Curso avanzado sobre Bioquímica del Suelo 7. (Salvador González Carcedo). Mineralización vs Humificación 7.2. Las fuentes y utilidades edáficas del CO2.

La aparición de los nutrientes orgánicos del suelo ya quedó vista en los apartados 3.1. a, b y c. mediante diferentes estrategias biológicas y el empleo generalizado de actividades enzimáticas exocelulares que acaban enriqueciendo la solución del suelo y parcialmente acumulándose en su matriz sólida (pues no dejan  de ser proteinas).  Además vimos que los seres vivos (incluidos los del suelo), para conseguir mantener activo su metabolismo, producir biomasa y desarrollar el resto de sus actividades, captan nutrientes orgánicos e inorgánicos del medio.

Como consecuencia de la actividad metabólica, los seres vivos del suelo devuelven a la solución que ocupa el espacio poral CO₂ (mineralización del C orgánico), urea, ácido úrico o amoníaco según sea el metabolismo nitrogenado del ser vivo en cuestión (ureotélico, uricotélico o amoniotélico) y de una multitud de catabolitos (moléculas orgánicas finales del metabolismo que las células no desean conservar en su interior), enriqueciendo la solución del suelo en quimiodiversidad.

Dicho así el suelo parece un sistema homogéneo y cerrado, pero no lo es, y muestra una heterogeneidad morfológica y funcional sorprendente. Revisemos la situación.

Parece claro que hay dos lugares edáficos donde la actividad biológica es más intensa:

·         la superficie del suelo, por ser el lugar donde se depositan los aportes externos y es área de contacto con la atmósfera donde habita una variada diversidad de seres vivos que precisan metabólicamente una alta tensión de O₂.

·         la rizosfera, donde la planta deposita los rizodepósitos (componentes del fotosintato procedentes directamente de la hoja) y que precisa de esa actividad biológica para potenciar su nutrición mineral en un medio donde la tensión de O₂ es claramente inferior.

Todos aceptamos que el CO₂ es un compuesto básico en el proceso de producción vegetal, asociado a la actividad fotosintética. Los expertos en producción bajo plástico buscan al alcanzar una relación CO₂/O₂ óptima en su atmósfera cerrada para conseguir del plasto el máximo rendimiento de la enzima RUBISCO. Pero es menos frecuente pensar en este catabolito como un componente de la quimiodiversidad que en la rizosfera incremente la disponibilidad y captación de nutrientes inorgánicos a nivel de la raíz.  ¿Pero, cómo se consigue?.

No piensen Vds que soy el mas listo de la clase.  A ciertas personas se les ocurrió usar urea en el suelo hace dos siglos. Científicamente el misterio de su eficacia se resolvió al conocer la existencia en el suelo de ureasa, que liberaba CO₂ y NH₄⁺ como productos de su acción catalítica. Todo el mundo se centró en definir la urea como un abono nitrogenado dejando de lado si el CO₂ tenía importancia o no.  Sin embargo, Reidel, sí le dio ese protagonismo y patentó al CO₂ como fertilizante en 1916. La verdad es que orientó su uso hacia las producciones de plantas fijadoras de N₂, no a otras.  Sin saber las causas (se tardó 60 años en descubrir la ruta bioquímica que le justificaba) acertó en la patente que realizaba.

Las cosas con el CO₂ quedaron bastante tranquilas durante bastantes años, hasta que llegó el descubrimiento de la plantas con fotosíntesis C4-PCR y el metabolismo ácido de las crasuláceas (CAM). Estábamos tranquilos, pero tenían que aparecer tres “combativos” investigadores israelíes que decidieron “poner en solfa” a una vaca sagrada de la ciencia (a que te encanta mi expresión, editor en jefe) y discutieron al gran Calvin la universalidad de su ciclo.

Para rematar la situación a finales de los 80 tenían que aparecer los ecologistas con eso del cambio climático, acompañado de modificaciones en la temperatura, cantidad y forma de la pluviometría, deshielo de los glaciares, fenómenos del Niño, de la Niña y demás parentela y mira por donde ahora decimos a los agricultores que se pongan a “cultivar petróleo” (agronergética). Pero, ¿cómo? si pretendemos que usen los suelos marginales para producir tres veces mas de girasol o de colza y para colmo la patronal de la “industria de transformación de los productos agroenergéticos” les propone hacer firmar contratos con precios inferiores a los que obtienen vendiendo el producto en los mercados libres.  Teníais que haber oído ayer los comentarios de los sindicatos agrarios en una jornada celebrada en Burgos y mejor, haber escuchado determinados silencios.

Veamos, si el CO₂ y/o el metabolismo degradativo de la BIO/NECROMASA proporcionan alguna nueva y complementamos el reciente hallazgo de las glomalinas de la Dra. Sara E. Wright en su laboratorio de Beltsville (USA).   Eso si que puede ser una buena ayuda para todos.

Hasta el momento hemos dicho que a la solución de suelo llega, como consecuencia de la actividad respiratoria una ingente cantidad de CO₂. pero también debemos de conocer que las raíces vegetales, cuando captan de la solución una molécula de NO₃^–, ceden al suelo una cantidad equimolecular de HCO₃^–. Ben-Zioni nos deleita mostrando como participa la fotosíntesis en los procesos nutricionales de NO₃^– al generar en el plasto la molécula portadora de CO₂ (ácido málico y/o oxalacético) que, una vez descarboxilada en la raíz participará en la actividad nutricional citada. Y al verdad, creo que los consumos de fertilizantes nitrogenados representan una cifra nada despreciable.  Si sumamos ambas fuentes de CO₂, hemos duplicado las fuente de CO₂ en la rizosfera.

¿Se quedan así las cosas? ¿Es adecuado pensar que un producto mineralizado como el CO₂ ya no tiene utilidad y lo debemos de devolver a la atmósfera para favorecer la fotosíntesis?  ¿Debemos de pensar algo más, teniendo la solución de la respirometría de los suelos y los estudios de intercambios de gases entre el suelo y la interfase atmósfera suelo en la mano siguiendo los criterios de balance de los físicos de suelos?  Yo creo que sí, dados los interesantes estudios que hay sobre suelos carbonatados y sobre los procesos químicos en las soluciones del suelo para la formación de horizontes cálcico-carbonatados.

Además de la actuación reguladora del pH en la rizosfera, generado por los equilibrios CO2 –- HCO₃^– — X²⁺CO₃, se materializa la posibilidad añadida de formación de carbonatos de baja solubilidad, con cationes que estén en exceso, y cuyo nivel de presencia pueda aproximarse a los umbrales de toxicidad microbiana, animal o vegetal, es otro aspecto edafo-funcional que debe de atribuirse a los iones bicarbonato como regulador nutricional.

Una aproximación a los procesos de alteración de los minerales alumínico-silicatados, nos permite conocer que muchos de ellos utilizan el ión bicarbonato para sufrir alteración de mineral en mineral e incluso transformarse de un tipo de arcilla en otra.  Explicamos incluso que esas reacciones permiten la liberación de iones que como el K, y Mg son esenciales en el desarrollo vegetal.

Saludos cordiales,

Salvador González Carcedo