Alternativa al fertilizante fosfatado: la base de biocarbón controla la respuesta de las plantas

2 de agosto de 2023

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por el Instituto Tecnológico de Karlsruhe

Desde hace algunos años, el biocarbón se estudia ampliamente como alternativa al fertilizante fosfatado. El biocarbón es un reciclado producido por pirólisis de biomasa, es decir, las materias primas orgánicas se incineran sin oxígeno a temperaturas que oscilan entre 400°C y 700°C. Las bases de biocarbón pueden diferir considerablemente. Los desechos de madera, estiércol de pollo u hojas se pueden transformar en fertilizantes.

Sin embargo, investigaciones anteriores han revelado que las plantas respondieron de manera diferente al biocarbón. Algunos crecieron mejor, otros reaccionaron como si no hubieran sido fertilizados en absoluto y otros incluso se intoxicaron con el fertilizante de biocarbón.

Un equipo interdisciplinario de investigadores KIT del Instituto Joseph Gottlieb Kölreuter de Ciencias Vegetales (JKIP) y el Instituto de Química Técnica utilizó plántulas de tomate y descubrió que el origen de la biomasa de biocarbón era crucial para la simbiosis con los hongos micorrízicos arbusculares (hongos AM) existentes en la tierra.

En un primer experimento, el equipo estudió el efecto del biocarbón elaborado a partir de paja de trigo y estiércol de pollo. El biocarbón de estiércol de pollo contenía nueve veces más fosfato que el biocarbón a base de paja de trigo. El fosfato es la forma soluble de fósforo unido al oxígeno. Es una molécula esencial para el crecimiento de las plantas. "Como era de esperar, las plántulas de tomate fertilizadas con biocarbón de estiércol de pollo crecieron rápida y brillantemente", afirma la profesora Natalia Requena, experta en fitopatología molecular del JKIP. "Había mucho fosfato disponible para el procesamiento directo".

En un segundo experimento, los investigadores hicieron que los hongos AM colonizaran las plantas de tomate. Desde hace más de 400 millones de años, estos microhongos viven en la Tierra en las raíces del 80% de las plantas terrestres. Colonizan la corteza, absorben el fosfato y lo transfieren a la planta. A su vez, la planta les aporta azúcar y lípidos.

Al observar moléculas seleccionadas, los investigadores descubrieron que el biocarbón rico en fosfato a base de estiércol de pollo perjudicaba esta simbiosis entre el tomate y los hongos AM: apenas se producía un intercambio molecular. El biocarbón a base de paja de trigo hizo lo contrario: la planta y los microhongos desarrollaron una simbiosis activa. "A la larga, las plantas fertilizadas con biocarbón de paja de trigo son más compatibles con otros microorganismos y están mucho mejor protegidas contra los patógenos", explica Requena. "No esperábamos una respuesta molecular tan compleja de las plantas".

El equipo utilizó análisis de expresión genética para proporcionar pruebas de estos resultados. "Es un método complejo y caro, pero nos permite ver qué ocurre en los genes de la planta y qué marcadores se activan o no", afirma Requena. Se necesitarán más experimentos para comprender aún mejor la respuesta de las plantas. "Cuando consigamos decodificar esta respuesta, podremos programar las plantas a largo plazo para que necesiten menos fosfato y, por tanto, menos fertilizantes minerales", señala Requena.

Más información: David Figueira-Galán et al, Exploración de los efectos sinérgicos del biocarbón y los hongos micorrízicos arbusculares en la adquisición de fósforo en plantas de tomate mediante el uso de análisis de expresión genética, Science of The Total Environment (2023). DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.163506

Información de la revista:Ciencia del Medio Ambiente Total

Proporcionado por el Instituto Tecnológico de Karlsruhe