Autor: quimcasa

Parte 3

Fuentes de Silicio

La suplementación con fertilizante de Silicio puede casi aliviar el estrés biótico y abiótico. El uso de fertilizantes que contienen silicio y minerales es realmente necesario para los cultivos que aman el Silicio especialmente en entornos hostiles

Las fuentes de ácido monosilícico son la desorción a partir de la matriz del suelo por el agua de riego y la erosión de los minerales del suelo que contienen Silicio

1. Fertilizantes a base de Silicio: Para la suplementación externa de Silicio, están disponibles materiales económicos, enriquecidos con Silicio soluble fácilmente asimilable, como se puede ver en la siguiente tabla:  

Fertilizantes de Silicio Comercialmente disponibles
Tipo	Fertilizante	Contenido de nutrientes	Observaciones
Fertilizante sólido	Silicato de Calcio	24%Silicio   31% Calcio	– Fuentes más importantes para aplicaciones al suelo – Suministra calcio al cultivo – Actúa como material de encalado para mejorar  los suelos ácidos
	Silicato de Potasio	18% Silicio 50% Potasio	– Suministra Potasio al cultivo -Se utiliza en hidroponia para el control de   enfermedades en cultivos de alto valor comercial
	Silicato de Sodio	23% Silicio 38% Sodio	– Se utiliza para suministrar Silicio en investigación y  cultivos de alto valor comercial
	Silicato de Calcio y Magnesio	17% Silicio	– Suministra al cultivo Calcio, Magnesio y Silicio – Método de aplicación: El fertilizante sólido se puede aplicar fácilmente mezclándolo con fertilizantes NPK
Fertilizante líquido	Acido de Silicio o Acido silícico y acondicionadores de Silicio	29-30%	– Se utilizan principalmente para aplicación foliar, ya que    las plantas sólo pueden absorber el silicio en forma de    ácido de sílice. Ayuda a las plantas a combatir    enfermedades como el mildiu polvoriento, Septoria y    mancha ocular, plagas de insectos y otras. – Método de aplicación: Los fertilizantes líquidos se  pueden utilizar como aplicación al suelo mediante un    sistema de riego por goteo/sistema de fertirrigación y  como aplicación foliar
Nano fertilizante de Silicio			– Aumenta la eficiencia del fertilizante – Reduce significativamente la mortalidad de las raíces,  la descomposición y las pérdidas de rendimiento    debidas a Pythium ultimum Método de aplicación: a) en drench: mezclar de 1.0 a 2.0 ml de nano fertilizante en un litro de agua y aplicar en la zona de raíces b) en aspersión: mezclar de 1.0 a 2.0 ml de nano fertilizante en un litro de agua y asperjar al follaje

Precaución: Los fertilizantes de Silicio, al ser alcalinos, aumentan el pH de la solución madre y reducen la solubilidad de los micronutrientes, y el silicio puede formar precipitados en el tanque de almacenamiento. Por lo tanto, es mejor tener tanques de almacenamiento separados para el fertilizante de silicio y para los otros fertilizantes

• Bacterias solubilizadoras de Silicio (Bacillus flexus, B. mucilaginosus, B. megaterium y Pseudomonas fluorescens): el microorganismo produce ácidos orgánicos como parte de su metabolismo, los cuales tienen un doble papel en la meteorización de los silicatos. Aportan iones H+ al medio y promueven la hidrólisis, y los ácidos orgánicos como el ácido cítrico, el ácido oxálico, los cetoácidos y los ácidos hidroxicarboxilicos que forman complejos con cationes, hacen que la sílice esté disponible para la planta en forma asimilable. Esto juega un papel crucial en la liberación de nutrientes como el Potasio, Calcio y Magnesio a partir de los silicatos. 

Métodos de aplicación

• Tratamiento de semillas: Mezclar 10 g de biofertilizante de Silicio con 10 g de azúcar sin refinar (piloncillo) en agua suficiente para hacer una suspensión y cubrir 1.0 kg de semillas. Secar las semillas a la sombra y sembrar en hileras /al voleo /en hoyos, en el campo.
• Tratamiento de plántulas: Mezclar 100 g de biofertilizante de Silicio con suficiente cantidad de agua y abono orgánico para formar un estiércol líquido. Las plántulas se sumergen en esta solución durante 30 minutos antes de plantarlas para que las bacterias se adhieran a las raíces.
• Aplicación al suelo: Mezclar de 3-5 kg/acre de biofertilizante de Silicio con compost y aplicarlo a un acre de suelo.
• Riego por goteo: Mezclar 3.0 kg/acre de biofertilizante de Silicio en un chorro de goteo.

c) Reciclaje de paja de arroz: La paja de arroz generalmente no se prefiere como alimento para el ganado debido a su alto contenido de Silicio. El arroz contiene entre un 2.0 y un 10 % de Silicio (en promedio, entre un 5.0 y un 6.0 %) en hojas y tallos y hasta un 10 % de Silicio en la cascarilla. Así, la paja se puede incorporar al suelo para reciclar el Silicio.

d) Subproductos industriales: La fundición de wollastonita, minerales de Fierro y Magnesio y la producción eléctrica de Fósforo son fuentes económicas y comerciales de Silicio. Las escorias (subproductos de las industrias del hierro y las aleaciones) están compuestas de Silicato de Calcio alcalino y Silicato de Magnesio y, por lo tanto, neutralizan los suelos ácidos además de suministrar Silicio.

e) Ceniza volante: La ceniza volante es un residuo de la combustión del carbón de las centrales térmicas. La ceniza volante tiene un gran potencial en la agricultura debido a su eficacia en la modificación de la sanidad del suelo y el rendimiento de los cultivos. Además, también es una fuente rica en Silicio (75% Si). Sólo en la India se producen 112 toneladas de ceniza volante cada año y sólo se utiliza el 38% de ellas. Así, el 62% restante se puede utilizar en la agricultura como fertilizante de Silicio y mejorador del suelo

f) Tierra de diatomeas (ED): Son los restos fosilizados de diatomeas de agua salada o agua dulce que están compuestas predominantemente por Sílice amorfa (SiO₂). La sílice amorfa DE es una buena fuente de Silicio disponible para las plantas, ya que se solubiliza más que otras formas.

Perspectiva a futuro

La adaptación del silicio como nutriente será mayor en las regiones tropicales y productoras de arroz como India, China y Japón. Las nuevas tecnologías agrícolas, como la hidroponía y la floricultura, proporcionan nuevas oportunidades para el crecimiento de los fertilizantes líquidos de silicio en el mercado. Al tratarse de un elemento natural, los fertilizantes a base de silicio pueden ser utilizados por todos los agricultores, ya sea en agricultura convencional, orgánica o en una integración de ambas.

Conclusión

Los fertilizantes de silicio ayudan a resistir ataque de enfermedades y de insectos plaga, condiciones climáticas desfavorables y mejoran las propiedades físicas y químicas del suelo, así como a mantener los nutrientes en las plantas. Estos son utilizados en diversos cultivos como cebada, trigo, maíz, caña de azúcar, pepino, cítricos, tomate y otros cultivos para aumentar la productividad a la par de una producción sostenible. Aunque los beneficios obtenidos por la planta son impresionantes, el costo relativamente alto de los fertilizantes de Silicio podría hacer que la aplicación de este elemento no sea rentable en algunas zonas del mundo. Por lo tanto, las fuentes alternas de Silicio, como el reciclaje de paja DE y los subproductos industriales, pueden servir para este propósito.

Referencia: Bamboriya et al., 2019, Silicon Fertilization for Crop Stress Management. Pop. Kheti, 7(1): 13-17

Parte 2

Papel del Silicio en la Agricultura continuación….

c) Acame del cultivo y fotosíntesis: La acumulación de cuerpos de Silicio en la vacuola de la planta aumenta la resistencia mecánica y la rigidez del tallo y reduce el acame del cultivo. Además, la silicificación también provoca la erección de las hojas, por lo que mejora directamente la interceptación de la luz e indirectamente aumenta la eficiencia de la fotosíntesis.

d) Eficiencia en el uso de nutrientes: El Silicio tiene una interacción sinérgica con el Fósforo (P). El Silicio establece un sistema amortiguador para el fósforo, ya que la fertilización con Silicio mejora la disponibilidad de fosfato para las plantas en suelos con bajo contenido de fósforo y viceversa. El Silicio aumenta el Fósforo disponible en el suelo, ya sea reduciendo la capacidad de adsorción del mismo o reemplazando el Fósforo del sitio de adsorción. Además, el efecto benéfico del Silicio en condiciones de deficiencia de fósforo se atribuye al aumento de los niveles de fosfoésteres orgánicos, lo que mejora la utilización del fósforo dentro del cuerpo de la planta.

Absorción por parte de la planta

La producción de cultivos, especialmente cereales, remueve una gran cantidad de Silicio del suelo. El arroz, trigo y caña de azúcar extraen 500, 100 y 300 kg de Silicio por hectárea por año, respectivamente. Esta cantidad es mucho mayor que la absorción de nutrientes primarios. Las cenizas de arroz y paja de trigo contienen aproximadamente 80 % y 70 % de SiO2, respectivamente. Según una estimación, hasta el 90% de la absorción total de Silicio se deposita en la pared celular de las cascarillas y las células epidérmicas de las hojas y constituye hasta el 10% del peso seco en los brotes de las gramíneas. Los suelos de producción de arroz de la India se están volviendo deficientes en Silicio debido al cultivo intensivo sin adición de fertilizantes de este mineral, particularmente cuando la paja de arroz no se incorpora al campo. Como resultado, el agotamiento del Silicio debido al cultivo intensivo de arroz resultó en una deficiencia de este elemento en muchas regiones productoras de arroz. Se supone que la deficiencia de Silicio es una de las razones del estancamiento del rendimiento del arroz.

En base a la absorción de Silicio, las plantas se han clasificado en los siguientes tres grupos:

• Acumuladoras (>1,5 % Silicio): Helechos, Musgos, Equisetum sp., Monocotiledóneas (arroz, caña de azúcar)
• Intermedias (0,5-1,5 % Si): Trigo, Pepino, Calabaza, Crisantemo
• No acumuladoras (<0,5 % Si): Dicotiledóneas (girasol, tomate, gerbera, geranio, begonia, etc.)

​Deficiencia de Silicio

Aunque la masa del suelo tiene una proporción del 28.8% de Silicio, solo se libera una pequeña cantidad mediante procesos bioquímicos. Además, algunas actividades naturales y antropogénicas remueven permanentemente del suelo el Silicio disponible para las plantas. Las regiones tropicales, generalmente son deficientes en Silicio utilizable por las plantas debido a la intensa erosión y lixiviación. Los suelos con baja saturación de bases, pH ácido y ricos en materia orgánica también carecen de Silicio disponible. Además, la producción de cultivos intensivos y los monocultivos con cultivos amantes del Silicio y de alto rendimiento pueden agotar este elemento de las reservas del suelo.

La rotación continua arroz-caña de azúcar en un suelo arenoso orgánico elimina una gran cantidad de Silicio. En consecuencia, estos suelos generalmente tienen bajos niveles de Silicio disponible para las plantas. La cascarilla, las hojas y el tallo de las plantas son los principales puntos de acumulación de Silicio. Por ejemplo, después de la cosecha del cultivo, la paja de arroz contiene aproximadamente el 86% del total de Silicio absorbido. Los agricultores generalmente retiran la paja del campo y, por lo tanto, se pierde una gran cantidad de Silicio del mismo.

Síntomas de deficiencia de Silicio

• Aparecen como diminutas manchas blancas circulares en las hojas (pecas), principalmente en las hojas más viejas.
• Las hojas y los culmos se vuelven suaves y de aspecto caído, aumentando así el sombreado mutuo.
• Se reduce la actividad fotosintética
• La deficiencia severa de Silicio reduce el número de panículas
• En las gramíneas, la deficiencia de Silicio dificulta la silicificación en las células epidérmicas lo que resulta en debilidad del tallo y acame del cultivo.

Medidas correctivas:

1. Para una corrección más rápida de la deficiencia de Silicio, fertilizantes de silicato granulado 120-200 kg/ha o Silicato de Potasio 40
2. A largo plazo, la deficiencia de Silicio se previene al no retirar los residuos de cosecha (paja) del campo. Reciclar la paja de arroz
3. Evitar aplicar cantidades excesivas de fertilizante Nitrogenado, lo cual aumenta el rendimiento y la absorción total de Nitrógeno y Silicio, pero también disminuye la concentración de Silicio en la paja debido al crecimiento excesivo de biomasa.
4. Cuando sea posible, aplique escorias de silicato de calcio con regularidad a los suelos de arroz degradados o a los suelos de turba a una dosis de 1.0 a 3.0 toneladas/ha.

Referencia: Bamboriya et al., 2019, Silicon Fertilization for Crop Stress Management. Pop. Kheti, 7(1): 13-17

Introducción:

Hay diecisiete elementos que las plantas necesitan para completar su ciclo de vida. Sin embargo, algunos elementos no esenciales también proporcionan algunos beneficios a las plantas, el Silicio (Si) es uno de ellos.

Este elemento es un mineral estructural básico, y la mayoría de las plantas crecen en un medio de suelo dominado por él. Es necesario para el crecimiento celular normal y proporciona beneficios estructurales a las diatomeas y a algunas esponjas, asimismo, mejora el poder de defensa física y química de las plantas. Es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre (27%), seguido del oxígeno (48%). Al ser extremadamente insoluble, sólo una cantidad mínima de Silicio está disponible para la planta (0.1-0.6 mM). El fertilizante de Silicio se aplica a los cultivos en varios países para tener una mayor productividad y una producción sostenible.

Aun cuando el silicio no es un elemento esencial, es benéfico para las plantas, ya que desempeña un papel fundamental ante el ambiente de estrés. Una gran cantidad de silicio se encuentra presente en el suelo en forma de silicatos y dióxido de silicio, sin embargo, la concentración de ácido ortosilícico biodisponible es muy baja. La suplementación con Silicio mejora significativamente una diversidad de síntomas de estrés biótico y abiótico. Por lo cual, es necesario el uso de fertilizantes que contienen silicato en el sistema de producción agrícola para mejorar el rendimiento y la productividad de las plantas.

Ocurrencia en el suelo

El silicio se encuentra en el suelo en fase sólida, líquida y adsorbida. El noventa por ciento de la corteza terrestre está compuesta de compuestos de Sílice. El compuesto de Silicio más prevaleciente es la sílice y los minerales de silicato primarios y secundarios. Además, el Silicio biogénico obtenido de fitolitos y plantas ricas en este elemento también contribuye a la reserva de Silicio del suelo. La erosión de minerales que contienen silicatos libera sílice soluble en la solución del suelo con contenidos variables de 0.1 a 0.6 mM. Los suelos jóvenes, menos erosionados, y los suelos minerales usualmente aportan más Silicio que los suelos ácidos y orgánicos completamente degradados.

Papel en la Agricultura

El silicio es un nutriente maravilloso para las plantas, ya que tiene el potencial de proteger el cultivo de varios tipos de estrés. Tiene las siguientes funciones en la protección de la planta:

a) Estrés biótico: la polimerización del Silicio en la epidermis de los brotes generalmente proporciona una capa protectora contra la penetración de entidades bióticas como hongos y bacterias. También promueve la producción de compuestos antibacterianos y antifúngicos conocidos como fitoalexinas. Debido a la mayor rigidez, palatabilidad y digestibilidad de las plantas, el Si protege al cultivo del ataque de herbívoros. Por lo tanto, el Silicio podría emplearse en el manejo integrado de enfermedades para reducir el uso de fungicidas. Los productores de calabaza, con frecuencia añaden Silicio al agua de riego para aumentar la resistencia de la planta al mildiu polvoriento.

b) Estrés abiótico:  El Silicio generalmente tiene un papel fundamental en el ambiente de estrés. El silicio inmoviliza los metales pesados y los elimina de la rizosfera mediante precipitación, y mejora la resistencia de la planta a la toxicidad de metales pesados (Al, Fe, Cu, Zn, Mn, etc.). Además, la aplicación exógena de Silicio aumenta el pH del suelo y disminuye la solubilidad y, por tanto, la disponibilidad de metales tóxicos. El Silicio estimula la exudación radicular de compuestos fenólicos los cuales forman complejos con iones de Aluminio y los inmovilizan. Por lo tanto, el Silicio impide la toxicidad de los metales al aumentar el pH del suelo, inmovilizando los metales en los medios de crecimiento y también al cambiar la distribución de los metales dentro de la planta. Bajo una alta incidencia de radiación solar, los cuerpos de Silicio liberan radiación térmica infrarroja eficientemente y superan el estrés por calor.

La presencia de ácido silícico en la matriz del suelo, en cierta medida reduce la carga de salinidad en las plantas. La superficie gruesa de las hojas debida a la deposición de Silicio en la cutícula, dificulta la pérdida de agua, mediada por la transpiración en las plantas, y mejora la eficiencia en el uso del agua. Además, la polimerización del Silicio dentro de la planta mejora la resistencia de las raíces en suelo seco, de ahí que este mineral alivia en gran medida el estrés hídrico en las plantas.

Referencia: Bamboriya et al., 2019, Silicon Fertilization for Crop Stress Management. Pop. Kheti, 7(1): 13-17}

El silicio (Si) es abundante en ambientes terrestres y representa del 0.1% al 10% del peso seco de una planta. Ciertas especies de plantas muestran altos niveles de acumulación de Silicio, y las investigaciones han identificado una alta acumulación de este elemento como un mecanismo de protección contra estresores abióticos (sequía, frío, calor) y bióticos (organismos vivos).

Oryza sativa (arroz) puede almacenar Silicio hasta un total del 10% del peso seco de los brotes (tallos, hojas, flores); asimismo el Silicio es vital para una producción estable de granos. Se cree que el alto grado de deposición de este elemento mitiga los daños causados ​​por plagas, patógenos y desequilibrios de nutrientes. En el arroz, la absorción de Silicio está gobernada por dos tipos diferentes de transportadores en las raíces, pero la maquinaria específica involucrada en la deposición de Silicio en células específicas en las hojas de arroz sigue siendo un misterio.

Investigadores de la Universidad de Okayama, Japón, han descubierto que el transportador de Silicio Efflux Transporter 4 (SIET4) facilita la localización de este elemento en las hojas de arroz. Sus análisis funcionales que detallan los efectos de los mutantes en los que se eliminaron los transportadores SIET4, fueron publicaron en Nature Communications. El Dr. Jian Feng Ma, profesor del Instituto de Ciencias y Recursos Vegetales de la Universidad de Okayama, dirigió el proyecto. En el informe fueron coautores el Dr. Namiki Mitani-Ueno, el Dr. Naoki Yamaji, el Dr. Sheng Huang y el Dr. Takaaki Miyaji, también de la Universidad de Okayama. «Mi grupo de investigación ha estado investigando los mecanismos moleculares que sustentan la capacidad del arroz para acumular un alto contenido de Si desde hace algún tiempo», dice el Dr. Ma. «Sin embargo, si bien habíamos identificado los transportadores que permiten la absorción de Silicio por parte de las raíces y su translocación de la raíz al vástago, aún teníamos que determinar cómo se depositaba el Silicio en las hojas».

El equipo utilizó una serie de experimentos para comprender el papel de SIET4 en la acumulación de Silicio en las hojas. Estos incluyeron la generación de mutantes “knockout” (en los que se destruye un gen objetivo) y la caracterización funcional de SIET4 para comparar los perfiles de transcripción del arroz de tipo silvestre (WT) y los mutantes de SIET4. El equipo también describió la actividad de transporte y la localización celular de SIET4. «Confirmamos que SIET4 codificaba un transportador de Silicio y se expresaba constitutivamente en hojas de arroz WT. Además, el transportador estaba confinado al lado distal de las células epidérmicas y buliformes (que ayudan a enrollar las hojas para evitar la pérdida de agua) de la lámina de la hoja». dice el Dr. Ma. A diferencia del arroz WT, las plantas que carecían de SIET4 mostraron un crecimiento inhibido y finalmente murieron cuando se cultivaron en presencia de Silicio en la solución nutritiva y el suelo.

Otros rasgos característicos de los mutantes SIET4 fueron raíces y brotes disminuidos, deposición anormal de Silicio en las células del mesófilo de las hojas y la inducción de muchos genes de respuesta al estrés. Este hallazgo indica que la acumulación inadecuada de Silicio en tejido no designado fue similar a la respuesta de la planta a un factor estresante ambiental. En conjunto, los datos del equipo señalaron que SIET4 es vital para la exportación adecuada de Silicio desde las células de las hojas a la superficie de las hojas y para el crecimiento saludable de la planta.

Esto presenta un cambio de paradigma, ya que durante mucho tiempo se creyó que el Silicio era el único elemento que se encontraba en tanta abundancia en el suelo y que no dañaba una planta. En el caso del arroz, estos hallazgos muestran que procesos complejos como destinar la acumulación de Silicio a la hoja garantizan la supervivencia. El informe representa 10 años de investigación que han dado sus frutos.

El Dr. Ma concluye: «Este trabajo tiene el potencial de ampliar nuestra comprensión de cómo las plantas acumulan un alto contenido de Silicio. Esperamos encontrar genes como SIET4 en otras especies de plantas para que podamos abordar la mejora de la productividad de muchos otros cultivos importantes».

Referencias: Okayama University. (8 de Noviembre de 2023). Identifying a silicon transporter to improve the yield of rice. Obtenido de PHY ORG: https://phys.org/news/2023-11-silicon-yield-rice.html

Como resultado del cambio climático, se espera que las explotaciones agrícolas del Estado Dorado (California) enfrenten un aumento de plagas, lo que representa una amenaza para la industria de algunos cultivos específicos. Se prevé que aumentarán las poblaciones de tres plagas importantes: la palomilla de la manzana, el barrenador del almendro y la palomilla oriental de la fruta (o palomilla oriental del durazno), debido principalmente al incremento de las temperaturas, según un estudio publicado en la revista “Science of the Total Environment” por un equipo de investigadores de la UC de Merced, Universidad de Agricultura y Recursos Naturales de California y el  Centro Climático de California del Departamento de Agricultura de EE. UU.

«Estas tres plagas son conocidas por infestar la mayoría de los huertos de nogales, almendros y duraznos de California, causando grandes daños al reducir la calidad de las frutas y nueces», dijo el coautor del estudio Jhalendra Rijal, asesor de manejo integrado de plagas de UC Cooperative Extension y entomólogo de los Condados de Stanislaus, San Joaquín y Merced.

El cambio climático puede provocar cambios en la sincronización de las estaciones del año, incluidos inviernos más cálidos, primaveras más tempranas y veranos más calurosos, y estas condiciones pueden alterar los ciclos de vida naturales de las plagas.

La nueva investigación, dirigida por Prakash Jha, científico asistente del proyecto de Agricultura y Recursos Naturales de UC con sede en UC Merced, comparó las poblaciones de plagas en climas recientes y futuros. Los científicos utilizaron proyecciones de temperatura a partir de modelos científicos para predecir el impacto potencial del cambio climático en la palomilla de la manzana (Cydia pomonella), el barrenador del almendro (Anarsia lineatella) y la palomilla oriental de la fruta (Grapholita molesta). El estudio de la UC reveló qué debido a los aumentos de temperatura, se espera que estos insectos aparezcan hasta 28 días antes en la primavera, así como que el tiempo entre generaciones se acorte hasta 19 días. Los cambios pueden ser graduales, pero el estudio predice que podemos ver un incremento de hasta media generación de estas plagas durante los próximos 20 a 30 años.

El aumento de estas poblaciones de plagas representa una seria amenaza para el futuro manejo de plagas, lo que consecuentemente afectaría la economía del estado y el empleo relacionado con cultivos específicos, advirtió Rijal. «La palomilla de la manzana es la principal plaga de los nogales de California, la cual cubre más de 365, 000 acres», dijo Rijal. «Del mismo modo, el barrenador del almendro y la palomilla oriental de la fruta son dos plagas económicamente importantes de los duraznos. Los productores deben controlar casi todas las generaciones de estas plagas para proteger la fruta.

«Generaciones adicionales de estas plagas dentro de la misma temporada de crecimiento, probablemente aumentarán el daño a los cultivos. Ciertamente, esto aumenta el número de fumigaciones necesarias para controlar estas plagas, lo que aumenta el costo de producción para los agricultores. Además, un mayor uso de insecticidas tiene consecuencias para los insectos benéficos y el ambiente.»

Es posible que los productores necesiten adaptar sus estrategias de manejo de plagas para abordar el impacto del cambio climático en estas plagas.

Durante años, las pautas de Manejo Integrado de Plagas de la Universidad de California han sugerido colocar trampas para las palomillas orientales de la fruta en los huertos de duraznos antes del 15 de febrero en el Valle de San Joaquín y el 20 de febrero en el Valle de Sacramento.

«En los últimos siete años, probablemente debido al invierno más cálido, como se sugiere en este estudio, observamos el comienzo de la actividad de la palomilla en trampas (también llamadas biofix) ya para el 14 de febrero», dijo Rijal, «lo que significa que la fecha de colocación de la trampa debe adelantarse para capturar la primera actividad de la palomilla. Estamos revisando las pautas para cambiar la fecha de colocación de la trampa al 7 de febrero para todo el Valle Central».

El desarrollo de una estrategia holística de manejo de plagas climáticamente inteligente generará resiliencia, afirmó Jha. Este enfoque combina el control de plagas con la prevención y reducción, tal como la plantación de variedades de cultivos resistentes a las plagas, los tratamientos de desinfección de los huertos durante el invierno, la cosecha temprana para evitar la infestación de generaciones posteriores de plagas, el uso de control biológico, como enemigos naturales, y el despliegue de técnicas de alteración del apareamiento.

«Más importante aún, la adopción de pronósticos de plagas, incluida la predicción a largo plazo y los posibles brotes a corto plazo, el monitoreo de plagas y la detección temprana, serán esenciales para combatir la creciente amenaza que representan estas plagas», afirmó Jha.

La investigación será crucial para brindar apoyo y orientación a los productores sobre los últimos avances en el manejo de plagas y cómo adaptar sus prácticas.

«Los impactos del cambio climático sobre las plagas y los impactos resultantes sobre la producción agrícola son significativos, pero a menudo no se investigan ni se cuantifican», dijo Tapan Pathak, especialista en adaptación climática en la agricultura del UC Cooperative Extension con sede en UC Merced.

«La información de esta investigación no sólo ayudará a los agricultores a comprender los impactos para la planificación estratégica, sino que también informará a la industria agrícola para invertir en hacer variedades más resistentes a estas dañinas plagas agrícolas «, añadió Pathak.

«Utilizaremos esta información para actualizar la herramienta CalAgroClimate, que informa a los agricultores sobre el progreso de estas plagas durante la temporada para que puedan tomar medidas para un manejo eficaz de las mismas».

Referencia: Kan-Rice, P. (1 de Diciembre de 2023). Climate change to drive surge in insects that attack almonds, peaches, walnuts: Study. Obtenido de PHYS ORG: https://phys.org/news/2023-12-climate-surge-insects-almonds-peaches.html

Los cítricos, uno de los cultivos frutales más valiosos del mundo, se encuentran en una encrucijada con una desaceleración del crecimiento de la producción y un enfoque en mejorar la calidad de la fruta y los procesos postcosecha. Una clave para esto es comprender el cambio de color en los cítricos, un indicador clave de la madurez de la fruta, tradicionalmente medido por el juicio humano.

Los avances recientes en visión artificial y redes neuronales ofrecen un análisis del color más objetivo y sólido, pero existen dificultades con las condiciones variables y con la traducción de los datos del color en evaluaciones prácticas de madurez.

Siguen existiendo lagunas en la investigación para predecir la transformación del color a lo largo del tiempo y desarrollar técnicas de visualización fáciles de usar. Además, implementar estos algoritmos avanzados en dispositivos de vanguardia en la agricultura es un desafío debido a sus capacidades informáticas limitadas, lo que destaca la necesidad de tecnologías optimizadas y eficientes en este campo.

En junio de 2023, Plant Phenomics publicó un artículo de investigación titulado «Predicción y visualización de la transformación del color de los cítricos mediante una red generativa profunda guiada por máscaras «. En este estudio, los investigadores desarrollaron un marco novedoso para predecir y visualizar la transformación del color de los cítricos en huertos, lo que llevó a la creación de una aplicación para Android. Este modelo de red procesa imágenes de cítricos y un intervalo de tiempo específico, generando una futura imagen de la fruta a color.

El conjunto de datos, que abarca 107 imágenes de frutos de naranja capturadas durante la transformación de color, fue crucial para entrenar y validar la red. El marco utiliza una red generativa profunda guiada por máscaras para predicciones precisas y tiene un diseño que requiere menos recursos, lo que facilita la implementación en dispositivos móviles. Los resultados clave incluyen lograr una intersección media sobre unión (MIoU) alta para la segmentación semántica, lo que indica la competencia de la red en diferentes condiciones.

La red también se destacó en la predicción y visualización del color de los cítricos, lo que se demuestra por una alta relación señal-ruido (PSNR) y una baja pérdida de estilo local media (MLSL), lo que indica menos distorsión y alta fidelidad de las imágenes generadas. La solidez de la red generativa fue evidente en su capacidad para replicar la transformación de color con precisión, incluso con diferentes ángulos de visión y colores de frutos de naranja.

Además, el diseño combinado de la red, que incorpora capas integradas, permitió predicciones precisas en diversos intervalos de tiempo con un solo modelo, lo que redujo la necesidad de múltiples modelos para diferentes marcos de tiempo. Los paneles sensoriales validaron aún más la efectividad de la red, y la mayoría encontró una gran similitud entre las imágenes sintetizadas y las reales.

En resumen, el enfoque innovador de este estudio permite un seguimiento más preciso del desarrollo de la fruta y el momento óptimo de cosecha, con aplicaciones potenciales que se extienden a diferentes especies de cítricos y cultivos frutales. La adaptabilidad del marco a dispositivos de vanguardia como los teléfonos inteligentes lo hace muy práctico para uso en el campo, lo que demuestra el potencial de los modelos generativos en la agricultura y más allá.

Referencias: TranSpread. (27 de Noviembre de 2023). PHYS ORG. Obtenido de Advanced AI techniques for predicting and visualizing citrus fruit maturity: https://phys.org/news/2023-11-advanced-ai-techniques-visualizing-citrus.html

(Li Yuan, Chinese Academy of Sciences, 2023)

El kiwi es una fruta popular, comercialmente disponible, que contiene muchos nutrientes. Durante la última década, este cultivo se ha visto afectado por una grave epidemia causada por Pseudomonas syringae pv. actinidae (Psa), que es el agente causal del Cáncer bacteriano del kiwi. Los fertilizantes y pesticidas a base de Cobre (Cu) se utilizan ampliamente para luchar contra Psa, lo que a su vez aumenta la acumulación de Cobre en los kiwis, amenazando la seguridad alimentaria y la salud humana.

Investigadores del Jardín Botánico de Wuhan de la Academia de Ciencias de China han revelado que el ácido ascórbico (AsA) podría mejorar la tolerancia al Cobre y mitigar su toxicidad en el kiwi. El ácido ascórbico (AsA), comúnmente conocido como vitamina C, tiene una variedad de funciones que implican la desintoxicación de especies reactivas de oxígeno y el mantenimiento del crecimiento de las plantas y la salud humana.

El estudio fue publicado en el “Journal of Hazardous Materials.” En él, los investigadores evaluaron el contenido de Cobre de 108 muestras de kiwi de 27 cultivares en todo el mundo. Encontraron que el contenido promedio de Cobre de los kiwis con pulpa roja o amarilla era significativamente mayor que el de los de pulpa verde. Por otra parte, el contenido de Cobre en la pulpa y el corazón de la fruta era significativamente menor que en la piel y las semillas.

La alta concentración de Cobre resultó en daños evidentes en las plantas de kiwi, lo que fue mitigado cuando estas se alimentaron con AsA exógeno.

Los investigadores descubrieron que el tratamiento con Cobre durante 12 horas, aumentó el contenido de AsA en las hojas de kiwi y reguló positivamente genes clave implicados en la biosíntesis de AsA, como la GDP-L-galactosa fosforilasa3 (GGP3) y la GDP-manosa-3′,5′-epimerasa. (GME). La sobreexpresión de GGP3 en frutos transgénicos de kiwi, aumentó el contenido endógeno de AsA en ellos.

El aumento del contenido de AsA en líneas transgénicas podría mitigar la toxicidad del Cobre, dar como resultado una inhibición mitigada de la fotosíntesis por estrés de este elemento, eliminar el exceso de ROS (especies reactivas de oxígeno) y alterar la expresión genética del kiwi relacionada con el estrés bajo tratamiento con Cobre. El kiwi transgénico tuvo un mayor contenido de AsA (8.4 a 12.2 veces) que el de tipo cultivado.

Referencias: Chinese Academy of Sciences. (19 de Octubre de 2023). Increased vitamin C may mitigate copper toxicity in kiwifruit. Obtenido de PHYS ORG: https://phys.org/news/2023-10-vitamin-mitigate-copper-toxicity-kiwifruit.html

 (Erin Matthews Canadian Light Source, 2023)

Investigadores de la Universidad Sueca de Ciencias Agrícolas en Uppsala están investigando el impacto del fósforo (tanto el que existe de manera natural en el suelo como el que ha sido agregado en forma de estiércol o fertilizante) en suelos sensibles y sistemas acuáticos locales.

El fósforo es un nutriente esencial para los cultivos y un componente de muchos fertilizantes y abonos, incluido el estiércol. Si bien es fundamental para el crecimiento de las plantas, demasiado puede dañar la calidad de los cuerpos de agua cercanos a las granjas. La escorrentía de fósforo aumenta los nutrientes dentro de los sistemas acuáticos que alimentan la proliferación de algas, lo que puede provocar una disminución del agua oxigenada y una reducción de la diversidad biológica en los lagos. La proliferación de algas puede afectar la salud humana y la vida silvestre, así como las economías de las comunidades afectadas que dependen de la pesca y el turismo.

«La transferencia de fósforo del suelo a los cuerpos acuáticos no se distribuye equitativamente, lo que significa que algunas partes del paisaje son más vulnerables», dice Faruk Djodjic, profesor asociado del Departamento de Evaluación y Ciencias Acuáticas. «Al identificar esos perfiles de suelo vulnerables y abordarlos con medidas de mitigación, podemos mejorar la calidad del agua y del suelo»

Con la ayuda de Canadian Light Source (CLS) de la Universidad de Saskatchewan (USask), Djodjic y sus colegas pudieron analizar muestras para comprender mejor la composición de suelos sensibles. Los datos de la línea de luz de SXRMB ayudaron a los investigadores a identificar compuestos importantes que controlan la absorción o liberación de fósforo.

«Descubrimos que los compuestos de aluminio son importantes para mantener el fósforo en el suelo», dice Djodjic. «Trabajar con CLS fue una experiencia muy positiva», afirma Djodjic. «La tecnología de sincrotrón nos brinda información adicional que nos permite comparar otros métodos para interpretar mejor nuestros resultados».

Este nuevo estudio podría conducir a mejores prácticas agrícolas, garantizando que se preste especial atención al uso del fósforo, especialmente en suelos sensibles. «Podemos ayudar a informar a los agricultores sobre cómo afrontar los problemas de los suelos sensibles y ayudar a evitar que el fósforo deje estos suelos y entre en las vías fluviales», afirma Djodjic.

Referencias: Canadian Light Source. (11 de Septiembre de 2023). Understanding sensitive soils to improve quality of surrounding water. Obtenido de PHYS ORG: https://phys.org/news/2023-09-sensitive-soils-quality.html

(Boyce Thompson Institute, 2023)

Los tomates son un alimento básico en las dietas de todo el mundo y una parte esencial de la agricultura sostenible. Ahora, los científicos del Instituto Boyce Thompson (BTI) han informado sobre la aplicación de una mutación del tomate conocida desde hace mucho tiempo, lo que desbloquea el potencial para mejorar la calidad de la fruta y la resistencia al estrés.

«Lo que comenzó como curiosidad sobre una planta mutante, se ha convertido en un descubrimiento potencialmente transformador para la agricultura sostenible», dijo la investigadora principal Carmen Catalá, profesora asistente adjunta en BTI e investigadora asociada principal en la Escuela de Ciencia Vegetal integrativa en Cornell.

La investigación, publicada en el “Journal of Experimental Botany”, se centró en descifrar el misterio de un tomate mutante llamado «adpressa», descubierto por primera vez en la década de 1950. El mutante atrajo la atención debido a una característica inusual: las plantas adpressa no son capaces de sentir la gravedad. Estas plantas con frecuencia crecen cerca del suelo en lugar de dirigirse hacia arriba (hacia el cielo); por lo tanto, su nombre expresa la costumbre de estar planas (“unidas”) contra el suelo. El equipo dirigido por Catalá, incluidos los investigadores postdoctorales de BTI Philippe Nicolas y Richard Pattison, comenzó por descubrir el cambio genético preciso que causa este efecto. Encontraron que la mutación bloquea la síntesis de almidón, que es una forma de almacenamiento de azúcar.

El equipo fue más allá y utilizó la mutación para investigar cuestiones fundamentales sobre la biología de la fruta. Descubrieron que el mutante muestra importantes ajustes transcripcionales y metabólicos, incluidos mayores niveles de azúcares solubles y mayor crecimiento. Más sorprendente fue el descubrimiento de una resistencia completa a la pudrición apical (Blossom End Rot=BER), un trastorno fisiológico que causa el deterioro de las membranas celulares de la fruta, esta pudrición se observa como un área necrosada seca y hundida en la parte inferior de los frutos de tomate.

Los agricultores y los productores comerciales suelen notar que la incidencia de BER es difícil de predecir, pero se ha relacionado directamente con el estrés ambiental, como la temperatura o el riego irregular. BER también afecta a otras hortalizas y frutales, incluidos pimientos, calabazas, pepinos y melones. Aunque este trastorno complejo se ha estudiado intensamente, los mecanismos que subyacen al desarrollo de BER no se comprenden completamente.  «Nuestros hallazgos con el mutante “adpressa” son bastante prometedores. Contrario a lo que se pensaba anteriormente, la falta de almidón no alteró el desarrollo y la maduración de la fruta. De hecho, los frutos de “adpressa” fueron un poco más grandes y acumularon más azúcares durante el crecimiento. El descubrimiento más notable es la resistencia a la pudrición apical. Estos hallazgos abren nuevas vías para mejorar el rendimiento y la calidad de la fruta, especialmente en condiciones ambientales estresantes», señaló Nicolas.

El equipo de investigación de BTI colaboró ​​con científicos del Instituto Max Planck en Alemania, el Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea «La Mayora» en Málaga, España, y el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos. Juntos, utilizaron herramientas avanzadas de análisis genómico y metabólico para estudiar cómo la mutación afecta el desarrollo de la fruta. «La intrincada conexión que observamos entre el metabolismo del azúcar y la resistencia al daño celular en los tejidos de la fruta es especialmente fascinante. Este estudio revela el potencial para desarrollar o hacer mejoramiento en tomates que puedan resistir mejor los problemas ambientales», dijo Nicolas.

El equipo ahora está trabajando para comprender por qué estos mutantes son resistentes al estrés abiótico y esperan encontrar genes o compuestos que tengan un papel esencial en la resistencia a BER.

“Esperamos que este descubrimiento conduzca a enfoques novedosos para crear plantas resistentes a la pudrición apical (BER) y otros tipos de daños inducidos por estrés”, dijo Catalá. «No solo beneficiaría a los agricultores y productores comerciales, sino que tendría un impacto significativo en países con condiciones de crecimiento adversas, donde los pequeños agricultores no tienen los recursos para proteger sus cultivos de problemas ambientales como la sequía».

Referencias: Boyce Thompson Institute. (7 de Julio de 2023). PHYS ORG. Obtenido de Boyce Thompson Institute: https://phys.org/news/2023-07-ground-hugging-groundbreaking-unique-tomato-mutation.html

por Camilla Brodam Galacho, Universidad de Aarhus

El cambio climático es considerado uno de los problemas más apremiantes de nuestro tiempo. En este contexto, el suelo juega un papel más importante del que se podría esperar. Simultáneamente, el suelo puede almacenar CO₂ de la atmósfera y emitir CO₂ a través de la descomposición microbiana de la materia orgánica.

«El suelo contiene tres veces más Carbono que la vegetación y el doble de Carbono que la atmósfera. De ahí que, incluso pequeños cambios en el contenido de Carbono del suelo pueden tener un gran efecto en el ciclo del Carbono a nivel global, por esta razón cada vez se presta más atención al almacenamiento de Carbono en el suelo a fin de mitigar el cambio climático», dice el postdoctorado Johannes Lund Jensen del Departamento de Agroecología de la Universidad de Aarhus.

Pero ¿qué se necesita para aumentar el contenido de carbón de los suelos agrícolas? Todo comienza con la fotosíntesis, proceso en el que las plantas usan la energía de la luz solar para convertir CO₂ y agua en oxígeno y materia orgánica en forma de glucosa. Por lo tanto, se trata en gran medida de maximizar la producción de biomasa vegetal. En un contexto agrícola, se enfatiza particularmente un mayor uso de cultivos perennes como el pasto. Esto se debe a que mantienen la fotosíntesis por mayor tiempo y así depositan más Carbono en las partes de la planta que no se cosechan o se eliminan, particularmente en el sistema radical.

Inventario del Potencial de Almacenamiento de Carbono de los Sistemas Agrícolas

Hay una serie de acciones diferentes que podrían afectar el potencial de almacenamiento de Carbono del suelo en el día a día de la agricultura. Sin embargo, una evaluación confiable del potencial de almacenamiento de Carbono de diferentes prácticas agrícolas requiere mucha información. «En primer lugar, uno se basa en ensayos de campo a largo plazo donde se estudian las prácticas de manejo. Esto es necesario porque el contenido de carbón del suelo cambia lentamente, a lo largo de varios años», dice el profesor y jefe de sección Jørgen Eriksen, también del Departamento de Agroecología. de la Universidad de Aarhus. El problema es que tales experimentos a largo plazo son raros y costosos. La Universidad de Aarhus tiene un ensayo que se estableció en Foulum en 1987. El experimento consiste en una rotación de seis campos con dos años de pasto trébol, que fue introducido en un área donde anteriormente se habían cultivado cereales. Sin embargo, en 2006, el experimento se dividió en dos; una rotación continuó con dos años de trébol, mientras que otra rotación ahora tuvo trébol por cuatro años. Las mediciones muestran que para la rotación de cultivos con 1/3 de pasto trébol durante todo el período, el Carbono del suelo aumentó hasta que se alcanzó un nuevo estado de equilibrio. El nuevo estado de equilibrio se alcanzó después de 20 años, después de los cuales el contenido de Carbono del suelo no cambió más. El almacenamiento anual promedio de Carbono al convertir un área previamente utilizada para el cultivo de cereales a una rotación de cultivos con 1/3 de pasto trébol se determinó en 0.25 toneladas por hectárea por año.

“El mayor cambio en el almacenamiento de Carbono en los primeros años es una buena noticia en un contexto climático, porque se necesitan medidas con un efecto significativo y rápido. La mala noticia es que hay un límite superior para todo. Después de 20 años, el aporte de Carbono ya no tiene un efecto, pero la rotación de 1/3 de pasto trébol aún se debe mantener para preservar los niveles de Carbono alcanzados. Por ejemplo, si se cambia a cultivos de cereales, el contenido de Carbono del suelo volverá a disminuir rápidamente «, explica el postdoctorado Johannes Lund. Jensen.

Los resultados dejan en claro que el potencial total de almacenamiento de Carbono de un enfoque operativo está determinado tanto por el tiempo que lleva alcanzar un nuevo equilibrio como por el cambio total en las reservas de Carbono. Según los investigadores, cabe señalar que proteger los suelos con un alto contenido de Carbono es al menos tan importante como aumentar aún más el contenido de Carbono, ya que generalmente es más rápido perder Carbono que acumularlo.

El artículo esta publicado en la revista Geoderma.

Referencias: Brodam Galacho, C. (25 de Enero de 2025). Can we increase the carbon content of agricultural soils? Obtenido de PHYS ORG: https://phys.org/news/2023-01-carbon-content-agricultural-soils.html