la tecnología y la producción agrícola el pasado y los actuales...

La tecnología y la producción agrícola El pasado y los actuales desafíos

Fernando H. Andrade

Temario 1. Introducción 2. El pasado El principio, el hombre moderno, las migraciones, el origen de la agricultura la edad media, el Renacimiento, la Revolución Agrícola, la Revolución Verde 3. Los desafíos del presente Las futuras demandas de productos agrícolas Como satisfacer dichas demandas Producir preservando el ambiente El principal problema 4. Escenarios posibles 5. Conclusiones

Enfatizar logros de nuestra especie en materia de creatividad e innovación, especialmente aquellos relacionados con la producción agrícola necesaria para cubrir la demanda de alimentos.

Creatividad: crear, inventar, relacionar conceptos conocidos de manera novedosa. Innovación: involucra además utilidad para la sociedad. Ambas cualidades, inherentes a nuestra especie, jugaron un rol

fundamental en la evolución de la humanidad y son insoslayables en el análisis de los desafíos que hoy enfrentamos.

Objetivo

2,5 2 1.5 1 0.5 Hoy

Millones de años

Homo Habilis Homo Erectus Homo Sapiens Homo Sapiens Arcaico Sapiens

Recolectores-cazadores

FIGURA 1

Recolectores cazadores alimentación variada carnivoros carne conc energ y nutricional menos req para aparato digestivo

Género Homo

0

200

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1600

Australopitecus H. habilis H.erectus H. sapiens

Especie

Volu

men

del

cer

ebro

(cm

3 )

Cerebro: pensamiento simbolico, lenguaje, creatividad Capacidad de adaptacióp a a ambientes cambiantes. Experiencias trasmitidas vs experiencias vividas. Los futuros descubrimientos, invenciones, latentes, esperaban su momento en una ineludible secuencia

60 50 40 30 20 10 Hoy

Miles de años

El gran salto

Escritura

Agricultura

Rueda

Arado

Migraciones

Recolectores-cazadoresMetalesRN

Hace 50000 años aparece el lenguaje moderno con rica sintaxis. Arte

Andrade, 2011

El gran salto

Población aumento de unos miles a 10 millones

A

Teorías sobre el origen del hombre moderno: Migraciones, multiregional

A

B

Migraciones

C B

National Geographic, 2006 Wells, 2007

Cromosoma Y A B C M168 M9 M3

50000 40000 10000

C

Esto posibilitó ordenar en tiempo y espacio las distintas migraciones en un árbol genealógico de la humanidad. Durante miles de generaciones portábamos en el ADN el relato de nuestros orígenes escrito en jeroglíficos químicos. En nuestros genes, portábamos también la capacidad intelectual necesaria para descifrarlos (Andrade, 2007).

60 50 40 30 20 10 Hoy

Miles de años

El gran salto

Escritura

Agricultura

Rueda

Arado

Migraciones

Recolectores-cazadoresMetalesRN

La creatividad y la innovación fueron nutridas por la agricultura, movilizadas por la rueda, difundidas por el lenguaje y las escrituras, y cultivadas por el ocio de las civilizaciones. En círculos virtuosos, estas cualidades eran potenciadas y retroalimentadas por los productos de nuestra capacidad intelectual. Filosofía griega. Cuestiona los mitos ancestrales

Andrade, 2011

Ultima glaciación 100000 - 15000 años. Cambió el clima en Medit oriental. Inviernos húmedos y veranos secos. Abundante producción de pastos inv- primaverales Recolectaban y almacenaban en primavera. Luego más seco. Siembra e irrigación. Revolución neolítica. Paso gigante. Sedentarismo, civilizaciones. Menos variedad de alimentación, fluctuaciones x clima, enfermedades, estratificación social, acum de riquezas, conflictos

La Revolución del Neolítico

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-70000 -60000 -50000 -40000 -30000 -20000 -10000 0 10000

Año

Pobl

ació

n (m

illon

es)

Cristo

Agricultura Población 10 millones 200 millones 1/3 I Rom 1/3 I Chin

Alta tasa natalidad Alta tasa mortalidad = equil pob

Población RN - año 0

Dorn, 1962 Pob pocos

Verdades reveladas RC

0 1000 1500

Años DC

Pob=200 mill Crecim lento Crecim=0.2%anual Pob=450 mill Guerras hambrunas enfermedades -guerras lenteja PN (1/3 pob)

Agricultura de la Edad Media 1/3 barbecho, sin fert, enf y plagas rendT 0.5t/ha

La Edad Media

Durante la edad media, las posiciones dogmáticas y las verdades reveladas volvieron a prevalecer en el mundo occidental, restringiendo la independencia de interpretar, la creatividad y la innovación del ser humano. A pesar de esta terrible tragedia y del letargo transitorio de la creatividad humana, el mundo occidental estaba a las puertas de un movimiento cultura que tendría formidables consecuencias en el desarrollo del arte, la ciencia y la tecnología.

Sweeney, 1995; USCB, 2010

RC RAI RV RB

1500 1600 1700 1800 1900 2000

Años DC

Malthus Pasteur BorlougVan Helmont

Telégrafo Internet

T

PobAlim

q

T

PobAlim

q

Como alternativa para la especulación filosófica y el racionalismo surgió el método científico como principal fuente de generación de conocimiento. La imprenta (Gutemberg) posibilitó la difusión del creciente caudal de conocimientos. Teoría heliocéntrica, ley de gravedad, mov de planetas. La generación del conocimiento y de las consecuentes invenciones e innovaciones se aceleraba.

Andrade, 2011

El Renacimiento Desarrollo científico-tecnológico

Copérnico Kepler Newton

RC RAI RV RB

1500 1600 1700 1800 1900 2000

Años DC


Telégrafo Internet

T

PobAlim

q

T

PobAlim

q

Malthus Revolución agrícola

Morse 1832 Telégrafo

Pob en 1750 = 800 millones

1. Rotaciones 2. Abonos 3. Mejores herramientas 4. Nuevos cultivos (ej papa, maíz) 5. Aumento de superficie agrícola (deforestación, drenaje pantanos) Mejor alimentación de la población

Revolución Agrícola

Malthus no había tenido en cuenta, en su real dimensión, el aporte de la innovación tecnológica en la oferta de alimentos.

Bellis, 2010

RC RAI RV RB

1500 1600 1700 1800 1900 2000

Años DC


Telégrafo Internet

T

PobAlim

q

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PobAlim

q

Pasteur Revolución verde

Enfermedades infecciosas tienen su origen en germenes que pueden propagarse entre personas. 1870. Darwin 1859; Mendel 1865; Marconi telegrafía inalámbrica fines siglo XIX

Darwin Mendel Marconi

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0 500 1000 1500 2000 2500

Año

Po

bla

ció

n (

mil

lon

es)

Serie1

Población mundial año 0 - RV

Alta tasa natalidad Baja tasa mortalidad = gran crecim

Club Roma instala tema ambiental población Erlich 6000 millones imposible

UN 2008; Ehrlich 1975

1. disponibilidad de fertilizante nitrogenado relativamente barato,

2. mayor potencial de rendimiento de cultivares que además presentan genes de estatura reducida que permiten disminuir el vuelco asociado con altas dosis de fertilizantes

3. nuevos herbicidas que hacen posible la difusión de estos cultivares, inherentemente pobres competidores con las malezas

4. Tolerancia a enfermedades. Mecanización, etc.

Revolución Verde

Evans, 1997. Borlaug 2007

La revolución agrícola y la revolución verde constituyen claros ejemplos de innovación tecnológica al servicio de la producción de alimentos que postergaron las predicciones maltusianas.

Naciones Unidas, 2006 FAO, 2006

Población y producción per cápita

0

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1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Años

Pobl

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undi

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1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Ind

ice

de

prod

ag

ríco

la

per c

ápita

China 36-114 India 76-99 Africa 104-99 Af. subsahara 109-97

Años

0.6%/año

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1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Cal

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s pe

r cáp

ita/d

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Años 10 MJ/hab/d 2400kcal/hab/d (>12% prot)

Uso de Energía, Producción Agrícola, Población Valores mundiales relativos a 1960

00.5

11.5

22.5

33.5

44.5

0 10 20 30 40 50 60

Años desde 1960

Valo

res r

ela

tivo

s Uso Energía fósil

Prod Alimentos Población

Futuras demandas de productos agrícolas Población Biocombustibles Calidad de dieta

0

0,5

1

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1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060

Años

Tasa d

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cio

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(%)

y = y0 (1+r)x r= 0.02

Fertilidad 5 3 2.6 2.05 Hijos/mujer des 1.56 1.84 no des 2.58 China 1.7 1.92 menos des 5 2.57

Tasa de crecimiento de la población

TC 2025= 0.82 2050= 0.36 media TC 2025= 0.48 2050= -0.17 baja

Naciones Unidas, 2006

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1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060

Años

Po

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n M

un

dia

l (m

illo

nes)

Naciones Unidas, 2006 Exp vida 47-65-75

Población 1960 - 2050

9115 VM 8042 VB

Baja tasa natalidad Baja tasa mortalidad = Eq

Demanda de energía

1Tw año = 31.5 x1018 J 1 terajoul = 1012 jouls Consumo electrico de una familia por mes = 109 jouls

Alto % combustibles consumo = descubrim x 5 Relación E 100:1 a 20:1

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Reservas Carbón Petróleo Gasnatural

Res

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Demanda Actual Demanda 2100

Dem

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ener

gía

(Tw

año

)

Kruse et al., 2005.

2005 2060

100

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Fósiles

Alternativos (15 a 75%)

% E

Fuentes de energía

2005 2060 Comb fósiles 85% 25% Sol, biom, geot, 15% 75% Viento, hidroel, Nuclear x orden en 2060 World Energy Outlook. 2009

2007 100 mill tn de grano maíz a biocombustibles Edgerton, 2009. estima max produccion alrededor de 150 mill tn maiz. 30mill has Btl= Whole plant gasified diesel less land

Biocombustibles

Energy Technology Perpesctives 2008

100 0

Biodiesel Btl Biodiesel semilla Etanol celulosa Etanol caña Etanol grano

2005 2020 2035 2050

Mill

ones

ha

Biocombustibles Ventajas: Seguridad energética, reemplazar petróleo, calentamiento global, oportunidades (empleos, inversiones), tiempo para la transición Desventajas: $alimentos, degradación, contaminación, agua Demanda de granos para biocomb aumenta hasta 2020, luego uso de celulosa

Rosling (2007) 20% más rico = 74 veces 20% más pobre

1970 2000 2015

Ingresos diarios

1 10 100

U$S/d

f

Consumo de carne

Per capita income aumenta 210% entre hoy (2005-6?) y 2050 Grain y meat aumenta 100%. Population aumenta 40%. Meat per capita 40%? 1.4x1.4=2

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000

Con

sum

o p

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a (k

g) 140

120

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0

Ingreso per cápita

Población 32-35% dieta 500 mill tn Biocombustibles 150 mill tn maiz maximo Demanda 2050= 3600 mill tn cereales

Maiz 45% del incremento en demanda, Trigo 26% Arroz 8% Cambio climatico poco efecto. X Carne, Hoy 38kg/hab, 2050 54 kg/hab.

FAO 2009, UN, 2008, World energy outlook 2009 Luyten 1995; Tweeten y Thompson 2008; Rosegrant et al., 2008; Fischer et al., 2009. Tester y Langridge 2010; Edgerton, 2009.

Incremento de demanda de granos al 2050

Futuras ofertas de productos agrícolas Superficie 9% Cultivos por año 16% Rendimiento por ha 75%

15 millones km2 30 millones km2 pero las mejores tierras ya están bajo cultivo 5 a 12 millones ha se pierden por año por degradación 0.5 millones ha se pierden por año por urbanización Africa y America del Sur 380 mill tn Cerrado brasil China e India

FAO 2009; Luyten 1995; Tweeten y Thompson 2008; Rosegrant et al., 2008; Fischer et al., 2009; Tester y Langridge 2010; Edgerton, 2009.

y = 0.118x - 227R2 = 0.89

y = 0.107x - 209R2 = 0.87

y = 0.011x - 19R2 = 0.32

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1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020

Años

Ren

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o M

aíz

(tn/h

a)

Rendimientos de maíz

FAO 2009; Fischer et al., 2009 Rend pot 1 qq/año Cierre de brechas (% rend reales) 50% a + 200%. Dos tesis CV con altos potenciales y tolerancia a estrés

Distribución espacial de los rendimiento de maiz

Pardey y Pingali (2010) Aumentar en 10 ppales paises el y a la media (4.9t/ha) produce 100 mill de tn de maiz.

Eficiencia de uso de recursos e insumos

Disponibilidad de agua alrededor de floración (mm)

Ren

dim

ien

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g m

-2)

0 100 200 300

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80´s

90´s

00´s

Intensificación de la producción

Calviño et al. (2002)

Manejo ecof FS D x amb Ehil x amb SD EUA Unif Fert Malezas

El conocimiento de los procesos y mecanismos determinantes del crecimiento y del rendimiento de los cultivos i) nos orienta en la elección de las prácticas más apropiadas para un manejo eficiente y adecuado de los insumos y recursos. ii) guía al mejorador y al biotecnólogo en la obtención de genotipos de mayor potencial de rendimiento, más eficientes y más adaptados al ambiente. ident ambientes, rasgos apropiados, int entre rasgos, gen x gen, genotipo o gen x ambiente, monitoreo caract secundarios

La intensificación de la producción no sólo debe ser considerada como un aumento en el uso de insumos, sino que debería incluir también la tecnología de procesos y de conocimientos.

Satorre (2004)

Ecofisiología de cultivos

Revolución biotecnológica

•Tolerancia a adversidades biológicas. Aumenta rend y reduce uso de agroquímicos.

•Mejora y diversificación de la calidad alimenticia de los productos agrícolas

•Aumento en el potencial de rendimiento y su estabilidad.

Este último aporte relegado pues involucra mecanismos genéticos y/o fisiológicos más complejos de fuerte interacción con el ambiente. Tolerancia a frío, heladas, sequías, Al, Sales, etc. Importante rol de la ecofisiología.

Herdt 1995; Huang et al. 2002; Toenniessen et al. 2003; De la Fuente y H. Estrella 1999.

Estimaciones globales de pérdidas por fact abióticos 30% (Oerke 2006)

y = 30,7x - 59251R2 = 0,9743

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Oferta de cereales

FAO, 2011

Producir preservando el ambiente

El principal peligro radica en que la agricultura ejerce una gran presión sobre el medio ambiente. Aumento de superficie e intensificación (degrad física y contaminación, resp.) Los principales efectos negativos de la actividad agrícola sobre el ambiente son: • Erosión y degradación del suelo por deforestación y laboreo excesivo (SD, Lab red, franjas, cultivos de cobertura, rotaciones, FBN, etc.) • Contaminación con biocidas que afectan a los vertebrados e insectos benéficos y acumulación de nitratos y otros productos químicos en las napas (transgénicos, control biológico e integrado de plagas, agricultura de precisión, uso racional de agroquímicos, cultivares eficientes en el uso de los fertilizantes, Productos - tóxicos y - persistentes, etc), • Pérdidas de tierra agrícola por salinización, etc. (implementación racional del riego, cultivares tolerantes a sales) • Pérdida de biodiversidad (conservar bosques, selvas, franjas refugio , etc.) Algunas de estas técnicas ya han sido desarrolladas y aplicadas con éxito, otras necesitan de un mayor esfuerzo en investigación y/o adaptación tecnológica

JICA-INTA (2004); Solbrig (2001); INTA (2005); Casafe (2006); Huang et al. (2002; Trewavas (2002); Tilman et al. (2002); Viglizzo et al., 2010.

Producir preservando el ambiente

XIX Congreso Latinoamericano de la Ciencia del Suelo Mar del Plata 16 al 20 de Abril de 2012 Conferencias •Pensando en el 2050. Demandas y desafios para el manejo y uso de suelos. Dr. H. Tiessen (Brasil). •Oportunidades y desafíos de la agricultura conservacionista: Una perspectiva global. Dr. J. Six (USA). •Estrategias para reducir la erosión y preservar la calidad de los suelos (residuos). Dr. H. B. Canqui (USA). •Manejo de nutrientes para una mayor productividad y un menor impacto ambiental. Dr. A. Mallarino (USA). •Mejorando la eficiencia de uso de los fertilizantes fosfatados. Dr. M. McLaughlin (Australia). •¿Como asegurar una buena calidad de agua freática en áreas de agricultura intensiva? Dr. J. Kjear (Dinamarca). •El uso del suelo y los patrones de salinización. Dr. M. Nosetto (Argentina). •Manejo para el secuestro de C en el suelo y la mitigación de emisiones de GEI. Dr. C. Bayer (Brasil). Simposios y Mesas redondas (con participantes de distintos países) •Manejo sustentable de suelos en distintas zonas y climas. •Manejo sitio-específico de recursos e insumos. •Intensificación ecológica de la agricultura. •Recuperación de suelos contaminados. •La erosión de suelos. •Comportamiento de herbicidas en el ambiente suelo. •Aplicación de indicadores de calidad de suelo para el monitoreo agro-ambiental. •Aporte de los agro-ecosistemas al efecto invernadero.

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Años desde 2000

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pacto ambiental

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Producción de cereales e impacto ambiental

Rec – Caz Agric ext Intensific Agric sustentable

Producción de alimentos para las próximas décadas y cuidado del ambiente implica un enorme desafío a nuestra capacidad creativa e innovadora. Planetas tierra. Producir lo que se consume y absorber desechos. Wackernagel

Andrade, 2011

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Años desde 2000

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Años desde Cristo

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Hoy

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Agricultura

Migraciones

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Fósiles

Alternativos

Emis CO2 28 26 Gt 40 Gt Escenario 450ppm CO2 <2ºC

% E

Desafíos: alim, ambiente, energía, CClim, pobreza

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Años

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dos

(%)

Escenarios Antecedentes Filosofía Mundo convencional Mercado Smith Optimismo de mercado No te preocupes Mano invisible Regulación Keynes Compromiso amb y social Equidad, ambiente Mejor uso de mejor tecnología Barbarización Catástrofe Malthus El final está cerca Pob/recursos Mundo fortificado Hobbes Caos social Orden por fuerte liderazgo Maldad del ser humano Gran Transición Nuevo paradigma Mill Sustentabilidad Nuevos valores en la sociedad Sensibilidad Social y ambiental

Escenarios futuros (Raskin et al., 2002)

Oportunidad Comunicaciones reducción de conflictos Internet y la informática rol en forjar círculos virtuosos de ideas, conocimientos e innovaciones. Rol de redes sociales control abusos. Rev. horizontal Energias alternativas, reg consumo, Ef Uso; Estab de la población Confianza, compromiso, part social solidaridad, tolerancia

Se Aceleran distinto a poblacion Estructura cient tec fuerte. Inversion en tec agric disminuye. Evitar ambientalistas y tecnocentristas extremos Politicas reg e incentivos, infraestructura, monitoreo amb, educación,

Eventos de creatividad e innovacción

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Años atrás

Even

tos

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ón

• Podemos lograr los objetivos de satisfacer la demanda futura de productos agrícolas y de alcanzar un mundo sustentable, basados en nuestra capacidad creativa e innovadora.

• El gran interrogante es si queremos hacerlo. Hacer ciencia y tecnología forma parte de nuestra naturaleza, es humano, no podemos volver atrás. Frente a este magnífico potencial tecnológico inherente a nuestra especie, más grande es nuestra culpa por el hambre, la pobreza y la degradación ambiental que hoy experimentamos.

• Debemos lograr que los beneficios derivados de la capacidad de innovar y crear sean para todos y perdurables.

Conclusiones

Muchas gracias

la tecnología y la producción agrícola el pasado y los actuales...

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