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.
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)
Los niveles más altos de mineralización potencial del carbono (Cmin) en el suelo indican que el suelo está más sano. Muchos informes indican que la Cmin en los suelos agrícolas aumenta con la reducción de la alteración del suelo a través de la labranza, pero los mecanismos que impulsan estos aumentos no se conocen bien.
El Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) ha establecido una red de plataformas de investigación en México, donde científicos colaboradores evalúan la agricultura de conservación y otras tecnologías sostenibles para generar datos sobre cómo mejorar los sistemas de producción locales. Esta red de ensayos de investigación, muchos de los cuales tienen más de cinco años en operación, nos permitió participar con sitios mexicanos en el Proyecto Norteamericano para Evaluar las Medidas de Salud del Suelo (NAPESHM, por sus siglas en inglés). Este proyecto tenía como objetivo identificar indicadores de salud del suelo ampliamente aplicables y evaluar los efectos de las prácticas sostenibles en la salud del suelo en 124 experimentos a largo plazo en Canadá, Estados Unidos de América y México.
Equipos experimentados del CIMMYT muestrearon los suelos de 16 experimentos en México, que luego fueron analizados por el Instituto de Salud del Suelo para este estudio. Se recogieron datos sobre la mineralización potencial del carbono, las secuencias de ARNr 16S y la caracterización del suelo, y los resultados demostraron que la sensibilidad microbiana (arqueas y bacterias) a las alteraciones físicas depende del sistema de cultivo, la intensidad de las alteraciones y el pH del suelo.
Un subconjunto del 28% de las variantes de secuencias de amplicones se enriqueció en suelos gestionados con una alteración mínima. Estas secuencias enriquecidas, que fueron importantes en el modelado de Cmin, estaban relacionadas con organismos que producen sustancias poliméricas extracelulares y contienen estrategias metabólicas adecuadas para tolerar los factores de estrés ambiental.
El diseño único de muestreo de este estudio –en el que se analiza una variedad de suelos agrícolas y climas– permite evaluar los impactos de la gestión en medidas estandarizadas de la actividad microbiana del suelo. Además, la comprensión de los factores microbianos que impulsan indicadores de la salud del suelo como Cmin puede ayudar a interpretar dichos indicadores y, en última instancia, a comprender cómo gestionar mejor los suelos.
Aunque estudios anteriores han demostrado la importancia de la materia orgánica en el suelo para las prácticas agrícolas sostenibles, se ha investigado poco sobre cómo la aplicación de materia orgánica afecta a las estructuras de la comunidad microbiana del suelo.
Se añadieron al suelo plantas jóvenes de maíz secas en el laboratorio. Después de tres días de incubación, se analizaron las muestras de suelo mediante secuenciación metagenómica de escopeta para descubrir cómo la aplicación de plantas jóvenes de maíz afecta a la estructura de las comunidades microbianas en el suelo cultivable, cómo se altera el funcionamiento potencial de las comunidades microbianas y cómo la aplicación afecta a la diversidad taxonómica y funcional del suelo.
Los grupos bacterianos y virales se vieron fuertemente afectados por la aplicación de material orgánico, mientras que los grupos de arqueas, protistas y hongos se vieron menos afectados. La estructura y la riqueza viral del suelo se vieron afectadas, así como la funcionalidad metabólica. Se registraron más diferencias en los degradadores de celulosa con estilo de vida copiotrófico, que se enriquecieron con la aplicación de plantas jóvenes de maíz, mientras que los grupos con metabolismo oligotrófico y quimiolitoautotrófico de crecimiento lento se comportaron mejor en el suelo no enmendado.
Dada la importancia de incorporar y adoptar prácticas agrícolas sostenibles como parte de la adaptación al cambio climático y su mitigación, el estudio mejora nuestro conocimiento de un aspecto clave de la agricultura sostenible, la gestión de los residuos de los cultivos.
Mientras el brusone de trigo sigue infectando los cultivos de países de todo el mundo, los investigadores buscan formas de detener su propagación. La enfermedad —causada por el patotipo Magnaporthe oryzae Triticum— puede reducir drásticamente el rendimiento de los cultivos y dificultar la seguridad alimentaria y económica en las regiones en las que se ha instalado.
Investigadores del Centro Internacional de Mejoramiento del Maíz y el Trigo (CIMMYT) y de otras instituciones internacionales estudiaron el potencial de propagación del brusone de trigo y examinaron las tácticas existentes para combatirlo. Según ellos, una combinación de métodos —incluyendo el uso y la promoción de variedades resistentes, el uso de fungicidas y el despliegue de prácticas agrícolas estratégicas— tiene la mejor oportunidad de frenar la enfermedad.
La enfermedad se identificó originalmente en Brasil en 1985. Desde entonces, se ha extendido a otros países de Sudamérica, como Argentina, Bolivia y Paraguay. En la década de 1990, el brusone de trigo afectó a tres millones de hectáreas en la región. Sigue siendo una amenaza.
A través del comercio internacional de cereales, el brusone del trigo se introdujo en Bangladesh en 2016. La enfermedad ha afectado a unas 15.000 hectáreas de tierra en el país y ha reducido el rendimiento medio hasta un 51% en los campos infectados.
Como las esporas del hongo pueden viajar con el viento, podría extenderse a países vecinos, como China, India, Nepal y Pakistán, países en los que el trigo proporciona alimentos y puestos de trabajo a miles de millones de personas. La enfermedad también puede propagarse a otros lugares a través del comercio internacional, como ocurrió en Bangladesh.
«La enfermedad, en las tres primeras décadas, se extendía lentamente, pero en los últimos cuatro o cinco años su ritmo se ha acelerado y ha dado dos saltos intercontinentales», dijo Pawan Singh, jefe de patología del trigo del CIMMYT, y uno de los autores del reciente artículo.
Una buena lucha
Las semillas infectadas son el vector más probable cuando se trata de que la enfermedad se extienda a grandes distancias, como a otros continentes. Por ello, una de las estrategias clave para mitigar el brusone de trigo está en manos de los gobiernos del mundo. El documento recomienda poner en cuarentena las semillas potencialmente infectadas antes de que entren en una nueva jurisdicción.
Los gobiernos también pueden crear «vacaciones» para el trigo, que prohíben funcionalmente su cultivo en las explotaciones agrícolas cercanas a las regiones en las que se ha instalado la enfermedad. Idealmente, esto mantendría los cultivos infecciosos fuera del alcance de las esporas de la plaga transportadas por el aire y el viento. Por ejemplo, en 2017, India prohibió el cultivo de trigo a menos de cinco kilómetros de la frontera con Bangladesh. El documento también recomienda que en esas zonas se cultiven otros cultivos —como legumbres y semillas oleaginosas— que no puedan ser infectados por el patógeno del brusone de trigo, para proteger los medios de vida de los agricultores.
Otras tácticas implican la colaboración entre investigadores y trabajadores agrícolas. Por ejemplo, se han desarrollado sistemas de alerta temprana para la predicción del brusone trigo, que se están aplicando en Bangladesh y Brasil. A partir de los datos meteorológicos, estos sistemas alertan a los agricultores cuando las condiciones son ideales para un brote del brusone de trigo.
Los investigadores también están buscando variedades de trigo resistentes a la enfermedad. En la actualidad, ninguna variedad es totalmente inmune, pero unas pocas son prometedoras y pueden resistir parcialmente en función de la presión de la enfermedad. Muchas de estas variedades resistentes tienen el genotipo Milan del CIMMYT en su pedigrí.
«Pero la resistencia sigue siendo limitada. Sigue siendo bastante limitada, básicamente un solo gen», dijo Xinyao He, uno de los coautores del artículo, y añadió que la identificación de nuevos genes resistentes y su incorporación a los programas de mejoramiento podrían ayudar a reducir el impacto del brusone de trigo.
Espigas de trigo dañadas por el brusone de trigo. (Foto: Xinyao He/CIMMYT)
Wheat spikes damaged by wheat blast. (Photo: Xinyao He/CIMMYT)Cuantos más, mejor
Otros métodos descritos en el documento implican directamente a los agricultores. Sin embargo, algunos de ellos podrían ser más factibles que otros desde el punto de vista económico o práctico, sobre todo para los pequeños agricultores de los países en desarrollo. El brusone de trigo prospera en climas cálidos y húmedos, por lo que los agricultores pueden ajustar la fecha de siembra para que el trigo florezca cuando el clima sea más seco y fresco. Este método es relativamente fácil y de bajo costo.
La investigación también recomienda que los agricultores roten los cultivos, alternando entre el trigo y otras plantas que el brusone de trigo no puede infectar, para que la enfermedad no se transmita de un año a otro. Los agricultores también deben destruir o eliminar los residuos de los cultivos, que pueden contener esporas de brusone de trigo. La adición de diversos minerales al suelo, como silicio, magnesio y calcio, también puede ayudar a las plantas a defenderse del hongo. Otra opción es la resistencia inducida, aplicando a las plantas productos químicos como el ácido jasmónico y el etileno que desencadenan su resistencia natural, de forma parecida a una vacuna, dijo Singh.
En la actualidad, el uso de fungicidas, incluido el tratamiento de las semillas con estos compuestos, es una práctica habitual para proteger los cultivos del brusone de trigo. Aunque se ha demostrado que es algo eficaz, añade costos adicionales que pueden ser difíciles de asumir para los pequeños agricultores. Además, el patógeno evoluciona para sobrevivir a estos fungicidas. A medida que el hongo cambia, también puede adquirir la capacidad de superar las variedades de cultivo resistentes. El documento señala que la rotación de fungicidas o el desarrollo de otros nuevos —así como la identificación y el despliegue de más genes resistentes dentro del trigo— pueden ayudar a resolver este problema.
Sin embargo, la combinación de algunos de estos esfuerzos en tándem podría tener un marcado beneficio en la lucha contra el brusone de trigo. Por ejemplo, según Singh, el uso conjunto de variedades de trigo resistentes, fungicidas y medidas de cuarentena podría ser una forma de salvaguardar los cultivos y los medios de vida de los pequeños agricultores de los países en vías de desarrollo, en términos de tiempo, trabajo y rentabilidad.
«Es necesario adoptar múltiples enfoques para gestionar el brusone de trigo», agregó.
Este artículo fue publicado originalmente en el sitio web de Inter Press Service (IPS).
Paisaje del campo de trigo duro en la estación experimental del CIMMYT en Toluca, México. (Foto: Alfonso Cortés/CIMMYT)
Las sequías consecutivas seguidas de plagas de langostas han llevado a más de un millón de personas del sur de Madagascar al borde de la inanición en los últimos meses. En la peor hambruna en medio siglo, los habitantes de la zona han vendido sus posesiones y están comiendo langostas, frutos de cactus crudos y hojas silvestres para sobrevivir.
En lugar de traer alivio, las lluvias de este año estuvieron acompañadas de temperaturas cálidas que crearon las condiciones ideales para las infestaciones del gusano cogollero, que destruye principalmente el maíz, uno de los principales cultivos alimentarios del África subsahariana.
La sequía y la hambruna no son extrañas en el sur de Madagascar, y en otras zonas de África oriental, pero se cree que el cambio climático que trae consigo temperaturas más cálidas está agravando esta última tragedia, según The Deep South, un nuevo informe del Banco Mundial.
Según estimaciones de la FAO, cada año se pierde hasta el 40% de la producción mundial de alimentos a causa de plagas y enfermedades, mientras que hasta 811 millones de personas padecen hambre. El cambio climático es uno de los factores que impulsan esta amenaza, mientras que el comercio y los viajes transportan las plagas de las plantas y los patógenos por todo el mundo, y la degradación del medio ambiente facilita su establecimiento.
Las plagas y los patógenos de los cultivos han amenazado el suministro de alimentos desde los inicios de la agricultura. La hambruna de la patata en Irlanda a finales de la década de 1840, causada por la enfermedad del tizón tardío, mató a cerca de un millón de personas. Los antiguos griegos y romanos conocían bien la roya del trigo, que sigue destruyendo las cosechas en los países en desarrollo.
Sin embargo, investigaciones recientes sobre el impacto del aumento de la temperatura en los trópicos causado por el cambio climático han documentado una expansión de algunas plagas y enfermedades de los cultivos hacia latitudes más septentrionales y meridionales a una media de unos 2,7 km al año.
La prevención es fundamental para hacer frente a estas amenazas, como demostró brutalmente el impacto de la pandemia de COVID-19 en la humanidad. Es mucho más rentable proteger las plantas de las plagas y las enfermedades que hacer frente a las emergencias en toda regla.
Una forma de proteger la producción de alimentos es con variedades de cultivos resistentes a plagas y enfermedades, lo que significa que la conservación, el intercambio y el uso de la biodiversidad de los cultivos para obtener variedades resistentes es un componente clave de la batalla mundial por la seguridad alimentaria.
El CGIAR gestiona una red de bancos de germoplasma de titularidad pública en todo el mundo que salvaguardan y comparten la biodiversidad de los cultivos y facilitan su uso para obtener variedades más resistentes, resistentes al clima y productivas. Es esencial que este intercambio no agrave el problema, por lo que el CGIAR trabaja con las autoridades fitosanitarias internacionales y nacionales para garantizar que el material distribuido esté libre de plagas y patógenos, siguiendo los más altos estándares y protocolos para compartir germoplasma vegetal. La distribución y el uso de ese germoplasma para la mejora de los cultivos es esencial para reducir los 540.000 millones de dólares que se calcula que se pierden anualmente a causa de las enfermedades de las plantas.
Entender la relación entre el cambio climático y la salud vegetal es clave para conservar la biodiversidad e impulsar la producción de alimentos hoy y para las generaciones futuras. El cambio climático provocado por el hombre es el reto de nuestros tiempos. Plantea graves amenazas para la agricultura y ya está afectando a la seguridad alimentaria y a los ingresos de los pequeños hogares agrícolas de todo el mundo en desarrollo.
Tenemos que mejorar las herramientas e innovaciones a disposición de los agricultores. La producción de arroz es a la vez motor y víctima del cambio climático. Los fenómenos meteorológicos extremos amenazan los medios de vida de 144 millones de pequeños agricultores de arroz. Sin embargo, los métodos de cultivo tradicionales, como los arrozales inundados, aportan aproximadamente el 10% del metano mundial producido por el hombre, un potente gas de efecto invernadero. Aprovechando la diversidad genética del arroz y mejorando las técnicas de cultivo podemos reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, aumentar la eficiencia y ayudar a los agricultores a adaptarse a los climas futuros.
Una agricultora de Tanzania frente a su parcela de maíz en la que cultiva la variedad mejorada de maíz TAN 250, tolerante a la sequía. (Foto: Anne Wangalachi/CIMMYT)
También debemos ser conscientes de que las relaciones de género son importantes en la gestión de los cultivos. La falta de perspectivas de género ha obstaculizado la adopción de variedades resistentes y prácticas como la gestión integrada de plagas. Es esencial la colaboración entre científicos sociales y de cultivos para diseñar conjuntamente innovaciones inclusivas.
Los hombres y las mujeres suelen valorar aspectos diferentes de los cultivos y las tecnologías. Los hombres pueden valorar las variedades resistentes a las enfermedades de alto rendimiento, mientras que las mujeres dan prioridad a los rasgos relacionados con la seguridad alimentaria, como la madurez temprana. Incorporar las preferencias de las mujeres en una nueva variedad es una cuestión de equidad de género y de necesidad económica. Las mujeres producen una proporción importante de los alimentos cultivados en el mundo. Si tuvieran el mismo acceso a los recursos productivos que los hombres, como las variedades mejoradas, las mujeres podrían aumentar el rendimiento entre un 20 y un 30%, lo que generaría un aumento de hasta el 4% en la producción agrícola total de los países en desarrollo.
Las prácticas para cultivar cosechas saludables también deben incluir consideraciones medioambientales. Lo que se conoce como el enfoque One Health parte del reconocimiento de que la vida no está segmentada. Todo está conectado. El concepto, que tiene su origen en la preocupación por la propagación de enfermedades zoonóticas de los animales, especialmente el ganado, a los seres humanos, se ha ampliado para abarcar la agricultura y el medio ambiente.
Este enfoque ecosistémico combina diferentes estrategias y prácticas, como minimizar el uso de pesticidas. Esto ayuda a proteger a los polinizadores, a los animales que se comen las plagas de los cultivos y a otros organismos beneficiosos.
El reto es producir suficientes alimentos para alimentar a una población creciente sin aumentar el impacto negativo de la agricultura en el medio ambiente, sobre todo por las emisiones de gases de efecto invernadero y las prácticas agrícolas insostenibles que degradan los recursos vitales del suelo y el agua, y amenazan la biodiversidad.
Para lograrlo, el cambio de comportamiento y de políticas por parte de agricultores, consumidores y gobiernos será tan importante como la innovación tecnológica.
El objetivo del hambre cero es inalcanzable sin la vitalidad de las plantas sanas, fuente de los alimentos que comemos y del aire que respiramos. La búsqueda de un futuro con seguridad alimentaria, consagrada en los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la ONU, requiere que combinemos la investigación y el desarrollo con la cooperación local e internacional para que los esfuerzos liderados por el CGIAR para proteger la salud vegetal, y aumentar los beneficios de la agricultura, lleguen a las comunidades más necesitadas.
Barbara H. Wells MSc, PhD, es la Directora Global de Innovación Genética del CGIAR y Directora General del Centro Internacional de la Papa. Lleva más de 30 años trabajando en puestos de alta dirección en los sectores agrícola y forestal.
