El papel de los bioestimulantes en la agricultura

Una herramienta cada vez más necesaria para atender a las demandas productivas y sustentables.

Por: Permingeat, H.

Un bioestimulante vegetal es cualquier sustancia o microorganismo que se aplica a las plantas o cultivos con el objetivo de mejorar la eficiencia nutricional, la tolerancia al estrés abiótico y/o los rasgos de calidad, independientemente de su contenido de nutrientes. Por extensión, los bioestimulantes también incluyen productos comerciales que contienen mezclas de tales sustancias y/o microorganismos (du Jardín, 2015). Las formulaciones comerciales pueden contener una mezcla de ácidos húmicos y fúlvicos, aminoácidos, algas marinas o extractos de plantas, polímeros y oligómeros naturales, elementos químicos (Al, Co, Na, Se y Si), hongos o bacterias beneficiosas (micorrizas y bacterias promotoras del crecimiento de plantas).

La designación "bio" puede atribuirse a los componentes del organismo vivo y sus sustancias naturales. En cambio, los factores no orgánicos pueden considerarse como efectores positivos de los procesos "biológicos" que regulan la fisiología, el metabolismo, la morfología y las interacciones de las plantas dentro del agroecosistema (Woo y Pepe, 2018).

Desde un punto de vista regulatorio, no existe un acuerdo mundial que defina bioestimulantes de plantas y muchos países carecen de un marco legal. Dentro de la Unión Europea, hay una revisión en curso sobre la regulación con el objetivo de establecer un marco legal común para los bioestimulantes, actualmente fragmentado en todos los estados miembros.

Los bioestimulantes se definen más por la respuesta que provocan en la planta que por su composición. Estos formulados pueden influir en los rasgos fenotípicos y aumentar el rendimiento al mejorar la tolerancia al estrés de los cultivos, y la absorción y asimilación de nutrientes. En la mayoría de las especies, la aplicación foliar o radicular de bioestimulantes de plantas mejora la pigmentación, el número y el área de las hojas, la eficiencia fotosintéti- ca, la biomasa de los brotes y las raíces, así como el número de frutos y/o el peso medio, especialmente en condiciones ambientales adversas (Rouphael y col., 2018).

Respecto a cómo actúan estos productos, Du Jardín (2015) describe algunos ejemplos de funciones fisiológicas asociadas a la protección de la maquinaria fotosintética de las plantas, contra el fotodaño o el inicio de las raíces laterales. Las funciones están respaldadas por mecanismos celulares, como la eliminación de oxígeno reactivo por antioxidantes o una mayor síntesis de transportadores auxiliares.

La fisiología y los mecanismos celulares subyacentes pueden referirse como "modos de acción" de los bioestimulantes en forma colectiva. Estos modos de acción explican las funciones agrícolas de los bioestimulantes, por ejemplo, la mayor tolerancia al estrés abiótico (que causa estrés oxidativo) o la mayor eficiencia de uso de N (que depende de la capacidad de búsqueda de alimento de las raíces, o sea, de la densidad de la raíz lateral). Las funciones agrícolas pueden finalmente traducirse en beneficios económicos y ambientales: mayor rendimiento de los cultivos, ahorro de fertilizantes, mayor calidad y rentabilidad de los productos de los cultivos, mejores servicios del ecosistema, entre otros.

El mercado global de bioestimulantes se estima hoy en alrededor de $ 2.0 mil millones de dólares, y se espera que alcance los $ 3.0 mil millones para 2021 a una tasa de crecimiento anual del 10-12%. Europa es el mayor mercado de bioestimulantes y representa el 34% de la cuota de mercado mundial, seguido por los mercados de América del Norte y Asia-Pacífico, que representan aproximadamente el 23 y 22% del mercado global, respectivamente. Rouphael y Colla (2018) identifican varias perspectivas para futuras investigaciones entre la comunidad científica y la industria privada, que tengan como fin diseñar y desarrollar una segunda generación de productos de PB (bioestimulantes 2.0) con acción bioestimuladora específica para hacer que la agricultura sea más sostenible y resistente.

Una tecnología innovadora que aborde estos desafíos implica el desarrollo de nuevos bioestimulantes de plantas y métodos efectivos para su aplicación. Los principales factores que impulsan el rápido crecimiento del mercado de bioestimulantes están asociados a la creciente disponibilidad de nuevos productos que abordan necesidades agronómicas específicas, con la necesidad de promover un uso más eficiente y efectivo de químicos sintéticos y fertilizantes minerales. Se suma también la creciente frecuencia de condiciones ambientales adversas para el crecimiento y la productividad de los cultivos.

Los miembros del Consejo Europeo de la Industria de Bioestimulantes (EBIC, por sus siglas en inglés) proponen algunos principios generales para justificar aspectos regulatorios vinculados a los bioestimulantes de plantas. La capacidad de demostrar que un producto es (de hecho) un bioestimulante de buena fe, dependerá de una demostración de su efecto. Sin embargo, esto no debe confundirse con garantizar un nivel específico de eficacia. En ningún caso se debe considerar la colocación de un bioestimulante en el mercado de la UE para garantizar la eficacia en todas las condiciones, ya que muchos factores pueden influir en el rendimiento de un bioestimulante en el campo.

Los requisitos para la justificación de reclamos deben ser proporcionales a la tarea. Los fabricantes y proveedores de estos productos deben proporcionar suficientes datos para ser creíbles, sin que el proceso se vuelva innecesariamente pesado. Dada la variedad de posibles efectos, cultivos o agrupaciones de cultivos y condiciones del mismo, los fabricantes necesitan la flexibilidad para diseñar estudios que se adapten a la situación agronómica específica. Además, debe reconocerse que, en el caso de los productos que mejoran la disponibilidad de nutrientes (especialmente los microorganismos), los tipos de suelo y las condiciones del suelo pueden ser más relevantes que el tipo de cultivo al diseñar los ensayos. Los ensayos serán cada vez más cruciales a medida que la industria se dirija hacia el desarrollo de productos complejos de múltiples componentes. La demostración de diversos efectos, especialmente cuando son sinérgicos o emergentes, proporcionará desafíos adicionales para desarrollar diseños de prueba acordes (Ricci y col., 2019).

El caso particular del uso de microorganismos como bioestimulantes de cultivos da lugar a un nuevo enfoque para la "ingeniería de la rizosfera", que propone la adición de inoculantes microbianos efectivos para emular las redes biológicas estructuradas en los suelos nativos. Esto favorece la recuperación de grupos microbianos funcionales y beneficiosos vinculados positivamente a la fertilidad del suelo y reposición del microbioma natural reducido por domesticación de cultivos. Dichos tratamientos pueden activar la fijación de nitrógeno, la solubilización de fosfatos, la producción de sideróforos, fitohormonas y exopolisacáridos, que mejoran el crecimiento y protegen a la planta del estrés abiótico, por ejemplo, las temperaturas extremas, pH, salinidad, sequía, además de metales pesados y contaminación por pesticidas.

La ingeniería de microbiomas de plantas requiere la identificación y el cultivo de microorganismos promotores del crecimiento de plantas potenciales, el análisis y selección profunda de los diversos componentes, la evaluación de la compatibilidad entre microorganismos, la determinación de la causa y los efectos en el agroecosistema nativo, el desarrollo de recetas de formulación adecuadas y tecnología de distribución, más la provisión de soporte técnico a usuarios finales (Woo y Pepe, 2018).

Los microorganismos del rizomicrobioma desempeñan papeles clave en la adquisición y asimilación de nutrientes, la mejora de la textura del suelo, la secreción y la modulación de moléculas extracelulares como las hormonas, los metabolitos secundarios, los antibióticos y diversos compuestos de señalización, lo que conduce a mejorar el crecimiento de los cultivos. A su vez, las plantas ofrecen a estos microorganismos un ambiente muy favorable en esta interacción a través de los exudados radiculares, promoviendo una asociativismo simbiótico en muchos casos. De esta manera, los bioestimulantes (y en particular los microorganismos que actúan como bioestimulantes) dan lugar a una nueva revolución (verde) en la innovación agrícola para mantener las necesidades de alimentos, fibra y combustible de una población mundial en crecimiento y un clima cambiante durante el siglo XXI.

Una revolución verde "fresca", tal vez la bio revolución, debe basarse en menos insumos intensivos con un impacto ambiental reducido. Una bio revolución podría basarse en insumos biológicos a través de la utilización del fitomicrobioma (con inoculantes, compuestos producidos microbianamente, etc.) y cultivos mejorados mediante la manipulación de la estructura comunitaria del fitomicrobioma. El uso de insumos agrícolas basados en microbios tiene una larga historia, comenzando con la inoculación rizobiana a gran escala de las legumbres a principios del siglo XX (Backer y col., 2018).

El dinamismo de la ciencia y la tecnología está ofreciendo un nuevo tipo de herramientas a la agricultura actual, atendiendo a las demandas de sustentabilidad de la sociedad y al compromiso de producción bajo el mismo concepto. Bioestimulante es un término que promete hacerse familiar en los sistemas productivos y que contempla el principio de sustentabilidad.

REFERENCIAS

• Backer R, Rokem JS, Ilangumaran G, Lamont J, Praslickova D, Ricci E, Subramanian S and Smith DL. (2018). Plant Growth-Promoting Rhizobacteria: Context, Mechanisms of Action, and Roadmap to Commercialization of Biostimulants for Sustainable Agriculture. Frontiers in Plant Science, vol 9, art 1473: 1-17.

• Du Jardin P. (2015). Plant biostimulants: Definition, concept, main categories and regulation. Scientia Horticulturae, 196: 3–14.

• Ricci M, Tilbury L, Daridon B and Sukalac K. (2019). General Principles to Justify Plant Biostimulant Claims. Frontiers in Plant Science, vol 10, art 494: 1-8.

• Rouphael Y and Colla G. (2018). Synergistic Biostimulatory Action: Designing the Next Generation of Plant Biostimulants for Sustainable Agriculture. Frontiers in Plant Science, vol 9, art 1655: 1-7.

• Rouphael Y, Spíchal L, Panzarová K, Casa R and Colla G. (2018). High-Throughput Plant Phenotyping for Developing Novel Biostimulants: From Lab to Field or From Field to Lab?. Frontiers in Plant Science, vol 9, art 1197: 1-6

• Woo SL and Pepe O. (2018). Microbial Consortia: Promising Probiotics as Plant Biostimulants for Sustainable Agriculture. Frontiers in Plant Science, vol 9, art 1801: 1-6.