Los investigadores de la Universidad Estatal de Washington han desarrollado una forma de evaluar la salud del suelo midiendo la corriente eléctrica producida por sus microbios más pequeños.
El equipo usó una sonda desarrollada originalmente para medir la señal electroquímica de microbios en ambientes acuáticos y la probó en muestras de suelo saludables y no saludables para medir el metabolismo microbiano y otros indicadores de la salud del suelo. Esta investigación de prueba de concepto, publicada enJournal of Electrochemical Society, algún día podría conducir a una prueba simple en tiempo real para que los agricultores determinen si el suelo es productivo.
"El suelo sustenta todos los alimentos que comemos, y la mayor parte se degrada en todo el mundo", dijo Maren Friesen, profesora asociada en los Departamentos de Fitopatología y Ciencias de Cultivos y Suelos y coautora del estudio. "Uno de losLas mayores barreras para mejorar los suelos es no poder tener una medición rápida en tiempo real para desarrollar estrategias de manejo adecuadas para ellos. Este sensor tiene el potencial de poder realizar mediciones en tiempo real no solo de la estructura del suelo sino de cómoen realidad está funcionando. Sería un gran avance en el campo ".
"Creo que este es uno de nuestros trabajos más importantes y tendrá un gran impacto en la determinación de la salud del suelo", dijo Haluk Beyenal, profesor de la Escuela de Ingeniería Química y Bioingeniería Gene and Linda Voiland y autor correspondiente del artículo.
Otros coautores del estudio incluyen al becario de investigación postdoctoral Abdelrhman Mohamed y los estudiantes graduados Eduardo Sánchez y Natalie Sánchez.
La salud del suelo es de vital importancia para el éxito de la agricultura y los cultivos en todo el mundo, pero medirla no es sencillo. Los agricultores y los investigadores utilizan la química del suelo, el análisis de nutrientes, la textura y las mediciones del pH para comprender las propiedades físicas y químicas del suelo. Si bien esa información puede servalioso, no siempre refleja cuán productivo es realmente el suelo.
Eso se debe a que una clave para la productividad del suelo es cómo funcionan los microbios, dijo Friesen. Miles de millones de bacterias, hongos y otros organismos desempeñan un papel fundamental en la movilización y el aprovisionamiento de nutrientes, la defensa contra los patógenos y el crecimiento de las plantas. Pero, hasta ahora, no ha habidoforma sencilla y en tiempo real de medir la actividad microbiana.
"Lo que hace que un suelo sea beneficioso para una planta es que está vivo y contiene todas estas bacterias y hongos", dijo.
En el nuevo artículo, el equipo de investigación de WSU pudo medir la corriente a través del suelo para determinar la actividad microbiana y distinguir suelos saludables y no saludables.
Los investigadores utilizaron una sonda que desarrollaron hace unos años para medir la señal electroquímica de los microbios en los ambientes acuáticos. De manera similar a como los humanos comen y respiran, los microorganismos ingieren los alimentos y luego usan los electrones liberados durante el metabolismo para obtener energía. Finalmente,Los microbios dan estos electrones a una molécula aceptora como el oxígeno. La sonda que el equipo desarrolló reemplaza estas moléculas aceptoras con un electrodo. Con este electrodo, pueden medir la corriente eléctrica y hacerse una idea de la magnitud de la actividad microbiana.
"Podemos medir la tasa metabólica de los microbios mediante la captura de electrones que se liberan como parte del metabolismo", dijo Mohamed, un investigador postdoctoral de la Escuela Voiland. "Estamos observando a los microbios respirar en el suelo".
Las dos muestras de suelo que usaron los investigadores fueron recolectadas de la Granja Agronómica RJ Cook y parecían casi idénticas entre sí en términos de composición del suelo. Ambas fueron recolectadas de parcelas que no habían sido labradas, tenían un contenido relativamente alto de materia orgánica,y tenían el mismo pH y tipo de suelo. Pero los investigadores tenían datos que mostraban que uno de los suelos había sido significativamente más productivo en su rendimiento de trigo que el otro.
Los investigadores encontraron que el suelo más productivo producía una corriente eléctrica mientras que el suelo menos productivo casi no producía corriente, aproximadamente el 1% del suelo más productivo.
"Hubo una diferencia realmente dramática en la cantidad de corriente generada", dijo Friesen.
También encontraron otra diferencia entre los dos suelos en el potencial de circuito abierto medido en el suelo. Cuando agregaron azúcar para estimular la actividad metabólica, los investigadores también observaron que las señales electroquímicas cambian en las muestras de suelo sano y no saludable que convergen, lo que sugiere quela adición de azúcar estimuló la actividad microbiana en ambos tipos de suelo.
"Pudimos ver que en un par de días, los microbios en el suelo comenzaron a respirar", dijo Mohamed.
Con solo las dos muestras de suelo comparadas inicialmente, los investigadores dicen que su idea sigue siendo solo una prueba de concepto. Tienen muchas preguntas adicionales, como qué están haciendo las criaturas para generar corriente y qué microorganismos específicos podrían estar en las muestras paracrear suelo productivo.
"Tenemos dos señales diferentes, pero ¿qué dicen realmente en términos de los parámetros fundamentales del suelo?", Dijo Mohamed. "Ambos parámetros dicen cosas ligeramente diferentes, y debemos trabajar en su interpretación".
También quieren probar muchos más suelos, incluso en campos agrícolas reales en lugar de en el entorno controlado de un laboratorio. Esperan eventualmente desarrollar una sonda portátil que pueda insertarse directamente en el suelo para proporcionar información en tiempo real.
"En términos de trabajar por una sociedad justa con una producción mundial sostenible de alimentos, creo que esto tiene el potencial de ser una tecnología revolucionaria", dijo Friesen.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Washington . Original escrito por Tina Hilding. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :