Los microplásticos modifican la biodiversidad bacteriana en suelos agrícolas

Un equipo de investigación de la Universidad de Almería y la Universidad Politécnica de Cartagena ha comprobado que los microplásticos modifican la biodiversidad de hongos y bacterias en suelos agrícolas. Los expertos se han centrado en analizar estas comunidades que habitan en ecosistemas de cultivo con cubiertas plásticas en fincas convencionales y ecológicas en los últimos 25 años. De este modo, han confirmado que este tipo de residuos, así como los restos de pesticidas, afectan de forma negativa a la mayoría de estos microorganismos, que participan en procesos biológicos para mantener la fertilidad y la salud del suelo. 

Los acolchados plásticos se utilizan en la agricultura para reducir el consumo de agua de riego, al reducirse la evaporación del agua aplicada, reducir el crecimiento de malas hierbas, controlar la temperatura del suelo, y aumentar la eficiencia en el crecimiento de las plantas. Éstas suelen estar elaboradas de materiales plásticos como el polietileno de baja densidad (LDPE), el polietileno de alta densidad (HDPE) o el polipropileno, conocidos por su durabilidad, resistencia a la intemperie, a la radiación solar y otras condiciones específicas del entorno agrícola. 

Este método de cultivo presenta ventajas como la reducción del uso de herbicidas, dado que las malas hierbas no suelen proliferar bajo los acolchados plásticos a la intemperie y ejercen una barrera física, motivo por el que se emplean habitualmente en la agricultura ecológica. No obstante, cuando este material se desgasta, se desprenden fragmentos diminutos de plástico, en ocasiones impregnado con pesticidas en el caso de la agricultura tradicional, que caen al terreno. “Aunque hay métodos para gestionar la retirada de las cubiertas plásticas, entre un 10 y un 20% de este material se queda en el suelo”, explica el investigador de la Universidad de Almería Raúl Ortega. 

Bacterias y hongos

En su artículo ‘Intensive vegetable production under plastic mulch: A field study on soil plastic and pesticide residues and their effects on the soil microbiome’ y publicado en Science of the Total Environment, el equipo científico explica que se centró en cómo estos microplásticos, del tamaño aproximado de una lenteja, afectan a los microorganismos y a las propiedades del suelo. Para ello, seleccionaron fincas ecológicas y otras convencionales de horticultura intensiva mediterránea en la zona de Cartagena (Murcia), para comprobar si el plástico impactaba de forma distinta a las comunidades microbianas y fúngicas de un sistema u otro.

En estudios previos, comprobaron que los plásticos son capaces de adherir pesticidas en su superficie, por lo que la vida media de estos insumos agrícolas se incrementa y acaba en los mismos lugares que el plástico al que está adherido. Por eso, el primer paso de los investigadores fue establecer la presencia y ubicación de microplásticos en las fincas.

Para ello, muestrearon el suelo a 10 y 30 centímetros de profundidad para contrastar la presencia de microplásticos, comprobar el histórico fitosanitario, esto es, establecer qué productos -fungicidas, insecticidas, herbicidas o fertilizantes, entre otros- se han empleado en el manejo de las fincas; revisar la producción y cuántas veces se ha utilizado acolchado plástico en los últimos 25 años. “Nuestra hipótesis era que en los primeros centímetros habría más residuos, pero hallamos aproximadamente la misma cantidad de microplásticos tanto en la capa más superficial como en toda la zona arable del suelo”, señala el investigador de la Universidad de Cartagena Raúl Zornoza.

Adheridas al plástico

Después, los expertos recogieron muestras del terreno a ambas profundidades y les realizaron análisis físico-químicos en el laboratorio. Por último, secuenciaron el ADN de hongos y bacterias y realizaron un análisis bioinformático, es decir, un análisis estadístico para establecer las relaciones entre tipos de microorganismos y plástico y plasmarlo de forma numérica. De este modo comprobaron cómo las comunidades bacterianas y fúngicas respondían a la presencia de microplásticos y pesticidas en el suelo, tal y como lo hacen con la materia orgánica, nivel de nutrientes o disponibilidad de agua. “Concluímos que algunas comunidades de bacterias se sentían atraídas hacia el material plástico, otras no, y los hongos en general lo ignoraban”, indica Raúl Zornoza.

De este modo, llegaron a tres conclusiones. La primera es que el microplástico en el suelo agrícola beneficia a algunas bacterias, que se adhieren a él creando pequeñas comunidades. Los expertos confirman que los órdenes de bacterias que se ven estimuladas por la presencia de residuos plásticos son fundamentalmente Solirubrobacterales, S0134 y Acidobacteriotas. Por el contrario, las bacterias del orden Clostridiales han aparecido sensibles a la presencia de plástico, y su abundancia se ha visto reducida. “Que estos microorganismos se comporten de forma diferente a causa de los microplásticos no es positivo para las propiedades del suelo, dado que la adherencia de las bacterias a este material interfiere en el flujo habitual de nutrientes del suelo y hace que algunas comunidades bacterianas ignoren a las plantas”, explica Raúl Ortega. 

Salud y fertilidad del suelo

Por otro lado, concluyeron que tanto los hongos como otras comunidades bacterianas ignoran los microplásticos, pero los expertos señalan que su presencia reduce el número de estos microorganismos beneficiosos para los cultivos. Además, los residuos de los pesticidas no son selectivos, es decir, que eliminan tanto a los agentes patógenos como a los que favorecen la salud y fertilidad del suelo. “Como solución provisional a estos efectos negativos, se podrían emplear estrategias agroecológicas y sustituir los fungicidas y pesticidas químicos que se usan habitualmente en la industria por otros biológicos”, señala Raúl Ortega.

Por último, concluyeron que debido a estas interferencias en el flujo habitual de microorganismos y nutrientes, así como su capacidad para adsorber residuos agrícolas como los pesticidas, los plásticos ejercen un impacto negativo en la biodiversidad de estos ecosistemas. “Algo que nos llamó la atención es que encontramos más restos de plástico en los cultivos ecológicos, aunque aquí no se observó presencia significativa de pesticidas en el suelo”, añade Raúl Zornoza.

El próximo paso del grupo RNM-934: Agronomía y Medioambiente de la Universidad de Almería y el grupo GARSA de la UPCT será identificar las comunidades bacterianas que rodean las raíces que se adhieren o no al plástico en las fincas ecológicas y convencionales. También quieren comprobar qué volumen y tipo de microplásticos puede afectar a la producción.

Este trabajo ha sido financiado por el proyecto MINAGRIS del programa Horizon 2020 de la Comisión Europea y fondos propios de las universidades de Almería y Cartagena.