Efectos de la quema en la composición y función de las comunidades microbianas del suelo en la sabana de pastizal de Arauca, Arauca, Colombia

Abstract

El suelo es una matriz mineral y biológica compleja. En él habitan diferentes grupos de microorganismos, los cuales cumplen funciones específicas en el ciclo de los nutrientes (e.g., carbono y nitrógeno) e interactúan dinámicamente entre sí. Perturbaciones físicas, biológicas y químicas pueden afectar estas interacciones, generando disminución en la calidad del suelo. Entre estas se encuentran las quemas y los incendios forestales, cuyos efectos en los microorganismos del suelo han sido estudiados durante estos últimos años, evidenciando cambios en la riqueza y abundancia de especies. Entre los sistemas propensos a quemas o incendios forestales encontramos las sabanas de Arauca, ubicadas en la región de la Orinoquia de Colombia. Este ecosistema es susceptible a quemas debido a su vegetación (e.g. herbáceas y gramíneas), climatología (régimen unimodal) y actividades agrícolas (e.g. ganadería extensiva). El presente trabajo evaluó el efecto de las quemas en los microorganismos del suelo de pastizal del Municipio de Arauca, Arauca, Colombia; para ello se realizó un experimento in situ que consistió en quemas de baja intensidad, registrando la composición microbiana mediante metataxonómia y técnicas bioinformáticas, y sus grupos funcionales a través de cultivos selectivos en diferentes tiempos (antes de la quema y a las 24 horas, 30 días y 4 meses posteriores a la quema). Inicialmente, no se encontró diferencias significativas entres los suelos quemados y de control antes de la quema y 24 horas después, con relación a los cultivos e identificación de las comunidades microbianas cultivables. Los efectos significativos sobre las comunidades bacterianas fueron obtenidos a los 30 días posteriores a la quema, donde los filos Proteobacterias y Bacteroidota presentaron abundancia diferencial en las parcelas quemadas, Sin embargo, esta distinción disminuye a los 4 meses del experimento. Paralelamente, para los microorganismos relacionados con la fijación del nitrógeno y la solubilización de fosfatos se encontró un incremento significativo de la población debido a la quema solo a los 4 meses. Por otro lado, se registró un incremento significativo de la población de los microorganismos celulolíticos a los 30 días y 4 meses en las parcelas quemadas en comparación con los controles. Los resultados muestran que la quema de baja intensidad genera efectos transitorios sobre las comunidades microbianas; sin embargo, factores ambientales como el inicio de la temporada de lluvia podrían haber favorecido la recuperación del microbioma del suelo. (Texto tomado de la fuente).

Soil is a complex mineral and biological matrix, formed by parent material located in the Earth's crust. Different groups of microorganisms inhabit it, each performing specific functions in the nutrient cycle (e.g., carbon and nitrogen) and interacting dynamically with each other. Physical, biological, and chemical disturbances can affect these interactions, leading to a decrease in soil quality. Among these disturbances are burns and wildfires, whose effects on soil microorganisms have been studied in recent years, showing changes in species richness and abundance. Within the systems prone to burns or wildfires are the savannas of Arauca, located in the Orinoquia region of Colombia. This ecosystem is susceptible to burns due to its vegetation (e.g., herbs and grasses), climatology (unimodal regime), and agricultural activities (e.g., extensive livestock farming). The present study evaluated the effect of burning on soil microorganisms in the grasslands of the Municipality of Arauca, Arauca, Colombia. An in situ experiment was conducted, which involved low-intensity burns, recording microbial composition with meta-taxonomy and bioinformatics techniques, and functional groups through selective cultures at different times (before the burn and at 24 hours, 30 days, and 4 months post-burn). Initially, no significant differences were found between the burned and control soils before the burn and 24 hours after, regarding the cultures and identification of cultivable microbial communities. Significant effects on bacterial communities were observed 30 days post-burn, with the phylum Proteobacteria and Bacteroidota differential abundance in the burned plots. Nevertheless, this distinction decreased 4 months into the experiment. Additionally, for microorganisms related to nitrogen fixation and phosphate solubilization, a significant population increase due to the burn was found only at 4 months. Also, a significant increase in the population of cellulolytic microorganisms was recorded at 30 days and 4 months in the burned plots compared to the controls. The results show that low-intensity burning generates transient effects on microbial communities;However, environmental factors such as the onset of the rainy season could have favored the recovery of the soil microbiome.