La agricultura alternativa es un enfoque sistémico de la agricultura, que es más sensible a los ciclos naturales y a las interacciones biológicas que los métodos agrícolas convencionales. Por ejemplo, los sistemas alternativos de agricultura tratan de integrar los aspectos positivos de la interacción biológica entre cultivos, plagas y predadores. La agricultura orgánica se basa en diversos principios científicos reconocidos y en una gran riqueza de experiencias empíricas. Sin embargo, los mecanismos específicos de muchos de estos fenómenos e interacciones necesitan mayor estudio. En general, se sabe mucho en relación a algunos de los componentes de los sistemas alternativos, pero se sabe muy poco en relación a cómo funcionan estos sistemas como un todo.

Algunas de las prácticas o componentes de sistemas alternativos y de las cuales ya son parte de manejos agrícolas convencionales, incluyen:

• Rotaciones culturales que disminuyen los problemas de malezas, insectos y enfermedades; aumentan los niveles de nitrógeno disponible de fertilizantes sintéticos y, junto con prácticas de labranza conservadoras de suelo, reducen la erosión edáfica.
• Manejo integrado de plagas (MIP), que reduce la necesidad de pesticidas mediante la rotación de cultivos, muestreos periódicos, registros meteorológicos, uso de variedades resistentes, sincronización de las plantaciones o siembras y control biológico de plagas.
• Sistemas de manejo para mejorar la salud vegetal y la capacidad de los cultivos para resistir plagas y enfermedades.
• Técnicas conservacionistas de labranza de suelo.
• Sistemas de producción animal que enfatizan el manejo preventivo de las enfermedades, reducen el uso de confinamiento de grandes masas ganaderas, bajan los costos debido a enfermedades y disminuyen la necesidad del uso de niveles subterapéuticos de antibióticos.
• Mejoramiento genético de cultivos para que resistan plagas y enfermedades y para que logren un mejor uso de los nutrientes.

Muchos sistemas agrícolas alternativos desarrollados por los agricultores son altamente productivos. Hay ciertas características típicas comunes a todos ellos, como la mayor diversidad de cultivos, el uso de rotaciones con leguminosas, la integración de la producción animal y vegetal, y el uso reducido de productos químicos sintéticos. Aunque algunas prácticas se ven como altamente promisorias, a menudo las bases científicas de muchas ellas se conocen sólo parcialmente.

Durante las últimas cuatro décadas, la investigación agrícola en las universidades que funcionan con fondos públicos y en el USDA ha sido abundante y muy productiva. La mayor parte del nuevo conocimiento ha sido generado mediante un enfoque intradisciplinario de la investigación. Investigadores especializados en un campo han centrado su experiencia en un aspecto de una práctica agronómica específica, o en una enfermedad o plaga de un cultivo en particular. La solución de los problemas de campo, sin embargo, requieren algo más que un enfoque intradisciplinario. El conocimiento ganado en cada campo debe ser implementado por personas con una formación amplia o por equipos interdisciplinarios, a fin de entregar soluciones a problemas que afectan a la finca como un todo. El enfoque interdisciplinario para los equipos de campo dedicados a la solución de problemas es esencial para entender las prácticas agrícolas alternativas.

La investigación agrícola no ha sido organizada para responder a esta necesidad, excepto en unas pocas áreas como en el MIP, el uso de residuos orgánicos como fuente alternativa de nutrientes, y el uso de leguminosas como abonos verdes o como parte de rotaciones destinadas al control de erosión a la obtención de nitrógeno. Pero esta investigación tampoco ha contribuido mayormente a la adopción de sistemas agrícolas alternativos por dos razones principales. Primero, la mayor parte de la investigación se ha centrado en prácticas agrícolas específicas y aisladas, y no en el desarrollo de sistemas agrícolas. Esto debido al alto costo de la investigación en sistemas agrícolas, la naturaleza intradisciplinaria de la investigación universitaria y la falta de recursos. Segundo, la mayor parte de los resultados de la investigación han sido implementados bajo políticas de aumento incesante de los rendimientos por área como la mejor forma de aumentar las ganancias del agricultor y la disponibilidad mundial de alimentos.

En contraste, la investigación sobre agricultura alternativa debe incluir la interacción y la integración de todas la actividades de la finca y debe considerar las metas más globales de manejo de recursos, productividad, calidad ambiental y rentabilidad con un mínimo de apoyo gubernamental. Sólo un pequeño número de investigaciones ha adoptado este enfoque más global. Sin embargo, la literatura científica sobre prácticas agrícolas específicas y la evidencia empírica obtenida por los agricultores ilustran la eficacia y el potencial de los métodos agrícolas alternativos y dan las bases sobre las cuales construir un programa de investigación sobre agricultura alternativa.

ROTACION DE CULTIVOS

Una rotación de cultivos es la plantación sucesiva de diferentes cultivos en el mismo terreno. Un ejemplo típico sería maíz, seguido por soya, seguido por avena, seguido por alfalfa. Las rotaciones son lo opuesto al cultivo continuo, o la siembra sucesiva del mismo cultivo en el mismo terreno. Las rotaciones pueden ir de 2 a 5 años de largo (algunas veces más) y generalmente el agricultor planta cada año una parte de su terreno con cada uno de los cultivos que forman parte de la rotación. Existe amplia evidencia sobre los beneficios económicos ambientales que se obtienen mediante el uso de rotaciones. Algunos de estos beneficios son inherentes a todas las rotaciones; otras dependen de los cultivos, la labranza, la fertilización y los métodos de control de plagas utilizados durante la rotación. Cuando las rotaciones incluyen praderas, normalmente se necesita que haya producción animal en el mismo predio o que exista un mercado local para el forraje a fin de hacer rentable el cultivo de la pradera.

El efecto rotacional se refiere al hecho que la mayoría de las rotaciones aumentarán los rendimientos de granos a niveles superiores a los obtenidos mediante cultivo continuo bajo similares condiciones. Se ha demostrado la existencia de este efecto en rotaciones con o sin leguminosas. Maíz después de trigo da mayores rendimientos que maíz continuo con cantidades similares de fertilización. El aumento en el rendimiento después de una leguminosa es generalmente mayor del que se esperaría de la cantidad de nitrógeno integrado. De hecho, el rendimiento en granos después de una leguminosa es a menudo un 10 a 20 por ciento superior al obtenido mediante cereal continuo, independientemente del fertilizante aplicado.

Se piensa que son muchos los factores que contribuyen al efecto rotacional, incluyendo una mayor humedad del suelo, mayor control de plagas y enfermedades y mejor disponibilidad de nutrientes. En general se concuerda, sin embargo, que el componente más importante de este efecto son los beneficios obtenidos de un mejor control de plagas y enfermedades durante la rotación. El aumento de la materia orgánica del suelo, especialmente en rotaciones que integran rastrojos, puede ser la base para las mejores características físicas del suelo que se observa en las rotaciones. Esto puede explicar parte de los aumentos en rendimiento. Ciertos cultivos con raíces profundas pueden utilizar nutrientes ubicados más profundamente en el perfil de suelo. En el proceso, estas plantas pueden traer los nutrientes a la superficie, volviéndolos disponibles para cultivos de raíces más superficiales, si los rastrojos no se sacan del terreno.

El control de plagas y enfermedades se logra principalmente a través del cambio estacional de la fuente de alimento (el cultivo), el que usualmente impide el establecimiento de niveles productivos de plagas y enfermedades. A medida que el daño a las raíces se reduce, las raíces más sanas están en mejores condiciones para absorber nutrientes en el suelo, lo que puede reducir las dosis de fertilizantes necesarias. Los sistemas radiculares sanos también pueden absorber más eficientemente, reduciendo la probabilidad de lixiviación de nutrientes desde la zona de raíces.

Las leguminosas en una rotación pueden integrar nitrógeno atmosférico al suelo. La cantidad de nitrógeno fijado depende de la leguminosa y del sistema de manejo; sin embargo, sin fertilizante nitrogenado adicional alguno, el nitrógeno fijado por las leguminosas puede asegurar altos rendimientos de granos.

Las praderas y los cereales sembrados a alta densidad, tales como el trigo, la avena y la cebada, pueden producir ciertos beneficios en relación a la conservación de suelos. En áreas erosionadas con suelos en pendiente, es común el cultivo en franjas de maíz (un cultivo en hileras) con trigo (un cultivo en cobertera) o pradera (por ejemplo, alfalfa) en rotaciones destinadas a diminuir la erosión. Debe enfatizarse, sin embargo, que las prácticas de labranza influyen fuertemente sobre los posibles beneficios obtenidos de las rotaciones. Por ejemplo, una rotación con maíz, soya y trigo es excelente para el control de plagas y enfermedades, pero no para el control de erosión, a no ser que se utilice labranza cero o alguna forma de labranza reducida.

Un efecto indirecto, pero importante de todas las rotaciones, es que ellas provocan diversificación. En general, sin embargo, la diversificación es un seguro contra las fluctuaciones de precios de los cultivos e insumos, y contra ataques de plagas y fluctuaciones imprevisibles.

Manejo Alternativo de Nutrientes

El abastecimiento adecuado de nutrientes -particularmente nitrógeno, fósforo y potasio- y la mantención de un pH del suelo adecuado son esenciales para el crecimiento vegetal. Idealmente, los nutrientes del suelo debieran estar disponibles en las cantidades adecuadas en el momento en que la planta pueda usarlos; esto implica evitar un abastecimiento excesivo, el que no podrá ser totalmente utilizado por la planta y que puede convertirse en una fuente de contaminación ambiental.

Un enfoque alternativo en relación al manejo de nutrientes, menos dañino para el medioambiente, es reducir la necesidad de fertilizantes mediante un manejo más eficiente de los ciclos de los nutrientes y una aplicación más precisa de los fertilizantes. Tales prácticas incluyen la aplicación de restos orgánicos animales o vegetales, rotaciones con leguminosas, mejoramiento de la sanidad vegetal para lograr mejor uso de los nutrientes y aplicaciones en banda o parcializadas de los fertilizantes. En sistemas que combinan la producción animal y vegetal, por ejemplo, muchos de los nutrientes presentes en los granos y residuos de los cultivos producidos en la finca pueden ser devueltos al suelo si el estiércol y los residuos vegetales son incorporados al suelo. Las rotaciones que incluyen leguminosas también pueden jugar un papel fundamental en el reciclaje de nutrientes, especialmente en la reposición de los niveles de nitrógeno. Los residuos vegetales y el estiércol pueden liberar nitrógeno en forma más continua a lo largo del período de crecimiento que los fertilizantes comerciales comunes. Sin embargo, el nitrógeno de fuentes orgánicas puede ser liberado cuando los cultivos no lo estén absorbiendo en forma activa. Contrariamente, el nitrógeno de los fertilizantes inorgánicos es convertido en forma relativamente rápida a nitratos, solubles y lixiviables.

Los esfuerzos por dar una nutrición adecuada a los cultivos continúan siendo difíciles, producto de la falta de comprensión y la incapacidad para predecir los factores que influyen sobre la acumulación, reciclaje, accesibilidad y absorción y uso de nutrientes por parte de los cultivos. Los análisis de suelo y tejidos entregan al agricultor información que le permiten asegurar un abastecimiento adecuado para todos los cultivos. Pero las variaciones en las condiciones edáficas y climáticas que influyen sobre la absorción y pérdida de nutrientes hacen difícil poder predecir los niveles de nutrientes que resulten más rentables y ambientalmente seguros.

Las leguminosas como fuente de nitrógeno

Es posible obtener nitrógeno de las leguminosas que se cultiven como parte de una rotación. Para la agricultura alternativa, las leguminosas son a menudo una forma efectiva y rentable de entregar nitrógeno al suelo. El nitrógeno proveniente del suelo es "fijado" y luego generalmente liberado al suelo en forma constante a los largo del período de crecimiento, cuando las temperaturas son suficientemente altas para permitir la descomposición microbiológica. En combinación con el efecto rotacional, el nitrógeno proveniente de las leguminosas es capaz de sustentar altos rendimientos de maíz y trigo. Sin embargo, la contribución final de las leguminosas depende del sistema de manejo y del clima. Por ejemplo, las leguminosas forrajeras son más efectivas en las regiones húmedas y subhúmedas. En las regiones con menos de 500 mm de lluvia al año, las leguminosas de raíz profunda en suelos no regados pueden disminuir la humedad del subsuelo y reducir los rendimientos de maíz cultivado al siguiente año. La rentabilidad de los cultivos forrajeros leguminosos depende fuertemente de la presencia de ganado en el predio, o de la existencia de un mercado local de forraje.

Las leguminosas entregan una cantidad importante de nitrógeno al suelo, pero la cantidad de nitrógeno fijado es muy variable (Tabla 1).

TABLA 1
Cantidad de N2 Fijado por Varias Especies
Leguminosas, Según Diversos Informes

Las diferentes especies y variedades fijan diferentes cantidades de nitrógeno atmosférico. Diversos factores físicos y de manejo, incluyen la acidez y la temperatura del suelo, el drenaje, el momento de la cosecha, y si el forraje es o no enterrado como abono verde, influyen sobre la cantidad de nitrógeno fijado, así como sobre la cantidad de nitrógeno que posteriormente se incorpora al suelo. La fijación de nitrógeno de la soya, por ejemplo, se ha visto que varía entre 0 y 227 kilos por hectárea, dependiendo de las prácticas de manejo de las características del suelo y la disponibilidad de agua.

La cantidad de nitrógeno en el suelo también influye sobre la fijación de nitrógeno. Los suelos ricos en nitrato inhiben la fijación de nitrógeno. En el medio-oeste, la soya se cultiva para la producción de grano y generalmente se cultiva después del maíz en suelos con nitrato residual. Donde hay nitrato residual en el suelo, el cultivo de soya puede resultar en una exportación neta de nitrógeno. Por ejemplo, los análisis de reserva de nitrógeno en los suelos del mediooeste demuestran que la soya extrae el 40 por ciento del nitrógeno de la fijación biológica, y el 60 por ciento restante del nitrógeno residual en el suelo. Normalmente, el nitrógeno extraído por la soya al memento de la cosecha es mayor que el nitrógeno fijado biológicamente, lo que lleva a una pérdida neta de nitrógeno de aproximadamente 70 kilos por hectárea. Así, bajo estas circunstancia, el cultivo del soya puede estar desgastando el nitrógeno del suelo y aumentado las necesidades de fertilizante nitrogenado para el cultivo subsiguiente, en vez de enriquecer el suelo con nitrógeno, como se creía anteriormente. Por otro lado, cuando se hace un manejo que permite que la soya fije un 90 pro ciento del nitrógeno que utiliza, se obtienen ganancias de 20 kilos de nitrógeno por hectárea.

Los sistemas de manejo también influyen sobre la cantidad de nitrógeno disponible después de una leguminosa forrajera. Las plantas forrajeras leguminosas normalmente se cultivan por su valor como heno y por su capacidad para fijar nitrógeno atmosférico e incorporarlo al suelo a través de los residuos vegetales. El momento de la cosecha, sin embargo, influye drásticamente sobre la cantidad de nitrógeno disponible para cultivos posteriores. Una vez que se cortan, las forrajeras leguminosas utilizan primeramente las reservas de nitrógeno en la corona, las raíces y el suelo para sustentar su propio crecimiento. A medida que la planta crece, aumenta su área foliar y la fotosíntesis, quedando nuevamente energía disponible para la fijación de nitrógeno. El nitrógeno es luego extraído cuando se cosechan hojas y tallos ricos en nitrógeno. Algunos resultados obtenidos en alfalfa muestran que una cosecha seguida por la incorporación al suelo de un rebrote vigoroso y abundante dio como resultado una ganancia neta de 48 kilos de nitrógeno por hectárea. Por otro lado, la cosecha del rebrote seguida por la incorporación del rebrote subsiguiente resultó en una pérdida marginal de 4 kilos de nitrógeno por hectárea. Esta pequeña pérdida se produjo porque la mayor parte del nitrógeno fijado durante el desarrollo vigoroso del primer rebrote fue extraído mediante la cosecha. La cosecha del segundo rebrote seguida por la incorporación de raíces y coronas dio como resultado una pérdida neta de 38 kilos de nitrógeno por hectárea.

Los métodos de labranza también influyen sobre la cantidad y disponibilidad del nitrógeno fijado por las leguminosas. La labranza cero puede reducir los niveles de nitrógeno disponible para el cultivo subsiguiente en comparación con un laboreo con vertedera, que incorpora mejor al suelo los residuos vegetales. Se han obtenido mayores rendimientos de maíz después de incorporar vicia arando dos veces con un arado de discos. Los rendimientos del maíz fueron menores cuando la vicia permaneció en pie durante todo el cultivo del maíz, o cuando la vicia fue exterminada mediante herbicidas.

Al utilizar leguminosas en una rotación o como cultivo de cobertura durante el invierto, es posible reducir y en algunos casos eliminar la necesidad de fertilizantes nitrogenados. Se están desarrollando variedades que fijan más nitrógeno que sus predecesoras. Las bacterias de los géneros Rhizobium y Bradyrhizobium que fijan el nitrógeno atmosférico se están estudiando ampliamente. El trabajo en la actualidad se centra en los mecanismos de la fijación de nitrógeno en sí, en el proceso de infección que culmina con una simbiosis exitosa, en los determinantes genéticos y procesos bioquímicos que hacen a las plantas receptivas, y en las bacterias capaces de sostener la asociación entre planta y nitrógeno. Ya se han obtenido mejoramientos mediante la selección de variedades y de razas de Rhizobium naturales capaces de fijar altas cantidades de nitrógeno. En una rotación de 2 años con maíz en Minnesota, un nuevo cultivar de alfalfa, Nitro, desarrollado por el USDA y la Universidad de Minnesota, fijó 94 kilos por hectárea de nitrógeno entre la última cosecha a fines del verano y la muerte del cultivo después de la primera helada en un mes más tarde. Esto constituyó un 59 por ciento más de nitrógeno fijado después de la cosecha de fines de verano que lo obtenido con los cultivares perennes que normalmente se utilizan y que fueron comparados como testigos en el ensayo. Cerca del 11 por ciento adicional provino de una mayor capacidad de fijación del nuevo cultivar. El 48 por ciento restante resultó de la mayor productividad al final de la temporada de crecimiento.

La alfalfa Nitro fue seleccionada y creada como cultivo anual para ser utilizada en una rotación de dos años con maíz. Se cultiva durante un año y continúa creciendo y fijando nitrógeno hasta que muere producto de la primera helada, normalmente a principios de otoño. Las alfalfas de uso común se cultivan por dos o más años y (en Minnesota) la dormancia comienza y la fijación se detiene al menos un mes antes.

Investigaciones efectuadas en el norte de California han demostrado que la vicia puede ser una fuente de nitrógeno económicamente conveniente para el arroz. Se estudió el efecto de la selección del cultivar y de la fecha de plantación. La siembra al voleo de dos variedades de vicia dos días antes o después de haber drenado los campos produjo excelentes poblaciones. La vicia fijó entre 30 y 60 kilos de nitrógeno por hectárea al ser sembrada sobre el rastrojo del arroz, y hasta 100 kilos bajo condiciones ideales.

El estiércol como fuente de nutrientes

El estiércol animal puede contribuir en forma significativa a suplir las necesidades de nitrógeno, fósforo, potasio y otros nutrientes. La disponibilidad total, sin embargo, dependerá del tamaño y tipo de explotación animal y los métodos utilizados para guardar y esparcir el estiércol.

La mayor parte del estiércol es retornado al suelo. Sin embargo, sus nutrientes a menudo son utilizados en forma ineficiente como resultado de un mal almacenamiento o técnicas de aplicación deficientes. Las pérdidas de nutrientes en el estiércol almacenado, debido a escurrimiento superficial, volatilización y lixiviación, pueden ser tan altas que sólo una fracción de los nutrientes originales llega a ser aplicado a los cultivos. Un transporte y esparcimiento deficientes aumentan estas pérdidas. Sin embargo, las técnicas que pueden aumentar la eficiencia en el uso de nutrientes pueden resultar costosas. El costo de una aplicación adecuada, por ejemplo, puede resultar superior al costo de los nutrientes adicionales en relación a una aplicación más ineficiente. Los efectos de las técnicas de aplicación del estiércol sobre las pérdidas de nitrógeno, sin incluir las pérdidas durante el almacenamiento pueden alcanzar entre 10 y 30% dependiendo si el estiércol aplicado es sólido o líquido, o si se aplica al voleo con o sin incorporación. En muchos casos, el estiércol no se aplica en el momento de la temporada de barbecho o cultivo que permita una utilización óptima del estiércol como fertilizante. Por ejemplo, la aplicación invernal del estiércol puede dar como resultado una pérdida importante de nutrientes. Es poco el uso que se hace del compost como técnica de fermentación aeróbica del estiércol, a pesar que el compostaje ofrece las ventajas de aumentar la concentración de nutrientes y reducir los volúmenes a ser aplicados. La fermentación anaeróbica del estiércol para producir gas metano no resulta económicamente conveniente si se compara con el costo de otros combustibles. Además, la fermentación crea residuos que deben ser descartados o si no utilizados.

Aunque hay sistemas disponibles para manejar las fecas en forma de purines, los otros sistemas existentes están diseñados básicamente para deshacerse del estiércol como un producto indeseable. Si el estiércol animal va a ser utilizado más eficientemente, se necesitan las técnicas y correspondientes equipos para poder almacenar, manejar y esparcir en forma económica. Se necesita más investigación para lograr sistemas de bajo costo para producir biogas a partir del estiércol animal, lograr que los sistemas de aplicación eficientes sean económicamente convenientes, y educar a los agricultores sobre los efectos beneficiosos del estiércol.

Cerca de 110 millones de toneladas (materia seca) de estiércol fueron producidas por el ganado y las aves de los Estados Unidos en 1974. Las cantidades totales de nitrógeno, fósforo y potasio en este estiércol fueron 4,1 , 1,0 y 2,4 millones de toneladas respectivamente. Se estima que un 40 por ciento del total, o 1,3, 0,5 y 1,2 millones de toneladas del nitrógeno fósforo y potasio estaban disponibles y eran económicamente recuperables y utilizables. El ganado vacuno produjo cerca del 60 por ciento (800.000 toneladas) del nitrógeno económicamente recuperable producido por el ganado en su conjunto. El total de los nutrientes económicamente recuperables equivalían al 15 por ciento del total del nitrógeno, 9,9 por ciento del total del fósforo y 24,2 por ciento del total del potasio aplicados en las fincas de los Estados Unidos en 1974.

La cantidad de nutrientes disponibles a partir del estiércol depende en gran medida de cómo se almacene y maneje. El nitrógeno es el que se pierde más fácilmente; de hecho, las pérdidas son inevitables, sin importar la forma en que el estiércol se almacene o aplique. Las pérdidas de fósforo y potasio son menos probables, excepto directamente por escurrimiento superficial y lixiviación cuando se almacena al aire libre. La Tabla 2 entrega una lista de los contenidos aproximados de nutrientes de diferentes tipos de estiércol, como resultado de diferentes métodos de almacenamiento y manejo. El adecuado manejo del estiércol es esencial si se quiere tener éxito en su uso como fuente de nutrientes.

La Labranza Conservacionista

La mayoría de las técnicas de labranza conservacionista fueron desarrolladas para disminuir la erosión y conservar el agua mediante una menor alteración del suelo. En USA, cerca de cincuenta millones de hectáreas se cultivan utilizando alguna forma de labranza conservacionista. La mayor parte de esto se hace en la forma de labranza reducida. Aunque algunas de estas prácticas pueden reforzar algunos de los objetivos de la agricultura alternativa, como aumentar los niveles de materia orgánica en el suelo y disminuir la erosión, algunos métodos de labranza conservacionista pueden aumentar la necesidad herbicidas.

La labranza conservacionista generalmente deja una capa de residuos vegetales sobre el suelo. Este residuo puede convertirse en un hábitat favorable para algunas plagas y enfermedades. Algunas enfermedades sobreviven el invierno o manteniéndose en los residuos dejados sobre el terreno, aumenta la sobrevivencia de insectos hipógeos y epígeos, y pueden establecerse malezas perennes. Los efectos de las plagas pueden aumentar si el mismo cultivo se siembra al año siguiente, pero pueden ser insignificantes o mínimos en una rotación.

La labranza conservacionista cambia las propiedades del suelo. Los nutrientes se encuentran más estratificados en los suelos sin labranza que en los suelos con labranza reducida o convencional. Los nutrientes también tienden a concentrarse en la porción superior del perfil de suelo. El suelo sometido a prácticas de labranza conservacionista que dejan una cubierta muerta superficial, es a menudo 3 a 4°C más frío a fines de primavera que los suelos bajo labranza convencional. Las temperaturas más bajas en primavera pueden retardar el crecimiento vegetal de comienzos de temporada en regiones de latitud alta. Con la labranza cero, también es más probable que el suelo se compacte, lo que también puede reducir el crecimiento vegetal.

TABLA 2
Contenido Aproximado de Nutrientes de Diversos Estiércoles

SC = sin cama; CC = con cama; F = fosa; L = laguna

En verano, sin embargo, el suelo cubierto está más frío y la superficie del suelo bajo la cubierta permanece mayormente húmedo. Como resultado, muchos sistemas de labranza conservacionista han tenido mucho éxito. La concentración de microbios del suelo y de lombrices de tierra es mayor bajo sistemas conservacionistas de labranza. Varios estudios, demuestran la efectividad de diversas prácticas de labranza en el control de malezas y como un componente de sistemas alternativos viables. La labranza conservacionista provoca una liberación de nutrientes más lenta pero más homogénea. Las leguminosas son una fuente de nitrógeno eficiente en algunos sistemas de labranza conservacionista, aunque los distintos métodos de labranza pueden influir sobre la cantidad de nitrógeno disponible para los cultivos subsiguientes. La labranza conservacionista puede reducir el escurrimiento superficial. Estudios demuestran que en comparación con la labranza convencional, los sistemas de cero labranza redujeron el escurrimiento superficial entre un 86.3 y 98.7 por ciento, y las pérdidas de suelo en un 96.7 a 100 por ciento.

La labranza en camellones es una forma de labranza conservacionista con numerosos efectos beneficiosos sobre la conservación de suelos y que permite superar algunos de los problemas de temperatura del suelo, control de malezas y compactación del suelo asociados a la labranza cero. La parte superior de los camellones se somete a labranza en la primavera. Esto permite remover la cubierta de la parte superior y altera lo suficiente el suelo como para formar una cama de semillas. El suelo en los camellones también está generalmente a mayor temperatura que el suelo entre camellones o el suelo en sectores sin ellos. El suelo más tibio permite una germinación más rápida. Al labrar exclusivamente en la parte superior de los camellones, se remueven menos semillas de malezas, lo que reduce su germinación. La erosión disminuye porque tanto el suelo como el residuo entre camellones no es removido. Las malezas que emergen más tarde en la temporada tiende a ubicarse entre los camellones. El paso de una cultivadora controla fácilmente estas malezas y reduce la compactación del suelo en las hilera, aumentando con ello el crecimiento de las raíces y la infiltración de agua.

Efecto de los Organismos del Suelo sobre la Disponibilidad de Nutrientes

Numerosos microorganismos de vida libre pero que se encuentran asociados a los vegetales cooperan con la absorción de nutrientes. Las micorrizas son importantes en la absorción de nutrientes desde el suelo y en la obtención de un crecimiento vigoroso de las plántulas de muchos cultivos y plantas de vivero. Poco se sabe acerca de la genética de estos y otros organismos similares o de cómo la asociación con ellos benefician a los vegetales. El mejoramiento de su uso y el establecimiento de microorganismos benéficos en la rizósfera podría permitir que las plantas fuesen más eficientes en el uso de los nutrientes del suelo. En particular, el trabajo que actualmente se hace sobre la base genética de algunas asociaciones específicas con las raíces podría posibilitar que bacterias fijadoras de nitrógeno de vida libre se uniesen a la raíz de los cereales o que estableciesen relaciones de dominancia en la rizósfera, mejorando así el uso del nitrógeno.

Las bacterias y hongos, descomponen los azúcares, polisacáridos y proteínas presentes en la materia orgánica. Por otro lado, también asimilan nutrientes minerales, tales como nitrógeno y fósforo y lo incorporan a sus propios tejidos. Cuando estos organismos mueren, liberan nutrientes minerales, como amonio, nitrato, fosfatos y sulfatos. Esto se conoce como mineralización. Una gran parte de la mineralización ocurre cuando varios miembros de la fauna del suelo se alimentan de hongos y bacterias muertas. Una gran parte de la actividad de la flora y de la fauna ocurren en los primeros centímetros del perfil del suelo. La típica capa arada, 15 cm, pesa aproximadamente 2,000 toneladas por hectárea y contiene aproximadamente 8 toneladas de flora (4 toneladas de bacterias e igual cantidad de hongos) y cerca de 2 toneladas de todo tipo de fauna.

La mayor parte de la fauna del suelo se encuentra en la rizósfera. La investigación actual en agroecosistemas sobre fauna, flora microbiana y fuentes de materia orgánica va dirigida a descubrir cómo la producción y las transformaciones pueden ser mejor entendidas y manejadas a fin de sincronizar la liberación de nutrientes con la absorción de nutrientes requerida por las plantas. Como resultado de ello, algunos agricultores de las grandes planicies al norte de EE.UU. están cambiando a trigo de primavera, porque su crecimiento está mejor sincronizado con la descomposición de la materia orgánica y el reciclaje de los nutrientes. Diversos ecólogos y agrónomos aseguran que las prácticas agrícolas que tomen ventaja de la actividad microbiana del suelo son más eficientes desde el punto de vista de la energía y de la utilización de nutrientes que las prácticas convencionales. Factores como la humedad, temperatura y textura del suelo deben incluirse en el proceso de toma de decisiones sobre el momento de efectuar la labranza o la siembra, y para determinar el sistema de labranza en general. Las relaciones entre microorganismos del suelo, reciclaje de nutrientes, presión de plagas y enfermedades, crecimiento, rendimientos de cultivos y muchos otros factores de la producción agrícola necesitan más estudio.

El ROL DEL GANADO EN LA AGRICULTURA

El ganado juega un papel importante en muchos sistemas de agricultura alternativa en términos de reciclaje de nutrientes y por su capacidad para hacer que las rotaciones de cultivos sean económicamente posibles a través del consumo de cultivos forrajeros. La conversión de tierra de cultivo marginal en praderas para el pastoreo también ayuda a controlar la erosión y a reducir el escurrimiento de agua. Los nutrientes no retenidos por el animal pueden ser fácilmente retornados al suelo en el estiércol. El estiércol entrega nutrientes y mejora el contenido de materia orgánica y el mullimiento del suelo. La investigación en esta área se ha descuidado en los últimos años, porque la agricultura se ha centrado en sistemas monoespecíficos y de monocultivos, y ha ido separando cada vez más la producción vegetal de la producción animal. Hay mucho por hacer en cuanto a entender y promover más adecuadamente las interacciones entre cultivos y ganado.

Se necesita investigar en las siguientes áreas a fin de aprovechar al máximo los sistemas que integran la producción animal y vegetal:

1. Rotaciones de cultivos y forrajes; manejo, cosecha y almacenamiento de forraje:

Debido a que las praderas tienen algunas ventajas en relación a los cultivos en hileras, como una menor erosión del suelo y su capacidad potencial para entregar nitrógeno, son un elemento importante en muchos sistemas de agricultura alternativa. Sin embargo, para convencer a más agricultores de incorporar o expandir el terreno dedicado a praderas se necesitan sistemas de producción animal que sean rentables y que permitan ahorrar mano de obra y tiempo, así como una política agrícola que estimule su adopción.

2. Digestión de la lignocelulosa por parte de los rumiantes:

Se necesita mayor investigación para mejorar la biodisponiblidad de la lignocelulosa. Esto debiera incluir el mejoramiento genético para aumentar la digestibilidad de los pastos y forrajes y de la porción vegetativa de los residuos de los cultivos. Por ejemplo, la manipulación genética del maíz redujo el contenido de lignina en un 40 por ciento. Esto dió como resultado un aumento de un 30 por ciento de la materia seca digerible en un rastrojo de maíz. Cuando se consumió, este forraje permitió una ganancia de peso de ½ kg diario.

3. Calidad y disgestibilidad de praderas y forrajes:

La palatabilidad es importante, porque el animal debe comer el forraje para aprovechar su contenido nutricional. Los factores que afectan la palatabilidad son aún poco conocidos, y la investigación aún podría rendir resultados de importancia. Una amplia gama de antimetabolitos y de toxinas vegetales forman parte de plantas forrajeras. La investigación está avanzando en la identificación y eliminación de estos compuestos. Los mejoradores genéticos han reducido en un tercio los niveles de indol en Phalaris arundinacea. Ovejas alimentadas en base a variedades bajas en alcaloides presentaron una tasa de ganancia de peso igual al doble de aquellas alimentadas con las variedades comerciales. Resultados similares serían posibles al reducir los taninos en sorgo y lespedeza; la cumarina en melilotus; los glicósidos cianogénicos en sorgo, pasto Sudán y trébol blanco; y la saponina en alfalfa.

4. Sistemas de sanidad animal:

Los actuales sistemas de salud animal están dominados por el uso de tecnologías para el tratamiento de las enfermedades, más que por sistemas de manejo que permitan prevenir esas enfermedades. La aplicación subterapéutica de antibióticos y el tratamiento mediante antibióticos y el tratamiento mediante antibióticos en los animales enfermos continúan siendo los métodos principales de las actuales prácticas de sanidad animal. Sin embargo, existen muchos sistemas alternativos que se practican ampliamente en la actualidad. Algunos productores comerciales de importancia mantienen la salud de sus animales sin una aplicación profiláctica de antibióticos. Les es posible lograr esto mediante sistemas de producción modificados, incluyendo el confinamiento animal reducido, una mejor ventilación y mejor manejo de desechos, y, en ciertos casos, el uso de algunas tecnologías alternativas.

Los sistemas y técnicas alternativos de manejo, pueden reducir fuertemente la dependencia en relación a las dosis subterapéuticas de antibióticos. Un confinamiento menor y el uso de corrales al aire libre y del pastoreo son componentes de la producción ganadera alternativa que permiten la reducción o eliminación de la aplicación subterapéutica de antibióticos. Se ha demostrado que los costos veterinarios y farmacéuticos de las producción porcina en confinamiento son al menos el doble de aquellos observados en unidades comparables en que se utiliza pastoreo y corrales abiertos. En otro ejemplo, se vio que la crianza de vaquillas en confinamiento permanente requiere cinco veces más antibióticos que la crianza en corrales abiertos y bajo pastoreo. El uso de praderas y forrajes puede mejorar otros aspectos de la producción, como el manejo de desechos y la nutrición. El manejo sanitario preventivo, sin embargo, no es tan fácil e implica rediseñar los sistemas y las instalaciones productivas.

MANEJO INTEGRADO DE PLAGAS

Se ha logrado progresos en el descubrimiento de alternativas biológicas y genéticas al uso de pesticidas y en el diseño de una diversidad de estrategias de control biológico y cultural orientadas a reducir e incluso eliminar el uso de pesticidas. Esta nueva estrategia, se denomina manejo integrado de plagas (MIP). Un principio central del MIP es el concepto de umbral económico, que indica que la mera presencia de una plaga no implica una situación de daño económico en la que los beneficios del control serán mayores que los costos de ese control. En principio, el MIP es una estrategia de control sanitario con base ecológica que utiliza los factores de mortalidad natural, tales como los enemigos naturales, clima y manejo cultural, y busca tácticas de control que alteren estos factores lo menos posible.

Hoy en día, se utiliza el término MIP para incluir el control integrado de insectos, enfermedades y malezas. En forma ideal el término MIP se refiere al control de todos los problemas sanitarios agrícolas a través de un enfoque integrado.

El MIP considera todos los aspectos de la producción agrícola, incluyendo prácticas culturales tales como el control mecánico de malezas, la fertilización, el manejo de postcosecha de los terrenos de cultivo, monitoreo de plagas, métodos de labranza, el uso de variedades resistentes, rotaciones culturales, y el uso del control biológico. Sin embargo la mayoría de los programas de MIP actualmente en uso no utilizan todas estas técnicas. Los actuales programas de MIP en insectos generalmente se centran en el uso de variedades mejoradas, el monitoreo de los insectos, una mejor sincronización de las aplicaciones de pesticidas, y en el uso de pesticidas más específicos y biológicamente menos activos. La necesidad de proteger los agentes de control biológico natural en el agroecosistema (como predatores y parásitos) es ampliamente reconocida, pero a menudo descuidada en la realidad. En muchas situaciones sus poblaciones no pueden preservarse. Las prácticas culturales de aumentar la capacidad del cultivo para resistir la plaga a través de técnicas de manejo de nutrientes que mejoran la salud del cultivo, tienen un gran potencial . Pero estas técnicas no están bien articuladas o no se entienden bien. Por eso son subutilizadas y requieren más investigación cuantitativa al respecto.

Aunque el MIP es efectivo, altamente rentable y relativamente seguro, ha sido adoptado en forma masiva sólo para algunos cultivos.

La Tabla 3, muestra los grados de implementación del MIP en 12 cultivos principales. El grado de sofisticación de los programas de MIP también varía fuertemente de acuerdo a la región, el cultivo y el agricultor. Los insectos y las enfermedades son una amenaza siempre presente en las regiones cálidas con temporadas de crecimiento prolongadas. Algunas enfermedades vegetales son un problema más permanente en zonas cálidas con alta humedad. La producción de frutales y hortalizas tienen un alto valor unitario, y la pérdida de incluso una pequeña parte de la cosecha puede ser costosa. Bajo el actual sistema de clasificación, los productos sin daño físico a menudo reciben mejores precios. Esta situación fomenta la aplicación de pesticidas según calendarios previamente determinados y va fuertemente en contra de la reducción en el uso de pesticidas.

El mayor factor limitante para la adopción de estrategias MIP, es la incapacidad de utilizarlas como parte integral de los sistemas de manejo general de las fincas. Cuando se utilizan en un ambiente agrícola convencional, la efectividad de muchas alternativas disminuye o se pierde totalmente.

TABLA 3
Uso de estrategias MIP en algunos cultivos principales
en 1986 en USA (miles de acres)

Manejo ecológico de insectos

El control cultural de insectos incluye la modificación del hábitat de la plaga a través del uso de rotaciones culturales, el aumento de la diversidad del ecosistema, el ajuste de los momentos de siembra y cosecha, el manejo preciso del agua y los fertilizantes, modificación de las prácticas de cultivo y labranza y mejores métodos de sanitización. Los controles culturales han demostrado su eficiencia en muchas situaciones contra plagas como el gusano rosado del algodón en Texas. Allí, un cultivo de período corto es cosechado tempranamente y su rastrojo es inmediatamente picado y enterrado. Esto se hace en forma simultánea (a menudo por mandato del gobierno estatal) y en toda el área afectada. La rotación de maíz con soya es otra práctica cultural común que hasta el momento ha casi eliminado el daño del gusano de la raíz en maíz.

Los controladores biológicos naturales, tales como los antagonistas, los predatores y los mecanismos de autodefensa eliminan a la mayoría de las pestes. El control biológico de plagas mediante enemigos naturales (parásitos, predatores y patógenos) es parcial o totalmente efectivo contra la mayoría de las plagas potenciales. Además, este tipo de control es de larga duración si no es alterado por prácticas agrícolas como el uso de insecticidas, ciertas rotaciones culturales y condiciones climáticas poco usuales. Irónicamente, lo que mejor ilustra la importancia de los enemigos naturales son los casos en que el uso de insecticidas reduce las poblaciones de los insectos benéficos y surgen nuevos insectos plagas.

Control alternativo de enfermedades

El control de las enfermedades de los cultivos se ha hecho históricamente mediante la integración de diversos métodos. La selección y desarrollo de variedades con resistencia específica o general (multigénica) han ayudado a reducir la dependencia excesiva en relación a los productos químicos. La resistencia genética es el método individual (específico) más importante en la defensa de las plantas contra las enfermedades y es la única alternativa comprobada al uso de pesticidas.

Por diversas razones, muchas enfermedades de las plantas no pueden ser controladas directamente. En muchos casos, los agricultores enfrentan las enfermedades simplemente mediante adecuadas técnicas de manejo y utilizando variedades resistentes. Cuando interactúan con los niveles naturalmente existentes de control biológico, el manejo y las variedades resistentes mantienen a la mayoría de las enfermedades a raya. Sin embargo, las enfermedades aún pueden causar pérdidas económicas significativas.

El desarrollo y durabilidad de las variedades resistentes ha sido un desafío para los fitopatólogos y fitomejoradores. Las estrategias genéticas para mejorar la durabilidad de la resistencia incluyen el uso de multilíneas y mezcla de cultivares, así como la resistencia multigénica y horizontal. La tecnología genética moderna acelerará el desarrollo de cultivos resistentes.

Las prácticas culturas, como la rotación de cultivos, la alteración del pH del suelo, la sanitización y los ajustes en los momentos de plantación y cosecha para evitar las poblaciones máximas de patógenos, complementan la resistencia genética en muchos casos. Por ejemplo, al subir el pH del suelo mediante encalado de 6,5 a 7,5 reduce la severidad de los ataques de fusariosis en tomates y papas. La reducción del pH a 5,0 con azufre controla la sarna de la papa causada por Streptomyces scabies. Las diversas formas de nitrógeno también afectan en forma significativa la severidad de las enfermedades. Por ejemplo, el nitrógeno en forma de amonio suprime el mal del pie en trigo, pero el nitrato lo favorece.

La introducción o aplicación de agentes de control biológico no ha sido muy exitosa con los fitopatógenos debido a la gran complejidad de las comunidades microbianas. Aunque muchas de las prácticas de manejo que indirectamente controlan enfermedades logran un balance entre organismos benéficos y organismos dañinos, el conocimiento existentes es insuficiente como para desarrollar y utilizar efectivamente agentes de control biológico comercialmente. Poco se sabe sobre la ecología, clasificación y fisiología de los organismos que efectúan el control biológico, o de los mecanismos subyacentes que afectan a la interacción entre microorganismos benéficos, patógenos y plantas.

Sin embargo, existen varios esfuerzos por desarrollar agentes de control biológico contra los fitopatógenos. Varios productos ya han llegado al mercado. Una especie avirulenta, productora de antibióticos, de Agrobacterium está a la venta para el control de la agalla causada por Agrobacterium tumefaciens en plantas ornamentales y árboles frutales. Existen planes para comercializar una bacteria del género Pseudomonas que coloniza las raíces y controla Rhizoctonia y Pythium en algodón.

Otra posibilidad interesante es la estimulación del sistema de defensa de la planta mediante productos químicos o a través de la inoculación de formas avirulentas del patógeno. El virus de la tristeza de los cítricos entró desde el Africa a Brasil en la década del 20 y casi eliminó la producción de cítricos en ese país. En la década del 50, se descubrió una raza poco virulenta del virus que protegía a los árboles de la raza virulenta. La inoculación comercial con la raza menos virulenta comenzó a fines de la década del 60 y hasta el momento ha sido muy exitosa.

Control alternativo de nemátodos

El control de nemátodos es particularmente difícil. Las estrategias utilizadas incluyen la resistencia genética, el control químico, y los métodos culturales, como la rotación de cultivos. La resistencia genética ha tenido éxito en sólo algunos casos, tales como remolacha azucarera y tomates.

Un agente prometedor de control biológico es la bacteria patogénica Pasteuria penetrans, que es efectiva contra varios nemátodos de importancia económica. Sin embargo, resulta caro producirlo a escala comercial. Una opción de control biológico menos cara, pero también menos efectiva, es la utilización de plantas como Crotalaria spectabilis que impide la reproducción del nemátodo. El pasto Bermuda (Cynodon dactylon), incorporado al suelo antes del transplante de lespedeza, tabaco u hortalizas, protege a las plantas contra Meloidogyne spp.

Control alternativo de malezas

Aunque los agricultores en los EE.UU. dependen fuertemente de los herbicidas para controlar las malezas, existe una gran diversidad de otros métodos, como la rotación de cultivos, el control mecánico, la competencia con otras plantas y el control biológico mediante enemigos naturales, que pueden controlar a las malezas. De hecho, los agricultores a menudo no se percatan de las fuerzas que controlan a las malezas en forma natural. Por ejemplo, los insectos minadores de la hoja ayudan a controlar Portulaca oleracea en varios cultivos en California. Estos insectos serían aún más efectivos si sus poblaciones no fuesen reducidas con el uso de insecticidas. La polilla Bactra verutana elimina a la maleza Cyperus rotundus que infesta al algodón en Mississippi. Más de 70 especies de insectos de fitófagos y fitopatógenos han sido introducidos en los EE.UU. para el control de malezas; 14 especies de malezas se controlan en la actualidad de esta manera. Sin embargo, pocas son controladas biológicamente en la agricultura, aunque se prevén numerosas oportunidades en el futuro.

Las prácticas culturales son en la actualidad la alternativa más eficiente a los herbicidas. El control mecánico, el uso de un cultivador rotativo, los cultivos intercalados, los ajustes en el momento de siembra para darle al cultivo una ventaja competitiva, y el uso del transplante para que el cultivo comience a desarrollarse antes que las malezas, son métodos actualmente en práctica y efectivos. El transplante de tomates en altas densidades ha controlado con éxito la quinhuilla debido a su intolerancia a la sombra. El trébol sembrado como un nivel inferior o cubierta viva reduce el crecimiento de las malezas en maíz. Diversas combinaciones de cultivos de cobertera con prácticas de labranza son efectivas para el control de malezas en maíz y soya.

Los cultivos tolerantes a la malezas y los cultivos que producen sustancias tóxicas para las malezas son posibilidades potencialmente prometedoras a las que se les ha dado poca atención en la investigación. Sin embargo, las sustancias alelopáticas tóxicas naturalmente producidas por las plantas no siembre son más seguras que los herbicidas sintéticos.