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Relaciones de los ciclos biogeoquímicos con el manejo agrícola de los suelos, desde un punto de vista de la interacción suelo-planta-microorganismo
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Ciclos biogeoquímicos
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Ciclos Biogeoquímicos
El documento describe las relaciones los ciclos biogeoquímicos con el manejo agrícola de los suelos, desde un punto de vista de la interacción suelo-planta-microorganismo. Contiene citas y referencias de artículos científicos relevantes en la materia.
1) Relaciones los ciclos biogeoquímicos con el manejo agrícola de los suelos; desde un punto de
vista de la interacción suelo-planta-microorganismo.
El carbono, nitrógeno y el fósforo son los tres bioelementos con altas acumulaciones en áreas con
abundante vida. Los ciclos biogeoquímicos del, C, N y P son fundamentales para la producción
primaria, la acumulación de materia orgánica y la descomposición en ecosistemas terrestres
(Zheng et al., 2021).
El C es considerado el elemento estructural de las plantas, y el N y P son elementos limitantes para
el funcionamiento de estas. Como son los elementos más importantes en el suelo, sus
concentraciones pueden ser usadas para representar la fertilidad de un suelo (Dibar et al., 2020).
Los cambios en el contenido C, N y P pueden alterar la estequiometría C:N:P de varios
componentes del ecosistema, y, a la vez, afectar la estructura y funcionamiento de los
ecosistemas. Por lo tanto, la estequiometría C:N:P en los suelos determina ampliamente la
disponibilidad de nutrientes para las plantas y los microorganismos del suelo, y, adicionalmente,
refleja el funcionamiento de los ecosistemas terrestres (Zheng et al., 2021).
La relación estequiométrica C:N:P refleja la eficiencia con la cual estos nutrientes son usados
durante sus ciclos dentro de plantas, hojarasca (residuos) y suelo. Esta proporción también tiene
significancia en permitir la evaluación de la fertilidad en sistemas ecológicos. La aplicación de
relaciones de nutrientes para evaluar el continuo hoja-hojarasca-suelo puede revelar las relaciones
entre elementos, así como también ilustrar los mecanismos de utilización sustentable de recursos
durante los procesos ecológicos (Dibar et al., 2020).
Diferentes usos de suelos involucran diversas prácticas de manejos agrícolas, que incluyen la
labranza, irrigación, fertilización, rotación de cultivos, cosecha, y el uso de residuos. Estas prácticas
usualmente cambian las comunidades de las plantas sobre el suelo y alteran los ciclos
biogeoquímicos del C, N y P en el mismo al cambiar la entrada y salida de los procesos.
Adicionalmente, los factores climáticos tales como la temperatura y la precipitación pueden
influenciar los ciclos biológicos y geoquímicos de los elementos del suelo en los ecosistemas
terrestres, y así llevar a alteraciones en la estequiometría del C, N, y P. Los procesos biológicos y
geoquímicos que influyen en las entradas y salidas de C, N y P en ecosistemas naturales son más
rápidos y fuertes bajo condiciones más cálidas y húmedas. Simultáneamente, los factores
climáticos pueden intensificar o debilitar los efectos de las prácticas agrícolas sobre las dinámicas
de C, N y P (Zheng et al., 2021).
La materia orgánica del suelo es la más grande fuente terrestre involucrada en el reciclado de
carbono, nitrógeno y fósforo, y la biodisponibilidad de estos nutrientes está gobernada por la
mineralización microbiana y los procesos de inmovilización. Incrementar la materia orgánica del
suelo tiene un impacto significativo sobre la mineralización y reciclado de C y N. Este es un proceso
importante por el cual la forma orgánica de N es convertida a una forma disponible para la planta.
La mineralización mediante la materia orgánica del suelo y la biomasa microbiana provee del 60-
80% del N requerido por las plantas. El nitrógeno es uno de los nutrientes de cultivo más
productivos en un ecosistema agrícola y, a menudo, controla el remplazo de C en los suelos
(Ashraf et al., 2021).
, Más del 30% del carbono fotosintetizado puede ser ubicado bajo el suelo como una inversión para
la nutrición de la planta, aunque esto puede variar entre las especies de plantas, sus etapas de
crecimiento y las condiciones ambientales. Esta inversión de carbono bajo el suelo puede ser
compartida con los hongos micorrízicos para el regreso de nutrientes, pero también puede ser
depositado vía raíces finas en la rizósfera como rizodepósitos (los cuales incluyen compuestos
secretados desde las raíces vivas, desde simbiontes de las raíces, y por senescencia y raíces
muertas), que pueden alimentar la mineralización microbiana y reliberar los nutrientes
bloqueados en la materia orgánica. La ubicación de carbono en las micorrizas es un proceso
esencial para mantener el consumo de nutrientes en las plantas (mediante redes de hifas) y para
la sobrevivencia en condiciones de estrés, tales como sequía y limitación de nutrientes. Los
rizodepósitos influencian la inmovilización de nutrientes mediante el reemplazo de microbios del
suelo y por la descomposición de materia orgánica del suelo (por ejemplo, efecto “priming” en la
rizósfera) (Wang et al., 2021).
La sequía causada por el cambio climático aumentará en muchos ecosistemas terrestres, causando
reducción en fotosíntesis de plantas y de productividad. La sequía puede también directamente
reducir la disponibilidad de nutrientes para plantas al reducir la movilidad de nutrientes en los
suelos con niveles bajos de humedad, particularmente de P. La disponibilidad de N y P limita
ampliamente el crecimiento de las plantas en la mayoría de los ecosistemas terrestres, lo cual
puede interactuar con la sequía para modular la ubicación de C a los hongos micorrízicos y a la
rizodepositación. La sequía aminora la cantidad de C ubicado bajo el suelo y en raíces, debido
probablemente a reducción de fijación de C vía fotosíntesis. Sin embargo, con sequía,
proporcionalmente más exceso de C es enviado al suelo como rizodepositación, posiblemente
como respuesta de la planta al estrés, para aumentar la nutrición al provocar mineralización de la
materia orgánica del suelo mediante microbios o para ayudar al crecimiento y la extensión de hifas
micorrízicas. En condiciones de sequía la adición de nitrógeno aumenta la ubicación de carbono en
las raíces en comparación al C ubicado en la parte área de la planta, por sobre el suelo, lo que
sugiera que las plantas necesitan menos de la rizodepositación y de las micorrizas para nutrirse
(Wang et al., 2021).
El nitrógeno es uno de los nutrientes más limitantes de los procesos del ecosistema terrestre. La
disponibilidad de nitrógeno es uno de los factores importantes que regulan la producción primaria
terrestre. Estudios recientes han revelado que el proceso interno de ciclado en el suelo suministra
más nitrógeno para el crecimiento de las plantas que la fertilización en 1 año. Esto indica que la
capacidad de retención de nitrógeno en el suelo juega un rol esencial en el suministro de
nitrógeno a las plantas. Como un proceso clave de la retención de nitrógeno en el suelo, la
inmovilización de nitrógeno se refiere a la transformación de nitrógeno inorgánico a un estado
orgánico. La inmovilización del nitrógeno en el suelo retiene a este y previene la lixiviación o
emisión a la atmósfera. La inmovilización de nitrógeno puede ser influenciada por el clima, y las
propiedades físicas y químicas del suelo (Li et al., 2021).
El nitrógeno es uno de los nutrientes esenciales para todos los organismos. Los microorganismos
del suelo juegan un rol importante en la inmovilización del nitrógeno como inmovilización biótica y
contribuyen ampliamente a la inmovilización de nitrógeno en el suelo. Los microorganismos del
suelo pueden utilizar formas inorgánicas del N, tales como NH 4+, NO3—, así como también una
amplia gama de compuestos orgánicos de N con diferentes tamaños moleculares, incluyendo
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