Silphium perfoliatum , la planta de copa [2] o planta de copa , es una especie de planta con flores de la familia Asteraceae, nativa del este y centro de América del Norte. Es una herbácea perenne erecta con hojas dentadas triangulares y cabezuelas florales compuestas de color amarillo similares a las margaritasen verano. [3]
El epíteto específico perfoliatum significa "a través de la hoja". [4]
Existen dos variedades:
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Silphium perfoliatum crece en tierras bajas arenosas y húmedas, llanuras aluviales, cerca de lechos de arroyos y en bosques abiertos o adyacentes a ellos. [7] Actualmente, se puede encontrar en los siguientes estados:
Silphium perfoliatum está catalogado como especie amenazada en Michigan, [10] pero está catalogado como especie vegetal prohibida y altamente invasiva en el estado de Nueva York. [11]
La altura típica de la planta S. perfoliatum varía de 1 a 2,5 m (3 a 8 pies). El tallo es robusto, liso, ligeramente peludo ( glabro ) y cuadrado con 4 ángulos marcados, como las plantas de menta. [8] Las hojas son opuestas, dentadas y ovadas. [12] Los pecíolos son ampliamente alados y fusionados alrededor del tallo, formando una copa. La primera flor se desarrolla en la punta del tallo principal, luego se desarrollan más flores en las ramas laterales. [7]
Las flores, que aparecen desde mediados del verano hasta el otoño, [8] se parecen mucho a los girasoles, pero son mucho más pequeñas; miden unos 2,5 cm de diámetro, con flores radiales de color amarillo dorado. En el centro de la flor hay pequeñas flores tubulares estériles en forma de disco [6] , que son estructuralmente bisexuales, pero los estambres son la única parte fértil y no producen semillas. Las corolas son tubulares, con 5 dientes y el estilo no está dividido. [13]
Las flores liguladas tienen características femeninas [7] y, con el tiempo, se desarrollan hasta convertirse en aquenios delgados de color marrón con un ala marginal que se utiliza para dispersarse por el viento. Los insectos polinizadores, como las abejas, las mariposas y las mariposas saltadoras , ayudan a fertilizar las flores de forma cruzada para producir semillas. En cada cabeza de flor se crean de 20 a 30 semillas. Cada semilla mide entre 9 y 15 mm de largo y entre 6 y 9 mm de ancho, tiene forma aplanada y un grosor de 1 mm. [7]
El Silphium perfoliatum es capaz de establecer colonias gracias a su sistema de raíz pivotante central y a sus rizomas poco profundos . Se cree que un clon multirizomático que se origina a partir de una sola semilla tiene 15 años. Se ha estimado que las raíces que se encuentran en los jardines botánicos tienen más de 50 años. [14] El S. perfoliatum tiene un sistema de raíces extenso y no se trasplanta bien, excepto cuando es muy joven. [7]
La vía metabólica del Silphium perfoliatum es la fijación de carbono C3 . Esta planta está muy adaptada a soportar condiciones climáticas extremas y condiciones inhóspitas. Por ejemplo, durante el invierno, las raíces permanecen latentes y pueden sobrevivir a temperaturas tan bajas como -30 °C (-22 °F). Su temperatura óptima de crecimiento es de 20 °C (68 °F). [7]
Silphium perfoliatum se considera una planta con potencial de producción de energía, especialmente porque tiene bajas exigencias en cuanto al clima, el suelo y el cultivo anterior y produce grandes cantidades de biomasa. Según los resultados del Instituto Estatal de Agricultura de Turingia, la planta puede ser una planta alternativa para la producción de biogás . [15] Los rendimientos anuales de biomasa son muy diferentes según la literatura actual: en el segundo año de cultivo, S. perfoliatum puede producir de 13 a 20 toneladas de biomasa por hectárea; un experimento realizado en Turingia, Alemania, incluso demostró que son posibles de 18 a 28 toneladas de peso seco por hectárea. [16]
En Alemania, el cultivo de S. perfoliatum se está extendiendo cada vez más para la producción de biogás. [17] Su potencial invasivo para los países de Europa central se considera bajo, pero es posible que se propague a través del viento, los pájaros y las máquinas cosechadoras. Hay que tener especial cuidado al cultivar S. perfoliatum cerca de cuerpos de agua en movimiento, para que no se propague y germine en las orillas de los ríos como lo hace Buddleja davidii . Esto podría ser un problema potencial, porque estos ecosistemas son muy sensibles. [18]
Debido a la baja tasa de germinación del 15-20% con semillas no tratadas, S. perfoliatum se planta generalmente como plántula. Esta es la razón de los altos costos de inversión en el establecimiento del cultivo. Además, no hay rendimiento en la primera temporada de siembra, ya que S. perfoliatum solo se cosecha a partir del segundo año. [19] En Alemania, el momento de siembra para obtener un desarrollo aceptable de las plántulas es a principios de mayo. El mayor rendimiento de biomasa se logra con 10 cm × 50 cm (espaciamiento dentro de la hilera: 10 cm; distancia entre las hileras: 50 cm). En las condiciones climáticas europeas, la plantación de plántulas se lleva a cabo típicamente a fines de mayo o principios de junio con máquinas plantadoras de las industrias de hortalizas y jardinería. La baja densidad de plantas (50 cm × 75 cm, 75 cm × 75 cm) puede dar un mayor rendimiento en el primer año de cosecha en comparación con las densidades de plantas más altas (50 cm × 50 cm). En el segundo año de cosecha, son similares, independientemente de la densidad de plantas. [20]
Para evitar una reducción de los rendimientos en el primer año, una posible solución podría ser sembrar S. perfoliatum en combinación con maíz. Se pueden lograr tres cuartas partes de los rendimientos habituales del maíz en el primer año y S. perfoliatum puede establecerse después de la cosecha del maíz, alcanzando su máximo potencial en el año siguiente. [21]
La fertilización de S. perfoliatum debe realizarse lo más temprano posible en el año. Esto minimiza el daño a los brotes de la vid por el paso de vehículos sobre ellos. S. perfoliatum a necesita alrededor de 1 kg de N para formar 1 dt de materia seca. Dependiendo del rendimiento esperado, la fertilización por período de vegetación es de 130 – 160 kg de N/ha. La fertilización de los siguientes nutrientes también depende del rendimiento esperado. Con un rendimiento esperado de 150 dt/ha, S. perfoliatum requiere las siguientes cantidades de nutrientes: [22]
Otros estudios muestran que a partir del segundo año ya no es necesaria la fertilización, lo que demuestra que la fertilización depende en gran medida del rendimiento esperado. Si se da una mayor importancia a los efectos ecológicos del cultivo, se puede prescindir de la fertilización. Si se utiliza como alternativa al maíz (producción de biogás), el objetivo es alcanzar el mayor rendimiento de biomasa posible, por lo que la fertilización es necesaria. [23]
Se sabe que el Silphium perfoliatum es resistente a las enfermedades y a la herbivoría, aunque las plantas establecidas pueden verse afectadas por el hongo Sclerotinia . Sin embargo, esto depende del tamaño del área en la que se cultiva, de las condiciones de crecimiento y del cultivo que se cultive antes de la planta de copa. Los cultivos que son muy susceptibles a Sclerotinia sclerotiorum y, por lo tanto, no se deben cultivar antes de S. perfoliatum son la colza y los girasoles. [24] Incluso si S. perfoliatum muestra signos de Sclerotinia , puede recuperarse de la infección por hongos el año siguiente. La Universidad de Bayreuth no menciona ninguna infección fúngica o bacteriana relevante en su investigación sobre la planta de copa. [25]
Los huevos de la avispa de las agallas se depositan en los tallos de esta planta, por lo que las larvas en desarrollo se alimentan de ellos. Los jilgueros americanos se alimentan de las semillas de S. perfoliatum y beben el agua que recogen las "copas" de los tallos. Como las plantas de copa pueden formar colonias densas, proporcionan un buen refugio para las aves. Los herbívoros, como el ganado vacuno y las ovejas, comen las hojas de la planta, especialmente las de las plantas jóvenes. [26]
Algunos agricultores dudan en cultivar esta planta, porque S. perfoliatum no se puede cosechar en el primer año de cultivo. Este problema se puede resolver intercalándola con maíz en el primer año, que también se puede cosechar para la producción de biogás o para alimento animal. Además, S. perfoliatum debe cultivarse durante al menos cinco años para amortizar los costos iniciales. [36] [37]
Aunque en América del Norte es una planta nativa, la planta de copa ha sido declarada invasora en varios estados de los EE. UU. [38] [39] [40] Por lo tanto, su invasividad está en activa discusión, especialmente cuando se la considera como un potencial cultivo para biocombustibles.
Para establecer la invasividad potencial, existe la Evaluación de Riesgo de Malezas (WRA), que puede modificarse para el entorno local y usarse para evaluar la invasividad potencial de las especies propuestas como biocombustibles y para evaluar si los rasgos seleccionados para las especies de biocombustibles podrían predisponerlas a ser invasivas. Existe la WRA de Australia y la de Estados Unidos. [41] La planta de copa, S. perfoliatum , aún no se ha evaluado. Sin embargo, los rasgos deseables para los biocombustibles tienden a superponerse con los de las especies invasoras, como alta productividad, bajos requisitos de insumos y amplia amplitud de hábitat [42] (Raghu et al., 2013). S. perfoliatum se ajusta a estos criterios, pero debido a que las semillas reproducidas generativamente tienen bajas tasas de germinación, se podría plantear la hipótesis de que la invasividad potencial es relativamente pequeña y que la propagación de S. perfoliatum puede contenerse. Además, se podría cosechar antes de que las semillas alcancen su madurez completa.
Aunque prevalece su uso como cultivo energético, S. perfoliatum también puede emplearse como planta forrajera gracias a sus ingredientes. S. perfoliatum contiene aminoácidos, carbohidratos (inulina en rizomas), ácido L-ascórbico, terpenos con aceites esenciales, saponinas triterpénicas, carotenoides, ácido fenólico, taninos y flavonoides . [43] Se considera que la planta de copa tiene un alto valor alimenticio para animales de granja productores de carne y leche debido a su longevidad y altos niveles de proteína. [7] S. perfoliatum se puede almacenar como ensilaje. Se recomienda cosechar la planta dos veces al año. De lo contrario, el tallo se vuelve demasiado duro debido al alto contenido de fibra. El alto contenido de agua en el primer corte en junio no es un problema si se deja que la planta se marchite en poco tiempo. [44]
El período de floración de S. perfoliatum dura ocho semanas o más. El largo período de floración y la abundancia de flores proporcionan una rica fuente para las abejas y el cultivo de miel. [45] La miel es rica en fructosa y, por lo tanto, cristaliza lentamente. [46] Se informa que 150 kg de miel por hectárea y año es un rendimiento posible de un campo de plantas de taza. [47]
S. perfoliatum produce una resina que tiene un olor similar al de la trementina . [48] La planta contiene una goma y resina; la raíz se ha utilizado con fines medicinales. [4] La resina se ha utilizado para hacer chicles para prevenir las náuseas y los vómitos. [6] Los nativos americanos cortaban la parte superior del tallo de la planta y recolectaban la savia resinosa que emitía la planta. La resina se usaba para hacer chicles para refrescar el aliento. La tribu Winnebagos creía que una poción hecha con el rizoma proporcionaría poderes sobrenaturales. La gente perteneciente a la tribu bebía esta poción antes de cazar. [6] La gente de la tribu Chippewas usaba el extracto de raíz para dolores de espalda y pecho, para prevenir la menstruación excesiva y para tratar hemorragias pulmonares. [49] Durante la primavera, las tiernas hojas jóvenes se cultivaban como una fuente aceptable de alimento cocinándolas o en ensaladas. [6]
La forma en polvo de S. perfoliatum tiene propiedades diaforéticas y tónicas. Puede ayudar a aliviar los síntomas de fiebre, tos seca, asma, enfermedades del bazo, enfermedades cardíacas y hepáticas. Se ha demostrado que el extracto de las hojas de la planta reduce los niveles de colesterol y triglicéridos en sangre. Los estudios muestran que la presencia de ácidos fenólicos es responsable de la actividad antiséptica de la especie para estimular la generación de anticuerpos IgG e IgM. Además, estimula la producción de bilis de la vesícula biliar . [50]
Las flores de S. perfoliatum la convierten en una planta atractiva para muchos polinizadores, las semillas junto con las "copas" de agua, formadas a lo largo de los tallos, son atractivas para las aves como fuente de alimento y agua. Durante la década de 1750, la especie se introdujo en el Reino Unido y la Unión Soviética, y ha sido apreciada como planta ornamental desde entonces. Recibió su nombre en 1759 por Carl Linnaeus . [7] En el Reino Unido ha ganado el Premio al Mérito en Jardinería de la Royal Horticultural Society . [51] [52]
En Estados Unidos y Canadá, una gran cantidad de viveros de plantas nativas y algunos viveros especializados venden Silphium perfoliatum ; rara vez lo hacen los viveros convencionales. A menudo se utiliza en restauraciones de praderas y prados nativos y en paisajes y jardines nativos y naturalistas; solo con poca frecuencia en paisajes y jardines convencionales por parte de diseñadores y arquitectos paisajistas que lo conocen como una planta perenne de aspecto único. En 2010, se plantó una gran parcela en Millennium Park en Chicago, Illinois, cerca del Jardín Lurie. En jardinería y paisajismo, es mejor utilizarlo en grupos y no individualmente, ya que es muy vertical y los tallos de las flores tienen más probabilidades de caerse cuando se cultivan individualmente. [ cita requerida ]
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