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¿Cómo las leguminosas aportan nitrógeno al suelo?

En el proceso de fijación de nitrógeno (N), bacterias como las del género Rhizobium realizan simbiosis con las leguminosas y convierten el nitrógeno atmosférico en amonio, una forma asimilable para las plantas

Carlos Portillo

Ingeniero agrónomo

Las leguminosas o fabáceas tienen la capacidad de aportar y fijar el nitrógeno atmosférico en el suelo a través de una simbiosis con bacterias. Este proceso se llama fijación de nitrógeno o fijación biológica de nitrógeno.

¿Qué es el nitrógeno y dónde se encuentra?

El nitrógeno (N) es uno de los 15 elementos en la nutrición de las plantas, y es parte de los tres macroelementos (junto con el fósforo (P) y el potasio (K)).

Este elemento es un componente esencial de los aminoácidos, que son los bloques de construcción de las proteínas, y de los ácidos nucleicos (ADN y ARN), vitales para la herencia genética y la síntesis de proteínas.

En la atmósfera, el nitrógeno se encuentra en su forma molecular, N₂, o dinitrógeno; sin embargo, las plantas no lo pueden absorber.

¿Qué es la fijación biológica de nitrógeno?

En el proceso de fijación de nitrógeno entran en juego ciertas bacterias que pueden modificar el ciclo de este elemento y convertir el N₂ atmosférico en amonio (NH₄+), una forma asimilable para los cultivos.

Algunas de estas bacterias, como las del género Rhizobium, forman asociaciones simbióticas con las raíces de las leguminosas.

 
En el aire, el nitrógeno se encuentra como dinitrógeno.
En el aire, el nitrógeno, en forma de N₂, está presente en un 78 %.
Las bacterias del género Rhizobium hacen que las leguminosas aporten nitrógeno al suelo.
Rhizobium es un género de bacterias que en las leguminosas fijan nitrógeno al suelo.

¿Qué son las bacterias del género Rhizobium?

Las bacterias del género Rhizobium son microorganismos que ayudan en la fijación de nitrógeno a través de una relación simbiótica con las raíces de plantas leguminosas, como los frijoles, las habas, las lentejas, las arvejas (guisantes) y la alfalfa, entre otras.

Este proceso se especializó a través de millones de años, y pudo haberse desarrollado como una adaptación de la bacteria para sobrevivir en entornos pobres en nitrógeno.

¿Cómo aporta nitrógeno al suelo la bacteria Rhizobium?

Cuando la raíz de las leguminosas germina se libera una señal química para la bacteria, esta se acerca a la raíz y emite otra señal química en la que le dice a la planta que no es una infección o bacteria fitopatógena (que causa enfermedades).

Posteriormente, se crean estructuras especializadas (nódulos) para albergar a las bacterias en la zona radicular.

Estas bacterias no realizan fotosíntesis, pero se vale de la capacidad fotosintética de la planta, y en el proceso simbiótico, la bacteria aporta nitrógeno a la planta, y a cambio esta ofrece los azúcares sintetizados a la bacteria.

La simbiosis entre raíces de leguminosas y bacterias forma nódulos que después aportan nitrógeno al suelo.
Los nódulos en las raíces albergan las bacterias en la zona radicular.

3 factores que favorecen el proceso de fijación de nitrógeno y nodulación

El calcio, hierro, azúfre y molibdeno ayudan a la fijación de nitrógeno en el suelo.

1. Presencia de molibdeno (Mo), azúfre (S), hierro (Fe) y calcio (Ca)

  • El molibdeno actúa como cofactor de la enzima nitrogenasa, clave en convertir el nitrógeno atmosférico en amonio.
  • El azúfre es esencial para la producción de compuestos orgánicos y aminoácidos necesarios para el funcionamiento de las bacterias y plantas hospedadoras.
  • El hierro es importante para el funcionamiento eficiente de la simbiosis y puede ayudar a proteger las células del estrés oxidativo.
  • El calcio ayuda a la formación de nódulos y su pared celular. Además, actúa como mensajero de las celulas de la planta.
Un pH del suelo cercano a neutro ayuda a que las leguminosas aporten nitrógeno al suelo.

2. pH del suelo cercano a neutro

Un pH adecuado es esencial para la actividad óptima de las enzimas, disponibilidad de iones y la comunicación planta-bacteria.

Las bacterias Rhizobium crean nódulos en las raíces de las leguminosas.

3. Presencia de la bacteria Rhizobium en el suelo

Estas son habitantes comunes del suelo, se encuentran en la rizósfera, es decir, la zona que rodea las raíces.

¿Las leguminosas aportan nitrógeno al suelo al morir?

Además de la aportación de la simbiosis bacteria-planta, cuando las leguminosas mueren y sus partes vegetativas se descomponen en el suelo, el nitrógeno almacenado en sus tejidos se libera en forma de compuestos orgánicos nitrogenados, como amonio y nitrato, y de esta forma aportan nitrógeno al suelo.

Este proceso se llama mineralización del nitrógeno, y contribuye a enriquecer e suelo con nitrógeno disponible para las plantas.

Posteriormente, se crean estructuras especializadas (nódulos) para albergar a las bacterias en la zona radicular.

Estas bacterias no realizan fotosíntesis, pero se vale de la capacidad fotosintética de la planta, y en el proceso simbiótico, la bacteria aporta nitrógeno a la planta, y a cambio esta ofrece los azúcares sintetizados a la bacteria.

Sembrar maíz y frijol en un mismo campo aporta nitrógeno al maíz.
En la región es común sembrar frijol en terrenos donde se siembra maíz.

¿Qué le aporta el maíz al frijol?

Este es un ejemplo de asociación mutualista en la agricultura, conocida como cultivo asociado o asociación de cultivos.

Al cultivarlos juntos, el maíz (Zea mays) se beneficia de la fijación de nitrógeno que provee el frijol (Phaseolus vulgaris), y este de la sombra e incluso soporte que da el maíz. Además, reduce la vulnerabilidad de enfermedades y plagas específicas de un solo cultivo.

La fijación de nitrógeno en las leguminosas es un proceso biológico que convierte el nitrógeno atmosférico en una forma utilizable para los cultivos. Esta simbiosis entre las leguminosas y las bacterias fijadoras de nitrógeno no solo enriquece el suelo con nutrientes esenciales, sino que también promueve prácticas agrícolas sostenibles.

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Cristian felipe Rincones
5 months ago

Muchas gracias por toda la información del que es el nitrógeno y sus derivados

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