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Estimar la calidad de los suelos es importante, puesto que contribuye a establecer la sustentabilidad de los diferentes sistemas de manejo. Si aceptamos que la calidad del suelo se refiere a un adecuado funcionamiento; la degradación o la restauración de los suelos podrían ser evaluadas a través del análisis de las propiedades que determinan las principales funciones del suelo, en particular las propiedades que respondan a los cambios en el manejo [69, 70].

La composición y la cantidad de materia orgánica edáfica juegan un rol fundamental en el funcionamiento y sustentabilidad de los sistemas agropecuarios, debido a que impactan significativamente sobre las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo [71]. Este parámetro usualmente es utilizado como indicador de calidad de suelo, pero para detectar cambios como resultado de los disturbios generalmente se requieren muchos años (5-10 años). No obstante, la mineralización de la materia orgánica de suelo es controlada principalmente por el tamaño y la actividad de la biomasa microbiana que puede responder a los disturbios en una escala de tiempo menor. Los parámetros biológicos y bioquímicos tienden a reaccionar de manera más rápida y sensible a los cambios producidos por el manejo, por lo tanto podrían constituir una señal temprana y sensible y ser de utilidad para estimar la calidad edáfica, incluso antes que las propiedades físicas y químicas [72].

Los microorganismos, a pesar de sus relativamente bajas cantidades, juegan un rol fundamental en el mantenimiento y dinámica de los nutrientes a través del ciclado de la materia orgánica [73]; de esta forma, la actividad de los microorganismos resulta un factor clave en la fertilidad del suelo, así como en la estabilidad y funcionamiento de ecosistemas naturales y de los agroecosistemas. El número de bacterias tiene una estrecha relación con algunas propiedades físicas del suelo, como la textura, estructura, porosidad, aireación y retención de humedad, ya que su actividad se beneficia con una mayor disponibilidad de oxígeno, principalmente en aquellos suelos con poca compactación y sin excesos de agua. La actividad microbiana del suelo puede ser estimada en la determinación de la respiración basal. Esta consiste en determinar la producción de O2 en el medio o bien la concentración

de CO2 desprendido, función de la actividad biológica y del contenido del suelo en carbono

orgánico fácilmente mineralizable. El CO2 se determina mediante la técnica de incubación

estática que captura el producto de mineralización en una solución alcalina durante un periodo de tiempo bajo condiciones ambientales óptimas [74–76]. Comúnmente se analiza la tasa de evolución de CO2 proveniente de la mineralización del sustrato orgánico del

suelo. El flujo de CO2 teóricamente representa una medición integrada de la respiración de

raíces, respiración de la fauna del suelo y la mineralización del carbono desde las diferentes fracciones de la materia orgánica del suelo y del mantillo. A pesar de sus limitaciones, la respiración continúa siendo el método más popular que se usa como indicador de la actividad microbiana y de la descomposición de sustratos específicos del suelo. Estos parámetros indican de manera fehaciente la mineralización que ocurre en el sustrato orgánico del suelo y son indicadores de la calidad de la materia orgánica y salud del suelo [77].

La importancia que tiene el proceso de desnitrificación en los agroecosistemas es clara, por la liberación microbiana a la atmósfera de los óxidos de N perjudiciales, y también por la eliminación de nitratos de la zona radicular [64]. Por lo tanto se considera importante la estimación del número de bacterias reductoras de nitrato y desnitrificantes en suelos sometidos a diferentes sistemas de manejo.

Las bacterias nitrificantes comprenden un universo totalmente diferente al de las bacterias desnitrificantes. Mientras que los microorganismos oxidadores de amonio y nitrito comprenden un número reducido de géneros y todos ellos relacionados filogenéticamente

[41], los microorganismos desnitrificantes pertenecen a más de 60 géneros diferentes. La capacidad para desnitrificar puede observarse en géneros que están alejados filogenéticamente, mientras que cepas estrechamente relacionadas pueden mostrar diferentes vías respiratorias [56].

Las técnicas de recuento en placa o el número más probable (NMP) han permitido cuantificar la comunidad microbiana. Está bien establecido que los recuentos de placas estiman sólo 1-10% de la microbiota total del suelo. La discrepancia se debe esencialmente a la interdependencia de los distintos organismos, a la incapacidad para crear en cultivo puro, las condiciones ambientales que enfrentan los microorganismos en el ambiente del suelo, y al hecho de que algunas especies microbianas son cultivables sólo bajo ciertas condiciones fisiológicas [27].

La ecología de las poblaciones desnitrificantes en el suelo sigue siendo en gran parte desconocida, a pesar del papel esencial en el ciclo del nitrógeno, y los problemas económicos y ambientales que se asocian con ella. Al igual que con otras comunidades funcionales bacterianas implicadas en el ciclo del nitrógeno, tales como las nitrificantes [41] o diazótrofas [78], numerosas herramientas moleculares han sido desarrolladas para evaluarlas.

Debido a que la desnitrificación no está asociada a un grupo taxonómico específico [37], los genes 16S rRNA no se pueden utilizar para evaluar las comunidades desnitrificantes [39]. En su lugar, los genes funcionales (narG/napA, nirS/nirK, qnorB/norB, nosZ) que codifican las enzimas desnitrificantes son la única manera de evaluar y describir la composición de las comunidades desnitrificantes por enfoques basados en PCR [79]. Sin embargo, las herramientas están disponibles para las bacterias diana que son genéticamente capaces de realizar los diferentes pasos y ningún método puede capturar la vía completa.

Los suelos son muy complejos y heterogéneos, sin embargo se cree que un número de factores ambientales clave, afectan la distribución y las actividades de las poblaciones microbianas más profundamente. Estos incluyen el contenido de humedad del suelo, pH, aporte de nitrógeno, la vegetación y la contaminación [41]. La comprensión de los factores que dan forma a las comunidades bacterianas del suelo es fundamental para su vinculación a los procesos a escala de ecosistema.

En este contexto se plantea que las determinaciones microbianas proveerán una indicación sensitiva de la respuesta de la actividad microbiana a los diferentes manejos de suelo [75] resultado del laboreo, fertilización y manejo del verdeo; estimando que los suelos con menor disturbio seran los que tengan mayor actividad microbiana.

Para este capítulo se planteó: evaluar el efecto de distintos sistemas de manejo agrícola sobre la respiración microbiana en suelos semiáridos; estimar mediante técnicas dependientes de cultivo la abundancia bacteriana, particularmente de microorganismos involucrados en la fertilidad del suelo; y realizar un análisis exploratorio sobre la presencia en el suelo de genes de función de bacterias nitrificadoras y desnitrificadoras.