Si bien los productores agrícolas aplican fertilizantes nitrogenados para suministrar nutrientes a sus cultivos, no siempre pueden mantener esos nutrientes en el suelo para lograr la máxima eficiencia y a menudo los pierden en la atmósfera o en el suministro de agua en forma de nitratos y óxido nitroso.
Por Kay Ledbetter, Universidad Texas A&M
Un equipo de investigación de Texas A&M AgriLife está trabajando para encontrar variedades de cultivos, comenzando con el sorgo , que minimizarán ese nitrógeno escapado, reduciendo así los costos de insumos para los agricultores y las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera.
El proyecto está dirigido por la Dra. Nithya Rajan, recientemente nombrada directora del Centro para la Gestión de Gases de Efecto Invernadero en Agricultura y Silvicultura. Rajan es fisióloga de cultivos de AgriLife Research y profesora de agronomía y agroecología en el Departamento de Ciencias del Suelo y Cultivos de la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida de Texas A&M.
Hace cinco años, Rajan inició el estudio » Sistemas innovadores de producción basados en sorgo con propiedades de inhibición biológica de la nitrificación para mejorar la sostenibilidad de los agroecosistemas «.
Ella y su equipo ahora tienen resultados que dicen son prometedores en el desarrollo de un rasgo que es bueno para la planta, el productor y el planeta.
«La característica BNI suprimirá la nitrificación, un proceso microbiano que convierte el amonio derivado de fertilizantes en el suelo en nitrato, y no permitirá que escape como nitratos en el agua o como óxido nitroso como gas de efecto invernadero».
Nitrificación, desnitrificación e inhibición biológica de la nitrificación.
La nitrificación y las actividades de desnitrificación posteriores promueven la pérdida de nitrógeno de los campos agrícolas y en gran medida son la razón subyacente de la baja eficiencia en el uso del nitrógeno en la mayoría de los cultivos de campo y la emisión de óxido nitroso, un gas de efecto invernadero muy potente, dijo Rajan.
En las prácticas agrícolas actuales, los productores deben pagar más por fertilizantes con un inhibidor de nitrificación para mantener el fertilizante que aplicaron en su lugar.
Sin embargo, se sabe que algunas plantas pueden suprimir la nitrificación liberando inhibidores de sus raíces, una propiedad conocida como inhibición biológica de la nitrificación, BNI, dijo. La característica BNI ayuda a retener el nitrógeno durante períodos más largos en el suelo para facilitar su absorción por los cultivos y reducir la pérdida de nitrógeno en forma de óxido nitroso, un importante gas de efecto invernadero emitido principalmente por las tierras de cultivo.
Rajan y Sakiko Okumoto, Ph.D., fisiólogo vegetal de AgriLife Research y profesor asociado del Departamento de Ciencias del Suelo y Cultivos, han examinado genotipos de sorgo del programa de mejoramiento de sorgo dirigido por Bill Rooney, Ph.D., mejorador de sorgo de AgriLife Research, profesor y titular de la Cátedra Borlaug-Monsanto de Mejoramiento Vegetal y Mejora Internacional de Cultivos.
Aquellos con el rasgo BNI se han sometido a tres años de pruebas de campo para confirmar la disminución en la pérdida de nitrógeno en forma de nitrato y óxido nitroso.
«Esta es una nueva iniciativa de investigación en Texas A&M AgriLife Research, y estamos a la vanguardia en el desarrollo de cultivos climáticamente inteligentes con esta característica», dijo Rajan.
«Nuestros datos de campo muestran una reducción sustancial de las emisiones de gases de efecto invernadero. Creemos que podemos desarrollar sorgos climáticamente inteligentes para mejorar la eficiencia del uso de fertilizantes y reducir las emisiones de óxido nitroso».
Reducir el campo
El trabajo permitió a Okumoto identificar combinaciones específicas de genes responsables del rasgo BNI. «Pudimos construir un modelo para predecir y seleccionar las líneas que creemos que serán buenas… Ahora tenemos un camino claro para introducir y utilizar ese modelo en el programa de mejoramiento para hacerlo aún mejor», dijo Okumoto.
El equipo cree que recién están comenzando, ya que solo han analizado una pequeña fracción de lo que Rooney tiene en su programa de cría.
«La BNI es un rasgo hereditario», afirmó Rooney. «Existe una variabilidad sustancial de este rasgo en nuestro acervo de germoplasma actual, y podemos mejorarlo significativamente».
Será importante garantizar que no se produzcan pérdidas de rendimiento, afirmó Rajan. Quieren realizar ensayos de campo exhaustivos en todas las principales regiones productoras de sorgo para desarrollar las mejores prácticas de gestión que indiquen al agricultor cuánto puede reducir la tasa de aplicación de fertilizantes sin sufrir reducciones de rendimiento.
Los datos actuales indican que la actividad de los inhibidores de la nitrificación parece dirigirse selectivamente a las poblaciones microbianas nitrificantes y tiene un impacto mínimo en los microbiomas generales del suelo. Sanjay Antony-Babu, profesor adjunto y microbiólogo de suelos de AgriLife Research, está investigando el efecto de los inhibidores de la nitrificación en varios microorganismos del suelo. Esta investigación es vital para garantizar que la salud del suelo, vinculada a la diversidad microbiana, no se vea afectada negativamente por los inhibidores de la nitrificación.
El sorgo bioenergético es un cultivo objetivo
Además del sorgo para cereales y forraje, el sorgo bioenergético es un cultivo que se pretende incluir en la dieta de BNI, afirmó Rooney. El sorgo bioenergético es un concepto relativamente nuevo desarrollado por AgriLife Research en el laboratorio de mejoramiento de sorgo de Rooney.
El sorgo bioenergético es un tipo específico de sorgo que crece durante una temporada larga y no produce granos, lo que permite una mayor tolerancia a la sequía y un mayor rendimiento de biomasa celulósica, explicó.
Al igual que con el sorgo para granos y forrajes, la incorporación de la característica BNI debería reducir la cantidad de fertilizante nitrogenado necesaria para la producción, así como aumentar la eficiencia de utilización del nitrógeno que se aplica, dijo Rooney.
¿Que sigue?
El objetivo final, dijo Rajan, es desarrollar un sorgo que sea climáticamente inteligente, que no sólo reduzca el gasto en fertilizantes, sino que también pueda contribuir a reducir la huella ambiental. Un cultivo climáticamente inteligente tiene el potencial de que el productor obtenga crédito por esas prácticas, además de beneficiar al medio ambiente.
«El nitrógeno es esencial para producir alimentos, pero su uso también puede causar problemas», afirmó. «El desarrollo de variedades de cultivos que sean climáticamente inteligentes es una solución excelente, ya que puede evitar que se escape una cantidad importante de nitrógeno a través del agua o como gas de efecto invernadero».
