Miscanthus sinensis

Miscanthus sinensis , también llamado hierba eulalia , ^{[ 1 ]} hierba plateada china , ^{[ 2 ]} o hierba elefante ^{[ 3 ]} , es una especie de planta con flores de la familia de las gramíneas Poaceae, nativa de la mayor parte del este de Asia ( China , Japón , Taiwán y Corea ) y del sudeste asiático ( Filipinas , este de Indonesia , Malasia , Vietnam , Tailandia y Laos ). ^{[ 4 ]}

Es una gramínea herbácea perenne que alcanza una altura de 0,8 a 2 m (3 a 7 pies) , raramente hasta 4 m (13 pies) , formando densos grupos a partir de un rizoma subterráneo . Las hojas miden entre 18 y 75 cm (7 a 30 pulgadas) de alto y entre 0,3 y 2 cm de ancho. Las flores son de color púrpura y se encuentran por encima del follaje. Esta planta es la estructura preferida para la anidación de algunas especies de avispas papeleras, como Ropalidia fasciata . ^{[ 5 ]}       

Su crecimiento se ve favorecido por su relación endofítica con Herbaspirillum frisingense . ^{[ 6 ]}

El epíteto específico latino sinensis significa "de China", ^{[ 7 ]} aunque la planta se encuentra en otras partes del este de Asia.

• M. sinensis f. glaber Honda
• M. sinensis var. gracillimus Hitchc.
• M. sinensis var. variegatus Beal
• M. sinensis var. cebrino beal

Se cultiva ampliamente como planta ornamental en climas templados de todo el mundo.

El miscanthus es un cultivo prometedor para la bioeconomía. Su superficie cultivada actualmente en Europa es relativamente baja. Esto se debe probablemente a su condición de cultivo alternativo, donde existe poco conocimiento sobre cómo incorporarlo a los sistemas agrícolas modernos. El miscanthus puede utilizarse en condiciones desfavorables, como terrenos con formas irregulares, pendientes pronunciadas o suelos de baja calidad. También puede desempeñar un papel importante en servicios ecosistémicos, como la protección del suelo, o cuando el agricultor puede utilizar la biomasa en su propia explotación como alimento para animales. ^{[ 8 ]}

El miscanthus se puede cultivar en zonas donde crece el maíz, siendo óptima su altitud de hasta unos 700 metros. Sin embargo, es ideal para suelos que suelen ser demasiado húmedos para cultivos tradicionales como el maíz. Factores ambientales como la compactación del suelo y la escasa retención de agua pueden reducir la producción de biomasa y el rendimiento para su uso como bioenergía.

Se ha convertido en una especie invasora en algunas partes de Norteamérica. ^{[ 9 ]} Sin embargo, es posible reducir la probabilidad de escape o hibridación con poblaciones silvestres existentes de M. sinensis mediante la cría y un manejo adecuado. ^{[ 10 ]}

La fertilización desempeña un papel fundamental en la obtención de mayores rendimientos, siendo el suministro de nutrientes y la calidad del suelo factores decisivos. El nitrógeno es particularmente importante, con una aplicación óptima de aproximadamente 60  kg de nitrógeno por hectárea. Un aporte adicional de nitrógeno más allá de esta cantidad no parece mejorar significativamente el rendimiento. ^{[ 11 ]}

La fertilización nitrogenada aumenta tanto el contenido de agua como el de nitrógeno en la planta, pero no afecta su valor calórico. El contenido de nitrógeno en Miscanthus también varía durante la temporada. Otros factores, como la variación espacial, el tipo de suelo y la textura del suelo, pueden afectar la disponibilidad de nitrógeno y, por lo tanto, influir en el rendimiento. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

Otras tecnologías modernas pueden permitir mayores rendimientos. Debido a las demandas de energía y la competencia entre cultivos alimentarios y no alimentarios como el Miscanthus , la investigación se centra ahora en la mejora genética de estas plantas. En el caso del Miscanthus , las mejoras se centran en aumentar la producción de celulosa para incrementar el rendimiento total de biomasa. ^{[ 14 ]}

M. sinensis es una candidata para la producción de bioenergía debido a sus rendimientos estables en diversos entornos climáticos y suelos, su propagación de bajo costo mediante semillas, su eficaz ciclo de nutrientes y su alta variabilidad genética. Para reducir el impacto ambiental de la producción de etanol a partir de granos y aumentar la seguridad energética, M. sinensis desempeña un papel esencial como fuente de energía renovable . ^{[ 32 ]}

La biomasa superficial seca del pasto plateado chino, que normalmente se cosecha en primavera, puede quemarse directamente en centrales eléctricas de paja para la producción de electricidad. La materia prima también puede utilizarse para producir bioetanol por fermentación o biometano por digestión anaeróbica. El bioetanol y el biometano son biocombustibles capaces de alimentar diversos medios de transporte y representan una fuente escalable de combustible alternativo. ^{[ 33 ] [ 32 ]} La materia prima cosechada se transporta desde el campo hasta la central eléctrica o el biorreactor en forma de grandes fardos, paja picada o pellets. ^{[ 34 ]}

El contenido de lignina en M. sinensis dificulta la fermentación y afecta la eficiencia durante la bioconversión. Es posible obtener pasto plateado chino con bajo contenido de lignina, lo que promete aumentar la eficiencia de la bioconversión, mediante la cosecha en verde en otoño o principios de invierno, una fertilización adecuada y el mejoramiento genético para obtener características favorables. ^{[ 6 ] [ 34 ]}

Al desarrollar nuevas variedades de Miscanthus destinadas a ser un cultivo bioenergético, M. sinensis se muestra prometedora para ser utilizada como fuente de material genético porque expresa rasgos favorables. ^{[ 32 ]}

Miscanthus sinensis muestra un alto potencial para el secuestro de carbono orgánico del suelo (COS), especialmente bajo escenarios de calentamiento moderado (RCP 4.5). Bajo escenarios de calentamiento alto (RCP 8.5), las reservas de COS pueden disminuir con el tiempo, ^{[ 35 ]} porque Miscanthus sinensis está mejor adaptado a climas más fríos. ^{[ 36 ]}

Un mayor contenido de carbono orgánico del suelo (COS) mejora la estructura del suelo, el ciclo de nutrientes, la retención de agua, la actividad microbiana y la biodiversidad, factores esenciales para la salud, la sostenibilidad y la productividad del suelo en las prácticas agrícolas. Un suelo más sano puede desarrollar resiliencia frente a fenómenos meteorológicos extremos, especialmente frente a la erosión y la pérdida de agua, gracias a su estructura y estabilidad. Además, el aumento del COS en los suelos desempeña un papel importante en la mitigación del cambio climático al contribuir a compensar las emisiones de gases de efecto invernadero. ^{[ 37 ]}

Por lo general, las plantas fijadoras de carbono C4 presentan mayor exudación radicular y rizodeposición que el Miscanthus . Esto sugiere que la dinámica del carbono en el Miscanthus está dominada por procesos de reciclaje en lugar de estabilización, lo que significa que no se libera tanto carbono directamente al suelo a través de las raíces. Una forma importante de almacenamiento de carbono en el Miscanthus es mediante la translocación de carbono a los rizomas antes de la cosecha. Además, el carbono regresa al suelo a través de la descomposición de la materia vegetal. ^{[ 38 ]}

El potencial de secuestro de carbono de Miscanthus sinensis varía según el clima, el tipo de suelo, las prácticas de manejo y el historial de uso de la tierra. ^{[ 39 ]} Dependiendo de la práctica de uso de la tierra, se puede perder mucho carbono debido a las perturbaciones del suelo. El beneficio de usar cultivos perennes como Miscanthus sinensis es que no hay perturbación anual y, por lo tanto, el suelo tiene tiempo para reponer esas pérdidas. Esto conduce a un contenido de carbono estable más alto en el suelo. ^{[ 40 ] [ 41 ]} Especialmente en las primeras décadas, las reservas de SOC pueden aumentar, pero eventualmente podrían disminuir nuevamente al regresar a las prácticas de cultivo convencionales. ^{[ 42 ]}

Cada especie de Miscanthus tiene su propia forma de transferencia y asignación de carbono. Miscanthus sinensis produce menos rendimiento que Miscanthus x giganteus en la parte aérea, pero asigna el carbono bajo tierra de manera más eficiente, lo que puede aumentar el carbono orgánico del suelo (COS). Además, Miscanthus sinensis tiene una mayor tolerancia al estrés hídrico, lo que también podría mejorar la eficacia de la retención de carbono. ^{[ 38 ]}

Miscanthus sinensis ha demostrado un potencial invasor significativo debido a su adaptabilidad y naturaleza competitiva. Dougherty caracterizó el nicho ecológico de Miscanthus sinensis , destacando su capacidad para prosperar en diversas condiciones ambientales, lo que contribuye a su carácter invasor. ^{[ 43 ]} Esta adaptabilidad permite a Miscanthus sinensis establecerse en una variedad de hábitats, superando a las especies nativas y alterando los ecosistemas locales. ^{[ 43 ]}

Miscanthus sinensis puede mostrar capacidades competitivas contra especies agresivas como el pasto varilla, lo que le permite competir con otras plantas, reducir la biodiversidad y potencialmente conducir a monocultivos. ^{[ 44 ]} Sus ventajas sobre otras plantas incluyen su tolerancia a una amplia gama de temperaturas, tipos de suelo y niveles de humedad, así como el potencial de viabilidad de las semillas a largo plazo. ^{[ 45 ] [ 46 ]}

Finalmente, Bonin et al. compararon el establecimiento y la productividad de Miscanthus sinensis con Miscanthus × giganteus , una especie de pasto similar, destacando la robusta capacidad de establecimiento de la primera. ^{[ 47 ]} La investigación indicó que Miscanthus sinensis tiene un mayor potencial de naturalización y propagación en comparación con Miscanthus × giganteus . ^{[ 47 ]} Esta comparación subraya la necesidad de una cuidadosa consideración al seleccionar especies para la producción de bioenergía para evitar consecuencias ecológicas no deseadas.

• Eulalia japonica Trin.
• Saccharum japonicum Thunb.

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  Principios de noviembre, en las tierras altas de Tonomine en Kamikawa , Hyogo , Japón
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  Planta con variegaciones horizontales
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  Vista ampliada de una hoja; 0 a 1 = 1  mm; el borde dentado puede cortar la piel humana.

• Fotos de Miscanthus sinensis : cambio estacional/de color
• Flora de China: Miscanthus sinensis
• Extensión Cooperativa de Virginia: Miscanthus sinensis 'Stricta'