Introducción

El suelo es el hábitat ideal para el desarrollo de los microorganismos, ya que su estructura configura un entramado en el que pueden acomodarse en el interior y exterior de los agregados. Sin embargo, para ello es imprescindible tener una buena estructura donde el agua y el aire puedan circular con facilidad y se encuentren en equilibrio. Aunque, por norma general, no suele tenerse en cuenta este hecho, los microorganismos son los componentes más importantes del suelo, puesto que constituyen su parte viva y son los responsables de la dinámica de transformación y desarrollo. Puede establecerse, por tanto, que son fundamentales para el desarrollo de la vida en el planeta, transformando los componentes orgánicos e inorgánicos que se incorporan en la fracción de suelo donde se encuentran los microorganismos. De esta manera, facilitan que estos elementos puedan ser asimilados por las plantas a través de las raíces. Por todo ello, puede definirse que un suelo fértil es aquel que contiene una reserva adecuada de nutrientes disponibles para las plantas o una población microbiana capaz de garantizar una liberación continua de elementos hasta alcanzar un punto de balance, en el cual se da un buen desarrollo vegetal.

En definitiva, puede definirse que un suelo sano es aquel que alberga una buena diversidad biológica o biodiversidad, entre la cual se encuentran los microorganismos, es decir un suelo vivo.

Cada tipo de organismo realiza una función específica, como ocurre con las cianobacterias que son capaces de fijar el nitrógeno atmosférico. Mayoritariamente la actividad de estos microorganismos se concentra en los 20 primeros centímetros de profundidad. Se agrupan en colonias que se encuentran a su vez adheridas a las raíces de las plantas, que les suministran sustancias orgánicas y a las partículas de arcilla y humus (fracción coloidal), componentes que conforman lo que se conoce como complejo arcillo-húmico, sobre el cual tenéis más información en la publicación que podréis encontrar en el blog titulada “fertilidad y erosión del suelo”. Las sustancias orgánicas que les proporcionan las raíces de las plantas son claves como fuente de alimento y estimulantes de su reproducción. En la rizosfera, en ocasiones, la densidad microbiana alcanza unos niveles en que las raíces aparecen cubiertas por una especie que prácticamente llega a aislarla del suelo. Debido a ello las actividades nutritivas de la planta se hacen por la intermediación de este recubrimiento microbiano. En definitiva, la diversidad de microorganismos, se relacionan con las plantas de diferentes formas: saprofítica, en la que se alimentan de los residuos de las raíces, parásita, es decir, que causan enfermedades a las plantas o simbiótica, en la cual existe un beneficio para las plantas, a cambio de alimento. Entre los microorganismos que establecen simbiosis se encuentran las bacterias promotoras del crecimiento vegetal, hongos formadores de micorrizas arbusculares y bacterias fijadoras de nitrógeno atmosférico.

Entre las funciones más importantes que cumplen en los procesos de transformación destacan:

• Transformación de la materia orgánica: los microorganismos degradan moléculas complejas de materia orgánica, formando humus, que se asocia con las arcillas para formar el complejo arcillo-húmico, anteriormente mencionado. Este complejo favorece la aireación, el almacenamiento de agua y la fertilidad. Posteriormente, el humus se mineraliza, liberando los componentes que lo constituyen, de manera que vuelven a estar disponibles para que las plantas puedan captarlos. Las materias carbonadas, como los azúcares, almidón y celulosa son la fuente principal de energía de los microorganismos. Para su correcto desarrollo se precisa también nitrógeno, ya que para la descomposición de 30 gramos de celulosa se necesita aproximadamente 1 gramo de nitrógeno. Teniendo en cuenta este dato, se comprende la importancia de la relación C/N en los aportes orgánicos que se llevan a cabo en las fincas agrícolas.
• Solubilización de los minerales: los elementos, como el potasio, el calcio o el magnesio, que se encuentran contenidos en las materias minerales del suelo, pueden también ser solubilizados por los microorganismos edáficos, volviéndolos así asimilables para las plantas.
• Fijación de nitrógeno: diferentes grupos de bacterias, que pueden encontrarse en formas de vida libre o como simbiontes, presentan la capacidad de fijar el nitrógeno atmosférico.
• Modificación de la estructura del suelo: clave en la agregación de los suelos, fundamentalmente en lo relativo a la secreción de sustancias agregante. Un ejemplo de ello son los hongos, que con su micelio abundante conforman una red cohesionadora de las diferentes partículas del suelo.
• Secreción de sustancias activadoras del crecimiento, como es el caso de las hormonas, que favorecen un aumento del desarrollo radicular en la planta, que mejora a su vez la capacidad de asimilación de nutrientes.
• Control de infecciones patógenas: las raíces que se encuentran completamente desnudas son más vulnerables al ataque de hongos parásitos. Aunque no se tiene constancia con exactitud del papel de los microorganismos en este ámbito, se establece que existen una serie de mecanismos de control muy complejos, que favorecen la lucha de la planta contra el patógeno.

Bacterias

Son el grupo de microorganismos mayoritario y de menor tamaño. Puede hacerse una distinción entre bacterias aerobias, es decir, aquellas que crecen en ambientes con oxígeno; anaerobias, que únicamente se desarrollan sin oxígeno; y facultativas, que pueden crecer con o sin oxígeno. Además existen algunas que pueden tolerar niveles de pH más ácidos, conocidas como acidófilas; otras que únicamente se desarrollan correctamente en condiciones de pH básico (basófilas); y, por último, aquellas que crecen con un pH neutro en el medio (neutrófilas). A pesar de esta última clasificación, existe una excepción, puesto que determinadas bacterias neutrófilas pueden crecer en ambientes más ácidos, ya que tienen la capacidad de neutralizar esta acidez en el punto en el que se encuentran, pudiendo desarrollarse sin ese inconveniente. También puede diferenciarse entre aquellas bacterias que se alimentan de compuestos orgánicos, que son heterótrofas y las que se alimentan de compuestos inorgánicos, que son autótrofas. Una última clasificación es la que se realiza en base a las temperaturas a las que crecen, en la que se distinguen bacterias mesófilas, que se desarrollan a temperaturas medias; psicrófilas, que crecen a temperaturas por debajo de 15 grados; y termófilas, cuyo crecimiento se da a temperaturas que superan los 40 grados. La mayor parte de las bacterias presentes en el suelo, son heterótrofas, aerobias y mesófilas. Las condiciones y el tipo de sustrato en una fracción concreta del suelo determinan el tipo de bacterias presentes en la misma.

Determinadas bacterias producen endosporas y quistes latentes, que les proporcionan resistencia a variaciones de temperatura, niveles extremos de pH y a la desecación del suelo. De esta manera son capaces, una vez que se hayan corregido estas condiciones, de crecer de nuevo bajo unas más favorables. Otras se protegen frente a la depredación y de la desecación emitiendo una cápsula compuesta por sustancias mucoides. Algunas se desplazan por el suelo mediante un flagelo, es decir, que pueden encontrar más fácilmente el sustrato alimenticio.

Su capacidad de multiplicación garantiza la creación de poblaciones de gran tamaño en un periodo relativamente corto de tiempo, colonizando así rápidamente los diferentes sustratos. 

En el suelo, en relación al desarrollo de las bacterias se da una sucesión en la cual, en primer lugar, actúan aquellas especies más dominantes sobre los sustratos que se encuentren disponibles, para después dar paso a otros grupos, que crecen en el residuo del metabolismo de las primeras. Por tanto, existen grupos que permanecen y otros que entran en un estado de latencia hasta que encuentran condiciones favorables para su crecimiento.

Entre los géneros bacterianos con mayor importancia dentro de los ecosistemas agrícolas, se encuentran: Bacillus, Pseudomonas, Azotobacter, Azospirillum, Nitrosomonas, Nitrobacter, Clostridium, Thiobacillus, Lactobacillus y Rhizobium. Para poder mantener las comunidades de bacterias beneficiosas es necesario tener en cuenta que determinadas acciones pueden ponerlas en peligro, como la mecanización continua, la escasez de rotaciones en los cultivos o la aplicación de agroquímicos y fertilizantes de síntesis.

Actinomicetos

Ubicados actualmente como bacterias superiores, ya que se trata de microorganismos procariontes, en un primer momento se clasificaron como hongos radiales, capaces de formar finos filamentos, debido a su morfología de crecimiento macroscópico. Dentro de este grupo uno de los géneros con mayor relevancia es, así como el más extenso es Streptomyces. Se encuentran en el suelo, en aguas estancadas, lodo y materiales orgánicos en degradación, puesto que su sustento alimenticio son materiales orgánicos, es decir, son heterótrofos. Tienen la capacidad de degradar desde azúcares simples hasta sustratos de gran complejidad, compuestos por hemicelulosas o ligninas, entre otros. Como consecuencia de ello, dentro del proceso de formación de humus tienen un papel de gran importancia, motivo por el cual se considera que son buenos agregadores.

En suelos bien aireados, con un alto nivel de materia orgánica, sus poblaciones pueden alcanzar valores relativamente altos, constituyendo desde el 10 a incluso el 50% del total de la comunidad microbiana del suelo. Se desarrollan bien en suelos con unos valores de pH entre 5 y 7. Se reproducen por conidias, las cuales son resistentes a condiciones adversas de temperatura, acidez y humedad. Debido a esa característica, una vez que se restablecen las condiciones favorables para su desarrollo pueden germinar.

Presentan una capacidad para producir antibióticos y metabolitos secundarios de interés, que regulan la actividad de diferentes patógenos, cuya actividad pone en riesgo los cultivos de las fincas agrícolas. Así es como al agregar conidias de actinomicetos en un suelo contaminado con algún tipo de fitopatógeno, se logra un balance al inhibir las poblaciones de los mismos, permitiendo que las plantas puedan obtener los nutrientes y desarrollarse.

Hongos

Constituyen una fracción importante de la biomasa microbiana total del suelo. Crecen forman unas redes que se extienden como micelio hasta su estado reproductivo, cuando dan origen a las esporas sexuales o asexuales. Esta capacidad de crecimiento ramificado en un periodo corto de tiempo favorece el mantenimiento del equilibrio en los ecosistemas del suelo. 

Se trata de microorganismos de importancia respecto a la degradación de tipo aerobia de la materia vegetal en descomposición en sustratos con pH ácido. Producen una serie de enzimas y metabolitos que contribuyen al ablandamiento y transformación de sustancias orgánicas. Metabolizan compuestos carbonados de difícil degradación, como la celulosa, hemicelulosa y la lignina. Pueden degradar también azúcares simples.

Las raíces de las plantas están cubiertas por hongos, que aprovechan las exudaciones radiculares, compuestas por azúcares, aminoácidos, enzimas y sustancias promotoras de crecimiento. Los hongos a su vez movilizan los nutrientes minerales hacia las raíces de las plantas, aumentando la capacidad de retención de agua, de gran utilidad durante los periodos de sequía; fijando el nitrógeno y el fósforo; y protegiendo las raíces frente a fitopatógenos, mediante la emisión de sustancias que inhiben su crecimiento. 

Algunos hongos conforman junto con las raíces lo que se conocen como micorrizas. Las micorrizas son asociaciones de tipo simbiosis mutualista, que se dan entre las raíces de diferentes plantas terrestres y ciertos hongos presentes en el suelo. Su existencia se descubrió en 1885, aunque entonces se pensó que eran curiosidades excepcional. Actualmente se cree que aproximadamente el 97% de las especies vegetales terrestres se encuentran micorrizadas. Se tiene también constancia de que los riniófitos, las primeras plantas terrestres que abandonaron el ambiente acuático, tenían hongos asociados a sus raíces, que facilitaron la colonización de un ambiente mucho más hostil, como era la tierra firme. Sin embargo, no todas las plantas aceptan la micorrización, es decir, existe una gama de tolerancia relacionado con ello. La planta gracias al hongo obtiene un incremento en la disponibilidad de nutrientes y un aumento en el volumen de suelo explotable, debido a la ramificación del micelio del hongo. El hongo puede también proteger a la planta de determinados patógenos y servir como puente de unión y transmisión de sustancias químicas entre plantas. A cambio, el hongo recibe hidratos de carbono, que proceden de la fotosíntesis y un nicho ecológico. Las micorrizas pueden clasificarse en ectomicorrizas, conocidas también con el nombre de formadoras de manto, debido a que se forma un manto fúngico en las raíces, del que surge una red de hifas intercelulares, que no llegan a penetrar en las células del hospedante; endomicorrizas, que a su vez pueden dividirse en vesículo-arbusculares, las cuales forman unas estructuras especializadas (arbúsculos), las micorrizas orquioides, que forman ovillos en las células de la raíz y micorrizas ericoides, en las que el hongo forma en las células de la raíz estructuras sin organización aparente; ectendomicorrizas, denominadas también arbutoides, presentan manto, red de Hartig y penetración intracelular similar a las ericoides.

Los géneros de hongos con una mayor relevancia respecto a la asociación con las raíces de las plantas son Aspergillus, Penicillium, Rhizopus y Trichoderma. Los dos primeros llevan a cabo la movilización del fósforo y el nitrógeno del suelo, mientras que los microorganismos pertenecientes al género Trichoderma mantienen unas condiciones de humedad los más óptimas posibles para el correcto crecimiento de las plantas.

Algunas levaduras son importantes fermentadoras de carbohidratos, tras lo cual producen alcoholes utilizados por otros microorganismos como fuente de energía. De entre todas destaca, fundamentalmente, el género Saccharomyces.