La investigación india puede ayudar a reducir el desperdicio de fertilizantes nitrogenados

Los científicos indios logran identificar fenotipos, características visiblemente identificables que determinan la eficiencia con la que los cultivares usan nitrógeno

La investigación india puede ayudar a reducir el desperdicio de fertilizantes nitrogenados
lunes 25 de enero de 2021
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n grupo de científicos indios ha encontrado una manera de mejorar los cultivos reduciendo el desperdicio de fertilizantes nitrogenados que se les aplican. Pudieron identificar fenotipos o características visiblemente identificables que determinan la eficiencia con la que las variedades de arroz cultivadas (cultivares) usan nitrógeno.

Esta eficiencia se conoce como eficiencia en el uso de nitrógeno (NUE).

El grupo, dirigido por N Raghuram de la Universidad Guru Gobind Singh Indraprastha, Delhi, también identificó genes asociados con las características identificables que pueden mejorar aún más los cultivos.

La investigación que involucra investigación interdisciplinaria en biotecnología, fisiología de cultivos, agronomía, ciencia del suelo, estadística y bioinformática se publicó en la revista Frontiers in Plant Science el 20 de enero de 2021. 

Los cultivos generalmente utilizan hasta el 30 por ciento del fertilizante nitrogenado aplicado; el resto se filtra en el medio ambiente, daña la salud y aumenta el cambio climático. 

La agricultura genera el 70% de las emisiones de óxido nitroso en la India. De esto, el 77 por ciento proviene de fertilizantes, principalmente urea, según la Evaluación de nitrógeno de la India publicada en 2017.

Este gas de efecto invernadero (GEI) es 300 veces más potente que el dióxido de carbono. Ha reemplazado al metano como el segundo componente más grande de las emisiones de GEI de la agricultura india en los últimos 15 años.

Los cereales consumen más del 69 por ciento de los fertilizantes nitrogenados en la India; el arroz encabeza la lista con un 37 por ciento, seguido por el trigo (24 por ciento).

El grupo de científicos comparó tres de cada uno de los cultivares de arroz de alta y baja EUN con dosis normales o bajas de fertilizantes como nitrato y urea como única fuente de nitrógeno. Los cultivares eficientes en el uso de nitrógeno tienden a germinar y florecer más lentamente que ellos. Estas variedades crecen altas y profundas, tienen una mayor biomasa y tardan más en cosecharse; pero rinden más con relativamente menos nitrógeno.

El grupo también informó 34 genes asociados con NUE para la mejora potencial de cultivos. Evaluaron 25 fenotipos para su respuesta al nitrógeno utilizando cuatro aplicaciones diferentes del elemento. 

“Muchos científicos describieron una o dos características visibles o fenotípicas que cambian en una planta en respuesta al fertilizante nitrogenado, pero nadie distinguió experimentalmente la respuesta N de la NUE”, dijo Raghuram, quien preside la Iniciativa Internacional del Nitrógeno (INI).

La mejora de cultivos se centra principalmente en reducir la duración del cultivo y la biomasa para maximizar la producción, agregó:

Nuestro trabajo indica que, a menos que los científicos combinen los rasgos de NUE con los rasgos de rendimiento mediante el mejoramiento, es posible que estemos obteniendo rendimiento a costa de la NUE. También debemos preocuparnos por si esto también es cierto para otros insumos como fósforo, agua, potasio, azufre, etc.

India fue el primer país en estudiar 25 características fenotípicas en cualquier cultivo, comparando diferentes cultivares, formas de nitrógeno y dosis, dijo Narendra Sharma, el primer autor del artículo de investigación. "Descubrimos que solo 20 de ellos responden a los fertilizantes nitrogenados, mientras que solo ocho representan realmente la EUN".

Los resultados del arroz serán relevantes para más cereales y otros cultivos, pero deben validarse; Las herramientas estadísticas y bioinformáticas utilizadas también se pueden utilizar para los rasgos difíciles de los cultivos, afirmó.

“Nadie había demostrado claramente cómo lidiar con la EUN cuando se utilizan diferentes formas de fertilizantes nitrogenados. La literatura científica está dominada por los países desarrollados que utilizan principalmente nitrato de amonio, mientras que la mayoría de los países en desarrollo utilizan urea; tuvimos que comparar ambos ”, dijo Vetury Sitaramam, quien anteriormente enseñó biotecnología en la Universidad de Pune y es co-líder del estudio. De acuerdo con él:

El descubrimiento del fenotipo no solo sienta las bases para la mejora de los cultivos, sino también para una interesante investigación sobre los mecanismos subyacentes de la EUN. Ya hemos insinuado anteriormente que la respiración podría desempeñar un papel crucial en la EUN, pero debe investigarse más a fondo.

La EUN se calcula como una relación entre el nitrógeno utilizado y la cosecha: un número más alto indica un bajo desperdicio.

Con la eficiencia en declive, los agricultores utilizan más fertilizantes con la esperanza de aumentar el rendimiento. Esto, a su vez, empeora la NUE.

Dado que el arroz consume la mayor cantidad de fertilizantes nitrogenados en India, cualquier mejora en su EUN será beneficiosa para todos, dijo Tapan Adhya, ex director del Instituto Nacional de Investigación del Arroz, Cuttack y actual codirector (ciencia) del proyecto South Asian Nitrogen Hub. Estuvo involucrado en la investigación.

 

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