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La importancia del zinc en el cultivo del maíz

Planta de maíz con síntomas relacionados con deficiencia de zinc en parcela de Iguala, Guerrero. (Foto: Ana Karen Munguía)
Planta de maíz con síntomas relacionados con deficiencia de zinc en parcela de Iguala, Guerrero. (Foto: Ana Karen Munguía)

El zinc es un elemento esencial para el desarrollo normal de las plantas. Aunque se le requiere en muy pequeñas cantidades (por lo que es considerado un microelemento), su presencia es fundamental porque este nutriente está relacionado con importantes funciones de la planta (como el crecimiento y la fotosíntesis) y porque ningún otro elemento puede desempeñar las mismas funciones.

La disponibilidad del zinc en los suelos agrícolas varía según diversos factores, entre estos la textura del suelo y su contenido de materia orgánica. Regularmente, los suelos arenosos, con bajas cantidades de materia orgánica, o aquellos cuyas capas superiores han sido removidas por erosión eólica o hídrica son los más propensos a presentar deficiencias de este mineral.

La disponibilidad del zinc también varía por el pH del suelo. Los suelos alcalinos (pH superior a 7) suelen presentar problemas con este nutriente. También es común que los suelos inundados o con anegamientos presenten limitaciones de zinc. Igualmente ocurre cuando no hay una adecuada fertilización nitrogenada o de fósforo.

No todas las plantas son afectadas de la misma manera por la deficiencia de zinc. Algunos cultivos, como el maíz, el algodón y el frijol son más sensibles que otros. En el caso específico del maíz, el zinc es muy relevante porque este presenta requerimientos totales del mineral considerablemente superiores al de otros cultivos (como el trigo, la avena o el chícharo) y su deficiencia puede incidir en la producción de grano al interrumpir el desarrollo de anteras y granos de polen.

Cuando hay deficiencia de zinc en el cultivo de maíz regularmente hay síntomas visibles. Entre los principales está la aparición de manchas amarillas en las hojas debido a la disminución del contenido de clorofila. Frecuentemente, estas manchas aparecen en la segunda o tercera semana del cultivo.

Para corregir la deficiencia de zinc y garantizar tanto el crecimiento como la productividad de los cultivos se pueden aplicar fertilizantes con sales inorgánicas de zinc. Existen tratamientos que se pueden aplicar directamente al suelo y también otros que se aplican a las hojas (aplicación foliar), siendo estos una alternativa práctica para los productores.

En Iguala de la Idependencia, en Guerrero, México, se han identificado zonas con deficiencia de zinc. Para corregir esta deficiencia, y derivado del convenio de colaboración entre el Gobierno de Iguala y el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT), se han estado realizando aplicaciones de este nutriente con apoyo de drones.

El uso de drones para este propósito representa una ventaja ante la acotada ventana de tiempo de la que se dispone para corregir la deficiencia del mineral. Además, representa un ahorro significativo en los costos de producción de los agricultores porque, de otro modo, tendrían que destinar recursos para el pago de jornales.

Los técnicos que colaboran en el marco de la alianza entre el Gobierno de Iguala y el CIMMYT son los encargados de llevar la programación del uso de drones, además, también brindan acompñamiento técnico durante la aplicación para garantizar que las dosis y los productos a aplicar sean los adecuados para lograr sistemas de producción más sustentables.

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Con drones impulsan la agricultura sustentable en Iguala

Evento demostrativo con drones en Iguala. (Foto: Isaac Ayala)
Evento demostrativo con drones en Iguala. (Foto: Isaac Ayala)

Iguala de la Independencia es uno de los 81 municipios del estado mexicano de Guerrero, en el habitan cerca de 160 mil personas, lo que lo convierte en el tercer municipio más poblado del estado. En este sentido, la construcción de sistemas agroalimentarios productivos, sustentables y resilientes es una prioridad, particularmente si se considera que Guerrero es uno de las entidades más vulnerables al cambio climático.

En Iguala, la variabilidad climática ha favorecido que se incremente la incidencia de plagas como el gusano cogollero. También persisten problemas de malezas y enfermedades debido, entre otros aspectos, a la prevalencia de prácticas agrícolas inadecuadas —como los monocultivos, las quemas agrícolas y la labranza excesiva—.

Para ofrecer soluciones viables y sustentables para que los productores del municipio hagan un mejor manejo de plagas, malezas y enfermedades, el gobierno de Iguala, junto con el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT), impulsan prácticas y tecnologías innovadoras como la instalación de dispensadores de feromonas de confusión sexual y la aplicación de productos de bajo impacto ambiental por medio de drones. Esto, en el marco del convenio de colaboración que recientemente firmaron ambas organizaciones.

En las localidades de Metlapa, Santa Teresa, El Naranjo, Tuxpan y Zacacoyuca, por ejemplo, se han realizado eventos demostrativos de aplicación con drones. Con esta tecnología, además de aplicar productos amigables con el medioambiente para el manejo de plagas y malezas, se ha hecho fertilización foliar y se han corregido deficiencias de microelementos —minerales que las plantas necesitan en pequeñas cantidades, pero que son esenciales para su desarrollo— como zinc, hierro y magnesio.

“Se trata de un dron adquirido por el Gobierno de Iguala. Las aplicaciones son gratuitas, lo único que ponen los productores son sus insumos. Para la elección de la fuente correcta y la determinación de la dosis adecuada, cuentan con el apoyo técnico de especialistas del CIMMYT gracias a este convenio. Así, los productores solicitan el dron a través de los técnicos, quienes llevan la programación y verifican el uso eficiente del equipo, así como la aplicación correcta de los insumos”, puntualiza el equipo técnico del CIMMYT.

El uso de drones, además de formar parte de una estrategia de manejo integral de plagas, malezas y enfermedades, es pertinente ante un contexto socioeconómico regional donde procesos de migración y urbanización han derivado en una baja disponibilidad de mano de obra en la toda la zona. Con estas acciones, que se desarrollan en el marco de la Estrategia 2030 del CIMMYT y los programas de apoyo al campo del Ayuntamiento de Iguala, se impulsa la consolidación de sistemas agroalimentarios sustentables en aquellos lugares donde el cambio climático impone desafíos que solo pueden ser abordados en conjunto.

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Sexto Foro regional MasAgro Guanajuato

Sexto Foro Regional MasAgro Guanajuato. (Foto: Hub Bajío/CIMMYT)
Sexto Foro Regional MasAgro Guanajuato. (Foto: Hub Bajío/CIMMYT)

Con el objetivo de compartir alternativas para hacer frente al alza en los costos de los insumos, combustibles y particularmente el precio de los fertilizantes —que son recursos clave para la producción— se realizó el sexto Foro regional MasAgro Guanajuato, denominado en esta edición “Estrategia para mejorar la competitividad en la producción de granos básicos en Guanajuato”. 

El foro, realizado en Salamanca, Guanajuato, contó con la participación de 350 asistentes, entre ellos más de 230 productores, así como autoridades municipales de Abasolo, Acámbaro, Apaseo El Alto, Apaseo El Grande, Celaya, Comonfort, Huanímaro, Irapuato, León,  Ocampo, Salamanca, Salvatierra, San Felipe,  San Miguel de Allende, Tarimoro y Valle de Santiago; así como de La Piedad, Numarán y Zamora del vecino estado de Michoacán. 

También se contó con la participación de actores clave de la red de innovación que impulsa MasAgro Guanajuato —programa de la Secretaría de Desarrollo Agroalimentario y Rural (SDAyR) y el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT)— con quienes se estableció un área comercial. En ella participaron empresas de diversos rubros, proveedores de semillas, fertilizantes foliares, maquinaria, fabricantes de silos herméticos, proveedores de tecnologías herméticas, servicios de fumigación con drones, proveedores de feromonas, etc.

Entre las organizaciones que participaron están: AgroNutrex, AGROSEN, Avex, BIOFOM, BIOKRONE, BREVANT, CESAVEG, Fertilizantes ALDASE , Grain Pro, Grupo Agrícola Servibajio, Icuchem (IQ lab), Innovación Agrícola, Módulo de Riego Valle de Santiago,  NOVASEM, Nutrimax, Provivi®, Sembradoras del Bajío, Sembradoras Dobladenses, Semillas La Fuerte, Semillas Majo, Semillas Rica, SEMTEK, ServiBajío, Silos del Norte.

El foro se desarrolló en la parcela del señor Roberto Páramo, un agricultor que, comenta, tenía dudas sobre las tecnologías promovidas por MasAgro Guanajuato. Ahora, sin embargo, cultiva todas sus parcelas con Agricultura de Conservación y, con su testimonio, anima a otros productores a aprovechar el acompañamiento técnico que brinda el programa, el cual está sustentado en resultados de plataformas de investigación, módulos demostrativos y áreas de extensión, donde la participación activa de productores como él, es fundamental.

Las actividades del foro iniciaron con una conferencia dictada por Erick Ortíz Hernández, gerente del Hub Bajío del CIMMYT, denominada: “Estrategias para hacer frente a los retos del ciclo primavera-verano”, compartiendo una serie de recomendaciones técnicas para la implementación de la Agricultura de Conservación con resultados manifiestos en alta competitividad.

El equipo de agentes técnicos de MasAgro Guanajuato diseñó estaciones de trabajo donde los visitantes pudieron conocer de cerca de qué se tratan las estrategias:

  • #RetoRastrojo. Manejo del rastrojo como cobertura del suelo para reducir los costos en movimiento de suelo y protegerlo, evitar la evaporación del agua y favorecer la actividad microbiana del suelo.
  • #CosechandoAgua. Diseño de curvas a nivel y rotura vertical para captar la mayor cantidad de agua de lluvia en la parcela y dejar cobertura para disminuir la evaporación y conservar la humedad —a lo que se le llama cosecha de agua—.
  • #FertilidadIntegral. Aplicar el elemento mineral adecuado en el momento más oportuno es fundamental, pero aplicarlo de forma correcta con el instrumento más recomendado, es estratégico.

En cada una de estas estaciones se desarrolló un diálogo directo con los productores, donde el equipo técnico de MasAgro Guanajuato escuchó las inquietudes y las experiencias de aquellos productores que ya se dieron la oportunidad de poner en marcha las innovaciones propuestas por MasAgro Guanajuato para luego, pasar a una fase práctica con el uso de maquinaria recomendada y pruebas sencillas.

El hecho de que los productores conocieran o fortalecieran sus aprendizajes en el tema, teniendo como escenario una parcela en la que los rendimientos han alcanzado ocho toneladas de trigo por hectárea —cuando los rendimientos con prácticas convencionales en la misma zona solo son de 5.5 toneladas— fue impactante para muchos de ellos.

“¿Entonces sí nace la semilla sobre un suelo cubierto por rastrojo?”, fue una pregunta recurrente. La respuesta es sí, particularmente con el uso de maquinaria adecuada que permite cortar el rastrojo al momento de la siembra porque hacer Agricultura de Conservación, comentaron los técnicos de MasAgro Guanajuato, implica implementar de manera correcta una serie de pasos ordenados para tener los resultados esperados. 

Los asistentes al foro pudieron escuchar también la participación de Provivi®, startup de innovación agroecológica que compartió los principios de acción de las feromonas de confusión sexual, un instrumento fundamental para el manejo agroecológico de plagas en las parcelas. Como esta, MasAgro Guanajuato promueve prácticas sustentables en alianza con una gran red de innovación que, en el estado, cuenta con la participación de más de 90 actores clave, entre ellos 21 gobiernos municipales. 

Agradecemos la presencia del arquitecto Rodolfo Ponce Ávila, subsecretario de Desarrollo y Competitividad alimentaria de la SDAyR, quien acudió en representación del ingeniero Paulo Bañuelos Rosales, titular de dicha dependencia, y todos quienes hicieron posible este foro. 

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El potencial de los drones en la agricultura

El uso de drones —o vehículos aéreos no tripulados (VANT)— está creciendo continuamente en la agricultura, principalmente en países asiáticos como Corea, Japón y China. De acuerdo con un análisis de Goldman Sachs Research, dedicada a la gestión de inversiones, para el periodo de 2016 a 2020 el sector agrícola fue el segundo mayor usuario de drones en el mundo, solo después de la construcción. 

Los drones son una tecnología desarrollada para fines militares, pero actualmente sus aplicaciones son muy amplias. En el sector agrícola los drones se usan para mapeo de campos; vigilancia y monitoreo de cultivos, plagas y enfermedades; irrigación más eficiente; y aplicación de productos de una forma más segura —por el menor riesgo de contaminación del usuario— y precisa en áreas de difícil acceso. Además, su uso no implica compactación del suelo. 

Si bien los beneficios del uso de drones son amplios, también existen riesgos, como la deriva hacia cultivos no objetivo, cuerpos de agua y transeúntes; contaminación del equipo e interferencia con el control del operador. 

Para minimizar estos riesgos y aprovechar todo el potencial de los drones es fundamental entonces que los pilotos de los drones sean capacitados —y de ser posible certificados—, pero no solo en el uso de la tecnología, sino también —preferentemente— en lo referente al conocimiento y uso responsable de los productos químicos.

Para contribuir a este propósito, en la plataforma de investigación San Pedro, ubicada en la localidad de El Retiro, en San Pedro, Coahuila —donde colaboran la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro (UAAAN) y el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) en el marco de la iniciativa MasAgro-Cultivos para México—, se desarrolló el evento demostrativo “Herramientas tecnológicas y su influencia en las prácticas agrícolas sustentables” con la puesta en campo de drones. 

Cabe mencionar que el uso de drones brinda la posibilidad de acceder a datos de calidad procesables en tiempo real, lo que facilita la toma de decisiones en el marco de la generación de sistemas agrícolas más sustentables y eficientes. 

En suma, los drones representan una alternativa más dentro de la gama de soluciones tecnológicas para una Agricultura Sustentable, por esta razón es importante que cada vez más productores y técnicos conozcan esta tecnología y la consideren para sus propios sistemas de producción.

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Infografías

Fenotipado accesible para los mejoradores

En los campos de investigación de cultivos, los drones y otras herramientas de detección de alta tecnología son ahora algo común. Recopilan datos de alta resolución en una amplia gama de rasgos, desde la simple medición de la temperatura hasta la compleja reconstrucción 3D.

Este enfoque tecnológico para recopilar información precisa sobre los rasgos de las plantas, conocido como fenotipado, se está volviendo omnipresente. Según los expertos del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) y otras instituciones de investigación, los mejoradores pueden beneficiarse mucho más de estas herramientas, si se usan correctamente.

Examples of different classes and applications of breeder friendly phenotyping. (Image: M. Reynolds et al.)
Ejemplos de diferentes clases y aplicaciones de fenotipado amigable para el mejoramiento. (Imagen: M. Reynolds)

En un nuevo artículo de Plant Science, el fisiólogo de trigo Matthew Reynolds y sus colegas del CIMMYT explican las diferentes formas en las que el fenotipado puede ayudar al mejoramiento —desde enfoques simples y prácticos para la detección a gran escala, hasta la caracterización fisiológica detallada de rasgos clave para identificar nuevas fuentes parentales— y por qué esta metodología es crucial para la mejora de los cultivos. Los autores argumentan que los mejoradores inviertan en estas herramientas para mejorar los cultivos que enfrentan climas más cálidos y severos.

Lea el artículo completo aquí.

Este artículo fue publicado originalmente en WHEAT.

Foto de portada: Francisco Pinto, especialista en teledetección opera un VANT en la estación experimental del CIMMYT en Ciudad Obregón, Sonora, México.

 

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Reportajes

A vista de pájaro

Francelino Rodrigues prepares an UAV for radiometric calibration for multispectral flight over a maize tar spot complex screening trial at CIMMYT’s Agua Fría experimental station, Mexico. (Photo: Alexander Loladze/CIMMYT)
Francelino Rodrigues prepara la calibración radiométrica de un VANT para un vuelo multiespectral sobre una parcela de ensayos de detección del complejo mancha de asfalto de maíz en la estación experimental Agua Fría del CIMMYT, México. (Foto: Alexander Loladze/CIMMYT)

Un nuevo estudio realizado por investigadores del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) muestra que la detección remota puede acelerar y mejorar la efectividad de la evaluación de las enfermedades en parcelas experimentales de maíz, un proceso conocido como fenotipado.

El estudio constituye la primera vez que se utilizan vehículos aéreos no tripulados (VANT, comúnmente conocidos como drones) con cámaras que capturan la radiación electromagnética no visible para evaluar el complejo mancha de asfalto en el maíz.

El equipo interdisciplinario descubrió, que las posibles pérdidas de rendimiento, debidas de las infecciones provocadas por el complejo mancha de asfalto, podrían alcanzar un 58 % — más del 10 % de lo que se informó en estudios anteriores.

Caused by the interaction of two fungal pathogens that thrive in warm, humid conditions, tar spot complex is diagnosed by the telltale black spots that cover infected plants. (Photo: Alexander Loladze/CIMMYT)
Causado por la interacción de dos patógenos fúngicos que crecen en condiciones cálidas y húmedas, el complejo mancha de asfalto se diagnostica por las manchas negras que cubren las plantas infectadas. (Foto: Alexander Loladze/CIMMYT)

«La evaluación de la resistencia de las enfermedades de las plantas en el campo se está tornando difícil porque los ensayos de los mejoradores son más grandes, se realizan en múltiples ubicaciones y hay una falta de personal capacitado para evaluar las enfermedades», dijo Francelino Rodrigues, especialista en agricultura de precisión del CIMMYT y coautor principal del estudio. «Además, la evaluación de la enfermedad basada en evaluaciones visuales puede variar de persona a persona».

Una enfermedad foliar importante que afecta al maíz en toda América Latina, el complejo mancha de asfalto, resulta de la interacción de dos especies de hongos que crecen en condiciones cálidas y húmedas. La enfermedad del complejo mancha de asfalto causa manchas negras en las plantas infectadas, mata hojas, debilita la planta y afecta el desarrollo de la mazorca.

La fenotipificación ha involucrado tradicionalmente a los mejoradores que caminan a través de parcelas de cultivos y evalúan visualmente cada planta, un proceso que requiere mucho trabajo y tiempo. A medida que las tecnologías de detección remota se vuelven más accesibles y asequibles, los científicos las aplican más a menudo para evaluar las plantas experimentales para los rasgos agronómicos o físicos deseados, según Rodrigues, quien dijo que pueden facilitar fenotipos precisos y de alto rendimiento para la resistencia a enfermedades foliares en maíz y ayudar a reducir el costo y el tiempo de desarrollar germoplasma de maíz mejorado.

«Para fenotipar el maíz por su resistencia a las enfermedades foliares, el personal altamente capacitado debe pasar horas en el campo para completar las evaluaciones visuales de los cultivos, lo que requiere tiempo y recursos sustanciales y puede dar lugar a resultados sesgados o inexactos entre los topógrafos», dijo Rodrigues. «El uso de vehículos aéreos no tripulados para recopilar imágenes multiespectrales y térmicas permite a los investigadores reducir el tiempo y los gastos de las evaluaciones, y quizás en el futuro, también podría mejorar la precisión».

Color-infrared image of maize hybrids in the experimental trials under fungicide treatment (A1) and non-fungicide treatment (A2) of tar spot complex of maize. Image data were extracted from two polygons from the two central rows in each plot (B).
La imagen infrarroja de híbridos de maíz en los ensayos experimentales bajo tratamiento con fungicida (A1) y tratamiento sin fungicida (A2) del complejo mancha de asfalto del maíz. Los datos de imagen se extrajeron de las dos filas centrales de cada gráfico de dos poligonos (B).

La tecnología ilumina con más claridad sobre el fenotipado

Los receptores en el ojo humano detectan un rango limitado de longitudes de onda en el espectro electromagnético, el área que llamamos espectro visible — que consta de tres bandas que nuestros ojos perciben como rojo, verde y azul. Los colores que vemos son la combinación de las tres bandas del espectro visible que refleja un objeto.

Los sensores remotos aprovechan la forma en que la superficie de una hoja absorbe, transmite y refleja de manera diferencial la luz u otra radiación electromagnética, según su composición y condición. La reflexión del tejido de la planta enferma es diferente de la de las sanas, siempre y cuando las plantas no se vean afectadas por otros factores, como el calor, la sequía o las deficiencias de nutrientes.

En este estudio, los investigadores sembraron 25 híbridos de maíz tropicales y subtropicales de rendimiento agronómico y resistencia al complejo mancha de asfalto en la estación experimental del CIMMYT en Agua Fría, en el centro de México. Posteriormente, llevaron a cabo evaluaciones de la enfermedad a simple vista y recogieron imágenes multiespectrales y térmicas de las parcelas.

Esto les permitió comparar la teledetección con los métodos tradicionales de fenotipado. Los cálculos revelaron una fuerte relación entre el rendimiento del grano, la temperatura del dosel, los índices de vegetación y la evaluación visual.

Aplicaciones futuras

«Los resultados del estudio sugieren que la detección remota podría utilizarse como un método alternativo para evaluar la resistencia a la enfermedad en los ensayos de maíz a gran escala», dijo Rodrigues. «También podría usarse para calcular pérdidas potenciales debido al complejo mancha de asfalto».

El mejoramiento acelerado de rasgos de cultivos agrícolamente relevantes es fundamental para el desarrollo de variedades mejoradas que puedan enfrentar crecientes amenazas agrícolas globales. Es probable que las tecnologías de teledetección desempeñen un papel fundamental para superar estos desafíos.

«Una futura área de investigación importante abarca la detección presintomática de enfermedades en el maíz», explicó Rodrigues. “Si es exitosa, tal detección temprana permitiría intervenciones apropiadas de manejo de enfermedades antes del desarrollo de epidemias severas. Sin embargo, todavía tenemos mucho que trabajar para integrar completamente la detección remota en el proceso de mejoramiento y para transferir la tecnología a los campos de los agricultores».

El financiamiento para esta investigación fue proporcionado por el Programa de Investigación de Maíz del CGIAR.

Lea el artículo completo:
Loladze A, Rodrigues FA Jr, Toledo F, San Vicente F, Gérard B y Boddupalli MP (2019)
Aplicación de la teledetección para la formación de fenotipos en la resistencia del Complejo Mancha de Asfalto en el maíz. Front. Plant Sci. 10:552. doi: 10.3389/fpls.2019.00552