El uso de las microalgas como bioestimulantes agrícolas constituye una importante alternativa para la producción agrícola sostenible.
Un equipo de investigadores de la Universidad Tecnológica de la Zona Metropolitana del Valle de México publicó una revisión científica presenta el estado del arte de los bioestimulantes agrícolas basado en microalgas, mediante un resumen de los compuestos biológicamente activos que influyen el uso de los bioestimulantes de las microalgas.
Además, los investigadores examinaron los factores que sustentan el uso de microalgas como bioestimulantes para hacer frente al estrés biótico y abiótico en los cultivos vegetales.
Bioestimulantes agrícolas
Según el Reglamento de la Unión Europea sobre la comercialización de productos fertilizantes (2019) los bioestimulantes se definen como compuestos que generan un mayor rendimiento de los cultivos vegetales, a través de la estimulación del metabolismo u optimización nutricional, sin embargo, también se han observado efectos como resistencia a procesos abióticos y bajo impacto ambiental.
Los bioestimulantes agrícolas incluyen varios compuestos, como, sustancia y/o moléculas, microorganismos, rizobacterias promotores del crecimiento vegetal, elementos traza, enzimas, reguladores del crecimiento de las plantas, así como extractos de plantas y algas.
En la agricultura, las microalgas son recursos potenciales; sin embargo, ellas son generalmente usadas por sus altos niveles de nutrientes que incrementan el crecimiento de los cultivos; además, los investigadores han mostrado el uso de microalgas como opción para bioestimulantes, biofertilizantes y biopesticidas.
Extractos de algas
Los extractos de microalgas vienen siendo usados en la agricultura debido a sus acciones bioestimulantes. Existen diferentes métodos para obtener los extractos de algas.
El principal propósito del proceso de extracción es la liberación de los compuestos bioactivos de las microalgas. Las técnicas de proceso incluyen:
i) mecánica o física: autoclavado, sonicación, microondas, entre otros.
ii) químicos: choque osmótico, uso de ácidos específicos, hidróxido de sodio.
iii) enzimáticos: celulasa, proteasa.
Evaluación económica de los extractos de microalgas
En la actualidad, Chlorella y Spirulina son las especies de microalgas más empleadas como suplementos nutricionales, con un valor que varía de $40 a 50/kg en el mercado mundial. No obstante, el precio se incrementa cuando se obtienen químicos puros, como el β-caroteno que se valoriza de US $300 a 3000/kg en el mercado.
Factores que influyen en el uso de microalgas como bioestimulantes agrícolas
Alivio del daño por estrés
Se ha demostrado el potencial de los compuestos algales para incrementar no solo el crecimiento de las plantas y la asimilación de nutrientes, sino también la resistencia al estrés abiótico y biótico.
Las plantas están expuestas a varios estresores ambientales durante todo su ciclo de vida, afectando adversamente su productividad y supervivencia.
Los polisacáridos de las microalgas pueden mitigar la toxicidad de especies reactivas de oxígeno (ROS) en las plantas, mediante el incremento de la producción de enzimas antioxidantes ROS.
Compuestos activos
La biomasa de las microalgas contienen nutrientes como Nitrógeno, fósforo, potasio y calcio en bajos niveles.
Además, los estudios indican que las algas contienen sustancias promotoras del crecimiento como auxinas, citoquininas, betaínas, aminoácidos, vitaminas, poliaminas (espermina y espermidina) y polisacáridos (β-glucano) de su metabolismo primario.
Algunos ejemplos:
i) Los polisacáridos de las microalgas tienen efectos estimulantes en los cultivos de tomates, mejorando los parámetros físicos y químicos.
ii) Las fitohormonas tienen efectos bioestimulantes en los cultivos vegetales como la elongación del tallo, la inducción de respuestas defensivas durante la patogénesis, inicio de la germinación de la semilla, desarrollo de las hojas, entre otros beneficios.
iii) Las auxinas juegan un papel de regular en muchos aspectos del crecimiento y desarrollo de las plantas.
iv) El ácido giberélico tiene un efecto fuerte en el proceso de germinación de la semilla, activando las enzimas hidrolíticas, que actúan activamente en el despliegue de las sustancias de reserva.
Métodos de aplicación de las microalgas como bioestimulantes agrícolas
La aplicación de las microalgas como bioestimulantes agrícolas se realizada de dos formas:
a) Uso de la biomasa de las microalgas
b) Obtención de un extracto acuoso
Los polisacáridos son uno de los principales componentes del total de extractos algales que contribuyen a los efectos beneficiosos observados en las plantas. Sin embargo, los estudios muestran que la aplicación de los extractos de microalgas crudas pueden ser más efectivas en estimular el crecimiento de las plantas.
Evaluación del uso de las microalgas como bioestimulantes agrícolas
Los enfoques de bioestimulación consideran el uso de microalgas como una herramienta prometedora que representa una opción sostenible para propósitos agrícolas, disminuyendo los impactos ambientales causados por los pesticidas y fertilizantes tradicionales.
Biofertilizante
El uso de las microalgas como biofertilizantes se ha focalizado principalmente en las clorofitas, debido a su alta tasa de crecimiento y su capacidad de adaptación a las condiciones del suelo.
La microalga Chlorella es la más empleada debido a sus propiedades específicas, como la fijación de nitrógeno y la producción de metabolitos. Sin embargo, otras especies de algas, como Arthrospira platensis, Scenedesmus obliquus, Scenedesmus spp., y Synechocystis spp, también tienen efectos bioestimulantes en las plantas.
Aplicación foliar
Otros estudios se han concentrado en la aplicación foliar, donde las microalgas también ha demostrado ser efectivo.
Por ejemplo, un extracto preparado de un consorcio de microalgas que consistió de Chlorella, Scenedesmus, Spirulina, y Synechocystis, fue usado para evaluar el incremento del crecimiento de la planta de tomate mediante la aplicación foliar, permitió un 46% de altura de la planta, comparado con el control. Asimismo se aceleró la germinación de la semilla.
Bioestimulación de semillas
Se han utilizado extractos de Scenedesmus obliquus para evaluar la estimulación de semillas de berro (Nasturtium officinale), frijol mungo (Vigna radiate) y pepino (Cucumis sativus), observándose un incremento del 40% en el índice de germinación, un incremento del 60% en la actividad auxina y un 187,5% elevado de actividad similar a citoquinina, respectivamente.
Asimismo, los investigadores reportan que los extractos de Chlorella sorokiniana aceleraron la germinación de semillas de plantas de tomate y arroz en 1 y 2 días, respectivamente.
Conclusiones y perspectivas
“Los bioproductos como los bioestimulantes basados en microalgas, son productos con mucho potencial en la agricultura moderna. No obstante, su presencia en el mercado está aún condicionado, y por consiguiente estará disponible si se remueven algunos obstáculos legislativos”, concluyen los investigadores.
Ellos indican que las microalgas tienen un gran potencial para el sector agrícola, ellos pueden ser un recurso potencial, sin embargo, muchas especies permanecen sin ser explotadas.
“Las microalgas pueden jugar un rol importante como una alternativa sostenible para mejorar y proteger la producción agrícola, y proveer beneficios económicos y ambientales a los agricultores y los productores de microalgas” destacan los investigadores.
Asimismo, ellos destacan que la evidencia sobre la aplicación de cultivos de microalgas vivas, extractos celulares y biomasa seca, como posibles agroquímicos, aún es considerablemente escasa.
Según los autores del estudio, el amplio rango de tratamientos de bioestimulantes de microalgas y la variedad de efectos sobre la calidad presenta evidencia para considerar a estos productos como adiciones legítimas a las prácticas agrícolas.
Referencia (acceso libre):
González-Pérez, B.K., Rivas-Castillo, A.M., Valdez-Calderón, A. et al. Microalgae as biostimulants: a new approach in agriculture. World J Microbiol Biotechnol 38, 4 (2022). https://doi.org/10.1007/s11274-021-03192-2
