Con un impulso hacia el futuro para que los agricultores cultiven plantas de energía renovable, el agua limitada es un desafío. Un equipo dirigido por Texas A&M AgriLife está abordando ese problema mediante la evaluación de sistemas de cultivo de materias primas de base biológica con resistencia al agua y al carbono.
El estudio de Texas A&M AgriLife Research utilizará una combinación de germoplasma de materia prima y estudios de producción de campo para desarrollar un sistema predictivo para identificar los cultivos y sistemas de cultivo de mejor rendimiento para energía renovable y productos de base biológica, al tiempo que maximiza la captura y retención de carbono en el suelo. El estudio se centra en aportar soluciones para una bioeconomía sostenible.
“Todo se relaciona con el cambio climático y el aumento de las emisiones de carbono”, dijo Mahendra Bhandari, Ph.D., fisiólogo de cultivos de detección remota y profesor asistente en el Centro de Investigación y Extensión AgriLife de Texas A&M en Corpus Christi. “Estamos buscando mejores productos y sistemas que minimicen el uso de fertilizantes y otros insumos para eventualmente beneficiar la sostenibilidad ambiental”.
El estudio financiado por el Instituto Nacional de Alimentos y Agricultura del Departamento de Agricultura de EE. UU. titulado Bioproducts and Bioenergy from Warm-Season Perennial Grass Feedstock for Low-Input Conditions with Positive Water and Carbon Footprint, incluye a Bhandari, Jamie Foster, Ph.D., AgriLife Research profesor de agronomía de forrajes, Beeville; y Jorge Da Silva, profesor de investigación de AgriLife y mejorador de caña de azúcar, Weslaco, todos dentro del Departamento de Ciencias del Suelo y Cultivos de la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida de Texas A&M; y Hua Li, Ph.D., profesor y coordinador de posgrado en ingeniería industrial, Texas A&M University-Kingsville.
Creación de una secuencia de cultivo renovable
El proyecto examinará genotipos de caña energética, pasto varilla y sorgo perenne para determinar la eficiencia en el uso del agua y los nutrientes. Las entradas más eficientes luego se integrarán con cultivos de leguminosas para crear un sistema de cultivo.
El equipo se concentrará en las regiones productoras del sur de Texas y comenzará a plantar en agosto en las propiedades de Texas A&M AgriLife cerca de Corpus Christi y Weslaco. Da Silva tiene una larga historia de mejoramiento de cañas energéticas y ha desarrollado algunos de los cultivares de caña energética. Él evaluará el desempeño de esos cultivares con respecto a la tolerancia a la sequía.
La caña de azúcar tiene una de las capacidades de fotosíntesis más altas de todas las especies de plantas del planeta, dijo Da Silva. La caña energética es un cultivo derivado de la caña de azúcar libre de acumular sacarosa en sus tallos, por lo que utiliza su capacidad de fotosíntesis para acumular fibra, lo que da como resultado una alta biomasa. También muestra resistencia a diferentes estreses, lo que da como resultado un cultivo de bajos insumos apropiado para este proyecto.
Entre el material que se está probando en el proyecto se encuentran las líneas de reproducción creadas recientemente en el proyecto de Da Silva financiado por el Fondo de Tecnología Emergente de la Oficina del Gobernador de Texas – Biomasa.
Bhandari liderará el desarrollo de un sistema de fenotipado de detección remota para evaluar la tolerancia a la sequía en cultivos de materias primas. El método tradicional para evaluar la tolerancia a la sequía requiere mucha mano de obra, dijo, pero las herramientas de detección remota pueden recopilar esa información de manera eficiente y descubrir rasgos importantes para evaluar la tolerancia a la sequía en diferentes genotipos.
El estudio pretende utilizar sensores RGB, multiespectrales, térmicos y LiDAR que se montarán en vehículos aéreos desocupados, UAV.
“Vamos a utilizar el sistema aéreo desocupado y desarrollar un fenotipado de alto rendimiento para evaluar el desempeño del germoplasma de cañas energéticas y sorgos forrajeros”, dijo Bhandari. Además, el equipo también utilizará mediciones basadas en UAV y un enfoque de aprendizaje automático para desarrollar modelos de predicción del rendimiento de biomasa de estos cultivos.
El siguiente paso será integrar cultivos bioenergéticos con vegetales para ayudar a desarrollar un sistema de cultivo climáticamente inteligente. Cuando se incluyen hortalizas en los sistemas de cultivo, la demanda de fertilizantes nitrogenados inorgánicos puede ser menor y una mayor cobertura del suelo puede mejorar la infiltración y el almacenamiento de agua en el suelo.
Foster dirigirá al equipo en la medición de los impactos ambientales del sistema de biomasa de materia prima de monocultivo y la comparación con el sistema de biomasa integrado de leguminosas. Li completará un análisis del ciclo de vida de este sistema de producción para considerar la economía de producir los cultivos, así como los beneficios ambientales de la huella positiva de carbono y agua.
Construyendo el futuro de la investigación en bioenergía
Otro objetivo es capacitar a estudiantes de pregrado y posgrado para trabajar en la industria de la bioenergía.
“Estamos colaborando con el Dr. Li en Texas A&M University – Kingsville para desarrollar módulos de capacitación para que los estudiantes trabajen en este proyecto”, dijo Bhandari. “De esta manera, estamos formando la próxima generación de mano de obra para los sistemas de cultivo integrados.
“Estamos analizando tanto la perspectiva ambiental como la sostenibilidad económica”, dijo.
Bhandari dijo que el objetivo general del equipo es desarrollar un sistema alternativo de producción de cultivos con una huella hídrica y de carbono positiva que sea más resistente a futuros eventos climáticos.
“No se trata solo de evaluar o encontrar una o dos variedades tolerantes a la sequía”, dijo Bhandari. “El panorama general es encontrar variedades que sean tolerantes a la sequía, así como un sistema de cultivo que tenga un componente de leguminosas para suministrar el fertilizante para el sistema de producción, y así, con suerte, proporcionar un enfoque holístico”.
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