Alimentar a 10 mil millones de personas: más comida en menos tierra

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Actualizado el: 14 Dec 2020

Se predice que nuestra población alcanzará los 9,7 mil millones en 2050, por lo que ocuparemos aún más tierra y necesitaremos aún más comida. Sin embargo, como vimos en el capítulo anterior, despejar la tierra con el fin de usarla para la agricultura trae impactos ambientales significativos. Para alimentar de manera sostenible a nuestra población en crecimiento, necesitaremos producir más alimentos por unidad de suelo. Esto significa aumentar el rendimiento del cultivo.

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Aumento del rendimiento de los cultivos

El rendimiento del cultivo indica la cantidad cosechada en un espacio determinado de tierra. En la actualidad, el rendimiento del cultivo suele ser de entre un 20 y un 80% de lo que podría ser. Esta brecha en el rendimiento tiene particular importancia en los países en desarrollo, lo que los convierte en un lugar donde enfocar nuestros esfuerzos en mejorar el rendimiento global de los cultivos.

En este capítulo analizaremos los factores que hacen que el rendimiento del cultivo sea bajo (como el clima, las condiciones de la planta y la calidad del suelo) y luego veremos qué podemos hacer para solucionar estos problemas.

Problema 1: El tiempo y el clima

Las plantas necesitan luz y CO₂ para producir alimento (a través de un proceso llamado fotosíntesis). Pero los mayores obstáculos en el rendimiento del cultivo provienen de la temperatura y de la disponibilidad de agua.

Sin agua, a las plantas les resulta difícil producir alimento y obtener nutrientes. Además, las plantas usan el agua para mantenerse frescas, por lo que requieren de una mayor cantidad cuando la temperatura es más alta.

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Por qué las plantas necesitan agua

Se espera que el cambio climático produzca un aumento de temperatura y una disminución de la disponibilidad de agua en muchas regiones, lo que resultaría en pérdidas devastadoras en el rendimiento del cultivo.

Problema 2: Plagas, malezas y enfermedades

En todo el mundo, se pierde entre un 20 y un 40% de los cultivos a causa de plagas, malezas y enfermedades. Tanto el cambio climático como los sistemas de cultivo intensivo que utilizan muchos agricultores podrían incrementar estas pérdidas.

Sin embargo, esos monocultivos a la vez son más vulnerables a las plagas y enfermedades: si las plagas desarrollan una resistencia a las defensas de una sola planta, ¡se exterminaría todo el campo!

Las amenazas biológicas más graves para el rendimiento del cultivo son las malezas. Si los cultivos no están protegidos, las malezas por sí solas causarían la pérdida de un 32% de los cultivos.

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Las malezas son la amenaza biológica más grande para los cultivos

Los controles de malezas, como los herbicidas y la labranza, previenen más de dos tercios de estas pérdidas. Sin embargo, el uso excesivo de herbicidas ayuda a que las malezas desarrollen una resistencia, y la eliminación física de las malezas mediante la labranza contribuye a la degradación del suelo.

Problema 3: Degradación del suelo

El nitrógeno, el fósforo y el potasio son tres de los nutrientes más importantes que colaboran con el crecimiento de las plantas. Si hay deficiencia de alguno de estos elementos, el rendimiento de los cultivos se verá limitado de manera considerable.

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Elementos importantes en la nutrición de las plantas

Hasta ahora, hemos hablado sobre tres problemas (la calidad del suelo, las plagas y el clima) que reducen el rendimiento del cultivo de manera significativa. Ahora bien, ¿qué podemos hacer para solucionarlos?

Solución 1: Mejorar la calidad del suelo

Todo el material biológico, ya sea vivo o muerto, que está dentro del suelo se llama materia orgánica.

Aumentar la cantidad de materia orgánica en el suelo será esencial para mejorar la calidad del suelo. ¿Por qué?

  1. Los nutrientes se liberan al suelo cuando los microbios del suelo descomponen los organismos muertos.
  2. Los microbios del suelo compiten con las plagas de las plantas, y también pueden aumentar la capacidad de las plantas de defenderse frente a las enfermedades.
  3. El aumento de la materia orgánica del suelo aumenta la cantidad de carbono que puede ser almacenada en el suelo.
  4. La materia orgánica del suelo mantiene el suelo unido, mejorando la capacidad del suelo para retener agua y reduciendo el riesgo de erosión del suelo.
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Beneficios de la materia orgánica del suelo

Cuando el suelo queda despejado, pierde más agua por evaporación y se encuentra en mayor riesgo de ser arrasado por el viento y la lluvia. Los suelos despejados también son más vulnerables a las malezas. Se pueden sembrar cultivos de cobertura que tienen un crecimiento rápido, como el centeno y el trigo sarraceno, para que compitan con las malezas y protejan el suelo.

Otra alternativa es agregar un material de cobertura orgánica, como la paja, para proteger la superficie del suelo. A esto se le llama mantillo o acolchado.

Regar de manera más eficiente ayuda a reducir la degradación del suelo y permite que se produzcan más cultivos con menos agua.

Solución 2: Agroecología

En los sistemas naturales, los nutrientes atraviesan ciclos entre las plantas y el suelo a medida que las plantas crecen y mueren.

Image of Ciclo natural de nutrientes

Ciclo natural de nutrientes

Al cultivar la tierra, estos ciclos se rompen porque las plantas son cosechadas antes de que puedan devolver los nutrientes al suelo.

Image of Flujo de los nutrientes en un sistema agrícola

Flujo de los nutrientes en un sistema agrícola

La agroecología es una estrategia de cultivo que busca imitar estos ciclos naturales. Al emplear las relaciones entre las plantas, los animales y su entorno, los sistemas agroecológicos minimizan la necesidad de aportes externos, lo que aumenta su productividad y sostenibilidad, a la vez que reduce la contaminación y los desechos .

Los distintos cultivos necesitan distintos niveles de nutrientes. Por lo tanto, al producir distintos cultivos en el mismo suelo, ya sea en conjunto o con rotación, se utilizan los nutrientes disponibles de manera eficiente, sin agotarlos.

Image of Rotación de cultivos y cultivo intercalado

Rotación de cultivos y cultivo intercalado

El cultivo intercalado también agrega diversidad a los sistemas agrícolas. Los sistemas con mayor diversidad pueden resistir mejor a los impactos, tanto naturales como económicos.

Observemos un ejemplo de dicho sistema. En la agroforestería, los cultivos (y a veces el ganado) crecen junto con árboles en la misma tierra.

Entonces, ¿qué es lo genial de esto ?

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Agroforestería

Los árboles albergan una cantidad significativa de carbono en la madera y en las raíces. Además, al mejorar la calidad del suelo, ¡también aumentan su capacidad de capturar CO₂ de la atmósfera!

Cuando se siembran distintos cultivos en la misma tierra, las plagas y las enfermedades tienen menos probabilidades de dañar a los cultivos.

Algunas plantas pueden proteger a los cultivos de las plagas a través de la señalización celular . Esto realmente puede hacer maravillas. En el este y sur de África, las orugas perforadoras provocan una reducción del rendimiento del maíz ¡hasta en un 80%!

Las mariposas adultas de las orugas perforadoras ponen huevos en los cultivos de maíz. Sin embargo, prefieren ponerlos en el pasto de Napier y así se les aleja por “atracción” del cultivo si se siembra pasto de Napier en el borde del campo.

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Atracción

En cambio, una planta llamada Desmodium uncinatum produce sustancias químicas que repelen a las mariposas. También protege a los cultivos de las malezas parásitas.

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Repulsión

Cuando se utilizan en conjunto, estas plantas crean una fuerte defensa de "atracción-repulsión" contra los insectos y las malezas:

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Sistema de atracción-repulsión

Además de brindar protección a los cultivos, el Desmodium pertenece a un grupo de plantas que son capaces de agregar nitrógeno al suelo. Estas plantas (entre las que también se encuentran los guisantes y los frijoles ) tienen un trato especial con respecto a ciertos grupos de bacterias que viven dentro de sus raíces. Estas bacterias capturan el nitrógeno de la atmósfera y se lo dan a la planta a cambio de alimento.

Parte de este nitrógeno termina en el suelo de alrededor. Por lo tanto, al producir estos cultivos por rotación o en combinación con otros, se recupera el nitrógeno del suelo y se reduce la necesidad de utilizar fertilizantes.

Solución 3: Agricultura de precisión

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Agricultura de precisión

La calidad del suelo varía de manera considerable dentro de un mismo campo, tanto en lo espacial como en las distintas estaciones. La agricultura de precisión implica el uso de tecnologías para medir esta variabilidad y adaptarse a ella. Mediante el uso de sensores y muestreos en el sitio, la aplicación del agua, fertilizantes y pesticidas puede ser optimizada para maximizar el rendimiento de los cultivos, y a la vez minimizar los desechos .

La agricultura de precisión reduce los costos económicos y ambientales del cultivo . ¿Cómo?

  1. Evita las emisiones innecesarias de óxido nitroso y la contaminación de nutrientes causadas por el uso ineficiente de fertilizantes (ver el capítulo anterior).
  2. Se requiere de menos cantidad de energía si solo se riegan las plantas que necesitan agua.
  3. Reduce la acumulación del exceso de plaguicida, lo que minimiza el riesgo de que las plagas desarrollen resistencia y limita el derrame de estas sustancias tóxicas en los ecosistemas locales.

Se pueden observar las condiciones de las plantas y el estado de los nutrientes a través de sensores y escáneres acoplados a los tractores, y se pueden utilizar drones para escanear por encima del campo y encontrar malezas y otras plagas.

La inteligencia artificial y el GPS se pueden utilizar para optimizar los recorridos de los tractores, lo que minimiza la compactación del suelo y mantiene el nivel de uso de combustible tan bajo como sea posible.

De hecho, ¡el uso de los tractores se debería evitar por completo! Se han desarrollado robots autónomos que aplican fertilizantes y pesticidas directamente donde es necesario. El uso de estos robots reduce los costos de la mano de obra, la compactación del suelo y las emisiones de CO₂.

Los robots también se pueden usar para desmalezar sin usar sustancias químicas. Por ejemplo, se puede dar un golpe de electricidad a las malezas, y así evitar el uso de herbicidas químicos.

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Robots para desmalezar sin sustancias químicas

Los robots no son baratos, y el costo ha impedido que muchos agricultores adopten estas prácticas, especialmente en los países en desarrollo. La transferencia de tecnologías nuevas y antiguas a estas regiones será esencial si queremos producir alimentos suficientes. Esto requerirá inversiones significativas, así como el intercambio de conocimientos y recursos entre los diferentes países.

Conclusiones

Está claro que se necesita hacer modificaciones en los métodos agrícolas tradicionales. Se necesitarán soluciones tanto naturales como tecnológicas para mejorar el rendimiento del cultivo y a la vez reducir el desecho el uso de recursos. Pero, ¿qué tal si se pudieran mejorar los cultivos en sí?

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