Encontraron impactos mínimos del mejoramiento moderno en los rasgos de las raíces del maíz, las interacciones entre las raíces y los microorganismos asociados que regulan la descomposición y las transformaciones de la materia orgánica, y la absorción de nitrógeno orgánico de los cultivos de cobertura. Esto sugiere que la intensificación agrícola no parece haber afectado el ciclo y la adquisición de N de fuentes orgánicas por parte del maíz moderno y su rizobioma. Los autores concluyen que una mejor comprensión de los procesos de la rizosfera y su respuesta a las presiones selectivas contribuirá en gran medida a la ingeniería de la rizosfera para una agricultura sostenible.

Lo más destacado del investigador

Jennifer Schmidt completó recientemente su doctorado en la Universidad de California, Davis, donde trabajó con la Dra. Amélie Gaudin. Actualmente trabaja como científica postdoctoral en Mars, Inc., estudiando el microbioma de la rizosfera del cacao. Su interés en la agroecología fue despertado por la jardinería a una edad temprana y fortalecido a través de su experiencia en Pomona College Organic Farm, una pasantía REU en Kellogg Biological Station y una beca Fulbright en el Instituto de Investigación de Agricultura Orgánica (FiBL).

Como ecologista de la rizosfera, Jennifer ha estudiado las interacciones planta-suelo-microbios en el maíz, la soja, el tomate y el cacao. Está interesada en cómo la comprensión de los procesos de la rizosfera puede guiar el diseño de agroecosistemas de base biológica que alimentan a una población en crecimiento sin sacrificar la calidad ambiental.