Nutrición vegetal

La población mundial es de 7.77 mil millones y se estima supere los 10 mil millones para 2050[1]. Este aumento debe ir acompañado de un aumento masivo (amenos un 60%) de la producción de alimentos[2]. Sin embargo, debido a la creciente tasa de urbanización y degradación de suelos, reducción de suelos cultivables (dos veces en los últimos 50 años[3]); la seguridad alimentaria está comprometida en el contexto de cambios climáticos extremos que limitan drásticamente la producción de plantas. Es importante considerar los nanofertilizantes como una forma de alta eficiencia[4].

Hasta ahora la columna vertebral de la agricultura moderna era un amplio uso de agroquímicos (y específicamente fertilizantes químicos) y una gran dependencia del riego[5]. Comenzando en la década de los 1960 como parte de la Revolución Verde, esta tendencia resultó en el desarrollo de variedades de plantas semienanas que eran muy exigentes con los fertilizantes sintéticos y necesitaban grandes cantidades de irrigación de agua. Sin embargo, las prácticas agrícolas actuales parecen ser insostenibles en escenarios futuros. Por ejemplo, la principal fuente de producción de fertilizantes inorgánicos de fósforo (P) es una roca de fosfato[6], que se prevé que desde 1960 se cuadriplico su uso. Y la demanda de P está creciendo al ritmo de la población mundial; pero, la roca de fosfato se puede agotar por completo entre 50-200 años[7]. Paradójicamente, mientras las reservas de roca de fosfato se agotan, los fertilizantes que se producen y utilizan en la agricultura no son utilizados por las plantas, se desperdician por filtración al subsuelo, lo que resulta en un daño ambiental masivo a través de la eutrofización (proceso de contaminación más intenso de cuerpos de agua[8]). Además, si bien se mejoraron los cultivos básicos y se aumentaron las cantidades totales de proteínas y energía disponible para las personas, se ignoró en gran medida el valor nutricional de los alimentos, lo que llevó a un aumento de la desnutrición por micronutrientes, lo que se conoce como “hambre oculta[9]”. Y las variedades que respondieron a las prácticas de fertilización sintética y produjeron un alto rendimiento no funcionarán bien en condiciones de estrés abiótico[10]. La mayor dependencia de riego y la falta de agua dulce dan como resultado una salificación progresiva de la tierra (Lupini, 2016), afectando así la capacidad de las plantas para absorber nutrientes del suelo. Lo mismos es cierto para otros tipos de estrés abióticos como la sequía, las inundaciones y las temperaturas extremas.

El aumento de las actividades antropogénicas, la rápida industrialización y las practicas agrícolas modernas han dado lugar en el aumento de la contaminación de metales pesados en el medio ambiente[11]. Los metales pesados Arsénico (As), Cadmio (Cd), Cromo (Cr) y Plomo (Pb) contaminan la cadena alimentaria. Estos reducen aún más la disponibilidad biológica de nutrientes esenciales a través de interferir con su absorción. Las prácticas de gestión agrícola actuales son de poca ayuda para resolver este problema. La sustentabilidad del sistema de producción agrícola en el siglo XXI depende críticamente de la comprensión de la base molecular de la absorción de nutrientes de las plantas y el entrelazamiento de la interacción de nutrientes esenciales y no esenciales, con los objetivos de aumentar la eficiencia del uso de nutrientes de las plantas, reducir el aporte de recursos (fertilizantes) y gestionar la huella ambiental. Su comprensión ahora está en el contexto de las nanociencia[12]s. Además, es necesario considerar revisar y sintetizar el conocimiento actual de los mecanismos de adquisición de algunos macronutrientes y micronutrientes esenciales en condiciones ambientales adversas, discutiendo los efectos de elementos no esenciales como el sodio, el cadmio o el arsénico sobre la nutrición y la calidad de las plantas.


[1] FAO, Rome & AGR,. (2022). Management of natural resources for food and agriculture: FAO and the environment. XF2006261201.
[2] Springmann, Marco & Clark, Michael & Mason-D'Croz, Daniel & Wiebe, Keith & Bodirsky, Benjamin & Lassaletta, Luis & Vries, Wim & Vermeulen, Sonja & Herrero, Mario & Carlson, Kimberly & Jonell, Malin & Troell, Max & Declerck, Fabrice & Gordon, Line & Zurayk, Rami & Scarborough, Peter & Rayner, Mike & Loken, Brent & Fanzo, Jess & Willett, Walter. (2018). Options for keeping the food system within environmental limits. Nature. 562.
DOI:10.1038/s41586-018-0594-0.
[3] Lupini, Antonio & Mercati, Francesco & Araniti, Fabrizio & Miller, Anthony & Sunseri, Francesco & Abenavoli, Maria. (2016). NAR2.1/NRT2.1 functional interaction with NO3- and H+ fluxes in high-affinity nitrate transport in maize root regions. Plant Physiology and Biochemistry. 102. 107-114.
DOI:10.1016/j.plaphy2016.02.022.
https://www.researchgate.net/publication/30
1893966_NAR21NRT21_functional_interac
tion_with_NO3-_and_H_fluxes_in_high-affinity_nitrate_transport_in_maize_root_regions
[4] Benavides-Mendoza, Adalberto. (2022). Use of nanomaterials in plant nutrition.
DOI:10.1016/B978-0-12-822916-3.00016-0.
[5] Fita, Ana & Rodriguez Burruezo, Adrian & Boscaiu, Monica & Prohens, Jaime & Vicente, Oscar. (2015). Breeding and Domesticating Crops Adapted to Drought and Salinity: A New Paradigm for Increasing Food Production. Frontiers in Plant Science. 6.
DOI:10.3389/fpls.2015.00978.
[6] Matamwa, Watson & Guppy, Chris & Blair, Graeme. (2018). In Situ Acidulation of Rock Phosphate. Communications in Soil Science and Plant Analysis. 49. 1-7.
DOI:10.1080/00103624.2018.1427266.
[7] Le Mare, Peter. (1991). Rock Phosphates in Agriculture. Experimental Agriculture. 27. 413 - 422.
DOI:10.1017/S0014479700019396.
[8] Salim, Nur & Abdullah, Noorul & Ahmad, Noraziah & Puteh, Mohd. (2022). Phosphorus and Eutrophication in Water. https://www.researchgate.net/publication/3575
10969_Phosphorus_and_Eutrophication_in_Water
[9] DaVeiga, Christopher & Parsons, Elizabeth & Jeong, Jeeyon. (2020). Biofortification: Battling Hidden Hunger. Frontiers for Young Minds. 8. 114.
DOI:10.3389/frym.2020.00114.
[10] Rajput, Vishnu & Verma, Krishan & Minkina, Tatiana. (2022). Understanding Abiotic Stresses. Nova Science Publishers
[11] Kumari, Soni & Mishra, Amarnath. (2020). Heavy Metal Contamination. DOI:10.5772/intechopen.93412.
[12] Benavides-Mendoza, Adalberto. (2022). Use of nanomaterials in plant nutrition.
DOI:10.1016/B978-0-12-822916-3.00016-0.

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