Proyectos

Contribuir al fortalecimiento de la RISUE de investigación en Sustentabilidad por medio del desarrollo de una investigación consorciada en cambio climático de las zonas costeras de Chile, a fin de dar respuesta a los desafíos del desarrollo sustentable del país, junto con favorecer las capacidades de I+D+i que cada institución requerirá para su implementación. Caracterizar los sistemas naturales y antrópicos de la zona costera de Chile, para documentar su estado de conservación y vulnerabilidades de dichos sistemas al cambio climático. Analizar las vulnerabilidades de los sistemas naturales y antrópicos de la zona costera de Chile, a fin de generar estrategias de mitigación y adaptación al cambio climático pertinentes a nivel regional.

Las leguminosas son cultivos esenciales en la rotación agrícola, especialmente en sistemas orgánicos o de bajo input. Debido a su capacidad para fijar nitrógeno (N2) desde el aire en simbiosis con bacterias del género Rhizobium, estas aportan el N al suelo de manera natural, reduciendo el riesgo de contaminación ambiental producido por las aplicaciones de fertilizantes nítricos. Sin embargo, la fijación simbiótica de N2 es sensible a la presencia de N en el suelo y a otros nutrientes que condicionan el desempeño de las plantas, por ejemplo, la deficiencia de fósforo (P). Así, algunas leguminosas son más sensibles a la presencia de N e inhiben la fijación en respuesta a una mayor absorción de N inorgánico (por ej. Pisum sativum, arveja), mientras que otras son menos sensibles y mantienen una mayor fijación de N2 (por ej. Vicia faba, haba). Una mejor comprensión de cómo leguminosas contrastantes en su capacidad de fijar N2 (habas y arvejas) se ven influenciados por la disponibilidad de N y agua en el suelo, en presencia y ausencia de P, es crucial para optimizar la productividad de las leguminosas y la fijación de N2. Por otra parte, la estequiometría C:N:P tanto en suelos como en plantas podría indicar una limitación de nutrientes de los ecosistemas. Específicamente, las relaciones C:N altas y N:P bajas se consideran comúnmente como limitantes de N, mientras que las relaciones C:P y N:P altas representan principalmente una limitación de P. Estas relaciones están muy influenciadas también por la disponibilidad de agua en el suelo. Por lo tanto, se plantea que la estequiometría de C:N:P tanto en el suelos como en las plantas se relaciona con el uso eficiente de los nutrientes por las plantas. Este proyecto se dividirá en tres experimentos distintos, donde se manipulará la disponibilidad de N, P y agua del suelo en una combinación factorial completa. Se hipotetiza que la fijación de N2 en la especie considerada sensible (P. sativum) disminuirá en mayor proporción que en la especie menos sensible (V. faba) cuando estas sean sometidas a un aumento creciente de N, a una deficiencia de P o a déficit hídrico. Es importante conocer las alteraciones estequiométricas C:N:P, las adaptaciones y/o modificaciones fisiológicas, la distribución de nutrientes y la producción de biomasa entre los órganos de ambas leguminosas contrastantes en respuesta a estos tratamientos. Por lo tanto, el objetivo de la propuesta será evaluar de forma integrada durante dos años y mediante tres experimentos el impacto de diferentes niveles de N inorgánico y disponibilidades de agua en el suelo, en ausencia y presencia de P sobre la fijación de N2 por dos leguminosas con sensibilidades contrastantes, una facultativa (P. sativum) y otra obligada (V. faba), reflejado en diversos parámetros fisiológicos, nutricionales y productivos. Mediante ensayos fisiológicos de invernadero y en cámaras de crecimiento, se alterará el suministro de N, P y agua que reciben las plantas y se evaluará la cantidad de N derivado de la fijación de N2 (isótopo estable de N 15 ), así como la distribución y concentración de múltiples nutrientes (ionómica) con micro-fluorescencia de rayos X (µ-XRF). Paralelamente se analizará la evaluación de parámetros fisiológicos como la fotosíntesis, transpiración, conductancia estomática y se relacionará con el desempeño de las plantas a diferentes dosis de N, P y disponibilidad de agua en el suelo. La información generada en estos experimentos revelará un conjunto de datos subyacentes en cuanto a la diferenciación en la asignación de nutrientes y biomasa entre cada órgano de las leguminosas en función de las estrategias de fijación de N2. En consecuencia, se espera que las plantas ajusten sus estrategias de captación de nutrientes para equilibrar su estequiometría elemental, lo que va a depender, en parte, de la sensibilidad de la fijación de N2 en ambas especies. Se prevé que la FBN en las leguminosas será afectada por dosis crecientes de N inorgánico, ya que la reducción de N2 en los nódulos es energéticamente más costoso para la planta. A su vez, la deficiencia hídrica inducirá una menor tasa transpiratoria, intercambio de gases y fotosíntesis, siendo estos procesos más afectados en ausencia de P, principalmente porque en condiciones de deficiencia de P se produce una disminución del crecimiento y número de hojas. Además, un suministro inadecuado de P afecta los procesos de utilización de carbohidratos, aún cuando se continua la producción de estos compuestos por medio de la fotosíntesis. Mediante el uso de técnicas no destructivas como la µ-XRF se realizará el estudio estequiométrico, no sólo con las relaciones entre concentraciones, sino que también a través distribución de los nutrientes en los distintos órganos de las plantas.

El objetivó del proyecto de investigación era el desarrollo de una caja de trazadores de la materia orgánica para entender la dinámica de la materia orgánica (MO), los procesos biogeoquímicos y el papel de esta materia en el ciclo del carbono a la escala local y regional. Para lograr este objetivó, la identificación precisa de la fuente de MO es un elemento esencial. La utilización de varios biomarcadores moleculares y especialmente el uso de biomarcadores de lípidos, debido a su presencia ubicua y estabilidad diagenéticos y química, representan uno de los enfoques con un gran potencial.

El objetivó del proyecto de investigación era de identificar la presencia y las fuentes de contaminaciones fecales en al anillo de cenotes en el estado de Yucatán (zona con ecosistemas frágiles y altamente productivos) a través del desarrollo de marcadores químicos.

Prevê-se que o aquecimento global aumente a intensidade e a duração dos eventos climáticos extremos, como secas, ondas de calor e inundações, especialmente nas regiões tropicais. Mudanças climáticas afetam o crescimento de espécies forrageiras. No entanto, faltam informações sobre os efeitos das mudanças climáticas globais no desempenho nutricional de pastagens tropicais, especialmente em condições de campo. Nós, assim, conduzimos dois experimento em campos com as forrageiras Panicum maximum e Stylosanthes capitata utilizando um sistema de temperatura controlada do aquecimento do ar (T-Face) e avaliou-se os efeitos de duas condições de temperatura, (temperatura ambiente) e aquecimento moderado (2°C acima da temperatura ambiente) e dois níveis de disponibilidade hídrica, (irrigada e não irrigados), no acúmulo de nutrientes, eficiência de uso de nutrientes (NUE), nos padrões estequiométricos de C:N:P e na produção de biomassa foliar. Ambos experimentos foram conduzidos utilizando um delineamento de blocos completos casualizados em arranjo fatorial. Nossos resultados revelaram que em plantas de P. maximum (pastagem C4) a concentração foliar de N e P diminuiu sob estresse hídrico, o que aumentou as relações C:N e C:P, enquanto o aquecimento aumentou a relação N:P. A produção de biomassa foliar foi prejudicada em até 16% sob condições de estresse hídrico e temperatura ambiente, mas a produção de biomassa foi melhorada em 20% sob condições de aquecimento e irrigação. Nossos resultados também mostraram que a instabilidade homeostática em condições de seca resultou na diminuição da produção de biomassa foliar, e concluiu-se que o aquecimento é benéfico apenas para o crescimento das plantas em condições bem irrigadas. Enquanto isso, a seca diminuiu a NUE de K, Ca e B e a biomassa seca das folhas, enquanto o crescimento das raízes foi estimulado. No entanto, sob aquecimento e irrigação aumentaram a biomassa seca das folhas, a biomassa seca das raízes, a densidade do comprimento das raízes, a área superficial da raiz e a NUE de N, P, K, Ca, Mg, Cu, Mn e Zn. Por outro lado, no segundo experimento com plantas de S. capitata (pastagem C3), nossos resultados mostraram que as condições de seca reduziram as concentrações de fósforo (P) e aumentaram a relação N:P nos diferentes órgãos da planta. Descobrimos que a produção de biomassa acima do solo diminuiu significativamente sob condições de seca e de alta temperatura (wSaT e wSeT); observamos uma diminuição no conteúdo de nitrogênio (N), na relação folha/inflorescência e relação folha/caule, e um aumento na relação C:N nos órgãos vegetativos. No entanto, sob condições quentes e irrigação, a biomassa das folhas aumentou aproximadamente 33%. Concluímos que o aquecimento em condições bem regada e sem restrições na disponibilidade de nutrientes no solo, pode aumentar a produção de biomassa vegetal, presumivelmente devido a um nível mais alto da homeostase estequiométrica.

La temperatura y la humedad del suelo afectan fuertemente el valor nutricional y la digestibilidad de las plantas forrajeras a través de cambios en la composición química de la hoja o la proporción de tejidos de la hoja. En este proyecto, nuestro objetivo fue evaluar las modificaciones anatómicas de la hoja de dos especies forrajeras tropicales, Stylosanthes capitata (C3) y Megathyrsus maximus (C4) en condiciones cálidas (+2 °C) en condiciones de riego abundante y secano e investigar las interacciones entre alteraciones anatómicas de las hojas, composición química de las hojas y digestibilidad de las hojas. Los experimentos se realizaron en condiciones de campo utilizando un sistema de mejora controlada por aire libre de temperatura (T-FACE). Observamos que las plantas a temperaturas elevadas produjeron hojas con estomas más pequeños y tejido mesófilo más delgado y un grosor total de hoja reducido, lo que podría afectar el intercambio de gases. Por otro lado, la reducción de la humedad del suelo aumentó la densidad estomática y el grosor de la epidermis adaxial. En ambas especies, la concentración de las fracciones fibrosas de las hojas aumentó en condiciones cálidas y sin riego, mientras que la concentración de proteína cruda y la digestibilidad disminuyeron. Sin embargo, la digestibilidad de la hoja se asoció con la composición química de la hoja más que con la proporción de diferentes tejidos de la lámina de la hoja. Concluimos que, aunque ambas especies desarrollaron modificaciones anatómicas en las hojas para aclimatarse en condiciones de calentamiento futuro, el valor nutricional y la digestibilidad de las hojas se reducirán, lo que podría afectar la producción ganadera futura y las emisiones de metano de los rumiantes.

Edital CNPq: CNPq/TWAS - Doutorado-Sanduiche no Pais /Sandwich PHD Fellowship - SWP 2014 - Vigência: 01/08/2015 a 31/01/2016 (6 meses). Ciência do Solo - Período de bolsa TWAS finalizado - 304201/2014-6 Como parte de este proyecto de investigación se publicaron dos artículos que se nombran a continuación: *Olivera-Viciedo, D (AC)., Prado, R.M., Lizcano, R., Salas, D., Nascimento, L.C., Calero, A., Peña, K., Betancourt, C. (1/8). 2020. Physiological role of silicon in radish seedlings under ammonium toxicity. Journal of the Science of Food and Agriculture, (FI=4.125, Q1), v. 100, p. 5637-5644. Indización: (ISI/WoS, Scopus). https://doi.org/10.1002/jsfa.10587 *Olivera-Viciedo, D (AC)., Prado, R., Lizcano, R., Nacimiento, L., Calero, A., Theodore, L and Castellano, L. (1/7). 2019. Silicon supplementation alleviates ammonium toxicity in sugar beet (Beta vulgaris L.). Journal of Soil Science and Plant Nutrition. (FI=3.612, Q2), v. 19. p. 413-419. Indización: (ISI/WoS, Scopus). https://doi.org/10.1007/s42729-019-00043-w

El objetivo del trabajo fue evaluar diferentes formas de aplicación de microorganismos eficientes (ME) en diferentes cultivos y sobre el suelo, tanto en clima tropical (Cuba), como en clima frío (Canadá). Se llevaron a cabo diversos experimentos en los que se concluyó que el empleo de ME en aplicaciones foliares correspondientes a 50, 100, 150 y 200 ml/L mejora el crecimiento y consecuentemente la producción de las plantas, siendo ese efecto más significativo en la dosis de 100 ml/L en cultivos como el tomate, zanahorias, pepino y arroz. En los parámetros del suelo, contribuyen con la degradación de la materia orgánica y con el proceso de mineralización de los compuestos orgánicos.

Durante este proyecto multidisciplinario financiado por la FAPESP se han conseguido hasta la fecha 24 artículo publicados en revistas internacionales de alto impacto, de los cuales soy autor o coautor en 8, y de ellos, en 4 soy el primer autor y de correspondencia. Mayores informaciones, así como todos los artículos derivados de este proyecto se pueden encontrar en el siguiente enlace: https://bv.fapesp.br/pt/auxilios/29555/miniface-climate-change-impact-experiment-to-analyze-the-effects-of-elevated-co2-and-warming-on-phot/