Los herbicidas ampliamente utilizados están luchando por matar algunas malezas. Algunos expertos piensan que el calor podría ser parte del problema.
HACE 10 AÑOS, en el feroz calor del verano de Kansas, muchas de las nocivas malezas de kochia que invaden los campos de investigación de Phillip Stahlman simplemente no se movían cuando se rociaban con una mezcla de dos herbicidas ampliamente utilizados, glifosato y dicamba. Solo unos meses antes, en el clima más fresco de la primavera, la mezcla de herbicidas había provocado fácilmente que las pequeñas hojas delgadas de la maleza se enrollaran y se volvieran marrones, lo que indicaba la desaparición de la planta.
Ahora, la incondicional hierba tenía a Stahlman perplejo. Stahlman, entonces un científico de malezas en la Universidad Estatal de Kansas, nunca antes había encontrado este problema con herbicidas. Inicialmente asumió que había aplicado los agroquímicos incorrectamente. Pero año tras año sucedió lo mismo. Stahlman sabía que algo estaba pasando. Vigilaba de cerca las malas hierbas de sus campos. También conversó con agricultores locales que informaron haber visto problemas similares. “La luz no se encendió por un tiempo hasta que el problema siguió ocurriendo. Fue como armar un rompecabezas ”, dice Stahlman.
Finalmente, Stahlman, quien se jubiló desde entonces, decidió que el problema probablemente era la temperatura: algo relacionado con la pulverización a altas temperaturas hacía que los herbicidas fueran menos efectivos.
Stahlman no es el único que hace esta observación. Hoy en día, la evidencia creciente sugiere que las temperaturas de alrededor de 90 grados Fahrenheit o más pueden hacer que algunas malezas resistentes a los herbicidas sean aún más resistentes y hacer que otras malezas sean menos sensibles a ciertos químicos.
Algunos agricultores dicen que saben que las altas temperaturas pueden afectar a algunos herbicidas, por lo que tratan de evitar rociar en el calor del día. “Una buena regla general es que si la temperatura es de 85 a 90 grados Fahrenheit, simplemente no rocíe”, dice Curt Gottschalk, gerente de una granja en Hays, Kansas.
No todos los expertos están de acuerdo en que este patrón, demostrado en gran medida en experimentos de laboratorio, plantee un problema para los agricultores. Y algunos herbicidas parecen funcionar incluso mejor a altas temperaturas. Pero si el calor aumenta la resistencia de muchas malezas a los principales herbicidas, las implicaciones podrían ser significativas. Si no se controlan, las malezas pueden devastar las cosechas y los ingresos: si los agricultores no se esforzaran por controlar las malezas, podrían acabar con la mitad de todos los rendimientos de maíz y soja en EE. según los estándares la Weed Science Society of America, una sociedad sin fines de lucro de científicos académicos y de la industria. La pérdida podría costar a los agricultores alrededor de $ 43 mil millones al año.
Los agricultores ya están luchando contra epidemias de malezas que han desarrollado resistencia genética a múltiples herbicidas, incluidos el glifosato y la dicamba. Stahlman y otros investigadores de malezas argumentan que la temperatura podría ser un segundo factor que se pasa por alto para fortalecer las defensas de las malezas contra los herbicidas. Aunque la mayoría de los agricultores ahora comprenden que la temperatura afecta a los herbicidas, para el ojo inexperto podría verse como una resistencia a los herbicidas, dice Stahlman.
Estos investigadores también temen que el problema podría empeorar en el futuro a medida que el cambio climático aumenta las temperaturas y los eventos climáticos extremos, incluidas las olas de calor, se vuelven más frecuentes.
"Ya sabemos que la resistencia a los herbicidas es el tema más problemático en el control químico de malezas", escribió Maor Matzrafi, un científico de malezas de la Organización Nacional de Investigación Agrícola de Israel, en un correo electrónico a Undark. "Tal vez la sensibilidad reducida debido al cambio climático sea lo siguiente".
AGRICULTORES USADOS A Dependen menos de los herbicidas y controlen las malas hierbas mediante métodos laboriosos como el labrado y la eliminación manual. Pero, a partir de mediados de la década de 1990, las empresas de biotecnología comenzaron a presentar cultivos modificados genéticamente que eran resistentes a potentes herbicidas comunes. Las nuevas semillas permitieron a los agricultores rociar generosamente sus campos con agroquímicos para matar las malas hierbas mientras florecía su cultivo transgénico. La tecnología hizo innecesario el deshierbe manual y el uso de herbicidas aumentó a nivel mundial. Pero las malas hierbas evolucionaron en respuesta y surgieron variedades resistentes a los herbicidas. Eso ha desencadenado una nueva batalla entre los agricultores y las malezas, en la que los agricultores utilizan cada vez más combinaciones de productos químicos, así como dosis adicionales, para tratar de eliminar las malezas.
Sin embargo, después de la experiencia de Stahlman con las malas hierbas de kochia, comenzó a examinar si la temperatura podría estar afectando el rendimiento del herbicida más de lo que se reconocía ampliamente. (Stahlman, al igual que muchos científicos académicos de malezas, ha recibido financiación para investigación de empresas de agroquímicos en el pasado).
Para descifrar cómo el calor ayuda a las malezas a defenderse de los herbicidas, Stahlman se asoció con sus colegas de KSU, Mithila Jugulam, fisióloga de malezas, y Junjun Ou, asistente de investigación. El equipo cultivó plántulas de poblaciones de kochia que se originaron en Kansas, en cámaras mantenidas a temperaturas que oscilan entre 63.5 y 90.5 grados Fahrenheit, lo que representa el calor diurno de primavera y verano del estado. La temperatura en las cámaras descendió cada 12 horas para imitar las noches más frías. Cuando las plántulas alcanzaron alrededor de 4 pulgadas de alto, los investigadores dosificaron algunas con glifosato y otras con dicamba. A intervalos semanales, el equipo examinó las malezas en busca de signos de lesiones. Después de un mes, cortaron las malas hierbas, las secaron y las pesaron.
El equipo descubrió que, a altas temperaturas, necesitaban más del doble de glifosato y dicamba para controlar las malas hierbas. Ellos publicado sus resultados en 2016.
Para comprender por qué el calor reduce la sensibilidad, los investigadores rastrearon los caminos de los herbicidas a través de las malas hierbas utilizando versiones levemente radiactivas de glifosato y dicamba. El primero fabricado previamente por Monsanto y el segundo producido por BASF Corp. (BASF Corp. proporcionó una ayudantía para estudiantes graduados a Ou para un proyecto diferente).
El equipo descubrió que las hojas absorbían menos glifosato a temperaturas más altas. No están seguros de por qué, pero Jugulam cree que el calor puede alentar a la kochia a desarrollar cutículas más gruesas, una capa protectora en la superficie de la hoja, que luego refuerza las defensas de las malezas contra el herbicida. El equipo descubrió un proceso diferente en el trabajo cuando las malas hierbas encontraron dicamba. La temperatura no afectó la cantidad de dicamba que absorbieron las malas hierbas, pero sí impidió el movimiento del herbicida a través de la planta, de modo que menos alcanzó su objetivo: el tejido que se desarrolla en las puntas de los nuevos brotes y hojas.
En otro estudio, publicado el año pasadoJugulam centró su atención en el herbicida 2,4-D, uno de los ingredientes del agente naranja, un infame defoliante utilizado en la guerra de Vietnam. Hoy en día, es uno de los herbicidas más utilizados. Jugulam evaluó cómo la temperatura afectaba la capacidad del herbicida para controlar el cáñamo común, una maleza de hoja ancha que se encuentra invadiendo los campos de maíz y soja del Medio Oeste.
En las pruebas, Jugulam examinó algunos cáñamo común que habían desarrollado resistencia genética al 2,4-D y algunos que no. Descubrió que se necesitaba más de tres veces más herbicida para matar la maleza resistente en condiciones cálidas y secas que en temperaturas más frías. Encontró un efecto similar pero menor en las malezas susceptibles.
El cáñamo de agua resistente a herbicidas sobrevive a la exposición al 2,4-D al descomponer rápidamente el químico en sustancias no tóxicas antes de que pueda alcanzar sus objetivos en las puntas de las raíces, los tallos y las hojas. Cuando la temperatura es alta, encontró Jugulam, el cáñamo descompone esas moléculas más rápido.
Jugulam también señaló que, a altas temperaturas, algunas malezas resistentes a herbicidas parecen volverse más resistentes y algunas malezas susceptibles pueden requerir más herbicidas para su control.
No todas las malezas y herbicidas responden a la temperatura de la misma manera. Por ejemplo, Jugulam también ha descubierto que el 2,4-D y el glifosato funcionan a temperaturas más altas contra la ambrosía común y gigante, otras dos malezas comunes en los campos de los agricultores estadounidenses. Jugulam también dice que, incluso en los casos en que el calor dificulta los herbicidas, los impactos parecen estar principalmente limitados a condiciones secas. Es posible que las áreas con mucha humedad y lluvia no experimenten los mismos efectos.
Pero algunos expertos dicen que está creciendo la evidencia en una variedad de especies y agroquímicos de que la temperatura, y en algunos casos los altos niveles de dióxido de carbono, afectan el control de malezas, al menos en el laboratorio.
En pruebas publicado En 2016, Matzrafi descubrió que a altas temperaturas cuatro especies diferentes de malas hierbas se enfrentaron al diclofop-metil, un ingrediente de un herbicida fabricado por Bayer, significativamente mejor que a temperaturas más bajas. Matzrafi también descubrió que las altas temperaturas hacían que otro herbicida, pinoxaden, fuera menos capaz de frenar el crecimiento de la hierba invasora falsa bromo. Además, la hierba prosperó incluso cuando se cambió de condiciones más frías a un ambiente más cálido hasta dos días después del tratamiento con herbicida (la investigación fue financiada parcialmente por ADAMA Agricultural Solutions, una empresa de agroquímicos con sede en Israel).
“Nuestros hallazgos, y muchos otros estudios desde los años 90, sugieren que las condiciones ambientales posteriores a la aplicación también pueden afectar la sensibilidad a los herbicidas”, explicó Matzrafi en un correo electrónico. Incluso si los agricultores rocían durante temperaturas más frías, eso podría no ser suficiente para evitar los efectos del calor.
A pesar de las crecientes dosis de diclofop-metilo, este raigrás sensible a los herbicidas prospera en un clima más cálido. En cada foto, el herbicida se aplica en mayores cantidades de izquierda a derecha. En la planta del extremo izquierdo, no se aplica ningún herbicida. En la foto de la izquierda, el raigrás se cultiva a temperaturas más bajas (50-61 grados Fahrenheit), mientras que en la foto de la derecha, el raigrás se cultiva a temperaturas más altas (82-93 grados Fahrenheit). Visual: Cortesía de Maor Matzrafi
Esas condiciones, temen los expertos, empeorarán con el cambio climático. Muchos estados de EE. UU. Importantes para la agricultura, así como otras regiones importantes productoras de alimentos en todo el mundo, experimentan regularmente temperaturas que superan los 90 grados Fahrenheit durante las temporadas de crecimiento. Algunos investigadores dicen que los problemas con el calor y el rendimiento de los herbicidas están saliendo a la luz ahora en parte debido a episodios más frecuentes de calor extremo en las últimas décadas.
Sin embargo, es difícil precisar los efectos que se ven hoy en los cambios climáticos recientes, escribió Lewis Ziska, fisiólogo vegetal de la Universidad de Columbia en Nueva York, en un correo electrónico a Undark. Pero, al señalar que las malezas son "la mayor limitación para la producción de alimentos", Ziska advierte que "serán un desafío formidable para los agricultores en un entorno más extremo".
En el Medio Oeste, por ejemplo, las temperaturas podrían aumentar en un promedio de 8.5 grados Fahrenheit para fines de siglo, con tramos más largos y frecuentes de calor extremo, según proyecciones del gobierno federal. Y en el sur de Asia, incluida la India, una región de importancia mundial para la producción de arroz, legumbres, nueces y algodón, el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático. proyecta que las temperaturas medias anuales aumentarán en casi 6 grados Fahrenheit para el 2100.
En el primer experimento de este tipo, cuyos resultados fueron reportado el año pasado, Matzrafi estudió el efecto conjunto del calor y el aumento de los niveles de dióxido de carbono en dos especies de malezas diferentes y descubrió que la combinación aumenta las defensas de herbicidas de las malezas más allá de eso por cualquier factor solo.
No está claro si los fabricantes de herbicidas están preparados para los desafíos venideros de un planeta en calentamiento. Muchos no recomiendan temperaturas de pulverización óptimas para garantizar la eficacia de las pautas que distribuyen a los agricultores.
En una declaración escrita, Clark Ouzts, portavoz de Sygenta, el fabricante de pinoxaden, dice que la compañía no ha estudiado los efectos potenciales del cambio climático en la actividad del herbicida, pero que “la investigación de campo y las aplicaciones comerciales no han demostrado que la temperatura tenga un efecto significativo. impacto en la actividad de Pinoxaden ”.
Charla Lord, portavoz de Bayer, escribió en un comunicado que los herbicidas de la compañía son "ampliamente probados para cumplir con todos los requisitos de los reguladores" y "etiquetados para que los aplicadores sepan cómo solicitarlos para un control y éxito óptimos". La empresa no respondió a preguntas específicas sobre la eficacia de sus productos a altas temperaturas, aunque la empresa ha publicado sobre los desafíos de la fumigación a alta temperatura en su sitio web. Corteva, que fabrica herbicidas que incorporan 2,4-D, no respondió a las solicitudes de comentarios sobre cómo las altas temperaturas afectan el desempeño del herbicida.
NO TODOS SON convencido de que estos resultados experimentales suponen un problema para los agricultores. Algunos investigadores y expertos en malezas dicen que las condiciones de laboratorio difieren radicalmente del campo, lo que hace que los resultados sean menos pertinentes. “No creo que podamos decir con certeza que esto está teniendo un impacto a escala del mundo real”, escribió Brad Hanson, un experto en marihuana de la Universidad de California, Davis, en un correo electrónico a Undark. Hanson trabajó con Matzrafi en la investigación publicada el año pasado.
Hanson, que trabaja con agricultores de California como investigador y especialista en extensión, también escribió que los agricultores suelen usar suficiente herbicida para superar cualquier pequeño cambio en la sensibilidad de las malezas provocado por el calor.
Kassim Al-Khatib, fisiólogo de cultivos de la Universidad de California, Davis, que ha investigado cómo se comportan los herbicidas en condiciones de calor y humedad, escribió en un correo electrónico a Undark que los estudios se llevan a cabo en condiciones de laboratorio cuidadosamente controladas que los agricultores nunca encontrarían en su campos. “Lo que sucede en condiciones controladas generalmente no respalda lo que sucede en condiciones de campo”, escribió.
En su propia investigación, Al-Khatib ha estudiado el efecto de la temperatura y la humedad en un pequeño número de tipos de herbicidas y especies de malezas. En los casos que ha estudiado, dice, la eficacia de los herbicidas generalmente mejora a mayor temperatura y humedad, a menos que las temperaturas superen los 100 grados Fahrenheit. Matzrafi y Jugulam están de acuerdo en que el laboratorio no refleja el entorno agrícola más complejo.
"Pero no creo que disminuya la importancia de los resultados", escribió Matzrafi. Él, Stahlman y otros dicen que han visto el efecto en el campo por sí mismos. “Creo que estamos viendo algo. Durante los próximos 10 años, creo que veremos más. Va a ser un problema importante ”, dice Chuck Otte, un agente de Extensión e Investigación de K-State en el condado de Geary, Kansas, que trabaja principalmente con agricultores.
Los hallazgos de la investigación están probando noticias para los agricultores que dependen de los herbicidas para mantener a raya las malezas cada vez más armadas. Por ahora, algunos agricultores se esfuerzan por evitar algunos de los efectos del calor rociando herbicidas durante los períodos más fríos del día. En pleno verano, Carie Moore dice que a veces se despierta antes del amanecer para rociar su granja de 650 acres en Dakota del Norte antes de que el calor suba demasiado, y ocasionalmente supere los 100 grados Fahrenheit. Pero a medida que el mundo se calienta, los agricultores se enfrentarán a ventanas más estrechas durante las cuales las temperaturas son lo suficientemente frías para fumigar, dice Ziska. Y la investigación de Matzrafi sugiere que rociar durante los períodos más fríos no garantiza que la eficacia del herbicida no se vea afectada por las ráfagas de calor que llegan más tarde en el día o incluso al día siguiente.
Y, a veces, los agricultores no pueden evitar rociar herbicidas en el calor, particularmente en granjas enormes con varios miles de acres.
Otte dice que los escépticos pueden no darse cuenta de que sus herbicidas no funcionan porque el calor ha ayudado a las malas hierbas. En primer lugar, podrían asumir que hay una serie de otros factores comunes que tienen la culpa, como la resistencia a los herbicidas, la falta de lluvia o muy poco herbicida. "Hay tantos factores de confusión que es difícil resolverlos", dice.
A largo plazo, los agricultores deberán reducir su dependencia de los herbicidas y, en su lugar, utilizar otras técnicas que se utilizan con más frecuencia en la agricultura orgánica hoy en día para mantener a raya las malezas, dicen muchos expertos. Por ejemplo, plantar cultivos de cobertura como la avena primaveral o el trébol carmesí ayuda a evitar que las malas hierbas echen raíces en el suelo desnudo y el cultivo de una variedad de cultivos en rotación puede dañar las malas hierbas ayudando a suprimir las poblaciones. Moore ya se está moviendo en esta dirección. Ella rota la soja con trigo, cebada y un par de otros cultivos y planta una variedad de cultivos de cobertura adicionales, incluidos centeno y guisantes.
Ocasionalmente, también labra la tierra para ayudar a sofocar el crecimiento de malezas. "Cuanto menos tengamos para rociar productos químicos, mejor", dice. Sin embargo, para mantener los rendimientos, la agricultura no puede abandonar por completo los herbicidas, dice Ziska. Con muy pocos productos químicos nuevos en oferta, los agricultores deberán tener más cuidado con los herbicidas que tienen ahora para asegurarse de que continúen trabajando en el futuro. Los fabricantes deben brindar a los agricultores mejores consejos sobre cuándo y cómo usar herbicidas, agrega Matzrafi.
“Los agricultores ya no pueden simplemente rociar y orar”, dice Otte.
