[ad_1]
En un artículo reciente en la revista ACS nanoLos investigadores discutieron la utilidad de los puntos de carbono para aumentar la biodisponibilidad de nitrógeno para apoyar el crecimiento de la soja y la calidad nutricional bajo estrés por sequía.
Estudio: Los puntos de carbono mejoran la biodisponibilidad del nitrógeno para promover el crecimiento y la calidad nutricional de la soja bajo estrés por sequía. Crédito: nnattalli/Shutterstock.com
fertilizante de nitrogeno
El desarrollo de fertilizantes nitrogenados ha aumentado considerablemente el rendimiento de los cultivos, lo que ha dado lugar a un aumento significativo de la producción agrícola y a la primera «revolución verde» agrícola. La biodisponibilidad de los fertilizantes nitrogenados es inferior al 50%; Por lo tanto, un aumento en la inversión en fertilizantes no conduce a un aumento permanente en el rendimiento de los cultivos. Mientras tanto, el uso excesivo de fertilizantes nitrogenados ha llevado a otros problemas ambientales. Para lograr una agricultura sostenible, es fundamental aumentar la biodisponibilidad del nitrógeno y reducir su impacto nocivo en los ecosistemas de todo el mundo.
Soja: un producto vital
Cerca de 366 millones de toneladas de soja (Glycine max) se producen en todo el mundo cada año. Para mejorar la capacidad de la soja para resistir la sequía y mantener su valor nutricional, es necesario aumentar el consumo de nitrógeno. Aunque es relativamente nueva, la agricultura asistida por nanotecnología es un área tanto prometedora como desafiante.
El futuro de la agricultura asistida por nano parece brillante si las interacciones subyacentes entre las plantas y los nanomateriales de ingeniería (ENM) pueden entenderse completamente. Al promover la seguridad alimentaria mundial, la nanotecnología agrícola puede beneficiar enormemente a la comunidad.
significado de los puntos de carbono
Debido a su pequeño tamaño, baja toxicidad, buenas propiedades ópticas y suministros baratos, los puntos de carbono, una estrella en ascenso entre los ENM de carbono, han mostrado resultados prometedores en la agricultura asistida por nanotecnología. Sin embargo, todavía hay dudas sobre si los puntos de carbono pueden aumentar la capacidad de la soja para resistir la sequía al mejorar la biodisponibilidad del nitrógeno.
Debido a la buena distribución de los ENM de carbono en el suelo, investigaciones anteriores sugirieron que concentraciones más bajas de ENM de carbono podrían afectar la fijación de nitrógeno en las leguminosas.
En este estudio, los autores aumentaron la biodisponibilidad del nitrógeno mediante la aplicación al suelo de puntos de carbono (5 miligramos kilogramos-1), que ayudó a que la soja creciera y se volviera más nutritiva, y redujo las pérdidas económicas causadas por el estrés de la sequía. La aplicación de puntos de carbono en el suelo mejoró la capacidad de los tubérculos para fijar nitrógeno, controló las actividades de la rizosfera y, en última instancia, mejoró la absorción de nitrógeno y agua por parte de la soja estresada por la sequía. La aplicación de puntos de carbono bajo estrés por sequía aumentó la actividad de la nitrogenasa de soja en un 8,6 % en comparación con el control y aumentó el contenido de nitrógeno en los brotes y raíces de soja en un 18,5 % y un 14,8 %, respectivamente.
El equipo demostró la liberación de nitrógeno del suelo mediante la promoción de la formación de raíces a través de puntos de carbono en el suelo y el control de la actividad de las comunidades microbianas beneficiosas. Además, la expresión de los genes GmNRT, GmLB, GmAMT y GmAQP en las raíces aumentó 1,2, 2,7, 1,8 y 2,3 veces, respectivamente, en comparación con el control, lo que indica un mejor transporte de nitrógeno y sugiere una mejor absorción de agua. Además, debido a la mayor biodisponibilidad de nitrógeno, los ácidos grasos, las proteínas y los aminoácidos en los granos de soja mejoraron en un 6,9 %, 3,4 % y 17,3 %, respectivamente.
Los investigadores postularon que los puntos de carbono del suelo podrían aumentar la capacidad de la soja para resistir la sequía y absorber nitrógeno al controlar los excrementos de la rizosfera y los microorganismos y aumentar la capacidad de los tubérculos para fijar nitrógeno. Por lo tanto, este estudio examinó el crecimiento de la soja bajo estrés por sequía después de la aplicación de puntos de carbono al suelo, examinó los procesos mediante los cuales los puntos de carbono aumentan la biodisponibilidad del nitrógeno y evaluó el rendimiento de la soja y la calidad de los nutrientes después de la aplicación de puntos de carbono.
Características de rendimiento de los puntos de carbono en el crecimiento y la nutrición de la soja
Las partículas de puntos de carbono eran uniformemente esféricas y tenían un tamaño medio de 2,8 ± 0,5 nanómetros. Los resultados de la caracterización respaldaron los numerosos grupos funcionales y la composición química de los puntos de carbono, que también fueron consistentes con su dispersabilidad superior en agua. Además, el peso fresco de raíces y brotes de soja aumentó un 59,8% y un 49,6%, respectivamente, mientras que su peso seco aumentó un 41,4%, un 54,6% y un 18,5% y un 14,8%, respectivamente. El número de tubérculos aumentó en un 19,5% después de la aplicación de puntos de carbono al suelo.
GmLb3 se reguló al alza en un 66,1 % en respuesta a los puntos de carbón, mientras que los niveles de expresión de GmLb1, GmLb2 y GmLb4 se regularon notablemente en 4,2, 3,8 y 2,1 veces, respectivamente. Después de la exposición a los puntos de carbono, la expresión de GmNRT2;1, GmNRT2;2 y GmNRT2;5 aumentó significativamente en 1,6, 2,1 y 1,8 veces, respectivamente, mientras que GmNRT2;4 y GmNRT2;6 también aumentaron en un 49,0 %. reforzado y 39,6%. La tasa fotosintética neta aumentó 2,0 veces debido al contenido de nitrógeno foliar un 18,5% mayor.
A pesar de una disminución del 50 % en la humedad del suelo, la aplicación de puntos de carbono al suelo aumentó la producción de soja en un 25,2 % y la calidad debido a la mejora de la biodisponibilidad del nitrógeno a través de la regulación del proceso de la rizosfera y la mejora en la fijación de nitrógeno en los tubérculos. El aumento de la biodisponibilidad de nitrógeno en la soja ofreció una forma viable de aumentar la eficiencia del uso de nitrógeno de las plantas, lo que ayudó a reducir el uso excesivo de fertilizantes nitrogenados y disminuir el daño ambiental. El beneficio fue que la agricultura habilitada con puntos de carbono podría ahorrar pérdidas significativas de soja.
Conclusiones y perspectivas de futuro
En conclusión, este estudio demostró que la aplicación de CD al suelo podría mejorar la tolerancia de las plantas al estrés ambiental y promover el crecimiento agrícola sostenible.
Los autores mencionaron que, por otro lado, la biocompatibilidad y la inercia química de las CD en la cadena alimentaria son más adecuadas para promover su uso en la producción agrícola real. Sin embargo, enfatizaron que estos números provienen de pruebas de marihuana y que una información más precisa requerirá estudios de campo a más largo plazo en el futuro.
El equipo enfatizó que la agricultura basada en puntos de carbono promete mejorar la calidad de la soja y la resiliencia a la sequía, lo cual es importante para garantizar la seguridad alimentaria frente al cambio climático global.
Relación
Wang C, Ji Y, Cao X, et al. (2022) Los puntos de carbono mejoran la biodisponibilidad del nitrógeno para promover el crecimiento y la calidad nutricional de la soja bajo estrés por sequía. ACS nano.https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c03591
[ad_2]