“SALINIZACIÓN DE SUELOS AGRÍCOLAS”
CONTENIDO 1
Introducción ................................................. 3
2
Salinidad ...................................................... 3
3
Tipos de salinización ..................................... 4
4
Causas de la salinización ............................... 4
5
Impactos de la salinización ........................... 4 5.1
Impactos en la producción de cultivos.......... 4
5.2 Impactos en las condiciones de vida de los agricultores y la economía ...................................... 4
Autoridades Director CITEagroindustrial - Ica Manuel Morón Guillen
5.3
Jefe Unidad Técnica CITEagroindustrial – Ica Juan Carlos Zamora Fuentes
Impactos en los ecosistemas ........................ 5
5.4 Impactos en la calidad de los recursos naturales................................................................ 5
6 Mecanismos empleados para evadir la salinidad ............................................................. 5
Especialista técnico
6.1
Ajuste Osmótico .......................................... 5
6.2
Homeostasis iónica...................................... 6
6.3 Desintoxicación de Especies reactivas de oxígeno (ROS) ........................................................ 6
Blgo. Luzdeli Cantoral Muzaurieta
6.4
Mejoramiento y selección para salinidad ..... 6
6.5 Uso de la variabilidad genética existente en especies silvestres .................................................. 7
Revisores técnicos
7 Aplicación de microorganismos en la recuperación de suelos salinizados....................... 7
Quím. Esther Sánchez Fuentes Ing. Juan Siguas Guerrero
7.1 Bacterias para la rehabilitación de suelos salinizados ............................................................. 7 7.2 La participación de los hongos ectomicorrícicos ..................................................... 7
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Copyright © 2020 Boletín “Salinización de suelos agrícolas”
técnico
005-2020:
Área Laboratorio Agroindustrial. CITEagroindustrial Ica, Panamericana Sur Km. 293.2. - Salas Guadalupe, Ica, Perú.
Mayo, 2020
Referencias bibliográficas ............................. 8
1 Introducción La salinidad afecta a la humanidad desde el inicio de la agricultura. Existen registros históricos de migraciones provocadas por la salinización del suelo cultivable. La actividad antrópica ha incrementado la extensión de áreas salinizadas al ampliarse las zonas de regadío con el desarrollo de grandes proyectos hidrológicos, los cuales han provocado cambios en la composición de sales en el suelo (1). El fenómeno de la salinización del suelo afecta el adecuado crecimiento de las plantas y es una de las principales causas de degradación del suelo (FAO, 2007). Se estima que 397 millones de hectáreas de cultivos en el mundo (3,1 %) presentaron un exceso de sales en el año 2005 (Setia et al., 2013). Se observa este impacto principalmente en zonas con climas áridos y semi-áridos debido a: mayor evaporación de agua, aumento del nivel freático, agua de riego salinizada y malas prácticas agrícolas, como el uso excesivo de fertilizantes y quema del cultivo residual (Alva et al., 1976).
situación más frecuente de salinidad en los suelos es por NaCl pero los suelos salinos suelen presentar distintas combinaciones de sales, siendo comunes los cloruros y los sulfatos de Na +, Ca 2+, Mg2+ (5). Según la FAO los suelos afectados por salinidad tienen una concentración de sales más solubles que carbonato de calcio y sulfato de calcio afectando el crecimiento de las plantas. La mayoría de los suelos afectados por elevadas concentraciones de sales se clasifican como Solonchakz y presentan una Conductividad Eléctrica superior a 4 Ohms/cm. La presencia de las sales afecta la asimilación de nutrientes por las plantas y la actividad microbiana del suelo. La salinidad tiende también a afectar otros tipos de suelos, pero en menor medida y puede llevar al reconocimiento de fases salinas que merecen atención cuando se encuentran bajo cultivos sensibles por la salinidad (3). La FAO estimó que a nivel mundial el área total de suelos salinos era de 397 millones de ha y la de suelos sódicos 434 millones de ha. De los 230 millones de hectáreas de tierras de regadío, 45 millones de hectáreas (19.5 por ciento) eran suelos afectados por la sal; y de los casi 1 500 millones de hectáreas de agricultura de secano, 32 millones (2.1 por ciento) eran suelos afectados por la sal como se indica en la tabla a continuación. Las cifras incluyen suelos cultivables y no cultivables.
Figura 1. Salinización de suelos. Agrositio
2 Salinidad El término salinidad se refiere a la presencia en el suelo de una elevada concentración de sales que perjudican a las plantas por su efecto tóxico y la disminución del potencial osmótico del suelo. La
Figura 2. Distribución de suelos salinos y sódicos por regiones en el mundo. FAO
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3 Tipos de salinización •
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La salinización primaria o natural involucra la acumulación de sales a través de procesos naturales debido al alto contenido de sal en el material de origen, aguas subterráneas, o la acumulación a largo plazo de las sales contenidas en las aguas de lluvia.
5 Impactos de la salinización 5.1 Impactos en la producción de cultivos • • •
La salinización secundaria o antropogénica es la salinización inducida por el hombre es causada por las intervenciones humanas tales como las prácticas de riego inapropiadas, por ejemplo, el riego con agua rica en sal y/o drenaje insuficiente. Solo la salinización inducida por el hombre es considerada como una amenaza para las funciones del suelo.
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La salinización reduce los rendimientos de los cultivos. Disminución de la absorción de agua. Ingreso de iones que pueden provocar toxicidad. Desbalance nutricional y cambios fisiológicos como la reducción de la tasa fotosintética a causa de una menor área foliar, lo que reduce la viabilidad del cultivo. Por encima de ciertos umbrales, elimina completamente la producción de cultivos.
5.2 Impactos en las condiciones de vida de los agricultores y la economía •
• Figura 3. Salinización antropogénica. FAO
4 Causas de la salinización • • •
• • • •
Aplicación excesiva de fertilizantes aumenta el riesgo de salinización del suelo. El riego complementario. Ascenso del nivel freático, ya que bajo ciertas condiciones climáticas la evaporación directa del agua origina concentración de sales produciendo la salinización del suelo. Uso de agua de riego salinizada. Quema del cultivo residual. Disolución de rocas sedimentarias de origen marino. Drenaje interno lento o muy lento y a las elevaciones del manto freático en las parcelas.
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La reducción de los rendimientos da como resultado menos ingresos y menos suministro de alimentos, especialmente en la agricultura de subsistencia. Trabajar con suelos afectados por la sal requiere más mano de obra para recuperar los suelos. El uso de más insumos y la reducción de rendimientos dan como resultado menos retornos. Los bajos ingresos y la pérdida de tierras a menudo son factores para la migración de los agricultores a las ciudades. Los programas de recuperación de suelos son costosos. Los programas de rehabilitación para mejorar las condiciones de vida de los afectados requieren grandes inversiones.
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Figura 4. Suelos de cultivo salinizados. Slidesharecdn
5.3 Impactos en los ecosistemas
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Los impactos en los ecosistemas aún no se comprenden completamente, pero parecen afectar a ambos ecosistemas acuáticos terrestres. • • • • •
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Reducir la diversidad de organismos. Reducir la eficiencia del ciclo de nutrientes. Reducción del tamaño de la población de especies previamente dominantes. Aumentar las poblaciones de organismos tolerantes a la sal. Cambios en los patrones de enfermedad y prevalencia en diferentes especies de plantas, animales terrestres y acuáticos. Aumento de enfermedades transmitidas por vectores. Las áreas afectadas por la sal dan como resultado una vegetación escasa que a su vez conduce a tormentas de polvo arrastradas por el viento. Los efectos sobre la salud asociados con el polvo pueden ser un problema en las áreas afectadas por la sal.
6 Mecanismos empleados para evadir la salinidad 6.1 Ajuste Osmótico
5.4 Impactos en la calidad de los recursos naturales •
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El agua que sale de los campos agrícolas puede aumentar el contenido de sal en las aguas subterráneas y otros cursos de agua superficiales. Las aguas residuales de la recuperación de suelos afectados por la sal, si no se eliminan de manera segura, pueden contaminar otros suelos y cuerpos de agua. En el caso de los suelos sódicos, la pérdida de materia orgánica debilita la fuerza de los agregados del suelo, aumenta la pérdida de nutrientes en la escorrentía y aumenta el dióxido de carbono emitido a la atmósfera. Las condiciones extremas en suelos sódicos (pH y sales de sodio) disminuyen la infiltración de agua debido al sellado de la superficie y promueven la escorrentía durante las tormentas.
Los suelos afectados por la sal son frágiles y más propensos a otras formas de degradación, erosión por el viento y erosión hídrica. Las sales generadas por el viento pueden alcanzar y dañar la vegetación, los suelos y el agua en las áreas cercanas.
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La osmorregulación o ajuste osmótico, que llevan a cabo las plantas al crecer, en condiciones de salinidad, confiere a estas la capacidad de tolerar condiciones de escasez de agua y salinidad elevada, con la expresión de mecanismos adaptativos, que consisten en disminuir su potencial osmótico interno para compensar el potencial osmótico externo y, de esta manera, mantienen la actividad enzimática, evitan la disminución de la fotosíntesis, las alteraciones en la traslocación, la distribución de los fotoasimilados y las consecuentes pérdidas de rendimiento. El estudio de los niveles de prolina en arroz durante la respuesta a estrés salino ha sido uno de los mecanismos de osmorregulación más estudiados. Existen suficientes referencias como para asegurar que la prolina libre se acumula en un rango bastante amplio de plantas expuestas a situaciones de estrés, tanto biótico como abiótico atribuyéndole determinado grado de tolerancia a
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las plantas que tienen mayor capacidad de síntesis de prolina al estar sometidas a estrés salino (1).
en condiciones salinas. Numerosos informes han demostrado el aumento de SOD, APX y GR en la respuesta al estrés salino (2). Al respecto, algunos resultados han sido observados en cítricos, donde una peroxidasa y sus correspondientes genes son sobreexpresados bajo condiciones de estrés salino, en el cultivo del arroz, donde se asocia una mayor expresión del sistema antioxidante en los cultivares tolerantes. De esta manera, estos sistemas antioxidantes confieren tolerancia a aquellos cultivares que en condiciones salinas tengan altos niveles en sus tejidos, tanto constitutivamente como inducidos por el estrés.
Figura 5. Osmorregulación de las plantas. Bizographics (2005)
6.2 Homeostasis iónica
6.4 Mejoramiento salinidad
Siempre que en un ambiente salino el ingreso pasivo de Na+ aumente la concentración del mismo en el citoplasma por encima de un valor crítico, se inicia el proceso homeostático de exclusión de Na+ del citoplasma. La homeostasis de las concentraciones iónicas intracelulares es fundamental para el normal desarrollo de las células. En estudios realizados en plantas de arroz sometidas a condiciones de salinidad, se ha planteado que el gen nhx1 del antiportador Na+/H+ de tonoplasto, es inducido por salinidad y por incremento de ABA lo que relaciona a este transportador con la tolerancia al estrés ocasionado. Esta homeostasis intracelular es importante para la actividad de varias enzimas citosólicas, para mantener la potencial transmembrana y producir un apropiado contenido osmótico con el fin de regular el volumen celular (6)(1).
6.3 Desintoxicación de Especies reactivas de oxígeno (ROS) Las plantas emplean antioxidantes, tales como ascorbato peroxidasa (APX), glutation reductasa (GR), carotenoides y enzimas detoxificantes, como por ejemplo superóxido dismutasa (SOD), catalasas (CAT) y enzimas del ciclo del glutation-ascorbato, con el fin de combatir el estrés oxidativo causado CITEagroindustrial Ica – Boletín técnico “Salinización de suelos agrícolas”
y
selección
para
La tolerancia a la salinidad es un atributo finito y del mejoramiento genético a través de la selección y recombinación para dicho carácter, depende de la disponibilidad y extensión de la variabilidad genética existente dentro de la especie en cuestión. La incorporación de genes procedentes de parentales silvestres tolerantes, la domesticación de plantas halófilas silvestres, la identificación de caracteres relacionados con tolerancia empleando marcadores moleculares, isoenzimáticos y morfoagronómicos que permiten la selección de genotipos tolerantes o bien la incorporación de genes cuya expresión modifica mecanismos bioquímicos y fisiológicos involucrados en la tolerancia. Otro método muy usado en la búsqueda de variabilidad genética ha sido el uso de radiaciones ionizantes y los mutágenos químicos que constituyen un instrumento de valiosa utilidad en el mejoramiento genético de las especies vegetales, ya que permiten mediante la inducción de mutaciones crear variabilidad genética que no existe en la naturaleza o que existe, pero no está al alcance del mejorador.
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alternativa de rehabilitación de suelos salinizados para la producción agrícola y agropecuaria.
6.5 Uso de la variabilidad genética existente en especies silvestres
De acuerdo con esto, se evidencia que las bacterias halófilas utilizadas en esta investigación tienen potencial para la rehabilitación de suelos salinizados (4).
El uso de la variabilidad genética es de vital importancia a la hora de mejorar para cualquier carácter en el fitomejoramiento, pero aún no se explotan del todo la variabilidad intraespecífica; interespecífica e intervarietal existente para el mejoramiento genético. Resultados del programa de mejoramiento del Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) refieren que, cruzamientos entre especies (Caipo/Oriza glaberrima, Progresso/Oriza barthii) permitieron la selección de líneas de arroz con buen comportamiento ante condiciones adversas de los agroecosistemas.
Figura 7. Bacterias halófilas potencial para la recuperación de suelos. UDCA (2019)
7.2 La participación ectomicorrícicos
Figura 6. Cruzamientos entre especies de trigo. Columis
7 Aplicación de microorganismos en la recuperación de suelos salinizados
de
los
hongos
Involucra la regulación homeostática de los iones, la mejora de captación de agua y la inducción de genes específicos en las raíces colonizadas. Los hongos ectomicorrícicos pueden estimular la presencia de osmolitos como la prolina, azúcares y polioles que contribuyen en la protección de las células vegetales. Además, estos organismos inducen la síntesis de enzimas antioxidantes y glutatión que participan en la disminución de especies reactivas de oxígeno (9).
7.1 Bacterias para la rehabilitación de suelos salinizados Dentro de los posibles microorganismos utilizados para estos fines, se ha demostrado que las bacterias halófilas tienen un alto potencial para capturar sodio in vitro. Esto abre la posibilidad a orientar los estudios de biorremediación de aguas y suelos con el fin de mitigar el efecto de la salinización. Es posible usar bacterias halófilas aisladas de ambientes salinos como una posible CITEagroindustrial Ica – Boletín técnico “Salinización de suelos agrícolas”
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7. Mashali, A. Overview of FAO Global Net Work on Soil management for sustainable use of salt affected soil, in 3th International work shop on Integrated Soil Management for sustainable Use of Salt Affected Soil. 1999: Bureau of soils and Water Management. Soil Researth and Development Center Deliman Quezoncity, Filipinas. p. 1-36.
Figura 8. Hongos ectomicorrícicos para la recuperación de suelos salinos. IRNAS (2018)
8 Referencias bibliográficas 1. Lamz, P. Salinity as a problem in agriculture: plant breeding an immediate solution. cultrop vol.34 no.4 La Habana oct.-dic. 2013 2. Leidi, E. O. y Pardo, J. M. Tolerancia de los cultivos al estrés salino: Qué hay de nuevo. Revista de Investigaciones de la Facultad de Ciencias Agrarias, 2002, no. 2, p. 1-12. 3. Portal de suelos de la FAO. Suelos afectados por salinidad. Disponible en: http://www.fao.org/soils-portal/soilmanagement/manejo-de-suelosproblematicos/suelos-afectados-porsalinidad/es/
8. FAO y GTIS. 2015. Estado Mundial del Recurso Suelo (EMRS) – Resumen Técnico. Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y Agricultura y Grupo Técnico Intergubernamental del Suelo, Roma, Italia. 9. Aguilar-Aguilar Selene, Pérez-Moreno Jesús, Ferrera-Cerrato Ronald, Grimaldo-Juárez Onécimo, Cervantes-Díaz Lourdes, GonzálezMendoza Daniel. Hongos ectomicorrícicos y la tolerancia a la salinidad en plantas. Rev. chil. hist. nat. [Internet]. 2009 Mar [citado 2020 Abr 03]; 82(1): 163-168. Disponible en: https://scielo.conicyt.cl/scielo.php?script=sci_a rttext&pid=S0716078X2009000100011&lng=es. http://dx.doi.org/10.4067/S0716078X2009000100011.
4. Rodriguez, M.Higuera,N., y Sanjuanelo,D Bacterias halofilas con potencial para la recuperación de suelos salinizadosen SachicaBoyaca, Colombia, 2019. 5. Jenks, M. A. y Hasegawa, P. M. Plant Abiotic Stress. India. Blackwell Publishing Ltd, 2005, p. 270. 6. Szabolcs, I. Salt affected soils as the ecosystem for halophytes. En: V.R. Squires, et al. (Editors): Halophytes as a resource for livestock and for rehabilitation of degradaded lands. Kluwer Academic Publishers, Netherlands. 1994, p. 1924.
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