Conservación de la

biodiversidad y de la fertilidad

en los agroecosistemas

Manuel Pajarón Sotomayor

SEAE

La agroecología plantea un reto para el técnico y el agricultor: comprender el agrosistema

para gestionarlo adecuadamente, lo que exige:

• Identificar su estructura: sus componentes y la forma en que estos se organizan

• Comprender su funcionamiento: flujo de energía, ciclos de nutrientes

• Conocer sus atributos: diversidad, estabilidad, ritmo, resiliencia…

Funcionamiento de los ecosistemas y agrosistemas: energía y materiales

Conocer la diversidad, también la del suelo

• Que es una parte fundamental, un subsistema dentro del “agrosistema”

• No conviene perder de vista “lo que no se ve”

• No es un simple sustrato de cultivo, sino un ente vivo y dinámico

¿Qué es “diversidad”?

• Según la R.A.E. : “Variedad, desemejanza, diferencia. 2. Abundancia, copia, concurso de varias cosas diferentes”

¿Qué es la diversidad en ecología? • Un concepto muy traído y llevado

• Un atributo emergente de los ecosistemas • “El número de especies diferentes que conforman una

comunidad en un lugar determinado” (Wilson, 1988)

• Un descriptor poco preciso que se refiere al número de especies presentes y a su abundancia relativa” (Margalef, 1993)

• Un parámetro informador del grado de complejidad u organización de un ecosistema. (Terradas, 2001)

¿Biodiversidad = Diversidad biológica?

• El diccionario de la R.A.E.

• El léxico de un texto, por ejemplo: Una crónica deportiva

“La biodiversidad es el diccionario que la vida utiliza para constituirse en unidades funcionales (genes, células, individuos, especies, comunidades) y la diversidad biológica es el lenguaje, basado en ese diccionario y variable según las circunstancias ambientales” Díaz Pineda et al.; 2002

Diversidad biológica • ¿ Sólo el número de especies?

Hay muchas en los jardines botánicos

¿Qué tabla es más diversa?

Diversidad ecológica Distintas dimensiones de la diversidad

Dimensión Descripción

Específica Número de especies diferentes en el agrosistema

Genética Grado de variabilidad de información genética (intra e interespecífica) en el agrosistema

Vertical Número de distintos estratos en el agrosistema

Horizontal Patrones de distribución espacial (horizontal) en el agrosistema

Estructural Número de elementos (nichos, nodos tróficos) en la organización del agrosistema

Funcional Número de conexiones e interacciones en el flujo de energía y el ciclo de nutrientes, entre los componentes del agrosistema

Temporal Grado de heterogeneidad de cambios cíclicos (diarios, estacionales, etc) en el agrosistema.

Tomado de Gleissmann, 2002.

Diversidad genética: las variedades cultivadas

Las escalas de la diversidad Diversidades con nombre griego a, b, g

• a : Diversidad tomada sobre muestras pequeñas, que corresponden a una comunidad local

• b : Expresión de la heterogeneidad entre comunidades o habitats adyacentes

• g : A gran escala, diversidad referida a una región amplia (ej.: la cuenca de un río)

Diversidades a y b

Las medidas de la diversidad

• Aproximaciones numéricas:

- Margalef:

- Simpson:

- Shannon:

Un ejemplo (tomado de Gliessman, 2002)

Las medidas de la diversidad • Algunas dificultades:

- Identificación de lo componentes

- Aproximación por muestreo Hábitos alimenticios de los artrópodos capturados en el

olivar

Hematófagos

1%

Necrófagos

2%

Polinizadores

7%

Desconocidos

19%

Parasitoides

34%

Depredadores

21%

Fitófagos

16%

(J.L. Varela y R. González Ruiz.- 1999)

…y en el suelo la dificultad es mucho mayor

• El suelo es un habitat muy heterogéneo.

• Que no es uniformemente ocupado por los organismos del suelo.

• Existe una enorme variedad de organismos del suelo, de la que se conoce una ínfima parte.

• La mayoría de estos organismos son microscópicos, con todo lo que esto implica.

Caracterizar la diversidad edáfica

• Existen indicadores relacionados con algún de los aspecto de la diversidad, pero ninguno de ellos caracteriza la diversidad ecológica en su totalidad.

• La actividad y la biomasa microbiana son relativamente fáciles de determinar, empleando métodos analíticos, pero la determinación de la diversidad y la estructura de la comunidad microbiana requiere técnicas más complejas y difíciles de estandarizar.

Indicadores de diversidad microbiana edáfica

• Indicadores simples: - Métodos tradicionales: cultivos en laboratorio

- Métodos de biología molecular: basados en el análisis de marcadores moleculares, como los ácidos grasos de fosfolípidos (PLFA) y los ácidos nucleicos (ADN Y ARN)

(Foto J.F. Herencia)

La diversidad no es sólo cuestión del número de

especies, sino, sobre de todo, de relaciones entre estas.

Funciones de la diversidad en el agrosistema

• Una muy conocida: el control de plagas y enfermedades

• ¿Y con la fertilidad? ¿Tiene algo que ver?

La fertilidad de la tierra

• “Un estado de eficacia elevada y prolongada del ciclo de los elementos nutritivos y un estado de alta estabilidad frente a los procesos degradativos”

(Saña, Moré y Cohí; 1996)

• “Capacidad de los suelos para apoyar el crecimiento de las plantas, garantizando el reciclaje adecuado de la materia orgánica y los nutrientes”

(Herencia, 2012)

Otras funciones de la diversidad

Funciones que realizan (servicios que prestan) los organismos del suelo

• Descomposición de la materia orgánica

• Papel protagonista en el ciclo de nutrientes

• Mantenimiento o mejora dela estructura del suelo

• Regulación del ciclo del carbono (C)

• Participación en el ciclo del agua

• Interacciones varias entre sí y con las plantas

¿Añade algo la diversidad “per se”? Una relación controvertida: Diversidad * Complejidad/Estabilidad • “La diversidad es una consecuencia de la estabilidad,

definida de manera apropiada, pero no una causa activa e independiente de dicha estabilidad” (Margalef, 1993).

• “Una alta diversidad de especies conduce a una gran diferenciación de habitats y mayor productividad, la cual permite una mayor diversidad de especies” (Gliessmann, 2001)

• “Los ecosistemas naturales generalmente siguen el principio de que una mayor diversidad permite una gran resistencia frente a las perturbaciones” (Gliessmann, 2001)

Factores que regulan la diversidad edáfica • Abióticos: - Temperatura

- Humedad

- Textura y estructura

- Salinidad

- Presencia de oxígeno

- pH

• Bióticos: - Competencia

- Predación

- Mutualismos

Manejo de la diversidad edáfica • 1º Evitar las prácticas agrícolas que la dañan:

(Reflexiones en torno al laboreo)

• 2º Realizar aquellas prácticas útiles para mantenerla, restaurarla o incrementarla:

- Trabajando el escalón de los productores fotosintéticos.

- Incrementando la entrada de materia orgánica.

El laboreo • “Labrar es abrir la puerta del horno” (C.Roquero, 1971; com. oral) • Aspectos del laboreo que afectan a los organismos del

suelo: - Grado de perturbación: profundidad, frecuencia - Contenido de humedad: porosidad, compactación - Disponibilidad de residuos. ¿Voltear? ¿No labrar?

Laboreo ¿Sí? ¿No? ¿Un poco? • Intensificar la perturbación del suelo con el laboreo puede alterar

profundamente la comunidad microbiana y su actividad. Algunos estudios recientes observan más influencia del laboreo en la actividad que en la composición.

• Está comprobado que el “no laboreo” favorece el crecimiento de los hongos y su actividad, al permitir el mantenimiento de extensas redes de hifas.

• El “no laboreo” y el “laboreo reducido” muestran mayor capacidad de almacenamiento de carbono (C) y mayor diversidad que el “laboreo convencional”

• El “no laboreo” presenta: - mayor ratio hongos/bacterias - mayor actividad enzimática

- mayores niveles de colonización micorrícica - mayor presencia de “macroagregados” - mayor contenido total de C y N

Laboreo y humedad: porosidad

• La humedad del suelo influye de forma diferente a bacterias y hongos.

• Se ha detectado, en algunos ensayos, una mayor ratio hongos/bacterias a mayor humedad, pero no hubo diferencias respecto al laboreo, lo que sugiere que el contenido en humedad en sí ejerció más influencia que el método de laboreo.

• La compactación disminuye la porosidad y la aireación del suelo y por tanto la actividad microbiana.

Residuos: ¿Incorporación o en superficie? • En general, la masa microbiana es mayor cuando no se labra.

Especialmente las poblaciones de hongos, que son capaces de utilizar los residuos en superficie, transportando los nutrientes hacia otros puntos del perfil.

• Pero…

Laboreo ¿Sí? ¿No? ¿Un poco? Una conclusión ( o dos)

• La labranza del suelo tiene una influencia considerable, pero de momento se necesita más experimentación comparativa antes que se puedan recomendar técnicas de laboreo como medio de conservación de la diversidad del suelo.

• Aunque algunas cosas están claras…

Importante en los agrosistemas: Restauración de la diversidad perdida

Necesidad de restaurar una “diversidad útil”, para disponer de poblaciones suficientes de organismos beneficiosos:

- ¿Inoculando micorrizas y rizobios?

- O ¿reforzando las poblaciones presentes? Proveyéndolas de energía y nutrientes (materia orgánica) y de condiciones de vida adecuadas (humedad, aire, etc.)

La diversidad se restaura a partir de los productores fotosintéticos

• Sólo sobre un escalón de productores diverso es posible sostener el resto del sistema con suficiente diversidad, para conseguirlo es necesario incrementar, por cualquier vía, el número de especies vegetales presentes en el sistema

• - Cubiertas vegetales • - Policultivos • - Infraestructura ecológica

Manejo de la diversidad vegetal

• Asociación de cultivos

• Rotaciones

• Cubiertas vegetales

• Abonos verdes y acolchados

• Setos vivos, bordes, franjas

• Una última: Tolerancia con las arvenses.

Asociación de cultivos • - “Las escalas de diversidad a y b tienen aplicaciones

útiles particularmente en los agrosistemas. Un sistema de cultivo con alta diversidad b , por ejemplo, puede proveer generalmente las mismas ventajas que un sistema de cultivo con alta diversidad a, y ofrece mayor facilidad de cultivo”

(Gliessmann, 2001)

• Foto: F. López

Rotaciones - Los suelos en los que se practica la rotación de cultivos muestran una mayor actividad enzimática, en comparación con los sometidos a monocultivo - La rotación afecta a la biomasa, la actividad y la relación hongos/bacterias- - La elección de las especies condiciona el tipo de habitat disponible por los organismos edáficos

(P. Urbano; R. Moro; 1992)

Cubiertas herbáceas, acolchados, abonos verdes

• Manejar la cubierta herbácea: es fundamental controlar la hierba en el momento adecuado, para evitar la competencia por el agua:

- Puede segarse con desbrozadora

- Puede enterrarse con

una labor - O hacer las dos cosas,

segar y enterrar después

Setos vivos • Ofrecen un habitat estable, alimento y entorno

protector para la fauna; incrementando el número y la variedad de especies de macro, meso y microfauna, lo que incide en la mejora de la fertilidad del suelo.

• Se trata de importantes refugios de diversidad

Foto: F.López

Bordes con vegetación y cordones

Reductos de vegetación

silvestre

Tolerancia a las arvenses

• Un ejercicio difícil si se confunde “limpieza” con “desnudez”…

Incrementar la entrada de materia orgánica (= energía+ nutrientes)

• La aplicación de enmiendas orgánicas mejora el contenido de materia orgánica del suelo.

• Muchos estudios demuestran el efecto favorable sobre la diversidad, la actividad y la biomasa edáfica

Incrementar la entrada de materia orgánica

• Mejor si está compostada

• La posibilidad de que se distribuya sola

Diversidad diseñada por el agricultor:

- Asociación de cultivos

- Rotaciones

- Bordes y setos vivos

- Plantas arvenses

Diversidad biótica aumentada:

- Depredadores naturales

- Organismos benéficos del suelo

- Plantas arvenses alelopáticas

Fijadores de nitrógeno

Cualidades emergentes del sistema:

- Interrelaciones benéficas (mutualismos)

- Reciclaje interno de nutrientes

- Manejo interno de poblaciones de plagas

Se evita competencia

- Uso eficiente de energía

- Estabilidad

- Reducción de riesgos

Manejo de condiciones abióticas:

- Mayor disponibilidad de nutrientes

- Diferenciación de microhabitats

- Incremento de la materia orgánica del suelo

- Mejora de la estructura del suelo

Gliessmann, 2001

La vida en el suelo depende (como toda) de la energía fijada por los productores primarios (las

plantas verdes), y su diversidad también