Análisis de microorganismos funcionales y su relación con
parámetros fisicoquímicos del suelo en un bosque reservado
Analysis of
functional microorganisms and their relationship with physicochemical
parameters of soil in a reserved forest
Guillermo Sales-Ordoñez1; Casiano Aguirre-Escalante1;
Alberto Franco Cerna-Cueva1*;
Doive Salvador Ortega-Silva2;
Víctor Ernesto Pérez-Hernández3; Nicolas Walter Aguilar-Carazas4;
Manuel Emilio Reategui-Inga5
1 Universidad Nacional
Agraria de la Selva, Universitaria km 1.21, Tingo María, Perú.
2 Universidad Científica
del Sur, Panamericana S 19, Villa EL Salvador 15067, Lima, Perú
3 Universidad Cesar
Vallejo, Av. Independencia 1488, Huaraz 02002, Lima,
Perú.
4 Universidad Peruana
Cayetano Heredia, Av. Honorio Delgado 430,
San Martín de Porres 15102, Lima, Perú.
5 Universidad Nacional
Intercultural de la Selva Central Juan Santos Atahualpa, Av. José Carlos
Mariátegui Mz.78, Mazamari, Perú.
* Autor
corresponsal: alberto.cerna@unas.edu.pe (A. F. Cerna-Cueva).
ORCID
de los autores:
RESUMEN
Este estudio aborda la necesidad de entender
la presencia microorganismos funcionales en suelos tropicales, proporcionando
información valiosa para la conservación y manejo sostenible. Tiene como
principal objetivo analizar la variabilidad de microorganismos funcionales en
diferentes profundidades del suelo y las correlaciones con los parámetros
fisicoquímicos. Para ello se recolectaron muestras de suelo de 15 puntos
aleatorios en un bosque reservado y se analizaron propiedades fisicoquímicas y
microbiológicas a dos profundidades (10 y 20 cm). Se cuantificaron los
siguientes microorganismos funcionales: aerobios viables, lactobacilos,
actinomicetos, hongos y bacterias fijadoras de nitrógeno utilizando protocolos
específicos. Se empleó la prueba no paramétrica de Wilcoxon para determinar
diferencias entre profundidades y el coeficiente de correlación de Pearson
(|ρ| ≥ 0,8) para analizar correlaciones entre parámetros
fisicoquímicos y microorganismos. Los resultados sugieren que la abundancia de
microorganismos aerobios viables, Lactobacillus, Actinomicetos y Fungi
disminuye con la profundidad del suelo, mientras que las bacterias fijadoras de
nitrógeno no muestran diferencias significativas. La disminución de la
abundancia se relaciona con factores como la disponibilidad de nutrientes y
oxígeno y las condiciones microambientales. Existe una correlación positiva
fuerte entre la cantidad de microorganismos aerobios viables y Lactobacillus
con el contenido de fósforo, y una correlación negativa entre Actinomicetos y
el contenido de Arcilla. Los Actinomicetos prefieren suelos arenosos, mientras
que los Fungi prosperan en suelos ricos en materia orgánica. La correlación
negativa entre Fungi y Actinomicetos sugiere competencia por recursos limitados
y posibles interacciones químicas, como la producción de compuestos
antibióticos por parte de los Actinomicetos. Este estudio demuestra que la
comprensión detallada de la microbiota del suelo puede ofrecer nuevas
oportunidades para mejorar las prácticas agrícolas, especialmente en términos
de gestión de la fertilidad del suelo y sostenibilidad ambiental.
Palabras
clave:
Microorganismos
funcionales; suelos tropicales; profundidad del suelo; conservación y manejo
sostenible.
ABSTRACT
This study addresses the
need to understand the presence of functional microorganisms in tropical soils,
providing valuable information for conservation and sustainable management. The
main objective is to analyze the variability of functional microorganisms at
different soil depths and their correlations with physicochemical parameters.
To this end, soil samples were collected from 15 random points in a reserved
forest and analyzed for physicochemical and microbiological properties at two
depths (10 and 20 cm). The following functional microorganisms were quantified:
viable aerobes, lactobacilli, actinomycetes, fungi, and nitrogen-fixing
bacteria using specific protocols. The non-parametric Wilcoxon test was used to
determine differences between depths, and the Pearson correlation coefficient
(|ρ| ≥ 0.8)
was used to analyze correlations between physicochemical parameters and microorganisms.
The results suggest that the abundance of viable aerobic microorganisms,
Lactobacillus, Actinomycetes, and Fungi decreases with soil depth, while
nitrogen-fixing bacteria show no significant differences. The decrease in
abundance is related to factors such as nutrient and oxygen availability and
microenvironmental conditions. There is a strong positive correlation between
the amount of viable aerobic microorganisms and Lactobacillus with phosphorus
content, and a negative correlation between Actinomycetes and clay content.
Actinomycetes prefer sandy soils, while Fungi thrive in soils rich in organic
matter. The negative correlation between Fungi and Actinomycetes suggests
competition for limited resources and possible chemical interactions, such as
the production of antibiotic compounds by Actinomycetes. This study
demonstrates that a detailed understanding of soil microbiota can offer new
opportunities to improve agricultural practices, especially in terms of soil
fertility management and environmental sustainability.
Keywords: Functional
microorganisms; tropical soils; soil depth; conservation and sustainable
management.
Recibido: 10-12-2023.
Aceptado: 08-02-2024.
INTRODUCCIÓN
Los suelos son el hábitat de una
gran diversidad de microorganismos que juegan un papel crucial en el
funcionamiento de los ecosistemas terrestres, incluyendo la descomposición de
la materia orgánica, el ciclo de nutrientes y la promoción del crecimiento de
las plantas (Hartmann & Six, 2022). En los últimos
años, ha habido un creciente interés en el estudio de los grupos microbianos
funcionales del suelo y su relación con los parámetros fisicoquímicos del suelo
(Bastida et al., 2021). Esto se debe a que la comprensión de estas relaciones
es fundamental para predecir la respuesta de los ecosistemas del suelo a los
cambios ambientales y para desarrollar prácticas de manejo sostenible (Gayan et
al., 2023).
A pesar de la creciente
investigación en el campo, todavía hay brechas significativas en nuestro
conocimiento sobre cómo los distintos parámetros fisicoquímicos del suelo
influyen en los grupos microbianos funcionales en diferentes bosques tropicales
(Zhao et al., 2022). En particular, en el caso de los bosques reservados, que
son áreas protegidas de importancia ecológica y conserva-ción, los estudios que
abordan estas relaciones son escasos o limitados.
Este estudio plantea la hipótesis
de que los parámetros fisicoquímicos del suelo, como el contenido de
nutrientes, la textura y el pH, están significativamente relacionados con la
abundancia de los grupos microbianos funcionales en un bosque reservado.
El objetivo principal de este
estudio es analizar los grupos microbianos funcionales del suelo y su relación
con los parámetros fisicoquímicos del suelo en un bosque reservado, utilizando
técnicas de recuento de microorganismos y estadísticas avanzadas.
Específicamente, este estudio pretende (a) analizar los valores de los
parámetros fisicoquímicos de suelo a dos profundidades de estudio y las
correlaciones entre estas y (b) evaluar la abundancia de grupos microbianos
funcionales en dos profundidades de suelo y las relaciones entre los parámetros
fisicoquímicos del suelo. Los resultados de este estudio contribuirán a la
comprensión de las interacciones entre los microorganismos del suelo y los
parámetros fisicoquímicos en los bosques reservados con condiciones similares,
proporcionando informa-ción valiosa para la conservación y manejo sostenible de
estos ecosistemas tropicales. El equilibrio de microorganismos en el
suelo es un factor crucial para mantener la fertilidad y la salud del suelo, lo
cual es de vital importancia en prácticas agrícolas sostenibles. Este estudio
proporciona información valiosa sobre cómo este equilibrio puede ser afectado
por diversos factores fisicoquímicos, ofreciendo así insights para optimizar
las prácticas de cultivo.
El presente estudio se llevó a
cabo en el Bosque Reservado de la Universidad Nacional Agraria de la Selva
(BRUNAS), cuya vegetación son bosques de colina alta, dentro de la ecorregión
Bosque basimontano de Yunga en la ciudad de Tingo María, Provincia de Leoncio
Prado, Departamento de Huánuco, Perú (Figura 1).
Figura 1. Ubicación de la
investigación y puntos de muestreo.
El BRUNAS se caracteriza por
suelos cambisoles éutricos y una altitud promedio de 786 metros sobre el nivel
del mar. La zona es húmeda con una precipitación anual promedio de 3,456 mm.
Las temperaturas máximas y mínimas varían, en promedio desde 30,8 °C hasta los
19,6 °C respectivamente, lo que favorece la diversidad de flora y fauna, así
como el desarrollo de microorganismos funcionales en el suelo. Las muestras se
recogieron de 15 puntos distribuidos aleatoriamente en el BRUNAS, abarcando un
rango de altitudes que oscilaban entre los 733 y los 852 msnm. Se evitó tomar
muestras en zonas rocosas y con densa vegetación para garantizar la
representatividad del área de estudio. Para la recolección de las muestras, se
extrajeron cubos de suelo de un área superficial de 20 x 25 cm y una
profundidad de 20 cm utilizando palas esterilizadas, con el objetivo de
prevenir la contaminación microbiológica. Posteriormente, los cubos de suelo se
colocaron en macetas recubiertas con bolsas de viveros, respetando las
dimensiones mencionadas.
Una vez recolectadas, las
muestras fueron trasladadas al laboratorio de calidad de suelos y de
microbiología de la Universidad Nacional Agraria de la Selva para su análisis.
En el laboratorio, se evaluaron las propiedades fisicoquímicas y
microbiológicas del suelo a dos profundidades distintas: 10 y 20 cm. Para los
análisis fisicoquímicos, las muestras de suelo se trituraron y tamizaron
utilizando una malla de 2 mm y se secaron a temperatura ambiente bajo sombra
durante un día. Este proceso permitió eliminar partículas gruesas y facilitó la
realización de pruebas fisicoquímicas en el suelo. En cuanto a los análisis
microbiológicos, las muestras de suelo se tamizaron con una malla de 0.15 mm y
se trabajó con la muestra húmeda de manera inmediata para preservar la
viabilidad de los microorganismos presentes.
En este estudio se cuantificaron
microorganismos aerobios viables, lactobacilos, actinomicetos, hongos (mohos y
levaduras) y bacterias fijadoras de nitrógeno en muestras de suelo utilizando
protocolos específicos para cada grupo de microorganismos. A continuación, se
describe la metodología unificada empleada para todos los grupos:
Inicialmente, se pesaron 10
gramos de muestra de suelo y se añadieron a un matraz que contenía 90 ml de
agua peptonada al 0,1%, obteniendo una dilución 10-1. Luego, se
realizaron diluciones seriadas hasta obtener las diluciones deseadas para cada
grupo de microorganismos. Para la siembra, se emplearon medios de cultivo
específicos para cada grupo de microorganismos: Agar PCA para microorganismos
aerobios viables, Agar MRS para lactobacilos, Agar Gauze para actinomicetos,
Agar Sabouraud para hongos y Agar Simms para bacterias fijadoras de nitrógeno.
Se tomó 0.1 ml de inóculo de cada dilución y se sembró en las placas de agar
correspondientes utilizando el método de siembra en superficie. Las condiciones
de incubación variaron según el grupo de microorganismos: 30 °C durante 48
horas para microorganismos aerobios viables, 37 °C durante 72 horas para
lactobacilos, 28 °C durante 7 días para actinomicetos, 25 °C durante 5 días
para hongos y 28 °C durante 7 días para bacterias fijadoras de nitrógeno.
Después del período de incubación, se procedió a contar las colonias que
crecieron en las placas utilizando un equipo de conteo. Se aseguró de que el
número de colonias estuviera dentro del rango de 30 a 300 colonias por placa y
se calculó el promedio de colonias entre las dos placas duplicadas. La cantidad
de microorganismos por gramo de muestra se determinó aplicando la siguiente
fórmula general:
Los microorganismos por gramo de
suelo se expresaron en unidades formadoras de colonias por gramo (UFC/g).
En este estudio, se analizaron
los parámetros fisicoquímicos del suelo y los microorganismos funcionales en
dos profundidades diferentes (10 cm y 20 cm) para evaluar la variación en sus
concentraciones y su correlación con otros parámetros. Para determinar las
diferencias en los valores de las mediciones de los parámetros en las distintas
profundidades, se utilizó la prueba no paramétrica de Wilcoxon, debido a que,
según el análisis exploratorio de datos, la mayoría de los parámetros no se
ajustan a una distribución normal. Además, se empleó el coeficiente de
correlación de Pearson para analizar las correlaciones entre los diferentes
parámetros fisicoquímicos, así como entre estos y los microorganismos
funcionales del suelo. Solo se consideraron aquellas correlaciones cuyo valor
absoluto superara el umbral de |ρ| ≥ 0,8. Asimismo, se analizó la
correlación entre el conteo de los diferentes grupos funcionales de
microorganismos. Estos análisis ayudarán a comprender cómo varían los
parámetros del suelo y la presencia de microorganismos funcionales con la
profundidad, y cómo están interrelacionados entre sí y con otros parámetros del
suelo.
Análisis de parámetros
fisicoquímicos
Arena (%)
En la Figura 1 se observa una correlación negativa
entre el porcentaje de arena y el fósforo disponible (ppm) (ρ = -0,91) a
una profundidad de 20 cm. Esta correlación podría deberse a la menor capacidad
de retención de nutrientes en suelos arenosos en comparación con suelos con
mayor contenido de arcilla o limo (Nieder et al., 2018). Los suelos arenosos
tienen menor capacidad de retención de agua y menor área superficial para la
adsorción de nutrientes, lo que puede resultar en una menor disponibilidad de
fósforo en el suelo (Brady & Weil, 2016).
Además, también se observa una correlación
negativa entre el porcentaje de arena y la capacidad de intercambio catiónico
(CIC) (ρ = -0,98) a una profundidad de 20 cm. La CIC es una medida de la
capacidad del suelo para retener y liberar cationes, incluidos los nutrientes
esenciales para las plantas como el calcio, el magnesio y el potasio. Los
suelos con alto contenido de arcilla y materia orgánica tienden a tener una
mayor CIC, ya que estos componentes tienen una mayor superficie y carga
negativa para atraer y retener cationes (Nieder et al., 2018). Por lo tanto, es
esperable que, en suelos con mayor contenido de arena, la CIC sea menor.
Arcilla (%)
La ¡Error! No se
encuentra el origen de la referencia. muestra una diferencia significativa en el
contenido de arcilla entre las dos profundidades evaluadas (22,47 ± 0,93 a 10
cm y 33,2 ± 2,04 a 20 cm, p < 0,01). Esto podría deberse a procesos de
meteorización y lixiviación, donde las partículas de arcilla, siendo más finas
y pesadas que las de arena, tienden a acumularse en capas más profundas del
suelo. Además, la formación de agregados de arcilla puede ser más común en profundidades
mayores debido a una menor perturbación y a la presencia de materia orgánica
que favorece la agregación.
En la Figura 1 se aprecia una correlación positiva
entre el porcentaje de arcilla y la capacidad de intercambio catiónico (CIC)
(ρ = 0,90) a una profundidad de 20 cm. La CIC es una medida de la
capacidad del suelo para retener y liberar cationes, incluidos los nutrientes
esenciales para las plantas como el calcio, el magnesio y el potasio. Los
suelos con alto contenido de arcilla y materia orgánica tienden a tener una
mayor CIC, ya que estos componentes tienen una mayor superficie y carga
negativa para atraer y retener cationes (Brady & Weil, 2016; Nieder et al.,
2018).
La correlación positiva observada puede atribuirse
a las propiedades físicas y químicas de las partículas de arcilla. Estas
partículas son más pequeñas y tienen una mayor superficie específica en
comparación con las partículas de arena y limo. Además, las partículas de
arcilla tienen una mayor carga negativa en su superficie, lo que les permite
atraer y retener más cationes (Brady & Weil, 2016). Por lo tanto, es
esperable que, en suelos con mayor contenido de arcilla, la CIC sea mayor.
Limo (%)
La Tabla 1 indica que no hay una diferencia
significativa en el contenido de limo entre las dos profundidades evaluadas (20,33
± 1,25 a 10 cm y 16,6 ± 0,92 a 20 cm, p = 0,07). Aunque no es significativa, la
disminución del contenido de limo en profundidades mayores podría deberse a la
distribución de partículas de suelo y a la influencia de factores como la
erosión, la sedimentación y la lixiviación, que pueden afectar la concentración
de limo en diferentes capas del suelo.
La correlación negativa entre el porcentaje de
limo y el porcentaje de materia orgánica (ρ = -0,85) puede estar relacionada con la capacidad de
retención de agua y nutrientes del suelo. Los suelos con alto contenido de limo
tienen una capacidad de retención de agua y nutrientes intermedia entre los
suelos arenosos y arcillosos (Xu et al., 2016). Por lo tanto, es posible que,
en suelos con un mayor porcentaje de limo, se retenga menos materia orgánica en
comparación con suelos arcillosos, que tienen una mayor capacidad de retención.
La correlación positiva entre el porcentaje de limo y el fósforo disponible en
ppm (ρ = 0,89). sugiere que los suelos con mayor contenido de limo pueden
tener una mayor disponibilidad de fósforo. Esto podría deberse a la capacidad
de retención intermedia de nutrientes en suelos limosos, lo que podría
favorecer la disponibilidad de fósforo para las plantas (Brady & Weil,
2016). La correlación positiva entre el porcentaje de limo y el calcio
intercambiable en meq/100g (ρ = 0,96) indica que, en suelos con mayor
contenido de limo, hay una mayor cantidad de calcio disponible para las
plantas. Esto podría deberse a la capacidad de retención intermedia de
nutrientes en suelos limosos y a las interacciones químicas entre el limo y el
calcio en el suelo (Schjønning et al., 1999).
pH
La Tabla 1 muestra una diferencia significativa en
el pH del suelo entre las dos profundidades evaluadas (3,11 ± 0,05 a 10 cm y 3,49
± 0,04 a 20 cm, p < 0,01). Este aumento en el pH en las capas más profundas
podría deberse a la menor concentración de ácidos orgánicos, la menor actividad
microbiana y la menor influencia de procesos como la lixiviación y la
descomposición de la materia orgánica en comparación con las capas
superficiales del suelo.
La correlación entre el potasio disponible (ppm) y
el pH a una profundidad de 10 cm muestra un valor negativo de ρ = -0,86,
lo que indica una relación inversa entre estas dos variables. Esto significa
que a medida que el pH del suelo disminuye (ácido), el contenido de potasio
disponible tiende a aumentar, y viceversa. Esta relación inversa podría ser
explicada por el hecho de que, en suelos ácidos, la liberación de potasio de
los minerales del suelo puede ser mayor debido a la disolución y la desorción
del potasio de la arcilla y otros minerales (Bader et al., 2021). Además,
algunos estudios han demostrado que el potasio disponible en el suelo puede ser
afectado por la solubilidad de los minerales de arcilla y la
adsorción/desorción de iones de potasio en sitios de intercambio catiónico, los
cuales pueden estar influenciados por el pH (Marschner, 2011; Sparks, 2002).
Materia Orgánica (%)
La Tabla 1 indica una diferencia significativa en
el contenido de materia orgánica entre las dos profundidades evaluadas (2,94 ±
0,08 a 10 cm y 2,26 ± 0,05 a 20 cm, p < 0,01). La disminución en el
contenido de materia orgánica en profundidades mayores podría deberse a una
menor acumulación de residuos vegetales y animales, así como a una menor
actividad microbiana. En general, la materia orgánica tiende a concentrarse en
las capas superiores del suelo, donde hay mayor disponibilidad de nutrientes y
más interacción con el ambiente.
Correlación entre H intercambiable (meq/100 g) y
materia orgánica (%) a una profundidad de 10 cm: La correlación positiva de
ρ = 0,88 sugiere que a medida que aumenta el contenido de H intercambiable
en el suelo, también lo hace el contenido de materia orgánica. Esta relación
puede ser explicada por la influencia del contenido de materia orgánica en el
pH del suelo y, a su vez, en la concentración de H intercambiable. A medida que
la materia orgánica se descompone, libera ácidos orgánicos que pueden disminuir
el pH del suelo y aumentar la concentración de H intercambiable (Brady &
Weil, 2016). Correlación entre materia orgánica (%) y nitrógeno (%) a una
profundidad de 20 cm: La correlación positiva de ρ = 0,81 indica que a
medida que aumenta el contenido de materia orgánica en el suelo, también lo
hace el contenido de nitrógeno. Esto es consistente con la idea de que la
materia orgánica es una fuente importante de nitrógeno en el suelo, ya que, al
descomponerse, libera nitrógeno en forma de amonio (NH4+)
y otros compuestos nitrogenados (Stevenson & Cole, 1999). Correlación entre
materia orgánica (%) y Ca intercambiable (meq/100 g) a una profundidad de 20
cm: La correlación negativa de ρ = -0,94 sugiere que a medida que aumenta
el contenido de materia orgánica en el suelo, disminuye el contenido de Ca
intercambiable. Esta relación podría estar relacionada con la capacidad de
intercambio catiónico (CIC) del suelo, que puede estar influenciada por el
contenido de materia orgánica. A medida que aumenta la materia orgánica, la CIC
puede aumentar, lo que a su vez puede conducir a una mayor adsorción de
cationes como el Ca y, en última instancia, a una menor concentración de Ca
intercambiable en el suelo (Brady & Weil, 2016).
Nitrógeno (%)
La Tabla 1 muestra una diferencia significativa en
el contenido de nitrógeno entre las dos profundidades evaluadas (0,15 ± 0 a 10
cm y 0,11 ± 0 a 20 cm, p < 0,01). La disminución en el contenido de
nitrógeno en profundidades mayores podría estar relacionada con la menor
concentración de materia orgánica y la menor actividad microbiana, ya que ambos
factores influyen en la disponibilidad de nitrógeno en el suelo. Además,
procesos como la lixiviación y la desnitrificación pueden contribuir a la
pérdida de nitrógeno en capas más profundas del suelo.
Correlación entre saturación de aluminio (%) y
nitrógeno (%) a 10 cm de profundidad: La correlación negativa de ρ = -0,82
indica que a medida que aumenta la saturación de aluminio en el suelo, el
contenido de nitrógeno disminuye. Esta relación puede ser explicada por el
efecto del aluminio en la disponibilidad de nitrógeno y en la actividad
microbiana responsable de la mineralización del nitrógeno. El aluminio, en
condiciones ácidas, puede solubilizarse y ser tóxico para las raíces de las
plantas y los microorganismos del suelo, lo que afecta la absorción de
nutrientes como el nitrógeno y disminuye la actividad microbiana responsable de
la mineralización y disponibilidad del nitrógeno en el suelo (Foy, 2015;
Kinraide, 1991). Por lo tanto, suelos con alta saturación de aluminio tienden a
tener menor contenido de nitrógeno.
Fósforo disponible (ppm)
La Tabla 1 no muestra una diferencia significativa
en el contenido de fósforo disponible entre las dos profundidades evaluadas (7,17
± 0,58 ppm a 10 cm y 7,36 ± 0,56 ppm a 20 cm, p = 0,95). Esto sugiere que el
fósforo disponible en el suelo podría estar distribuido de manera bastante
uniforme entre estas dos profundidades. La solubilización del fósforo por parte
de microorganismos y la descomposición de la materia orgánica pueden influir en
la disponibilidad de fósforo en estas capas del suelo. Además, la interacción
entre el fósforo y otros componentes del suelo, como el óxido de aluminio,
puede afectar su movilidad y distribución en el perfil del suelo.
Correlación entre H intercambiable (meq/100 g) y
fósforo disponible (ppm) a 10 cm de profundidad: La correlación positiva de
ρ = 0,93 sugiere que a medida que aumenta la concentración de H
intercambiable en el suelo, también lo hace el contenido de fósforo disponible.
Esto puede ser el resultado de la liberación de fósforo inorgánico por parte de
la actividad microbiana, que se ve afectada por la acidez del suelo (H+).
A medida que aumenta la concentración de H+ en el suelo, la
solubilización y disponibilidad de fósforo pueden aumentar (Condron et al.,
2015). Correlación entre fósforo disponible (ppm) y Ca intercambiable (meq/100 g)
a 20 cm de profundidad: La correlación positiva de ρ = 0,87 indica que a
medida que aumenta el contenido de fósforo disponible en el suelo, también
aumenta la concentración de Ca intercambiable. Esto puede deberse a que ambos
elementos están asociados con la capacidad de intercambio catiónico y la
disponibilidad de nutrientes en el suelo (Barrow, 2015). Correlación entre
fósforo disponible (ppm) y capacidad de intercambio catiónico a 20 cm de
profundidad: La correlación positiva de ρ = 0,89 sugiere que a medida que
aumenta el contenido de fósforo disponible en el suelo, también lo hace la
capacidad de intercambio catiónico. Esto puede estar relacionado con la mayor
disponibilidad de sitios de intercambio catiónico en el suelo y la liberación de
fósforo inorgánico por la actividad microbiana (Barrow, 2015).
Potasio disponible (ppm)
La Tabla 1 no muestra una diferencia significativa
en el contenido de potasio disponible entre las dos profundidades evaluadas (73,47
± 0,9 ppm a 10 cm y 70,33 ± 2,31 ppm a 20 cm, p = 0,278). Esto indica que el
potasio disponible en el suelo podría estar distribuido de manera similar entre
las capas de 10 cm y 20 cm de profundidad. La distribución del potasio en el
suelo puede estar influenciada por la descomposición de la materia orgánica, la
actividad microbiana y las reacciones de intercambio catiónico con otros
minerales del suelo. La movilidad del potasio en el suelo generalmente es
limitada, lo que puede contribuir a la distribución uniforme observada en estas
profundidades.
Correlación entre potasio disponible (ppm) y
saturación de aluminio (%) a 20 cm de profun-didad: La correlación positiva de
ρ = 0,88 sugiere que a medida que aumenta la concentración de potasio
disponible en el suelo, también lo hace la saturación de aluminio. Este
resultado puede estar relacionado con la acidez del suelo y la liberación de
aluminio. A medida que la concentración de iones de hidrógeno (H+) en el suelo
aumenta, la solubilidad de los compuestos de aluminio también puede aumentar,
lo que puede llevar a una mayor saturación de aluminio (Kopittke et al., 2019).
El potasio y el aluminio pueden competir por los sitios de intercambio
catiónico en el suelo, lo que podría explicar la correlación positiva entre
ambos elementos (Sparks, 2002).
Mg Intercambiable
La Tabla 1 indica una diferencia significativa en
el contenido de magnesio intercambiable entre las dos profundidades evaluadas
(0,14 ± 0 meq/100g a 10 cm y 0,12 ± 0 meq/100g a 20 cm, p < 0,05). La
disminución en el contenido de magnesio intercambiable en profundidades mayores
podría estar relacionada con la liberación de magnesio a través de la
meteorización de minerales y la descomposición de la materia orgánica. La
lixiviación y la interacción con otros componentes del suelo, como la arcilla y
los ácidos orgánicos, también pueden influir en la distribución del magnesio
intercambiable en el perfil del suelo en profundidades mayores pueden favorecer
la retención e intercambio de calcio en el suelo.
Correlación entre capacidad de intercambio
catiónico y Mg intercambiable (meq/100 g) a 10 cm de profundidad: La
correlación positiva de ρ = 0,84 indica que a medida que la CIC aumenta,
también lo hace la concentración de Mg intercambiable. Esto es esperable, ya
que la CIC es una medida de la capacidad del suelo para retener e intercambiar
cationes, incluidos los de magnesio (Sparks, 2002). Suelos con una mayor CIC
pueden tener una mayor capacidad para almacenar y liberar magnesio en el suelo.
Correlación entre Mg intercambiable (meq/100 g) y
H intercambiable (meq/100 g) a 20 cm de profundidad: La correlación positiva de
ρ = 0,82 sugiere que a medida que aumenta la concen-tración de Mg
intercambiable en el suelo, también lo hace la concentración de H
intercambiable. Este resultado puede deberse a que tanto el magnesio como los
iones de hidrógeno compiten por los sitios de intercambio catiónico en el suelo
(Sparks, 2002). Además, ambos elementos pueden estar influen-ciados por
factores ambientales similares, como la acidez del suelo y la presencia de
otros cationes en el suelo.
Bases cambiables (%)
La Tabla 1 muestra una diferencia significativa en
el porcentaje de bases cambiables entre las dos profundidades evaluadas (15,6 ±
0,38% a 10 cm y 19 ± 0,28% a 20 cm, p < 0,01). El aumento en el porcentaje
de bases cambiables en las capas más profundas del suelo podría deberse a una
mayor concentración de cationes como calcio (Ca) y magnesio (Mg) en estas
capas. La meteorización de minerales, la descomposición de la materia orgánica
y la retención e intercambio de cationes por la arcilla y otros componentes del
suelo pueden contribuir a este incremento en las bases cam-biables. Un mayor porcentaje
de bases cambiables en profundidades mayores puede indicar una mayor capacidad
del suelo para retener nutrientes y resistir la acidificación.
Correlación entre bases cambiables (%) y satura-ción
de aluminio (%): La correlación negativa de ρ = -0,87 indica que a medida
que las bases cambia-bles aumentan, la saturación de aluminio disminu-ye. Las
bases cambiables en el suelo incluyen cationes como calcio, magnesio, potasio y
sodio. Estos cationes compiten con el aluminio por los sitios de intercambio
catiónico en las partículas del suelo (Brady & Weil, 2016).
Tabla 1
Valores promedio de los parámetros
fisicoquímicos de suelo ± el E.E.M. y probabilidad de diferencias de los
promedios de los parámetros fisicoquímicos de suelo
|
Variables observadas
|
Profundidad (cm)
|
p – valora
|
|
10
|
20
|
|
Parámetros fisicoquímicos
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Arena (%)
|
57,20
|
±
|
2,15
|
50,27
|
±
|
2,75
|
< 0,05
|
|
Arcilla (%)
|
22,47
|
±
|
0,93
|
33,20
|
±
|
2,04
|
< 0,01
|
|
Limo (%)
|
20,33
|
±
|
1,25
|
16,60
|
±
|
0,92
|
0,070
|
|
pH
|
3,11
|
±
|
0,05
|
3,49
|
±
|
0,04
|
< 0,01
|
|
Materia Orgánica (%)
|
2,94
|
±
|
0,08
|
2,26
|
±
|
0,05
|
< 0,01
|
|
Nitrógeno (%)
|
0,15
|
±
|
0,00
|
0,11
|
±
|
0,00
|
< 0,01
|
|
Fosforo Disponible (ppm)
|
7,17
|
±
|
0,58
|
7,36
|
±
|
0,56
|
0,950
|
|
Potasio Disponible (ppm)
|
73,47
|
±
|
0,90
|
70,33
|
±
|
2,31
|
0,278
|
|
Ca Intercambiable (meq/100g)
|
0,85
|
±
|
0,00
|
1,02
|
±
|
0,03
|
< 0,01
|
|
Mg Intercambiable (meq/100g)
|
0,14
|
±
|
0,00
|
0,12
|
±
|
0,00
|
< 0,05
|
|
Al Intercambiable (meq/100g)
|
4,69
|
±
|
0,11
|
4,36
|
±
|
0,12
|
0,089
|
|
H Intercambiable (meq/100g)
|
0,67
|
±
|
0,10
|
0,33
|
±
|
0,06
|
< 0,05
|
|
Capacidad de intercambio catiónico
|
6,35
|
±
|
0,16
|
5,83
|
±
|
0,13
|
< 0,05
|
|
Bases Cambiables (%)
|
15,60
|
±
|
0,38
|
19,00
|
±
|
0,28
|
< 0,01
|
|
Ácidos Cambiables (%)
|
84,40
|
±
|
0,38
|
81,00
|
±
|
0,28
|
< 0,01
|
|
Saturación de Aluminio (%)
|
74,00
|
±
|
1,46
|
74,93
|
±
|
1,14
|
0,708
|
|
Conteo (UFC/g)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Microorganismo Aerobios Viables
|
2,5x104
|
±
|
1,7x103
|
1,6x104
|
±
|
4,9x102
|
< 0,01
|
|
Lactobacillus
|
0
|
±
|
0
|
1,2x103
|
±
|
2,0x102
|
< 0,01
|
|
Actinomicetos
|
5,0x104
|
±
|
1,4x103
|
2,1x104
|
±
|
6,3x103
|
< 0,01
|
|
Fungi (Mohos y Levaduras)
|
8,7x103
|
±
|
4,5x102
|
6,9x103
|
±
|
3,6x102
|
< 0,05
|
|
Bacterias fijadoras de nitrógeno
|
9,7x103
|
±
|
3,7x102
|
9,4x103
|
±
|
4,7x102
|
0,635
|
a Prueba de Wilcoxon
de rangos.
Cuando las bases cambiables son abundantes, pueden
desplazar al aluminio de los sitios de intercambio, reduciendo la saturación de
aluminio en el suelo. Además, la presencia de cationes básicos puede aumentar
el pH del suelo, lo que disminuye la solubilidad del aluminio y, por lo tanto,
su saturación en el suelo.
Microorganismos funcionales
y correlación con los parámetros fisicoquímicos del suelo y profundidad
Microorganismos aerobios viables y Lactoba-cillus
De acuerdo con la ¡Error! No se
encuentra el origen de la referencia., la cantidad de microorganismos aerobios viables
disminuye significativamente (p-valor < 0,01) de 2,5 x 104 ± 1,7
x 103 a 1,6 x 104 ± 4,9 x 103 cuando se
compara la profundidad de 10 cm con la de 20 cm, esta influencia de la
profundidad del suelo a la abundancia relativa de microorganismos es coherente
con los estudios de (Hao et al., 2021; Xu et al., 2021; Zhao et al., 2021). El
aumento del conteo de Lactobacillus con la profundidad puedes explicarse porque
la demanda de nutrientes de estos microorganismos es alta y solo se disponga de
los nutrientes necesarios en las capas más bajas. Como se aprecia en la Figura 2, hay una correlación
positiva fuerte (ρ = 0,91) entre la cantidad de microorganismos aerobios
viables y el contenido de fósforo a 10 cm de profundidad. Además, se observa
una correlación similar (ρ = 0,90) entre la presencia de Lactobacillus y
el fósforo disponible. Esta relación podría deberse a que los Lactobacillus
desempeñan un papel importante en la liberación de fósforo en el suelo. Estos
microorganismos pueden transformar el fósforo orgánico en fósforo inorgánico
(disponible para las plantas) a través de procesos como la mineralización y la
solubilización del fósforo (Xia et al., 2020).
Actinomicetos
La disminución en el conteo de actinomicetos con
la profundidad del suelo (5,0x104± 1,4x103 a 10 cm y 2,1x104
± 6,3x103 a 20 cm, p < 0,01) podría deberse a una menor
disponibilidad de nutrientes y oxígeno en las capas más profundas. Los
actinomicetos son microorganismos que descom-ponen la materia orgánica, y la concentración
de materia orgánica tiende a ser mayor en las capas superficiales del suelo.
Además, las condiciones aeróbicas también disminuyen con la profundidad, lo que
podría afectar negativamente a estos microorganismos que requieren oxígeno para
su crecimiento y actividad metabólica.
En la Figura 2 se observa que hay una
correlación positiva fuerte (ρ = 0,83) entre la cantidad de Actinomicetos
y el contenido de Arena (%) a 10 cm de profundidad. Por otro lado, hay una
correlación negativa fuerte (ρ = -0,89) entre la cantidad de Actinomicetos
y el contenido de Arcilla (%) a la misma profundidad. La relación entre los
Actinomicetos y las proporciones de Arena y Arcilla en el suelo puede
explicarse considerando las características físicas y químicas de estos
componentes del suelo y cómo afectan el crecimiento y la actividad de los
Actinomicetos. Los Actinomicetos son un grupo de microorganismos Grampositivos
que presentan características tanto de bacterias como de hongos, siendo
importantes productores de enzimas extracelulares y metabo-litos secundarios
con actividad antimicrobiana (Davelos et al., 2004). La textura del suelo, que
está determinada por las proporciones de Arena, Arcilla y Limo, influye en las
propiedades físicas y químicas del suelo, como la porosidad, la retención de
agua y la disponibilidad de nutrientes, y, en consecuencia, afecta el
crecimiento y la actividad de los microorganismos, incluidos los Actinomi-cetos.
Los suelos con mayor contenido de Arena suelen tener una mayor porosidad y una
menor capacidad de retención de agua que los suelos con mayor contenido de
Arcilla (Brady & Weil, 2016). La mayor porosidad de los suelos arenosos
puede favorecer el crecimiento de Actinomicetos, ya que proporciona un mayor
espacio para el movimiento de aire y agua y permite un mejor acceso a los
nutrientes y el intercambio de gases (Oxígeno y Dióxido de Carbono) entre las
células microbianas y su entorno (Rajkumar et al., 2010). Por otro lado, los
suelos con mayor contenido de Arcilla tienen una menor porosidad y una mayor
capacidad de retención de agua, lo que puede dificultar el crecimiento de
Actinomicetos debido a la menor disponibilidad de oxígeno y el aumento en la
competencia por los recursos limitados (Rajkumar et al., 2010). Además, la alta
capacidad de intercambio catiónico de los suelos arcillosos puede afectar la
disponibilidad de nutrientes para los Actinomicetos, ya que los cationes de
nutrientes pueden quedar atrapados en la estructura de la Arcilla y no estar
fácilmente disponibles para los microorganismos (Brady & Weil, 2016).
Fungi (Mohos y Levaduras)
De acuerdo con la Tabla 1, la cantidad de Fungi
(Mohos y Levaduras) disminuye significativamente (p-valor < 0,05) de 8,7 x
103 ± 4,5 x 102 a 6,9 x 103 ± 3,6 x 102
cuando se compara la profundidad de 10 cm con la de 20 cm. La disminución en la
abun-dancia de Fungi (Mohos y Levaduras) con el aumento de la profundidad del
suelo puede ser el resultado de varios factores que influyen en el crecimiento
y la actividad de estos microorga-nismos en diferentes profundidades del suelo.
Uno de estos factores es la disponibilidad de nutrientes y materia orgánica. La
capa superior del suelo (0-10 cm) suele tener una mayor concentración de
materia orgánica y nutrientes, ya que es donde se acumulan y descomponen los
residuos vegetales y animales (Wang et al., 2017). Los hongos, incluidos los
mohos y las levaduras, desempeñan un papel clave en la descomposición de la
materia orgánica y la liberación de nutrientes en el suelo, lo que les permite
prosperar en la capa superior del suelo donde hay una mayor disponibilidad de
estos recursos (Six et al., 2006). Además, las condiciones microambientales,
como la humedad, el oxígeno y la temperatura, pueden variar considerablemente
entre diferentes profundidades del suelo y afectar el crecimiento y la
actividad de los Fungi (Mohos y Levaduras) (Fierer et al., 2003). Por ejemplo,
la humedad y la temperatura del suelo suelen disminuir con el aumento de la
profundidad, lo que puede afectar negativamente el crecimiento de los hongos (Wang
et al., 2017). Por último, la estructura y textura del suelo también pueden
desempeñar un papel en la distribución vertical de Fungi (Mohos y Levaduras).
La capa superior del suelo tiende a ser más porosa y aireada, lo que favorece
el crecimiento de los hongos y les permite acceder a los recursos y establecer
interacciones con otros microorganismos y organismos del suelo.
Bacterias fijadoras de nitrógeno
De acuerdo con la Tabla 1, la cantidad de
bacterias fijadoras de nitrógeno no muestra una diferencia significativa
(p-valor = 0,635) al comparar la profundidad de 10 cm (9,7 x 103 ± 3,7
x 102) con la de 20 cm (9,4 x 103 ± 4,7 x 102).
La falta de una diferencia significativa en la abundancia de bacterias
fijadoras de nitrógeno entre las dos profundidades del suelo podría estar
relacionada con la capacidad de estos microorganismos para adaptarse a
diferentes condiciones ambientales y de nutrientes en el suelo. Las bacterias
fijadoras de nitrógeno son microorganismos que pueden convertir el nitrógeno
atmosférico en formas de nitrógeno disponibles para las plantas, como el amonio
y el nitrato (Zehr et al., 2003). Estos microorganismos pueden desempeñar un
papel clave en la disponibilidad de nitrógeno en el suelo y en el ciclo del
nitrógeno en los ecosistemas terrestres. Algunas bacterias fijadoras de
nitrógeno pueden establecer simbiosis mutualistas con las plantas, como las
leguminosas, y contribuir al suministro de nitrógeno en el suelo a través de la
fijación biológica de nitrógeno (FBN) (Herridge et al., 2008). La presencia de
estas bacterias en diferentes profundidades del suelo podría estar influenciada
por las raíces de las plantas y la disponibilidad de carbono orgánico y otros
nutrientes que las bacterias utilizan como fuente de energía para la FBN (Reed
et al., 2011). Además, las bacterias fijadoras de nitrógeno también pueden ser
afectadas por las condiciones microambien-tales, como la humedad, el oxígeno y
la tempe-ratura, que varían entre diferentes profundidades del suelo (Fierer et
al., 2003). Sin embargo, la capacidad de estas bacterias para adaptarse a
diferentes condiciones y la presencia de meca-nismos de protección, como la
producción de la enzima nitrogenasa y la formación de nódulos en las raíces de
las plantas, podría permitirles mantener su actividad y abundancia en diferentes
profundidades del suelo (Mus et al., 2016).
Correlación entre Fungi (Mohos y Levaduras) y
Actinomicetos
En la Figura 2 se presenta la correlación
entre la abundancia de Fungi (Mohos y Levaduras) y Actinomicetos a una
profundidad de 10 cm. La correlación observada es de ρ = -0,83, lo que
indica una correlación negativa moderada a fuerte entre estas dos variables.
La correlación negativa entre la abundancia de
Fungi (Mohos y Levaduras) y Actinomicetos sugiere que a medida que aumenta la
cantidad de uno de estos grupos de microorganismos, la cantidad del otro grupo
tiende a disminuir. Esta relación puede ser resultado de la competencia por
recursos limitados, como nutrientes y espacio, en el suelo (Frey et al., 2004).
Además, las diferencias en las preferencias de hábitat y las condiciones
ambientales requeridas por estos dos grupos de microorganismos también podrían
contribuir a esta correlación negativa (De Boer et al., 2005).
Figura
2. Correlaciones entre
variables de suelo (parámetros fisicoquímicos y conteo de microorganismos). En
el triángulo superior izquierdo se presentan las correlaciones entre las
variables a 10 cm de profundidad y en el triángulo inferior derecho se
presentan las correlaciones entre las variables a 20 cm de profundidad.
Fungi y Actinomicetos son conocidos por desem-peñar
roles importantes en la descomposición de la materia orgánica y la liberación
de nutrientes en el suelo (Swift et al., 1979). Sin embargo, estos dos grupos
de microorganismos pueden tener preferencias distintas en cuanto al tipo de
sustrato y las condiciones ambientales necesarias para su crecimiento y
actividad (De Boer et al., 2005). Por ejemplo, los hongos son más eficientes en
la descomposición de compuestos orgánicos comple-jos, como la lignina, mientras
que los actinomicetos pueden ser más efectivos en la descomposición de
compuestos orgánicos más simples, como la celulosa (Baldrian, 2008). La competencia
por recursos limitados, como el carbono orgánico, puede dar lugar a una
correlación negativa entre la abundancia de Fungi y Actinomicetos. Por ejemplo,
un estudio de De Boer et al. (2005) encontró una correlación negativa entre la
biomasa de hongos y la biomasa de bacterias en el suelo, lo que sugiere que la
competencia por recursos limitados puede afectar la distribución y
abundancia de estos dos grupos de microorganismos en el suelo.
La correlación negativa entre Fungi (Mohos y
Levaduras) y Actinomicetos también podría estar relacionada con las
interacciones químicas entre estos dos grupos de microorganismos. Por ejemplo,
los actinomicetos son conocidos por producir compuestos antibióticos y
antifúngicos que pueden inhibir el crecimiento y la actividad de los hongos (Schroeckh
et al., 2009). Por lo tanto, la presencia de actinomicetos en el suelo podría
tener un impacto negativo en la abundancia y actividad de los hongos, lo que
podría explicar, al menos en parte, la correlación negativa observada entre
estos dos grupos de microorganismos.
Además, es importante tener en cuenta que la
correlación observada entre Fungi y Actinomicetos en este estudio es específica
para la profundidad de 10 cm. Futuras investigaciones podrían explorar cómo
varía esta correlación a diferentes profundidades del suelo y en diferentes
tipos de suelo, lo que podría proporcionar información adicional sobre las
interacciones entre estos dos grupos de microorganismos y su distribución en el
suelo.
Existe una
correlación negativa entre el porcentaje de arena y el fósforo disponible y la
capacidad de intercambio catiónico (CIC) a una profundidad de 20 cm, debido a
la menor capacidad de retención de nutrientes en suelos arenosos. Hay una
correlación positiva entre el porcentaje de arcilla y la CIC a una profundidad
de 20 cm, ya que las partículas de arcilla tienen una mayor superficie y carga
negativa para atraer y retener cationes. El porcentaje de limo se correlaciona
negativamente con la materia orgánica y positivamente con el fósforo disponible
y el calcio intercambiable, lo que puede estar relacionado con la capacidad de
retención de agua y nutrientes del suelo. El potasio disponible y el pH del
suelo muestran una relación inversa, lo que puede deberse a la liberación de
potasio de los minerales del suelo en condiciones ácidas. A medida que aumenta
el contenido de materia orgánica en el suelo, también lo hacen el nitrógeno y
el H intercambiable, mientras que el Ca intercambiable disminuye. La saturación
de aluminio en el suelo se correlaciona negativamente con el nitrógeno y las
bases cambiables, lo que puede estar relacionado con la toxicidad del aluminio
y su competencia con otros cationes en el suelo. El fósforo disponible en el
suelo se correlaciona positivamente con el H intercambiable, el Ca
intercambiable y la CIC, lo que sugiere una mayor disponibilidad de sitios de
intercambio catiónico y liberación de fósforo inorgánico por actividad
microbiana. El Mg intercambiable se correlaciona positivamente con la CIC y el
H intercambiable a 20 cm de profundidad, lo que puede deberse a la competencia
de ambos elementos por los sitios de intercambio catiónico en el suelo. La
saturación de aluminio en el suelo se correlaciona positivamente con el potasio
disponible, lo que podría estar relacionado con la competencia de ambos
elementos por los sitios de intercambio catiónico en el suelo y la acidez del
suelo. La cantidad de microorganismos aerobios viables y Lactobacillus
disminuye con la profundidad del suelo, posiblemente debido a la menor
disponibilidad de nutrientes y oxígeno en las capas más profundas. Hay una
correlación positiva fuerte entre la cantidad de estos microorganismos y el
contenido de fósforo, lo que sugiere un papel importante en la liberación de
fósforo en el suelo.
La cantidad
de Actinomicetos disminuye con la pro-fundidad del suelo debido a la menor
disponibilidad de nutrientes y oxígeno en las capas más profundas. La cantidad
de Actinomicetos está fuertemente correlacionada con la cantidad de arena y
negati-vamente con la cantidad de arcilla en el suelo, lo que sugiere que la
textura del suelo influye en su crecimiento y actividad. La cantidad de Fungi
(Mohos y Levaduras) disminuye con la profundidad del suelo, posiblemente debido
a la menor disponibilidad de nutrientes y condiciones microambientales menos
favorables en las capas más profundas. La cantidad de bacterias fijadoras de
nitrógeno no muestra una diferencia significativa entre las profundidades de 10
cm y 20 cm, lo que sugiere que estos microorganismos pueden adaptarse a
diferentes condiciones ambientales y de nutrientes en el suelo.
Existe una
correlación negativa moderada a fuerte entre la abundancia de Fungi (Mohos y
Levaduras) y Actinomicetos, lo que puede ser resultado de la competencia por
recursos limitados y las diferencias en las preferencias de hábitat y
condiciones ambientales requeridas por estos dos grupos de microorganismos.
Este
estudio demuestra que la comprensión detallada de la microbiota del suelo puede
ofrecer nuevas oportunidades para mejorar las prácticas agrícolas,
especialmente en términos de gestión de la fertilidad del suelo y sostenibilidad
ambiental.
REFERENCIAS
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