Tradicionalmente, sin embargo, los bioestimulantes se clasifican por el material de origen. Una lista no exhaustiva de bioestimulantes incluye extracto de algas marinas (SWE), extractos de plantas (PE), quitosano (CH), ácido húmico y fúlvico (HFA) e hidrolizados de proteínas (PH) (du Jardin, 2015; Colla y Rouphael, 2015). Esta agrupación es muy útil para las comparaciones de actividad, ya que uno asocia los productos con un grupo químico orgánico específico, con la excepción de los extractos de plantas para los que se dispone de mucha menos información sobre la composición química (Xu y Geelen, 2018). Sin embargo, las bioactividades atribuidas a los bioestimulantes son muy diversas, lo que sugiere la presencia de múltiples compuestos activos (Yakhin et al., 2017). Las algas marinas, por ejemplo, contienen varias sustancias químicas a las que se puede atribuir actividad bioestimulante (Carmody et al., 2020; Langowski et al., 2021). La mayoría de los bioestimulantes son mezclas y muestran una diversidad de propiedades beneficiosas, lo que sugiere que la determinación de la eficacia de un bioestimulante será compleja.

Determinar la eficacia de los bioestimulantes dependerá del bioensayo que se utilice y de lo bien que se haya descrito su composición química. El análisis de ambos factores es un trabajo en curso y requiere una investigación más dedicada a recoger los detalles. Se han hecho intentos de evaluar la eficacia media de los bioestimulantes basándose en lo que ha aparecido hasta ahora en la literatura (Jing et al., 2022; Herrmann et al., 2022). Estos estudios proporcionan nuevos conocimientos sobre los factores que influyen en la eficacia de los bioestimulantes, aunque las interpretaciones deben hacerse con cautela, ya que los análisis se realizaron utilizando datos publicados para los que especulamos que existe un sesgo hacia la presentación de resultados principalmente positivos. Una conclusión inicial que se puede extraer es que es necesario dar a conocer también los resultados negativos del uso de bioestimulantes. Estos datos serían muy valiosos para conocer las condiciones en las que se deben aplicar los bioestimulantes, así como para identificar los parámetros que influyen negativamente en su eficacia.

En este contexto, es de interés presentar cómo se organizan los resultados de bioestimulantes y biopesticidas y cómo se estructura la base de datos (Fig. 1) generada en un proyecto llamado Bio2Bio (Jing et al., 2022b y artículo en revisión). Las comparaciones entre diferentes productos bioestimulantes se realizan idealmente llevando a cabo tratamientos paralelos en un diseño de bloques aleatorizados (Hartung, et al., 2019). En estas condiciones, la variación de factores externos no controlados por el experimento suele ser limitada y las comparaciones más fiables. El número de productos bioestimulantes en el mercado y los numerosos experimentos de cribado realizados por los laboratorios de investigación a nivel mundial no permiten establecer este tipo de experimentos. Por lo tanto, se necesitan métodos alternativos para realizar comparaciones. En el proyecto Bio2Bio, realizamos 38 bioensayos y analizamos 64 extractos diferentes de residuos de biomasa. Para comparar las actividades de estos extractos en los diferentes bioensayos, los datos se recogieron y organizaron utilizando el software Tableau. Se analizaron las biomasas para detectar la presencia de residuos de pesticidas con el fin de duplicar los resultados y evitar la identificación de compuestos utilizados durante la producción de cultivos. También se comprobó la ecotoxicidad de los extractos, ya que varios ensayos con biopesticidas controlan la viabilidad de los patógenos. Las toxinas generales son eficaces, pero rara vez dan lugar a productos valiosos, ya que estos productos no pasan la legislación. Paralelamente, los extractos se sometieron a varios bioensayos y los datos brutos se introdujeron en el programa Tableau. Dado que cada bioensayo sigue un sistema de puntuación único, no es posible comparar directamente los datos. Para abordar esta cuestión, normalizamos los datos siguiendo una ecuación lineal (max-min) y nos referimos a esto como el índice BBC (Ugena et al., 2018).

Fig. 1. Comparación de las actividades bioestimulantes y biopesticidas utilizando una base de datos normalizada.

Los datos normalizados facilitan la visualización de los rasgos cuantitativos en un histograma de coordenadas paralelas. Los extractos pueden clasificarse según su rendimiento o, alternativamente, el rendimiento de los rasgos se clasifica para un extracto específico. Esto permite una rápida evaluación de los diferentes extractos a través de un gran número de bioensayos. Una configuración de base de datos como ésta puede desarrollarse para conjuntos de datos mucho mayores, extrapolando las comparaciones más allá de los límites de un único experimento o de todo un proyecto. En un artículo publicado recientemente, comparamos los datos de bioestimulantes no microbianos recogidos de más de mil pares de datos de campo abierto en un total de 180 estudios en todo el mundo (Jing et al., 2022). Se recogieron datos de bioestimulantes que contenían una de las principales sustancias bioactivas: Chi, HFA, PHs, Phi, SWE, Si y PE (Du Jardin, 2015; Rouphael y Colla, 2020). Los datos experimentales de rendimiento de los cultivos se recogieron de las tablas originales o se extrajeron de las figuras adjuntas utilizando WebPlotDigitizer (Rohatgi, 2020). El impacto de los bioestimulantes en los parámetros de rendimiento de los cultivos se comparó a través de 4 grupos principales de variables moderadoras, incluyendo parámetros experimentales, relacionados con la planta, el clima y el suelo. Los datos también se organizaron por métodos de aplicación (foliar, en el suelo y tratamiento de semillas), por grupos de cultivos (cereales, hortalizas, frutas, legumbres, tubérculos y otros cultivos) y por clima (clases principales: ecuatorial, árido, templado cálido y boreal; y 6 subclases: desértico, estepario, monzónico, seco de verano, seco de invierno y totalmente húmedo). El metaanálisis reveló nuevas perspectivas que no se deducen inmediatamente de los datos publicados como tales. Un hallazgo sorprendente fue que los extractos de plantas mostraron un mayor aumento medio del rendimiento en comparación con los bioestimulantes más convencionales SWE, CHI, HFA y PH. No está claro por qué los extractos de plantas muestran una mayor eficacia. Puede haber un sesgo en los datos disponibles, ya que los extractos de plantas se han desarrollado más recientemente y están compuestos por una mayor variedad de biomasa que los bioestimulantes convencionales.

Se observó que el aumento del rendimiento dependía del método de aplicación (foliar, semillas y suelo) y de las variables asociadas (frecuencia, dosis y aplicación interanual). El tratamiento en el suelo, un método de aplicación indirecta, produjo el aumento de rendimiento más sustancial (+28,8%). La aplicación foliar es más popular, ya que este método se adapta mejor a una mayor superficie de tierras de cultivo no irrigadas. Los tratamientos foliares produjeron por término medio un aumento del 17,0%, similar al de las aplicaciones de semillas, que es sustancialmente inferior al de los tratamientos en el suelo. El menor impacto no se compensa aumentando el número de tratamientos. De hecho, la eficacia de las pulverizaciones simples y dobles fue prácticamente la misma, mientras que las aplicaciones más frecuentes resultaron contraproducentes. Este resultado concuerda con la idea de que los bioestimulantes son auténticos potenciadores del crecimiento celular, a diferencia de los nutrientes minerales que son componentes básicos del crecimiento y no reguladores del mismo.

Se observó que la eficacia de los bioestimulantes dependía del tipo de cultivo analizado. Los cultivos de hortalizas mostraron el mayor beneficio de rendimiento (+22,8%), que difiere en más del doble del de los cultivos de tubérculos (+10.6%). Las leguminosas respondieron mucho mejor a las aplicaciones de bioestimulantes que las frutas, los cereales y otros cultivos. No está claro cuál es la base fisiológica o bioquímica de estos resultados. Puede ser que los cultivos de legumbres se hayan criado de forma más intensiva, generando genotipos que se ven empujados a utilizar tasas de crecimiento mucho más altas a expensas de una menor tolerancia al estrés. Cualquier pequeño cambio en las condiciones de crecimiento puede causar una mayor penalización en el rendimiento que puede suprimirse mediante la aplicación de bioestimulantes.

Por último, una comparación entre cuatro categorías climáticas principales (ecuatorial, árido, templado cálido y boreal) y seis tipos de precipitaciones (desértico, estepario, monzónico, seco estival, seco invernal y totalmente húmedo) reveló que la eficacia de los bioestimulantes era más positiva en los climas con una disponibilidad de agua muy limitada (árido y desértico).

Estos resultados muestran correlaciones entre la eficacia de los bioestimulantes y los factores de impacto que, hasta donde sabemos, no se habían reconocido por completo con anterioridad. En general, los bioestimulantes fueron sobre todo eficaces en condiciones de crecimiento subóptimas de estrés, con una disponibilidad limitada de agua como parámetro importante. Un segundo factor importante que se puso de manifiesto es la importancia de la frecuencia de aplicación. Para mejorar la eficacia de los bioestimulantes, será fundamental invertir en investigaciones que estudien las condiciones de aplicación de los bioestimulantes. ¿Cuál es la mejor fase de crecimiento del cultivo, la condición climática ideal para el tratamiento? Por lo tanto, el impacto de la aplicación de bioestimulantes en el rendimiento de los cultivos depende en gran medida de la experiencia adquirida con un producto que se acumula a lo largo de varios años. La recopilación de datos, tanto de resultados positivos como negativos, será un componente clave para evaluar la eficacia de los bioestimulantes.