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Cultivo de cobertura

Un cultivo de cobertura de rábano cultivado a principios de noviembre.

En agricultura , los cultivos de cobertura son plantas que se plantan para cubrir el suelo en lugar de con el propósito de ser cosechadas . Los cultivos de cobertura controlan la erosión del suelo , la fertilidad del suelo , la calidad del suelo , el agua, las malezas , las plagas , las enfermedades, la biodiversidad y la vida silvestre en un agroecosistema , un sistema ecológico administrado y moldeado por los humanos. Los cultivos de cobertura pueden aumentar la actividad microbiana en el suelo, lo que tiene un efecto positivo en la disponibilidad de nitrógeno , la absorción de nitrógeno en los cultivos objetivo y los rendimientos de los cultivos . Los cultivos de cobertura reducen los riesgos de contaminación del agua y eliminan el CO2 de la atmósfera [1] . Los cultivos de cobertura pueden ser un cultivo fuera de temporada plantado después de la cosecha del cultivo comercial . Los cultivos de cobertura son cultivos nodriza en el sentido de que aumentan la supervivencia del cultivo principal que se está cosechando y, a menudo, se cultivan durante el invierno. [2] [3] En los Estados Unidos, los cultivos de cobertura pueden costar hasta $ 35 por acre. [4]

Erosión del suelo

Aunque los cultivos de cobertura pueden realizar múltiples funciones en un agroecosistema simultáneamente, a menudo se cultivan con el único propósito de prevenir la erosión del suelo . La erosión del suelo es un proceso que puede reducir irreparablemente la capacidad productiva de un agroecosistema. Los cultivos de cobertura reducen la pérdida de suelo al mejorar la estructura del suelo y aumentar la infiltración, protegiendo la superficie del suelo, dispersando la energía de las gotas de lluvia y reduciendo la velocidad del movimiento del agua sobre la superficie del suelo. [5] Las densas masas de cultivos de cobertura reducen físicamente la velocidad de la lluvia antes de que entre en contacto con la superficie del suelo, lo que evita las salpicaduras del suelo y la escorrentía superficial erosiva . [6] Además, las amplias redes de raíces de los cultivos de cobertura ayudan a anclar el suelo en su lugar y aumentan la porosidad del suelo, lo que produce redes de hábitat adecuadas para la macrofauna del suelo. [7] Mantiene el enriquecimiento del suelo en buen estado para los próximos años.

Manejo de la fertilidad del suelo

Uno de los usos principales de los cultivos de cobertura es aumentar la fertilidad del suelo. Estos tipos de cultivos de cobertura se conocen como " abono verde ". Se utilizan para gestionar una variedad de macronutrientes y micronutrientes del suelo . De los diversos nutrientes, el impacto que tienen los cultivos de cobertura en la gestión del nitrógeno ha recibido la mayor atención de los investigadores y los agricultores porque el nitrógeno es a menudo el nutriente más limitante en la producción de cultivos.

A menudo, los cultivos de abono verde se cultivan durante un período específico y luego se entierran antes de que alcancen la madurez completa para mejorar la fertilidad y la calidad del suelo. Los tallos que quedan impiden la erosión del suelo.

Los cultivos de abono verde son comúnmente leguminosos , lo que significa que son parte de la familia de los guisantes, Fabaceae . Esta familia es única en el sentido de que todas las especies que la componen producen vainas, como el frijol, la lenteja, los altramuces y la alfalfa . Los cultivos de cobertura leguminosos suelen tener un alto contenido de nitrógeno y, a menudo, pueden proporcionar la cantidad necesaria de nitrógeno para la producción de cultivos. En la agricultura convencional, este nitrógeno se aplica normalmente en forma de fertilizante químico. En la agricultura orgánica, los aportes de nitrógeno pueden adoptar la forma de fertilizantes orgánicos , compost , semillas de cultivos de cobertura y fijación mediante cultivos de cobertura leguminosos . [8] Esta calidad de los cultivos de cobertura se denomina valor de reposición de fertilizantes. [9]

Otra cualidad exclusiva de los cultivos de cobertura leguminosos es que forman relaciones simbióticas con las bacterias rizobianas que residen en los nódulos de las raíces de las leguminosas. Los altramuces son nodulados por el microorganismo del suelo Bradyrhizobium sp. (Lupinus). Los bradirhizobios se encuentran como microsimbiontes en otros cultivos leguminosos ( Argyrolobium , Lotus , Ornithopus , Acacia , Lupinus ) de origen mediterráneo. Estas bacterias convierten el gas nitrógeno atmosférico biológicamente no disponible ( N
2) al amonio biológicamente disponible ( NH+
4) a través del proceso de fijación biológica del nitrógeno . En general, los cultivos de cobertura aumentan la actividad microbiana del suelo, lo que tiene un efecto positivo en la disponibilidad de nitrógeno en el suelo, la absorción de nitrógeno en los cultivos objetivo y el rendimiento de los cultivos. [8]

Antes de la llegada del proceso Haber-Bosch , un método de alto consumo de energía desarrollado para llevar a cabo la fijación industrial de nitrógeno y crear fertilizantes químicos de nitrógeno, la mayor parte del nitrógeno introducido en los ecosistemas surgía a través de la fijación biológica de nitrógeno. [10] Algunos científicos creen que la fijación biológica generalizada de nitrógeno, lograda principalmente a través del uso de cultivos de cobertura, es la única alternativa a la fijación industrial de nitrógeno en el esfuerzo por mantener o aumentar los niveles futuros de producción de alimentos. [11] [12] La fijación industrial de nitrógeno ha sido criticada como una fuente insostenible de nitrógeno para la producción de alimentos debido a su dependencia de la energía de combustibles fósiles y los impactos ambientales asociados con el uso de fertilizantes químicos de nitrógeno en la agricultura. [13] Estos impactos ambientales generalizados incluyen pérdidas de fertilizantes nitrogenados en los cursos de agua, lo que puede conducir a la eutrofización (carga de nutrientes) y la consiguiente hipoxia (agotamiento de oxígeno) de grandes masas de agua.

Un ejemplo de esto se encuentra en la cuenca del valle del Misisipi, donde años de carga de nitrógeno fertilizante en la cuenca hidrográfica proveniente de la producción agrícola han resultado en una "zona muerta" hipóxica anual de verano frente al Golfo de México que alcanzó un área de más de 22.000 kilómetros cuadrados en 2017. [14] [15] La complejidad ecológica de la vida marina en esta zona ha estado disminuyendo como consecuencia de ello. [16]

Además de aportar nitrógeno a los agroecosistemas a través de la fijación biológica del nitrógeno, se utilizan cultivos de cobertura conocidos como " cultivos de captura " para retener y reciclar el nitrógeno del suelo ya presente. Los cultivos de captura absorben el exceso de nitrógeno que queda de la fertilización del cultivo anterior, evitando que se pierda por lixiviación [ 17] o por desnitrificación o volatilización gaseosa [18] .

Los cultivos de captura son típicamente especies de cereales anuales de rápido crecimiento adaptadas para absorber eficientemente el nitrógeno disponible del suelo. [19] El nitrógeno fijado en la biomasa del cultivo de captura se libera nuevamente al suelo una vez que el cultivo comercial se incorpora como abono verde o comienza a descomponerse de otra manera.

Un ejemplo de uso de abono verde proviene de Nigeria, donde se ha descubierto que el cultivo de cobertura Mucuna pruriens (frijol aterciopelado) aumenta la disponibilidad de fósforo en el suelo después de que un agricultor aplica fosfato de roca. [20]

Gestión de la calidad del suelo

Los cultivos de cobertura también pueden mejorar la calidad del suelo al aumentar los niveles de materia orgánica del suelo mediante el aporte de biomasa de cultivos de cobertura a lo largo del tiempo. El aumento de la materia orgánica del suelo mejora la estructura del suelo , así como la capacidad de retención y amortiguación de agua y nutrientes del suelo. [21] También puede conducir a un mayor secuestro de carbono en el suelo , lo que se ha promovido como una estrategia para ayudar a compensar el aumento de los niveles de dióxido de carbono atmosférico. [22] [23] [24]

La calidad del suelo se gestiona para producir condiciones óptimas para que los cultivos florezcan. Los principales factores que afectan la calidad del suelo son la salinización del suelo , el pH , el equilibrio de microorganismos y la prevención de la contaminación del suelo . Se observa que si la calidad del suelo se gestiona y mantiene adecuadamente, constituye la base para un entorno saludable y productivo. Se puede diseñar y gestionar un cultivo que produzca un entorno saludable durante bastante tiempo. [25]

Gestión del agua

Al reducir la erosión del suelo, los cultivos de cobertura también suelen reducir tanto la velocidad como la cantidad de agua que se drena del campo, lo que normalmente plantearía riesgos ambientales para las vías fluviales y los ecosistemas río abajo. [26] La biomasa de los cultivos de cobertura actúa como una barrera física entre la lluvia y la superficie del suelo, permitiendo que las gotas de lluvia se escurran de manera constante a través del perfil del suelo. Además, como se indicó anteriormente, el crecimiento de las raíces de los cultivos de cobertura da lugar a la formación de poros en el suelo, que, además de mejorar el hábitat de la macrofauna del suelo, proporcionan vías para que el agua se filtre a través del perfil del suelo en lugar de drenarse del campo como flujo superficial. Con una mayor infiltración de agua, se puede mejorar el potencial de almacenamiento de agua en el suelo y la recarga de los acuíferos. [27]

Justo antes de que los cultivos de cobertura mueran (mediante prácticas como la siega, la labranza, el rastrillado, el apisonado o la aplicación de herbicidas), contienen una gran cantidad de humedad. Cuando el cultivo de cobertura se incorpora al suelo o se deja sobre su superficie, suele aumentar la humedad del mismo. En los agroecosistemas donde el agua para la producción de cultivos es escasa, los cultivos de cobertura pueden utilizarse como mantillo para conservar el agua al dar sombra y enfriar la superficie del suelo. Esto reduce la evaporación de la humedad del suelo y ayuda a preservar sus nutrientes. [28]

Manejo de malezas

Cultivo de cobertura en Dakota del Sur

Las densas masas de cultivo de cobertura suelen competir bien con las malezas durante el período de crecimiento del cultivo de cobertura y pueden impedir que la mayoría de las semillas de malezas germinadas completen su ciclo de vida y se reproduzcan. Si el cultivo de cobertura se aplana sobre la superficie del suelo en lugar de incorporarlo al suelo como abono verde una vez finalizado su crecimiento, puede formar una estera casi impenetrable. Esto reduce drásticamente la transmisión de luz a las semillas de malezas, lo que en muchos casos reduce las tasas de germinación de las semillas de malezas. [29] Además, incluso cuando las semillas de malezas germinan, a menudo se quedan sin energía almacenada para el crecimiento antes de desarrollar la capacidad estructural necesaria para atravesar la capa de mantillo del cultivo de cobertura . Esto a menudo se denomina efecto de asfixia del cultivo de cobertura . [30]

Algunos cultivos de cobertura suprimen las malezas tanto durante el crecimiento como después de la muerte. [31] Durante el crecimiento, estos cultivos de cobertura compiten vigorosamente con las malezas por el espacio disponible, la luz y los nutrientes, y después de la muerte sofocan la siguiente oleada de malezas formando una capa de mantillo sobre la superficie del suelo. [32] Por ejemplo, los investigadores encontraron que al utilizar Melilotus officinalis (meliloto amarillo) como cultivo de cobertura en un sistema de barbecho mejorado (donde un período de barbecho se mejora intencionalmente mediante cualquier número de diferentes prácticas de manejo, incluida la plantación de cultivos de cobertura), la biomasa de las malezas solo constituía entre el 1 y el 12% de la biomasa total en pie al final de la temporada de crecimiento del cultivo de cobertura. [31] Además, después de la terminación del cultivo de cobertura, los residuos de meliloto amarillo suprimieron las malezas a niveles entre un 75 y un 97% más bajos que en los sistemas de barbecho (sin meliloto amarillo).

Cultivo de cobertura de arveja peluda (vicia villosa)

Además de la supresión física o basada en la competencia de las malezas, se sabe que ciertos cultivos de cobertura suprimen las malezas a través de la alelopatía . [33] [34] Esto ocurre cuando se degradan ciertos compuestos bioquímicos de los cultivos de cobertura que resultan ser tóxicos o inhiben la germinación de las semillas de otras especies de plantas. Algunos ejemplos bien conocidos de cultivos de cobertura alelopáticos son Secale cereale (centeno), Vicia villosa (veza peluda), Trifolium pratense (trébol rojo), Sorghum bicolor (sorgo-sudangrass) y especies de la familia Brassicaceae , particularmente mostazas . [35] En un estudio, se encontró que los residuos de cultivos de cobertura de centeno habían proporcionado entre el 80% y el 95% de control de las malezas de hoja ancha de principios de temporada cuando se usaron como mantillo durante la producción de diferentes cultivos comerciales como soja , tabaco , maíz y girasol . [36] En general, los cultivos de cobertura no necesitan competir con los cultivos comerciales, ya que pueden cultivarse y eliminarse a principios de la temporada, antes de que se establezcan otros cultivos. [32]

En un estudio de 2010 publicado por el Servicio de Investigación Agrícola (ARS), [37] los científicos examinaron cómo las tasas de siembra de centeno y los patrones de plantación afectaron la producción de cultivos de cobertura. Los resultados muestran que plantar más libras por acre de centeno aumentó la producción del cultivo de cobertura y redujo la cantidad de malezas. Lo mismo sucedió cuando los científicos probaron las tasas de siembra en legumbres y avena; una mayor densidad de semillas plantadas por acre redujo la cantidad de malezas y aumentó el rendimiento de la producción de legumbres y avena. Los patrones de siembra, que consistieron en hileras tradicionales o patrones de cuadrícula, no parecieron tener un impacto significativo en la producción del cultivo de cobertura o en la producción de malezas en ninguno de los cultivos de cobertura. Los científicos del ARS concluyeron que el aumento de las tasas de siembra podría ser un método eficaz para el control de malezas. [38]

En mayo de 2023, el Laboratorio de Sistemas de Cultivo Sostenible de la Universidad de Cornell publicó un estudio que investiga la eficacia de la siembra sensible al tiempo y el acoplamiento estratégico de variantes de cultivos de cobertura con cultivos comerciales filogenéticamente similares. El investigador principal, Uriel Menalled, descubrió que si se plantan cultivos de cobertura y comerciales de acuerdo con los hallazgos de su investigación, los agricultores pueden reducir el crecimiento de malezas hasta en un 99%. El estudio proporciona a los agricultores un marco integral para identificar los cultivos de cobertura que mejor se adapten a sus rotaciones de cultivos existentes. En resumen, los resultados de este estudio respaldan la comprensión de que la relación filogenética se puede aprovechar para suprimir significativamente el crecimiento de malezas. [39]

Manejo de enfermedades

De la misma manera que las propiedades alelopáticas de los cultivos de cobertura pueden suprimir las malezas, también pueden romper los ciclos de enfermedades y reducir las poblaciones de enfermedades bacterianas y fúngicas, [40] y nematodos parásitos. [41] [42] Se ha demostrado ampliamente que las especies de la familia Brassicaceae , como las mostazas, suprimen las poblaciones de enfermedades fúngicas a través de la liberación de sustancias químicas tóxicas naturales durante la degradación de compuestos de glucosinolato en los tejidos de las células vegetales. [43]

Manejo de plagas

Algunos cultivos de cobertura se utilizan como los llamados "cultivos trampa", para atraer plagas lejos del cultivo de valor y hacia lo que la plaga ve como un hábitat más favorable. [44] Las áreas de cultivos trampa se pueden establecer dentro de los cultivos, dentro de las granjas o dentro de los paisajes. En muchos casos, el cultivo trampa se cultiva durante la misma temporada que el cultivo alimentario que se está produciendo. El área limitada ocupada por estos cultivos trampa se puede tratar con un pesticida una vez que las plagas son atraídas a la trampa en cantidades suficientemente grandes para reducir las poblaciones de plagas. En algunos sistemas orgánicos, los agricultores conducen sobre el cultivo trampa con un gran implemento basado en aspiradora para sacar físicamente las plagas de las plantas y del campo. [45] Este sistema se ha recomendado para su uso para ayudar a controlar las chinches lygus en la producción de fresas orgánicas. [46] Otro ejemplo de cultivos trampa es la mostaza blanca resistente a los nematodos ( Sinapis alba ) y el rábano ( Raphanus sativus ) . Se pueden cultivar después de un cultivo principal (de cereales) y atrapar nematodos, por ejemplo, el nematodo del quiste de la remolacha [47] [48] y el nematodo del nudo de la raíz de Columbia [49] . Cuando se cultivan, los nematodos eclosionan y son atraídos por las raíces. Después de entrar en las raíces, no pueden reproducirse en la raíz debido a una reacción de resistencia hipersensible de la planta. Por lo tanto, la población de nematodos se reduce en gran medida, en un 70-99%, dependiendo de la especie y el tiempo de cultivo.

Otros cultivos de cobertura se utilizan para atraer a los depredadores naturales de las plagas imitando elementos de su hábitat. Esta es una forma de control biológico conocida como aumento del hábitat, pero que se logra con el uso de cultivos de cobertura. [50] Los hallazgos sobre la relación entre la presencia de cultivos de cobertura y la dinámica de la población depredador-plaga han sido mixtos, lo que sugiere la necesidad de información detallada sobre los tipos específicos de cultivos de cobertura y las prácticas de manejo para complementar mejor una estrategia dada de manejo integrado de plagas . Por ejemplo, se sabe que el ácaro depredador Euseius tularensis (Congdon) ayuda a controlar la plaga de trips de los cítricos en los huertos de cítricos del centro de California. Los investigadores descubrieron que la plantación de varios cultivos de cobertura leguminosos diferentes (como frijol morrón, arveja lanígera, trébol blanco de Nueva Zelanda y guisante de invierno austriaco) proporcionó suficiente polen como fuente de alimentación para causar un aumento estacional en las poblaciones de E. tularensis , lo que con un buen desempeño podría introducir potencialmente suficiente presión depredadora para reducir las poblaciones de plagas de trips de los cítricos. [51]

Biodiversidad y vida silvestre

Aunque los cultivos de cobertura se utilizan normalmente para cumplir uno de los propósitos antes mencionados, a menudo sirven como hábitat para la vida silvestre. El uso de cultivos de cobertura agrega al menos una dimensión más de diversidad vegetal a una rotación de cultivos comerciales. Dado que el cultivo de cobertura no suele ser un cultivo de valor, su manejo suele ser menos intensivo, lo que proporciona una ventana de influencia humana "suave" en la explotación agrícola. Este manejo relativamente "desinteresado", combinado con la mayor heterogeneidad en la explotación agrícola producida por el establecimiento de cultivos de cobertura, aumenta la probabilidad de que se desarrolle una estructura trófica más compleja para sustentar un mayor nivel de diversidad de vida silvestre. [52]

En un estudio, los investigadores compararon la composición de especies de artrópodos y aves cantoras y el uso del campo entre campos de algodón con cultivos de cobertura y convencionales en el sur de los Estados Unidos. Los campos de algodón con cultivos de cobertura se plantaron con trébol, que se dejó crecer entre las hileras de algodón durante la temporada temprana de crecimiento del algodón (cultivo de cobertura en franjas). Durante la temporada de migración y reproducción, encontraron que las densidades de aves cantoras eran de 7 a 20 veces más altas en los campos de algodón con un cultivo de cobertura integrado de trébol que en los campos de algodón convencionales. La abundancia y biomasa de artrópodos también fue mayor en los campos con una cobertura de trébol durante gran parte de la temporada de reproducción de las aves cantoras, lo que se atribuyó a un mayor suministro de néctar de flores del trébol. El cultivo de cobertura de trébol mejoró el hábitat de las aves cantoras al proporcionar sitios de cobertura y una mayor fuente de alimento de poblaciones de artrópodos más altas. [53]


Véase también

Referencias

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