Arroz

Como todos los cultivos, el arroz depende para su crecimiento de factores ambientales tanto bióticos como abióticos. Los principales factores bióticos son la variedad del cultivo, las plagas y las enfermedades de las plantas . Los factores abióticos incluyen el tipo de suelo, si es de tierras bajas o altas, la cantidad de lluvia o agua de riego, la temperatura, la duración del día y la intensidad de la luz solar. ^{[ 12 ]}

Los granos de arroz se pueden plantar directamente en el campo donde crecerán, o se pueden cultivar plántulas en un semillero y trasplantarlas al campo. La siembra directa requiere entre 60 y 80  kg de grano por hectárea, mientras que el trasplante requiere menos, alrededor de 40  kg por hectárea, pero requiere mucha más mano de obra. ^{[ 13 ]} La mayor parte del arroz en Asia se trasplanta a mano. El trasplante mecánico lleva menos tiempo, pero requiere un campo cuidadosamente preparado y plántulas cultivadas en esteras o en bandejas para que quepan en la máquina. ^{[ 14 ]} El arroz no prospera si está continuamente sumergido. ^{[ 15 ]} El arroz se puede cultivar en diferentes entornos, dependiendo de la disponibilidad de agua. La disposición habitual es que los campos de tierras bajas estén rodeados de diques y se inunden a una profundidad de unos pocos centímetros hasta aproximadamente una semana antes de la cosecha; esto requiere una gran cantidad de agua. La técnica de "humectación y secado alternos" utiliza menos agua. Una forma de esto es inundar el campo a una profundidad de 5  cm (2  pulgadas), luego dejar que el nivel del agua baje a 15  cm (6  pulgadas) por debajo del nivel de la superficie, medido mirando a través de un tubo de agua de campo perforado enterrado en el suelo, y luego repetir el ciclo. ^{[ 16 ]} Las variedades de arroz de aguas profundas toleran inundaciones a una profundidad de más de 50 centímetros durante al menos un mes. ^{[ 17 ]} El arroz de secano se cultiva sin inundación, en regiones montañosas o de colinas; se alimenta de la lluvia como el trigo o el maíz. ^{[ 18 ]}

Arando una terraza de arroz con búfalos de agua en Java.

Agricultores plantando arroz a mano en Camboya

Cultivo mecanizado de arroz en Japón

Antiguas terrazas de arroz en la ladera de una montaña en Banaue , Filipinas.

En toda Asia, el arroz sin moler o "pajar" (en malayo, padi ), era tradicionalmente el producto de la agricultura de pequeños agricultores , con cosecha manual . Las explotaciones agrícolas más grandes utilizan maquinaria como las cosechadoras combinadas para reducir la mano de obra. ^{[ 19 ]} El grano está listo para la cosecha cuando el contenido de humedad es del 20-25%. La cosecha incluye la siega , el apilamiento de los tallos cortados, la trilla para separar el grano y la limpieza mediante aventado o cribado . ^{[ 20 ]} El grano de arroz se seca lo antes posible para reducir el contenido de humedad a un nivel seguro contra los hongos del moho. El secado tradicional se basa en el calor del sol, con el grano extendido sobre esteras o pavimentos. ^{[ 21 ]}

Cosechadora de arroz en la prefectura de Chiba , Japón.

Tras la cosecha, la paja de arroz se recoge de forma tradicional en los pequeños arrozales de Mae Wang , Tailandia.

Quema de residuos de arroz para preparar el terreno para la siembra de trigo en Sangrur , India.

Secado de arroz en Peravoor , India

Las especies de arroz comestible pertenecen al clado BOP dentro de la familia de las gramíneas, Poaceae . La subfamilia del arroz, Oryzoideae , es hermana de los bambúes, Bambusoideae , y de la subfamilia de los cereales, Pooideae . El género de arroz Oryza es uno de los once de la subfamilia Oryzeae; es hermano de la subfamilia Phyllorachideae . Las especies de arroz comestible O. sativa y O. glaberrima se encuentran entre las aproximadamente 300 especies o subespecies del género. ^{[ 22 ]}

El arroz Oryza sativa fue domesticado por primera vez en China hace 9000 años, ^{[ 23 ]} por personas de culturas neolíticas en el Alto y Bajo Yangtze , asociadas con hablantes de Hmong-Mien y preaustronesios , respectivamente. ^{[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]} El alelo funcionalpara no desgranarse , el indicador crítico de domesticación en granos, así como otros cinco polimorfismos de un solo nucleótido , es idéntico tanto en indica como en japonica . Esto implica un único evento de domesticación para O. sativa . ^{[ 28 ]} Ambas formas indica y japonica del arroz asiático surgieron de un único evento de domesticación en China a partir del arroz silvestre Oryza rufipogon . ^{[ 29 ] [ 28 ]} A pesar de esta evidencia, parece que el arroz indica surgió cuando el arroz japonica llegó a la India hace unos 4500 años y se hibridó con otro arroz, ya sea un proto- indica no domesticado o un O. nivara silvestre . ^{[ 30 ]}

El arroz se introdujo tempranamente en las culturas sino-tibetanas del norte de China hace aproximadamente 6000 a 5600 años, ^{[ 31 ] [ 32 ] [ 25 ]} y en la península coreana y Japón hace aproximadamente 5500 a 3200 años. ^{[ 33 ] [ 34 ]} También fue llevado a Taiwán por la cultura Dapenkeng hace entre 5500 y 4000 años, antes de extenderse hacia el sur a través de las migraciones austronesias al sudeste asiático insular , Madagascar y Guam , pero no sobrevivió al viaje al resto del Pacífico. ^{[ 24 ] [ 35 ] [ 36 ]} Llegó a los hablantes de lenguas austroasiáticas y kra-dai en el sudeste asiático continental y el sur de China hace 5000 años. ^{[ 24 ] [ 37 ]}

El arroz se extendió por el resto del mundo a través del cultivo, la migración y el comercio, llegando finalmente a América como parte del intercambio colombino después de 1492. ^{[ 38 ]} La ahora menos común Oryza glaberrima (arroz africano) fue domesticada de forma independiente en África hace unos 3000 años, ^{[ 38 ] [ 39 ]} y fue introducida en América por los españoles. ^{[ 40 ]} En la Norteamérica británica, para cuando comenzó la Guerra de Independencia de los Estados Unidos , el arroz se había convertido en el cuarto producto de exportación más valioso, solo por detrás del tabaco, el trigo y el pescado. ^{[ 41 ]}

En 2023, la producción mundial de arroz fue de 800 millones de toneladas , liderada por China e India con un 52% del total. ^{[ 42 ]} Esto situó al arroz en tercer lugar en la lista de cultivos por producción, después de la caña de azúcar y el maíz . ^{[ 42 ]} Otros productores importantes fueron Bangladesh , Indonesia y Vietnam . ^{[ 42 ]} El 90% de la producción mundial proviene de Asia. ^{[ 43 ]}

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  Producción mundial de cultivos primarios por principales productos básicos ^{[ 44 ]}
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  Producción de arroz ^{[ 45 ]}

El rendimiento mundial promedio de arroz fue de 4,7 toneladas métricas por hectárea (2,1 toneladas cortas por acre) en 2022. ^{[ 46 ]} Yuan Longping, del Centro Nacional de Investigación y Desarrollo de Arroz Híbrido de China, estableció un récord mundial de rendimiento de arroz en 1999 con 17,1 toneladas métricas por hectárea (7,6 toneladas cortas por acre) en una parcela de demostración. Esto se logró empleando arroz híbrido especialmente desarrollado y el Sistema de Intensificación del Arroz (SRI), una innovación en el cultivo de arroz. ^{[ 47 ]}

El arroz es un alimento básico importante en Asia, América Latina y algunas partes de África, ^{[ 48 ]} alimentando a más de la mitad de la población mundial. ^{[ 43 ]} Sin embargo, una parte sustancial de la cosecha puede perderse después de la recolección debido a un transporte, almacenamiento y molienda ineficientes. Una cuarta parte de la cosecha en Nigeria se pierde después de la recolección. Las pérdidas durante el almacenamiento incluyen daños causados ​​por hongos si el arroz no se seca lo suficiente. En China, las pérdidas en silos metálicos modernos fueron de solo el 0,2%, en comparación con el 7-13% cuando el arroz era almacenado por hogares rurales. ^{[ 49 ]}

El grano seco se muele para eliminar las capas exteriores, es decir, la cáscara y el salvado . Estas se pueden eliminar en un solo paso, en dos pasos o, como en la molienda comercial, en un proceso de varios pasos que incluye limpieza, descascarillado, separación, pulido, clasificación y pesaje. ^{[ 50 ]} Al arroz integral solo se le quita la cáscara no comestible. ^{[ 51 ]} Una molienda posterior elimina el salvado y el germen para crear productos cada vez más blancos. ^{[ 51 ]} El arroz precocido se somete a un proceso de vapor antes de molerlo. Esto hace que el grano sea más duro y traslada algunas de las vitaminas y minerales del grano a la parte blanca del arroz, de modo que se conservan después de la molienda. ^{[ 51 ]}

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  Arroz japonés sin moler a molido , de izquierda a derecha: arroz integral , arroz con germen , arroz blanco.

Las cifras del comercio mundial son mucho menores que las de la producción, ya que menos del 8 % del arroz producido se comercializa internacionalmente. China, exportadora de arroz a principios de la década de 2000, se convirtió en el mayor importador mundial de arroz en 2013. ^{[ 52 ]} Los países en desarrollo son los principales actores en el comercio mundial de arroz; en 2012, India era el mayor exportador de arroz, seguida de Tailandia y Vietnam. ^{[ 53 ]}

En 2016, los países que más arroz consumían eran China (29% del total), India e Indonesia. ^{[ 54 ]} Para 2020, Bangladesh había superado a Indonesia en tercer lugar. En promedio anual, entre 2020 y 2023, China consumió 154 millones de toneladas de arroz, India 109 millones y Bangladesh e Indonesia alrededor de 36 millones de toneladas cada uno. En todo el mundo, el consumo de arroz per cápita disminuyó en el siglo XXI, ya que en Asia y otras regiones la gente consumió menos cereales y más carne. Una excepción es el África subsahariana, donde tanto el consumo per cápita de arroz como la población están aumentando. ^{[ 55 ]}

El arroz es un alimento consumido comúnmente en todo el mundo. Las variedades de arroz se clasifican generalmente en grano corto, medio y largo. Las variedades de Oryza sativa indica suelen ser de grano largo; las variedades de Oryza sativa japonica suelen ser de grano corto o medio. El arroz de grano corto, con la excepción del arroz Bomba español, suele ser pegajoso al cocinarse y es adecuado para postres. El arroz jazmín tailandés es aromático y, a diferencia de otros arrozes de grano largo, tiene cierta pegajosidad y una textura suave. El arroz basmati indio es de grano muy largo y aromático. El arroz arborio italiano , utilizado para el risotto , es de longitud media, ovalado y bastante pegajoso. El arroz japonés para sushi es una variedad pegajosa de grano corto. ^{[ 56 ]}

El arroz blanco cocido contiene un 69 % de agua, un 29 % de carbohidratos , un 2 % de proteínas y una cantidad insignificante de grasa (tabla). En una porción de referencia de 100 gramos (3.5 oz) , el arroz blanco cocido proporciona 130 calorías de energía alimentaria y contiene niveles moderados de manganeso (18 % VD), sin otros micronutrientes en cantidades significativas (todos por debajo del 10 % del Valor Diario ). ^{[ 59 ]} En 2018, la Organización Mundial de la Salud recomendó encarecidamente fortificar el arroz con hierro y, de forma condicional, fortificarlo con vitamina A y ácido fólico . ^{[ 60 ]} 

El arroz no contiene gluten , por lo que es apto para personas que siguen una dieta sin gluten . ^{[ 61 ]} El arroz es una buena fuente de proteínas y un alimento básico en muchas partes del mundo, pero no es una proteína completa, ya que no contiene todos los aminoácidos esenciales en cantidades suficientes para una buena salud. ^{[ 62 ]}

El arroz dorado es una variedad producida mediante ingeniería genética para sintetizar betacaroteno , un precursor de la vitamina A, en el endospermo del grano de arroz. Está destinado a ser cultivado y consumido en partes del mundo donde la deficiencia de vitamina A es frecuente. ^{[ 63 ] [ 64 ]} El arroz dorado ha sido rechazado por activistas anti-OGM, como en Filipinas . ^{[ 65 ]} En 2016, más de 100 premios Nobel alentaron el uso de organismos genéticamente modificados , como el arroz dorado, por los beneficios que estos podrían aportar. ^{[ 66 ]}

En 2022, las emisiones de gases de efecto invernadero del cultivo de arroz se estimaron en 5.7 mil millones de toneladas de CO2eq, lo que representa el 1.2% de las emisiones totales. ^{[ 67 ]} Dentro del sector agrícola, el arroz produce casi la mitad de las emisiones de gases de efecto invernadero de las tierras de cultivo , ^{[ 68 ]} alrededor del 30% de las emisiones agrícolas de metano y el 11% de las emisiones agrícolas de óxido nitroso . ^{[ 69 ]} El metano se libera de los arrozales sujetos a inundaciones prolongadas, ya que esto inhibe la absorción de oxígeno atmosférico por parte del suelo , lo que resulta en la fermentación anaeróbica de la materia orgánica en el suelo. ^{[ 70 ]} Las emisiones pueden limitarse plantando nuevas variedades, no inundando continuamente y retirando la paja. ^{[ 71 ]}

Es posible reducir las emisiones de metano en el cultivo de arroz mediante una mejor gestión del agua, combinando la siembra en seco con un único drenaje, o ejecutando una secuencia de humectación y secado . Esto resulta en reducciones de emisiones de hasta un 90 % en comparación con la inundación total e incluso en un aumento de los rendimientos. ^{[ 72 ]}

Las predicciones sobre los efectos del cambio climático en el cultivo de arroz varían. Se ha proyectado que el rendimiento mundial del arroz disminuirá alrededor de un 3,2 % con cada aumento de 1 °C en la temperatura media global ^{[ 73 ]} , mientras que otro estudio predice que el cultivo mundial de arroz aumentará inicialmente, estabilizándose en torno a un calentamiento de 3 °C (2091-2100 en relación con 1850-1900) ^{[ 74 ] .}

Los impactos del cambio climático en el cultivo de arroz varían según la ubicación geográfica y el contexto socioeconómico. Por ejemplo, el aumento de las temperaturas y la disminución de la radiación solar durante los últimos años del siglo XX redujeron el rendimiento del arroz entre un 10 % y un 20 % en 200 fincas de siete países asiáticos. Esto pudo deberse al aumento de la respiración nocturna. ^{[ 75 ] [ 76 ]} El IRRI ha pronosticado que los rendimientos del arroz en Asia disminuirán aproximadamente un 20 % por cada grado Celsius de aumento en la temperatura media global. Además, el arroz no puede producir grano si las flores experimentan una temperatura de 35 °C o más durante más de una hora, por lo que la cosecha se perdería en estas condiciones. ^{[ 77 ] [ 78 ]}

En el valle del Po , en Italia, las variedades de arroz para risotto arborio y carnaroli han sufrido malas cosechas debido a la sequía en el siglo XXI. El Ente Nazionale Risi está desarrollando variedades resistentes a la sequía; su variedad nuovo prometeo tiene raíces profundas que le permiten tolerar la sequía, pero no es apta para risotto. ^{[ 79 ]}

El rendimiento del arroz puede verse reducido por el crecimiento de malezas y una amplia variedad de plagas, incluyendo insectos , nematodos y roedores como ratas, caracoles y aves. ^{[ 80 ]} Las principales plagas de insectos del arroz incluyen gusanos cogolleros, chinches del arroz , chinches negras , barrenadores del tallo, gusanos cortadores, saltamontes, cicadélidos, cochinillas, grillos y saltamontes. ^{[ 81 ]} El resurgimiento de poblaciones de saltamontes marrones puede ser causado por el uso excesivo de insecticidas de amplio espectro, ^{[ 82 ]} y las altas tasas de aplicación de fertilizantes nitrogenados pueden empeorar los brotes: como con los pulgones. ^{[ 83 ]} Las condiciones climáticas pueden contribuir a los brotes de plagas: los brotes de mosca de la agalla del arroz se ven agravados por las altas lluvias en la temporada húmeda, mientras que los brotes de trips están asociados con la sequía. ^{[ 84 ]}

La piriculariosis del arroz , causada por el hongo Magnaporthe grisea , es la enfermedad más grave del cultivo de arroz. ^{[ 85 ]} Esta y la raya foliar bacteriana (causada por Xanthomonas oryzae pv. oryzae ) son perennemente las dos peores enfermedades del arroz a nivel mundial; ambas se encuentran entre las diez enfermedades más importantes de todos los cultivos. ^{[ 86 ]} Otras enfermedades importantes del arroz incluyen la mancha de la vaina (causada por Rhizoctonia solani ), el falso carbón ( Ustilaginoidea virens ) y la mancha bacteriana de la panícula ( Burkholderia glumae ). ^{[ 86 ]} Las enfermedades virales incluyen el enanismo racimoso del arroz, el enanismo del arroz, el tungro del arroz y el moteado amarillo del arroz. ^{[ 87 ]}

Las plantas de arroz resisten las enfermedades mediante una defensa con moléculas de especies reactivas de oxígeno en el punto de entrada de los patógenos. Esta defensa se activa al detectar un patrón molecular asociado a patógenos (PAMP), lo que desencadena una respuesta inmunitaria natural (tanto la inmunidad desencadenada por PAMP como la inmunidad desencadenada por efectores ). Dicha inmunidad requiere el gen Os-NADP-ME2. El hongo Magnaporthe oryzae, causante de la piriculariosis del arroz , utiliza su efector de avirulencia AVR-Pii para inhibir la enzima málica NADP de la planta . El efecto consiste en suprimir la capacidad de la planta para generar especies reactivas de oxígeno, lo que implica el fallo de su inmunidad innata. ^{[ 88 ]}

Los científicos de protección de cultivos están desarrollando técnicas sostenibles para el manejo de plagas del arroz. ^{[ 89 ]} El manejo sostenible de plagas se basa en cuatro principios: biodiversidad, resistencia de la planta huésped, ecología del paisaje y jerarquías en un paisaje, desde biológicas hasta sociales. ^{[ 90 ]} Las aplicaciones de plaguicidas por parte de los agricultores a menudo son innecesarias, ^{[ 91 ]} y los plaguicidas pueden inducir el resurgimiento de poblaciones de plagas del arroz como el saltamontes marrón , tanto al destruir insectos beneficiosos como al mejorar la reproducción de la plaga. ^{[ 92 ]} El Instituto Internacional de Investigación del Arroz (IRRI) demostró en 1993 que una reducción del 87,5 % en el uso de plaguicidas puede conducir a una disminución general en el número de plagas. ^{[ 93 ]}

Los agricultores de China, Indonesia y Filipinas tradicionalmente han controlado las malas hierbas y las plagas mediante la práctica policultural de criar patos y, a veces, peces en sus arrozales. Estos producen valiosos cultivos adicionales, se alimentan de pequeños animales considerados plagas, fertilizan el arroz y, en el caso de los patos, también controlan las malas hierbas. ^{[ 94 ] [ 95 ]}

Las plantas de arroz producen sus propias defensas químicas para protegerse de los ataques de plagas. Algunos productos químicos sintéticos, como el herbicida 2,4-D , hacen que la planta aumente la producción de ciertas sustancias químicas defensivas y, por lo tanto, incremente su resistencia a algunos tipos de plagas. ^{[ 96 ]} Por el contrario, otros productos químicos, como el insecticida imidacloprid , parecen inducir cambios en la expresión genética del arroz que hacen que la planta sea más susceptible a ciertas plagas. ^{[ 97 ]}

Los fitomejoradores han creado cultivares de arroz que incorporan resistencia a diversas plagas de insectos . El mejoramiento convencional de plantas para obtener variedades resistentes se ha visto limitado por desafíos como la cría de insectos plaga para su ensayo, y la gran diversidad y continua evolución de las plagas. Se están buscando genes de resistencia en especies silvestres de arroz y se están aplicando técnicas de ingeniería genética. ^{[ 98 ]}

Las variedades de alto rendimiento son un grupo de cultivos creados durante la Revolución Verde para aumentar radicalmente la producción mundial de alimentos. La primera variedad de arroz de la Revolución Verde, IR8 , se produjo en 1966 en el Instituto Internacional de Investigación del Arroz mediante un cruce entre una variedad indonesia llamada "Peta" y una variedad china llamada "Dee Geo Woo Gen". ^{[ 108 ]} Las variedades de la Revolución Verde se cultivaron para tener tallos cortos y fuertes, de modo que el arroz no se tumbara ni se cayera. Esto les permitió mantenerse erguidas y productivas incluso con altas aplicaciones de fertilizante. ^{[ 108 ]}

El arroz C4 es un arroz propuesto que utiliza la fijación de carbono C4 para mejorar la eficiencia de la fotosíntesis y, por lo tanto, el rendimiento del cultivo. ^{[ 109 ]} El Consorcio del Arroz C4 se lanzó en 2006. ^{[ 110 ]} Ha explorado el uso de cinco genes de maíz para permitir que el arroz cree ácido málico a partir de dióxido de carbono. De tener éxito, esto también podría aumentar la eficiencia del cultivo en el uso del agua. ^{[ 111 ]} El trabajo ha continuado hasta 2026 en la creación de prototipos de cambios tanto en el metabolismo como en la anatomía de la hoja. ^{[ 112 ]}

Ventria Bioscience ha modificado genéticamente el arroz para que exprese lactoferrina y lisozima , proteínas que se encuentran habitualmente en la leche materna , y albúmina sérica humana . Estas proteínas tienen efectos antivirales , antibacterianos y antifúngicos . ^{[ 113 ]} El arroz que contiene estas proteínas añadidas puede utilizarse como componente de soluciones de rehidratación oral para tratar enfermedades diarreicas , acortando así su duración y reduciendo su recurrencia. Dichos suplementos también pueden ayudar a revertir la anemia . ^{[ 114 ]}

En zonas propensas a inundaciones , los agricultores han cultivado durante mucho tiempo variedades tolerantes a las inundaciones conocidas como arroz de aguas profundas . En el sur y sureste de Asia , las inundaciones afectan a unos 20 millones de hectáreas (49 millones de acres) cada año. ^{[ 115 ]} Históricamente, las inundaciones han provocado pérdidas masivas en las cosechas, como en Filipinas, donde en 2006 se perdieron cultivos de arroz por valor de 65 millones de dólares debido a las inundaciones. ^{[ 116 ]}   

Las variedades de arroz estándar no pueden soportar inundaciones prolongadas durante más de una semana, ya que esto impide que la planta acceda a los requerimientos necesarios, como la luz solar y el intercambio de gases. El cultivar Swarna Sub1 puede tolerar la inmersión durante una semana, consumiendo carbohidratos de manera eficiente y continuando su crecimiento. ^{[ 115 ]} El llamado " arroz de buceo " ^{[ 117 ]} con el transgén Sub1A tolera de manera robusta la inmersión durante hasta dos semanas, lo que ofrece una supervivencia mucho mayor a las inundaciones para los cultivos de los agricultores. El IRRI ha creado variedades Sub1A y las ha distribuido a Bangladesh, India, Indonesia, Nepal y Filipinas. ^{[ 118 ]}

La sequía representa un estrés ambiental significativo para la producción de arroz, con entre 19 y 23 millones de hectáreas (47 y 57 millones de acres) de producción de arroz de secano en el sur y sureste de Asia frecuentemente en riesgo. ^{[ 119 ] [ 120 ]} En condiciones de sequía, sin suficiente agua para que puedan obtener los niveles necesarios de nutrientes del suelo, las variedades comerciales de arroz convencionales pueden verse gravemente afectadas, como sucedió, por ejemplo, en la India a principios del siglo XXI. ^{[ 121 ]}  

El Instituto Internacional de Investigación del Arroz lleva a cabo investigaciones para desarrollar variedades de arroz tolerantes a la sequía, incluidas las variedades Sahbhagi Dhan, Sahod Ulan y Sookha dhan, que actualmente utilizan los agricultores de India, Filipinas y Nepal, respectivamente. ^{[ 120 ]} Además, en 2013, el Instituto Nacional Japonés de Ciencias Agrobiológicas lideró un equipo que insertó con éxito el gen DEEPER ROOTING 1 ( DRO1 ), de la variedad de arroz de secano filipina Kinandang Patong, en la popular variedad comercial de arroz IR64, dando lugar a un sistema radicular mucho más profundo en las plantas resultantes. ^{[ 121 ]} Esto facilita una mejor capacidad de la planta de arroz para obtener los nutrientes necesarios en épocas de sequía mediante el acceso a capas más profundas del suelo , una característica demostrada por ensayos que mostraron que los rendimientos del arroz IR64 + DRO1 disminuyeron un 10 % en condiciones de sequía moderada, en comparación con el 60 % de la variedad IR64 no modificada. ^{[ 121 ] [ 122 ]}

La salinidad del suelo representa una grave amenaza para la productividad del cultivo de arroz, especialmente en las zonas costeras bajas durante la estación seca. ^{[ 119 ] [ 123 ]} Por ejemplo, aproximadamente 1 millón de hectáreas (2,5 millones de acres) de las zonas costeras de Bangladesh se ven afectadas por suelos salinos. ^{[ 124 ]} Estas altas concentraciones de sal pueden afectar gravemente la fisiología de las plantas de arroz , especialmente durante las primeras etapas de crecimiento, y por ello los agricultores a menudo se ven obligados a abandonar estas zonas. ^{[ 125 ]}  

Se han logrado avances en el desarrollo de variedades de arroz capaces de tolerar tales condiciones; el híbrido creado a partir del cruce entre la variedad comercial de arroz IR56 y la especie de arroz silvestre Oryza coarctata es un ejemplo. ^{[ 126 ]} O. coarctata puede crecer en suelos con el doble del límite de salinidad de las variedades normales, pero no produce arroz comestible. ^{[ 126 ]} Desarrollada por el Instituto Internacional de Investigación del Arroz , la variedad híbrida utiliza glándulas foliares especializadas que eliminan la sal a la atmósfera. Se produjo a partir de un embrión exitoso de entre 34 000 cruces entre las dos especies; este fue luego retrocruzado con IR56 con el objetivo de preservar los genes responsables de la tolerancia a la sal que fueron heredados de O. coarctata . ^{[ 125 ]}

El arroz es sensible a temperaturas inferiores a 12 °C. La siembra se realiza una vez que la temperatura media diaria supera de forma fiable este límite. Las temperaturas medias inferiores reducen el crecimiento; si se mantienen durante más de cuatro días, la germinación y el crecimiento de las plántulas se ven perjudicados y estas pueden morir. En plantas más grandes expuestas al frío, se favorece la piriculariosis del arroz, lo que reduce gravemente el rendimiento. En 2022, los investigadores seguían estudiando los mecanismos de tolerancia al frío en el arroz y su base genética. ^{[ 127 ]} En 2025, se probaron con éxito variedades tolerantes al frío, como el arroz para risotto y el arroz basmati, en suelos turbosos de Inglaterra. Si, como es probable, el calentamiento global aumenta la temperatura en 2 °C o más , el arroz podría cultivarse en todo el país. ^{[ 128 ]}

El cultivo de arroz en campos de cultivo es perjudicial para el medio ambiente debido a la liberación de metano por bacterias metanogénicas . Estas bacterias viven en suelos anaeróbicos anegados, consumiendo los nutrientes liberados por las raíces del arroz. La introducción del gen SUSIBA2 de la cebada en el arroz provoca un cambio en la producción de biomasa, pasando de la raíz al tallo, lo que disminuye la población de metanógenos y reduce las emisiones de metano hasta en un 97 %. Además, esta modificación aumenta la cantidad de granos de arroz . ^{[ 129 ] [ 130 ]}

El arroz se utiliza como organismo modelo para investigar los mecanismos de la meiosis y la reparación del ADN en plantas superiores. ^{[ 131 ]} Por ejemplo, un estudio realizado con arroz ha demostrado que el gen OsRAD51C es necesario para la reparación precisa de las roturas de doble cadena del ADN durante la meiosis. ^{[ 132 ]}