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BIOESTIMULANTES Y PRODUCTOS FITOSANITARIOS PARA SISTEMAS DE CÉSPED: TENDENCIAS DE USO ACTUALES Y FUTURAS

Por: Cale Bigelow1*, Mike Fidanza2, Erik Ervin3, y Xunzhong Zhang4
1Universidad de Purdue-Departamentode Horticultura y Arquitectura del Paisaje, 2 Universidad Estatal de Pensilvania, 3 Universidad de Delaware-Departamento de Ciencias de las Plantas y del Suelo, 4 Virginia Tech-Escuela de Ciencias de las Plantas y del Medio Ambiente
*Correspondencia: cbigelow@purdue.edu

 

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Visión general: A diferencia de la producción tradicional o los sistemas agrícolas de cultivos especializados que tienden a centrarse en un rendimiento medible de los cultivos al final de la temporada de crecimiento que es idealmente más que la temporada de crecimiento anterior, el cultivo con éxito de los sistemas de césped (por ejemplo, césped, césped, campos de atletismo y césped de golf) tienen medidas muy diferentes y, a veces vagas de éxito. No conozco a nadie que se dedique a la gestión del césped que hable abiertamente de su intención de alcanzar el máximo rendimiento de corte. Por ejemplo, el objetivo de obtener el máximo rendimiento en el corte de césped probablemente se traduciría en un aumento considerable de las necesidades de siega, en unos costes elevados de mano de obra y equipos y, en general, en un césped de baja calidad. Por el contrario, el objetivo de gestión de un césped de alta calidad utilizado para deportes como el golf o el fútbol es la firmeza de la superficie. Además, los objetivos de gestión incluyen la persistencia bajo siega estrecha (por ejemplo, < 15 mm y para putting greens de golf < 3 mm) velocidades rápidas de rodamiento de la pelota y un enraizamiento óptimo para promover una pisada segura y garantizar la seguridad del jugador. En comparación con la producción de brotes, no sería raro que un gestor de césped buscara el máximo enraizamiento estacional. La mayoría de los gestores de césped son muy conscientes y están interesados en cualquier práctica cultural o producto que pueda permitirles mantener, promover y optimizar un sistema radicular profundo, "sano" y persistente. Por último, la capacidad de la planta para tolerar y recuperarse de condiciones ambientales estresantes (por ejemplo, calor supraóptimo, frío o sequía aguda/crónica), bióticas (por ejemplo, plagas del césped) y abióticas (por ejemplo, tráfico intenso/compactación) también es siempre de interés.

Lo que también es único en los sistemas de césped es el hecho de que el césped es un cultivo recreativo con un amplio espectro de usos previstos, intensidades de gestión cultural y expectativas del propietario/usuario. Mientras que la gran mayoría de los productos bioestimulantes y fitosanitarios han sido consumidos normalmente por los segmentos de la industria del césped del mercado de los campos de atletismo/golf, también hay oportunidades en el césped de césped, que representa la mayor superficie de césped. En general, un sistema de césped se consideraría "aceptable" si persiste anualmente y mantiene un nivel relativamente alto y constante de color verde estacional y densidad de brotes. Sin embargo, a menudo es más fácil decirlo que hacerlo. En primer lugar, muchas especies de césped se plantan en suelos urbanos muy alterados y empobrecidos, y muchos contratistas plantan especies/cultivares de césped mal adaptados. Estos factores plantean importantes retos de gestión, sobre todo cuando las plantas están sometidas a condiciones ambientales extremas. Por ejemplo, la gran mayoría de los céspedes de los Estados Unidos son de secano y el monitor de sequía de los Estados Unidos(https://droughtmonitor.unl.edu/) del 24 de agosto de 2021 indica que más del 55% de los Estados Unidos está experimentando condiciones de sequía anormales, mientras que más del 25% está sufriendo una sequía extrema. Si estas condiciones continúan y las plantas no son capaces de resistir cuando vuelvan las precipitaciones, se producirá una pérdida catastrófica de césped a gran escala que requerirá una replantación.
¿Por qué es importante? Uno de los mayores beneficios de cultivar un césped perenne como el césped es el hecho de que, en comparación con otros sistemas de cultivo o incluso con las plantas autóctonas de las praderas, el césped funciona como un tremendo estabilizador del suelo y filtro medioambiental (Steinke et al. 2007). Este hecho es importante porque el crecimiento de la población continuará a medida que se expandan las zonas urbanas y suburbanas, y la cubierta vegetal elegida en estos céspedes, parques y zonas recreativas para proteger el suelo será el césped. Para mantenerse sanas y vigorosas, las plantas de césped deben recibir al menos un nivel mínimo de nutrición. El problema, sin embargo, es que cada vez hay más presiones públicas y normativas en torno a los aportes suplementarios de agua y a los céspedes que requieren menos aportes de fertilizantes y pesticidas. Aunque parece relativamente sencillo eliminar los aportes de fertilizantes y agua, sería un planteamiento ingenuo. En muy poco tiempo, estas zonas perderían una densidad significativa, estarían más expuestas a la invasión de malas hierbas y probablemente provocarían una importante erosión del suelo urbano. Aunque los esfuerzos de mejora del césped pueden ayudar a alcanzar estos objetivos de bajos insumos, a menudo seguimos gestionando plantas en suelos empobrecidos. Para tener éxito con bajos insumos, será importante contar con alternativas nutricionales y una cuidadosa aplicación de productos fitosanitarios. Así pues, esto parece ser una oportunidad para los materiales y productos bioestimulantes para plantas actuales y futuros.

What are Biostimulants? In the purest sense the word, a biostimulant can be defined as any material when applied to a plant that stimulates “life” (e.g. bio). Numerous materials fall this simple definition and it could even be argued that applying water to a plant is one example of a biostimulant since it “promotes life”. Research and use of plant biostimulants in turf systems is nothing new and work has been ongoing for over three decades. An early pioneer in biostimulant research was Dr. Richard E. Schmidt from Virginia Tech. His program pioneered many basic and applied aspects of biostimulants for many plants. A great deal of that research focused on exogenous applications of various natural and synthetic plant hormones with the intent of helping to optimize rooting (Liu et al. 1998), superior tolerance to soil-borne pests like nematodes (Sun et al., 1997), mitigate the effects of stresses like intense ultra-violet light (Schmidt and Zhang, 2001), heat-drought (Wang et al., 2012, 2013, 2014; Zhang and Schmidt, 1999,2000; Zhang et al., 2012,2013), salinity (Yan, 1993; Nabati et al. 1994), improving winter survival (Schmidt and Chalmers. 1993; Zhang et al., 2013), optimizing nutritional efficiency (Schmidt et al., 1999; Wang et al., 2011), or enhancing recovery from routine stressful mechanical cultural management practices (Bigelow et al., 2010).
Dr. Schmidt and with Dr. Xunzhong Zhang coined an initial operating definition for describing these various plant growth substances they were exploring that promoted plant growth without being nutrients, soil improvers or pesticides. They defined biostimulants as “materials that, in minute quantities, promote plant growth”. The use of the word minute in this definition was important and intended to differentiate the fact that these substances compared to traditional nutrients and/or soil amendments elicited a measurable and beneficial response at much lower application rates. They explained the plant biostimulation by way of hormonal effects and often plant protection against abiotic stress through various antioxidant production. Later, the term “metabolic enhancers” was also used but the important aspect was that something positive was happening to the plant beyond what mineral nutrition supplied.
More recently, the definition of biostimulants has been continually refined. In 2015, Patrick duJardin published the paper, “Plant biostimulants: Definition, concept, main categories and regulation”. In this article a plant biostimulant is defined as “any substance or microorganism applied to plants with the aim to enhance nutritional efficiency, abiotic stress tolerance and/or crop quality traits, regardless of its nutrient content.” The main categories of biostimulants proposed were: Humic and fulvic acids, protein hydrolysates and other N-containing compounds, seaweed extracts and botanicals, chitosan and other biopolymers, inorganic compounds, beneficial fungi and bacteria. These categories were important to define not only traditional biostimulants but also including the beneficial organisms that may elicit a positive plant health response while also helping to guide policymakers who might want to regulate these materials.
In the turf market segment, particularly in the USA, research into the biostimulant was continued at a high level by Drs. Ervin and Zhang who explored numerous aspects of biostimulant materials and their effect on turf physiology from the 2000’s to present. These projects included previously explored materials while including an expanded view of how various synthetic, non-mineral nutritional materials might also promote growth. It was postulated that these materials when applied in conjunction to the naturally biostimulants may produce additive and/or synergistic effect on turf plant growth. In addition to the categories named previously, Ervin (2013) described and suggested mechanisms for a wider range of additional products and chemistries commonly being applied to turf. For example, secondary plant hormones (e.g. salicylic acid) which can induce systemic acquired resistance (SAR) in response to plant pathogens (e.g. fungi, bacteria, insects, nematodes), similarly compounds like phosphites (PO3) that may stimulate phytoalexins (stress induced antimicrobial compounds) for health/diseases suppression. Additional products that could protect tissues from ultra-violet light injury like green pigments or compounds containing titanium dioxide and zinc oxide. Acibenzolar, which mimics salicylic acid effects to induce SAR. Synthetic fungicides like propiconazole had been previously explored by Dr. Schmidt with positive plant responses, but newer chemistries like pyraclostrobin was shown in a number of University research trials to slow down plant respiration and boost antioxidants under heat and drought stress. One interesting find was that pyraclostrobin naturally degrades to the amino acid tryptophan which is a precursor to the plant rooting hormone auxin. Amino acids like proline and glycine-betaine are often suggested for use as osmoregulators or dehydration avoidance compounds. The practice of supplementing amino acids via foliar applications in summer months is a long-standing suggested approach to improve plant health that might be experiencing energy depletion during stressful environmental conditions (e.g. the aim of mitigating seasonal summer decline for cool-season grasses). Lastly, the long standing well researched biostimulants like humic substances, auxin, seaweed and cytokinins are listed. A large fraction of biostimulant products marketed to the turf industry contain seaweed extract (SWE), or seaplant/kelp extract. SWE is naturally high in cytokinin (Crouch and VanStaden, 1993) and research by Schmidt, Ervin and Zhang has shown that SWE was similar to a synthetic cytokinin applications and that monthly application of SWE boosted antioxidant levels, less loss of root viability and improved heat/drought tolerance. Further, Ervin and Zhang showed that combining HA + SWE can provide better plant health during stressful conditions than using either alone. The turf industry contains a vast array of products that claim positive plant or soil health benefits, particularly under stress conditions. Choosing the right material for the intended specific plant benefit is truly important.

Resumen: Gestionados correctamente, los sistemas de césped pueden ser un enorme activo medioambiental. Un césped denso y sano ofrece numerosas ventajas estéticas, recreativas y medioambientales, entre las que destacan la retención del suelo urbano y el filtrado de los contaminantes de las aguas de escorrentía. Sin embargo, se trata de sistemas vegetales perennes que requieren un cierto nivel de aportes nutricionales e hídricos para mantener su vigor y persistir. Si el objetivo es gestionarlas de forma más sostenible con menos insumos tradicionales y hacerlas más resistentes a las tensiones ambientales, los bioestimulantes y otros productos fitosanitarios son herramientas para alcanzar esta meta. La investigación de los efectos de los bioestimulantes en los céspedes permite avanzar hacia enfoques más sostenibles de la nutrición de los céspedes. Los aspectos orgánicos de la fisiología del césped son tan importantes como los aspectos minerales en la nutrición adecuada de las plantas. La diferencia en el contenido mineral entre plantas del mismo cultivar con diferentes respuestas de crecimiento es relativamente pequeña. Además, la nutrición mineral está poco correlacionada con la tolerancia al estrés. Sin embargo, conocer el impacto que los materiales biológicamente activos tienen en el metabolismo del césped permite a los gestores del césped acondicionarlo mejor para tolerar el estrés ambiental. El conocimiento de las funciones minerales y de los efectos metabólicos permitirá mejorar las mejores prácticas de gestión nutricional para mitigar numerosos estreses del césped. El uso de este conocimiento proporciona una herramienta adicional para producir césped de alta calidad y resistente cuando se cultiva en entornos adversos".
Con la atención y el escrutinio cada vez mayores sobre los aportes de nutrientes y agua para la gestión, junto con el estrés a veces severo del césped como la sequía prolongada debido a las condiciones climáticas cada vez más impredecibles, la aplicación de bioestimulantes a las áreas que tradicionalmente han recibido menos atención como el césped puede convertirse en una corriente más principal. Independientemente del producto o programa bioestimulante o fitosanitario, es importante señalar que los bioestimulantes no sustituyen a un buen programa de nutrición mineral de las plantas. Además, si el objetivo es incorporar bioestimulantes como parte de un programa holístico de sanidad vegetal, la investigación en sistemas de césped ha demostrado que deben aplicarse con antelación al estrés medioambiental, etc. para optimizar sus beneficios. Se avecinan innovaciones apasionantes en este ámbito y los esfuerzos basados en pruebas marcarán el camino hacia una mejor comprensión de cómo estos materiales ayudarán a mantener y mejorar la salud de las plantas.

REFERENCIAS (haga clic)

Bigelow, C., E.H. Ervin, X. Zhang y A. Nichols*. 2010. Creeping bentgrass putting green cultivation recovery as affected by pre-stress conditioning with liquid fertilizer and biostimulant programs in the cool-humid region. Online. Applied Turfgrass Science. https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1094/ATS-2010-0727-01-BR

Crouch, I.J., y J. VanStaden. 1993. Evidence for the presence of plant growth regulators in commercial seaweed products. Reguladores del crecimiento de las plantas 13:21-29.

du Jardin, P. 2015. Bioestimulantes vegetales: Definición, concepto, principales categorías y regulación. Scientia Horticulturae 196:3-14. doi:10.1016/j.scienta.2015.09.021

Ervin, E.H. 2013. Productos fitosanitarios: Una visión general de cómo podrían potenciar la tolerancia al estrés estival. The Commonwealth Crier 9-11.

Liu, C., R.J. Cooper y D.S. Fisher. 1998. Influence of humic substances on rooting and nutrient content of creeping bentgrass. Crop Sci. 38:1639-1644. https://doi.org/10.2135/cropsci1998.0011183X003800060037x

Nabati, D.A., RE. Schmidt y D.J. Parish. 1994. Alleviation of salinity stress in Kentucky bluegrass by plant growth regulators and iron. Crop Science 43:198-202.

Schmidt, RE., y D.R. Chalmers. 1993. Late summer to early fall applications of fertilizer and biostimulants on bermudagrass. International Turfgrass Society Research Journal 7:715-721.

Schmidt, RE., y X. Zhang. 2001. Alleviation of photochemical activity decline of turfgrasses exposed to soil moisture stress or UV radiation. International Turfgrass Society Research Journal 9:340-346.

Schmidt, R.E., X. Zhang y D.R. Chalmers. 1999. Response of photosynthesis and superoxidide dismutase to silica applied to creeping bentgrass grown under two fertility levels. Journal of Plant Nutrition 22:1763-1773.

Sun, H., RE. Schmidt y J.D. Eisenback 1997. The effect of seaweed concentrate on the growth of nematode-infected bent grown under low soil moisture. International Turfgrass Society Research Journal 8:1336-1342.

Steinke, K., J.C. Stier, W.R. Kussow y A. Thompson. 2007. Prairie and turf buffer strips for controlling runoff from paved surfaces. Journ. Environ. Qual. 36:426-439.

Wang, K., S. Okumoto, X. Zhang, y E. Ervin. 2011. Circadian patterns of the major nitrogen metabolism-related enzymes and metabolites in creeping bentgrass and the influence of cytokinin and nitrate. Crop Sci. 51(5):1-10.

Wang, K., X. Zhang, y E. Ervin. 2012. Antioxidative responses in roots and shoots of creeping bentgrass under high temperature: Efectos de nitrógeno y citoquinina. Journal of Plant Physiology. 169:492-500.

Wang, K., X. Zhang, y E. Ervin. 2013. Effects of nitrate and cytokinin on creeping bentgrass under supraoptimal temperatures. Journal of Plant Nutrition. 36(10):1549-1564.
Wang, K., X. Zhang, J.M. Goatley, y E.H. Ervin. 2014. Proteínas de choque térmico en relación con la tolerancia al estrés térmico de creeping bentgrass en diferentes niveles de N. PLOS One, 9(7):e102914.

Winston, G.W 1990. Bases fisioquímicas para la formación de radicales libres en la producción y defensa de las células. p. 57-86. En: R.G. Alsher y J.R. Cumming (eds.), Stress responses in plants: Adaptation and acclimation mechanisms. Wiley-Liss, Nueva York.

Yan, J. 1993. Influence of plant growth regulators on turfgrass polar lipid composition, tolerance to drought and salinity stresses and nutrient efficiency. Ph.D. dissertation. Department Crop and Soil Environmental Sciences, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg.

Zhang X., y R.E. Schmidt. 1999. Antioxidant response to hormone-containing products in Kentucky bluegrass subjected to drought. Crop Science 39:545-551.

Zhang, X., y RE. Schmidt. 2000. Hormone containing products' impact on antioxidant status of tall fescue and creeping bentgrass subjected to drought. Crop Science 40:1344-1348.

Zhang, X., D. Zhou, E.H. Ervin, G.K. Evanylo, D. Cataldi y J. Li. 2012. Biosolids impact antioxidant metabolism associated with drought tolerance in tall fescue. HortScience. 47(10):1550-1555.

Zhang, X., P. Summer, y E.H. Ervin. 2013. Foliar amino acid-based fertilizer impact on creeping bentgrass drought resistance. Int. Turfgrass Soc. Res. J. 12:429-436.

Zhang, X., E.H. Ervin, y R.E. Schmidt. 2013. Antioxidant enzyme and photosynthesis responses to cold acclimation in two zoysiagrass cultivars. Int. Turfgrass Soc. Res. J. 12:437-444.