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Cielos azules y sistemas agroalimentarios

Colaborador del Hub Pacífico Sur del CIMMYT muestra una parcela donde se practica agricultura de conservación. (Foto: Fernando Morales / CIMMYT)
Colaborador del Hub Pacífico Sur del CIMMYT muestra una parcela donde se practica agricultura de conservación. (Foto: Fernando Morales / CIMMYT)

El Día Internacional del Aire Limpio es un llamado de las Naciones Unidas a poner fin a la contaminación atmosférica que cada año es responsable de alrededor de 6,5 millones de muertes en todo el mundo. Además de la salud humana, la contaminación atmosférica tiene un severo impacto en la economía, afectando incluso a sectores como el turismo, donde el goce de los cielos azules es importante.

Disfrutar de un cielo azul no es simplemente una idea romántica asociada a las vacaciones, forma parte del derecho de todos los seres humanos a un medioambiente limpio, saludable y sostenible que, a su vez, está relacionado con una amplia variedad de iniciativas, desde aquellas que buscan eliminar la contaminación lumínica hasta aquellas asociadas a la sustentabilidad de los sistemas agroalimentarios.

¿Cómo nuestros patrones de producción y consumo alimentarios están relacionados con la contaminación atmosférica? Un dato clave para comprender esta asociación es que el sector agropecuario, se estima, es el responsable de hasta el 39 % de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) asociados con el calentamiento global y el cambio climático.

Específicamente en agricultura, el uso de fertilizantes químicos, plaguicidas, las quemas agrícolas, así como el uso de combustibles fósiles para la puesta en marcha de la maquinaria son algunas de las actividades que mayor contaminación generan y donde es necesario transitar hacia esquemas sostenibles.

Si bien los reflectores de la opinión pública se han centrado en los efectos del dióxido de carbono (CO2), este no es el único de los GEI que es urgente disminuir, ya que el óxido nitroso, por ejemplo, tiene un potencial de calentamiento global 300 veces superior al del dióxido de carbono y está asociado al uso de fertilizantes nitrogenados en agricultura.

Usar concienzudamente los fertilizantes e identificar fuentes y prácticas que permitan lograr una fertilización adecuada con el menor impacto ambiental es entonces una actividad de primer orden de importancia en la investigación agrícola, donde también es necesario alcanzar un conocimiento minucioso de las fuentes de producción de gases de efecto invernadero a través de los distintos procesos que ocurren en el suelo.

En México, la adopción de sistemas sustentables, como la agricultura de conservación, representa una alternativa viable para lograr una fertilización menos dependiente de fuentes químicas, ya que una “fuente de nutrientes son los rastrojos del cultivo, por ejemplo, cinco toneladas de rastrojo tienen cerca de 25 kg de nitrógeno. Esto es prácticamente un saco de urea”, señalan investigadores del CIMMYT.

Los residuos de cultivo son solo una de las opciones de fertilizantes de origen orgánico que existen. Otras alternativas son los cultivos de cobertura, particularmente las leguminosas. En los casos donde es necesario recurrir a fertilizantes procesados, entonces existen alternativas para optimizarlos, como es el uso de los sensores ópticos que ayudan a determinar las cantidades adecuadas de fertilizante nitrogenado para minimizar así sus pérdidas y posibles afectaciones al medioambiente.

A través de iniciativas como Excellence in Agronomy se están identificando las mejores prácticas agronómicas orientadas a solucionar problemáticas diversas. El propósito es evaluar y adaptar soluciones para las más diversas agroecologías a fin de brindar recomendaciones puntuales basadas en evidencia científica que permitan, entre otros aspectos, reducir el impacto de la agricultura en la calidad del aire.

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Cultivo de leguminosas ayuda a optimizar la fertilización nitrogenada

Respuesta del cultivo de maíz a tres dosis de nitrógeno en el sistema de producción maíz-dolichos en la plataforma Villa Corzo, Chiapas. Ciclo PV 2021. (Foto: Hub Chiapas-CIMMYT)
Respuesta del cultivo de maíz a tres dosis de nitrógeno en el sistema de producción maíz-dolichos en la plataforma Villa Corzo, Chiapas. Ciclo PV 2021. (Foto: Hub Chiapas-CIMMYT)

El nitrógeno es un elemento necesario para que las plantas se desarrollen adecuadamente. Las plantas lo usan para producir proteínas y clorofila, sin la cual la fotosíntesis no sería posible. Aunque el nitrógeno es el mayor componente de la atmósfera —se estima que constituye hasta 78 % del aire atmosférico—, la mayoría de las plantas no puede absorberlo —por lo que este elemento debe estar en el suelo— y, de hecho, de entre las pocas especies capaces de hacerlo se encuentran las leguminosas.

Tomando en cuenta los altos costos de los fertilizantes nitrogenados y las considerables pérdidas de este elemento que ocurren durante la fertilización, es importante identificar y promover prácticas que reduzcan u optimicen la fertilización con nitrógeno. Las rotaciones con leguminosas son una de esas vías y, para este propósito, en la plataforma de investigación Villa Corzo, en Chiapas, México, se han evaluado distintos sistemas de producción con distintas dosis de nitrógeno, a fin de identificar las mejores prácticas.

“El ensayo se inició en el ciclo agrícola primavera-verano del año 2016 para evaluar el comportamiento del maíz en monocultivo y tres relevos al maíz —con frijol, canavalia y dolichos, todas leguminosas—, empleando tres dosis de nitrógeno —18, 90 y 180 kilogramos por hectárea—”, puntualiza Rubén de la Piedra, colaborador del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) quien es responsable de la plataforma de investigación Villa Corzo.

Con respecto al manejo agronómico, menciona Rodolfo Vilchis —coordinador de investigación del Hub Chiapas del CIMMYT—, se estableció el sistema de cero labranza con rastrojo como cobertura del suelo (parcial) para contrastarlo con los tratamientos de monocultivo de maíz, donde se siguió implementando el sistema de labranza convencional que prevalece en la zona, el cual consiste en dos pasos de rastra sin dejar rastrojo como cobertura.

«Al ciclo 2021 los mejores rendimientos de maíz fueron obtenidos con los sistemas donde se sembró canavalia y dolichos, los cuales obtuvieron en promedio rendimientos de 6,3 y 6,2 toneladas por hectárea, superando ampliamente al sistema convencional con la siembra en monocultivo de maíz, el cual obtuvo solo 2,8 toneladas por hectárea”, precisa el responsable de la plataforma de investigación.

“Con estos resultados se infiere que ambas leguminosas han tenido una mayor fijación de nitrógeno atmosférico y han aportado mayor cantidad de biomasa al suelo, lo cual ha permitido conservar y mejorar la fertilidad del mismo”, comenta Rubén de la Piedra.

Con respecto a las dosis de nitrógeno, los investigadores señalan que los mayores rendimientos fueron obtenidos con 180 kilogramos de nitrógeno por hectárea (kg N/ha); sin embargo, puntualizan que la dosis de 90 kg N/ha, aplicada en los sistemas sembrados con leguminosas, superaron en rendimiento al sistema convencional fertilizado con 180 kg N/ha.

“Es muy importante destacar que la dosis de 18 kg N/ha aplicada en los relevos con canavalia y dolichos tuvo muy buena respuesta, con rendimientos de 4,8 y 4,9 toneladas de grano por hectárea, respectivamente, superando el rendimiento alcanzado por el monocultivo de maíz con 180 kg N/ha, el cual obtuvo 4,1 toneladas por hectárea. Estos resultados representan una alternativa rentable y sustentable que permite bajar la dosis de 180 kg N/ha que normalmente aplica el productor, a 90 o inclusive a 18 kg N/ha sembrando canavalia y dolichos”.

“Considerando los resultados de cinco años de evaluación ha sido posible observar que, a partir del segundo año, los mayores rendimientos de maíz han sido obtenidos en donde se ha sembrado en relevos con canavalia y dolichos. Con respecto a las dosis de nitrógeno, la de 90 kg N/ha aplicada en los sistemas maíz-canavalia y maíz-dolichos, a partir del segundo año, ha superado el rendimiento del maíz en monocultivo fertilizado con 180 kg N/ha; y destaca también que la dosis de 18 kg N/ha aplicada en maíz-canavalia, a partir del tercer año, ha superado el rendimiento alcanzado por el maíz en monocultivo con dosis de 180 kg N/ha”, enfatiza el responsable de la plataforma.

Resultados como estos suman evidencia sobre los beneficios de la agricultura de conservación —sistema sustentable donde la diversificación de cultivos, a través de relevos, rotaciones, asociaciones, entre otros, es un componente básico—, así como de la utilidad de la red de plataformas de investigación del CIMMYT y sus colaboradores, una de las redes de investigación agrícola más relevantes a nivel mundial que es impulsada por proyectos como AgriLAC Resiliente, Agriba Sustentable, Excellence in Agronomy, y otros igualmente importantes.

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El lugar correcto para poner el fertilizante nitrogenado

Fertilizante nitrogenado. (Foto: CIMMYT)
Fertilizante nitrogenado. (Foto: CIMMYT)

Al temer que sus rendimientos sean menores y sus utilidades también si no aplican suficiente fertilizante, muchos agricultores realizan aplicaciones excesivas, pero estas tienen un impacto que va más allá de lo económico, pues su potencial de afectar el medioambiente es alto. De hecho, se estima que, si se reduce el uso efectivo de fertilizantes, la producción total de maíz en México podría lograr una reducción de emisiones de gases de efecto invernadero en 33 %.

La pregunta entonces es cómo optimizar el uso de los fertilizantes, particularmente el fertilizante nitrogenado cuyo costo actualmente es muy elevado. Iván Ortiz Monasterio, científico principal del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT), menciona que además de la fuente adecuada, el lugar correcto es importante. En el caso de la urea (una de las fuentes más habituales de nitrógeno en agricultura) es importante incorporarla al suelo porque “Si la urea se deja sobre la superficie del suelo y no se incorpora, ya sea mecánicamente o con el agua de riego, se va a volatilizar una cantidad importante de nitrógeno”.

Sobre el lugar de aplicación, el investigador señala que “en algunos lugares les gusta mezclar un poco de fertilizante con la semilla, y la cantidad de nitrógeno que se puede aplicar con la semilla va a depender de algo que se llama índice de salinidad de los fertilizantes; mientras mayor es el índice de salinidad, menos podemos ponerle fertilizante, y mientras menor es el índice de salinidad más podemos ponerle fertilizantes”.

“En los sistemas con agricultura de conservación ahí es muy importante tener la maquinaria adecuada, tener discos cortadores para que corten los residuos y atrás se pueda colocar el fertilizante debajo del suelo. Si por alguna situación esto no es posible, es muy importante que en lugar de tirarlo al voleo se aplique en una banda concentrada aunque sea sobre la superficie del suelo, pero la primera opción debe ser incorporar al suelo para evitar la volatilización”.

Ortiz Monasterio señala además que, de acuerdo con investigaciones recientes, hacer una aplicación en banda (tanto para nitrógeno, fosforo y potasio) 15 cm abajo de la superficie del suelo es lo que está resultando como la mejor práctica: “lo que están haciendo es que ponen la semilla a 5 cm de profundidad con respecto a la superficie del suelo y luego 10 cm debajo de la semilla, que serían 15 cm con respecto a la superficie del suelo, es donde están obteniendo los rendimientos más altos”. 

Con respecto al amoníaco, que es la fuente de nitrógeno más barata, “la manguera en el canal de riego es el método de aplicación más barato porque no hay que gastar diésel, pero desgraciadamente es un método muy ineficiente y hay muchas pérdidas de nitrógeno al utilizar esta forma de aplicación, por lo que se recomienda evitarlo si es posible. Y en lugar de hacer esto utilizar fuentes sólidas, como la urea o el sulfato de amonio que se pueden aplicar con una voleadora e incorporar con el agua de riego”, menciona. 

“Es muy importante que el agua de riego entre de preferencia el mismo día o a más tardar al día siguiente de que se hizo la aplicación, el agua de riego va a incorporar estas fuentes sólidas y reducir las pérdidas por volatilización. En los casos que definitivamente no deben utilizar el amoniaco en el agua de riego es cuando el agua se empieza a poner de color blanco lechoso porque esto indica que hay una reacción donde todo el nitrógeno se está volatilizando hacia la atmósfera. Así que si ven que el canal quedo pintado de blanco ahí son los lugares donde definitivamente deben evitar utilizar el amoniaco porque están teniendo cantidades enormes de pérdida de nitrógeno”, enfatiza el Iván Ortiz Monasterio. 

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Con sensores ópticos cuidan el medioambiente y sus bolsillos

Medición de los valores NDVI de un cultivo con el uso del sensor óptico GreenSeeker®. (Foto: Salvador Ramos)
Medición de los valores NDVI de un cultivo con el uso del sensor óptico GreenSeeker®. (Foto: Salvador Ramos)

El nitrógeno (N) es un elemento indispensable para el crecimiento y la fotosíntesis vegetal, por esta razón la fertilización nitrogenada es esencial en la agricultura; sin embargo, cultivos como el trigo solo absorben entre 20 y 35 % del fertilizante nitrogenado. El resto se pierde porque se volatiliza o escurre, ocasionando pérdidas económicas y contaminación ambiental —se estima que en México y otros países en desarrollo las pérdidas promedio de nitrógeno por volatilización son de 18 %—. 

Gran parte del problema con la fertilización nitrogenada se relaciona con el manejo inadecuado del fertilizante y la falta de herramientas prácticas que permitan determinar las cantidades adecuadas que cada cultivo necesita, por lo que es fundamental optimizar su aplicación. Herramientas de diagnóstico como el sensor GreenSeeker® permiten determinar la cantidad correcta de unidades de nitrógeno requeridas para el cultivo establecido, por lo que su uso contribuye a una agricultura más sustentable. 

Los sensores ópticos son una de las tecnologías que se están promoviendo entre los agricultores que participan en el proyecto Agriba Sustentable, una alianza estratégica entre PepsiCo México, Grupo Trimex y el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) cuyo propósito es impactar positivamente y de manera directa a los productores de trigo del Bajío mexicano que abastecen con su grano a Grupo Trimex, acercándoles tecnologías pertinentes y sostenibles para minimizar el impacto ambiental además de reducir sus costos de producción, tal es el caso de los sensores GreenSeeker®.

Estos dispositivos tienen un sensor óptico y funcionan emitiendo destellos de luz roja e infrarroja que permiten medir la biomasa y la condición de las plantas. Debido a que la vegetación sana absorbe más luz roja y refleja más luz verde e infrarroja, el sensor lee la cantidad de luz que regresa y arroja valores del Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI, por sus siglas en inglés), los cuales son una estimación del “verdor” de las plantas y la densidad del follaje. Estos valores varían entre 0,00 y 0,99, siendo un indicador de plantas en buenas condiciones los valores entre 0,8 y 0,9. 

Para que la medición sea confiable, esta se debe realizar máximo tres días antes de la primera aplicación de reabone nitrogenado en el cultivo y mediante muestreos en forma de zigzag en toda la parcela. Después de que el sensor arroja la lectura del estado del cultivo —la cual queda registrada en el dispositivo—, los técnicos pueden sugerir con mayor precisión una dosis de fertilización nitrogenada al productor. Con esto se consigue una mayor uniformidad del cultivo, un ahorro importante de fertilizante y en general una optimización de proceso. 

Después de la medición se ejecuta un algoritmo —que en este caso específico fue elaborado por el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) Bajío— para calcular las unidades de nitrógeno que demanda el cultivo.

Gracias a esta práctica de fertilidad integral, productores que participan en Agriba Sustentable han logrado reducir significativamente sus costos de producción. En el reciente ciclo de maíz —es decir, el segundo cultivo del ciclo primavera-verano al que se le da seguimiento para evaluar su aportación al lote de producción que posteriormente será sembrado con trigo—, por ejemplo, redujeron entre 80 y hasta 150 kilogramos de urea —uno de los fertilizantes nitrogenados más usados a nivel global— por hectárea, lo que equivale un ahorro de entre $1 326 y $2 475 pesos (1 326 – 2 475 MXN) por cada hectárea sembrada. Adicionalmente, la siembra con base en análisis de suelo les ha permitido lograr mayores ahorros, impactando positivamente en el medioambiente. 

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Rotación de cultivos, una práctica que cuida la salud del suelo y las familias productoras

Frijol ayocote en sistema de cultivos diversificados en Oaxaca, México. (Foto: Fernando Morales / CIMMYT)
Frijol ayocote en sistema de cultivos diversificados en Oaxaca, México. (Foto: Fernando Morales / CIMMYT)

El principal objetivo de la agricultura es obtener alimentos de buena calidad de forma sustentable para el autoconsumo o la comercialización. La diversificación de cultivos mediante la rotación es una forma de acercarse a este objetivo. Además, al rotar cultivos se contribuye a solucionar diversos problemas, como la pérdida de fertilidad del suelo o infestaciones por plagas y enfermedades en el plano agronómico, y el incremento de la seguridad alimentaria de las familias productoras. 

El concepto de rotación de cultivos se refiere a la práctica de cultivar más de un tipo de cultivo de forma rotativa en una misma superficie durante el ciclo productivo (primavera-verano y/o otoño-invierno). La importancia de esta práctica radica en que así es posible obtener más de un producto en los periodos de cultivo y aprovechar los momentos en los que el cultivo principal no está generando producción. Esto es muy útil para la economía de los productores. 

Además, entre los principales beneficios de la rotación de cultivos se encuentra la fijación de nitrógeno, la optimización del gasto, la protección del suelo, el aumento de la infiltración y retención de agua, la reducción del uso de pesticidas, el aumento de la producción, la reducción de la incidencia de pudrición de mazorcas, y el incremento de la actividad biológica del suelo.

Recientemente, debido al aumento de los costos de los fertilizantes nitrogenados se ha producido un renovado interés por la rotación de cultivos como una fuente de nitrógeno. Y es que esta práctica permite recuperar y mantener la fertilidad del suelo. Las leguminosas, por ejemplo, ayudan a reponer los niveles de nitrógeno en las parcelas y plantas como el cempasúchil apoyan en la solubilización del fósforo —es decir, ayudan a que se disuelva y sea aprovechado por las plantas—. 

Con esta práctica hay beneficios adicionales, pues es posible aumentar la biomasa —materia orgánica que se genera tras un proceso biológico, como los residuos de la cosecha, por ejemplo—, misma que puede contribuir a disminuir la presencia de malezas, bajando así las dosis o eliminando el uso de herbicidas.

Otro efecto de la rotación es que, gracias a los diferentes sistemas de raíces de las plantas empleadas se pueden mejorar las condiciones del suelo —reduciendo la compactación e incrementando la infiltración, por ejemplo—. Esto también tiene un efecto positivo en la biodiversidad de los microoganismos que viven en el suelo y que, a su vez, apoyan las funciones del mismo y la salud de la planta.

La inclusión de diferentes tipos de cultivos es una efectiva forma de controlar enfermedades y plagas: cuando se incluye un cultivo que no es susceptible a una determinada plaga o enfermedad, se reduce el inóculo —microorganismos o sus partes, como esporas, que pueden provocar la infección o contaminación— presente en el suelo, ya sea por carencia de alimento, depredación o deterioro natural. Así, por ejemplo, con relación a los problemas de enfermedades de la mazorca en el cultivo de maíz, el girasol o el cempasúchil son una buena opción para reducir estos problemas.

Para comenzar con esta práctica es importante tener la parcela ya acondicionada y tener un plan de cultivo. La secuencia de establecimiento de cultivos a largo plazo debe determinarse antes de que el plan entre en acción —todo plan de rotación de cultivos que se maneje deberá ser lo suficientemente flexible para mantener al mismo tiempo la salud del suelo y la economía del sistema de producción agrícola—. Por norma general, leguminosas y gramíneas se van alternando para reponer nutrientes y evitar la consolidación de plagas. 

Aunque cada agricultor puede establecer los cultivos que más se adapten a sus condiciones, en diferentes regiones de Oaxaca, Chiapas y Campeche se han establecido diversos cultivos en rotación o en asociación al maíz con buenos resultados para la región, entre ellos: canavalia (Canavalia sp.), dólicos (Dolichos lablab), chícharo gandúl (Cajanus cajan), girasol (Helianthus annuus), cempasúchil (Tagetes erecta), frijol mungo (Vigna radiata) y otras vignas locales, ibes o patashete (Phaseolus lunatus L.), bótil o ayocote (Phaseolus coccineus), trigo (Triticum), triticale (×Triticosecale), haba (Vicia faba) y frijol (Phaseolus vulgaris). 

En suma, la rotación de cultivos tiene un impacto positivo sobre la salud del suelo, pero también sobre la nutrición de las familias productoras ya que la variedad de leguminosas, por ejemplo, contribuye a una dieta más completa y nutritiva debido a los altos niveles de proteína y otros nutrientes que aportan. Por supuesto, la rotación de cultivos también beneficia a los productores que cuentan con ganado, porque la dieta de los animales también se ve enriquecida. 

Esta información forma parte de la Campaña de sensibilización sobre inocuidad alimentaria y micotoxinas, que se desarrolla en el marco del proyecto ‘Fortalecimiento del Acceso a Mercado para Pequeños Productores de Maíz y Leguminosas en Oaxaca, Chiapas y Campeche’, desarrollado por Walmart Foundation y el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT). 

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¿Qué es la microbiota de las plantas y por qué es importante estudiarla?

Maíz cultivado con agricultura de conservación. (Foto: Francisco Alarcón / CIMMYT)
Maíz cultivado con agricultura de conservación. (Foto: Francisco Alarcón / CIMMYT)

Una microbiota es el conjunto de microorganismos vivos que habitan en otro ser vivo. Entre ambos se establece una relación muy estrecha en la que generalmente se benefician mutuamente, pero también puede establecerse una relación neutra o incluso patógena. La microbiota intestinal de los humanos es un buen ejemplo de estos vínculos biológicos y, de forma similar, las plantas también tienen una microbiota, ya que viven en asociación con una gran variedad de microorganismos y estos tienen un gran efecto en su desarrollo y estado físico. 

La planta y su microbiota —o endófitos asociados (endófito que quiere decir “dentro de la planta”)—, pueden considerarse una sola entidad y, aunque se ha demostrado que la microbiota asociada a las plantas promueve el crecimiento de estas, la adquisición de nutrientes, la resistencia a las enfermedades y la tolerancia al estrés, aún falta mucho para tener una mejor comprensión de estos microorganismos y sus funciones, siendo este uno de los desafíos más importantes en la agricultura para mejorar los rendimientos de una manera sostenible.

Para conocer más sobre la funcionalidad de la microbiota de las plantas, particularmente de cultivos de gran relevancia como el maíz, un grupo de científicos del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) del Instituto Politécnico Nacional, el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT), y de la Universidad Autónoma de Tlaxcala (UATx) investigaron recientemente la estructura de la comunidad bacteriana en la rizosfera —zona del suelo cercana a las raíces de las plantas en donde se desarrolla la vida microbiana—, la raíz y el tallo de las plantas de maíz cultivadas bajo diferentes técnicas agrícolas a fin de conocer su efecto en el desarrollo de los cultivos. 

Las técnicas agrícolas utilizadas para cultivar maíz han cambiado con el tiempo para mejorar la calidad del grano y el rendimiento de los cultivos. Instituciones como el CIMMYT han estudiado intensamente cómo estas prácticas agrícolas afectan los rendimientos de los cultivos, así como la forma en que pueden alterar la comunidad microbiana del suelo. Sin embargo, se sabe menos cómo estas prácticas agrícolas, es decir, la aplicación de fertilizantes nitrogenados y el tipo de labranza, podrían afectar a la microbiota de las plantas.

“Descubrimos que, en las raíces, la aplicación de fertilizante nitrogenado afectó la estructura de la comunidad bacteriana, la funcionalidad del microbioma y la abundancia de genes involucrados en el ciclo del Nitrógeno, pero el efecto en la rizosfera y el tallo fue mucho menor”, señala el estudio en el que se analizó el ADN de la rizosfera y los endófitos de raíz y tallo, mismos que fueron comparados posteriormente con el apoyo de herramientas de bioinformática. 

Si bien, todavía no se ha desentrañado cómo los cambios en la composición bacteriana y la composición de los genes involucrados en el ciclo del Nitrógeno podrían afectar al desarrollo de las plantas o a los rendimientos de los cultivos, el estudio enriquece el conocimiento sobre el sistema de la comunidad de microorganismos de las plantas y cómo la afecta la aplicación de fertilización nitrogenada.

ASM Journals, Microbiology Spectrum, Vol. 10, No. 6
«Nitrogen Fertilizer Application Alters the Root Endophyte Bacterial Microbiome in Maize Plants, but Not in the Stem or Rhizosphere Soil», Authors: Alejandra Miranda-Carrazco, Yendi E. Navarro-Noya, Bram Govaerts, Nele Verhulst, Luc Dendooven
https://journals.asm.org/doi/10.1128/spectrum.01785-22

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Frijol, una legumbre que da identidad a los pueblos de México

Productor de Larráinzar, en el estado mexicano de Chiapas, muestra una de las variedades de frijol que cultiva en su milpa. (Foto: Fernando Morales / CIMMYT)
Productor de Larráinzar, en el estado mexicano de Chiapas, muestra una de las variedades de frijol que cultiva en su milpa. (Foto: Fernando Morales / CIMMYT)

Las legumbres son los frutos —semillas contenidas en una vaina— que producen las leguminosas —frijoles, habas, lentejas, cacahuates, etcétera—.  Son una gran fuente de proteínas vegetales y, en el plano agronómico, mejoran con sus propiedades la tierra en la que se cultivan pues poseen la singular capacidad de aportar nitrógeno a la tierra de cultivo. 

La fijación biológica del nitrógeno proporciona muchos beneficios funcionales para los agroecosistemas y ayuda en los esfuerzos para reducir los efectos ambientales negativos por el uso de fertilizante nitrogenado. 

En los sistemas de cultivo de cereales, las leguminosas, en simbiosis con rizobios —bacterias fijadoras de nitrógeno—, aportan la mayor entrada de nitrógeno fijado mediante esta vía. 

En México el frijol es la leguminosa por excelencia. Aunque el país cubre la mayor parte de su demanda de frijol, entre 2003 y 2019 importó alrededor de 123 mil toneladas anuales para complementar la demanda interna. En 2021 se registraron importaciones históricas, y en 2022 los menores niveles desde 2015 debido a significativos excedentes en la cosecha nacional.

El frijol se cultiva en prácticamente todo México, sin embargo, son ocho las entidades que producen tres cuartas partes de la producción nacional: Zacatecas, Sinaloa, Durango, Chihuahua, Chiapas, Nayarit, Guanajuato y San Luis Potosí.

Componente esencial de la milpa, el frijol ha formado parte importante de la dieta de los mexicanos y de su economía desde tiempos prehispánicos, por lo que forma parte de la cultura gastronómica del país.

“El pueblo mixe (ayuukjä’äy) —en el estado mexicano de Oaxaca— posee una cultura rica y distintiva. Su organización social, sincretismo cultural, música y gastronomía son característicos, así como su lengua (ayuuk) y su milpa, cuyos productos, particularmente el frijol, forman parte de su identidad y sus manifestaciones culturales”, comenta Zenaida Pérez Martínez, de la Agencia Mexicana para el Desarrollo Sustentable en Laderas (AMDSL).

“Preparado en tamales, el frijol es el acompañante indispensable del caldo mixe, un aromático y tradicional platillo que se consume en fiestas patronales y ocasiones especiales. También en la alimentación cotidiana es fundamental: con el grano seco se elaboran el “frijol en amarillo”, la pasta de frijol para la infaltable tortilla embarrada y el frijol caldoso, que es uno de los platillos comunes en la zona”, puntualiza Zenaida. 

La ingesta de frijol es una forma de completar la calidad proteica de una dieta basada en maíz, ya que su proteína es deficiente en lisina y triptófano y el frijol contiene una cantidad de lisina suficiente para compensar esto.

En la región mixe se cultivan diversos frijoles en el sistema milpa. Destaca el ‘Frijol Gordo’ (Phaseolus dumosus) —que también se aprovecha en ejotes— y  el frijol ‘Ayocote’ (Phaseolus coccineus). 

Además de estos frijoles, hay otra leguminosa que comúnmente se establece en la región mixe: el chícharo. Este “se siembra en septiembre como cultivo de invierno porque es resistente a las heladas y se desarrolla bien con la humedad residual; se consume hervido o en guisos, tamales y las típicas empanadas de chícharo de la región”.

A pesar de la diversidad, los rendimientos no siempre son adecuados. En ocasiones, las familias productoras apenas alcanzan a cubrir sus necesidades de consumo debido a diversos factores: las pendientes pronunciadas que predominan en la región, la labranza convencional que prevalece, las lluvias irregulares de ciclos recientes y fechas de siembra que no aprovechan todo el potencial de los cultivos.

Para que las leguminosas sigan siendo parte de la cultura del pueblo mixe, la AMDSL y el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) promueven innovaciones sustentables en la región: se han establecido barreras vivas —plantas que se colocan perpendiculares a la pendiente— para evitar la pérdida de suelo, se han ajustado las fechas de siembra y se ha promovido la agricultura de conservación.

Así, también se busca fortalecer la seguridad alimentaria y potenciar los beneficios de las leguminosas para mejorar los suelos —ya que además son un abono verde con grandes aportes de biomasa— y para que sigan siendo parte de la identidad, alimentación y cultura de los pueblos de México.

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Planear para optimizar el nuevo ciclo agrícola

Productor participante en proyecto de abastecimiento responsable de trigo en el norte de México, implementando agricultura de conservación. (Foto: Hub Pacífico Norte-CIMMYT)
Productor participante en proyecto de abastecimiento responsable de trigo en el norte de México, implementando agricultura de conservación. (Foto: Hub Pacífico Norte-CIMMYT)

La planeación estratégica es fundamental para el buen desempeño de cualquier empresa y en el sector agrícola no es la excepción. Al producir un cultivo, la mayor rentabilidad se obtiene incrementando ingresos y reduciendo costos, por lo que el productor debe enfocarse en lo que puede controlar, de acuerdo con los recursos disponibles, lo que reducirá la posibilidad de pérdidas derivadas de imprevistos, por lo tanto, hay que iniciar a planear la próxima siembra desde que se comienza a cosechar un cultivo.

Entre las recomendaciones que puede implementar el productor para optimizar costos y hacer más eficientes los recursos se encuentra el aprovechamiento del rastrojo. Usarlo para cubrir, nutrir y mejorar el suelo permitirá incrementar la materia orgánica, facilitar el manejo del riego y regular la temperatura, pero sobre todo ahorrar en fertilizantes nitrogenados.

En parcelas de productores de maíz vinculados a Grupo Ceres —organización que colabora con el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) para la promoción de prácticas sustentables en el norte de México— se han registrado ahorros de hasta 78 kilos de nitrógeno o su equivalente a 169 kilos de urea que, bajo el panorama actual, esa cantidad de fertilizante equivale a un ahorro efectivo de aproximadamente tres mil quinientos pesos (3 500 MXN).  

Otras recomendaciones son el adecuado análisis de suelo —este hará posible determinar los elementos de corrección que tendrán que aplicarse— y la inversión en semillas de mayor calidad. Y ya que la elección del híbrido a sembrar no es una decisión fácil de tomar, se deben considerar híbridos adaptables a cada región, resultados de parcelas demostrativas en las que se mide el rendimiento, semillas sanas y estables que permitan obtener una buena calidad de cosecha, así como una mayor eficiencia en el uso del fertilizante. 

Por supuesto, no hay que dejar de lado la asesoría de los expertos, ya que prevenirse y generar una estrategia de siembra será fundamental para alcanzar el éxito. Invitamos a los productores a que recurran a los expertos de Semillas Ceres y el CIMMYT, quienes los asesorarán adecuadamente para una producción rentable y sustentable.

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El uso de los principios de la gestión ecológica de nutrientes para preservar la salud del suelo

En una nueva publicación de Frontiers, científicos del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) esbozan cómo lograr un enfoque de base ecológica para la gestión sostenible de la fertilidad del suelo, en particular para los pequeños agricultores.

¿Qué es la gestión ecológica de nutrientes?

En todo el mundo, las comunidades de pequeños agricultores sólo disponen de recursos limitados para mejorar su seguridad financiera y alimentaria, y la degradación del suelo es habitual. La gestión ecológica de nutrientes (GNE, por sus siglas en inglés), un enfoque agroecológico de la gestión de los ciclos biogeoquímicos que regulan los servicios ecosistémicos y la fertilidad del suelo puede prevenir la degradación y preservar la salud del suelo.

Cinco principios guían las estrategias de la gestión ecológica de nutrientes:

  • Crear materia orgánica en el suelo y otras reservas de nutrientes.
  • Minimizar el tamaño de las reservas de nitrógeno (N) y fósforo (P) más vulnerables a las pérdidas.
  • Maximizar la capacidad de los agroecosistemas para utilizar N y P solubles e inorgánicos.
  • Utilizar la biodiversidad funcional para maximizar la presencia de plantas en crecimiento, fijar biológicamente el nitrógeno y acceder al fósforo poco soluble.
  • Construir agroecosistemas y balances de masas a escala de campo para rastrear los flujos netos de nutrientes a lo largo de múltiples estaciones de crecimiento.
En la sede del ICRISAT en Patencheru, India, M.L. Jat y Sieg Snapp delante de variedades de gandul (Cajanus cajan), una leguminosa semiperenne que fija el nitrógeno y solubiliza el fósforo para una mayor eficiencia de los nutrientes al tiempo que mejora la salud del suelo. (Foto: Alison Laing/CSIRO)

El uso de policultivos diseñados funcionalmente, rotaciones diversificadas, periodos de barbecho reducidos, mayor dependencia de las leguminosas, producción integrada de cultivos y ganado, y el uso de una variedad de enmiendas del suelo ejemplifican cómo funciona la gestión ecológica de nutrientes en la práctica. Un principio clave es apuntalar la resiliencia de los agroecosistemas mediante el fomento de la acumulación de materia orgánica en el suelo y la restauración de la función del suelo.

Se utilizan aumentos estratégicos de la diversidad espacial y temporal de las especies vegetales que satisfacen las necesidades de los agricultores. A menudo se trata de arbustos y vides perennes o semiperennes que proporcionan alimentos, combustible y forraje, al tiempo que restauran la fertilidad del suelo. Los sistemas de gestión ecológica de nutrientes a largo plazo pueden aumentar el rendimiento, la estabilidad del rendimiento, la rentabilidad y la seguridad alimentaria, atendiendo así a una serie de necesidades de los pequeños agricultores.

Lea el estudio aquí.

Foto de portada: Un cultivo intercalado de maíz y frijol que ejemplifica el enfoque de gestión ecológica de nutrientes, tomado en Hub de Chiapas del CIMMYT, un experimento de campo a largo plazo. (Foto: Sieg Snapp/CIMMYT)

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Fertilidad integral en cultivo de cebada

Productores y técnicos del proyecto Cultivando un México Mejor, en Guanajuato, México. (Foto: Amador Aguillón/CIMMYT)
Productores y técnicos del proyecto Cultivando un México Mejor, en Guanajuato, México. (Foto: Amador Aguillón/CIMMYT)

La región del Bajío, en México, es una de las zonas productoras de cebada maltera más importantes del país. Allí, los agricultores suelen utilizar diferentes fuentes de fertilizante y se ha detectado que aplican cantidades excesivas de nitrógeno. Esto trae como consecuencia altos costos de producción, emisión de gases que contribuyen al cambio climático y cebadas de baja calidad.

Tomando en cuenta este contexto, el equipo técnico del proyecto Cultivando un México Mejor, de HEINEKEN México y el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT), sugiere aplicar las denominadas 4R planteadas por el International Plant Nutrition Institute (IPNI), que son cuatro recomendaciones fundamentales para la fertilidad integral, referidos a la fuente, la dosis, el tiempo y el lugar de aplicación correctos.

Los cuatro requisitos del manejo responsable de nutrientes muestran, en términos generales, la importancia de usar adecuadamente los insumos que son aplicados para aprovechar su efecto al máximo. Con esto, se busca que los productores adopten las mejores prácticas de aplicación de fertilizantes para asegurar que su inversión realmente les brinde beneficios. De manera práctica, estos principios son más claros planteándose unas preguntas básicas:

Fuente correcta: ¿Qué voy a aplicar? Es importante conocer las propiedades (físicas y químicas) del suelo para tener datos sobre la disponibilidad de nutrientes, su interacción, así como posibles limitantes del suelo para usar alguna fuente de fertilizante. Esto puede evitar que, aunque sea la dosis adecuada, se presenten inconvenientes por la susceptibilidad del cultivo al nutriente o la fuente. 

Dosis correcta: ¿Cuánto voy a aplicar? Una vez definidas las fuentes de fertilizantes disponibles para el cultivo se requiere hacer un balance con los nutrientes aportados por los abonos orgánicos (compostas, residuos de cultivos). Esto permitirá disminuir la dosis de uno o más nutrimentos a suministrar en el programa de fertilización. El uso de herramientas como los sensores ópticos son útiles para calcular la cantidad adecuada de nutriente para la planta. Asimismo, el análisis de suelo antes de establecer el cultivo es fundamental. 

Tiempo correcto: ¿Cuándo lo voy a aplicar? Para maximizar la toma de nutrientes por parte de las plantas, la decisión del tiempo de aplicación determina el momento en que la planta acepta y utiliza los nutrientes. Por esta razón, para elegir la fecha adecuada es importante conocer cuándo las plantas absorben los nutrientes, es decir, cuál es la demanda por etapa de crecimiento, ya que cada nutriente es requerido en mayor o menor cantidad durante ciertas etapas del cultivo. 

Lugar correcto: ¿Dónde lo voy a aplicar o colocar? La colocación adecuada de los nutrientes se refleja en una mayor cobertura y homogeneidad al proveer fertilizantes. En este sentido, se debe tomar en cuenta el tamaño y dirección del crecimiento de las raíces, así como la variabilidad del suelo pues cada tipo de suelo tiene características específicas, con diferentes capacidades de retención o susceptibilidad a la pérdida de nutrientes.

Para producir cebada de alta calidad es importante implementar prácticas de fertilidad integral que permitan incrementar los rendimientos y hacer más eficientes el uso de los fertilizantes, reduciendo los costos de producción y haciendo más rentable las unidades de producción. Los análisis de suelo, las enmiendas, el uso de sensores ópticos, la fertilización enterrada (particularmente en la siembra y segunda fertilización) y el fraccionamiento del fertilizante nitrogenado (70% a la siembra y el 30% en la segunda fertilización) son recomendaciones útiles para este propósito.