1
El uso de algas en agricultura ecológica
López de la Calle M, Illera Vives M, Seoane Labandeira, S*, López Mosquera M E.
Instituto de Biodiversidade Agraria e Desenvolvemento Rural (IBADER), Universidade de Santiago de Compostela; *Departamento Edafoloxía e Química Agrícola, Universidade de Santiago de Compostela.
maria.lopez.delacalle@rai.usc.es Resumen
Los arribazones son el conjunto de algas y fanerógamas marinas que, desprendidas de su lugar de crecimiento, son arrastradas hasta las zonas costeras, litorales y/o submarinas. Este conjunto de algas han sido empleadas durante siglos como abono natural en numerosas regiones costeras de todo el mundo.
Desde el punto de vista agrícola las algas actúan a tres niveles: (i) como fertilizante, debido a su aporte de nutrientes (principalmente K), (ii) como mejorante de las propiedades físicas del suelo, debido principalmente a su alto contenido en ficocoloides y (iii) como bioestimulante, debido a su contenido en fitohormonas, fundamentalmente auxinas y citoquininas. La combinación de estas acciones produce mejoras notables en el rendimiento y la calidad de las cosechas. Las algas pueden ser adicionadas al suelo en diversos formatos, más o menos elaborados, siendo los principales: en fresco, lavadas, deshidratadas, compostadas, como harinas o como extractos.
El uso de las algas en agricultura ecológica está contemplado en el Reglamento (CE) 889/2008, que indica que éstas pueden ser ultilizadas cuando se obtengan directamente mediante procedimientos físicos, extracción con agua o soluciones acuosas (ácidas o alcalinas) o fermentación. Son un abono y/o enmienda muy interesante en este sistema de cultivo por su elevada calidad.
Palabras clave: agricultura ecológica, algas de arribazón, enmienda orgánica, residuo, recurso.
1. Las algas como recurso
El mar provee de una gran cantidad de recursos, uno de ellos son las algas de arribazón, que arrastradas por el viento y las mareas llegan a las costas. Este conjunto de algas han sido empleadas durante siglos como abono natural en numerosas regiones costeras de todo el mundo (Chapman & Chapman, 1980). Los avances científicos y tecnológicos de los últimos años hacen que las algas y sus componentes tengan además múltiples usos como en alimentación, industria, medicina, farmacología, cosmética, nanotecnología, etc.
Las macroalgas marinas no son verdaderas plantas, ya que carecen de raíces, tallo y hojas; éstas se fijan al sustrato rocoso por medio de un disco basal y obtienen los nutrientes del agua del mar. Además, la macroalgas presentan estructuras reproductoras mucho más sencillas que las plantas verdaderas (Mauseth, 2008).
Las macroalgas marinas son un grupo de algas pluricelulares y macroscópicas que
2
se caracterizan por presentar un cuerpo vegetativo indiferenciado, por lo que se incluyen en el grupo de los denominados Talófitos. Estos organismos son autótrofos y contienen diferentes pigmentos que les permiten realizar la fotosíntesis.
Atendiendo a la diferenciación de pigmentos fotosintéticos que acompañan a la clorofila “a” (que es común para todas ellas), se pueden clasificar en tres grandes grupos: (i) algas pardas (Phaeophyceae), (ii) algas rojas (Rhodophyceae), y (iii) algas verdes (Chlorophyceae) (Tasende & Peteiro, 2000).
Las macroalgas se engloban en los productores primarios del ecosistema marino, por lo que afectan a la formación y el funcionamiento de todo el ecosistema costero.
Además constituyen el hábitat en el que viven gran cantidad de organismos y son responsables de la conversión del dióxido de carbono en oxígeno (Christie et al., 2009).
En cuanto a su composición, de manera general, son muy ricas en agua (80%). De su materia seca, entre el 40 y el 70% está formada por hidratos de carbono (principalmente celulosa, alginatos, laminaranos, fucoidanos y manitol). Contienen también de un 3 a un 10% de proteínas, entre las que destacan pigmentos, vitaminas y aminoácidos libres; entre un 2 y un 4 % de lípidos, y gran variedad de macro- y microelementos (K, Ca, Na, Mg, Zn, B, Fe, Se, etc.) (Dring & Dring, 1991).
Los arribazones son un conjunto de algas y en ocasiones fanerógamas marinas que llegan a la costa, arrastradas por el azote de los oleajes y temporales costeros. Esta masa de algas desempeñan una importante función dentro del ecosistema marino ya que, en la zona supralitoral, quedan a la disposición de una serie de invertebrados, entre los que destacan los anfípodos, para los que sirven de alimento. A su vez, estos invertebrados sirven de alimento para posteriores niveles de la cadena trófica, como la avifauna costera (APROMAR, 2015).
Este sistema ecológico debe estar equilibrado, por ello un exceso de macroalgas en las costas puede traer consecuencias negativas que justifiquen su retirada.
Algunos de los casos en los que las algas pueden suponer un residuo son los siguientes:
En zonas turísticas en verano, donde las algas sufren procesos de putrefacción en la playa y se hace necesaria su retirada (Rosenberg &
Ramus, 1984; Tasende & Peteiro, 2000).
En zonas de marisqueo donde su acumulación perjudica al desarrollo de los bivalvos (Niell et al., 1996).
En zonas en las que existan problemas de eutrofización y haya crecimientos excesivos de algas (Morand & Briand, 1996).
No obstante, debido a la misión ecológica de los arribazones y a los beneficios que reportan para el ecosistema litoral, su retirada debe ser planteada a través de una extracción respetuosa con el medioambiente y debidamente justificada.
Cuando las algas son retiradas han de ser gestionadas debidamente. Uno de los principales usos de las algas de arribazón es su empleo como fertilizante.
2. Interés agronómico de las algas de arribazón
La adición de algas al suelo es una práctica tradicional en las zonas agrícolas costeras. Los efectos beneficiosos que esto reporta están avalados desde la antigüedad (Booth, 1964; Button & Noyes, 1964; Aitken & Senn, 1965; Booth, 1965;
Booth, 1969).
Diversas investigaciones se han centrado en cuantificar las ventajas que se
3
producen en los suelos y los cultivos tras la adición de algas (Booth, 1964; Button
& Noyes, 1964; Aitken & Senn, 1965; Booth, 1965; Stephenson, 1966; Booth, 1969).
Desde el punto de vista agrícola las algas actúan a tres niveles: (i) como fertilizante, debido a su aporte de nutrientes (principalmente K), (ii) como mejorante de las propiedades físicas del suelo, debido principalmente a su alto contenido en ficocoloides y (iii) como bioestimulante, debido a su contenido en fitohormonas, fundamentalmente auxinas y citoquininas. La combinación de estas acciones produce mejoras notables en el rendimiento y la calidad de las cosechas.
Según García y Martel (2000), el interés agronómico de las algas reside en su contenido en:
Polisacáridos matriciales: alginatos, carragenatos, agar, ulvanos, mucopolisacáridos, y sus oligosacáridos.
Polisacáridos de reserva (manitol, fucoidan, laminarano, almidón florideo), y de pared (celulosa y hemicelulosa).
Macronutrientes: nitrógeno (aminoácidos), fósforo, potasio, calcio, magnesio.
Oligoelementos.
Bioantioxidantes y activadores (polifenoles, xantofilas, carotenoides, enzimas).
Fitohormonas y reguladores del crecimiento (citoquininas, oligosacáridos, betaínas).
Biotoxinas, inhibidores y repelentes (compuestos aromáticos y terpenoides halogenados con actividad fungicida, bactericida, insecticida, acaricida y nematicida).
Estos elementos pueden actuar (i) sobre las plantas: estimulando la germinación, activando el crecimiento, la producción, la capacidad fotosintética, las defensas, la resistencia a la sequía y al estrés; (ii) sobre la calidad del fruto: estimulando la floración y el cuajado, aumentando el contenido de azúcares, de ácidos grasos poliinsaturados en las semillas y la perdurabilidad; (iii) sobre el suelo: como corrector de acidez y carencias minerales, estabilizante de la estructura, activador de la microfauna, aportando nutrientes y reduciendo la salinidad; y (iv) sobre parásitos y patógenos: como vermífugo, repelente de nematodos, de hongos y de ácaros (Tasende & Peteiro, 2000).
2.1. Las algas como fertilizante
La capacidad fertilizante de las algas depende del tipo y estado fisiológico de las mismas, del proceso de aplicación o de las condiciones y el momento de recolección (Christensen, 1992; Lobban & Harrison, 1994), presentando también una gran variabilidad estacional (Sharma et al., 2012). La mayoría de los fertilizantes comerciales desarrollados a partir de algas están elaborados a partir de algas pardas. Las principales especies que se utilizan para aplicación en la agricultura son Ascophyllum nodosum, Laminaria sp., Eklonia maxima, Macrocystis pyriphera y Lessonia species (McHugh, 2003).
Atendiendo exclusivamente al aporte mineral que las algas pueden hacer al suelo, cabe destacar el elevado contenido en potasio de las algas pardas. Además tienen una gran cantidad de nitrógeno, pudiendo llegar a suponer el 35% de su peso seco (García & Martel, 2000), aunque este contenido es muy variable en función de la especie y el estado de la biomasa algal. Por ello, una forma de asegurar cierto contenido en nitrógeno es la fertilización previa de las algas (Moreno et al., 1998;
García & Martel, 2000); motivo por el cual, algunos productos anuncian en sus etiquetas la procedencia de algas cultivadas. Otra posibilidad es elaborar productos
4
a base de algas que contengan otros materiales orgánicos ricos en N. Por ejemplo, Illera et al. (2015) encontraron que un compost elaborado a partir de algas, con restos de pescado que lo enriquecía en N, poseía un alto poder fertilizante debido a su contenido inicial en N mineral y la liberación de más N por causa de la mineralización.
Por otra parte, las algas también pueden resultar de gran interés para la fertilización de los suelos deficientes en calcio y magnesio, como demostró Mazé et al. (1993), especialmente cuando se utilizan algas calcáreas y debido a los restos de conchas y arenas que las acompañan en los arribazones.
Además, otra propiedad que resulta de interés es que poseen una baja relación C/N (Dring & Dring, 1991), por lo que, de manera general, la velocidad de mineralización será rápida. Otra ventaja añadida de la fertilización con algas es la ausencia de semillas de malas hierbas y patógenos, propios de otros abonos orgánicos.
2.2. Las algas como mejorante de las propiedades físicas del suelo Las propiedades de las algas como mejorantes del suelo residen principalmente en su contenido en ficocoloides (Dhargalkar & Untawale, 1980; García & Martel, 2000).
Dentro de estos destacan los alginatos, que son polímeros con propiedades viscosantes, gelificantes, emulgentes y estabilizantes en solución acuosa, con nula toxicidad (García & Martel, 2000), que ayudan a mejorar la estructura del suelo (Primo, 1978; France, 1980; Povolny, 1981), promoviendo la formación de agregados (Dhargalkar & Pereira, 2005) y ayudando a reducir la erosión (Hénin et al., 1969). Además también actúan como hidratantes, ya que forman una retícula en la que se almacena gran cantidad de agua (García & Martel, 2000).
Estos polímeros también poseen numerosos grupos polares que ayudan a aumentar la capacidad de intercambio catiónico, a la vez que retienen metales pesados, actuando como remediadores de suelos contaminados (García & Martel, 2000; Sathya et al., 2010).
Por otro lado, estos compuestos aumentan la actividad biológica del suelo (López, 1999), ya que al mejorar su estructura también lo hacen las condiciones de vida de los microorganismos. Además, las algas también aportan reguladores de crecimiento (Mooney & Staden, 1985; Senn, 1987) que van a ser beneficiosos para la actividad biológica del suelo.
Al añadir algas al suelo también se hace un aporte importante de materia orgánica con todos los beneficios que eso supone para el mismo (Dhargalkar & Untawale, 1980; Lobban & Harrison, 1994; McHugh, 2003; Chapman, 2012). Winberg et al.
(2013) obtuvieron un compost con excelentes propiedades como acondicionador de suelo al compostar Microdictyon umbilicatum con restos de cosecha.
2.3. Las algas como bioestimulante
Por encargo de la UE, Patrick du Jardin (2012) hizo un informe como resultado de una profunda revisión bibliográfica en el que definía los bioestimulantes como
“sustancias y materiales, con la excepción de nutrientes y pesticidas, que cuando son aplicados a las plantas, semillas o sustratos de cultivo tienen la capacidad de modificar procesos fisiológicos de las plantas, pudiendo beneficiar el crecimiento y/o resistencia al estrés". Este autor, además, clasifica los bioestimulantes en ocho categorías:
5
Sustancias húmicas
Materiales orgánicos complejos
Elementos químicos beneficiosos
Sales inorgánicas
Extractos de algas
Quitina y derivados de quitosano
Antitranspirantes
Aminoácidos
El poder de las algas como reguladoras de crecimiento reside en su contenido en auxinas y citoquininas, hormonas involucradas en el crecimiento, implicadas directamente en procesos de elongación celular, desarrollo del sistema radicular o el crecimiento secundario y en la movilización de nutrientes en los órganos vegetativos (Blunden, 1991; Jeannin et al., 1991; Hong et al., 1995; Arthur et al., 2003).
Estos reguladores actúan sobre los procesos fisiológicos de las platas, principalmente en los siguientes aspectos:
Regulando el crecimiento.
Mejorando el sistema radicular.
Aumentando el crecimiento e incrementando las cosechas.
Confiriendo resistencia al estrés.
La aplicación de algas a los cultivos mejora el sistema radicular, aumentando el número de raíces laterales y la longitud de las mismas (Jones & Van Staden, 1997) con la consecuente mejora en la cosecha de frutos y semillas (Senn, 1987; Arthur et al., 2003; Zurawicz et al., 2004). Ese beneficio viene por partida doble con la aplicación de algas, ya que la mejora del suelo va a propiciar las condiciones para las raíces, a la vez que el efecto bioestimulante va a promover su desarrollo.
Las algas son ricas en citoquininas y auxinas, fitorreguladores involucrados en el crecimiento y en la movilización de nutrientes en los órganos vegetativos (Hong et al., 1995). La adición de algas a los cultivos ayuda a mejorar su crecimiento y la calidad de las cosechas. Además, la mejora del sistema radicular, citada anteriormente, también va a provocar la consecuente mejora del sistema aéreo.
Ante una situación de estrés, las plantas utilizan ciertos organismos de protección frente a la agresión, ya sean bióticos o abióticos. Dentro de los compuestos que podemos encontrar en las algas, existen agentes quelatantes como ácidos algínicos, fúlvicos y manitol así como vitaminas, cerca de 5000 enzimas y algunos compuestos biocidas que controlan algunas plagas y enfermedades de las plantas (Crouch & Van Staden, 1992), lo que ayuda a la planta a afrontar el estrés biótico.
Zhang & Ervin (2004) demostraron las presencia de citoquininas en los extractos de algas, que aplicadas de forma preventiva, confieren a la planta resistencia al estrés (Crouch & Van Staden, 1992; Sánchez & Pérez, 2015). Además sus propiedades hidratantes (García & Martel, 2000) le confieren resistencia a la sequía y ayudan a la recuperación tras un periodo de falta de agua, salinidad o temperaturas extremas.
Se ha demostrado (Lizzi et al., 1998) que al aplicar extractos de algas de Ascophyllum nodosum a las hojas se reduce significativamente la infección por mildiu en plantas infectadas por Phytofthora capsici y Plasmopara vitivola.
6
3. Las algas en agricultura ecológica
El aumento de la producción agraria y el deterioro medioambiental que conlleva obliga a usar nuevos sistemas de producción más respetuosos con el medio ambiente, reduciendo la utilización de productos químicos y usando nuevas tecnologías que permitan asegurar la calidad y los rendimientos de las cosechas, a la vez que reducen o eliminan los efectos negativos para el medio ambiente.
La agroecología debe potenciar todos sus medios para responder con soluciones eficientes a la sociedad. Para ello se deben buscar productos mediante los cuales se obtengan los objetivos deseados en el contexto de una agricultura sostenible y segura.
En España, el uso de las algas en agricultura ecológica está permitido como enmienda y como fertilizante tal y como se contempla en el Reglamento (CE) 889/2008, que indica que éstas pueden ser utilizadas cuando se obtengan directamente mediante procedimientos físicos, extracción con agua o soluciones acuosas (ácidas o alcalinas) o fermentación. Son un abono y/o enmienda muy interesante en este sistema de cultivo por su elevada calidad.
A pesar de la importancia creciente de la agricultura ecológica, no abundan los fertilizantes de calidad que puedan ser utilizados en este sistema de cultivo, por ello parece muy oportuno el estudio del uso respetuoso y responsable de las algas con este fin.
Illera et al. (2013) realizaron un compost a partir de algas (20%), restos de pescado (20%) y corteza de pino (60%) y tras una amplia caracterización física y química afirmaron que podía ser utilizado como enmienda orgánica y/o sustrato de cultivo en sistemas de agricultura ecológica con total garantía.
4. Bibliografía
Aitken, J., Senn, T., 1965. Seaweed products as a fertilizer and soil conditioner for horticultural crops. Bot. Mar. 8, 144-147.
Arthur, G., Stirk, W., Van Staden, J., Scott, P., 2003. Effect of a seaweed concentrate on the growth and yield of three varieties of Capsicum annuum. S. Afr. J. Bot. 69, 207-211.
Blunden, G., 1991. Agricultural uses of seaweeds and seaweed extracts. Seaweed resources in Europe: uses and potential.Wiley, Chichester , 65-81.
Booth, C.O., 1964. Seaweed has possibilities apart from its fertilizer use. Grower 62, 442-443.
Booth, E., 1969. The manufacture and properties of liquid seaweed extracts. 6, 655- 662.
Booth, E., 1965. The manurial value of seaweed. Bot. Mar. 8, 138-143.
Button, E., Noyes, C., 1964. Effect of a seaweed extract upon emergence and survival of seedlings of creeping red fescue. Agron. J. 56, 444-445.
Chapman, V., 2012. Seaweeds and their Uses. Springer Science & Business Media.
Chapman, V., Chapman, D., 1980. Sea vegetables (algae as food for man), in:
Anonymous , Seaweeds and their Uses. Springer, pp. 62-97.
Christensen, B.T., 1992. Physical fractionation of soil and organic matter in primary particle size and density separates, in: Anonymous , Advances in soil science.
Springer, pp. 1-90.
Christie, H., Norderhaug, K.M., Fredriksen, S., 2009. Macrophytes as habitat for
7
fauna. Mar. Ecol. Prog. Ser. 396, 221-233.
Crouch, L., Van Staden, J., 1992. Evidence of the presence of plant growth regulators in commercial seaweed products. Department of Botany, University of Natal, Republic of South Africa. Ed.
Dhargalkar, V., Pereira, N., 2005. Seaweed: promising plant of the millennium.
Dhargalkar, V., Untawale, A., 1980. Some observations on the effect of seaweed liquid fertilizers on the higher plants.
Dring, M.J., Dring, M.H., 1991. The Biology of Marine Plants. Cambridge University Press.
du Jardin, P., 2012. The Science of Plant Biostimulants–A bibliographic analysis, Ad hoc study report .
France, R., 1980. Catalytic soil additive. Patente belga , 7497.
García, R., Martel, Q., 2000. G. Usos y aplicaciones de macroalgas, microalgas y cianobacterias en agricultura ecológica. The Plant Pathology Journal 23, 90-96.
Hénin, S., Gras, R., Monnier, G., 1969. Le Profil Cultural: L'État Physique Du Sol Et Ses Conséquences Agronomiques. Masson Paris.
Hong, Y.P., Chen, C.C., Cheng, H.L., Lin, C.H., 1995. Analysis of Auxin and Cytokinin Activity of Commercial Aqueous Seaweed Extract/Analyse der Auxin-und Cytokininaktivität eines kommerziellen wäßrigen Algenextrakts.
Gartenbauwissenschaft , 191-194.
Illera‐Vives, M., López‐Fabal, A., López‐Mosquera, M.E., Ribeiro, H.M., 2015.
Mineralization dynamics in soil fertilized with seaweed–fish waste compost. J. Sci.
Food Agric.
Illera-Vives, M., Labandeira, S.S., López-Mosquera, M., 2013. Production of compost from marine waste: evaluation of the product for use in ecological agriculture. J. Appl. Phycol. 25, 1395-1403.
Jeannin, I., Lescure, J., Morot-Gaudry, J., 1991. The effects of aqueous seaweed sprays on the growth of maize. Bot. Mar. 34, 469-474.
Jones, N., Van Staden, J., 1997. The effect of a seaweed application on the rooting of pine cuttings. S. Afr. J. Bot. 63, 141-145.
Lizzi, Y., Coulomb, C., Polian, C., Coulomb, P.J., Coulomb, P.O., 1998. L'algue face au Mildiou: quel avenir? Des résultats de laboratoire très encourageants. Phytoma- La Défense des végétaux , 29-30.
Lobban, C.S., Harrison, P.J., 1994. Seaweed Ecology and Physiology. Cambridge University Press.
López, B.C., 1999. Enzimas-algas: posibilidades de su uso para estimular la producción agrícola y mejorar los suelos. Terra 17.
Mauseth, J., 2008. Botany: An Introduction of Plant Biology Jones and Bartletts Publishers. Inc., London, UK .
Mazé, J., Morand, P., Potoky, P., 1993. Stabilisation of ‘Green tides’ Ulva by a method of composting with a view to pollution limitation. J. Appl. Phycol. 5, 183-190.
McHugh, D., 2003. A guide to the seaweed industry. Food and Agriculture Organization of the United Nations. Fisheries Technical Paper 441.
Mooney, P., Staden, J.v., 1985. Effect of seaweed concentrate on the growth of wheat under conditions of water stress. S. Afr. J. Sci.
Morand, P., Briand, X., 1996. Excessive growth of macroalgae: a symptom of environmental disturbance. Bot. Mar. 39, 491-516.
Moreno, P., Petkov, G., Ramazanov, Z., Garsia, G., 1998. Lipids, fatty acids and sterols of Cystoseira abies-marina. Bot. Mar. 41, 375-378.
Niell, F., Fernández, C., Figueroa, F., Figueiras, F., Fuentes, J., Pérez-Llorens, J., Garcia-Sánchez, M., Hernández, I., Fernández, J., Espejo, M., 1996. Spanish
8
Atlantic coasts, in: Anonymous , Marine Benthic Vegetation. Springer, pp. 265-281.
Povolny, M., 1981. The effect of the steeping of peat-cellulose flowerpots (Jiffypots) in extracts of seaweeds on the quality of tomato seedlings. 8, 730-733.
Primo, A.M., 1978. Seaweed extract product and methods of producing and utilizing same .
Rosenberg, G., Ramus, J., 1984. Uptake of inorganic nitrogen and seaweed surface area: volume ratios. Aquat. Bot. 19, 65-72.
Sánchez, T.A., Pérez, J.E.M., 2015. Efecto de la aplicación de bioactivadores y del raleo manual de frutos sobre el rendimiento y la calidad de melón (Cucumis melo L.) bajo cultivo protegido en Costa Rica. Tecnología en Marcha 28, 15-25.
Sathya, B., Indu, H., Seenivasan, R., Geetha, S., 2010. Influence of seaweed liquid fertilizer on the growth and biochemical composition of legume crop, Cajanus cajan (L.) Mill sp. Journal of Phytology 2.
Senn, T.L., 1987. Seaweed and Plant Growth. TL Senn.
Sharma, S., Lyons, G., McRoberts, C., McCall, D., Carmichael, E., Andrews, F., Swan, R., McCormack, R., Mellon, R., 2012. Biostimulant activity of brown seaweed species from Strangford Lough: compositional analyses of polysaccharides and bioassay of extracts using mung bean (Vigno mungo L.) and pak choi (Brassica rapa chinensis L.). J. Appl. Phycol. 24, 1081-1091.
Stephenson, W., 1966. The effect of hydrolysed seaweed on certain plant pests and diseases. 5, 405-415.
Tasende, M.G., Peteiro, C., 2000. Explotación de las macroalgas marinas: Galicia como caso de estudio hacia una gestión sostenible de los recursos. Pesca sostenible , 116.
Winberg, P., de Mestre, C., Willis, S., 2013. Evaluating Microdictyon umbilicatum bloom biomass as a compost conditioner for Australian, native coastal plants, Rhagodia candoleana and Banksia integrifolia. Compost Sci. Util. 21, 64-74.
Zhang, X., Ervin, E., 2004. Cytokinin-containing seaweed and humic acid extracts associated with creeping bentgrass leaf cytokinins and drought resistance. Crop Sci.
44, 1737-1745.
Zurawicz, E., Masny, A., Basak, A., 2004. Productivity stimulation in strawberry by application of plant bioregulators. Acta horticulturae .