Intensificación ecológica de la agricultura en tierras secas

07/12/2018 0 comentarios
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Hoy tenemos un post invitado de nuestro compañero y amigo Pablo García Palacios, del Departamento de Biología y Geología, Física y Química Inorgánica, de la Universidad Rey Juan Carlos de Móstoles (Madrid). Pablo es especialista en las interacciones entre plantas y los microorganismos y procesos que ocurren en el suelo, y hace unos años dio un nuevo enfoque a sus investigaciones para aplicarlas a obtener una agricultura más eficiente y menos necesitada de insumos externos. Hoy nos resume los avances de esta disciplina.

Las tierras secas albergan el 38% de la población mundial, y los modelos demográficos indican que el crecimiento poblacional en estas zonas aumentará en los próximos años, principalmente en África. Por lo tanto, es de esperar que la demanda de alimentos en tierras secas también aumente. La agricultura en estos ambientes está limitada por las condiciones climatológicas y edáficas, ya que las precipitaciones son escasas y variables a lo largo del año, y los suelos tienen bajo contenido en materia orgánica y alta salinidad. A lo largo de la segunda mitad del siglo XXI, está previsto que las condiciones ambientales se endurezcan como consecuencia del incremento de aridez provocado por el cambio climático, dificultando aún más la producción agrícola necesaria para satisfacer la demanda de alimentos. Las dimensiones del desafío al que se enfrente la agricultura en tierras secas es de tal magnitud, que ninguna opción puede ser descartada a priori, desde el aumento de la densidad de plantación, la mejora genética de cultivos y el uso de avances tecnológicos, hasta la intensificación ecológica. En este post nos centramos en la intensificación ecológica, pero somos conscientes de que la solución pasa por un cóctel de medidas adaptadas a las particularidades de cada zona.

La intensificación ecológica de la agricultura se basa en la sustitución de inputs externos para aumentar la producción (fertilización inorgánica), por la optimización de los servicios que nos proporciona el ecosistema (acumulación de carbono y retención de nitrógeno en el suelo). La agricultura disminuye el contenido de carbono del suelo, que es fundamental para regular la disponibilidad de nutrientes y agua para las plantas. Prácticas agronómicas que reduzcan la pérdida de carbono del suelo son por lo tanto necesarias para la sostenibilidad de la agricultura en tierras secas, dónde las precipitaciones son escasas y los suelos pobres. Así mismo, el ciclo del nitrógeno es un proceso vital para la agricultura. La demanda de nitrógeno por parte de las plantas no suele coincidir en el tiempo con su disponibilidad en el suelo, impidiendo que las plantas cumplan sus requerimientos nutricionales y ocasionando pérdidas de nitrógeno del sistema. En este sentido, favorecer la retención de nitrógeno a través de un ciclo más cerrado es un servicio del ecosistema fundamental para la agricultura que puede ser optimizado con la gestión. La dinámica del carbono y del nitrógeno está íntimamente relacionada con la diversidad de organismos que viven en el suelo. Por lo tanto, las estrategias de intensificación ecológica dirigidas a mejorar la diversidad y funcionalidad de las comunidades de microorganismos y fauna del suelo son especialmente adecuadas para mejorar el rendimiento de los cultivos, aunque hay pocos estudios realizados en tierras secas.

Hay múltiples estrategias que contribuyen a la intensificación ecológica de la agricultura, y en este post nos centramos en dos: la agricultura de conservación y la diversidad de cultivos. Primero, identificamos una serie de objetivos importantes para la agricultura en tierras secas, después describimos cómo la agricultura de conservación y la diversidad de cultivos pueden contribuir a conseguir dichos objetivos, y por último proponemos líneas futuras de investigación.

Agricultura en tierras secas. Tres ejemplos de fincas experimentales donde se estudian los efectos a largo plazo de la agricultura de conservación (laboreo y rotación de cultivos): La Higueruela (desde 1983), b) El Encín (desde 1983), y c) La Canaleja (desde 1994). Fotos: Carlos Lacasta, Remedios Alarcón y José Luis Tenorio.

 

La producción es el principal objetivo de cualquier sistema agrícola. Sin embargo, dicha producción no sólo interesa que sea elevada, si no estable a lo largo del tiempo, condición indispensable para la sostenibilidad económica de la finca. Sin embargo, el escenario socioeconómico en el que nos encontremos, determina qué aspectos de dicha producción son más importantes. En la UE o EE.UU., la diferencia entre lo que se produce y lo que se podría producir en condiciones óptimas ('yield gap' en inglés) es pequeña, pero depende de niveles muy elevados de inputs externos. Por lo tanto, el desafío para las tierras secas en estas zonas es mantener el rendimiento actual, pero de manera sostenible, y aumentar su estabilidad temporal en el actual contexto de cambio climático. Sin embargo, en países en vías de desarrollo el 'yield gap' es grande, y por lo tanto se debe aumentar tanto el rendimiento de la producción como su estabilidad temporal. De hecho, la estabilidad temporal de la producción es especialmente importante en tierras secas del África subsahariana, donde el pequeño agricultor depende exclusivamente de las lluvias y carece de ayudas por parte de la Administración.

La agricultura de conservación (AC) tiene tres componentes: mínimo laboreo, cobertura del suelo con residuos vegetales y rotación de cultivos. Desde su creación en 1970, la AC ha sido fuertemente promovida en muchas partes del mundo como respuesta a la degradación del suelo ocasionada por la agricultura convencional. Sin embargo, la promoción de la AC a nivel global no ha venido de la mano de estudios sólidos que justifiquen su aplicación bajo distintos escenarios climáticos y socioeconómicos. En 2015, se publicó la revisión bibliográfica más detallada hasta la fecha sobre los efectos de la AC en el rendimiento agrícola. Sus resultados muestran que el mínimo laboreo reduce el rendimiento un 5.7% comparado con la agricultura convencional. Si se combina el mínimo laboreo con el uso de residuos vegetales y rotaciones se revierten, en el mejor de los casos, los efectos negativos, pero no aumenta el rendimiento. Es importante destacar que el único bioma donde este estudio encuentra un efecto positivo de la AC sobre el rendimiento agrícola (incremento del 7.6%) es en tierras secas, probablemente como consecuencia de la disminución en el estrés hídrico de los cultivos. A pesar de estos resultados, la aplicación de la AC en tierras secas sigue siendo controvertida. Por un lado porque la AC puede aumentar el uso de herbicidas utilizados para controlar las malas hierbas en ausencia de laboreo, y por otro porque puede promover conflictos sociales con el uso de los residuos vegetales, que son un recurso de primer orden para la alimentación del ganado en países en vías de desarrollo. Por lo tanto, para que la AC sea efectiva en tierras secas, es necesario adaptarla a las particularidades edáficas, climáticas y socioeconómicas de estas zonas.

 

Otra de las estrategias de intensificación ecológica que me gustaría destacar es la diversidad de cultivos. La ecología ha demostrado que la diversidad de especies aumenta la productividad de las comunidades a través de mecanismos como la complementariedad en el uso de recursos, la facilitación entre plantas o las interacciones positivas entre las plantas y los organismos del suelo. Esta premisa tiene una importancia capital para los sistemas agrícolas, donde la diversidad de cultivos puede aumentar su rendimiento, su estabilidad temporal, y también promover servicios del ecosistema que a su vez tienen un impacto positivo en la producción agrícola. La diversidad de cultivos puede darse tanto en el tiempo (rotaciones) como en el espacio (intercalado, cultivos de cobertura), y en ambos casos la finalidad es la misma: obtener un incremento productivo respecto a lo que se obtendría con un monocultivo. En ecosistemas naturales, la facilitación entre plantas suele ser más común que la competencia bajo condiciones de estrés, lo cual podría tener implicaciones importantes para el uso de la diversidad de cultivos en tierras secas. Sin embargo, no hay consenso sobre la generalidad de esta afirmación, y de hecho una revisión de la literatura reciente ha visto que el intercalado tiene efectos positivos en el rendimiento agrícola tanto en climas secos como húmedos. Por otro lado, el intercalado de cereal y leguminosas de grano aumenta la estabilidad temporal del rendimiento agrícola, aunque hay muy pocos estudios realizados en tierras secas.

Algunas líneas de investigación prometedoras que pueden contribuir a mejorar la implantación de estrategias de intensificación ecológica en tierras secas son la valoración de múltiples funciones y servicios de forma simultánea, así como la consideración de la diversidad de rasgos funcionales. La producción agrícola y determinados servicios del ecosistema no se pueden optimizar bajo las mismas escalas espaciales (polinización) y temporales (acumulación del carbono), lo cual puede ocasionar conflictos que desanimen al agricultor a la hora de promover determinadas prácticas que no produzcan un beneficio productivo inmediato. La multifuncionalidad, definida como la habilidad de los ecosistemas de proveer múltiples funciones y servicios, es un concepto reciente que puede ayudar a integrar visiones aparentemente contrapuestas en una métrica sencilla y cuantificable. Por lo tanto, el análisis de los efectos de la intensificación ecológica en la multifuncionalidad de los sistemas agrícolas en tierras secas es una línea de investigación prometedora. Tradicionalmente, la relación entre la diversidad de plantas y la productividad se ha estudiado desde el punto de vista de la diversidad taxonómica (riqueza de especies). En los últimos años, se ha demostrado que los rasgos funcionales (área foliar específica, concentración de nitrógeno foliar) permiten estudiar los efectos de la diversidad en el funcionamiento de los ecosistemas de una manera más directa. En este sentido, hay estudios que proponen utilizar mezclas de especies con una distribución óptima de sus rasgos funcionales como herramienta para mejorar el rendimiento agrícola del cultivo de interés. Para el caso que nos ocupa, un estudio global reciente sugiere que la diversidad funcional de las plantas aumenta la multifuncionalidad en tierras secas, lo cual nos sugiere que la diversidad funcional de los cultivos podría ser utilizada para mejorar la intensificación ecológica de la agricultura en zonas áridas .

Me gustaría terminar este post destacando que el desafío al que se enfrenta la agricultura, en particular la que se desarrolla en tierras secas, es tan grande, que ninguna estrategia puede ser descartada a priori. Aquí me he centrado en dos estrategias de intensificación ecológica (agricultura de conservación y diversidad de cultivos), pero animo a los lectores de Arida Cutis a que propongan otras.