Efectividad de nano fertilizantes contra fertilizantes convencionales en cultivos sin suelo

Abstract

"El constante incremento de la población mundial, así como la pérdida de superficie cultivable debido a procesos erosivos y contaminación de los suelos, son factores que obligan a buscar alternativas para incrementar la producción de alimentos de calidad, con altos rendimientos por unidad de espacio y mejores características nutricionales (Raftery y Sevcikova, 2023). Por otro lado, es bien conocido el rol que ejercen algunos micronutrientes en las plantas, tales como zinc (Zn), hierro (Fe), cobre (Cu), entre otros, los cuales son elementos indispensables para su desarrollo. Sin embargo, en varias regiones del mundo existen problemas de deficiencia o baja disponibilidad de dichos elementos en el suelo, principalmente en zonas de clima árido-semiárido, donde predominan suelos de naturaleza calcárea (altos contenidos de CaCO3 y pH>8) (Kihara et al., 2020). Durante los últimos años, la nanotecnología ha cobrado importancia en la agricultura debido a sus diferentes aplicaciones como plaguicidas, herbicidas, bioestimulantes y fertilizantes (Javed et al., 2023). En este último grupo, los llamados nanofertilizantes han demostrado tener efectos positivos en los cultivos (Benavides-Mendoza et al., 2022). Existen varios reportes en la literatura que indican los efectos positivos del uso de nanofertilizantes comparados con fertilizantes convencionales (Tighe-Neira et al., 2022). Sin embargo, aún es necesaria más información y la constante evaluación de nuevos nanomateriales (NMs) en distintas especies vegetales. Rahman et al. (2021) compararon fertilizantes convencionales versus una formulación de nanofertilizantes a base de Cu, Fe y Zn en plantas de tomate, encontrando mejores características en los frutos y una eficiencia del uso de los fertilizantes (EUF) 26% superior a la encontrada en las plantas con fertilizante comercial, así como una relación beneficio/costo del 1.63 vs 1.30. Thapa et al. (2023) aplicaron nanopartículas (NPs) de ZnS y ZnO en comparación con el fertilizante ZnCl2 en plantas de Vigna radiata. Los nanofertilizantes mostraron una mejor respuesta en variables agronómicas como altura de planta, biomasa seca de hojas y raíz, así como un mayor número de vainas y rendimiento total de grano. Por otro lado, aplicaciones de diversas nanopartículas (ZnO, FeO y MgO) comparadas con su forma convencional (ZnSO4, FeSO4 y MgSO4) favorecieron de entre un 50-93% las características morfológicas de las plantas como altura, así como incrementos de entre 30-80% en la concentración de clorofila, donde dichas variaciones en los aumentos fueron dependientes de la concentración aplicada en cada tipo de fertilizante (Khalid et al., 2022). Adicional a su aplicación como fertilizantes, los NMs tienen la capacidad de inducir bioestimulación en las células vegetales, dando como resultado una mayor actividad en el metabolismo de las plantas en procesos como la fotosíntesis y respiración celular, producción de metabolitos secundarios, mejor asimilación de nutrientes, entre otros, lo que da como resultado final un mayor rendimiento de los cultivos (Juárez-Maldonado et al., 2019). A pesar de los numerosos estudios comparativos entre ambos tipos de fertilizantes, actualmente, no se ha reportado el reemplazo completo de fertilizantes convencionales con nanofertilizantes en sistemas de agricultura protegida con cultivos sin suelo, por lo que el objetivo de la presente investigación fue realizar un estudio comparativo entre fertilizantes a base de Zn, así como su capacidad para cubrir las necesidades nutrimentales de cultivos establecidos en sistemas sin suelo. La hipótesis planteada fue que los nanofertilizantes pueden reemplazar a los fertilizantes convencionales, cubriendo las necesidades nutrimentales de las plantas e induciendo bioestimulación, incrementando la productividad y la calidad de los cultivos producidos bajo condiciones sin suelo. El reemplazo de los fertilizantes convencionales conlleva varios beneficios a corto y mediano plazo, ya que, al tener una mayor eficiencia, son aplicados en cantidades menores a los cultivos, reduciendo el impacto ambiental, además de lograr incrementar la productividad de los cultivos y la obtención de alimentos con alta calidad nutracéutica"