La agricultura es una fuente significativa de las emisiones de gases del efecto invernadero y la contaminación en los estuarios tales como el golfo de México y la bahía de Chesapeake, y el uso de los fertilizantes es un principal contribuidor a este problema. Si los agricultores no aplican suficiente fertilizante, esta falta reduce los rendimientos de cultivos. Pero si ellos aplican demasiado fertilizante, el exceso puede escaparse a la atmósfera en forma del óxido nitroso o puede lixiviar en las vías fluviales.

Jorge Delgado, quien trabaja en la Unidad de Investigación de Suelo, Plantas y Nutrientes mantenida por el ARS en Fort Collins, Colorado, realiza investigaciones para ayudar a los agricultores a determinar la cantidad apropiada de nitrógeno para aplicación al campo, el momento oportuno de aplicarlo, y las mejores alternativas al uso del nitrógeno. El enfoque correcto puede variar de sitio a sito y de cultivo a cultivo.

ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU. (USDA por sus siglas en inglés), y esta investigación apoya la prioridad del USDA de responder al cambio climático y promover la agricultura sostenible.

Delgado ayudó a desarrollar una herramienta diseñada para utilización en los nuevos programas del comercio de “créditos ambientales” que recompensar a los agricultores por sus reducciones en pérdidas de nitrógeno. Conocida como “Herramienta del Comercio de Nitrógeno” (NTT por sus siglas en inglés), la herramienta puede ser usada para determinar la cantidad de reducción en pérdidas de nitrógeno debido a una práctica de manejo, y el número de “créditos” que podrían resultar del uso de esa práctica.

El concepto del comercio de los créditos de nitrógeno todavía está en su etapa formativa, pero esfuerzos han sido establecidos en los estados de Pensilvania y Ohio, y municipios y agencias ambientales estatales en varios estados están estudiando el concepto.

Delgado ha distribuido NTT y otras herramientas a cientos de usuarios, incluyendo agricultores, empresas agrícolas, científicos, agentes de extensión, agencias estatales y federales, y usuarios internacionales. Él también ha usado estas herramientas para convencer a los agricultores a mejorar sus prácticas de manejo del suelo con el uso de la labranza de conservación, la rotación de cultivos, y la utilización de cultivos de cobertura tales como trigo, centeno y otros céspedes. Tales prácticas no sólo previenen la lixiviación de nitratos en las vías fluviales, sino también previenen la erosión del suelo y ayudan a secuestrar el carbono y los nutrientes en el suelo.

Delgado también ha publicado un informe en la revista ‘Advances in Agronomy‘ (Avances en Agronomía) mostrando cómo se puede usar la NTT para calcular el potencial del comercio de los créditos de nitrógeno en una granja en Virginia que usa la cero labranza, una granja en Ohio que usa el estiércol como fertilizante, y en campos regados de cebada y papas en Colorado. Otro informe sobre los resultados de Delgado en reducir las pérdidas de nitrógeno en México ha sido publicado en la revistaTerra Latinoamérica.

Los investigadores descubrieron que la enzima ayuda a extraer agua de un subproducto del etanol, el cual es usado para hacer los granos secos de destilería con solubles (DDGS por sus siglas en inglés). Los DDGS podrían ser usados como suplementos de pienso para el ganado bovino, los cerdos y las aves de corral. La extracción del agua de este subproducto podría reducir significativamente la cantidad de electricidad, gas natural, energía y agua requerida en total para producir el etanol a base de granos y sus subproductos vendibles. Los resultados de este estudio han sido publicados en la revista científica ‘Industrial Biotechnology‘ (Biotecnología Industrial).

Científicos David Johnston y Andrew McAloon trabajan en el Centro de Investigación de la Región Oriental mantenido por el Servicio de Investigación Agrícola (ARS) en Wyndmoor, Pensilvania. ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del USDA, y estas conclusiones apoyan la prioridad del USDA de desarrollar nuevas fuentes de bioenergía.

Johnston y McAloon ayudaron a dirigir el estudio. Otros participantes incluyeron Milorad Dudokovic, quien es profesor en la Universidad Washington en San Luis, Misurí, y estudiante graduada Ana Beatriz Henriques en el Departamento de Energía y la Ingeniería Ambiental y Química en la universidad.

“La producción de etanol a base de granos es un componente clave de los esfuerzos de EE.UU. para aumentar la reserva de combustibles derivados de recursos vegetales renovables”, dijo Edward B. Knipling, quien es administrador del ARS. “Los resultados de esta investigación nos dan nuevas herramientas para aumentar la eficacia de producción de etanol a base de granos y para proteger nuestra base de recursos naturales”.

El estudio fue realizado en la empresa Center Ethanol en Sauget, Illinois, la cual es una instalación comercial que produce 54 millones de galones de etanol y 172.000 toneladas de DDGS del maíz cada año.

En el estudio, los científicos agregaron una libra de una enzima experimental por cada 1.000 libras de maíz. Esta enzima, la cual fue expresamente desarrollada para extraer agua, fue provista por Genencor, el cual es una empresa que desarrolla y produce enzimas industriales y ahora es una parte de la corporación DuPont Industrial Biosciences. Después de la fermentación del grano para producir etanol, los investigadores transfirieron los residuos de sólidos de maíz y el agua, llamados ‘stillage’, a una centrifuga para extraer la mayoría del agua. Esta agua fue reciclada.

Luego el ‘stillage’ se puso en un evaporador y después en una secadora que funcionan con el gas natural para otra ronda de reducción de humedad. Los investigadores descubrieron que la cantidad de gas natural requerida por la secadora para reducir la humedad del stillage a los niveles apropiadas para la producción de DDGS se redujo por el 14 por ciento porque la extracción de agua dentro de la centrifuga fue aumentada por la enzima.

Los investigadores usaron los datos de estos experimentos para calibrar un modelo económico existente de la producción del etanol. Las estimaciones resultantes indicaron que el uso de las enzimas para extraer agua del stillage reducirá el uso total de agua en la instalación por el 10 por ciento, el consumo de electricidad por el 2.4 por ciento, y el consumo del gas natural por el 12 por ciento. El modelo indicó que estas reducciones por su parte reducirán las emisiones de gases del efecto invernadero equivalente a aproximadamente 8.000 toneladas del dióxido de carbono por año en una instalación de tamaño medio que anualmente produce aproximadamente 50 millones de galones de etanol a base de granos.

Sawhney es líder del programa de investigación de telas no tejidas a base de algodón. ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU. (USDA por sus siglas en inglés).

El algodón virgen, el cual es algodón procesado pero no lavado o blanqueado, es conocido en el sector del algodón como “el algodón griege”. Se considera el algodón virgen como meno costoso y menos difícil de procesar comparado con el algodón blanqueado u otras telas sintéticas.

Aproximadamente el 98 por ciento del algodón producido mundialmente se usa en las telas tejidas tradicionales. Las telas no tejidas se hacen de las fibras enredadas y se producen en forma de una hoja continua en una tasa relativamente más rápida comparada con la rapidez de producción de las telas tejidas. Al principio, las telas no tejidas se hicieron solamente con las fibras sintéticas semejantes a los polímeros. Pero con la popularidad creciente de las telas no tejidas, algunos fabricantes comenzaron a agregar el algodón.

El SRRC ha instalado máquinas y equipo para producir telas no tejidas en su Planta Piloto y Laboratorio de Investigación de Algodón No Tejido. Estudios han mostrado que se puede procesar el algodón virgen directamente en el equipo tradicional para el procesamiento de algodón. Las ceras naturales del algodón proveyeron una cantidad de lubricación que fue beneficiosa, comparada con las fibras blanqueadas procesadas de modo similar.

Los investigadores también procesaron exitosamente el algodón virgen en nuevo equipo especialmente para la producción de telas no tejidas en el centro. Por ejemplo, el grupo descubrió que el algodón griege, el cual naturalmente repele el agua, puede hacerse absorbente con control de la presión del agua que enmaraña las fibras durante el procesamiento.

Los investigadores han publicado sus conclusiones en ‘Textile Research Journal‘ (Revista de Invest

Onwulata trabaja en la Unidad de Investigación del Procesamiento y los Productos Lecheros en el Centro de Investigación de la Región Oriental mantenido por el ARS en Wyndmoor, Pensilvania. ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU., y este proyecto apoya la prioridad del USDA de promover la seguridad alimentaria internacional.

Onwulata trabajó con un grupo de científicos del USDA, gerentes de programas, administradores de políticas, y agencias de ayuda internacional por más de una década en el desarrollo del nuevo producto alimentario. Los esfuerzos humanitarios de ayuda alimentaria resultan de colaboraciones que involucran múltiples gerentes gubernamentales nacionales e internacionales, oficiales de agencias de ayuda, y administradores de políticas.

Onwulata desarrolló el nuevo producto alimentario utilizando el mismo tipo de máquina actualmente usada para producir los cereales y bocadillos inflados completamente cocinados. Estos productos han sido populares en EE.UU. por más de 50 años. La tecnología de extrusión usada para hacer ICSB cocina completamente el producto en un período corto bajo temperaturas altas y la presión alta. El producto crujiente y completamente cocinado sale de la máquina de extrusión en menos de dos minutos. El producto resultante se aplasta y se muele para formar la ración.

Esta tecnología desarrollada por el ARS facilita la distribución uniforme de las vitaminas y los minerales adicionales en una ración alimentaria que se puede usar para reparto en otros países para la alimentación de niños y otras personas.

Este producto también podría ser utilizado en el Programa Internacional McGovern-Dole de Alimento para la Educación y Nutrición de Niños, el cual es administrado por el Servicio Agrícola del Exterior (FAS por sus siglas en inglés) del USDA. Este programa provee productos agrícolas de EE.UU. para alimentación en las escuelas y otros proyectos en más de 30 países.

Lea más sobre esta investigación en la revista ‘Agricultural Research’ de agosto del 2011.

En estudios en el Centro Nacional de Investigación de Utilización Agrícola mantenido por el ARS en Peoria, Illinois, científicos Pat Dowd, Mark Berhow y Eric Johnson están agregando las saponinas derivadas del césped Panicum virgatum, la soja, la yerba mate y otras fuentes a las dietas usadas para alimentar a los gusanos eloteros del maíz y los gusanos cogolleros. Los científicos quieren descubrir los efectos de los compuestos en el crecimiento y la supervivencia de los gusanos plagas. ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU. (USDA por sus siglas en inglés).

Los experimentos con las saponinas son parte de un esfuerzo más grande de identificar fuentes novedosas de resistencia que se pueden incorporar en las plantas de maíz. Finalmente, estos descubrimientos podrían llevar al desarrollo de nuevas variedades de maíz que sufren menos daños causados por los gusanos, tienen menos vulnerabilidad a los hongos tóxicos, y requieren menos aplicaciones de pesticidas.

La mayoría de los cultivos de granos, incluyendo el maíz, no contienen ningunas saponinas, según Dowd, quien trabaja en la Unidad de Investigación de la Bioprotección de Cultivos. Sin embargo, estudios en curso sobre el césped Panicum virgatum, el cual es un pariente lejano del maíz, podrían revelar genes inactivos o caminos bioquímicos que se podrían activar en el maíz utilizando la crianza de plantas o métodos de la ingeniería genética.

Los científicos en Peoria están explorando las ramificaciones de un descubrimiento por genetista Ken Vogel y sus colegas en la Unidad de Investigación de Granos, Forraje y Biotecnología mantenida por el ARS en Lincoln, Nebraska. En estudios allí, el grupo dirigido por Vogel identificó dos saponinas en P. virgatum–un tipo esteroidal llamado diosgenina, y otro llamado protodioscina. Los investigadores sospechan que los dos compuestos ayudaron a dos líneas prometedoras de germoplasma de P. virgatum a resistir ataques por los gusanos cogolleros.

El grupo de Dowd realizó estudios adicionales alimentandose a los gusanos con la diosgenina y la protodioscina y comparando los efectos con aquellos de saponinas derivadas de yerba mate, soja, el árbol de quillay y otras fuentes. La protodioscina, semejante a las otras, mostró actividad contra los gusanos cogolleros, pero los compuestos más eficaces fueron aquellos que contuvieron una molécula de azúcar. Por ejemplo, el compuesto sojasaponina B redujo el crecimiento de los gusanos cogolleros por más del 50 por ciento. La presencia de gusanos más pequenos pueden significar menos daños a los cultivos y más control de estos gusanos por insectos predadores.

Lea más sobre esta investigación en la revista ‘Agricultural Research’ de agosto del 2011.

Líder de investigación Sharon Papiernik, quien trabaja en el Laboratorio Norte-Central de Investigación Agrícolamantenido por el ARS en Brookings, Dakota del Sur, usó cámaras especialmente diseñadas para probar la permeabilidad de docenas de tipos de películas usadas para cubrir el suelo fumigado. ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU. (USDA por sus siglas en inglés), y esta investigación apoya la prioridad del USDA de promover la agricultura sostenible.

Papiernik y sus colegas colocaron cada tipo de película entre dos cámaras, inyectaron fumigantes en una cámara y midieron la cantidad de fumigante que pasó por esa película a la segunda cámara y la cantidad que se quedó en la primera cámara.

Los investigadores probaron 200 combinaciones de fumigantes y películas y desarrollaron un “factor de resistencia” que se puede usar para determinar las tasas de emisiones de cada combinación bajo una gama amplia de condiciones de crecimiento y patrones del tiempo. Ya que cada fumigante contuvo una sustancia química diferente, cada funcionó de manera diferente con cada película.

Los resultados, los cuales fueron publicados en ‘Journal of Environmental Quality‘ (Revista de Calidad Ambiental), mostraron que algunas películas funcionaron mejor como barreras a la difusión de fumigantes, pero hay variaciones en su eficacia, dependiendo de la fumigante probada. Algunas de las películas fueron menos eficaces con niveles más altos de humedad.

Esta investigación es parte de un proyecto especial de área amplia para identificar las mejores alternativas al uso del metil bromido. El uso de este producto químico está siendo descontinuado porque la sustancia tiene efectos perjudiciales en el ozono que forma una capa protectora de la tierra. Esta investigación también tiene el propósito de ayudar a laAgencia de Protección Ambiental de EE.UU. (EPA por sus siglas en inglés) y otras agencias reguladoras que tienen la responsabilidad de desarrollar nuevos requisitos sobre fumigantes para mejor proteger los usuarios de estos productos y los vecinos de campos tratados.

La EPA está adaptando el nuevo enfoque como el método estándar de evaluar las películas plásticas usadas en la fumigación de los suelos para la producción agrícola. Los resultados, juntos con los de otros estudios, han provisto las normas básicas para los productores de tales películas así como los consejos para productores agrícolas sobre las películas más eficaces para reducir las emisiones de fumigantes.

Lea más sobre esta investigación en la revista ‘Agricultural Research‘ de julio del 2011.

Mas información en http://www.tractoresclasicos.es

Microbiólogo Cletus Kurtzman es líder de estos estudios en el Centro Nacional de Investigación de Utilización Agrícolamantenido en Peoria por ARS, el cual es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU. (USDA por sus siglas en inglés).

Utilizando el análisis filogenético y la espectrometría de masa, el grupo dirigido por Kurtzman evaluó 19 de los 40 miembros conocidos de la familia Starmella de levaduras para determinar su capacidad de producir los soforolípidos. La clasificación filogenética, la cual revela las relaciones evolutivas entre especies o grupos, fue especialmente útil porque le permitió al grupo a determinar cuáles de los miembros de la familia Starmella producen las moléculas, basadas en secuencias genéticas compartidas relacionadas con ese rasgo. Por ejemplo, solamente unos pocos de las especies de la levadura Candida han mostrado previamente la capacidad de producir los soforolípidos—notablemente C. bombicola y C. apicola.

El grupo de Kurtzman pudo ampliar su búsqueda utilizando la Colección de Cultivos Microbianos, la cual se mantiene en la Unidad de Patógenos Alimentarios Bacterianos y la Micología en el centro en Peoria.

En estudios allí, los investigadores produjeron las levaduras con una dieta de ácido oleico de glucosa. Luego midieron los niveles de producción de los soforolípidos por las levaduras durante un período de 24 a 168 horas utilizando el análisis de la espectrometría de masa, el cual puede identificar compuestos basados en su peso molecular único.

Como esperado, C. bombicola y C. apicola produjeron las cantidades más grandes de soforolípidos. Pero el análisis también reveló tres otros productores prolíficos de los soforolípidos, incluyendo una nueva especia de Candida.

Según Kurtzman, los hallazgos aumentan la lista de levaduras prometedoras que podrían ser útiles en métodos basados en fermentación para producir en masa los soforolípidos como alternativas “verdes” al uso de surfactantes a base de petroleo.

Kurtzman y sus colegas Neil Price, Karen Ray y el difunto Tsung-Min Kuo informaron sobre sus hallazgos en ‘FEMS Microbiology Letters‘ (Letras de FEMS sobre Microbiología).

Lea más sobre esta investigación en la revista ‘Agricultural Research’ de julio del 2011.

Estos hallazgos, los cuales pueden ayudar a identificar fuentes posibles de la contaminación de agua, apoyan la prioridad delDepartamento de Agricultura de EE.UU. (USDA por sus siglas en inglés) de promover la agricultura sostenible y la seguridad alimentaria. ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del USDA.

Científico del suelo Yakov Pachepsky trabaja en el Laboratorio de Seguridad Microbiana Ambiental y Alimentaria mantenido por el ARS en Beltsville, Maryland. Él está realizando estudios para aprender más sobre la fuente de los patógenos E. coli en los cauces de arroyos, su destino y la duración de su supervivencia.

Estudios realizados por Pachepsky y sus colegas sugieren que las cepas no patogénicas de E. coli pueden sobrevivir por más tiempo en el sedimento subacuático que en el agua, y han provisto las primeras pruebas publicadas sobre la capacidad de E. coli de sobrevivir durante todo el invierno en el sedimento.

Los resultados también indicaron que los patógenos pueden vivir por más tiempo cuando hay niveles más altos de carbono orgánico y partículas finas del sedimento. Cuando los niveles de carbono orgánico son más altos, la temperatura del agua tiene menos probabilidades de afectar la tasa de supervivencia de los patógenos.

Los investigadores también recopilaron tres años de datos sobre el fluyo del agua, el tiempo y los niveles de E. coli en el agua y el sedimento en un arroyo en Pensilvania que recibe agua de varios afluentes más pequeños. Ellos usaron esta información para calibrar laHerramienta de Evaluación del Suelo y Agua (SWAT por sus siglas en inglés), la cual es un modelo de computadora desarrollado por científicos del ARS que predice cómo las prácticas agrícolas afectarán la calidad del agua a escala de cuenca.

Las simulaciones resultantes indicaron que los escurrimientos de los pastizales contribuyeron a los niveles de E. coli en los arroyos cercanos solamente durante intervalos temporales del fluyo más alto de agua. Ya que el modelo SWAT actualmente no incluye datos sobre niveles de E. coli en los cauces de arroyos, esta investigación indica que las simulaciones de SWAT sobreestimarán el impacto de los escurrimientos de pastizales en la contaminación por E. coli en las aguas superficiales.

Los resultados de esta investigación fueron publicados en ‘Water Research‘ (Investigaciones sobre Agua), ‘Ecological Modeling‘ (Modelación Ecológica), ‘Critical Reviews en Environmental Science and Technology‘ (Resúmenes Críticos de Ciencia y Tecnología Ambiental), y ‘Journal of Hydrology‘ (Revista de Hidrología).

Lea más sobre esta investigación en la revista ‘Agricultural Research‘ de julio del 2011.