Agroecosistemas y biodiversidad dañados, una encrucijada para el sector

Según explica el Dr. Gervasio Piñeiro Guerra, integrante del  Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas de la Universidad de Buenos Aires, los daños en el agroecosistemas y en la biodiversidad explican muchas de las encrucijadas que hoy en día experimenta el sector agrícola argentino con las malezas resistentes, la erosión, los suelos agotados,  la carga de costos por compra de insumos, etc. 

En los últimos años, la intensificación convencional de la producción agropecuaria ha descuidado el mantenimiento de la diversidad, a pesar de que es bien sabido que ésta constituye uno de los pilares de estabilidad de los ecosistemas y, por ende, de los agroecosistemas. Es muy improbable que se construyan agroecosistemas simples (con pocas especies) y que éstos sean capaces de mantener su estabilidad (por ejemplo, resistencia y resiliencia) frente a situaciones de estrés externas.

Desde un punto de vista ecológico, los agroecosistemas son considerados ecosistemas inmaduros, en contraposición a la mayoría de los ecosistemas naturales, que se consideran en un estado maduro. Por lo general, los inmaduros tienen lugar en la naturaleza luego de un disturbio (fuego, huracanes, etc.) que remueve biomasa y, por lo tanto, libera recursos. Por definición, estos ecosistemas poseen una elevada productividad primaria; con el correr del tiempo acumulan biomasa en troncos, hojas o semillas. Es así como los seres humanos hemos reemplazado muchos ecosistemas naturales maduros (bosques, pastizales, sabanas) por agroecosistemas inmaduros (a través del desmonte, laboreos o del uso de herbicidas), donde esta productividad puede ser cosechada. Para mantenerlos en ese estado es necesario realizar disturbios recurrentes utilizando energía externa al sistema, por lo general proveniente de combustibles fósiles. Sin embargo, los ecosistemas inmaduros (ya sean naturales o agroecosistemas) tienen propiedades ecológicas indeseables, como su baja diversidad, escasa interacción entre especies, baja resiliencia y ciclos de los nutrientes abiertos, entre otras características.

Si los agroecosistemas dejan de proveer muchos servicios de regulación y soporte, es necesario volver a equilibrar el sistema y para eso es clave analizar el ciclo de la materia, el flujo de la energía y el manejo de la biodiversidad, entendida como la información presente en el sistema. A partir de estos conocimientos, será posible proveer una mayor cantidad de servicios ecosistémicos y evaluar mejor los compromisos que tienen lugar entre ellos.

El ciclo de la materia en los agroecosistemas:

En los agroecosistemas, los ciclos de los nutrientes son abiertos porque intercambian mucha materia con el exterior. Las salidas están dadas principalmente por la cosecha de los cultivos, pero también por las pérdidas provocadas por la falta de sincronización entre la oferta y la demanda de nutrientes, además de la incapacidad del suelo para retenerlos. De esta manera, las reservas de nutrientes disminuyen con el tiempo. Su pérdida trae aparejados dos grandes problemas: por un lado, se reducen las reservas de nutrientes necesarias para seguir produciendo y, por otro, se produce una acumulación de esos nutrientes en otros ecosistemas (por lo general acuáticos) generando serios problemas en su funcionamiento.

La vía de reposición de los nutrientes perdidos en los agroecosistemas es variable; por ejemplo, si consideramos el caso del nitrógeno, se corresponde con los ingresos a través de la fertilización, la fijación biológica o las deposiciones atmosféricas. En la región agrícola argentina estas entradas son generalmente menores respecto de las salidas, porque en general responden a la demanda del cultivo y sólo se realizan para continuar produciendo una vez que se agotan las reservas del suelo.

La única forma de reponer de manera sostenible la extracción de nutrientes provocada por las cosechas consiste en lograr que la materia cicle entre el campo y los puntos de consumo de los productos cosechados, que generalmente son las ciudades o los corrales de alimentación de animales (feed lots, tambos).

Para ello, deberíamos capturar los nutrientes contenidos en los residuos sólidos y líquidos de los puntos de consumo para volver a utilizarlos como fertilizante en los campos agrícolas. En la actualidad existen muchas tecnologías de reciclaje, pero su aplicación suele ser limitada, principalmente por razones de gobernanza y económicas. Sin embargo, este reciclaje constituye el eje central de la economía circular y es la única opción que permitiría mantener la producción agropecuaria a largo plazo y, al mismo tiempo, la provisión de diversos servicios ecosistémicos de regulación y soporte. 

Si bien la extracción de materia en la cosecha es inevitable, los agroecosistemas sufren asimismo otras pérdidas de nutrientes que pueden y deben ser evitadas. Estas pérdidas no sólo reducen el contenido de nutrientes disponibles para la producción agropecuaria, sino que además provocan contaminación en ambientes circundantes, generalmente cursos de agua, lagos y océanos. Para disminuir al mínimo estas pérdidas y parecerse a los ecosistemas naturales es necesario diseñar agroecosistemas donde la oferta y la demanda de nutrientes estén sincronizadas. Para ello, es necesario apartarse del paradigma actual de la fertilización orientada a la planta y pensar en una fertilidad orientada al ecosistema, basada en la nutrición del suelo para mantener altas las reservas de nutrientes y la energía almacenada en la materia orgánica. De este modo, se podría favorecer una liberación de nutrientes más acoplada con la demanda de los cultivos, debido a los diversos mecanismos que regulan la mineralización de la materia orgánica. A su vez, la materia orgánica del suelo desempeña un rol fundamental en la provisión de otros servicios ecosistémicos que soportan la producción de los cultivos: descompactación, aireación del suelo, retención de agua, etcétera).

Si se considera el manejo de los agroecosistemas argentinos, se advierte que la presencia de un único cultivo al año determina que la oferta de nutrientes generada por la descomposición de los residuos y la demanda de los cultivos se encuentre totalmente desacoplada. Por ejemplo, a principios de otoño, durante la senescencia y la cosecha de los cultivos de verano se produce una gran liberación de los nutrientes contenidos en tejidos vegetales. Si bien parte de esos nutrientes puede ingresar y ser almacenada en la materia orgánica del suelo, otra parte se pierde en forma inorgánica (lixiviación de nitratos o desnitrificación en el caso del nitrógeno). La cantidad de nutrientes que se pierde en ese momento depende de la calidad y cantidad de los residuos aportados y del estado de “salud” del suelo, lo que determinará su capacidad para retener o no dichos nutrientes (asumiendo que no hay cultivos de invierno que puedan tomarlos).

Únicamente estos dos factores determinarán las pérdidas, ya que en ese momento no existe demanda de nutrientes procedente de otros cultivos (aunque sí podría haberlos; de hecho, suelen ser absorbidos por malezas). A fines del otoño, durante el invierno y principios de la primavera se produce la descomposición de los residuos aportados por los cultivos de verano, lo que provoca que, en ausencia de malezas, se acumulen nutrientes en el suelo en formas inorgánicas (amonio, nitratos, fósforo, potasio, cloro, calcio, magnesio ¡y toda la tabla periódica!), las cuales son altamente propensas a perderse, saliendo del ecosistema para generar contaminación en los cursos de agua. Sincronizar la oferta de nutrientes inorgánicos derivada de la descomposición de residuos vegetales con la demanda generada por el crecimiento de otros cultivos debería ser un objetivo clave en el diseño de la fertilización y la rotación. En este sentido, la cantidad y calidad de los residuos aportados y la dinámica de la materia orgánica son aspectos centrales a comprender.

El flujo de la energía en los agroecosistemas:

Así como la materia cicla en los ecosistemas, la energía del sol fluye a través de ellos, ingresando al ser absorbida por la vegetación, para egresar al disiparse como calor. Con la cosecha se exportan nutrientes, pero también energía del agroecosistema. Es por la energía contenida en los alimentos (además de sus nutrientes) que éstos adquieren valor. Por lo tanto, el diseño de agroecosistemas se ha centrado en la obtención de la mayor cantidad de energía en productos cosechables (además de su calidad nutricional, por supuesto). Sin embargo, se ha descuidado la necesidad de energía que el sistema en sí mismo necesita para seguir funcionando. A modo de ejemplo, la cosecha excesiva de granos o biomasa puede ocasionar una disminución importante en la cantidad de residuos aportados al suelo y, por ende, una pérdida de materia orgánica y una disminución de las poblaciones de descomponedores, lo que impactará en un menor reciclado de nutrientes. A su vez, la menor producción de raíces por los cultivos, seleccionados principalmente para producir órganos aéreos cosechables, también provocará una disminución en la cantidad de energía que queda en el suelo (necromasa en figura 4). De la misma manera, la eliminación total de los herbívoros (insectos, etcétera) provocará la muerte de las poblaciones de carnívoros (sus enemigos naturales), ya que no les llegará energía suficiente para su mantenimiento.

Es importante destacar que nunca será deseable cosechar y extraer del agroecosistema toda la energía capturada mediante la fotosíntesis. Es indispensable que una parte de ella permanezca en él para que pueda realizar sus funciones vitales y de mantenimiento (los servicios de regulación y soporte). Por ejemplo, para mantener el servicio de control de la erosión es necesario destinar energía a la generación de biomasa -viva o muerta- que cubra y proteja al suelo de la lluvia; para reponer el nitrógeno cosechado, hay que destinar energía para que las leguminosas fijen nitrógeno del aire, y para generar materia orgánica habrá que destinar energía para construirla y alimentar a los organismos descomponedores del suelo. Por las razones mencionadas, al diseñar cualquier agroecosistema hay que tener la precaución de dejar una parte de la energía y canalizarla de la manera más eficiente para la provisión de los servicios de regulación y soporte.

En este sentido existe una gran oportunidad, ya que en muchos agroecosistemas la captura de energía y nutrientes es muy ineficiente, debido fundamentalmente a su propia inmadurez y a la frecuencia de los disturbios. Como consecuencia, se desaprovecha la energía incidente y se pierden recursos. La posibilidad de corregir esta situación reside en la incorporación de un enfoque de sistemas (complejos) .

Por ejemplo, a partir de la inclusión de cultivos de servicios, especialmente pensados para capturar energía y destinarla a la restauración de sus funciones vitales. De todas maneras, es importante considerar que la cantidad de energía que se pueda cosechar y la que se debe dejar en el agroecosistema dependerá de las condiciones ambientales (suelos, clima, etc.), que también deberán ser consideradas en su diseño.

Dentro del paradigma de la Revolución Verde, los subsidios de energía externos al sistema (como el laboreo, la fertilización, la aplicación de herbicidas, etc.) fueron concebidos principalmente para maximizar la producción cosechable; sin embargo, deberían ser repensados para canalizar una porción de esa energía hacia la provisión de servicios de regulación y soporte.

Es importante tener en cuenta que el funcionamiento de los ecosistemas exige necesariamente un consumo de energía, como el metabolismo basal de cualquier sistema; por lo tanto, no será posible lograr su funcionamiento y sostenibilidad a largo plazo sin destinar energía a tal fin. El paradigma de la Revolución Verde parte del supuesto de que esta energía debe ser externa al sistema (subsidios de energía e insumos); sin embargo, deberíamos orientarnos hacia una concepción en la cual la energía solar capturada por el propio agroecosistema sea canalizada hacia estos servicios de regulación y soporte que permiten su mantenimiento, pero también, a escalas mayores, el de los paisajes circundantes y, finalmente, de la biosfera. Para ello, tal como se describe a continuación, es importante pensar en los procesos del agroecosistema y en el manejo de la información contenida en él.

Información, la clave para el manejo:

La mayoría de los textos de ecología considera al ciclo de la materia, al flujo de la energía y a la diversidad como componentes centrales de los ecosistemas naturales. La diversidad es, entonces, entendida como información capaz de realizar trabajo o de ejercer funciones dentro de un ecosistema. Por ejemplo, la presencia de ciertas especies de leguminosas le confiere a éste la capacidad de fijar nitrógeno, mientras existan las especies de rizobios adecuadas. De no existir ambas especies, la información necesaria para la realización de este proceso no existiría en el ecosistema. Es así como la biodiversidad (información) contenida en él resulta clave para regular el ciclo de la materia y el flujo de la energía; es decir, la estructura y el funcionamiento del ecosistema.

Ampliando este concepto, los ecosistemas también poseen información del ADN de las especies, por ejemplo, en la estructura del suelo, que fue generada durante la patogénesis. De este modo, el arreglo espacial de la materia también puede ser considerado información contenida en el ecosistema. Sin embargo, el marco teórico para la inclusión de la información como un componente central de los ecosistemas es aún incipiente y fragmentado. No obstante, puede ayudar a comprender mejor su estructura y funcionamiento, y a reformular su diseño.

Es posible pensar que, dentro de los agroecosistemas, la información se encuentra contenida en el ADN de las especies, en sus interacciones y en la estructura del suelo; sin embargo, también existe gran cantidad de información nueva involucrada en insumos y procesos aportados por los seres humanos. De alguna manera, es el productor quien decide qué información nueva agregará al sistema (especies, moléculas, etc.) y qué información eliminará (vegetación natural, microrganismos, etc.). Al agregar herbicidas o insecticidas se incorporan moléculas nuevas o información que no existía previamente en el sistema, mientras que se elimina información no deseada (por ejemplo, malezas) con el objetivo de obtener más productos cosechables. De la misma manera, el laboreo o el diseño de una nueva rotación afecta a la información contenida en el agroecosistema y determina muchos de sus procesos.

Desde este punto de vista, el agregado de información a los ecosistemas siempre se focalizó en la obtención de servicios de abastecimiento y no en el mantenimiento de servicios de regulación y soporte. El desafío actual consiste en agregar o preservar la información necesaria para sostener a estos últimos. En este sentido, se debe pensar en los objetivos y las consecuencias de la información que se incorpora y de la que permanece en el sistema, apuntando a incrementar el uso de tecnologías de procesos en detrimento de las de insumos. Para ello, es necesario realizar nuevas investigaciones, por ejemplo, respecto del rol que desempeñan los cultivos en la provisión de servicios de regulación y soporte, ya que el mejoramiento genético posterior a la Revolución Verde ha generado cultivos con la información necesaria para producir alimentos, pero no para defenderse de los herbívoros o competir con las malezas. Identificar la información necesaria para reducir los compromisos en la asignación de recursos, tanto a escala de planta como de ecosistema, será clave para incluir en los agroecosistemas la información necesaria para lograr su sostenibilidad a largo plazo.

Un nuevo paradigma:

Si se considera el marco general de la producción agropecuaria es posible pensar en la construcción de un nuevo paradigma. El modelo preponderante en la actualidad se basa en los principios de la Revolución Verde, caracterizada por una mirada reduccionista y un elevado uso de insumos. En los últimos años, debido al evidente impacto ambiental y a la presión de la sociedad, ciertos productores han incorporado nuevos insumos o prácticas de manejo tendientes a reducir las “externalidades” del sistema. Entre ellas, figura la construcción de terrazas para disminuir la erosión, el uso de fertilizantes de liberación lenta, insecticidas biológicos y otros insumos, la utilización de herbicidas de menor toxicidad para mamíferos o la aplicación de fertilizantes orgánicos, entre muchas otras. Ahora, si bien estas prácticas mejoran sustancialmente el impacto ambiental negativo de los sistemas agropecuarios, no están en general orientadas a recomponer los servicios de regulación y soporte de los ecosistemas. Su objetivo central sigue siendo maximizar la producción de servicios de abastecimiento, poniendo “parches” de manejo para morigerar su impacto ambiental. El nuevo paradigma agropecuario debería basarse en el diseño de agroecosistemas con múltiples objetivos de producción, como la provisión de servicios ecosistémicos, tanto de abastecimiento, como culturales y de regulación y soporte. Para realizar este cambio, es necesario incorporar verdaderamente la visión de “sistema”, tantas veces promulgada en diversos ámbitos científicos. Además, es necesario conocer el funcionamiento de los ecosistemas naturales de la región, ya que es intentando simular sus procesos que se obtendrán muchos de los servicios de regulación y soporte (similares tasas de evaporación, cantidad y calidad de materia orgánica del suelo, estacionalidad de la producción vegetal, etcétera).

La transición hacia este nuevo paradigma será difícil al comienzo, pero diversas experiencias muestran que luego los agroecosistemas mejoran notablemente. Su complejidad no debe desalentar al productor; es sabido que el manejo de los sistemas simples es, finalmente, complicado por su baja información y su gran inestabilidad.

El diseño debe involucrar una alta cantidad y complejidad de información, pero intentando que su manejo sea sencillo, una constante en el desarrollo de tecnologías. Es necesario incentivar la intensificación ecológica o sostenible, las buenas prácticas agrícolas, la agroecología o cualquier corriente que ayude a diseñar agroecosistemas que provean múltiples servicios ecosistémicos sobre la base del manejo de la información y de los procesos asociados, reduciendo el uso de insumos.

AUTOR:  Dr. Gervasio Piñeiro Guerra - Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas - Vinculadas a la Agricultura, Universidad de Buenos Aires.

FUENTE: Sistemas de Producción Sostenible, editado por CREA 2020. Extracto del capítulo 2 Titulado Manejo de agroecosistemas multifuncionales

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