Los cultivos intercalados pueden mejorar la nutrición de las plantas y aumentar el rendimiento de los cultivos, pero aún no se comprenden completamente la forma específica en que aumentan la absorción de nutrientes y la participación del microbioma de la rizosfera.
Alimentar de manera sostenible a una gran población es un gran desafío para la humanidad, particularmente en países como China, donde la tierra cultivable es limitada a pesar de tener casi una quinta parte de la población mundial. Cultivar múltiples cultivos juntos en el mismo campo, lo que se conoce como cultivo intercalado, puede ayudar a garantizar la seguridad alimentaria al aumentar la productividad, la eficiencia de los recursos, el control de plagas y la sostenibilidad ecológica.
El cultivo intercalado de maní y maíz es una práctica común en China, conocida por ser más eficaz y respetuosa con el medio ambiente en comparación con el cultivo exclusivo de maní. El maní es una leguminosa oleaginosa crucial; China contribuye con el 40% y solo la llanura del norte de China produce alrededor del 20% del suministro mundial de maní. Sin embargo, los suelos alcalinos y calcáreos de esta región a menudo provocan una grave deficiencia de hierro, lo que dificulta el rendimiento y la calidad del maní. El cultivo asociado con maíz ayuda a aliviar este problema al mejorar la nutrición con hierro y la eficiencia fotosintética del maní, lo que en última instancia aumenta el rendimiento y la eficiencia en el uso de la tierra. Este método se considera un enfoque sostenible para biofortificar cultivos con hierro y zinc, abordando preocupaciones ocultas sobre el hambre.
En un experimento desarrollado por investigadores de la universidad de Beijin, se planteó la pregunta de cómo el cultivo intercalado de maní y maíz puede mejorar la nutrición con hierro al examinar la participación del microbioma de la rizosfera, como un factor que no se ha explorado a fondo previamente. Los investigadores investigaron si hay la mayor absorción de hierro en cultivos intercalados está influenciada por la existencia de un microbioma de rizosfera saludable, para esto analizaron el microbioma, evaluaron de la funcionalidad de las cepas e identificaron compuestos asociados. A su vez, realizaron pruebas de campo y en invernadero para descubrir las conexiones entre los métodos de cultivo, las interacciones subterráneas entre la raíz y el microbioma y la absorción de hierro.
Como resultados principales, los investigadores destacaron que los cultivos intercalados mejoraron significativamente la nutrición de hierro en el maní, sin embargo, no hubo mejoras en el maíz . Más precisamente, el cultivo intercalado condujo a niveles más altos de clorofila (que aumentó del 17,6% al 51,5%) y concentración de hierro activo (que aumentó del 23,7% al 60,3%, lo que indica la gravedad de la deficiencia de Fe) en hojas jóvenes a partir de los 53 días post siembra (dps). El análisis del microbioma mostró que las comunidades de rizobacterias formaron grupos distintos para cada tipo de cultivo, observándose la mayor diferencia a 73 dps. Aunque los cultivos intercalados no afectaron la diversidad bacteriana, fue notable que los microbiomas de los cultivos intercalados de maní y maíz eran más similares en comparación con los de las plantas monocultivadas. Esto sugiere que existe un intercambio de miembros del microbioma entre las dos especies a través de la red de raíces interconectadas que se forma durante los cultivos intercalados. En general, los hallazgos demuestran que los cultivos intercalados conducen a cambios en la composición del microbioma y a una convergencia entre los microbiomas del maní y el maíz.
Debido a la gran capacidad de los sideróforos para disolver el hierro, se conoce que los sideróforos producidos por rizobacterias en cultivos intercalados pueden ser la razón de la mayor disponibilidad de hierro en la rizosfera del maní. Para investigar esta idea, los investigadores recolectaron rizobacterias productoras de sideróforos de maní intercalado, encontrandos más de 300 cepas de rizobacterias productoras de sideróforos, de las cuales 46 cepas mostraron una producción de sideróforos particularmente alta. Entre los principales productores, el 58,7% fueron identificados como Pseudomonas spp. Estos hallazgos indican que las cepas de Pseudomonas con alta producción de sideróforos se transfirieron del maíz al maní durante el cultivo asociado, lo que contribuyó a una mejor nutrición de hierro en el maní.
En resumen, la investigación muestra que los cultivos intercalados pueden beneficiar a las plantas de maní al mejorar el microbioma de la rizosfera con miembros derivados del maíz, lo que resulta en una mejor función de la planta. Esto abre posibilidades para el uso de probióticos para mejorar la salud de las plantas y el rendimiento de los cultivos en los casos en que el cultivo intercalado no sea factible. Esta comprensión de cómo los cultivos intercalados pueden mejorar la nutrición con hierro proporciona información valiosa y debería alentar una mayor exploración de diferentes combinaciones de plantas para aumentar el rendimiento y la sostenibilidad.
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