AGROECOSISTEMAS RESUMEN En el presente apartado nos

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AGROECOSISTEMAS
RESUMEN
En el presente apartado nos proponemos poner en funcionamiento algunos de los conceptos visualizados en la teoría ecológica para la comprensión de las problemáticas biológicas y socioeconómicas que giran alrededor de la práctica agronómica. Se manifiesta un gran interés por
comprender a los sistemas productivos como ecosistemas transformados y como resultantes de
una producción humana. Es decir describiremos y analizaremos los AGROECOSISTEMAS como
una producción humana que aplica objetivos a los mismos y maneja poblaciones, comunidades,
interacciones, ciclo de materiales y flujos de energía en pos de lograr un objetivo dado.
INTRODUCCIÓN
Comenzamos el presente apartado definiendo el ecosistema como la unidad que integra la
comunidad biológica en interacción con el ambiente físico y comprendiendo que el hombre modifica
al ecosistema natural con el objetivo de producir bienes para satisfacer sus necesidades, de este
modo el ecosistema se transforma en un agroecosistema. Ambos (ecosistema y agroecosistema)
mantienen en común el hecho de que se puede comprender su estructura y funcionamiento a partir
de conceptos básicos de ecología como interacciones biológicas, propiedades emergentes de poblaciones y ecosistemas( flujos de energía y ciclo de materiales)
1. Importancia del estudio de los agroecosistemas
De todas las acciones humanas que modifican el ambiente, el establecimiento de agroecosistemas es el que afecta a la mayor superficie terrestre (Solbrig 1999). En efecto, según estimaciones recientes (Solbrig, op. cit.), más de la mitad de la superficie de la corteza ha sido destinada
a la práctica de la agricultura (12%), la ganadería (25%) o la plantación de bosques artificiales
(15%).
La agricultura utiliza un capital natural renovable que produce un flujo continuo de bienes y
servicios. La capacidad de las plantas de transformar la energía lumínica en productos de cosecha, está determinada y condicionada en los sistemas agrícolas, determinada por factores ambientales (temperatura, agua, humedad, plagas, etc.) y condicionada por el suministro de ciertos
recursos que no pueden considerarse totalmente renovables, como son los combustibles fósiles y
los recursos minerales; esto en un contexto socioeconómico y político que también actúa como
condicionante. Como consecuencia de estos últimos condicionantes, en la agricultura moderna se
manifiestan problemas tales como: dependencia creciente de combustibles fósiles, disminución de
la eficiencia energética de los sistemas productivos, pérdida de la capacidad productiva de los
suelos, contaminación de aguas, pérdida de la variabilidad genética, etc., a raíz de esto existe un
consenso creciente acerca de qué para el logro de una agricultura sustentable es necesario un
cambio en la forma en que se han abordado los sistemas agropecuarios. En esta línea Sarandón
(2002) plantea que “hasta el momento, se ha privilegiado el estudio de los componentes del
agroecosistema por sobre el conocimiento de las interrelaciones entre ellos. Se hace necesario
entonces, incorporar la visión sistémica, esto es, abordarlos como un tipo especial de ecosistema,
teniendo en cuenta las interacciones de todos sus componentes físicos, biológicos, socioeconómicos y el impacto ambiental que éstos producen”. El agroecosistema es el objeto de estudio y
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práctica para la agronomía ya sea bajo un modelo convencional de producción como bajo un modelo agroecológico.
2. Concepto de agroecosistema:
El agroecosistema es un tipo de ecosistema, es decir, un grupo de componentes bióticos
y abióticos relacionados en un tiempo y espacio determinados, bajo control humano, con el fin de
producir alimentos, fibras y combustible. (Elliot y Cole, 1989)
De acuerdo con Soriano y Aguiar (1998), un agroecosistema puede ser entendido como un
ecosistema que es sometido por el hombre a frecuentes modificaciones de sus componentes bióticos y abióticos. Estas modificaciones afectan prácticamente a todos los procesos estudiados
por los ecólogos y abarcan desde el comportamiento de los individuos y la dinámica de las poblaciones hasta la composición de las comunidades y los flujos de materia y energía (Ghersa y Martínez-Ghersa 1991, Hald 1999, entre otros).
La magnitud de las diferencias entre los ecosistemas naturales y agrícolas depende de la
intensidad de manejo y de los niveles de modificación. Una vez que el ecosistema natural es modificado y convertido en un agroecosistema, la estabilidad biológica y la elasticidad original se
alteran y son reemplazados por una combinación de factores ecológicos y socio-económicos que
deberían buscar estabilidad, continuidad y producción.
3. Los ecosistemas naturales y los agroecosistemas
Los conceptos desarrollados por la ecología para la descripción y comprensión de los ecosistemas naturales resultan pertinentes para la comprensión y manejo de la estructura y funcionamiento de los agroecosistema. De este modo los ecosistemas naturales y los agroecosistemas
encuentran varias similitudes: poseen diferentes niveles tróficos, en donde se fija, transforma y
transfiere la energía; se sintetiza y degrada la materia orgánica; se asimilan y metabolizan nutrientes; poseen entradas y salidas de diferentes elementos; presentan diferentes formas de diversidad biológica; están insertos en un proceso de sucesión, etc.
Sin embargo, por el hecho de estar sometidos a una serie de alteraciones de un orden
particular, como labores agrícolas, fertilización, riego, extracción periódica de biomasa, reducción
de la diversidad biológica, aplicación de pesticidas, fragmentación del paisaje, etc. determina que
algunos de sus rasgos estructurales y el ritmo y naturaleza de algunos procesos sean distintos a
los ecosistemas naturales, donde no existe intervención humana.
Odum (1984) describe 4 características principales de los agroecosistemas:
1. Los agroecosistemas requieren fuentes auxiliares de energía, que pueden ser humana,
animal y combustible para aumentar la productividad de organismos específicos.
2. La diversidad puede ser muy reducida en comparación con la de otros ecosistemas.
3. Los animales y plantas que dominan son seleccionados artificialmente y no por selección
natural.
4. Los controles del sistema son, en su mayoría, externos y no internos ya que se ejercen
por medio de retroalimentación del subsistema.
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A estas cuatro características y siguiendo la propuesta sistémica de análisis realizada por
Sarandon, palabras arriba, podemos agregar que los sistemas agrícolas son resultantes de la
interacción compleja entre procesos biológicos, químico-físico y sociales externos e internos. Nosotros como seres humanos intervenimos sobre los agroecosistemas ejerciendo dominación sobre los componentes y las interacciones existentes. Son los agentes sociales los que le dan las
características a los agroecosistemas, por que son ellos lo que les asignan propósitos y objetivos;
que según las condiciones históricas y actuales de estos tipos sociales agrarios (gran productor
capitalizado, minifundista, campesino, etc.) y como interaccionan con el contexto socioeconómico
y político, será las particularidad del sistema productivo. Por lo tanto, las estrategias agrícolas no
sólo responden a limitantes / presiones del medio ambiente, presiones bióticas y del proceso de
cultivo, sino que también reflejan estrategias humanas de subsistencia y de posicionamiento económicos.
Las principales diferencias biológicas entre un ecosistema natural y un agroecosistema se
resumen en la Tabla 1.
Tabla nº 1: Principales diferencias entre un ecosistema natural y un agroecosistema.
Ecosistema Natural
Agroecosistema
Poco notorios, varían gradualmen- Bien definidos
te.
Continuidad temporal. Con mayor continuidad temporal, Sometidos a disturbios y perturbaciosin grandes alteraciones.
nes periódicas, que alteran su persistencia.
Diversidad.
Más diversos y se ocupan la ma- Menos diversos, no se ocupan inteyoría de los nichos.
gralmente los nichos.
Heterogeneidad de
Compleja.
Simple.
Hábitat.
Especies dominantes. Suelen tener varias especies do- Una o muy pocos especies dominanminantes o codominantes.
tes.
Poblaciones.
Individuos con diferentes genoti- Individuos de idéntico o similar genopos, de varias edades y con distin- tipo, igual o similar edad y semejante
to vigor.
vigor.
Ciclado de nutrientes. Tiende a ser cerrado.
Es abierto.
Interacciones.
La regulación biológica es muy La regulación biológica es escasa,
importante.
interacciones reducidas por manejo
agronómico.
Redes tróficas.
Complejas y largas.
Simples y cortas.
Aporte de energía y Nulo o despreciable. Dependen Dependen de la incorporación de
nutrientes externos.
sólo del aporte que naturalmente subsidios energéticos, de materiales,
ocurre.
de trabajo y de información.
Productividad prima- Alta.
Alta.
ria bruta.
Productividad prima- Media a baja.
Alta.
ria neta.
Fenología.
No sincronizada.
Sincronizada
Etapa sucesional.
Maduros, clímax.
Primeras etapas de sucesiones secundarias.
CATEGORIAS
Límites espaciales.
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Estas diferencias se hacen más o menos notorias cuanto mayor es el grado de intervención del hombre, así un manejo convencional agranda las diferencia por simplificación del agroecosistema (monocultivo de vid) y un manejo agroecológico acerca las categorías observadas en la
tabla n°1 .
4. Componentes del agroecosistema
Considerando la teoría de sistemas, debemos describir para los agroecosistemas: componentes, límites, entradas y salidas e interacciones entre los componentes.
4.1. Componentes bióticos:
Se agrupan según la fuente de energía que utilizan en: productores, consumidores primarios o
herbívoros, consumidores secundarios o carnívoros y descomponedores.
Productores primarios: transforman y acumulan la energía lumínica en forma de energía química en los enlaces de los productos orgánicos sintetizados a través de la fotosíntesis. Incluyen
las especies de cultivo, las “malezas” y la vegetación circundante.
Consumidores primarios o herbívoros: se ubican en un nivel trófico superior y consumen
parte de la biomasa acumulada por los productores. Comprenden a insectos, liebres, hongos,
aves y también al ganado: vacas, ovejas, etc.
Consumidores secundarios o carnívoros: parte de la biomasa acumulada por los consumidores primarios es consumida por los carnívoros. Comprende a aves rapaces, predadores de
insectos, parásitos de los animales, etc.
El hombre puede ubicarse en el segundo y/o tercer eslabón de la cadena, según la fuente de su
alimentación.
Descomponedores: son también consumidores, pero se alimentan del tejido muerto de los
otros organismos. Intervienen en la descomposición de la materia orgánica y en el ciclado de
nutrientes.
4.2. Componentes abióticos
En el caso de los agroecosistemas además del suelo, nutrientes inorgánicos, agua, clima
se incluyen los alambrados, corrales, casas, galpones, maquinarias, etc.
4.3. Componentes socio-económicos:
Como dijimos con anterioridad la complejidad del agroecosistema deriva no sólo de las
interacciones ecológicas que operan en él, sino de las que se producen entre éstas y los componentes socioeconómicos que el hombre ubica en el eje de la actividad agrícola.
El componente socioeconómico es de gran complejidad y dinámica, incluye desde las relaciones laborales en forma predial (mano de obra asalariada, familiar, relación de salarios), el efecto de otros agroecosistemas con similares o diferentes propósitos, las lógicas y trayectorias productivas, la tecnología, los precios, los mercados (producción, distribución y consumo), la propiedad o no de la tierra, el acceso a créditos y mercado y hasta la política económica y agrícola en
particular. Estos factores o elementos constitutivos de los agroecosistemas pueden influir en los
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sistemas agrícolas tan decisivamente como una sequía, un ataque de plagas o la disminución de
los nutrientes en el suelo.
De este modo y reforzando lo dicho anteriormente “El resultado de la interacción entre características endógenas, tanto biológicas como ambientales en el predio agrícola y de factores
exógenos tanto sociales como económicos, generan la estructura particular del agroecosistema.
Por esta razón, a menudo es necesaria una perspectiva amplia para distinguir la diversidad de
agroecosistemas, de manejos y lógicas productivas, no sólo para explicar el funcionamiento o
impacto sobre la sociedad del mismo, sino para realizar un asesoramiento y manejo apropiado.
5. Límites y estructura del agroecosistema
Según el objetivo del estudio de un agroecosistema debemos reconocer o definir sus límites, lo cual resulta indispensable para definir entradas y salidas del mismo. Una correcta definición
de los límites del sistema, requiere tener en cuenta los niveles jerárquicos. Un sistema puede ser
subsistema de uno de mayor jerarquía y a su vez contener varios subsistemas. Según Hart (1985)
propone que para cualquier estudio, debe tenerse en cuenta por lo menos tres niveles jerárquicos:
el sistema que nos interesa, el que está por encima o lo contiene y los subsistemas o componentes del mismo.
Esto cobra particular importancia cuando consideramos el impacto ambiental de la agricultura, ya sea dentro del predio como hacia fuera (erosión, contaminación de aguas abajo, etc)
Los agroecosistemas se pueden analizar a escala espacial: a nivel cuenca, región, finca,
parcelas, plantas, y a una determinada escala temporal: año/s, estación, ciclo productivo, etapa
de cultivo, etc.
La estructura de un sistema puede ser simple o compleja y depende de: número y tipo de
componentes y del arreglo entre los componentes. Un ecosistema puede tener numerosos componentes, por ejemplo una selva tropical donde coexisten muchas especies, o pocos componentes, como un sistema de cultivo de trigo. El arreglo entre los componentes determina las interacciones entre ellos: puede ser del tipo competitivo, cuando utilizan los mismos recursos o trófico,
cuando uno sirve de alimento a otro, entre otras..
6. Procesos en el agroecosistema
6.1. Flujo de energía:
El flujo de energía es uno de los modelos conceptuales que mejor organiza el conocimiento disponible acerca del funcionamiento de los ecosistemas. El diagrama de flujo de energía establece un puente entre disciplinas al relacionar conceptos físicos tales como las leyes de la termodinámica, con procesos bioquímicos, como la fotosíntesis y la respiración o biológicos como las
interacciones entre especies.
La comparación del diagrama de flujo de energía entre los sistemas naturales y los sistemas manejados por el hombre, permite visualizar las modificaciones en los flujos y los recursos
que se imponen en los agroecosistemas por el manejo humano y con ello comprender las prácticas de manejo.
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En los ecosistemas terrestres en general, la principal entrada de energía es la radiación
solar. La cantidad de radiación incidente varía a lo largo del año y con la latitud. Por ejemplo en
Tierra del Fuego en invierno será sólo 1,5 MJ/m2.día mientras que en Misiones en un día de verano puede alcanzar los 22 MJ/m2.día.
De la radiación solar incidente, la radiación PAR (fotosintéticamente activa, entre 400-700
nm) constituye menos de la mitad de la radiación incidente. De la radiación incidente parte es interceptada por las hojas, lo cual depende del índice de área foliar y el resto se pierde como calor y
reflexión desde el suelo. De la radiación interceptada por las hojas parte es absorbida y otra parte
se pierde bajo reflexión y transmisión que dependen del ángulo y de las características de la superficie foliar. De la radiación que absorben las hojas, solo una pequeña parte, entre el 1% y 2%
la radiación incidente PAR, se fija como estructuras orgánicas por la baja eficiencia del aparato
fotosintético.
Los productos de la fotosíntesis constituyen la Productividad Primaria Bruta (PPB) y luego
lo que no es respirado y que se acumula como biomasa es la Productividad Primaria Neta (PPN).
La biomasa acumulada en los vegetales queda disponible para los niveles tróficos superiores y en
cada transferencia de energía de un nivel trófico a otro, habrá salida de energía en forma de calor
que dejará de estar disponible para el siguiente nivel trófico, con la consiguiente reducción de la
energía total disponible. La eficiencia de transferencia trófica posee valores promedios del orden
del 10%, que es la energía que pasa de un nivel trófico a uno superior.
En un agroecosistema, el manejo procura conducir la energía solar hacia la obtención de
ciertos productos vegetales o animales. Las intervenciones del hombre en el agroecosistema requieren energía que se aplica en forma de subsidio para el manejo de la radiación solar. De este
modo, el hombre, puede en primera instancia regular la intercepción de la radiación solar incidente por el manejo de canopia, área foliar o cobertura vegetal (recordemos que la luz, como fotón,
es un recurso de vital importancia, por tanto fotón no interceptado es fotón perdido). En segunda
instancia, se puede a través de la aplicación de subsidios de energía como pueden ser el riego y
la aplicación de fertilizantes, mejorar la eficacia fotosintética de sistema y por ello disponer de mayor energía acumulada que puede ser traducida en mayor cosecha. Así y en forma conceptual, el
componente “productores primarios” del agroecosistema aumenta su tamaño.
Esa PPN acumulada en el compartimento de los productores primarios, puede repartirse
de distintas formas entre los individuos de la comunidad vegetal. Las relaciones de competencia
determinan en buena medida esa partición de la biomasa. En el caso de los agroecosistemas, el
hombre aplica subsidios energéticos para regular la competencia interespecífica con la aplicación
de herbicidas, desmalezado mecánico o manual, y también, regula la competencia intraespecífica
a través de la densidad de plantas de cultivo y manejo de la canopia. Por último otra forma de
optimizar el flujo de energía a cosecha es mejorar el índice de cosecha o la facción de la PPN
cosechable.
En definitiva nosotros como agrónomos hacemos uso de diferentes formas de energía
auxiliar (mano de obra, química, combustibles) para componer y dinamizar nuestro agroecosistema hacia objetivos de producción. Así surgen diferentes fases del flujos de energía a regular y
tipo de subsidio a aplicar. Por ejemplo, la aplicación de insecticidas y fungicidas reduce el flujo de
la PPN del cultivo hacia los insectos y hongos plagas (consumidores primarios) En el caso de un
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agroecosistema pastoril se trata de reducir la proporción de la productividad primaria que no utilizan los herbívoros mediante el mantenimiento de cargas relativamente altas (aumentando la fracción consumida), de reducir la proporción de energía consumida que no es asimilada mediante la
utilización de forrajes de alta digestibilidad (aumentando la fracción asimilada), y de reducir la
respiración de los herbívoros a través de la provisión de sombra, abrigo y disminución del movimiento de los animales. En estos sistemas también se controlan parásitos y enfermedades (consumidores secundarios) del ganado apuntando a disminuir la energía metabolizada de las que se
alimentan estos. y se trata de no afectar la porción del flujo que va de los insectos a los enemigos
naturales (consumidores secundarios) de esas plagas.
En la figura 1 (extraída de Oesterheld, 2008) sobre el flujo de energía en el período de un
cultivo de maíz, puede observarse la magnitud de las pérdidas de radiación, tanto en el paso de la
absorción como en el de producción primaria. Las pérdidas de radiación por no absorbición, corresponden a todo el período de barbecho (sin cultivo) y a los períodos de crecimiento y senescencia en que el cultivo no llega a absorber toda la radiación incidente. Luego hay pérdidas de
energía por respiración y transpiración del cultivo. Es notable la pequeña proporción de energía
obtenida en el grano en relación con la radiación PAR incidente (1,8%) o sería 0,9% si se tomara
toda la energía incidente. También debe resaltarse la pequeña relación entre los subsidios de
energía en comparación con los ingresos de energía solar (85 vs. 25500), pero al mismo tiempo
ese pequeño subsidio transforma un sistema natural en uno que produce granos. Por otro lado el
subsidio no es pequeño en relación a lo que se obtiene por la cosecha (85 vs. 470).
Figura 1
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6.2. Ciclos de los materiales:
Los materiales que forman la materia orgánica proceden del ambiente, donde están como
moléculas inorgánicas. Los autótrofos los incorporan a la materia orgánica mediante el proceso de
fotosíntesis y por absorción de nutrientes. Los materiales circulan como compuestos orgánicos a
través de los seres vivos siguiendo las mismas rutas de la energía y vuelven de nuevo al ambiente como sustancias inorgánicas cuando los organismos descomponedores usan la materia orgánica como combustible para cubrir sus necesidades de mantenimiento y crecimiento (respiración).
Estos materiales inorgánicos pueden ser incorporados de nuevo a la materia orgánica por los autótrofos. A diferencia de la energía, que fluye a través del ecosistema, desde una fuente (luz solar)
hasta un sumidero (biomasa/ respiración) los materiales pueden circular indefinidamente entre el
medio y los seres vivos.
Los materiales inorgánicos se dividen según su lugar de residencia en el medio: atmosféricos (C, N, O) y sedimentarios cuando forman parte de las rocas o estan en el suelo (P, K, Ca,
Mg, Na, S, etc.).
Al contrario de lo que ocurre en los ecosistemas naturales, en los cultivos el reciclado de
materiales es escaso y con baja dinámica, siendo la vía principal auxiliar de ingreso los abonos y
fertilizantes y de salida la cosecha y la erosión del suelo o indisponibilidad de nutrientes. Por tanto
hay una constante pérdida de materiales por las nombradas salidas, que obliga a una asistencia
permanente (el abonado con fertilizantes orgánicos o inorgánicos que repone los materiales exportados o perdidos) sí es que queremos mantener una determinada producción a través de los
años.
En la actualidad la pérdida de suelos agrícolas por erosión hídrica y eólica es un grave
problema, se estima que se pierden anualmente entre 13 y 40 tn/ha.año de suelos agrícolas,
mientras que en los suelos no destinados a la agricultura este valor se reduce a 0,01 y 2
tn/ha.año. (Pimentel y Kounang, 1998).
Tabla 2: Entradas y salidas de materiales en un sistema agrícola.
Entradas
Salidas
Liberación del suelo; Fijación atmosférica; Lluvia o agua; Fertilizantes; Estiércoles de los animales
Cosechas (vegetal o animal); Lixiviación ; Desnitrificación y volatilización ; Erosión ; Quema o exportación de rastrojos- Eliminación de la cubierta vegetal ; Escorrentía.
Los materiales que principalmente se agregan a los cultivos son N y P. Los fertilizantes
inorgánicos proceden de rocas fosfatadas en el caso del P y de la atmósfera en el caso del N, de
donde es fijado industrialmente con el método Haber y transformado en amoníaco. La fijación industrial del N atmosférico requiere mucha energía, entre 12.300 y 18.300 kcal por kg. de N (Fluck
& Baird, 1980) que proviene de combustibles fósiles.
Los fertilizantes inorgánicos son solubles y pasan directamente a la solución del suelo,
donde están inmediatamente disponibles para las plantas. Si no son absorbidos, se lixivian (nitratos) o se inmovilizan (fósforo).Las salidas de nitrato del ecosistema van a acuíferos y ecosistemas
acuáticos, contaminando el agua. Los fertilizantes orgánicos como estiércol, compost y residuos
de cosecha, entre otros, no proporcionan inmediatamente N y P a la solución del suelo, ya que
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primero debe descomponerse la materia orgánica, por lo que la liberación paulatina hace más
difícil la pérdida de N o la inmovilización del P. Además es clara su contribución a la estructura del
suelo con sus beneficios correspondientes en materia de permeabilidad y aireación.
En la figura 2 se esquematiza la circulación del N y P en los cultivos (extraído de Fernández Ales y Leiva Morales, 2003)
Figura 2
6.3. Sucesión:
Los ecosistemas no son estáticos, sino que tienden al desarrollo que culmina con el establecimiento de un ecosistema estable en el clímax. En el clímax, la productividad PPN es generalmente cercana a 0, es decir que la fotosíntesis es similar a la respiración.
En el caso de los agroecosistemas, el manejo humano los mantiene en etapas sucesionales tempranas, que son las de mayor productividad PPN. Sin embargo, los agroecosistemas, como todos los ecosistemas tienen una tendencia hacia la complejidad y hacia la madurez. El productor a través de un disturbio (labranzas) elimina la vegetación dejando a disposición recursos
para ser ocupados principalmente por el o los cultivos seleccionados, pero espontáneamente aparecen otros componentes del sistema que no fueron sembrados (“malezas”) y ocupan recursos
disponibles. En la Figura 3 se esquematiza la sucesión de un ecosistema interrumpida por el
establecimiento de un cultivo.
El mantenimiento del estado juvenil de nuestro agroecosistema es un primer paso para
lograr la máxima productividad, pero debe ser hecho a costa de invertir energía en forma de trabajo o herbicidas para revertir esta tendencia natural hacia la complejidad. Mientras más alejado
esté nuestro sistema del sistema maduro de nuestra zona, mayor será la cantidad de energía que
tendremos que invertir para mantenerlo en ese estado. Por ejemplo, no es lo mismo mantener una
pastura polifítica en la Pampa Húmeda cuya formación climáxica es el pastizal, que mantener la
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producción de tomate en Mendoza cuya formación climáxica es una estepa arbustiva del desierto.
En este último caso se requieren más subsidios de energía.
Figura 3
Esquema de sucesión en un ecosistema
natural desde etapas temprana a tardías.
Interrupción de la sucesión natural
por un disturbio (desmonte)
Esquema de poblaciones
en un agroecosistema
Mantenimiento del agroecosistema mediante en
etapas tempranas mediante disturbios (Labranza)
En un ecosistema natural maduro, prácticamente todos los recursos están ocupados. En
las primeras etapas de cultivo, existen una gran cantidad de recursos disponibles: agua, luz, nutrientes, etc. pero no todos pueden ser usados por el o los cultivo hasta mucho tiempo después.
Esos recursos son utilizados por otras especies (“malezas”) o se pierden o salen del sistema
(caso nitratos). Por lo tanto en los agroecosistemas la utilización de recursos es ineficiente, hay un
desfasaje entre los recursos que se suministran y los componentes que están en condiciones de
utilizarlos en un momento dado. Esto está relacionado a la baja diversidad de especies en relación a la alta disponibilidad de recursos. Se ha demostrado que los sistemas más diversos aprovechan mejor los recursos y tienen mayor productividad que los sistemas menos diversos (Hector
et al, 1999).
6.4. Procesos de regulación biótica
Las interacciones entre especies condicionan la cantidad de energía que fluye por las distintas rutas de la red trófica. Las especies de un mismo nivel trófico compiten por el alimento, de
tal manera que la más competitiva consume más recurso y por allí fluirá más energía que por la
ruta que parte de sus competidores. Como consecuencia si modificamos la abundancia de una
población en una red trófica esto va a repercutir en sus presas, competidores y predadores, lo que
a su vez afectará a presas, competidores y predadores de éstos.
La agricultura consiste básicamente en manipular las redes tróficas de los ecosistemas
para desviar la mayor parte de la energía hacia las poblaciones humanas y con ello, no solamente
afecta a las poblaciones que le interesan sino a todas.
El hombre utiliza métodos diversos para controlar las plagas (malezas, insectos, enfermedades) de los cultivos, ya sea métodos químicos, mecánicos, biológicos, culturales y preventivos,
con efectos muy diversos sobre los agroecosistemas y los ecosistemas naturales circundantes.
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Los métodos poco específicos, afectan no solamente a las especies que se pretenden erradicar,
sino también a organismos de niveles tróficos superiores (parásitos y predadores), lo que a largo
plazo contribuye a incrementar las poblaciones de plagas, al carecer de especies que las consuman. Además, el uso de plaguicidas y herbicidas poco degradables puede dar lugar a fenómenos
de bioacumulación en las cadenas tróficas de ecosistemas naturales adyacentes y pueden afectar
también al hombre. Los métodos biológicos tampoco están exentos de efectos ambientales negativos, ya que si se introducen enemigos exóticos de las plagas, estos pueden escapar a ecosistemas naturales circundantes e integrarse en sus cadenas tróficas, con efectos imprevisibles.
La lucha integrada de plagas, la cual consiste en el uso combinado de varios métodos de
control con el menor impacto posible sobre el medio ambiente, requiere un buen conocimiento de
la ecología de la especie a combatir, así como de las condiciones ambientales y la estructura de
las cadenas tróficas de los agroecosistemas, sumado a que debe ser compatible con las prácticas
de manejo encaminadas a obtener una aceptable producción del agroecosistema.
7. Diversidad en el agroecosistema
Este concepto se relaciona con las características estructurales de la comunidad biótica
del ecosistema, como la riqueza especies que la forman y la forma que se distribuyen los recursos
disponibles entre ellos.
La diversidad de una comunidad es la riqueza de especies afectada por la equitatividad
entre ellas. La abundancia relativa de las especies se puede medir como número de individuos,
biomasa o cobertura.
La diversidad puede considerarse desde distintas dimensiones: genética (variabilidad en
los genes: variedades, híbridos, clones), de especies, funcional (procesos de fijación biológica,
ciclaje de nutrientes, descomposición de la materia orgánica, polinización, etc.), temporal (grado
de heterogeneidad en el tiempo: rotaciones, ciclos diferentes), espacial (distintos cultivos, cortinas
forestales, cercos vivos).
A su vez, según la escala espacial considerada, la diversidad puede ser:
Diversidad alfa: es la diversidad en cada parcela de la explotación: un maizal, un pastizal, un
viñedo. La diversidad alfa en general es baja en los cultivos muy subsidiados (fertilizantes, labranzas, herbicidas, plaguicidas). En el caso de los pastizales es muy variable, dependiendo de la
carga ganadera y del manejo.
Diversidad beta: es la diversidad de parcelas que forman una explotación, es la diversidad del
paisaje. Una explotación agrícola será muy diversa si tiene muchas parcelas pequeñas de diferentes cultivos, combina agricultura con ganadería y será poco diversa si es un monocultivo.
La agricultura moderna se caracteriza por su uniformidad a nivel genético y específico (ej:
híbridos simples de maíz), a nivel de parcela (toda la parcela sembrada con la misma especie, sin
malezas), a nivel finca (grandes superficies con unos pocos cultivos) y a nivel región (zonas productoras de determinados cultivos) lo que se traduce también en uniformidad del paisaje.
Hay una relación entre la diversidad de los agroecosistemas y la estabilidad productiva. La
producción de un cultivo de una variedad de una especie es más susceptible a variaciones ambientales y a ataque de plagas y enfermedades que un policultivo por ejemplo. Esto se debe a que
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en sistemas con más componentes (de estructura más compleja), el disturbio externo tiene más
oportunidades de ser canalizado y disipado, que en sistemas simples con menos componentes
(de estructura simple) (Viglizzo, 1994).
Se debe destacar la importancia de reconocer la diversidad funcional más que la específica, es decir tener especies que cumplan los distintos roles o funciones en el agroecosistema, más
que el cúmulo de especies per se. Por lo tanto es fundamental identificar aquellos componentes
claves de la biodiversidad en los agroecosistemas, responsables del mantenimiento de los procesos naturales y ciclos, y a su vez, monitorear y evaluar los efectos de las diferentes prácticas y
tecnologías agrícolas sobre esos componentes.
8. Sistemas productivos y capacidad de carga de los agroecosistemas:
Esquemáticamente se podrían resumir los 4 sistemas productivos más comunes en agricultura de
acuerdo a la Figura 4:
Cosecha
Humano
Cosecha
Pastura
Cosecha
Animal
Animal
Animal
Humano
Humano
Humano
Pastura
Sin embargo, la capacidad de carga de los agroecosistemas varía para los diferentes sistemas productivos de acuerdo a lo siguiente:
Capacidad de carga de los agroecosistemas: es el número máximo de animales o de personas
que puede soportar la productividad primaria de un área en forma sustentable o durante tiempos
prolongados. Podemos entender la capacidad de carga para una población en un agroecosistema
como:
K=
P. Kc. Kd. EB.
ER
K= capacidad de carga (animal/ha, personas/ha)
Kc= fracción consumida
Kd= fracción digerida
EB= energía bruta del alimento (MJ/kg)
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P= producción neta (kg biomasa/ha.año)
ER= energía requerida anual por animal (MJ/animal)
La capacidad de carga de un agroecosistema varía según el sistema productivo aplicado,
así la capacidad de carga del sistema forraje – herbívoro – hombre es diferente de la del sistema
cereales – hombre. Para comprobar esto podemos calcular la capacidad de carga para una parcela de la siguiente forma:
a)
FORRAJE – HERBIVORO-HOMBRE:
Forraje Animal (P)
= 15.000 kg/ha
Energía Forraje (EB)
= 17 MJ/kg
Energía Total Bruta
= 255 GJ/ha
Kc=0,7; Kd=0,7
= 0,5 eficiencia forrajeable
Energá Neta
= 125 GJ/ha
ER (de 1 animal)
= 83 GJ/animal.año
125:83
= 1,5 animales/ha.año (vaca)
1,5 animales = 9.225 kg leche, equivalen a 28 GJ/ha (11% Energía total, 22% Energía
Forrajeable)
28 GJ: 3,8GJ/persona.año = 7,4 personas/ha
Proteína en 9225 kg de leche
= 314 kg.proteína
314:18,2kg.proteína.persona
= 17,2 personas/ha
b)
SISTEMA CEREALES – HOMBRE:
Trigo
= 15.000 kg/ha
Indice de Cosecha (0,4)
= 6000 kg/ha
Energía Forraje (EB)
= 17 MJ/kg
Energía Total Bruta
= 102 GJ/ha
Kc=0,8; Kd=0,85
= 0,68 eficiencia alimentación
Energía neta
= 69 GJ/ha
ER (1 persona)(=329 kg/año)
= 3,8 GJ/ persona.ha.año
69 GJ/ha : 3,8 GJ/persona
= 18 personas/ha.
Proteína
= 25 personas/ha.
La capacidad de carga de un sistema cereales- hombre es mayor que en el sistema forrajeherbívoro-hombre. Esto se debe a que este último sistema es menos eficiente en términos ener-
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géticos, ya que las pérdidas de energía son mayores cuanto más larga es la cadena trófica aplicada.
9. Propiedades de los agroecosistemas
Los agroecosistemas presentan propiedades particulares, ya que comparten propiedades
tanto de los sistemas ecológicos como de los sistemas económicos.
Pueden ser consideradas como atributos de los agroecosistemas:
Atributos ecológicos
Atributos sociales
Productividad - Producción
Equidad
Estabilidad (variación, persistencia)
Autonomía
Resiliencia y resistencia
Suficiencia
Sustentabilidad
9.1. Biomasa, Productividad y Producción:
- Biomasa: Se la define como la cantidad de materia seca por unidad de área que existe en
un momento determinado en un ecosistema. Ej. 10000 kg./ha. La misma es una determinación
instantánea, que no considera el tiempo. Por lo tanto, la medida de la biomasa de un determinado
ecosistema no es comparable con la de otros ecosistemas
- Productividad: Es la cantidad de materia seca vegetal (P. Primaria) o animal (
P.Secundaria) por unidad de área y de tiempo producida por un ecosistema determinado. Ej.
1000 kg. /ha. año
- Producción: Quizás sea, el atributo más importante de los agroecosistemas. A los fines
agrícolas se la define como el rendimiento (cantidad) de un producto útil por unidad de superficie y tiempo (Loomis and Connors, 1992). También mide la eficiencia del uso de los insumos utilizados en esa explotación. Otros autores (Conway 1987) la definen como el producto obtenido por unidad de recurso insumido.
La producción o rendimiento de un agroecosistema es la proporción de la productividad
primaria o secundaria de un predio de interés económico para el productor. Por lo tanto es la productividad afectada por el Indice de Cosecha (IC).
La producción vegetal de un área determinada en un tiempo dado se puede expresar por:
Producción = Q. IT. EF. IC
Q = radiación fotosintéticamente activa
IT = Intercepción de luz por el cultivo
EF = Eficiencia fotosintética del cultivo
IC = Índice de Cosecha
9.2. Estabilidad:
Marteen (1988) usó el término estabilidad para medir el grado de variación de los rendimientos por cualquier factor perturbador (clima, enfermedad, mercado etc.) Aquellos sistemas
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agrícolas que muestran menores fluctuaciones y/o retornan más rápido al equilibrio luego del disturbio son los más estables.
Los principales factores que hacen fluctuar los sistemas agrícolas son los climáticos y los
económicos (heladas, granizo, precio, crédito).
9.3. Resiliencia y resistencia:
La resiliencia desde el punto de vista ecológico es la capacidad que tiene un sistema de
volver al estado original luego de un disturbio. Por su parte la resistencia es la capacidad que
tiene un sistema de no cambiar o persistir ante un disturbio. Por ejemplo: con un fuego, un ecosistema presenta buena resiliencia cuando después del fuego vuelve rápido al estado original y va a
ser resistente si el fuego no lo afecta. En ambos casos hay un umbral donde el sistema pierde la
capacidad de recuperación y necesita mucho tiempo o una fuerza externa para recuperarse.
Un ejemplo de agroecosistema donde se ha sobrepasado el umbral de resiliencia es el de
las estepas patagónicas en la provincia de Santa Cruz (Oliva et al., 1995). Allí, el ganado ovino
fue introducido a fines del siglo XIX. El número de cabezas creció hasta un máximo de 7,5 millones de cabezas en 1937. A partir de esa fecha la población de ovejas ha decrecido en forma continua. Esto se debió a un proceso de deterioro de la vegetación y los suelos (desertización) provocado por un mal manejo de los pastizales debido a falta de asesoramiento técnico y aspectos
económicos financieros como expectativas de rendimiento, alto precio de la lana, etc. La carga
animal excesiva determinó pérdida de gramíneas y herbáceas, aumento de la proporción de suelo
desnudo, aumento de la erosión, aumento de la cobertura de arbustos y plantas de cojín. El resultado ha sido una disminución irreversible de la capacidad de carga animal de esos pastizales.
(Figura 5)
Fig. 5 a) Máxima carga animal (Equivalente Ovejas/Ha) que alcanzó cada departamento de acuerdo
con los censos ganaderos realizados en la provincia de Santacruz. Debajo de cada carga figura el año en el
que se alcanzó dicha carga. b) Carga animal en EO/Ha. registrada por la encuesta ganadera de 1992. Debajo de cada carga se indica el porcentaje respecto a la carga máxima (Oliva y col. 1995)
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9.4. Sustentabilidad:
Sistema sustentable es aquel que sobrevive o persiste. La sustentabilidad, según Marteen,
(1988), se refiere a que el nivel de producción puede ser mantenido a través de los años en ese
sistema (Figura 6)
Fig.6: Estabilidad y Sustentabilidad de la producción. (Marten 1988).
Muchos casos de deterioro irreversible (o reversible sólo a costa de importantes aportes de
energía) de los agroecosistemas muestran que muchas formas de manejo agrícola son no sustentables. Las alteraciones como erosión, salinización, extinción de especies, contaminación de
suelo y agua, etc. son ejemplos del deterioro del capital biofísico de los agroecosistemas.
En la Figura 7 se muestra el Índice de Bienestar Económico Sustentable que toma en
cuenta las pérdidas de capital natural. Este índice se usó para corregir el cálculo del Producto
Bruto Interno de los EEUU (Constanza y Daly,1992).
Fig.7. Producto bruto interno de EEUU (GNP
entre 1950 y 1985).Variación GNP corregido
por un índice que toma en cuenta el deterioro
del capital biofísico (ISEW1). GNP corregido
además por el agotamiento de los recursos
naturales renovables (ISEW2). Constanza y
Daly (1992).
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La sustentabilidad es un concepto complejo porque implica cumplir con varios objetivos en
forma simultánea que involucran dimensiones ecológicas, sociales y económicas.
Se han desarrollado distintas metodologías para la evaluación de la sustentabilidad de los
agroecosistemas, las cuales se basan en la construcción de indicadores y la identificación de los
puntos críticos de la sustentabilidad y y dependen en definitiva del objetivo o tipo de pregunta que
se busca responder (ver Apuntes de Evaluación de la Sustentabilidad)
9.5. Equidad:
Se refiere a la justicia en la distribución de beneficios dentro de un agroecosistema determinado y entre éste y el resto de la sociedad. Es la paridad de distribución de la productividad del
ecosistema entre las personas que son sus beneficiarios. Puede ser evaluada con respecto a la
distribución de los productos agrícolas o en relación con el grado de acceso a la tierra, a la energía, al crédito o a la información técnica. Esta propiedad está íntimamente relacionada con los
aspectos éticos del uso de los recursos naturales en general y de los que se canalizan a la producción agrícola en particular.
9.6. Autonomía:
Es el grado en que la agricultura es independiente de la sociedad y es importante en análisis económicos y sociales. Los agricultores de subsistencia tienen alta autonomía pero contribuyen muy poco a la economía urbana. Excepto esos casos, la agricultura tiene muy poca autonomía y depende estrechamente del resto de la sociedad y de las medidas gubernamentales.
9.7. Suficiencia:
La agricultura debe ser capaz o suficiente de proveer alimentos en cantidad y calidad para la humanidad.
10. Diversidad y riesgo en agricultura
La persistencia de los cultivos en un sistema agrícola depende de razones muy distintas a
las que operan en ecosistemas naturales. Mientras un cultivo no tenga graves problemas de enfermedades y sea rentable, los agricultores seguirán cultivándolo y persistirá en el agroecosistema.
A medida que aumenta la rentabilidad de un cultivo el productor está dispuesto a aceptar
mayores riesgos. Por ejemplo: almendros en Mendoza y el riesgo de helada o el cultivo de frutales y el riesgo de granizo. En el caso de enfermedades puede suceder que una determinada plaga
o enfermedad elimine un cultivo de una gran región (Ej. papa en Irlanda ó remolacha azucarera
en Mendoza) Ese cultivo puede resurgir luego al obtenerse variedades resistentes o productos
que controlen la enfermedad.
10.1. Diversidad y riesgo creciente
En general, los productores eligen entre los cultivos posibles de una región, a aquel que
consideran el más seguro y rentable. En algunos casos surge la pregunta de si aumentando el
número de cultivos dentro de una finca no se disminuye el riesgo de la explotación total.
La seguridad debe ser definida en términos económicos y también climáticos y sanitarios.
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En general, al aumentar el número de otros cultivos, aumenta el riesgo si lo comparamos
con el cultivo de menor riesgo. Consideremos un caso sencillo donde la rentabilidad de tres cultivos es la misma pero la vulnerabilidad climática es creciente para el cultivo 1, 2 y 3. Si la probabilidad de fracaso para el primer cultivo es 0,1, para el segundo es 0,2 y para el tercero es 0,3, el
riesgo medio (R) de la explotación con 1/3 de la superficie plantada con cada cultivo será:
R = 0.33 (0,1 + 0,2 + 0,3) = 0,2
Este valor de 0,2 es el doble del correspondiente al cultivo más seguro. Una visión favorable sería considerar qué sucede cuando un desastre elimina sólo al más seguro, pero esto pone
en duda que la elección como más segura haya sido hecha adecuadamente El problema real del
tema es que los productores rara vez tienen información perfecta sobre los factores de riesgo de
los distintos cultivos.
10.2. Diversidad y reducción de riesgos
A pesar de lo dicho anteriormente, en otros casos la diversidad puede ser necesaria para
reducir los riesgos. Por ejemplo, en grandes explotaciones el tiempo de siembra de un cultivo es
limitado y el hecho de cultivar varias especies optimiza el uso de maquinaria y mano de obra. Otra
forma de disminuir riesgos aumentando la diversidad es a través de la rotación de cultivos lo cual
disminuye el efecto de plagas, enfermedades y malezas. Además, la diversidad de cultivos es
una forma de sustentabilidad en situaciones económicas con precios muy variables y esa es la
razón por la cual en horticultura muchas veces existen pequeñas parcelas con varias especies
que permiten compensar precios bajos con otros remunerativos.
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