Las Juntas de Vigilancia de la Primera, Segunda y Tercera sección del Río Aconcagua y Esval, firmaron un inédito acuerdo de trabajo, para consensuar un plan de obras que asegure la sostenibilidad futura de la cuenca, esencial dada la sequía estructural que afecta hace más de una década a la Región de Valparaíso.

En la zona existe un déficit hídrico del 49% respecto a la oferta de la década anterior, lo que hace urgente tomar medidas. Por eso, se entregó al Ministerio de Obras Públicas un plan preliminar de obras y acciones, así como un programa de trabajo que ha sido desarrollado por los asesores de todas las secciones y Esval.

La idea, luego, es avanzar en una mesa técnica en que también participe la Dirección de Obras Hidráulicas y la Dirección General de Aguas.

El plan, se suma a acciones de corto plazo y ya en marcha, como la recarga del embalse Los Aromos, el principal embalse de la región. Sus ejes son: asegurar el abastecimiento del consumo humano; mejorar la seguridad de riego de las zonas agrícolas; elevar el estándar de medición, captación, distribución y conducción de agua superficial; potenciar la eficiencia del uso del agua a nivel intrapredial y desarrollar un manejo integrado de las aguas superficiales y subterráneas.

“Hace años estamos desarrollando un trabajo colaborativo con los regantes de todas las secciones, de hecho, somos parte activa de las tres juntas de vigilancia del río. Este histórico acuerdo busca prepararnos mejor para el mediano y largo plazo, asegurando el agua para nuestras comunidades, armonizando su uso con la agricultura y haciendo un uso más eficiente de un recurso cada vez más escaso. La gestión integrada es la única forma de avanzar hacia el futuro. Confiamos en que podremos seguir trabajando en conjunto con las autoridades en soluciones que nos permitan resguardar el recurso hídrico”, dijo el gerente general de Esval, José Luis Murillo.

El presidente de la Junta de Vigilancia de la I Sección del Aconcagua, Javier Crasemann, destacó que “este plan simboliza el esfuerzo de tantos años por avanzar en soluciones más eficientes frente a la sequía que sufrimos en toda la cuenca. Es una invitación al Estado y a todos a concretar, conjuntamente, esta oportunidad decisiva por la sostenibilidad del Río Aconcagua”.

Por su parte, Mirko Yakasovic, presidente de la II Sección del río, señaló que “se trabajó en una planificación exhaustiva y coordinada de obras y medidas que aporten al uso más eficiente del agua y al resguardo de ésta, en beneficio de las personas y diversas actividades que viven a lo largo de este río”.

En tanto, el presidente de la III Sección, Walter Riegel, manifestó que “el plan de obras busca la sustentabilidad de la cuenca, que se ha visto en riesgo por la escasez, sin embargo, con la ejecución de esta propuesta podemos revertirlo, ya que la planificación adecuada a lo largo de este extenso río, es lo que permitirá un mejor uso de la limitada agua con la que contamos”.

Sequía extrema

La Región de Valparaíso está enfrentando el año más seco del último siglo, lo que ha llevado a Esval a extremar los esfuerzos para mantener la normalidad en el servicio. Hoy, los embalses Peñuelas y Poza Azul, están secos, la acumulación de nieve es mínima y el caudal del Aconcagua está sin flujo de agua a la altura de la planta de producción de agua potable en Concón, desde octubre el año pasado, situación absolutamente inédita. Por ello, las juntas de vigilancia, la sanitaria y las autoridades, están trabajando intensamente para buscar soluciones estructurales.

Las tres secciones del río Aconcagua suman más de 67.000 hectáreas de cultivos y son un eslabón clave para la producción agrícola de la zona central del país, mientras Esval abastece de agua potable a más de un millón y medio de personas en la región.

La producción de alimentos a nivel global está gravemente amenazada por el cambio climático. En Chile, las evidencias de cambio climático se suman día a día y los efectos proyectados a través de modelos globales, hace casi tres décadas, lamentablemente se han hecho realidad. Entre ellos, una drástica caída en las precipitaciones, las que a su vez se hacen más cortas e intensas, un aumento de las temperaturas y una disminución de las horas de frío acumuladas, y como consecuencia un aumento significativo del déficit hídrico en una porción significativa del territorio, lo que en la práctica implica un aumento en los requerimientos de riego, en un escenario de menos agua disponible. Muchas son las medidas de adaptación al cambio climático que se han propuesto, sin embargo, una esencial es el mejoramiento de la calidad de suelo.

Los suelos constituyen el mayor almacén de carbono terrestre. Los primeros treinta centímetros del suelo del planeta contienen prácticamente el doble de carbono que el que existe en toda la atmósfera. Después de los océanos, el suelo es el segundo sumidero de carbono natural más grande, y sobrepasa la capacidad de los bosques y otra vegetación para capturar dióxido de carbono (CO2) del aire (Figura 1).

Sin embargo, la degradación acelerada de los suelos, especialmente en los trópicos y subtrópicos, es un problema global, que lleva no solo a perder la capa arable de los mismos, sino también su capacidad de retención de agua, producción de alimentos y diversidad biológica, entre muchas otras funciones que cumple el suelo.

LAS CUATRO FORMAS

La degradación del suelo implica la pérdida de su calidad y la reducción de los servicios y funciones ecosistémicas que presta. La degradación del suelo puede ser física, química, biológica y ecológica.

• Degradación física, que resulta en la reducción de las propiedades estructurales (estructura, porosidad) haciendo susceptible el suelo a la formación de costras, compactación, erosión, mayores fluctuaciones de temperatura, reducción de la infiltración de agua y mayor propensión a la desertificación.

• Degradación química, caracterizada por la acidificación, reducción de capacidad de intercambio catiónico CIC, incremento de toxicidad por Al o Mn o Cu (como ocurre en suelos chilenos), deficiencias de Ca o Mg, pérdida de N-NO3, P-PO4 y otros nutrientes esenciales, o acumulación de residuos y contaminantes industriales. Cabe señalar que la degradación química puede producirse también por excesos de fertilización, lo que puede aumentar la salinidad y afectar la calidad física del suelo, como por ejemplo excesos de K que provocan un sellamiento del suelo.

• Degradación biológica asociada a la pérdida in situ de las diferentes fracciones de materia orgánica del suelo, pérdida de biodiversidad, reducción de la estabilización de fracciones orgánicas, e incremento de los gases de efecto invernadero (GEI) desde el suelo a la atmósfera, producto de la degradación de la materia orgánica y reducción de la capacidad de secuestro de carbono del suelo. El suelo se convierte entonces en una fuente de emisiones netas de GEI como dióxido de carbono (CO2) y metano (CH4), en lugar de ser un sumidero. Esta se produce normalmente por exceso de labranza y manejo intensivo del suelo.

• Degradación ecológica, que es considerada por expertos como la combinación de las anteriores resultando en la pérdida de
las funciones ecológicas del suelo, como ciclaje de elementos, infiltración y purificación de agua, cambios en los ciclos hidrológicos y pérdida de la productividad neta del bioma.

En general la pérdida de la materia orgánica y el deterioro de calidad del suelo ya sea por factores naturales o antropogénicos, tiene efectos directos sobre la pérdida de sus funciones, incluyendo la pérdida de agua y la conservación de los ecosistemas (Figura 2).

MATERIA ORGÁNICA Y CALIDAD DEL SUELO

Las diferentes fracciones de materia orgánica en el suelo, tanto en cantidad como en calidad, son la base de la calidad y salud del suelo y por lo tanto son los indicadores más confiables para monitorear su estado de conservación. La degradación del suelo agota las distintas fracciones de materia orgánica y, junto con ello, se reduce drásticamente la diversidad biológica y, en especial, microbiológica de los suelos, los nutrientes disponibles para la planta (N, P, S) y la formación de micro y macroagregados, directamente relacionados con la capacidad de infiltración y retención de agua en el suelo.

El total de materia orgánica se determina a partir del carbono orgánico (SOC); sin embargo, es posible determinar otras fracciones importantes como el C soluble y el C de ácidos húmicos y fúlvicos. Los microorganismos heterótrofos del suelo degradan la materia orgánica, contribuyendo al ciclaje de nutrientes, la estabilización de la estructura del suelo y la infiltración y almcenamiento de agua en el suelo.

El mayor reservorio de carbono orgánico del suelo se encuentra en el permafrost de las regiones nórdicas, calculado en cerca de 190 Pg C (1 petagramo= 1 x 1015 g); es decir, ciento noventa mil millones de toneladas en los primeros 30 cm de suelo, la mayoría como turba. Allí, el C se acumula en el suelo debido a las bajas temperaturas que reducen la actividad biológica y promueven una lenta degradación de la materia orgánica.

Cabe señalar que existen suelos con similares contenidos de materia orgánica, como los suelos andisoles (trumaos) con contenidos similares de materia orgánica (10-30%), donde ésta se encuentra protegida en las arcillas amorfas (alofán e imogolita). Las propiedades físicas de estos suelos son extraordinarias, mostrando una excelente infiltración y retención de humedad.

Estos suelos, ocupan cerca del 1% de la superficie de suelos a nivel mundial, sin embargo, en Chile los suelos de origen volcánico representan cerca del 55% de los suelos arables (Figura 3, suelos volcánicos del sur de Chile). Desafortunadamente su degradación continúa, sobretodo a través de una erosión de manto, que provoca la pérdida de varias toneladas de suelo por hectárea, que no se notan a simple vista, pero que tiene un gran impacto en la pérdida de la calidad del suelo y los efectos colaterales, como pérdidas de materia orgánica y nutrientes hacia los cursos de agua, sedimentación de los mismos y riesgos de inundaciones con lluvias más cortas e intensas.

Por tanto, la materia orgánica del suelo es esencial no solo para reducir el efecto de los GEI, sino para garantizar la salud del suelo y a partir de ella su capacidad productiva y conservación del agua y nutrientes.

AUMENTO DE MATERIA ORGÁNICA

Según antecedentes de literatura, las fracciones de carbono orgánico del suelo deben aumentar y mantenerse por encima del umbral o nivel crítico de 10 a 15 g/kg (1-1,5%) esencial para reducir los riesgos de degradación y revertir la tendencia a la degradación. En Chile se apunta a tener suelos con hasta un 4% de materia orgánica (MO), cuando éstos no son de origen volcánico, aunque se ha establecido un nivel crítico de 2% de MO.

Cabe señalar que, a través del uso del suelo, por el proceso de respiración microbiana, se pierden anualmente entre 500 a 2.000 kg de C/ha, que deben ser repuestos anualmente a través de la adición de materiales orgánicos. Por tanto, deben implementarse prácticas agrícolas que fomenten la calidad del suelo, no solo para la producción de alimentos, sino también como una estrategia clave de adaptación al cambio climático.

El Manejo Integrado de la Nutrición (MIN) es una estrategia que incorpora el manejo adecuado de la materia orgánica y su dinámica, que no solo permite aprovechar los residuos de cosecha, agroindustria o de la producción animal, sino que aprovecha el potencial de todos los componentes de la materia orgánica, desde polímeros complejos como la celulosa o lignina, hasta simples como los azúcares y aminoácidos, para activar biológica y químicamente el suelo.

De esta forma, el balance de nutrientes, que incluye los aportes de la mineralización de la materia orgánica y el ajuste de la proporción de nutrientes faltantes mediante el uso de fertilizantes convencionales u orgánicos, ofrece un saldo positivo de carbono para el suelo y el ecosistema, que permite mejorar su calidad, sus relaciones hídricas y su productividad, además de secuestrar C.

Uno de los factores más críticos de la presente temporada agrícola en Chile, ha sido la falta de agua, situación que, de acuerdo a los modelos predictivos, será recurrente en el futuro.

Es por ello que las medidas que apuntan a mantener o mejorar la calidad del suelo, la materia orgánica, y la actividad biológica en el mismo, sumados a estrategias para un uso eficiente del agua, a nivel de cuenca, se vislumbran como elementos claves en la adaptación al cambio climático. El uso eficiente del recurso hídrico no pasa solamente por cambiar el método de riego hacia sistemas tecnificados, sino que debe involucrar una mirada a nivel de cuenca, de manera que el riego no se traduzca en una actividad netamente consuntiva del recurso hídrico, sino que se realice considerando todos los factores a nivel de ecosistema.

CALIDAD DE MO, MÁS AGUA

La capacidad de retención de humedad es la cantidad máxima de agua disponible para la planta que puede almacenar un suelo, luego del drenaje de los macroporos. Técnicamente corresponde a la diferencia entre la capacidad de campo y el punto de marchitez permanente de un suelo. Estas constantes hídricas pueden ser modificadas en el mediano y largo plazo a través del mejoramiento de la calidad del suelo, en particular, a partir de la adición de materia orgánica.

Esta propiedad es afectada por la textura del suelo, la presencia de macro y microagregados, y por ende, por la presencia microorganismos y ciclaje de materia orgánica (Figura 4). El agua disponible en el suelo aumenta con el contendido de arcilla y materia orgánica del suelo. En suelos de textura más fina, sin ser arcillosos (suelos francos), o con presencia de materiales orgánicos, hay mayor presencia de poros pequeños que retienen el agua contra el drenaje libre, lo que resulta en mayor capacidad de campo. Sin embargo, en suelos arcillosos, pesados, la capacidad de agua disponible es menor, ya que estos suelos tienden a tener un mayor punto de marchitez permanente.

Por ello uno de los mayores efectos de la materia orgánica del suelo, en la mayoría de suelos minerales (no volcánicos), es contribuir con el 20-80% de la capacidad de intercambio catiónico y promover la agregación de sus partículas. Los microorganismos presentes en el suelo activan la descomposición de los materiales carbonados y producen polisacáridos y sustancias húmicas que promueven la agregación. De esta forma, las pequeñas partículas se entrelazan formando agregados estables al agua, que son importantes para mejorar la infiltración, reducir la escorrentía, mejorar la aireación e intercambio de gases y facilitar la penetración y crecimiento de raíces. Esto permite a su vez un uso más eficiente del agua y los nutrientes del suelo.

Conocer la situación y la condición de los recursos del suelo y el paisaje es fundamental para tomar decisiones sobre las prácticas sostenibles de manejo que contribuyen a los sistemas de uso inteligentes, adaptados al clima. La selección adecuada de estrategias de manejo, para condiciones específicas brinda una oportunidad para mejorar la adaptación y la mitigación del cambio climático y el establecimiento de un ecosistema resiliente. La base del manejo de suelo adaptado al clima es el mejoramiento de su calidad, particularmente a través del uso de materia orgánica y de allí construir estrategias para el mantenimiento de la calidad y cantidad de agua (Figura 5).

¿Como partir? Para mejorar la calidad del suelo, es necesario conocerlo en detalle. Es por ello que un buen punto de partida es el mapeo detallado de las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo, para luego establecer las respectivas enmiendas y un manejo inteligente del mismo, adaptado al cambio climático (Figura 6).

COMENTARIOS FINALES

Una de las principales medidas de adaptación al cambio climático es el mejoramiento de la calidad del suelo, que permitirá mejorar la infiltración y capacidad de retención de agua en el suelo y hacer un mejor uso de ésta. El uso de materia orgánica de buena calidad es el punto de partida para un manejo sustentable, inteligente frente al cambio climático.

Por: María Mercedes Martínez, PhD y Rodrigo Ortega Blu, PhD, académicos investigadores de la Universidad Federico Santa María

Ante el grave déficit hídrico provocado en Chile por la megasequía, lo que se ve acrecentado por la falta de manejo adecuado de la situación por parte de las autoridades, surgió la idea de instalar una carretera hídrica que traslade el agua de sur a norte del país.

Ante esta propuesta, el científico, Samuel Ortega Farías, director del Centro de Investigación y Transferencia en Riego y Agroclimatología (CITRA) de la Universidad de Talca, sostiene que hay que ceñirse a tecnologías de amplio uso en países como Israel y Estados Unidos, que han logrado combatir la sequía tanto para uso humano como agrícola.

Ortega argumenta que hay una serie de temas que resolver en el escenario de una carretera hídrica como la parte ecológica, el aprovechamiento del agua, y distintos temas legales y económicos que, según las cifras referenciadas, convierten a la carretera hídrica en una idea extremadamente cara.

“Existen otras alternativas que podrían ser mejores y que en definitiva creo que hay que realizar un análisis profundo de la situación antes de tomar una decisión. Ahora bien, en la VII Región por ejemplo, se cuenta con agua suficiente, pero mal aprovechada, por lo que se debe establecer una serie de estrategias de manejo para poder utilizar mejor el agua que se está generando en las regiones”, explica.

El investigador de la UTalca agrega que las napas se están agotando y no contamos con mayor capacidad de filtración de los suelos. “Debemos recurrir a técnicas que se conocen hace ya 30 años, mediante las cuales podríamos durante el invierno que las aguas generadas por las lluvias se filtren y puedan irse a las napas”.

SOLUCIONES

Para el científico, una de las soluciones más relevantes consiste en reutilizar el agua de las ciudades con plantas de tratamiento que permitan usar el elemento nuevamente. Según Samuel Ortega, Israel ha liderado esta tendencia hace 30 años, donde la gran cantidad de agua que se desperdicia se procesa para consumo humano. Si bien, dice, este manejo tiene un costo significativo, a nivel de sustentabilidad a mediano plazo es mucho más potente que la carretera hídrica.

Por otra parte, Ortega afirma que Chile debería instalar plantas desalinizadoras, y dice que son un camino adecuado por ser una tecnología que en el mundo se está utilizando con excelentes resultados.

“Israel lleva décadas trabajando la desalinización del agua y reutilizando las aguas servidas. Hay una experiencia potente para resolver el problema, ellos tienen problemas de sequía mucho más fuertes que no lo que tenemos nosotros y ellos actualmente son exportadores agrícolas, la ciudades tienen agua para abastecimiento humano”, agrega.

Para el director de CITRA, la experiencia en Estados Unidos es clave. En invierno se hacen piscinas en los campos, se capta el agua de los canales, y no se corta como en Chile. Se deja que el agua corra y se acumule en los campos y para luego filtrar y aumentar la capacidad de la napa.

“Debemos centrarnos en tecnologías como la desalinización, en establecer un sistema de purificación y tratamiento de aguas servidas, costo mucho más barato y sustentable”, reitera el experto.

TECNOLOGÍAS PARA LA AGRICULTURA

Actualmente el CITRA de la Universidad de Talca se encuentra a la vanguardia de tecnologías para la agricultura, buscando una eficiencia hídrica y adaptación al cambio climático, entre otras tareas. Por esto que su director sostiene que es fundamental para el buen aprovechamiento del recurso hídrico el adecuado manejo de la sustentabilidad agrícola. “El 73% del agua dulce disponible en Chile se usa en agricultura, en tanto el 6% se usa para consumo humano y el resto lo ocupa la minería, por lo que en la agricultura existe un gran margen para poder ahorrar agua si se hace un manejo sustentable de los recursos hídricos”, indica.

El centro ha desarrollado toda una técnica que permite aumentar la eficiencia del uso del agua en la agricultura entre 20% y 60%, generando un ahorro significativo.

La metodología consiste en utilizar tecnologías satelitales y estaciones meteorológicas automáticas a través de modelos de simulación que integra la información climática que entrega de manera exacta la cantidad de agua necesaria que se debe aplicar a un cultivo determinado. A su vez la tecnología se suma a un programa de capacitación a los pequeños y medianos agricultores, logrando una eficiencia hídrica de hasta 60% en los cultivos.

Conclusiones fueron presentadas en Italia. Estudio del INIA sobre respuesta al riego de la lechuga se concentró en la región Metropolitana, zona donde está el 79% de la superficie cultivada de esta hortaliza a nivel nacional.

La lechuga es el vegetal más popular en todo el mundo y Chile no es la excepción a esta tendencia. Sus cualidades nutricionales y la opción de consumirla durante todo el año la convierte en la hortaliza de hojas más consumida y con mayor relevancia económica. Sin embargo, el déficit hídrico y el cambio de las temperaturas, como consecuencia del cambio climático, podría limitar su cultivo y, por lo tanto, afectar la respuesta a una demanda que exige alimentos sanos, inocuos y de calidad.

Alertados por esta situación un grupo de profesionales del Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA), buscaron alternativas de riego que ayuden a no mermar el rendimiento comercial de la lechuga, en especial en la región Metropolitana, lugar donde se concentra alrededor de  5.425 hectáreas, equivalente al 79% de la superficie nacional.

Así lo explicó el especialista en riego de INIA La Platina, Dr. Alejandro Antúnez, quién junto al investigador Carlos Blanco, especialista en hortalizas del mismo Centro, durante dos años estudiaron los factores que afectan el rendimiento y calidad de la lechuga tipo iceberg o escarola en Chile (Lactuca sativa L. var capitata), en el clima semiárido del Valle del Maipo. “Al tener raíces pequeñas esta hortaliza es vulnerable a la falta de agua. Por eso, la cantidad de agua aplicada está altamente relacionada con el crecimiento, productividad y calidad de esta especie. Por una parte, es sensible al exceso, porque aumenta el desarrollo de enfermedades fungosas y, por otra parte, es extremadamente sensible al déficit, reduciendo el número de unidades comerciales por deformidades y falta de firmeza del corazón de la lechuga”, señaló Antúnez.

Para llevar a cabo el estudio, ambos investigadores establecieron cuatro tratamientos de riego (con déficit y exceso de riego) y se midieron diferentes aspectos productivos, tales como número y peso de las unidades cosechadas, firmeza del corazón de la lechuga tipo iceberg (o arrepollada), definiendo el rendimiento comercial en cada tratamiento. Estos registros se complementaron con evaluaciones fisiológicas de la planta de lechuga en respuesta al estrés hídrico, que explicaron la sensibilidad de la planta a la falta o exceso de agua en el suelo.

Entre los principales resultados se demostró que la falta de agua impide tener rendimientos comerciales adecuados, afectándose fuertemente la calidad de la lechuga por el desarrollo de unidades deformes y no comerciales. “En época de sequía o falta de agua, se recomienda ajustar la superficie cultivada para no causar estrés hídrico a las plantas. También debe evitarse el exceso de agua, ya que se favorecen enfermedades fungosas que reducen el rendimiento comercial. Para la región Metropolitana, se determinó que un volumen de riego de aproximadamente 1840 m³/ha mediante goteo, determina un máximo rendimiento comercial de lechugas iceberg”, especificó el especialista en riego.

Las conclusiones del estudio fueron presentadas por Antúnez en Matera, Italia, en el marco del IX Simposio Internacional de Riego de Cultivos Hortícola (ISHS), donde se reunieron científicos de Europa, Asia y África, para analizar las tendencias de investigación en torno al riego de este tipo de cultivos. “La presentación y discusión de este tipo de trabajos en un contexto científico internacional, es la mejor forma de validar nuestros resultados, de manera de transmitir estas conclusiones a los productores de la región Metropolitana. De igual modo, nos permite mostrar lo que estamos haciendo y traer nuevas ideas y resultados de investigación aplicada al riego de hortalizas desarrolladas en otras partes del mundo”, detalló el investigador de INIA La Platina.

Lechuga en cifras

El sector hortícola tiene gran importancia en Chile. Según ODEPA, se encuentra en todas regiones con cerca de 34.000 explotaciones, de las cuales casi el 65% son superficies agrícolas menor a 5 hectáreas, lo que indica que este sector está compuesto por gran cantidad de pequeños productores perteneciente a la Agricultura Familiar Campesina (AFC).

De acuerdo a la misma fuente, la superficie hortícola nacional alcanzó 77.220 hectáreas el año 2018 y el 84% se encuentra entre las regiones de Coquimbo y del Maule. Las hortalizas con mayor superficie cultivada son el choclo, la lechuga y el tomate para consumo fresco, con participaciones de 13%, 9% y 7% del total país, respectivamente.

Los cultivos están sometidos a diversas situaciones de estrés generadas por las condiciones ambientales, como radiación UV, altas y bajas temperaturas, congelación, sequía, salinidad, presencia de metales pesados e hipoxia. A estas condiciones desfavorables, en su conjunto, se las designa como estrés abiótico y generan efectos negativos en la productividad agrícola: los cultivos se enfrentan a una presión externa adversa generada por el ambiente, la cual altera su crecimiento y desarrollo. Entre estos factores, la disminución en la disponibilidad de agua -a causa de sequías y de la salinidad-es uno de los componentes más importantes.

EL EFECTO DEL DÉFICIT HÍDRICO

La salinidad ocurre por procesos naturales o es inducida por las actividades humanas (antrópicas) y resulta en la acumulación de sales disueltas en el suelo y agua. La salinidad natural es un proceso a largo plazo e involucra eventos climáticos, como ruptura de rocas y su consecuente liberación de sales como cloruros de sodio, calcio y magnesio y deposición de sales oceánicas a través del viento y la lluvia. Mientras que la salinidad inducida por el ser humano es consecuencia, principalmente, de las alteraciones hidrológicas a causa del reemplazo de la vegetación perenne por cultivos anuales, y a esquemas de irrigación que emplean agua rica en sales o que tienen un drenaje insuficiente.

Más aún, el problema de las sequías es omnipresente y perjudicial económicamente. Si bien la sequía y la salinidad son factores diferentes, los mecanismos de respuesta de los cultivos frente a ellos son muy similares, y afectan negativamente a las plantas en cada aspecto de su fisiología y metabolismo:

•Alteran los niveles de fitohormonas, lo cual modifica la morfología vegetal y reduce el crecimiento, por ejemplo, a través del aumento en la síntesis de etileno;

•Interrumpen la fotosíntesis y disminuyen los niveles de clorofila;

•Producen toxicidad metabólica y aumento de la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS, del inglés Reactive Oxygen Species), que dañan las estructuras celulares;

•Generan un desbalance nutricional debido a la pérdida del control en la asimilación de nutrientes desde la raíz y su transporte al resto de la planta.

Como consecuencia, los cultivos sufren un menor crecimiento y mayor envejecimiento vegetal, clorosis (amarillamiento de hojas debido a la pérdida de clorofila), muerte de tejidos, pérdida de la funcionalidad de la planta y, por tanto, disminución en productividad.

Para enfrentar esta situación, se ha intentado desarrollar transgénicos y cultivares tolerantes al déficit hídrico a través de la hibridación de cultivos particulares. Sin embargo, existen brechas importantes en el entendimiento de los mecanismos genéticos, bioquímicos, y fisiológicos de las plantas en respuesta a este tipo de estrés, además de la falta de conocimiento de las verdaderas determinantes de la tolerancia. Sumado a lo anterior, los altos costos y tiempos necesarios para su desarrollo, dificultan la generación de este tipo de cultivos. No obstante, estudios recientes indican que los microorganismos podrían ayudar a las plantas a enfrentar el estrés abiótico.

AYUDA DESDE UN MUNDOINVISIBLE

Los microorganismos -principalmente hongos y bacterias- son capaces de colonizar tanto la superficie de las estructuras vegetales (epífitos), como su interior (endófitos), generando comunidades ecológicas que influyen en el crecimiento, desarrollo y productividad de una planta. Estos microorganismos cuentan con enormes capacidades metabólicas que permitirían mitigar el estrés abiótico, a través de una modulación local y sistémica de la planta. Esto lo logran mediante la producción de sustancias que promueven el crecimiento de pelos radiculares, los cuales facilitan la captación de nutrientes, y de otras moléculas que ayudan a su asimilación.

Las rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal o PGPR (del inglés Plant Growth Promoting Rhizobacteria) son bacterias benéficas que viven asociadas a la raíz o en sus cercanías. Éstas, gracias a la activación de una tolerancia sistémica inducida que promueve cambios físicos y químicos en la planta, generan los mayores efectos de tolerancia al estrés abiótico, mejorando su productividad e, incluso, estimulando su inmunidad.

Los estudios avalan el apoyo desde el mundo invisible. El laboratorio del doctor Venkatesan Sundaresan, de la Universidad de California, Davis (UC Davis), ha estudiado los mecanismos asociados al reclutamiento de microorganismos en plantas de arroz. La finalidad es entender cómo estas comunidades microbianas impactan el desempeño y rendimiento de los cultivos. También analizan las variaciones de estas poblaciones en respuesta a situaciones de estrés abiótico y cómo estos cambios beneficiarían a las plantas de arroz.

El grupo de investigadores del doctor Devin Coleman-Derr, de UC Berkeley, ha empleado técnicas dependiente e independiente de cultivo para caracterizar las comunidades PGPR en Sorghum bicolor, una especie de gramínea con potencial de materia prima y de biocombustible. Intenta identificar la maquinaria PGPR que ayudaría  a mejorar los rendimientos de los cultivos y que serviría como blanco potencial para favorecer la respuesta de la planta a estrés abiótico.

A la fecha, se han descrito varios mecanismos en PGPR que, en conjunto, estimularían la  tolerancia a estrés abiótico en plantas (Figura 2), incluyendo:

• Producción de fitohormonas, tales como auxinas (IAA), citoquininas, giberelinas y ácido abscísico que, por ejemplo, favorecen el crecimiento de las raíces y la tolerancia al estrés salino.
• Generación de 1-aminociclo propano-1-carboxilato (ACC) desaminasa, una enzima importante que reduce los niveles de etileno en la raíz.
• Estimulación de la producción de compuestos que contienen nitrógeno (aminoácidos, amidas, iminoácidos, proteínas, aminas cuaternarias y poliaminas), los cuales actúan como agentes protectores de las estructuras celulares, son fuente de carbono y nitrógeno, aumentan la actividad de enzimas, y ayudan a mantener las condiciones de equilibrio intracelular.
• Activación de mecanismos antioxidantes más efectivos para combatir la producción de ROS en la planta.
• Favorecimiento de la captación de nutrientes. Por ejemplo, a través de la solubilización de fosfatos inorgánicos del suelo mediante la liberación de ácidos orgánicos.
• Liberación de compuestos orgánicos volátiles, los cuales generan un efecto positivo en la biomasa vegetal y activan la tolerancia sistémica inducida.
• Generación de EPS (exopolisacáridos), los cuales mantienen el suelo humectado y aumentan la tolerancia a situaciones de déficit de agua.

ATACAMA: FUENTE DE MICROORGANISMOS

El desierto de Atacama es considerado el desierto más árido del planeta y se extiende desde la Región de Arica y Parinacota hasta el norte de la Región de Coquimbo. Particularmente, la XV Región es de gran interés, ya que cuenta con una actividad agrícola concentrada en los valles costeros y cuya producción está orientada a los mercados de la zona central. Dentro de sus productos agrícolas destacan el tomate y el maíz de consumo fresco y cultivos de papa, olivos, pimentón, entre otros. En esta zona existen áreas cultivables con altas concentraciones salinbóricas, alta radiación solar y un proceso de salinización creciente. En síntesis, estos cultivos están sometidos a una fuerte presión generada por distintas fuentes de estrés abiótico.

Estos cultivos nos hace pensar, ¿cuentan con microorganismos asociados que los ayuden a enfrentar situaciones de estrés? En este contexto, la Universidad de Tarapacá en conjunto a UC Davis Chile están estudiando las comunidades microbianas asociadas a cultivos de alfalfa, maíz, orégano y papa. Estas comunidades están naturalmente adaptadas a crecer en condiciones de estrés abiótico y otorgarían a los cultivos esa misma capacidad; además, generarían buenos rendimientos de producción.

Lograr la identificación de comunidades PGPR de esta región no sólo brinda la posibilidad de estudiar los mecanismos que ayudan a que estos cultivos sean productivos. Además, ofrecen la oportunidad de desarrollar nuevos bioproductos de uso agrícola, que funcionen óptimamente en zonas donde las condiciones ambientales limitan la producción de los cultivos. Esto es importante, ya que los bioinsumos actuales presentan una actividad limitada, debido al estrés al cual están sometidos en la región. Por lo tanto, es necesario generar soluciones que incorporen microorganismos nativos o endémicos de ambientes áridos, de modo que los bioproductos sean eficientes y efectivos a estas condiciones.

Escrito por: Patricio Muñoz, Investigador Posdoctoral UC Davis Chile – UTA