Uno de los grandes retos de este proyecto es unificar los indicadores microbiológicos en función del uso del suelo en el área mediterránea

La Universidad de Granada se sitúa en primera línea para abordar el problema de la disminución de la salud del suelo y la resiliencia de la agricultura en las zonas áridas del Mediterráneo a través del proyecto SHARInG-MeD, junto con la Universidad de Pisa y diferentes universidades y centros de investigación públicos y privados de países mediterráneos. SHARInG-MeD está desarrollando un esquema estandarizado de monitoreo de la salud del suelo que integra indicadores físico-químicos, biológicos, agronómicos, económicos y ambientales, con el objetivo de aumentar la sostenibilidad agrícola, la resiliencia de la agricultura y la rentabilidad de los sistemas agrícolas, en particular, de las zonas áridas. Pretende, además, involucrar activamente a los principales actores aportando la información sobre el uso y las interrelaciones entre estos indicadores para la gestión sostenible del paisaje mediterráneo y los cultivos, además de mejorar la armonización entre las distintas bases de datos.

Reunión de los integrantes del proyecto SHARInG-MeD en Túnez.

En estas regiones, la agricultura afronta grandes desafíos debido al cambio climático, que intensifica la escasez de agua -dedicada principalmente a la agricultura- (Iglesias et al., 2011), incrementa los periodos de calor y la frecuencia de los eventos climáticos extremos de lluvia y sequía.

La degradación del suelo agrícola es la mayor amenaza para la sostenibilidad de los suelos áridos mediterráneos y muy probablemente el factor que más influye negativamente en la capacidad de adaptación al cambio climático. Además, prácticas agronómicas poco sostenibles, como el laboreo intensivo del suelo, la quema de residuos de cultivos, el reducido uso de enmiendas orgánicas que favorezcan la estructura del suelo y el exceso de fertilización mineral, han acelerado fuertemente la pérdida de suelo fértil y han comprometido la calidad del suelo y la productividad agrícola. Entre los principales problemas que afrontan estos suelos se incluyen altas tasas de erosión, el descenso en el contenido de materia orgánica, la vulnerabilidad en las reservas de carbón orgánico, el consecuente descenso en la biodiversidad y la menor capacidad de retener y filtrar el agua (Iglesias et al., 2011).

Figura 1. Suelos áridos en Campillos de Arenas, Jaén, Andalucía. Zona muestreada en el proyecto SHARInG-MeD (https://mel.cgiar.org/projects/1853).

El carbono orgánico del suelo (SOC, del inglés soil organic carbon) es un indicador crucial de la fertilidad del suelo y un importante sumidero de gases de efecto invernadero. Mantiene directamente la productividad agrícola y la biodiversidad del suelo, y proporciona muchos servicios ecosistémicos (Scharlemann et al., 2014). El SOC contribuye directamente a la resistencia del suelo a la erosión y aumenta la capacidad de retención de agua y la disponibilidad de nutrientes, con efectos positivos en la productividad. La tierra secuestra un tercio del carbono antropogénico liberado a la atmósfera, siendo el suelo uno de los principales actores (Friedlingstein et al., 2021). Sin duda, los suelos de zonas áridas han demostrado menor capacidad de retención de SOC que los suelos de zonas húmedas. 

Sin embargo, los primeros son también un importante reservorio de carbono inorgánico (SIC, del inglés soil inorganic carbon), que pueden liberar gases de efecto invernadero. El SOC y el SIC dependen tanto de las condiciones ambientales (pH, contenido mineral, humedad, etc.) como de gestión, especialmente del laboreo del suelo, que en las tierras secas mediterráneas apenas se han tenido en cuenta. A todo lo anterior se suman las condiciones climatológicas y geológicas en el mediterráneo que hacen que estos problemas sean más acusados que en otros suelos. Por estas razones, manejar de manera apropiada los suelos de zonas áridas es muy importante para afrontar el cambio climático y garantizar la producción agrícola a largo plazo.

El suelo alberga una amplia diversidad de microorganismos que desempeñan un papel fundamental en los procesos biogeoquímicos que en él ocurren. Están íntimamente relacionados con factores que afectan a la salud y degradación del suelo, como son la descomposición del SOC, la regulación del almacenamiento de carbono en el suelo y el ciclo de los nutrientes. Además, aquellos que viven en contacto con las raíces de las plantas (microorganismos rizosféricos) son capaces de beneficiar y promover el crecimiento vegetal, denominados microorganismos promotores del crecimiento vegetal (PGPM; de sus siglas en inglés plant growth promoting microorganisms). 

Los mecanismos pueden ser directos, mediante la producción de fitohormonas, sideróforos, solubilización de fosfatos y fijación de nitrógeno atmosférico, o mecanismos indirectos, en los que compiten con otros microorganismos, incluidos los patógenos, mediante la producción de antibióticos, producción de enzimas líticas, sustancias tóxicas y pueden aumentar la resistencia sistémica inducida de las plantas (Molina-Romero et al., 2015). 

Por tanto, las comunidades microbianas del suelo juegan un papel crucial en la salud y la fertilidad del suelo, influyendo directamente en el crecimiento y la productividad vegetal de las plantas. Entender la dinámica y la diversidad de los microorganismos en tierras áridas es esencial para comprender y mejorar la calidad del suelo en estos sistemas agrícolas, y un parámetro fundamental para entender la resiliencia de los suelos frente al cambio climático.

Otro factor agronómico determinante en la degradación del suelo es la falta de aplicación de materia orgánica. Sin duda, los microrganismos del suelo necesitan materia orgánica fácilmente degradable para promover sus efectos beneficiosos, incluso en microorganismos directamente nutridos por las plantas, como los hongos micorrízicos arbusculares. Sin embargo, la ausencia de cubiertas vegetales de residuos de cultivos y la falta de aplicación de abonos orgánicos, sobre todo derivados del estiércol, ha reducido notoriamente las actividades de los microorganismos beneficiosos. Estas prácticas han ido desapareciendo debido a la reducción de la cría de animales y por el proceso de intensificación de cultivos.

Finalmente, el factor más determinante en la degradación del suelo es el laboreo. Sin duda, el laboreo tiene efectos agronómicos muy gratificantes para la producción agrícola, ya que contribuye a evitar la compactación del suelo, favorecer la aireación, reducir las mal llamadas 'malas hierbas' e incrementar la tasa de mineralización, con la consecuente disponibilidad de nutrientes para las plantas. Sin embargo, el laboreo también tiene efectos muy negativos que superan en cantidad los efectos positivos. 

En primer lugar, al incrementar la tasa de mineralización, también se reduce la cantidad de materia orgánica que se puede estabilizar, con efecto negativo a largo plazo sobre la fertilidad. Además, de destruir las cubiertas vegetales, destruyen la vida de los insectos, artrópodos y nemátodos en el suelo, sobre todo de las lombrices, que favorecen la fertilidad del suelo. Finalmente, el laboreo aumenta enormemente las tasas de erosión: un suelo sin laboreo pierde cada año un 90% de suelo menos que un suelo con laboreo, como indica el IPCC, en inglés: Intergovernmental Panel on Climate Change (https://www.ipcc.ch/srccl/chapter/chapter-4/).

Actualmente hay grandes proyectos implicados en el análisis de suelos, centrados en monitorear los cambios en el uso del suelo (LULUC, de sus siglas en inglés Land Use and Land Use Change) y su efecto en la salud del mismo. Entre ellos se incluye el proyecto LUCAS (Land Use and Coverage Area frame Survey), realizado en los países de la Unión Europea desde el año 2006, y en el que se han realizado muestreos cada 3 años (Joint Research Centre de la European Commission, 2021), el proyecto Soil4Africa, realizado en los países africanos a excepción de aquellos que tienen conflictos bélicos, en el período de 2020 hasta 2024 (Kempen et al., 2021) y el proyecto RECSOIL, a escala global (FAO, 2020).

A pesar de ser proyectos de gran envergadura, no existe una armonización entre ellos, por lo que resulta complicado realizar estudios comparativos. Esto se debe a diversas razones, como diferencias en las técnicas de muestreo, incluida la profundidad de la toma de muestras, o la ausencia del análisis de parámetros microbiológicos como ocurre en los proyectos Soil4Africa y RECSOIL.

El proyecto SHARInG-MeD 'Soil Health and Agriculture Resilience through an Integrated Geographical Information Systems of Mediterranean Drylands' (en castellano: 'Salud del suelo y resiliencia de la agricultura a través de sistemas integrados de información geográfica de las zonas áridas del Mediterráneo'), liderado por la Universidad de Pisa (Italia) e integrado por 11 grupos (Fig. 2) de España, Croacia, Argelia, Túnez, Francia, Grecia, Turquía, y Marruecos plantea desarrollar un esquema integral de monitoreo del suelo para integrar diversos indicadores –fisicoquímicos, biológicos, agronómicos, económicos y ambientales– para mejorar la sostenibilidad de la agricultura en el área mediterránea. Para lograrlo, SHARInG-MeD se centra en crear un procedimiento estandarizado para la recopilación de metadatos y para el muestreo de suelos, vital para garantizar que los datos obtenidos sean comparables entre diferentes regiones y estudios.

Dada la relación existente entre la salud del suelo, los parámetros fisicoquímicos y la microbiota, este proyecto ha incorporado parámetros biológicos con el objetivo de determinar la composición y estructura de las comunidades microbianas así como las actividad microbiana en los suelos mediterráneos. Para ello, se están aplicando técnicas moleculares de secuenciación masiva de nueva generación (fúngica y bacteriana), análisis del perfil fosfolipídico, y medidas de la actividad enzimática, ya que aportan información sobre actividad microbiológica en los suelos en base a la relación con los ciclos de elementos C, P, S y N.

El objetivo último de este proyecto es la creación de una base de datos que unifique datos existentes (LUCAS 2018, hasta la fecha más completos en determinaciones) y que amplíe el área de estudio incluyendo países mediterráneos como Marruecos, Argelia, Túnez y Turquía, donde no se han realizado estos análisis previamente. Entre los objetivos específicos de este proyecto destacan: 

i) Ampliar el conocimiento del suelo cubriendo áreas no muestreadas.

ii) Estudiar el papel del Uso de la Tierra y el Cambio de Uso de la Tierra (LULUC) en las propiedades del suelo.

iii) Analizar las propiedades del suelo en respuesta al manejo del cultivo, productividad, impactos económicos y ambientales.

iv) Evaluar los factores de degradación del suelo, integrar los conocimientos científicos y de comunicación con fines de investigación.

y v) Fomentar la aplicación de prácticas de gestión sostenible para mejorar las funciones del suelo. También, se aumentará la información recopilada, ya que parte de los muestreos se realizarán en sitios previamente muestreados en los proyectos LUCAS y Soil4Africa.

Referencias bibliográficas

FAO. (2020). A protocol for measurement, monitoring, reporting and verification of soil organic carbon in agricultural landscapes. FAO; https://openknowledge.fao.org/handle/20.500.14283/cb0509en

Friedlingstein, P., Jones, M. W., O’Sullivan, M., Andrew, R. M., Bakker, D. C. E., Hauck, J., Le Quéré, C., Peters, G. P., Peters, W., Pongratz, J., Sitch, S., Canadell, J. G., Ciais, P., Jackson, R. B., Alin, S. R., Anthoni, P., Bates, N. R., Becker, M., Bellouin, N., … Zeng, J. (2021). Global Carbon Budget 2021. https://doi.org/10.5194/essd-2021-386

Iglesias, A., Mougou, R., Moneo, M., & Quiroga, S. (2011). Towards adaptation of agriculture to climate change in the Mediterranean. Regional Environmental Change, 11(1), 159–166. https://doi.org/10.1007/s10113-010-0187-4

Joint Research Centre (European Commission), Fernandes-Ugalde, O., Scarpa, S., Jones, A., & Eiselt, B. (2021). LUCAS soil 2022: ISSG planning document. Publications Office of the European Union. https://data.europa.eu/doi/10.2760/74624

Kempen, B., Brus, D., & De Soussa, L. (2021). Soils4Africa Sampling Design. Soils4Africa_EU Horiz 2020 Res Innov Program under Grant Agreem 869200 1–61; report. https://www.soils4africa-h2020.eu/serverspecific/soils4africa/images/Documents/Soils4Africa_D3.2B_Sampling_design_v01.pdf

Molina-Romero, D., Bustillos, M., Rodríguez-Andrade, O., Morales-García, Y., Santiago Saenz, Y., Castañeda, M., & Muñoz-Rojas, J. (2015). Mecanismos de fitoestimulación por rizobacterias, aislamientos en América y potencial biotecnológico. BIOLOGICAS, 17, 24–34.

Scharlemann, J. P., Tanner, E. V., Hiederer, R., & Kapos, V. (2014). Global soil carbon: Understanding and managing the largest terrestrial carbon pool. Carbon Management, 5(1), 81–91. https://doi.org/10.4155/cmt.13.77