I nnova Science Journal | Vol . 0 1 | Núm . 0 4 | Oct – Dic | 202 3 | www. innovasciencejournal .omeditorial.com 13 Artículo Científico La influencia de la microbiota del suelo en el rendimiento agrícola , un análisis científico The influence of soil microbiota on agricultural yield, a scientific analysis Cabrera - Verdezoto, Rodrigo Paul 1 ; Zambrano - Molina, José Daniel 2 ; Maytin - Fumero, Carlos 3 *; Vélez - Sánchez, Angie Belén 4 . 1 Universidad Estatal del Sur de Manabí ; Ecuador, Quevedo ; https://orcid.org/0000 - 0002 - 9560 - 5795 ; rodrigo.cabrera@unesum.edu.ec 2 Unidad Educativa Particular María de la Merced ; Ecuador, Portoviejo ; https://orcid.org/0009 - 0009 - 7843 - 0055 ; jowe_11@hotmail.com 3 Universidad Nacional Experimental de Guayana ; Venezuela, Puerto Ordaz ; https://orcid.org/0009 - 0003 - 1605 - 1080 ; maytinprofcarlos@gmail.com 4 Investigador Independiente ; Ecuador, El Carmen ; https://orcid.org/0009 - 0005 - 4057 - 9744 ; angievelezs2000@gmail.com 1 Autor Correspondencia https://doi.org/10.63618/omd/isj/v1/n4/24 Resumen: La microbiota del suelo desempeña un papel crucial en la fertilidad edáfica y la sostenibilidad agrícola. Este estudio revisa la evidencia científica sobre la interacción entre microorganismos del suelo y productividad agrícola, destacando su impacto en la disponibilidad de nutrientes, la promoción del crecimiento vegetal y la resiliencia ante el cambio climático. Mediante una revisión sistemática de literatura en bases de datos indexadas, se analizaron los principales mecanismos microbianos involucrados en la fijación de nitrógeno, la solubilización de fósforo y la protección contra patógenos. Los resultados muestran que la biodiversidad microbiana favorece la eficiencia en la a bsorción de nutrientes, reduce la necesidad de agroquímicos y mejora la tolerancia de los cultivos a condiciones adversas. La inoculación con microorganismos beneficiosos, el uso de abonos orgánicos y la diversificación de cultivos emergen como estrategias efectivas para restaurar la microbiota del suelo y potenciar su funcionalidad agroecológica. Sin embargo, la variabilidad en la efectividad de estos enfoques según el tipo de suelo y las condiciones climáticas resalta la necesidad de más investigaciones. En conclusión, el aprovechamiento de la microbiota del suelo es clave para optimizar la producción agrícola de manera sostenible, promoviendo sistemas agrícolas más resilientes y eficientes. Palabras clave: microbiota del suelo; productividad agrícola; sostenibilidad agroecológica. Abstract: Soil microbiota play a crucial role in soil fertility and agricultural sustainability. This study reviews the scientific evidence on the interaction between soil microorganisms and agricultural productivity, highlighting their impact on nutrient availability, plant growth pro motion and resilience to climate change. Through a systematic literature review in indexed databases, the main microbial mechanisms involved in nitrogen fixation, phosphorus solubilization and protection against pathogens were analyzed. The results show th at microbial biodiversity favors nutrient uptake efficiency, reduces the need for agrochemicals and improves crop tolerance to adverse conditions. Inoculation with beneficial microorganisms, the use of organic fertilizers and crop diversification emerge as effective strategies to restore soil microbiota and enhance its agroecological functionality. However, the variability in the effectiveness of these approaches according to soil type and climatic conditions highlights the need for further research. In con clusion, harnessing soil microbiota is key to optimize agricultural production in a sustainable manner, promoting more resilient and efficient agricultural systems. Keywords: soil microbiota; agricultural productivity; agroecological sustainability. Cita: Cabrera - Verdezoto, R. P., Zambrano - Molina, J. D., Maytin - Fumero, C., & Vélez - Sánchez, A. B. (2023). La influencia de la microbiota del suelo en el rendimiento agrícola, un análisis científico. Innova Science Journal , 1 (4), 13 - 24. https://doi.org/10.63618/omd/i sj/v1/n4/24 . Recibido: 24 / 07 /20 23 Aceptado: 20 / 09 /20 23 Publicado: 31 / 10 /20 23 Copyright: © 202 3 por los autores . Este artícu lo es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos y condiciones de la Licencia Creative Commons, Atribución - NoComercial 4.0 Internacional. ( CC BY - NC ) . ( https://creativecommons.org/lice nses/by - nc/4.0/ )
Innova Science Journal I nnova Science Journal | Vol.01 | Núm.04 | Oct – Dic | 2023 | www.innovasciencejournal .omeditorial.com 14 Artículo Científico 1. Introducción La agricultura enfrenta desafíos crecientes relacionados con la degradación del suelo, la reducción de la fertilidad y la necesidad de incrementar la producción de alimentos de manera sostenible. Entre los factores que influyen en la productividad agrícola, los microorganismos del suelo juegan un papel fundamental al intervenir en procesos como la fijación de nitrógeno, la solubilización de fósforo, la degradación de materia orgánica y la protección contra patógenos (Jacoby et al., 20 17 ). Sin embargo, el uso intensivo de fertilizantes sintéticos y pesticidas ha alterado la microbiota del suelo, afectando negativamente su biodiversidad y funcionalidad (Goss - Souza et al., 201 7 ). Este panorama resalta la necesidad de una revisión científica que explore el impacto de los microorganismos del suelo en la productividad agrícola, considerando su contribución a la fertilidad y salud del suelo, así como su potencial en estrategias agrí colas sostenibles. La alteración de la microbiota del suelo representa un problema crítico, pues afecta la eficiencia en la absorción de nutrientes por las plantas, incrementa la susceptibilidad a enfermedades y contribuye a la degradación del ecosistema edáfico (Hartman et al., 2018). Además, los cambios en las comunidades microbianas pueden reducir la resiliencia del suelo frente a variaciones climáticas, lo que compromete la estabilidad de la producción agrícola a largo plazo. Factores como la intensificación agrícola, el monocultivo y el uso indiscriminado de agroquímicos han provocado la disminución de microorganismos benéficos, alterando los ciclos biogeoquímicos esenciales para el mantenimiento de la fertilidad del suelo. Por otro lado, las prácticas agrícolas sostenibl es, como la rotación de cultivos, el uso de abonos orgánicos y la inoculación con microorganismos promotores del crecimiento vegetal, han demostrado ser estrategias eficaces para restaurar la microbiota del suelo y mejorar su funcionalidad (Compant et al., 2019). Comprender el papel de los microorganismos del suelo en la productividad agrícola es fundamental para el desarrollo de estrategias que permitan mejorar el rendimiento de los cultivos sin comprometer la salud del ecosistema. La justificación de esta revisió n radica en la necesidad de recopilar y analizar la evidencia científica sobre cómo los microorganismos del suelo contribuyen a la nutrición vegetal, la estructuración del suelo y la mitigación de enfermedades (Fierer, 2017). Además, el creciente interés e n la agricultura regenerativa y la producción de alimentos con menor impacto ambiental resalta la importancia de desarrollar alternativas basadas en el manejo biológico del suelo. Este análisis es particularmente relevante en el contexto del cambio climáti co, donde el mantenimiento de la biodiversidad microbiana puede desempeñar un papel clave en la adaptación de los sistemas agrícolas a condiciones ambientales extremas (Bender et al., 2016). La viabilidad de este estudio se fundamenta en la existencia de una amplia base de investigaciones sobre la interacción entre microorganismos del suelo y productividad agrícola, lo que permite realizar una revisión bibliográfica rigurosa basada en literatu ra científica de alto impacto. Asimismo, la disponibilidad de tecnologías avanzadas, como la secuenciación metagenómica y las técnicas de biología molecular, ha permitido profundizar en el conocimiento de las comunidades microbianas del suelo y su función en los agroecosistemas (Singh et al., 2020). A partir de este análisis, se podrán
Innova Science Journal I nnova Science Journal | Vol.01 | Núm.04 | Oct – Dic | 2023 | www.innovasciencejournal .omeditorial.com 15 Artículo Científico identificar estrategias innovadoras para potenciar el microbiota del suelo y promover prácticas agrícolas sostenibles. El objetivo de esta revisión es analizar la literatura científica disponible sobre el papel de los microorganismos del suelo en la productividad agrícola, identificando sus principales funciones, interacciones con las plantas y su impacto en la fertilidad del suelo. Asimismo, se pretende examinar las prácticas agrícolas que favorecen la actividad microbiana beneficiosa y su contribución a la sostenibilidad agrícola. La importancia de este estudio radica en la necesidad de transitar hacia modelos agrícolas q ue reduzcan la dependencia de insumos sintéticos y promuevan el aprovechamiento de los procesos naturales del suelo para garantizar la seguridad alimentaria a largo plazo. 2. Materiales y Métodos Para el desarrollo de esta revisión científica se empleó un enfoque exploratorio basado en el análisis de literatura especializada sobre el papel de los microorganismos del suelo en la productividad agrícola. La selección de fuentes se realizó mediante una búsqueda sistemática en bases de datos académicas reconocidas, incluyendo Scopus y Web of Science, con el objetivo de garantizar la inclusión de investigaciones de alto impacto y validez científica. Se establecieron criterios de inclusión que abarcaron ar tículos publicados en revistas indexadas durante los últimos diez años, priorizando estudios que abordaran la interacción de microorganismos del suelo con la fertilidad edáfica, la salud de los cultivos y su aplicación en estrategias agrícolas sostenibles. La búsqueda de información se efectuó mediante el uso de palabras clave en inglés y español, tales como "soil microbiome", "plant - microbe interactions", "agricultural productivity", "microorganismos del suelo" y "productividad agrícola". Para optimizar la identificación de documentos relevantes, se aplicaron operadores booleanos en los motores de búsqueda académicos, permitiendo la combinación de términos para refinar los resultados. Posteriormente, se realizó un proceso de selección en el que se excluyeron estudios que no estuvieran directamente relacionados con la temática, así como revisiones duplicadas o de bajo rigor metodológico. El análisis de la información recopilada se llevó a cabo mediante una lectura crítica de los estudios seleccionados, enfocándose en identificar tendencias, hallazgos relevantes y vacíos en la literatura. Se prestó especial atención a investigaciones que de scribieran mecanismos de acción de los microorganismos del suelo, su influencia en la absorción de nutrientes y su rol en la mitigación de enfermedades en cultivos. Además, se revisaron trabajos que propusieran estrategias para la gestión de comunidades mi crobianas en el contexto de la agricultura sostenible, con el fin de proporcionar un panorama integral sobre el tema. Para garantizar la coherencia y relevancia de la revisión, se organizó la información en función de las principales líneas de investigación identificadas. Se realizó un proceso de síntesis en el que se compararon y contrastaron diferentes enfoques y result ados, permitiendo la construcción de un marco conceptual sólido sobre la contribución de los microorganismos del suelo a la productividad agrícola. Finalmente, se discutieron las implicaciones de los hallazgos recopilados y se destacaron las oportunidades para
Innova Science Journal I nnova Science Journal | Vol.01 | Núm.04 | Oct – Dic | 2023 | www.innovasciencejournal .omeditorial.com 16 Artículo Científico futuras investigaciones en esta área, con el propósito de ofrecer un análisis crítico y actualizado que sirva como referencia para la comunidad científica y el sector agrícola. 3. Resultados 3.1. Función de los microorganismos del suelo en la fertilidad agrícola 3.1.1. Ciclo de nutrientes y disponibilidad para las plantas Los microorganismos del suelo desempeñan un papel fundamental en los ciclos biogeoquímicos, facilitando la disponibilidad de nutrientes esenciales para las plantas mediante procesos como la mineralización de la materia orgánica, la fijación de nitrógeno y la solubilización de fósforo (Jacoby et al., 20 17 ). En particular, las bacterias fijadoras de nitrógeno, como Rhizobium , Azospirillum y Frankia , establecen asociaciones simbióticas con diversas especies vegetales, contribuyendo significativamente al enriqu ecimiento del suelo con nitrógeno asimilable (Pérez - Montaño et al., 2014). Este proceso es esencial en agroecosistemas donde la disponibilidad de nitrógeno limita la productividad de los cultivos, permitiendo reducir el uso de fertilizantes sintéticos y mi nimizar la contaminación ambiental derivada de su aplicación excesiva (Wang et al., 2020). Otro aspecto clave en la dinámica de los nutrientes es la solubilización del fósforo, un macronutriente frecuentemente inmovilizado en el suelo en formas insolubles. Diversos grupos microbianos, como Pseudomonas , Bacillus y Aspergillus , secretan ácidos orgánicos y fosfatasas que transforman el fósforo en formas accesibles para la absorción radicular. Este mecanismo es crucial para garantizar un adecuado desarrollo vegetal, ya que el fósforo interviene en procesos como la fotosíntesis, l a respiración celular y la síntesis de ADN (Richardson et al., 2011). De manera similar, los microorganismos del suelo influyen en la disponibilidad de micronutrientes esenciales como hierro, manganeso y zinc, promoviendo su quelación y absorción por las plantas mediante la pr oducción de sideróforos y otros compuestos bioactivos . El mantenimiento del equilibrio entre los distintos microorganismos del suelo es determinante para la estabilidad de los ciclos de nutrientes y, en consecuencia, para la sostenibilidad de los sistemas agrícolas. En suelos degradados o con intensificación a grícola, la biodiversidad microbiana tiende a disminuir, afectando la eficiencia en la transformación de nutrientes y reduciendo la fertilidad edáfica a largo plazo (Jansson & Hofmockel, 20 19 ). En este sentido, la implementación de estrategias como la inoc ulación con microorganismos benéficos, el uso de abonos orgánicos y la rotación de cultivos han demostrado ser prácticas eficaces para restaurar la microbiota del suelo y mejorar su funcionalidad agroecológica (Compant et al., 2019). 3.1.2. Interacción con la rizosfera y promoción del crecimiento La rizosfera, definida como la franja de suelo directamente influenciada por las raíces, es un entorno dinámico donde los microorganismos desempeñan funciones cruciales en la promoción del crecimiento vegetal. En esta zona, las raíces liberan exudados comp uestos por azúcares, aminoácidos y fenoles que estimulan la proliferación de comunidades microbianas específicas con efectos beneficiosos para la planta (Hartmann et al., 2018). La interacción entre las raíces y los microorganismos en la
Innova Science Journal I nnova Science Journal | Vol.01 | Núm.04 | Oct – Dic | 2023 | www.innovasciencejournal .omeditorial.com 17 Artículo Científico rizosfera facilita la adquisición de nutrientes, modula la respuesta de las plantas ante el estrés biótico y abiótico, y promueve la inducción de resistencia sistémica contra fitopatógenos (Berendsen et al., 2012). Uno de los grupos microbianos más relevantes en la rizosfera son los microorganismos promotores del crecimiento vegetal ( Plant Growth - Promoting Rhizobacteria , PGPR), entre los cuales destacan géneros como Bacillus , Pseudomonas y Enterobacter . Estos microorganismos benefician a las plantas a través de múltiples mecanismos, como la producción de fitohormonas (auxinas, giberelinas y citoquininas), la modulación de rutas metabólicas para mejorar la tolerancia al estrés y la activación de defensas inducidas cont ra patógenos del suelo (Backer et al., 2018). Además de las bacterias PGPR, los hongos micorrícicos arbusculares ( Glomeromycota ) establecen asociaciones mutualistas con la mayoría de las plantas terrestres, aumentando la exploración radicular y mejorando la captación de agua y nutrientes, en especial el fósforo (Smith & Smith, 2011). Estos hongos no solo amplían la superficie de a bsorción de las raíces, sino que también influyen en la arquitectura radicular, estimulando la ramificación y el crecimiento de pelos radicales. La colonización micorrícica ha sido ampliamente estudiada en cultivos de importancia agrícola, evidenciando su impacto positivo en la eficiencia del uso de recursos y en la resistencia a condiciones adversas como la sequía y la salinidad (Berruti et al., 2016). La composición del microbiota de la rizosfera está influenciada por diversos factores, incluyendo el tipo de cultivo, las condiciones del suelo y las prácticas de manejo agrícola. El uso excesivo de agroquímicos puede alterar la dinámica de estos microorganismos, reduciendo la presenc ia de especies benéficas y favoreciendo la proliferación de patógenos oportunistas (Chaparro et al., 2012). Por ello, la implementación de prácticas agrícolas sostenibles, como la fertilización orgánica, la diversificación de c ultivos y la aplicación de consorcios microbianos, representa una estrategia viable para potenciar la funcionalidad de la rizosfera y mejorar la productividad de los agroecosistemas sin comprometer su equilibrio ecológico (Singh et al., 2020). 3.2. Impacto de los microorganismos del suelo en la sostenibilidad agrícola 3.2.1. Reducción del uso de fertilizantes y agroquímicos El uso extensivo de fertilizantes sintéticos y agroquímicos en la agricultura moderna ha generado importantes impactos negativos sobre la calidad del suelo, la biodiversidad edáfica y la contaminación de ecosistemas acuáticos por lixiviación de nutrientes (Richardson & Simpson, 2011). El abuso de estos insumos ha llevado a la degradación de suelos fértiles debido a procesos como la salinización, la acidificación y la reducción de la actividad biológica del suelo, lo que compromete la sostenibilidad de los s istemas agrícolas a largo plazo. En este contexto, el aprovechamiento de los microorganismos del suelo surge como una estrategia prometedora para reducir la dependencia de fertilizantes químicos y agroquímicos, al promover la disponibilidad natural de nutr ientes esenciales para las plantas y mejorar la salud del suelo. Uno de los principales grupos microbianos utilizados en la agricultura sostenible son las bacterias fijadoras de nitrógeno atmosférico, como Rhizobium , Azospirillum ,
Innova Science Journal I nnova Science Journal | Vol.01 | Núm.04 | Oct – Dic | 2023 | www.innovasciencejournal .omeditorial.com 18 Artículo Científico Bradyrhizobium y Frankia . Estos microorganismos establecen asociaciones simbióticas con diversas especies vegetales, principalmente leguminosas, y convierten el nitrógeno atmosférico en amonio, una forma asimilable por las plantas. Se estima que la fijación biológica de nitrógeno puede suministrar hasta el 50% del requerimiento total de nitrógeno en ciertos cultivos, reduciendo significativamente la necesidad de fertilizant es nitrogenados sintéticos (Alori et al., 2017). Además, la reducción en el uso de estos fertilizantes contribuye a mitigar la emisión de óxidos de nitrógeno (NOₓ), gases de efecto invernadero responsables del cambio climático. Otro mecanismo clave en la reducción del uso de fertilizantes es la solubilización del fósforo. Aunque este elemento es esencial para el desarrollo vegetal, su disponibilidad en el suelo suele ser baja debido a que se encuentra inmovilizado en formas inorg ánicas insolubles. Diversos microorganismos del suelo, como Pseudomonas , Bacillus y Aspergillus , liberan fósforo mediante la producción de ácidos orgánicos y enzimas fosfatasas, aumentando la eficiencia en la absorción de este nutriente por las raíces (Ric hardson et al., 2011). Este proceso no solo mejora la nutrición de los cultivos, sino que también disminuye la aplicación de fertilizantes fosfatados, los cuales son costosos y su producción implica la explotación de recursos no renovables como las rocas f osfóricas (Singh et al., 2020). Además de los microorganismos fijadores de nitrógeno y solubilizadores de fósforo, los Plant Growth - Promoting Rhizobacteria (PGPR) desempeñan un papel esencial en la promoción del crecimiento vegetal sin necesidad de fertilizantes químicos adicionales. Estos microorganismos estimulan el desarrollo de las plantas mediante la producción de fitohormonas como auxinas, citoquininas y giberelinas, que regulan el crecimiento radicular y la absorción de agua y nutrientes (Backer et al., 2018). Asimismo, ciertas bac terias PGPR actúan como agentes de biocontrol al inhibir el crecimiento de patógenos del suelo a través de la producción de antibióticos y sideróforos, compuestos que limitan la disponibilidad de hierro para los microorganismos fitopatógenos (Chaparro et a l., 2012). El empleo de estos microorganismos en la agricultura puede reducir significativamente la dependencia de fertilizantes y pesticidas sintéticos, lo que se traduce en menores costos de producción y una disminución del impacto ambiental asociado al uso excesiv o de agroquímicos. No obstante, la eficiencia de estos biofertilizantes depende de factores como la composición microbiana del suelo, las condiciones climáticas y la compatibilidad con los cultivos. En este sentido, las investigaciones actuales buscan desa rrollar consorcios microbianos más eficientes y adaptables a distintos sistemas agrícolas, optimizando su efectividad y estabilidad en el suelo. 3.2.2. Resiliencia del suelo ante el cambio climático El cambio climático representa una de las mayores amenazas para la seguridad alimentaria global, ya que el aumento de las temperaturas, la variabilidad en los regímenes de precipitación y la mayor frecuencia de eventos climáticos extremos afectan la produc tividad de los cultivos y la estabilidad de los suelos agrícolas (Jansson & Hofmockel, 20 19 ). En este contexto, la biodiversidad microbiana del suelo juega un papel clave en la resiliencia de los agroecosistemas, al mejorar la capacidad de retención de agu a, aumentar la disponibilidad de nutrientes y proteger a las plantas contra el estrés abiótico (Banwart et al., 2019).
Innova Science Journal I nnova Science Journal | Vol.01 | Núm.04 | Oct – Dic | 2023 | www.innovasciencejournal .omeditorial.com 19 Artículo Científico Uno de los mecanismos más estudiados en la adaptación de los cultivos al cambio climático es la simbiosis entre las plantas y los hongos micorrícicos arbusculares ( Glomeromycota ), los cuales incrementan la absorción de agua y nutrientes esenciales como el fósforo y el nitrógeno (Berruti et al., 2016). Estos hongos extienden la red de micelio en el suelo, mejorando la estructura del sustrato y favoreciendo la retención de humedad, lo que resulta particularmente beneficioso en condiciones de sequía (Ruíz - Loza no et al., 2016). Además, la colonización micorrícica induce cambios en la fisiología de las plantas, estimulando la producción de osmoprotectores y antioxidantes que aumentan su tolerancia al estrés hídrico y térmico . Otro grupo de microorganismos con gran potencial en la adaptación de los cultivos al cambio climático son las bacterias endofíticas, las cuales colonizan los tejidos internos de las plantas y mejoran su capacidad de resistencia a condiciones adversas. Algu nas de estas bacterias, como Pseudomonas fluorescens y Bacillus subtilis , han demostrado inducir resistencia sistémica en las plantas mediante la activación de rutas de señalización que fortalecen las defensas naturales contra patógenos y factores ambienta les extremos (Singh et al., 2020). Además de los beneficios directos sobre la resistencia de los cultivos, la microbiota del suelo también desempeña un papel crucial en la estabilización de la materia orgánica y la captura de carbono, procesos esenciales para mitigar los efectos del cambio climático (Banwart et al., 2019). Los microorganismos degradadores de residuos vegetales facilitan la acumulación de carbono en el suelo mediante la formación de agregados estables, reduciendo la emisión de CO ₂ a la atm ó sfera y promoviendo la regeneraci ó n de suelos degradados. El manejo adecuado de la microbiota del suelo a través de prácticas agrícolas sostenibles, como la diversificación de cultivos, el uso de abonos orgánicos y la inoculación con microorganismos benéficos, puede fortalecer la resiliencia de los suelos agrícol as y mitigar los efectos adversos del cambio climático. Sin embargo, se requieren más estudios para comprender cómo la variabilidad climática influye en la estructura y funcionalidad de las comunidades microbianas del suelo, con el fin de diseñar estrategi as más efectivas para la adaptación de la agricultura a escenarios climáticos cambiantes. 4. Discusión La interacción entre los microorganismos del suelo y la productividad agrícola ha sido ampliamente estudiada en las últimas décadas, destacando su papel en la disponibilidad de nutrientes, la salud de los cultivos y la sostenibilidad de los agroecosistemas (J acoby et al., 20 17 ). La evidencia científica respalda que la biodiversidad microbiana del suelo contribuye significativamente a la fertilidad edáfica, permitiendo una mayor eficiencia en la absorción de nutrientes por las plantas y reduciendo la necesidad de insumos sintéticos que generan impactos negativos sobre el medio ambiente (Bender et al., 2016). En este sentido, la promoción de prácticas agrícolas basadas en la gestión microbiana del suelo se presenta como una alternativa viable para mitigar los efe ctos adversos de la intensificación agrícola y el cambio climático.
Innova Science Journal I nnova Science Journal | Vol.01 | Núm.04 | Oct – Dic | 2023 | www.innovasciencejournal .omeditorial.com 20 Artículo Científico Uno de los mecanismos más relevantes en este contexto es la fijación biológica de nitrógeno, un proceso llevado a cabo por bacterias simbióticas como Rhizobium y Bradyrhizobium , así como por microorganismos de vida libre como Azospirillum y Frankia . Estos microorganismos han demostrado su capacidad para suplir una parte sustancial del requerimiento nitrogenado de los cultivos, disminuyendo el uso de fertilizantes sintéticos y reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas a su pro ducción y aplicación. Sin embargo, la eficiencia de este proceso puede estar influenciada por factores ambientales como el pH del suelo, la disponibilidad de materia orgánica y la compatibilidad entre los microorganismos fijadores y las especies vegetales cultivad as (Richardson et al., 2011). Esto subraya la necesidad de desarrollar estrategias integradas que optimicen la actividad de estos microorganismos en diferentes sistemas agrícolas. De manera similar, la solubilización del fósforo representa un aspecto fundamental para la nutrición vegetal y la reducción de la dependencia de fertilizantes fosfatados, cuya explotación ha generado preocupaciones sobre la disponibilidad futura de este re curso (Alori et al., 2017). Se ha documentado que diversas especies de bacterias y hongos del suelo, como Pseudomonas , Bacillus y Aspergillus , poseen la capacidad de liberar fósforo inmovilizado a través de la producción de ácidos orgánicos y enzimas fosfa tasas, favoreciendo su absorción por las plantas (Singh et al., 2020). No obstante, la efectividad de estos microorganismos depende de las condiciones del suelo y de la presencia de factores limitantes como la compactación o la baja actividad biológica, lo que sugiere la necesidad de implementar prácticas que favorezcan la biodiversidad microbiana, como la incorporación de materia orgánica y el manejo adecuado de la rotación de cultivos (Chaparro et al., 2012). Además de su contribución a la fertilidad del suelo, los microorganismos desempeñan un papel crucial en la resiliencia de los agroecosistemas frente al cambio climático. Estudios recientes han evidenciado que las comunidades microbianas del suelo pueden me jorar la tolerancia de las plantas al estrés abiótico, incluyendo la sequía, la salinidad y las temperaturas extremas, mediante la modulación de rutas metabólicas relacionadas con la producción de osmoprotectores y antioxidantes (Jansson & Hofmockel, 20 19 ) . En particular, los hongos micorrícicos arbusculares han demostrado incrementar la absorción de agua y nutrientes en condiciones de estrés hídrico, promoviendo el desarrollo radicular y reduciendo la transpiración excesiva en las plantas (Berruti et al., 2016). Esta simbiosis no solo optimiza el uso de los recursos del suelo, sino que también contribuye a la estabilidad estructural del sustrato, disminuyendo la erosión y mejorando la capacidad de retención de humedad (Ruíz - Lozano et al., 2016). El impacto de la microbiota del suelo en la sostenibilidad agrícola no se limita a la mejora de la nutrición y la resistencia de los cultivos, sino que también tiene implicaciones en la mitigación del cambio climático a través del secuestro de carbono. Se ha reportado que ciertos grupos microbianos participan activamente en la estabilización de la materia orgánica del suelo, promoviendo la formación de agregados estables que aumentan la capacidad del suelo para retener carbono en formas menos susceptibles a la mineralización (Banwart et al., 2019). Esto es particularmente relevante en el contexto de la agricultura regenerativa, donde el mantenimiento de una microbiota diversa y funcional puede contribuir a la reducción de emisiones de CO ₂ y a la mejora de la calidad del suelo a largo plazo.
Innova Science Journal I nnova Science Journal | Vol.01 | Núm.04 | Oct – Dic | 2023 | www.innovasciencejournal .omeditorial.com 21 Artículo Científico A pesar de los múltiples beneficios asociados a la actividad microbiana en los sistemas agrícolas, la implementación de estrategias basadas en microorganismos aún enfrenta desafíos importantes. Uno de los principales obstáculos radica en la variabilidad de los efectos de los biofertilizantes y biocontroladores en función de las condiciones del suelo, el clima y el tipo de cultivo, lo que dificulta la estandarización de su aplicación en diferentes regiones agrícolas (Backer et al., 2018). Además, la introduc ción de microorganismos exógenos en el suelo puede generar interacciones no deseadas con la microbiota nativa, afectando la dinámica ecológica del ecosistema edáfico y comprometiendo la efectividad de los consorcios microbianos diseñados para promover el c recimiento vegetal (Compant et al., 2019). En este sentido, es fundamental continuar con investigaciones que permitan comprender mejor las interacciones entre los microorganismos del suelo, las plantas y el ambiente, con el fin de diseñar estrategias más eficientes y adaptables a distintos sistemas productivos. La integración de tecnologías avanzadas, como la secuenciación metagenómica y la biología sintética, puede proporcionar información valiosa sobre la composición y funcionalidad de la microbiota del suelo, facilitando el desarrollo de bioinsum os agrícolas de nueva generación con mayor estabilidad y efectividad (Singh et al., 2020). Asimismo, la promoción de prácticas agroecológicas que fomenten la biodiversidad del suelo, como la diversificación de cultivos, el uso de abonos orgánicos y la redu cción del laboreo, representa una estrategia clave para potenciar los beneficios de la microbiota edáfica y mejorar la sostenibilidad de los sistemas agrícolas a largo plazo (Mitter et al., 2021). En conclusión, los microorganismos del suelo desempeñan un papel central en la fertilidad edáfica, la resiliencia de los cultivos y la sostenibilidad de los agroecosistemas. La reducción del uso de fertilizantes y agroquímicos mediante la actividad microbi ana representa una oportunidad para disminuir los impactos ambientales asociados a la agricultura intensiva, al tiempo que se promueve la regeneración de los suelos y la adaptación de los cultivos a condiciones climáticas cambiantes. Sin embargo, la implem entación de estrategias basadas en la microbiota del suelo requiere un enfoque holístico que considere la complejidad de las interacciones biológicas en los ecosistemas agrícolas, así como el desarrollo de tecnologías que permitan optimizar la aplicación d e microorganismos benéficos en diferentes contextos productivos. La investigación continua en este campo será clave para el diseño de modelos agrícolas más sostenibles, resilientes y eficientes en el uso de los recursos naturales. 5. Conclusiones Los microorganismos del suelo desempeñan un papel crucial en la productividad agrícola y la sostenibilidad de los agroecosistemas. Su capacidad para intervenir en los ciclos biogeoquímicos, facilitar la disponibilidad de nutrientes y mejorar la estructura del suelo los convierte en aliados fundamentales para la producción agrícola sostenible. A lo largo del análisis, se ha evidenciado que la actividad microbiana puede reducir significativamente la dependencia de fertilizantes y agroquímicos, contribuyendo a la regeneración de los suelos y a la mitigación de los impactos ambientales asociados a la agricultura intensiva.
Innova Science Journal I nnova Science Journal | Vol.01 | Núm.04 | Oct – Dic | 2023 | www.innovasciencejournal .omeditorial.com 22 Artículo Científico La fijación biológica de nitrógeno y la solubilización del fósforo son procesos esenciales que permiten optimizar la nutrición de los cultivos sin necesidad de insumos sintéticos. Sin embargo, la efectividad de estos mecanismos depende de factores edafocli máticos, del manejo agrícola y de la composición microbiana del suelo. Por ello, es necesario promover prácticas que favorezcan la biodiversidad del suelo, como el uso de biofertilizantes, la incorporación de materia orgánica y la diversificación de cultiv os, garantizando así un equilibrio en la microbiota edáfica. Además de su contribución a la fertilidad del suelo, los microorganismos juegan un papel clave en la resiliencia de los sistemas agrícolas frente al cambio climático. Su capacidad para mejorar la tolerancia de los cultivos a la sequía, la salinidad y las t emperaturas extremas los posiciona como herramientas estratégicas para la adaptación agrícola en escenarios climáticos cambiantes. En este sentido, el aprovechamiento de hongos micorrícicos arbusculares y bacterias rizosféricas puede fortalecer la estabili dad de los cultivos, optimizando la absorción de agua y nutrientes, así como estimulando mecanismos de defensa en las plantas. El uso de microorganismos también se ha relacionado con la captura de carbono en los suelos, favoreciendo la formación de agregados estables que mejoran la estructura edáfica y reducen las emisiones de CO ₂ . Esta funci ó n resalta la importancia de un manejo adecuado de la microbiota del suelo como estrategia para mitigar los efectos del cambio clim á tico y promover la regeneraci ó n de suelos degradados. No obstante, persisten desafíos en la aplicación de microorganismos en la agricultura, especialmente en lo que respecta a la estandarización de biofertilizantes y su eficacia en distintos tipos de suelo y cultivos. La variabilidad en la respuesta de las co munidades microbianas a las condiciones ambientales y al manejo agrícola requiere un enfoque multidisciplinario para optimizar su aplicación en la producción agrícola. La investigación científica debe continuar explorando nuevas estrategias para potenciar la funcionalidad de la microbiota del suelo, considerando tanto la interacción con las plantas como la influencia de los factores ambientales. Para finalizar , el aprovechamiento de los microorganismos del suelo representa una alternativa prometedora para la transición hacia una agricultura más sostenible, resiliente y eficiente en el uso de los recursos naturales. Su integración en las prácticas agrícolas pued e contribuir a mejorar la productividad, reducir el impacto ambiental y fortalecer la capacidad adaptativa de los cultivos ante los desafíos climáticos del futuro. La implementación de estrategias basadas en la microbiota del suelo, respaldad as por la investigación y la innovación tecnológica, será clave para garantizar la seguridad alimentaria y la sostenibilidad de los sistemas agrícolas en el largo plazo. Referencias Bibliográficas Alori, E. T., Glick, B. R., & Babalola, O. O. (2017). Microbial phosphorus solubilization and its potential for use in sustainable agriculture. Frontiers in Microbiology, 8 , 971. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.00971 Backer, R., Rokem, J. S., Ilangumaran, G., Lamont, J., Praslickova, D., Ricci, E., ... & Smith, D. L. (2018). Plant growth - promoting rhizobacteria: Context, mechanisms
Innova Science Journal I nnova Science Journal | Vol.01 | Núm.04 | Oct – Dic | 2023 | www.innovasciencejournal .omeditorial.com 23 Artículo Científico of action, and roadmap to commercialization of biostimulants for sustainable agriculture. Frontiers in Plant Science, 9 , 1473. https://doi.org/10.3389/fpls.2018.01473 Banwart, S. A., Noellemeyer, E., & Milne, E. (Eds.). (2019). Soil carbon: Science, management and policy for multiple benefits . CABI. Bender, S. F., Wagg, C., & van der Heijden, M. G. A. (2016). An underground revolution: Biodiversity and soil ecological engineering for agricultural sustainability. Trends in Ecology & Evolution, 31 (6), 440 - 452. https://doi.org/10.1016/j.tree.2016.02.016 Berendsen, R. L., Pieterse, C. M. J., & Bakker, P. A. H. M. (2012). The rhizosphere microbiome and plant health. Trends in Plant Science, 17 (8), 478 - 486. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2012.04.001 Berruti, A., Lumini, E., Balestrini, R., & Bianciotto, V. (2016). Arbuscular mycorrhizal fungi as natural biofertilizers: Let’s benefit from past successes. Frontiers in Microbiology, 6 , 1559. https://doi.org/10.3389/fmicb.2015.01559 Burgos - Macias, T. J., & Gaibor - Fernández, R. R. (2023). Dinámica poblacional de Spodoptera frugiperda, Diatraea saccharalis y Dalbulus maidis en el cultivo de maíz (Zea mays L.) durante la época seca en cinco localidades del cantón Mocache. Editorial Grupo AEA. https://doi.org/10.55813/egaea.l.2022.62 Caicedo - Aldaz, J. C., & Herrera - Sánchez, D. J. (2022). El Rol de la Agroecología en el Desarrollo Rural Sostenible en Ecuador. Revista Científica Zambos , 1 (2), 1 - 16. https://doi.org/10.69484/rcz/v1/n2/24 Chaparro, J. M., Sheflin, A. M., Manter, D. K., & Vivanco, J. M. (2012). Manipulating the soil microbiome to increase soil health and plant fertility. Biological Fertility of Soils, 48 (5), 489 - 499. https://doi.org/10.1007/s00374 - 012 - 0691 - 4 Chicaiza - Ortiz, C. D., Rivadeneira - Arias, V. del C., Herrera - Feijoo, R. J., & Andrade, J. C. (2023). Prácticas de laboratorio y cuestionario sobre biotecnología ambiental. In Biotecnología Ambiental, Aplicaciones y Tendencias (pp. 92 – 117). Editorial Grupo AEA. https://doi.org/10.55813/egaea.cl.2022.18 Compant, S., Samad, A., Faist, H., & Sessitsch, A. (2019). A review on the plant microbiome: Ecology, functions, and emerging trends in microbial application. Journal of Advanced Research, 19 , 29 - 37. https://doi.org/10.1016/j.jare.2019.03.004 Compant, S., Samad, A., Faist, H., & Sessitsch, A. (2019). A review on the plant microbiome: Ecology, functions, and emerging trends in microbial application. Journal of Advanced Research, 19 , 29 - 37. https://doi.org/10.1016/j.jare.2019.03.004 Fierer, N. (2017). Embracing the unknown: Disentangling the complexities of the soil microbiome. Nature Reviews Microbiology, 15 (10), 579 - 590. https://doi.org/10.1038/nrmicro.2017.87
Innova Science Journal I nnova Science Journal | Vol.01 | Núm.04 | Oct – Dic | 2023 | www.innovasciencejournal .omeditorial.com 24 Artículo Científico Goss - Souza, D., Mendes, L. W., Borges, C. D., Baretta, D., Tsai, S. M., & Rodrigues, J. L. M. (2017). Soil microbial community dynamics and assembly under long - term land use change. FEMS Microbiology Ecology , 93(10), fix109. https://doi.org/10.1093/femsec/fix109 Guamán - Rivera, S. A. (2022). Desarrollo de Políticas Agrarias y su Influencia en los Pequeños Agricultores Ecuatorianos. Revista Científica Zambos , 1 (3), 15 - 28. https://doi.org/10.69484/rcz/v1/n3/30 Guamán - Rivera, S. A., & Flores - Mancheno, C. I. (2023). Seguridad Alimentaria y Producción Agrícola Sostenible en Ecuador. Revista Científica Zambos , 2 (1), 1 - 20. https://doi.org/10.69484/rcz/v2/n1/35 Hartman, K., van der Heijden, M. G. A., Wittwer, R. A., Banerjee, S., Walser, J. - C., & Schlaeppi, K. (2018). Cropping practices manipulate abundance patterns of root and soil microbiome members paving the way to smart farming. Microbiome , 6(1), 14. https://doi.org/10.1186/s40168 - 017 - 0389 - 9 Ibarra - Navarrete, Y. S., & Pinargote - Mendoza, E. R. (2023). Ácido oxálico, alternativa orgánica para el control de varroasis (Varroa destructor) en abejas (Apis mellifera) . Editorial Grupo AEA. https://doi.org/10.55813/egaea.l.2022.63 Jacoby, R., Peukert, M., Succurro, A., Koprivova, A., & Kopriva, S. (2017). The role of soil microorganisms in plant mineral nutrition — current knowledge and future directions. Frontiers in Plant Science , 8, 1617. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01617 Jansson, J. K., & Hofmockel, K. S. (2019). Soil microbiomes and climate change. Nature Reviews Microbiology, 18 (1), 35 - 46. https://doi.org/10.1038/s41579 - 019 - 0265 - 7 Macías - Véliz, J. N., & Chicharro - López, F. I. (2023). Procesos de producción de tilapias (Oreochromis niloticus) con aplicación informática. Editorial Grupo AEA. https://doi.org/10.55813/egaea.l.2022.64 Richardson, A. E., & Simpson, R. J. (2011). Soil microorganisms mediating phosphorus availability update on microbial phosphorus cycling. Plant Physiology, 156 (3), 989 - 996. https://doi.org/10.1104/pp.111.175448 Rojas, F. E., & Saavedra - Mera, K. A. . (2022). Diversificación de Cultivos y su Impacto Económico en las Fincas Ecuatorianas. Revista Científica Zambos , 1 (1), 51 - 68. https://doi.org/10.69484/rcz/v1/n1/21 Ruiz Sánchez, C. I., Herrera Feijoo, R. J., Correa Salgado, M. de L., & Peñafiel Arcos, P. A. (2023). Fundamentos Teóricos de Química Inorgánica . Editorial Grupo AEA. https://doi.org/10.55813/egaea.l.2022.19 Singh, B. K., Trivedi, P., Egidi, E., Macdonald, C. A., & Delgado - Baquerizo, M. (2020). Crop microbiome and sustainable agriculture. Nature Reviews Microbiology, 18 (10), 601 - 602. https://doi.org/10.1038/s41579 - 020 - 0403 - 3 CONFLICTO DE INTERESES “Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses”.