The project aims for system transformation through precision management.

by Kay Ledbetter

They are planting cover crops and writing protocols for a Texas A&M AgriLife Research-led project designed to help producers across the Cotton Belt improve efficiencies and the sustainability of their operations.

El proyecto tiene como objetivo la transformación del sistema a través de la gestión de precisión.

por Kay Ledbetter

Se están plantando cultivos de cobertura y se están redactando protocolos para un  proyecto dirigido por Texas A&M AgriLife Research, diseñado para ayudar a los productores de todo el Cinturón Algodonero a mejorar la eficiencia y la sostenibilidad de sus operaciones.

AgriLife Research weed science and cropping systems agronomist Muthukumar “Muthu” Bagavathiannan, Ph.D., is leading a $10 million grant project to transform cotton production into a more sustainable system in the southern U.S. Bagavathiannan is the Billie Turner Professor of Agronomy in the Texas A&M Department of Soil and Crop Sciences.

He said the goal of the new multistate project is to use improved management practices, such as reduced tillage and precision input management, to enhance soil health and sustainability across the Cotton Belt.

The grant, Climate-Smart Cotton: Developing Precision Regenerative Practices and Market Opportunities for Addressing Climate Change in the Cotton Belt, is funded by the U.S. Department of Agriculture National Institute of Food and Agriculture.

Soil health in the Cotton Belt in the U.S.

In 2024, growers planted cotton on 11.7 million acres in the U.S. Texas, Georgia, Mississippi, Arkansas, Oklahoma, North Carolina, Missouri, Tennessee, and Alabama were the central cotton-producing states in the U.S. Cotton Belt. Texas accounted for 5.98 million acres of the nation’s cotton this year.

El agrónomo de ciencia de malezas y sistemas de cultivo de AgriLife Research, Muthukumar “Muthu” Bagavathiannan, Ph.D., lidera un proyecto de subvención de $10 millones para transformar la producción de algodón en un sistema más sostenible en el sur de los EE. UU. Bagavathiannan es el profesor Billie Turner de Agronomía en el Departamento de Ciencias del Suelo y los Cultivos de Texas A&M.

Dijo que el objetivo del nuevo proyecto multiestatal es utilizar prácticas de manejo mejoradas, como la labranza reducida y el manejo preciso de los insumos, para mejorar la salud del suelo y la sostenibilidad en todo el Cinturón Algodonero.

La subvención, Algodón Climáticamente Inteligente: Desarrollo de Prácticas Regenerativas de Precisión y Oportunidades de Mercado para Abordar el Cambio Climático en el Cinturón del Algodón, está financiada por el Instituto Nacional de Alimentos y Agricultura  del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos.

Salud del suelo en el Cinturón Algodonero en los EE. UU.

Tillage intensity, a measure of how much and how frequently soil is disturbed by tillage operations, is typically higher in cotton. Producers try to control problematic weeds, including herbicide-resistant biotypes, a growing issue throughout the Cotton Belt. This intensive tillage can contribute to soil health issues such as increased erosion and greenhouse gas emissions.

“As we talk about soil health and crop sustainability, reducing tillage operations is an important part of the equation,” Bagavathiannan said. “Sustainable alternative weed management practices have a key role to play in a management system aiming to minimize tillage and improve soil health.”

Another side of the coin is integrating practices such as novel cover cropping and inter-seed systems that improve soil health metrics and enhance ecosystem services. Approaching this goal within a precision agriculture framework is expected to improve resource-use efficiency and help mitigate the risks of climatic variability in cotton production.

Gains expected with management changes

Bagavathiannan said the team will work with farmers to develop and test regenerative practices across the Cotton Belt, such as winter cover crops, summer-dormant perennial covers, inter-seeded harvestable covers, and grazing integration.

By determining which practices work and which ones don’t in the various areas, they can provide producers with strategies to support the adoption of successful regenerative practices.

Because cotton is commonly grown on marginal soils and is a low-residue crop, these practices have the potential to realize rapid gains in soil health improvement and climatic variability mitigation.

Bagavathiannan said artificial intelligence and machine learning-assisted precision application technologies, such as intelligent spraying, drought sensing, irrigation scheduling with variable rate application, nutrient deficiency detection, and pest monitoring, are expected to significantly improve resource efficiency.

In the long term, implementing precision practices could also help create sustainable cotton markets and provide opportunities in other areas, such as carbon crediting.

Texas A&M AgriLife team members, primarily from the Department of Soil and Crop Sciences

• Nithya Rajan, Ph.D., director of the Center for Greenhouse Gas Management in Agriculture and Forestry and AgriLife Research crop physiologist
• Katie Lewis, Ph.D., AgriLife Research soil chemistry and fertility scientist and professor, Lubbock
• Peter Dotray, Ph.D., AgriLife Research weed scientist and professor, Lubbock
• Nithya Subramanian, Ph.D., AgriLife Research molecular weed scientist, Bryan-College Station
• Sanjay Antony Babu, Ph.D., assistant professor, Department of Plant Pathology and Microbiology, Bryan-College Station
• Benjamin McKnight, Ph.D., Texas A&M AgriLife Extension Service statewide cotton specialist, Bryan-College Station
• Jake Mowrer, Ph.D., AgriLife Extension state soil fertility specialist and associate professor, Bryan-College Station
• David Kerns, Ph.D., AgriLife Extension state integrated pest management coordinator and associate department head, Department of Entomology
• Thomas Isakeit, Ph.D., AgriLife Extension plant pathologist and professor, Department of Plant Pathology and Microbiology, Bryan-College Station
• Scott Nolte, Ph.D., AgriLife Extension statewide weed specialist, Bryan-College Station
• Joseph Burke, Ph.D., AgriLife Research and AgriLife Extension cropping system agronomy and weed scientist, Lubbock

Collaborators outside Texas A&M AgriLife

• Randy Norton, Ph.D., University of Arizona
• Debankur Sanyal, Ph.D., University of Arizona
• Sangu Angadi, Ph.D., New Mexico State University
• Rajan Ghimire, Ph.D., New Mexico State University
• Prakriti Bista, Ph.D., New Mexico State University
• Drew Gholson, Ph.D., Mississippi State University
• Bruce Kirksey, Ph.D., Agri-Center International
• Tyson Raper, Ph.D., University of Tennessee
• Alvaro Sanz-Saez, Ph.D., Auburn University
• Darren Hudson, Ph.D., Texas Tech University
• Ramon Leon, Ph.D., North Carolina State University
• Nicholas Basinger, Ph.D., University of Georgia
• Jennifer Thomson, Ph.D., University of Georgia
• Aniruddha Maity, Ph.D., Auburn University
• Charles Cahoon, Ph.D., North Carolina State University
• Rebecca Bartels, Trust in Food/The Farm Journal
• Karthik Kannappan Vasu, GaiaDhi Earth Intelligence Inc.
• Ram Ray, Ph.D., Prairie View A&M University
• Daniel Martin, Ph.D., USDA-ARS Aerial Application Technology Research
• Steven Mirsky, Ph.D., USDA-ARS

“Ultimately, we want to be able to manage our agricultural inputs using a strategy adapted to variable climate conditions, and we believe that the precision technologies provide more robust tools to achieve that,” he said.

The team and project goals

Texas A&M AgriLifeis the leading institution in this proposal. The state produces the most cotton, and AgriLife Research’s expertise hinges on decades of comprehensive cotton production and marketing research.

However, team members are affiliated with 12 universities throughout the Cotton Belt of Texas, Arizona, New Mexico, Mississippi, Tennessee, Alabama, Georgia, and North Carolina. They are affiliated with 12 universities, two USDA-Agriculture Research Servicecenters, the nonprofit organization Agricenter International, and two for-profit organizations: Farm Journal/Trust in Food, NORI, and GaiaDhi AgTech.

Through the project, the team of agronomists, soil scientists, biologists, engineers, social scientists, and extension specialists will develop regenerative cotton production practices and investigate their long-term effects on U.S. cotton production systems, Bagavathiannan said.

The goals are to:

• Establish soil organic carbon and carbon intensity baselines for ecoregions in the southern U.S. cotton-growing regions.
• Investigate regenerative practices for reducing tillage and improving soil health.
• Investigate the long-term impact of regenerative practices in addressing climate change using simulation models.
• Develop and evaluate precision AI, machine learning, and intelligent technologies for resource conservation and adaptation in cotton-growing conditions.
• Evaluate the economic feasibility of precision regenerative production practices and determine new market opportunities.
• Promote adopting proven regenerative production practices through innovative and collaborative extension and outreach activities.
• Provide educational opportunities to train the next generation of research and extension scientists and practitioners and empower the rural workforce.

The Cotton Belt ecoregions include an arid region, where Arizona is the hub; a semiarid region, the Texas High Plains and New Mexico; a subhumid region, Southeast Texas; the Mississippi Delta; and the Southeast.

“Cotton rotation is one of the least diverse rotations across the southern U.S., and more importantly, in the Texas High Plains,” Bagavathiannan. “That makes the system very vulnerable regarding soil health and sustainability challenges. We are addressing that in this grant with an interdisciplinary approach, bringing people together and utilizing the recent technological advancements in precision agriculture tools.”

La intensidad de la labranza, una medida de cuánto y con qué frecuencia se altera el suelo por las operaciones de labranza, suele ser mayor en el algodón. Los productores tratan de controlar las malezas problemáticas, incluidos los biotipos resistentes a los herbicidas, un problema creciente en todo el Cinturón Algodonero. Esta labranza intensiva puede contribuir a problemas de salud del suelo, como el aumento de la erosión y las emisiones de gases de efecto invernadero.

“Al hablar de la salud del suelo y la sostenibilidad de los cultivos, la reducción de las operaciones de labranza es una parte importante de la ecuación”, dijo Bagavathiannan. “Las prácticas alternativas sostenibles de manejo de malezas tienen un papel clave que desempeñar en un sistema de manejo que busca minimizar la labranza y mejorar la salud del suelo”.

Otra cara de la moneda es la integración de prácticas como los nuevos cultivos de cobertura y los sistemas entre semillas que mejoran las métricas de salud del suelo y mejoran los servicios ecosistémicos. Se espera que acercarse a este objetivo dentro de un marco de agricultura de precisión mejore la eficiencia en el uso de los recursos y ayude a mitigar los riesgos de variabilidad climática en la producción de algodón.

Ganancias esperadas con los cambios en la administración

Bagavathiannan dijo que el equipo trabajará con los agricultores para desarrollar y probar prácticas regenerativas en todo el Cinturón del Algodón, como cultivos de cobertura de invierno, cubiertas perennes inactivas durante el verano, cubiertas cosechables entre semillas e integración de pastoreo.

Al determinar qué prácticas funcionan y cuáles no en las diversas áreas, pueden proporcionar a los productores estrategias para apoyar la adopción de prácticas regenerativas exitosas.

Debido a que el algodón se cultiva comúnmente en suelos marginales y es un cultivo de bajos residuos, estas prácticas tienen el potencial de lograr ganancias rápidas en la mejora de la salud del suelo y la mitigación de la variabilidad climática.

Bagavathiannan dijo que se espera que las tecnologías de aplicación de precisión asistidas por inteligencia artificial y aprendizaje automático, como la fumigación inteligente, la detección de sequías, la programación del riego con aplicación de tasa variable, la detección de deficiencias de nutrientes y el monitoreo de plagas, mejoren significativamente la eficiencia de los recursos.

A largo plazo, la implementación de prácticas de precisión también podría ayudar a crear mercados de algodón sostenibles y brindar oportunidades en otras áreas, como los créditos de carbono.

Miembros del equipo de Texas A&M AgriLife, principalmente del Departamento de Ciencias del Suelo y los Cultivos

• Nithya Rajan, Ph.D., directora del Centro para la Gestión de Gases de Efecto Invernadero en Agricultura y Silvicultura y fisióloga de cultivos de AgriLife Research
• Katie Lewis, Ph.D., científica y profesora de química y fertilidad del suelo de AgriLife Research, Lubbock
• Peter Dotray, Ph.D., científico de malezas y profesor de AgriLife Research, Lubbock
• Nithya Subramanian, Ph.D., científica molecular de malezas de AgriLife Research, Bryan-College Station
• Sanjay Antony Babu, Ph.D., profesor asistente, Departamento de Patología Vegetal y Microbiología, Bryan-College Station
• Benjamin McKnight, Ph.D., especialista estatal en algodón del Servicio de Extensión AgriLife de Texas A&M, Bryan-College Station
• Jake Mowrer, Ph.D., especialista en fertilidad del suelo del estado de AgriLife Extension y profesor asociado, Bryan-College Station
• David Kerns, Ph.D., coordinador estatal de manejo integrado de plagas de AgriLife Extension y jefe asociado del departamento de Entomología
• Thomas Isakeit, Ph.D., fitopatólogo de AgriLife Extension y profesor, Departamento de Patología Vegetal y Microbiología, Bryan-College Station
• Scott Nolte, Ph.D., especialista en malezas en todo el estado de AgriLife Extension, Bryan-College Station
• Joseph Burke, Ph.D., Agronomía y científico de malezas del sistema de cultivo de AgriLife Research y AgriLife Extension, Lubbock

Colaboradores fuera de Texas A&M AgriLife

• Randy Norton, Ph.D., Universidad de Arizona
• Debankur Sanyal, Ph.D., Universidad de Arizona
• Sangu Angadi, Ph.D., Universidad Estatal de Nuevo México
• Rajan Ghimire, Ph.D., Universidad Estatal de Nuevo México
• Prakriti Bista, Ph.D., Universidad Estatal de Nuevo México
• Drew Gholson, Ph.D., Universidad Estatal de Mississippi
• Bruce Kirksey, Ph.D., Agri-Center International
• Tyson Raper, Ph.D., Universidad de Tennessee
• Álvaro Sanz-Sáez, Ph.D., Universidad de Auburn
• Darren Hudson, Ph.D., Universidad Tecnológica de Texas
• Ramón León, Ph.D., Universidad Estatal de Carolina del Norte
• Nicholas Basinger, Ph.D., Universidad de Georgia
• Jennifer Thomson, Ph.D., Universidad de Georgia
• Aniruddha Maity, Ph.D., Universidad de Auburn
• Charles Cahoon, Ph.D., Universidad Estatal de Carolina del Norte
• Rebecca Bartels, Confianza en la Comida/The Farm Journal
• Karthik Kannappan Vasu, GaiaDhi Earth Intelligence Inc.
• Ram Ray, Ph.D., Universidad A&M de Prairie View
• Daniel Martin, Ph.D., USDA-ARS Investigación de Tecnología de Aplicación Aérea
• Steven Mirsky, Ph.D., USDA-ARS

“En última instancia, queremos ser capaces de gestionar nuestros insumos agrícolas utilizando una estrategia adaptada a las condiciones climáticas variables, y creemos que las tecnologías de precisión proporcionan herramientas más sólidas para lograrlo”, dijo.

El equipo y los objetivos del proyecto

Texas A&M AgriLife es la institución líder en esta propuesta. El estado produce la mayor cantidad de algodón, y la experiencia de AgriLife Research se basa en décadas de investigación integral de producción y comercialización de algodón.

Sin embargo, los miembros del equipo están afiliados a 12 universidades en todo el Cinturón Algodonero de Texas, Arizona, Nuevo México, Mississippi, Tennessee, Alabama, Georgia y Carolina del Norte. Están afiliados a 12 universidades, dos centros de Servicios de Investigación Agrícola del USDA  , la organización sin fines de lucro Agricenter International y dos organizaciones con fines de lucro: Farm Journal/Trust in Food, NORI y GaiaDhi AgTech.

A través del proyecto, el equipo de agrónomos, científicos del suelo, biólogos, ingenieros, científicos sociales y especialistas en extensión desarrollarán prácticas de producción de algodón regenerativo e investigarán sus efectos a largo plazo en los sistemas de producción de algodón de EE. UU., dijo Bagavathiannan.

Los objetivos son:

• Establecer líneas de base de carbono orgánico del suelo e intensidad de carbono para las ecorregiones en las regiones productoras de algodón del sur de los Estados Unidos.
• Investigar prácticas regenerativas para reducir la labranza y mejorar la salud del suelo.
• Investigar el impacto a largo plazo de las prácticas regenerativas en la lucha contra el cambio climático utilizando modelos de simulación.
• Desarrollar y evaluar la IA de precisión, el aprendizaje automático y las tecnologías inteligentes para la conservación y adaptación de los recursos en las condiciones de cultivo del algodón.
• Evaluar la viabilidad económica de las prácticas de producción regenerativa de precisión y determinar nuevas oportunidades de mercado.
• Promover la adopción de prácticas de producción regenerativa comprobadas a través de actividades innovadoras y colaborativas de extensión y divulgación.
• Proporcionar oportunidades educativas para capacitar a la próxima generación de científicos y profesionales de la investigación y la extensión, y empoderar a la fuerza laboral rural.

Las ecorregiones del Cinturón Algodonero incluyen una región árida, donde Arizona es el centro; una región semiárida, las Altas Llanuras de Texas y Nuevo México; una región subhúmeda, en el sureste de Texas; el delta del Misisipi; y el Sureste.

“La rotación del algodón es una de las menos diversas en todo el sur de los EE. UU. y, lo que es más importante, en las llanuras altas de Texas”, dijo Bagavathiannan. “Eso hace que el sistema sea muy vulnerable en lo que respecta a los desafíos de salud y sostenibilidad del suelo. Estamos abordando eso en esta subvención con un enfoque interdisciplinario, reuniendo a las personas y utilizando los recientes avances tecnológicos en herramientas de agricultura de precisión”.