Investigación realizada en el centro experimental de investigación vegetal (Experimental Plant Investigation Center, EPIC) de Clark University está explorando nuevas formas de enriquecer la salud del suelo y por lo tanto mejorar la seguridad alimentaria.
Encabezada por la profesora asistente de biología Chandra Jack, los experimentos realizados dentro del invernadero de 1275 pies cuadrados se enfocan en cómo la fijación biológica del nitrógeno puede reducir la necesidad de utilizar fertilizantes sintéticos. Un aspecto clave del proyecto es la iluminación suministrada por Hort Americas.
Jack se unió a Clark University en 2021 después de haber hecho investigación en trigo con el estado de Washington. Antes de reubicarse en Worcester, Massachusetts ella sabía que para continuar con su trabajo necesitaba algo más que un laboratorio convencional.
“Como parte de mi paquete de negociación, deje en claro que necesitaba un invernadero de ambiente controlado para poder conducir investigación todo el año,” explicó Jack. “Especialmente aquí en el noreste, la luz natural del sol es limitada durante los meses de invierno. Si de todos modos vas a depender de la iluminación, es mejor que lo hagas a lo grande y crees un ambiente totalmente controlado”.
Además de proteger los experimentos de variables impredecibles de la intemperie, el invernadero también ayuda a la precisión. Al controlar cada aspecto del crecimiento de la planta - desde intensidad de la luz a condiciones del suelo - Jack y su equipo pueden llevar a cabo investigaciones que es imposible realizar en campo abierto.
Mejorar el suelo y el manejo del cultivo
El fundamento del trabajo de Jack aborda uno de los mayores desafíos de la agricultura moderna:el excesivo uso de fertilizantes sintéticos. Mientras que estos fertilizantes pueden aumentar el rendimiento del cultivo, su uso a largo plazo tiene un severo impacto ambiental. El daño a la salud del suelo y contribuir a la contaminación.
La investigación de Jack se enfoca en la fijación biológica del carbono, un proceso natural en el que bacterias especializadas convierten nitrógeno de la atmósfera en una forma que las plantas puedan utilizar. El proceso es común en cultivos de leguminosas, como frijoles y lentejas, gracias a su relación simbiótica con estas bacterias.
Sin embargo, en cultivos de cereales como el trigo y el maíz -que son una parte significativa de la agricultura global - no participan naturalmente en esta simbiosis.
“Mi trabajo ve este desafío desde dos ángulos,” comentó Jack. “Primero, ¿cómo podemos mejorar la relación simbiótica en los cultivos de legumbres? Segundo, ¿cómo podemos crear condiciones de suelo que apoyen a las bacterias fijadoras de nitrógeno de vida libre para cultivos de cereales?”
El impacto de esta investigación se extiende sobre cultivos individuales. Al reducir los fertilizantes sintéticos, los productores pueden reducir costos, mejorar la calidad del suelo y contribuir a un sistema de agricultura más sustentable.
El rol de las soluciones de iluminación de Hort Americas
Un factor clave en lograr el éxito en el invernadero EPIC son las lámparas LED para invernadero Verjure™ Arize® Element L1000, que fueron proporcionadas por Hort Americas. Las lámparas de crecimiento de espectro completo logran imitar la luz natural y permite tener investigación todo el año.
“La iluminación es crítica porque me permite crecer simultáneamente diferentes cultivos con necesidades de luz diferentes”, agregó Jack.
Por ejemplo, el trigo requiere iluminación de alta intensidad, mientras que el trébol se desarrolla mejor bajo condiciones de poca luz. La flexibilidad de ajustar la intensidad de la luz y la duración hacen que la L1000 sea un instrumento invaluable de investigación.
Además, ayuda a acelerar el ciclo de crecimiento de la planta. En escenarios previos, ciertas plantas tardan más de siete meses en florecer. Ahora, con las condiciones optimizadas en el invernadero EPIC el periodo de tiempo se reduce a tres meses.
Más allá de mejorar la eficiencia de la investigación, el sistema de iluminación también se asegura de tener consistencia en los experimentos.
“Con fuentes de luz consistentes podemos entender mejor cómo modificar las variables como el suelo o bacterias que impactan las características de la planta”, enfatizó Jack. “Tener fuentes de luz más consistentes ha sido un gran cambio”.
Primeros éxitos e impacto a futuro
Aunque el invernadero EPIC es relativamente nuevo ya está teniendo resultados prometedores. La iluminación mejorada y el ambiente controlado han permitido al equipo de Jack acelerar su investigación, proporcionando información sobre cómo las diferentes bacterias influyen en el crecimiento de las plantas y la productividad
“Uno de nuestros proyectos actuales se enfoca en una variedad de trébol y cómo seleccionan las bacterias que les darán los mejores beneficios”, contó Jack. “Estamos registrando como estas decisiones afectan la biomasa y otros factores de crecimiento a través del tiempo. Es fascinante ver como hay tanta variación dependiendo de las cepas bacterianas presentes.”
Mientras que mucha de la investigación está aún en sus primeras etapas hay mucho potencial de impacto en el mundo real. Un gran desafío es alentar a los productores a hacer la transición de fertilizantes sintéticos a prácticas sustentables. Este cambio muy a menudo involucra un periodo de ajuste inicial donde los costos pueden ser mayores antes que los beneficios a largo plazo se vean claramente.
“Conseguir a productores que se sumen a estas prácticas requiere no solo de la investigación sino también educación y colaboración,” enfatizó Jack. “Estamos explorando asosiaciones con productores para llevar a cabo pruebas a pequeña escala en sus campos. Al demostrar los beneficios de primera mano estamos esperando construir confianza y motivar una adopción más amplia de estas prácticas.”
NOTA: Un agradecimiento especial a GrowSpan Greenhouse Structures y Zachery Carr por su rol en traer a Hort Americas a este proyecto, y ayudando a hacer posible estos avances en la agricultura sustentable