El cambio climático y sus distintas manifestaciones, como temperaturas extremas incluidas las olas de calor o frío, los episodios de sequía o inundación por lluvias cortas e intensas, entre otras, provocan estrés abiótico y favorecen la aparición de estrés del tipo biótico en las plantas.

En el caso de Chile, por su ubicación en el hemisferio sur y su cercanía al agujero de ozono, al estrés causado por el cambio climático se suma la radiación UV que en los meses de verano alcanza niveles extremos (Figura 1).

Si bien es cierto, la radiación UV no podría considerarse un efecto directo del cambio climático, este altera los patrones de circulación atmosférica y nubosidad, provocando cambios en la temperatura y dinámica estratosférica que pueden modificar el tamaño y comportamiento de la capa de ozono.

Existe mucha evidencia científica y difusión acerca de los efectos del estrés biótico y abiótico sobre las plantas, sin embargo, poco se conoce acerca de los efectos del cambio climático sobre el suelo y sus propiedades físicas, químicas y biológicas.

En el presente artículo se resumen los efectos de las altas temperaturas y radiación ultravioleta sobre la calidad del suelo.

TEMPERATURA Y RADIACIÓN ULTRAVIOLETA

La temperatura y la radiación ultravioleta (UV) son dos factores ambientales que normalmente actúan de manera simultánea. Aunque son fenómenos distintos, están estrechamente relacionados en sus efectos sobre el suelo, los microorganismos, las raíces y las plantas.

La radiación solar total incluye luz visible, infrarroja y una pequeña fracción de UV (Figura 2). La radiación UV se divide en tres rangos de longitud de onda:

1. UVA (315-400 nm): Llega en mayor proporción a la superficie terrestre, ya que es la menos absorbida por la
capa de ozono. Es utilizada por la planta en el proceso de fotosíntesis.

2. UVB (280-315 nm): Una parte significativa de la UVB es absorbida por la capa de ozono, pero una proporción
importante llega a la superficie terrestre, especialmente en altitudes elevadas y en regiones con adelgazamiento de la capa de ozono, como es el caso de Chile. Esta es la radiación más peligrosa para los seres vivos.

3. UVC (100-280 nm): Es la radiación UV de mayor energía, pero es completamente absorbida por la atmósfera terrestre (oxígeno y ozono) y no llega a la superficie terrestre. Debido a su alta energía, la UVC es germicida y se utiliza para esterilizar superficies y agua.

Aunque la mayor parte del calentamiento proviene del infrarrojo, la UV incrementa la temperatura de la superficie del suelo al aumentar la absorción de energía en la capa superior.

EFECTOS DE LA TEMPERATURA Y LA RADIACIÓN UV SOBRE EL SUELO

Las altas temperaturas ejercen un impacto significativo sobre el suelo, manifestándose principalmente a través de alteraciones en la dinámica del nitrógeno, la actividad microbiana y la estabilidad estructural. El aumento de la temperatura del suelo puede reducir la concentración de nitrógeno inorgánico en el suelo, producto de la inhibición de enzimas como la ureasa en la rizosfera.

Simultáneamente, la estructura y diversidad de las comunidades microbianas se ven modificadas. A temperaturas elevadas, disminuye la diversidad y se altera el metabolismo microbiano, condicionando procesos como la descomposición de materia orgánica.

Además, bajo condiciones extremas, proliferan microorganismos termófilos que participan activamente en los ciclos de carbono, nitrógeno y azufre, mientras que los mesófilos resultan inhibidos, lo que repercute en la dinámica de nutrientes en las capas superficiales del suelo.

La temperatura, junto con la humedad, influye de manera importante en la estabilidad de los agregados del suelo, una característica regulada en parte por la biota microbiana. Variaciones en estas condiciones pueden incrementar
la susceptibilidad del suelo a la erosión o debilitar su estructura, dependiendo del tipo de suelo.

Por otro lado, la radiación ultravioleta (UV), especialmente la fracción UV-B, promueve la fotodegradación de la materia orgánica disuelta y particulada, reduciendo la fracción disponible para el metabolismo microbiano y acelerando su mineralización.

Este proceso altera la dinámica del carbono, especialmente en sistemas expuestos directamente a la radiación solar. La exposición a radiación UV puede modificar la actividad de las comunidades microbianas en la superficie del suelo, afectando la descomposición y ciclaje de nutrientes mediante efectos directos sobre microorganismos sensibles y efectos indirectos a través de cambios en la química de la materia orgánica.

La interacción entre radiación UV y humedad superficial resulta crucial, ya que la radiación incrementa la temperatura y la evaporación, disminuyendo la humedad del suelo y afectando la tolerancia de las plantas al estrés. A su vez, la humedad modula la sensibilidad de las plantas y microorganismos a la radiación, generando respuestas ecosistémicas complejas y determinantes para la resiliencia frente a cambios ambientales.

Cuando se combinan las altas temperaturas y la radiación UV, ambos factores pueden modificar la disponibilidad y el ciclo del nitrógeno mediante alteraciones en la actividad enzimática. Por ejemplo, el aumento de temperatura reduce el nitrógeno inorgánico, mientras que la radiación UV-B favorece la proteólisis en la rizosfera, modificando el balance de este nutriente.

En conjunto, estos factores alteran la composición microbiana, reducen la actividad de ciertos grupos y favorecen la proliferación de otros, como los termófilos, generando efectos sinérgicos sobre la estabilidad del suelo y los ciclos biogeoquímicos.

Además, la combinación de calor y radiación UV acelera la descomposición de la materia orgánica a través de procesos fotoquímicos y térmicos, reduciendo la retención de carbono en la superficie del suelo (Figura 3).

EFECTOS SOBRE LOS PATÓGENOS DEL SUELO

El aumento de la temperatura ejerce una influencia significativa sobre los patógenos del suelo, principalmente a través de la modificación de la estructura microbiana. Cuando el suelo es expuesto a temperaturas elevadas, incluso durante periodos < 48 horas, se observan alteraciones notorias en la abundancia, diversidad y actividad metabólica de bacterias y hongos.

Estos cambios afectan tanto a los microorganismos benéficos como a los patógenos, incidiendo en la competencia microbiana y en la capacidad de supervivencia de los agentes fitopatógenos.

Un buen ejemplo de esto es la respuesta de los nematodos entomopatógenos, utilizados habitualmente como agentes de biocontrol. Estos organismos presentan una baja tolerancia a la temperatura, lo que reduce su eficacia bajo condiciones térmicas extremas.

Por otra parte, en ambientes áridos, la elevada temperatura selecciona cepas patógenas adaptadas, como Fusarium spp., Pythium spp. y Rhizoctonia solani, que logran prosperar donde la humedad es limitada y el estrés térmico favorece su supervivencia frente a otros microorganismos (Figura 4).

En cuanto a los efectos de la radiación ultravioleta (UV) sobre los patógenos del suelo, destacan los daños directos generados por las fracciones UV-B y UV-C. La exposición a radiación UV produce lesiones en el ADN, como la formación de dímeros, inactivación de enzimas clave y aumento de la permeabilidad de las membranas celulares, lo que compromete la viabilidad microbiana.

Estos efectos disminuyen la supervivencia de diversos patógenos en la superficie del suelo o en restos vegetales expuestos a la luz solar. Sin embargo, la vulnerabilidad de los patógenos varía según su ciclo de vida.

Por ejemplo, en Fusarium oxysporum, las etapas tempranas de germinación presentan mayor actividad de fotoliasa y, por ende, una capacidad de reparación más eficiente, aunque también una mayor sensibilidad si
la radiación es intensa.

En fases avanzadas, como la formación de micelio, se activan mecanismos de reparación independientes de la luz, incrementando la resistencia del patógeno frente a la radiación. Este comportamiento determina la capacidad de los patógenos para sobrevivir a exposiciones UV repentinas en la superficie del suelo. 

La radiación UV no solo afecta a los patógenos, sino también a sus antagonistas, como los nematodos entomopatógenos. Una exposición prolongada puede provocar mortalidad total de estos organismos, lo que puede traducirse en un aumento de los patógenos normalmente controlados por estos agentes biológicos, debido a la disminución de la presión antagonista.

Cuando se combinan el aumento de temperatura y la radiación UV, se genera una presión selectiva hacia patógenos más tolerantes, especialmente aquellos que poseen mecanismos eficientes de reparación de ADN, capacidad para formar estructuras de resistencia o ciclos de vida que evitan la exposición directa a la radiación, como los patógenos vasculares o radiculares.

Además, estos factores modifican la diversidad del microbioma no patógeno, disminuyendo la capacidad del suelo para suprimir enfermedades, ya que un microbioma empobrecido favorece la invasión patogénica.

Las consecuencias agronómicas de estos procesos se reflejan en un mayor riesgo de enfermedades provocadas por patógenos adaptados a ambientes cálidos y secos, como Fusarium y Rhizoctonia, así como en la pérdida de eficacia de agentes de biocontrol sensibles a la temperatura y radiación UV, como los nematodos entomopatógenos.

Asimismo, se observa una alteración en el equilibrio del microbioma del suelo, lo que reduce su capacidad natural para suprimir enfermedades. Frente a este escenario, aumenta la dependencia de prácticas de manejo agronómico, tales como el uso de cultivos de cobertera, enmiendas orgánicas y la selección de cultivos tolerantes, para mitigar los efectos adversos de la combinación de calor y radiación UV sobre la sanidad del suelo.

PROFUNDIDAD DE LOS EFECTOS

La temperatura del aire logra penetrar en el suelo de manera gradual, dependiendo de la textura, humedad y cobertura superficial. Diversos estudios demuestran que las fluctuaciones térmicas del aire inducen modificaciones medibles sobre la comunidad microbiana, lo que implica que el gradiente térmico alcanza más allá de los primeros milímetros del perfil edáfico.

Elevadas temperaturas en períodos cortos (< 48 h) generan cambios significativos en parámetros como pH, carbono disuelto, metales extraíbles y actividad microbiana, afectando capas donde reside la comunidad microbiana, típicamente entre 0 y 15 cm.

En suelos de zonas áridas, el calor impacta directamente la viabilidad y competencia de patógenos como Fusarium, Pythium o Rhizoctonia, organismos que suelen habitar entre 0 y 20 cm de profundidad, lo que evidencia que la penetración térmica es suficiente para modificar procesos biológicos relevantes.

En síntesis, la temperatura afecta principalmente la zona superficial (0–10 cm), pero puede influir en procesos biológicos hasta 20–30 cm, especialmente en suelos arenosos y secos con alta conductividad térmica.

En contraste, la radiación UV presenta una capacidad de penetración muy limitada en el suelo, debido a la absorción eficiente por minerales, materia orgánica y las sombras generadas por los agregados edáficos.

Específicamente, la fracción UV-B solo afecta las capas muy superficiales, generalmente entre 0 y 2 mm, lo que restringe su acción directa a la materia orgánica y microorganismos expuestos en la superficie. Aunque la UV solo incide físicamente en los primeros milímetros, puede alterar dinámicas patogénicas y procesos de biocontrol en todo el perfil activo del suelo.

Desde una perspectiva biológica, tanto la temperatura como la radiación UV trascienden su limitada penetración física mediante cascadas ecológicas que afectan el microbioma y los ciclos biogeoquímicos a mayores profundidades.

Cambios térmicos repentinos alteran la diversidad, el metabolismo, el pH y la disponibilidad de nutrientes, modificando las comunidades microbianas hasta los 15–20 cm. Un microbioma empobrecido, producto de estos factores, incrementa la susceptibilidad del suelo al ataque de patógenos en distintas profundidades.

Paralelamente, la degradación de materia orgánica superficial por UV reduce el aporte de carbono hacia capas más profundas, afectando la nutrición microbiana y la competitividad entre patógenos y antagonistas en horizontes de 5–30 cm.

En conjunto, la interacción entre temperatura y radiación UV determina la estructura y función microbiana en el suelo, condicionando la dinámica de patógenos y la eficacia de los agentes de biocontrol en el sistema edáfico.

CONCLUSIONES

La evidencia científica muestra que las altas temperaturas y la radiación UV afectan el significativamente la calidad del suelo, modificando:

1. la disponibilidad de nutrientes (especialmente N)

2. la estructura y dinámica de comunidades microbianas benéficas y patógenas

3. la estabilidad de los agregados del suelo y por lo tanto la estructura del suelo

4. los flujos de carbono mediante aceleración de la fotodegradación de la materia orgánica.

Estos procesos reducen la resiliencia de los suelos agrícolas y naturales frente al cambio climático, y subrayan la importancia de estrategias de mitigación como un buen manejo del agua de riego, el uso de cubiertas vegetales, manejo de materia orgánica y reducción de exposición directa a la radiación solar.