agricultura sustentable y biofertilizantes

AGRICULTURA SUSTENTABLEY BIOFERTILIZANTES

Editores:Ricardo Hugo Lira-SaldívarJorge Galo Medina-Torres

RICARDO HUGO LIRA-SALDIVAR. Ingeniero Agrónomo egresado de la UAAAN en Saltillo, Coah. Obtuvo su maestría en el ITESM de Monterrey, N. L., su doctorado en la University of California, Davis. Obtuvo un Diplomado en la Ben Gurion University of the Negev de Israel. Es Profesor-Investigador Titular “C” del Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) de Saltillo, Coah.

Es autor del libro Fisiología Vegetal (Editorial Trillas); editor de Lisimetría: Estudios de Evapotranspiración (SARH-INIFAP); Bioplaguicidas y Control Biológico; así como Agricultura Sustentable y Biofertilizantes (co-editados por CIQA-UAAAN y COFUPRO). Ha publicado diecisiete artículos con arbitraje en revistas nacionales e internacionales; tiene cinco patentes de invención registradas en el IMPI. Sus líneas de investigación se orientan a prácticas de agricultura ecológica incluyendo biofumigación y solarización de suelos; bioplaguicidas naturales y el uso de bacterias antagonistas y promotoras del crecimiento de plantas. Ha sido evaluador de proyectos de fondos mixtos y sectoriales del Conacyt: Sireyes-Conacyt; Sivilla-Conacyt; Fomix Durango-Conacyt; Fomix San Luis Potosí-Conacyt; Conacyt-Cyted.

Fungió diez años como Director Estatal en Coahuila del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias (INIFAP); es integrante del Sistema Nacional de Investigadores nivel uno; ha sido presidente electo del Colegio de Ingenieros Agrónomos de Coahuila A. C. Es Editor Asociado de la Revista Mexicana de Fitopatología; es árbitro en Biological Agriculture and Horticulture; Physiological and Biochemical Zoology y de la Revista Chapingo Serie Horticultura.

Es o ha sido integrante de las siguientes sociedades: The Society for Medicinal Plant Research; The Internacional Association for the Plant Protection Sciences; Society for the Advancement of Plant Sciences; The Phytochemical Society of North America; American Society for Plasticulture; Sociedad Mexicana de Fitopatología; Sociedad Mexicana de Ciencias Hortícolas; Sociedad Mexicana de la Ciencia del Suelo y otras.

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JORGE GALO MEDINA-TORRES. Posee una Maestría en Ciencias en Manejo de Cuencas Hidrológicas en la Universidad de Arizona; y un Doctorado en Ciencias en Manejo de Pastizales en la Universidad Estatal de Colorado, ambos en USA. Está acreditado como Formador Nacional en Desarrollo Regional Rural y Programas Locales de Capacitación por el INCA Rural.

Fue miembro del Sistema Nacional de Investigadores SEP-CONACYT y ha recibido reconocimiento por la Universidad Autónoma de Aguascalientes y la Universidad Autónoma de San Luis Potosí por su trayectoria en Manejo de Pastizales; asimismo le fue otorgada la Medalla al Merito Agronómico en la categoría Servicio Público por el Gobierno del Estado de Coahuila. Es Académico de número de la Academia Mexicana de Ingeniería.

Integrante, fundador y dirigente de organizaciones gremiales, profesionales y políticas, nacionales y extranjeras; Diputado Federal, Delegado Federal del Registro Agrario Nacional, Jefe de Ecología de SEDUE-Coahuila, Secretario de Desarrollo Rural del Gobierno de Coahuila, Subdirector académico nacional de Educación Tecnológica Agropecuaria de la SEP; y en su Alma Mater, la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro – UAAAN-, Vice-Rector de Investigación, Director del Centro Nacional de Investigaciones para el Desarrollo de las Zonas Áridas, Coordinador de División, Coordinador del Secretariado Técnico y Rector de la misma a partir de 2006. Lo anterior, y más de 33 años como Profesor-Investigador; son hechos que avalan las diversas y variadas cualidades que se conjugan en la persona de Jorge Galo Medina-Torres.

La Ley de Desarrollo Rural Sustentable promulgada en México, considera de interés público el desarrollo sustentable para impulsar un proceso de transformación social y económico que reconozca la vulnerabilidad del sector y conduzca al mejoramiento sostenido y sustentable, proponiendo el uso óptimo, la conservación y el mejora-miento de los recursos naturales para elevar la productividad, la rentabilidad, la competitividad y el ingreso de la población rural mexicana. A partir de la promulgación de esta Ley, el Gobierno Federal y los Gobiernos Estatales, han venido asignando estímulos fiscales a las acciones de producción, reconversión, industrialización e inversión que se orienten hacia la producción de alimentos más sanos mediante tecnologías y prácticas relacionadas con un menor impacto ambiental.

Por lo antes señalado, el Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) y la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro (UAAAN) se vincularon para realizar en las instalaciones de esta Universidad, el Simposio Internacional de Agricultura Sustentable, el cual se celebró del 24 al 26 de octubre de 2007. Los participantes del evento y autores de los trabajos que aquí se publican son distinguidos especialistas en temas relacionados con la agricultura sustentable o ecológica de los países de España, Israel, Hungría, Estados Unidos, Chile, Costa Rica, Panamá y México.

Los temas que se abordan en este libro son los siguientes: Biofertilizantes; Micorrizas y rizobacterias; Bacterias promotoras del crecimiento de las plantas; Sustentabilidad de la agricultura; Cultivos intercalados; Manejo sustentable del agua de riego; Producción sustentable de café; Biofumigación y solarización de suelos; Especies industrializables de zonas áridas y Aspectos sociológicos de la agricultura sustentable.

AGRICULTURA SUSTENTABLE Y BIOFERTILIZANTES

Editores

Ricardo Hugo Lira-Saldivar y Jorge Galo Medina-Torres

Fundación

PRO Nuevo León, A.

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Agradecimientos

Especial reconocimiento se hace a la Región Noreste de la COFUPRO copatrocinadores de esta obra

Presidentes:

COFUPRO (Coordinadora Nacional de las Fundaciones PRODUCE, A. C.)

Sr. Carlos Baranzini Coronado

COAHUILA Ing. Bernabé Iruzubieta Quezada

CHIHUAHUA Ing. Pedro Ferreiro Maíz

DURANGO C. P. Salvador Rodríguez Berumen

NUEVO LEON Ing. Antonio Manuel García Garza

TAMAULIPAS Ing. Jaime Sánchez Ruelas

M. C. Lorenzo J. Maldonado Aguirre Gerente Regional Sección Noreste

CONTENIDO Prefacio Introducción SECCIÓN I. SUSTENTABILIDAD DE LA PRODUCCIÓN AGRÍCOLA 1. Agricultura Sustentable o Sostenible?: El Reto es Producir Alimentos 3 Saludables Utilizando Productos y Técnicas Amigables con el Ambiente R.H. Lira-Saldivar y J.G. Medina-Torres 2. Sustentabilidad de la Agricultura: Conceptos Unificadores 13 J. Gastó, R. Montalba y L. Vieli 3. La Milpa Intercalada en Árboles Frutales (MIAF): Una Tecnología 36 Multiobjetivo Para Pequeñas Unidades de Producción A. Turrent-Fernández y J.I. Cortéz-Flores 4. Manejo Sustentable del Agua de Riego 43 I. Sánchez-Cohen, M.A. Inzunza, S.F. Mendoza-Moreno, G. Díaz-Padilla, E.A. Catalán-Valencia y M.M. Villa-Castorena 5. Intensificación y Sustentabilidad de la Producción de Café en Chiapas 63 México M.E. Martínez-Torres 6. Especies Industrializables de Zonas Áridas y Semiáridas de México 85 Para una Agricultura Sustentable D. Jasso-Cantú y R. Rodríguez-García 7. Globalización y Resistencias. La Agricultura Sustentable 101 G. Aboites y F. Martínez SECCIÓN II. BIOFERTILIZANTES, BACTERIAS PROMOTORAS DEL CRECIMIENTO Y BIOFUMIGACION 8. Azospirillum, Micorrizas y Rhizobium. Biofertilizantes Microbianos 118 Para una Agricultura Sustentable H. Peralta-Díaz 9. Fundamentos Para Utilizar Hongos Micorrícicos Arbusculares 130 Como Biofertilizantes H.G. Mena-Violante, G.D. León-Martínez, R. Jiménez-Delgadillo, R. Serrato-Flores, S. Valdés-Rodríguez y V. Olalde-Portugal

V

10. Uso de Rizobacterias para el Control de Enfermedades y 139 Promoción del Crecimiento de las Plantas C. Chávez-Betancourt, A. Flores-Olivas y R.H. Lira-Saldivar 11. Bacterias Promotoras del Crecimiento de Plantas: ¿Biofertilizantes 152 en la Producción de Halófitas con Potencial Agroindustrial y Especies Forestales Nativas de Ambientes Arido-Salinos?” E.O, Rueda, M, Tarazón, J.M, Barrón, F.J, Corral, B, Murillo, J.L, García, E, Troyo, R.J, Holguín, J.A, Larrinaga, Y., Bashan, E, González, M.E, Puente y J.P, Hernández 12. Biofumigación Para el Manejo Ecológico de Plagas del Suelo 169 R.H. Lira-Saldivar1 y B.L. Martínez-Hernández

13. Biofumigación de Patógenos del Suelo con Derivados de Mostaza: 198 Una Revisión Bibliográfica y Casos de Estudio en California O. Daugovish 14. Biofumigación con Solarización y Extracto de Larrea tridentata en el 211 Control de Malezas y Rendimiento de Chile (Capsicum annum L.) R.H. Lira-Saldivar, A. Ortiz-Gamboa, J. Cruz-Blasi, A. Coronado-Leza y F. Jiménez-Díaz

VI

Prefacio Somos testigos de una terrible polarización de los problemas que enfrenta la humanidad. Los ciudadanos en general y la propia comunidad científica son bombardeados cotidianamente por los medios masivos de comunicación, con los impactos ambientales que el propio hombre y su tecnología han generado, amenazando y poniendo en peligro la vida misma en el planeta. Surgen nuevas organizaciones, se fortalecen los grupos ecológica y ambientalmente orientados, se realizan conciertos mundiales para alertar y recolectar fondos para salvar la Tierra, se organizan cumbres, foros, reuniones, conferencias, se publican libros, películas, documentales, artículos y revistas que tratan estos temas de manera profusa; se imponen agendas ambientales a los países menos desarrollados, se destinan millonarias sumas a proyectos para secuestrar carbono o reducir el calentamiento global. En suma, vivimos entre la ciencia y la ficción, entre la información con sustento y validez científica y la propaganda política, entre el pesimismo moderado y el optimismo irresponsable. ¿Cuál es la verdad detrás de estos movimientos de alcance mundial?; ¿Será cierto el dicho tan común en México de que “la verdad no peca pero incomoda”?; ¿Quién o quienes tienen la razón?; ¿Representa un nuevo escenario de lucha político-ideológico entre la muy desvanecida línea entre la derecha e izquierda, entre los globafílicos y globafóbicos, entre los países ricos y los que se debaten en la pobreza y pobreza extrema?. John R. Ehrenfeld en su reciente artículo titulado Beyond Sustainability nos ayuda a aclarar este panorama borroso al proponernos un nuevo discurso para tratar el tema de la sustentabilidad. Sugiere que la veamos como una posibilidad humana, en la que toda forma de vida incluyendo la humana perdure indefinidamente en la Tierra. El crear un mundo sustentable debe de fundamentarse en la acción social; la sustentabilidad no es un medio, es un fin, una utopía, una desiderata, a la que solo puede aspirar el espíritu humano. La ciencia, las prácticas y métodos tecnológicos deben tener rostro humano. El cultivo de la tierra debe de partir, debe fundarse en el cultivo del hombre. La agricultura, por tanto, para que pueda considerarse sustentable, implica una nueva mentalidad para tratar los problemas ambientales, un enfoque holístico en el que el primer elemento es el hombre y su posibilidad de producir, de aprovechar los recursos sin disminuir la capacidad del ecosistema para que la especie humana y toda forma de vida prosperen infinitamente. En este libro, editado por el investigador R. Hugo Lira S., se reúnen las aportaciones de diversos estudiosos reunidos en torno al Simposio Internacional de Agricultura Sustentable, co-organizado por la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro y el Centro de Investigación en Química Aplicada en Octubre de 2007. Este libro es el fruto del esfuerzo y grandeza humanos. Su cometido es contribuir a la edificación de un futuro sustentable para el ecosistema Tierra.

“Tlalticpac Toquichtin Ties "La Tierra Será Como Sean los Hombres

Jorge Galo Medina Torres

VII

Introducción

México es considerado uno de los cinco países con mayor biodiversidad del mundo, sin embargo, el empobrecimiento y pérdida de sus suelos es uno de los problemas más alarmantes en el país. El suelo es necesario para la captación de aguas subterráneas, la reproducción de la vida silvestre (vegetal y animal) y la obtención de alimentos. La pobreza y el hambre que actualmente aquejan a la mayoría de la población rural en México, así como la constante pérdida de especies animales y vegetales mexicanas tienen como una de sus causas fundamentales la pérdida de los suelos fértiles. En el plano mundial, México se colocan a como un país megadiverso, ya que tiene al menos 10% de la diversidad terrestre del planeta, sin embargo, la alteración de hábitats, comúnmente por un cambio de ecosistemas a agroecosistemas (a menudo monocultivos), es la amenaza más importante relacionada con cambios en el uso del suelo. La sobreexplotación de los acuíferos, así como la contaminación derivada de sustancias tóxicas están afectando de manera irreversible nuestra riqueza natural.

El uso de pesticidas sintéticos derivados de los hidrocarburos clorados y halogenados para el control de plagas y microorganismos fitopatógenos ha tenido efectos colaterales desastrosos para el medio ambiente. Estos pesticidas sintéticos son muy persistentes y resistentes a la degradación biológica. Siendo poco solubles en agua, se adhieren a los tejidos de las plantas y se acumulan en los suelos, acuíferos y la atmósfera. Una vez volatilizados, los pesticidas se distribuyen por todo el mundo, contaminando áreas silvestres a gran distancia de las regiones agrícolas. Estos agroquímicos penetran en la cadena alimentaría al ser ingeridos por los herbívoros y luego por los carnívoros; como resultado de ello, algunos animales se encuentran al borde de la extinción y gran cantidad de humanos se han visto dramáticamente intoxicados y muchos mueren cada año.

En septiembre de 2002, tuvo lugar la Cumbre de la Tierra en Johannesburgo, Sudafrica, en la cual se acordó minimizar el grave impacto ambiental causado por el mal uso de los pesticidas, ya que la utilización de los pesticidas tradicionales ha tenido graves consecuencias en la salud humana y el medio ambiente. El impulso de la agricultura ecológica, está teniendo gran influencia en México y otros países del mundo; es por esa razón y convencidos de la bondad de impulsar la investigación y la educación agrícola en torno a la conservación de los agroecosistemas, que el Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) y la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro (UAAAN) realizaron el Simposio Internacional de Agricultura Sustentable. En el marco de este evento se logró editar este libro, en el cual se conjuntaron las valiosas aportaciones de distinguidos científicos mexicanos y extranjeros que reflejan en gran medida el estado actual del conocimiento en diversos temas sobre los cuales se apoyan prácticas agrícolas orientadas a la obtención de alimentos sanos y sin deterioro del medio ambiente. De esta forma hemos tratado de realizar una modesta aportación para los jóvenes estudiantes, técnicos e investigadores que poco a poco vienen tomando conciencia en torno a la creciente corriente del Desarrollo Agrícola Sustentable.

Ricardo Hugo Lira-Saldivar


SECCIÓN I

Sustentabilidad de la Producción Agrícola.

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R.H. LIRA-SALDIVAR1 y MEDINA-TORRES, J.G2. 1Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA). 2Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, Buenavista, Saltillo, Coah. México.

Resumen

La agricultura sustentable, basada en prácticas y técnicas ecológicas que minimicen la contaminación y degradación del medio ambiente deberá apoyarse en prácticas de conservación del suelo y agua, en la protección y mejoramiento de la fertilidad del suelo, en la conservación de la biodiversidad, en la utilización de biofertilizantes, de microorganismos antagonistas y promotores del crecimiento de las plantas, en pesticidas naturales u orgánicos, y en el uso racional de técnica biotecnológicas que han permitido generar cultivos genéticamente modificados resistentes a

plagas, enfermedades y factores abióticos. En este contexto, La agricultura orgánica ofrece numerosas ventajas medioambientales, ya que los agroquímicos sintéticos pueden contaminar las aguas subterráneas, perturbar procesos ecológicos fundamentales como la polinización, perjudicar microorganismos benéficos y causar problemas severos de salud a los trabajadores agrícolas.

Los monocultivos modernos en los que se utilizan insumos sintéticos, perjudican con frecuencia la biodiversidad a nivel genético, de especies y de ecosistemas. Por lo tanto, los costos y efectos colaterales de la agricultura convencional que actualmente se está practicando en la mayor parte del planeta, ya están teniendo consecuencias muy adversas en los humanos, animales y del medio ambiente. Es por eso que debemos promover un conjunto de acciones orientadas a la obtención de rendimientos agrícolas sostenidos durante largo tiempo mediante el uso de tecnologías ecológicamente probadas, para lo cual se requiere considerar la agricultura como un agroecosistema y como tal, la agricultura debe orientarse no solo a la obtención de altos rendimientos, si no a la optimización del sistema completo.

Abstract

Sustainable agriculture based on ecologically sound practices and techniques that minimize contamination

Agricultura Sustentable o Sostentible?: El Reto es Producir Alimentos Saludables Utilizando Productos y Técnicas Amigables con el Ambiente

¿Sustainable or Sustenance Agriculture?: The Challenge is to Produce Healthy Foods Utilizing Environmentally Friendly Products and Techniques

Capítulo I

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CIQA UAAAN

and degradation of the environment will be based on practices of soil and water conservation, protection and improvement of soil fertility, biodiversity conservation, the use of biofertilizers, antagonistic microorganisms and plant growth promoters, natural or organic pesticides, and the rational use of biotechnical techniques that have allowed the generation of genetically modified varieties which are resistant to pests, diseases and abiotic factors. In this context, organic agriculture offers numerous environmental advantages, since synthetic pesticides can contaminate underground waters, perturb fundamental ecological processes such as pollination, harm beneficial microorganisms and cause severe health problems to agriculture workers.

Modern monocrops, that frequently use synthetic raw materials, harm biodiversity at the genetic level of species and ecosystems. Therefore, the costs and collateral effects of conventional agriculture that is being practiced throughout most of the planet are already having very adverse consequences on humans, animals and the environment. It is for that reason that we should promote actions oriented to obtain long-term, ecologically sustainable agricultural yields by using already proven technologies. In the future, we have to consider agricultural practices as a part of an agroecosystem, consequently, agriculture should not be guided by obtaining high yields alone but by the optimization of the whole system.

Introducción

Diversas regiones de México enfrentan cada vez con más frecuencia, severos problemas ambientales como resultado de un expansivo crecimiento de la tala inmoderada, la erosión de sus suelos, la pérdida de la biodiversidad y la contaminación ambiental derivada del uso intensivo

de agroquímicos sintéticos. Por otro lado, los programas universitarios en nuestro país y en América Latina, no proveen de un enfoque multidisciplinario que les permita comprender a los estudiantes las causas del deterioro de los ecosistemas; además, los programas interdisciplinarios y con orientación a las prácticas sustentables, son casi inexistentes en México, y raros de encontrar en el resto del continente. Debido a estas razones, es imperativo iniciar con el proceso de mostrar la voluntad del cambio institucional a lo sustentable, y también, de manifestar que se cuenta en nuestro país con la tecnología e inclusive los conocimientos necesarios, como para desarrollar y/o adaptar sistemas de producción que integren los fundamentos del desarrollo agropecuario y forestal sustentable. La Ley de Desarrollo Rural Sustentable promulgada en México en Diciembre de 2001, considera de interés público el desarrollo sustentable de la producción agropecuaria por lo que se impulsará un proceso de transformación social y económica que reconozca la vulnerabilidad del sector y conduzca al mejoramiento sostenido y sustentable, proponiendo el uso óptimo, la conservación y el mejoramiento de los recursos naturales para elevar la productividad, la rentabilidad, la competitividad y el ingreso de la población rural que cada vez se ve mas deteriorado.

Se ha estimado que en México durante los últimos 40 años se ha perdido 5 veces más suelo que en los 400 años de historia del país. Calverán-Alonso et al. (2001) señaló que las pérdidas anuales se estiman entre 250,000 y 300,000 ha de tierra agrícola y sentenció que en caso de que la tendencia no se modifique, seguramente en el siglo 21 se perderá la mayor parte de la tierra de cultivo. Un estudio realizado por el Banco Mundial, permitió estimar el costo monetario de la erosión, la contaminación del agua y el suelo, la sobreexplotación de los mantos acuíferos en toda la República Mexicana, así como el costo de la

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CAPÍTULO 1

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contaminación atmosférica de la ciudad de México. Este estudió indicó que las pérdidas económicas por la reducción de la fertilidad natural del suelo a causa de la erosión, son al menos de 1,000 millones de dólares anuales. Los costos en salud por la contaminación de las aguas y la inadecuada disposición de residuos sólidos pude alcanzar cifras hasta de 3,000 millones de dólares, mientras los subsidios al consumo del agua, en 1991, sumaron 1,160 millones de dólares (Pérez-Calderón, 2004).

En este sentido La Carta de la Tierra es una declaración de principios fundamentales que tiene el propósito de formar una sociedad justa, sostenible y pacífica en el siglo XXI. Busca inspirar en los pueblos un nuevo sentido de la independencia y responsabilidad compartida para el bien de la humanidad y las demás especies que habitan la Tierra. Es una expresión de esperanza así como un llamado de ayuda para crear una sociedad global en un momento crítico en la historia de la humanidad (http://www.cartadelatierra.org/). Desde hace ya largo tiempo, se ha venido hablando sobre la necesidad de que la producción agrícola a nivel global, se convierta en una agricultura sustentable. El compromiso adquirido por la Humanidad en la Cumbre de la Tierra, también es un compromiso de la Industria de la Protección de los Cultivos, razón por la cual, las compañías y las organizaciones de la industria, brindan su apoyo a las iniciativas que conllevan a lograr avances en la sustentabilidad de la agricultura. Dado que los criterios sobre ésta materia son muy amplios, se debe definir con cierto grado de precisión, el concepto de agricultura sustentable.

Sostenible o sustentable?. El término sostenible, o sustentable, aplicado a desarrollo, es de uso cada vez más frecuente y extendido en los medios académico y político de todo el mundo, y, como es señalado por

diversos autores, ahí reside la fortaleza y la debilidad del concepto establecido. 1) Fortaleza, porque permite que actores sociales e individuos que en el pasado eran incapaces de dialogar constructivamente, ahora, por medio del espacio de encuentro que creó el discurso del desarrollo sostenible, lo hagan y creen consensos en torno al tipo de sociedad a la que aspiran y al tipo de relación que ésta debe establecer con su ambiente. 2) Debilidad, porque el término desarrollo sostenible suele ser usado de manera tan general, superficial e imprecisa, que puede terminar siendo empleado para definir como sostenibles políticas y prácticas que no responden a una orientación en ese sentido. (http://www.una.ac.cr/ambi/Ambien-Tico/92/cortes.htm).

Desde que apareció en el marco de las Naciones Unidas el “Informe Sobre Nuestro Futuro Común”, coordinado por G. H. Brundtland (1987), se fue poniendo de moda el objetivo del “desarrollo sostenible” entendiendo por tal, aquel que permite “satisfacer nuestras necesidades actuales sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer las suyas”. Posteriormente en la Declaración de den Bosch (FAO, 1991), se presentó la primera definición de agricultura sostenible. “Agricultura sostenible es el manejo y conservación de los recursos naturales y la orientación de cambios tecnológicos e institucionales de manera de asegurar la satisfacción de las necesidades humanas de forma continuada para la presente y futuras generaciones”. Tal desarrollo sostenible conserva el suelo, el agua, y recursos genéticos animales y vegetales; no degrada al medio ambiente; es técnicamente apropiado, económicamente viable y socialmente aceptable.

Independientemente de los conceptos sostenible y sustentable, así como de la etimología de sus raíces lingüísticas, en el mundo globalizado de hoy, la

Agricultura Sustentable o Sostentible?

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CIQA UAAAN

especialización de la agricultura es determinante para asegurar el suministro eficiente de alimentos a una población mundial en rápido crecimiento. La agricultura de alto rendimiento, tal como lo manifiesta Avery (1995) en su controversial libro, parece ser la única alternativa para lograr la meta de producir suficiente alimento y a su vez preservar grandes áreas de tierra con vocación no agrícola. Sin embargo, esta visión es un tanto riesgosa para los ecosistemas y humanos, ya que la agricultura de alto rendimiento, ha centrado su interés fundamental en la tecnología de la llamada “Revolución Verde”, impulsada por el Dr. Norman Borlaug del CIMMYT con la utilización de variedades de trigo de altos rendimientos. La fitogenética y la selección condujeron al desarrollo de variedades de cultivos mejoradas, pero fue necesario aumentar considerablemente el uso de insumos como fertilizantes, plaguicidas sintéticos y agua de riego para obtener los mejores resultados de esas variedades. La revolución verde logró sus objetivos no sólo mediante la investigación, sino también a través de un conjunto de métodos e insumos impulsado por organismos nacionales e internacionales, servicios de extensión y empresas del sector privado, pero de acuerdo con Conway (1998) esta revolución verde tuvo sus limitaciones:

• Se centró fundamentalmente en los tres principales cultivos de cereales del mundo, que se adecuaban a sus intereses de obtener los máximos rendimientos. Otros cultivos, incluyendo muchos que son importantes en el África subsahariana, como la mandioca, mijo, sorgo, banano, cacahuate y la papa, necesitaban un enfoque distinto.

• Se ajustó sólo a zonas con suelos buenos y recursos hídricos abundantes y olvidó en gran medida las superficies de temporal más marginales con suelos problemáticos y

precipitación pluvial incierta.

• Se apoyó en agricultores capaces de comprar o adquirir los insumos e hizo poco por los pequeños propietarios con fondos insuficientes o sin acceso a créditos.

• Finalmente, ignoró en gran medida las posibles consecuencias medioambientales de un elevado uso de insumos, como la contaminación del agua y de los suelos por nitratos y plaguicidas sintéticos.

Una agricultura eficiente, en la cual, las pérdidas por plagas, enfermedades y malezas, se mantengan dentro de niveles razonables sin detrimento del ambiente es un factor crítico para producir la cantidad y calidad de cosechas que requiere la población mundial. Se estima que las malezas, insectos y enfermedades pueden reducir los rendimientos hasta en un 40%. Reportes indican que el mercado anual mundial de pesticidas es de alrededor de $30 billones de dólares, siendo sólo una cantidad muy pequeña los pesticidas naturales usados (Ujváry, 2002), consecuentemente, esto tiene fuertes implicaciones negativas para los humanos y ecosistemas.

Por lo tanto, el concepto de agricultura sustentable aquí empleado se presenta gráficamente en la Figura 1. En este esquema Agricultura Sustentable es un sistema integrado de prácticas de producción de plantas y animales, que tiene aplicación para un sitio específico ya que no es posible dar recetas generales y que se mantendrá a largo tiempo pues no se pueden tener resultados a corto plazo, el cual tiene el objetivo de producir alimentos suficientes, no contaminados y económicamente accesibles para satisfacer la alimentación humana y la necesidad de fibras naturales, mejorar la calidad del ambiente y de los recursos naturales; hacer un uso más eficiente de los recursos no

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CAPÍTULO 1

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Ambiente Economía

Sociedad

Agricultura Sustentable (AS)

Objetivo: producir suficientes alimentos; confiables, no contaminados y económicamente accesibles

Optimiza el manejo de los recursos naturales

Protege el ambiente y la biodiversidad

La AS evita el uso excesivo de agroquímicos sintéticos e integra el uso de las mejores tecnologías disponibles en la producción

Agropecuaria y Forestal

Incrementa la viabilidad económica de la

agricultura

Contribuye al bienestar del agricultor y sociedad

La AS representa a los sistemas alternativos de producción agrícola en armonía con el entorno, y amigables con los ecosistemas

Figura 1. Representación sintetizada del concepto de agricultura sustentable y su interrelación con tres aspectos fundamentales: ambiente, economía y sociedad.

Con base en las ideas y conceptos antes señalados, consideramos que en este nuevo siglo, tanto en las Universidades como en los Centros e Institutos de Investigación, debemos formar profesionales que sean capaces de realizar investigación, validación y promoción de una agricultura y un desarrollo rural sustentable que permita:

• Producir alimentos saludables y utilizar agroquímicos y técnicas amigables con la salud y los ecosistemas

• Responder a los grandes desafíos prácticos derivados del desarrollo rural sustentable. • Busca el equilibrio entre lo sociocultural y la sustentabilidad en el mundo rural. • Crear y adoptar técnicas para el manejo sustentable de los sistemas agroecológicos de

producción.

El problema de los pesticidas sintéticos o convencionales. De acuerdo con la organización no gubernamental Pesticides Action Network (PAN), la cantidad de muertes anuales debido al uso irracional y excesivo de pesticidas químicos sintéticos es de 200,000; mientras que se estima que unas 3 millones de personas son envenenadas cada año por estos mismos productos (Figura 2). En México, Farías-Díaz de León (2000) representante del Consejo Mexicano de Agroinsumos Bioracionales, señaló que ellos están convencidos de que los procesos productivos agrícolas deberán tender hacia la utilización masiva de agroinsumos bioracionales, ya que no se debe continuar aceptando el tremendo impacto que el uso de los agroquímicos convencionales está ocasionando (causando mas de 9,000 muertes al año) en el sector agrícola de México.


renovables e integrarlos con los recursos naturales, en donde sea apropiado, con métodos de control biológico y otros controles y mantener la viabilidad económica de las actividades agrícolas. Mediante éste sistema, se mejora la calidad de vida de los agricultores y la sociedad como un todo. Toda evaluación relacionada con la sustentabilidad, debe detallar los efectos de éstas prácticas en la rentabilidad de la agricultura, la calidad de vida y el impacto sobre la comunidad rural y el ecosistema.

Figura 1. Representación sintetizada del concepto de agricultura sustentable y su interrelación con tres aspectos fundamentales: ambiente, economía y sociedad.

Con base en las ideas y conceptos antes señalados, consideramos que en este nuevo siglo, tanto en las Universidades como en los Centros e Institutos de Investigación, debemos formar profesionales que sean capaces de realizar investigación, validación y promoción de una agricultura y un desarrollo rural sustentable que permita:

• Producir alimentos saludables y utilizar agroquímicos y técnicas amigables con la salud y los ecosistemas.

• Responder a los grandes desafíos prácticos derivados del desarrollo rural sustentable.

• Busca el equilibrio entre lo sociocultural y la sustentabilidad en el mundo rural.

• Crear y adoptar técnicas para el manejo sustentable de los sistemas agroecológicos de producción.

El problema de los pesticidas sintéticos o convencionales. De acuerdo con la organización no gubernamental Pesticides Action Network (PAN), la cantidad de muertes anuales debido al uso irracional y excesivo de pesticidas químicos sintéticos es de 200,000; mientras que se estima que unas 3 millones de personas son envenenadas cada año por estos mismos productos (Figura 2). En México, Farías-Díaz de León (2000) representante del Consejo Mexicano de Agroinsumos Bioracionales, señaló que ellos están convencidos de que los procesos productivos agrícolas deberán tender hacia la utilización masiva de agroinsumos bioracionales, ya que no se debe continuar aceptando el tremendo impacto que el uso de los agroquímicos convencionales está ocasionando (causando mas de 9,000 muertes al año) en el sector agrícola de México.

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Cuadro 1. Los doce pesticidas considerados de mayor peligro por sus efectos nocivos a humanos, animales y el medio ambiente; algunos de ellos han demostrado tener claros efectos cancerigenos (http://www.olca.cl/oca/plaguicidas/plag04.htm).

LOS PESTICIDAS QUE CONSTITUYEN LA DOCENA MALDITALOS PESTICIDAS QUE CONSTITUYEN LA DOCENA MALDITA

1. AZINFOS METIL: Insecticida organofosforado2. ATRAZINA: Herbicida triazina3. BENOMYL: Fungicida benzimidazol

BROMURO DE METILO: Fumigante halogenado (mata todo)5. CAPTAN: Fungicida ftalimida de contacto6. DIAZINON: Insecticida organofosforado de contacto7 DICOFOL: Acaricida organoclorado de contacto8. MANCOZEB: Fungicida ditiocarbamato de contacto9. ENDOSULFAN: Insecticida organoclorado de contacto

10. METAMIDOFOS: Insecticida y acaricida organofosforado11. MONOCROTOFOS: Insecticida y acaricida organofosforado12. PERMETRINA: Insecticida piretroide

La demanda de los productos orgánicos. Debido en gran medida a los problemas que ocasionan los pesticidas sintéticos en la salud y la calidad de los productos cosechados, la producción sustentable y obtención de alimentos orgánicos presenta tasas de crecimiento significativamente progresivos; los productos orgánicos conquistan cada vez más rápido las estructuras de mercado de alimentos globalmente. En el año 2002, las ventas de estos productos alcanzaron 23,000 millones de dólares, superando los 19,000 millones de dólares alcanzados en 2001 (Sahota, 2004). El mercado de los Estados Unidos registra el primer lugar en ventas de productos orgánicos con un valor por 11.75 mil millones de dólares en 2002. El mercado alemán ocupó el segundo lugar con 3.06 mil millones de dólares, y el mercado británico el tercer lugar con un valor de 1.5 mil millones de dólares (Willer y Yussefi, 2004). Una evaluación global de los sectores orgánicos muestra que están aumentando considerablemente y que las prácticas de agricultura orgánica (AO) puede tener efectos importantes al reducir los daños a la salud de los consumidores, el uso de energía y las pérdidas de nutrientes. Los principios de AO formulados por la Federación Internacional de Movimientos de Agricultura Orgánicos (IFOAM) en ecología, la salud, cuidado y limpieza, proporcionan una buena base de valor normativa y aparecen estar arraigados firmemente en los valores de la AO. Debido a la influencia del comercio internacional y la competencia económica, el desarrollo de la AO requerirá acciones reguladoras a nivel internacional que se enfoquen al uso reducido de pesticidas sintéticos o convencionales (De Wit and Verhoog, 2007).

Información recientemente publicada por el Center for Agroecology and Sustainable Food Systems de la Universidad de California, Santa Cruz, señala que actualmente en los Estado Unidos las técnicas de agricultura sustentable y la demanda por lo orgánico está incrementándose notablemente (Figura 3) y los productores lo saben muy bien, por eso están interesados en esquemas del etiquetado de sus productos que van “más allá de lo orgánico” para ajustarse a ciertos criterios éticos no incluidos en las normas orgánicas del Departamento de Agricultura (USDA). Es por eso que los grandes consorcios transnacionales están comprando compañías bien establecidas y de renombre que orientan parte de sus ventas al segmento de los productos orgánicos, o que han sido producidos con técnicas sustentables o

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Figura 2. La organización no gubernamental Pesticide Action Network señala el impacto negativo de los pesticidas convencionales en el envenenamiento y muerte de humanos en todo el mundo (http://www.pan-international.org/pan-v1/europeSp.html).

Centenares de pesticidas químicos son utilizados habitualmente en la agricultura convencional lo que provoca que restos de residuos de pesticidas aparezcan en los alimentos procedentes de esta agricultura que ingerimos diariamente. Muchos son los pesticidas sintéticos que cuentan con solicitudes de prohibición y de severa restricción para su uso en la agricultura. Un listado de los pesticidas que la Alianza por una Mejor Calidad de Vida A. C., de Chile, han considerado la “docena maldita” debido a los nefastos efectos agudos y crónicos que causan, se presenta en el Cuadro 1.

Diferentes estudios toxicológicos realizados demuestran la relación existente entre los pesticidas y ciertas patologías como el cáncer, las alergias y el asma. El uso de pesticidas también es perjudicial para la salud del trabajador agrícola, un problema serio especialmente en países en desarrollo, donde el uso de pesticidas está poco regulado. A su vez, la utilización de estas sustancias daña el ambiente y conlleva un costo adicional a la sociedad, ya que debe eliminar los residuos que los pesticidas dejan en la naturaleza.

Afortunadamente en América Latina y todo el mundo hay diversas organizaciones e instituciones comprometidas con los derechos de las mujeres, los hombres y las comunidades en la defensa del medio ambiente. Generalmente persiguen la equidad en la relación de los actores de la sociedad para encontrar soluciones a los problemas ambientales y contribuyen a la democratización de la sociedad a través de procesos de fortalecimiento, organización y creando conciencia ambiental.

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Figura 2. La organización no gubernamental Pesticide Action Network señala el impacto negativo de los pesticidas convencionales en el envenenamiento y muerte de humanos en todo el mundo (http://www.pan-international.org/pan-v1/europeSp.html).

Centenares de pesticidas químicos son utilizados habitualmente en la agricultura convencional lo que provoca que restos de residuos de pesticidas aparezcan en los alimentos procedentes de esta agricultura que ingerimos diariamente. Muchos son los pesticidas sintéticos que cuentan con solicitudes de prohibición y de severa restricción para su uso en la agricultura. Un listado de los pesticidas que la Alianza por una Mejor Calidad de Vida A. C., de Chile, han considerado la “docena maldita” debido a los nefastos efectos agudos y crónicos que causan, se presenta en el Cuadro 1.

Diferentes estudios toxicológicos realizados demuestran la relación existente entre los pesticidas y ciertas patologías como el cáncer, las alergias y el asma. El

uso de pesticidas también es perjudicial para la salud del trabajador agrícola, un problema serio especialmente en países en desarrollo, donde el uso de pesticidas está poco regulado. A su vez, la utilización de estas sustancias daña el ambiente y conlleva un costo adicional a la sociedad, ya que debe eliminar los residuos que los pesticidas dejan en la naturaleza.

Afortunadamente en América Latina y todo el mundo hay diversas organizaciones e instituciones comprometidas con los derechos de las mujeres, los hombres y las comunidades en la defensa del medio ambiente. Generalmente persiguen la equidad en la relación de los actores de la sociedad para encontrar soluciones a los problemas ambientales y contribuyen a la democratización de la sociedad a través de procesos de fortalecimiento, organización y creando conciencia ambiental.

Cuadro 1. Los doce pesticidas considerados de mayor peligro por sus efectos nocivos a humanos, animales y el medio ambiente; algunos de ellos han demostrado tener claros efectos cancerigenos (http://www.olca.cl/oca/plaguicidas/plag04.htm).

CAPÍTULO 1

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sostenibles (Figura 4), ya que ese tipo de productos está teniendo gran demanda entre el público consumidor joven y adulto, pero que se caracterizan por tener un alto grado de escolaridad y buenos ingresos. El trabajo realizado por (Howard y Allen, 2006) menciona que las normas para el tratamiento de alimentos para consumo humano y de animales tienen el nivel más alto de apoyo en California, ya que eso es de gran interés para su salud. El estudio concluye que los alimentos producidos con técnicas sustentables habrán de lograr que se ponga más atención a los temas de derechos de los animales y a la justicia social.

Figura 3. La oferta de los productos orgánicos en Estados Unidos , al igual que en otras partes del mundo se ha venido incrementando notablemente en los últimos diez años.

La Agricultura Sustentableamigable con el ambiente y la

demanda de productos org· nicos, o menos

contaminados est· creciendo en todo el mundo

Figura 4. La industria de los productos orgánicos ha tenido una gran dinámica, tal y como lo revelan las recientes adquisiciones de corporaciones realizadas por las 25 compañías más grandes de ese país (http://www.msu.edu/~howardp/infographics.html).


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La demanda de los productos orgánicos. Debido en gran medida a los problemas que ocasionan los pesticidas sintéticos en la salud y la calidad de los productos cosechados, la producción sustentable y obtención de alimentos orgánicos presenta tasas de crecimiento significativamente progresivos; los productos orgánicos conquistan cada vez más rápido las estructuras de mercado de alimentos globalmente. En el año 2002, las ventas de estos productos alcanzaron 23,000 millones de dólares, superando los 19,000 millones de dólares alcanzados en 2001 (Sahota, 2004). El mercado de los Estados Unidos registra el primer lugar en ventas de productos orgánicos con un valor por 11.75 mil millones de dólares en 2002. El mercado alemán ocupó el segundo lugar con 3.06 mil millones de dólares, y el mercado británico el tercer lugar con un valor de 1.5 mil millones de dólares (Willer y Yussefi, 2004). Una evaluación global de los sectores orgánicos muestra que están aumentando considerablemente y que las prácticas de agricultura orgánica (AO) puede tener efectos importantes al reducir los daños a la salud de los consumidores, el uso de energía y las pérdidas de nutrientes. Los principios de AO formulados por la Federación Internacional de Movimientos de Agricultura Orgánicos (IFOAM) en ecología, la salud, cuidado y limpieza, proporcionan una buena base de valor normativa y aparecen estar arraigados firmemente en los valores de la AO. Debido a la influencia del comercio internacional y la competencia económica, el desarrollo de la AO requerirá acciones reguladoras a nivel internacional que se enfoquen al uso reducido de pesticidas sintéticos o convencionales (De Wit and Verhoog, 2007).

Información recientemente publicada por el Center for Agroecology and Sustainable Food Systems de la Universidad de California, Santa Cruz, señala que actualmente en los Estado Unidos las técnicas de

agricultura sustentable y la demanda por lo orgánico está incrementándose notablemente (Figura 3) y los productores lo saben muy bien, por eso están interesados en esquemas del etiquetado de sus productos que van “más allá de lo orgánico” para ajustarse a ciertos criterios éticos no incluidos en las normas orgánicas del Departamento de Agricultura (USDA). Es por eso que los grandes consorcios transnacionales están comprando compañías bien establecidas y de renombre que orientan parte de sus ventas al segmento de los productos orgánicos, o que han sido producidos con técnicas sustentables o sostenibles (Figura 4), ya que ese tipo de productos está teniendo gran demanda entre el público consumidor joven y adulto, pero que se caracterizan por tener un alto grado de escolaridad y buenos ingresos.


El trabajo realizado por (Howard y Allen, 2006) menciona que las normas para el tratamiento de alimentos


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sostenibles (Figura 4), ya que ese tipo de productos está teniendo gran demanda entre el público consumidor joven y adulto, pero que se caracterizan por tener un alto grado de escolaridad y buenos ingresos. El trabajo realizado por (Howard y Allen, 2006) menciona que las normas para el tratamiento de alimentos para consumo humano y de animales tienen el nivel más alto de apoyo en California, ya que eso es de gran interés para su salud. El estudio concluye que los alimentos producidos con técnicas sustentables habrán de lograr que se ponga más atención a los temas de derechos de los animales y a la justicia social.


La Agricultura Sustentableamigable con el ambiente y la

demanda de productos org· nicos, o menos

contaminados est· creciendo en todo el mundo


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para consumo humano y de animales tienen el nivel más alto de apoyo en California, ya que eso es de gran interés para su salud. El estudio concluye que los alimentos producidos con técnicas sustentables habrán de lograr que se ponga más atención a los temas de derechos de los animales y a la justicia social.


A nivel mundial, México ocupa el 18º lugar por superficie con cultivos orgánicos, siendo el primero en la producción de café orgánico con mas de 70, 000 ha, el cual se produce básicamente por pequeños productores de la región del Soconusco del estado de Chiapas que han sido certificados por el IFOAM (Martínez-Torres, 2006). Al interior del país, este sector es el subsector agrícola más dinámico, pues ha aumentado su superficie de 23,000 ha en 1996 a 103,000 ha en el año 2000, estimándose que

alcanzó las 216,000 ha en el año 2002. Esta agricultura es practicada por más de 53,000 productores y genera más de 280 millones de dólares en divisas. Los pequeños productores conforman el 98% del total de productores orgánicos, cultivan el 84% de la superficie y generan el 69% de las divisas orgánicas del país (Gómez-Cruz et al., 2003). En la producción orgánica, los pequeños productores orgánicos mexicanos están tomando ventaja de la creciente demanda de productos sanos, principalmente por parte de los países desarrollados que pagan un mayor precio por sus productos considerados como Premium.

Conclusiones

En México el deterioro de los recursos naturales, el sobre pastoreo, el incremento demográfico, la sobreexplotación de los acuíferos y la contaminación ambiental, constituyen una de las principales problemáticas del país. Son pocas las actividades productivas y extractivas relacionadas con las actividades agropecuarias y forestales que no degraden el medio ambiente. Por lo tanto, promover y alentar la agricultura sustentable, sostenible o ecológica, será una de las responsabilidades que tenemos que afrontar para ayudar a recuperar y conservar los recursos naturales a través de prácticas amigables con el ambiente, que permitan asegurar un acercamiento al desarrollo agrícola sustentable. Para coadyuvar con esto, las instituciones de Educación Superior y los Centros de Investigación de este sector, deberán formar graduados de alto nivel cuyos fundamentos teórico-prácticos y experiencia científica (obtenidos durante su proceso formativo), les permita participar en la resolución de los problemas de conservación del suelo, agua y la biodiversidad, mediante la investigación, planeación, propuesta y aplicación de alternativas tecnológicas de manejo integrado de los recursos naturales, así como de las plagas y enfermedades,

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CAPÍTULO 1

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acordes con la preservación del ambiente dentro del marco de una agricultura amigable; ademas deberan participar en la resolución de los problemas relacionados con la inocuidad alimentaria dentro de un marco interdisciplinario.

Literatura Citada

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FAO y Ministerio de Agricultura, Ordenación de la Naturaleza y Pesca de los Países Bajos. 1991 - La declaración de den Bosch y el plan de acción para una agricultura y un desarrollo rural sostenibles: Informe de la Conferencia FAO/Países Bajos sobre Agricultura y el Medio Ambiente, S-Hertogenbosch, Países Bajos, 15-19 de abril de 1991, Roma: W/U3780E/2/1.93/500.

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SECCIÓN I


Capítulo 2

J. GASTÓ1, R. MONTALBA2, L. VIELI1, 1Pontificia Universidad Católica de Chile. Macul, Santiago de Chile. 2Universidad de la Frontera. Temuco, Chile.

Conservación y sustentabilidad

La conservación ha sido definida como el mantener vivo y sin daño, pérdida, decaimiento o desperdicio la permanencia de una cosa o fenómeno, lo cual puede incluir a las costumbres y virtudes, y continuar con la práctica de ellos (DRA, 1984; Webster, 1989). El concepto incluye la supervisión oficial de la naturaleza como un todo y de sus diversos componentes tales como suelos, fauna silvestre, cobertura vegetal, ríos, bosques y praderas, lo cual se lleva a cabo por los conservacionistas, los gestores del territorio y la naturaleza y por las demás instituciones que realizan estas funciones (CP, 1991; Suárez, 2007).

El término y concepto de conservación se introduce formalmente en el mundo occidental cuando los conservators británicos de la India arribaron en 1907 a los

Sustentabilidad de la Agricultura: Conceptos Unificadores

Agricultural Sustainability: Unifying Concepts

Estados Unidos y quedaron impactados por la degradación de los recursos naturales lo cual impulsó el cambio conceptual desde “economía de los recursos naturales” a lo territorial, acuñándose e institucionalizándose el concepto de “conservación” de recursos naturales en general.

La antítesis de la conservación fue la desertificación, concepto desarrollado inicialmente por Aubreville (1949) y Kassas (1970) con posteriores definiciones de Dregne (1987). En lo sustantivo, refleja la relación entre el efecto combinado de las actividades del hombre sobre el territorio y las condiciones ambientales del fenómeno de tal manera que generan un agotamiento progresivo de su entorno normal hasta una degradación considerable a causa de su intervención y gestión (Glantz y Orvlovsky, 1983). Todo esto contribuyó a la Conferencia de las Naciones Unidas sobre Desertificación organizada por FAO, UNESCO y OMM definiéndose como la intensificación o extensión del deterioro, especialmente en ambientes pluviales marginales; proceso que concluye a la reducción del potencial productivo con la consiguiente disminución de la biomasa, de la capacidad de explotación de la tierra, del rendimiento de los cultivos y del bienestar humano, lo cual concluye en lo que los romanos denominaban agri deserti. Ello ocurre cuando los procesos de uso y artificialización de la tierra no consideran prácticas agrícolas que permitan conservar el estado ideal de los componentes más valiosos del ecotopo y de la biocenosis (Gastó, 1993).

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La etapa siguiente debió ser la incorporación formal y sistemática del hombre, organizado social, cultural, laboral y políticamente como actor, desencadenador y afectado por estos dos procesos antagónicos de conservación y desertificación, y de la incorporación de la tecnología y economía al medioambiente como un todo. Es así como se gesta una primera conferencia tendiente a evolucionar desde la conservación a la sustentabilidad, para luego llegar a su aceptación formal en la Conferencia de las Naciones Unidas de Estocolmo en 1972. En ella se plantea que el medio ambiente no debe ser concebido solamente con sentido físico-natural sino que como una interacción entre el sistema natural y el social, además del medio construido y del sociocultural. Se indica además, que las sociedades avanzadas se percatan que existe un solo mundo en el cual la pobreza es la causa fundamental del deterioro de los recursos naturales, lo cual se contradice con argumentos que fundamentan este deterioro en el modelo económico y político imperante y de la existencia de límites ecológicos del planeta.

El modelo de crecimiento económico ilimitado comienza a cuestionarse en el estudio del MIT (Meadows et al., 1972) sobre los límites del crecimiento que plantea las restricciones físicas del planeta en relación a la población humana, crecimiento económico ilimitado, producción de alimentos, industrialización, recursos no renovables, y contaminación. Ello se complementa con el trabajo de “Food Production and Energy Crisis” (Pimentel et al., 1973) como respuesta a la primera crisis energética y con una serie de importantes trabajos como el de Mesarovic y Pestel (1975) y el equipo dirigido por Barney (1982), los cuales destacan en el proceso de construcción del denominado “desarrollo sustentable” (Alonso y Sevilla, 1995).

Como resultante de lo anterior la CMMD (1992), conocida como Comisión Bruntland, en 1987 define formalmente el desarrollo sustentable como aquel que satisface las necesidades de las generaciones presentes sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades; lo cual implia que existen tanto necesidades de la población como limitantes ambientales para satisfacerlas. La transformación de la economía y de la sociedad genera un aumento de la productividad y de la igualdad de oportunidades para todos (CMMD, 1992). Es en la Conferencia de las Naciones Unidas sobre medio ambiente y desarrollo de Rio 92 donde se afianza y se acuerda llevar a la práctica las conclusiones de la Comisión Bruntland. Ningún país puede desarrollarse distanciándose de los demás, por lo cual se requiere una nueva orientación de las relaciones internacionales (Alonso y Sevilla, 1995).

La sustentabilidad, por lo tanto, se diferencia de la conservación de recursos naturales en que además incorpora en forma más específica algunas de las siguientes dimensiones: (a) conservación de las funciones y capacidad productiva ecosistémica (b) conservación de la producción de beneficios económicos, (c) conservación del ciclo hidrológico, (d) conservación del suelo, (e) conservación y desarrollo de la biodiversidad, (f) conservación y desarrollo de la calidad del paisaje, (g) conservación y desarrollo del balance de carbono, (h) diversificación de productos, (i) sattisfacción de necesidades humanas, (j) desarrollo en armonía con comunidades locales, (k) distribución justa y equitativa de los beneficios entre los actores y entre las naciones y finalmente (l) derechos de los pueblos originarios (Erlwein, Lara y Pradenas, 2007; Altieri, 1999; Montalba, 2005; Lele, 1991; Lawrence, 1997).

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CAPÍTULO 2

Aproximación jerárquica en la toma de decisiones. La teoría jerárquica es una expresión dialéctica de la Teoría General de Sistemas, que surge en parte como un movimiento hacia una ciencia general de la complejidad, que se aplica en todos niveles de organización y escalas de trabajo. Su énfasis está altamente centralizado en la observación del sistema, cuyas raíces se centran en el químico Prigogine, el psicólogo Piaget y el economista Herbert Simon. La jerarquía es un sistema interconectado en varios grados de comportamiento, desde donde los niveles superiores controlan a los inferiores, en función de las constantes de tiempo y espacio (Allen y Star, 1982; Haber, 1990). Ferrater (1979) indica que existen cuatro tipos de jerarquía: del poder, lógica, ontológica y axiológica. Es en estas dos últimas jerarquías donde se centra la sustentabilidad del sistema (Mesarovic, Macko y Takahara, 1971).

La creación y evolución de los sistemas, ecosistemas y organismos se plantea como una estructura disipativa de la jerarquía de la organización natural. Las actuaciones antrópicas que transforman y ordenan al sistema con propósitos económicos, sociales o naturales conducen necesariamente a estados diferentes a los previos donde la disipación energética se expresa como una constante. Energía es el combustible que torna operativo al ecosistema, pero la tasa de ocurrencia de operación del proceso, está controlada por la disponibilidad de nutrientes.

El ecosistema opera de manera de gastar la energía disponible necesaria para minimizar las constricciones de tiempo y espacio emanadas por las limitantes de agua y de nutrientes (Reichle, O´Neill y Harris, 1975). En esta transformación, el estado que se logre puede ser sustentable o no, lo cual implica el estímulo o input que logre mantenerlo evitando que se alcancen estados disipativos

diferentes al pretendido por la organización antrópica.

La jerarquía ocurre en sistemas físicos, químicos, biológicos, ecológicos, sociales, tecnológicos, económicos, y político, por lo cual se hace necesario contar con una teoría jerárquica que permita interactuar en sistemas multidimensionales de comportamientos y de estructuras complejas. En la naturaleza ocurren simultáneamente diversos procesos de organización, que se expresan en escalas de tiempo y espacio diferentes (Figura 1).

En las jerarquías mayores se tienen los procesos físicos que conducen a la organización de la materia en átomos. Bajo ésta se tiene a la organización química en moléculas de diversos compuestos, lo cual está necesariamente subordinado a las leyes de la organización física y además, de la química, por lo cual se expresa en menores grados de libertad. El proceso geológico permite su organización en rocas, minerales y sus derivados, y el geomorfológico en geoformas determinadas por las jerarquías superiores además de las condicionantes propias de la geomorfología.

La generación de la vida en el planeta ocurre sólo cuando de hábitat y nichos permiten su generación. Al igual que en las jerarquías superiores se rige por todos esos niveles además de los propios de la biología. La integración de lo inerte con lo biológico permite un nuevo nivel de organización, el ecológico, dado por los ecosistemas a través del proceso de sistemogénesis, el cual al ser de mayor organización es a la vez más disipativo; al estar subordinado a todas las jerarquías superiores, además de las propias de la ecología, sus grados de libertad son menores (Wy y Qi, 2000; Brady, 1994). La generación de la naturaleza es a la vez la generación del escenario del hombre, sin lo cual sería impensable su existencia. Haber

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Figura 1. Esquema generalizado de los diversos niveles jerárquicos y de sus grados de libertad dados por la universal legalidad del fenómeno. El traspaso de estos límites de la universal legalidad es el fundamento de insustentabilidad.

Al igual que en el caso anterior se tiene como una jerarquía superior la organización social, que conduce al desarrollo de una cultura que se inserta en un contexto ecológico superior el cual le permite adaptarse y a su vez modifica. Surge así la tecnología como un producto de la interacción de la naturaleza y la sociedad lo cual corresponde a un nuevo orden de la materia, energía e información en otras dimensiones espacio-temporales. La tecnología a su vez permite interactuar con la organización de la naturaleza y con la ordenación de los niveles antrópicos superiores.

La economía regula y restringe las transacciones que ocurren en los niveles jerárquicos superiores. La política, conjuntamente con la economía, son los niveles más restrictivos de la jerarquía; es donde se toman las decisiones de la sociedad organizada, por lo cual deben estar subordinadas a todos los niveles superiores. Su accionar está centrado en los límites de la universal legalidad de cada uno de los niveles jerárquicos. A manera de ejemplo, podría darse el caso que los legisladores de una nación decidieran que el agua que se congela a nivel del mar a cero grados y ebulle a cien, lo hiciera a veinte grados y a doscientos respectivamente. Sería esto una decisión ilícita pues las leyes de la física no están subordinadas a las leyes políticas ni a las económicas.

Algo similar ocurre cuando se toman decisiones de políticas económicas, tecnológicas o sociales que transgreden los límites de la universal legalidad de la ecología, tal como cuando se sobrepasa la capacidad de uso de los suelos o con la cosecha indiscriminada de los bosques, del mar o la expansión de las ciudades, más alla de las funciones de transferencia que sobrepasan los umbrales de equilibrio. Ejemplos de este tipo de transgresiones no son exclusivas de la identidad cultural cristiano occidental ni de nuestros tiempos, siendo dignos de mencionar los casos del colapso ambiental de Isla de Pascua (Rapa Nui), la degradación de la Araucanía (Montalba, 2004) y la extinsión de los fueguinos (Erlwein, 2001). El problema de fondo de la sustentabilidad está dado por no respetar los niveles jerárquicos superiores, al traspasar los límites de la universal legalidad de cada uno. Una buena decisión debe ser lícita en todos y cada uno de los niveles jerárquicos.

Figura 1. Esquema generalizado de los diversos niveles jerárquicos y de sus grados de libertad dados por la universal legalidad del fenómeno. El traspaso de estos límites de la universal legalidad es el fundamento de insustentabilidad.


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(1990) relaciona la artificialización de los ecosistemas a los tipos de uso del territorio en bioecosistemas, ecosistemas casi naturales, ecosistemas seminaturales, ecosistemas antropogénicos y en tecnoecosistemas.

Al igual que en el caso anterior se tiene como una jerarquía superior la organización social, que conduce al desarrollo de una cultura que se inserta en un contexto ecológico superior el cual le permite adaptarse y a su vez modifica. Surge así la tecnología como un producto de la interacción de la naturaleza y la sociedad lo cual corresponde a un nuevo orden de la materia, energía e información en otras dimensiones espacio-temporales. La tecnología a su vez permite interactuar con la organización de la naturaleza y con la ordenación de los niveles antrópicos superiores.

La economía regula y restringe las transacciones que ocurren en los niveles jerárquicos superiores. La política, conjuntamente con la economía, son los niveles más restrictivos de la jerarquía; es donde se toman las decisiones de la sociedad organizada, por lo cual deben estar subordinadas a todos los niveles superiores. Su accionar está centrado en los límites de la universal legalidad de cada uno de los niveles jerárquicos. A manera de ejemplo, podría darse el caso que los legisladores de una nación decidieran que el agua que se congela a nivel del mar a cero grados y ebulle a cien, lo hiciera a veinte grados y a doscientos respectivamente. Sería esto una decisión ilícita pues las leyes de la física no están subordinadas a las leyes políticas ni a las económicas.

Algo similar ocurre cuando se toman decisiones de políticas económicas, tecnológicas o sociales que transgreden los límites de la universal legalidad de la ecología, tal como cuando se sobrepasa la capacidad de uso de los suelos o con la cosecha indiscriminada de los bosques, del mar o la expansión de las ciudades, más alla de las funciones de transferencia que sobrepasan los umbrales de equilibrio. Ejemplos de este tipo de transgresiones no son exclusivas de la identidad cultural cristiano occidental ni de nuestros tiempos, siendo dignos de mencionar los casos del colapso ambiental de Isla de Pascua (Rapa Nui), la degradación de la Araucanía (Montalba, 2004) y la extinsión de los fueguinos (Erlwein, 2001). El problema de fondo de la sustentabilidad está dado por no respetar los niveles jerárquicos superiores, al traspasar los límites de la universal legalidad de cada uno. Una buena decisión debe ser lícita en todos y cada uno de los niveles jerárquicos.

Dimensiones y actuaciones. Son escazas las temáticas que pueden competir con el creciente reconocimiento de la dependencia e impactos humanos medioambientales sobre

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CAPÍTULO 2

la biósfera, que se expresará como el componente clave de nuestra época y espíritu, cuando se escriba la historia del período actual (Nisbet, 1982; Rosa, 2000), todo lo cual está estrechamente ligado con sustentabilidad (Turner, 1973).

La sustentabilidad puede ser una herramienta analítica para insertar los impactos humanos en el ambiente, los cuales son inseparables de las diversas dimensiones jerárquicas, a saber: (a) antropocéntrica, que plantea al hombre como eje central del problema, (b) ecocéntrica, la cual establece que el eje central del fenómeno es el escenario del hombre, es decir, su entorno, (c) local, plantea que el problema se localiza en su escala directa de actuación y (d) global, donde las conexiones se establecen en escala de la totalidad de la ecósfera (Figura 2).

El espíritu de época (Zeitgeist) está dado por las dimensiones y actuaciones y sus relaciones con la sustentabilidad del sistema, es una heramienta escencial para su análisis. Según Rosa (2000), además de las condicionantes específicas ya indicadas se tiene a: Hegel, que establece que cada período histórico tiene sus propias temáticas; Mill, quien introduce la tradición utilitaria y empirista; Compte, que desarolla la idea que la historia es gobernada por leyes que claramente definen las diferentes épocas tales como la época de la Fe, de la Razón, de la Ciencia Positiva y actualmente la del Ambientalismo, donde se localiza la sustentabilidad; Giddens y Beck incorporan el riesgo como una dimensión del ambientalismo; y Kant que plantea la huella seguida para alcanzar una época y las acciones que se requieren para llevarlas a cabo.

Klijn y Udo de Haes (1994) plantean un enfoque jerárquico de aproximación territorial, que permita transitar gradualmente desde lo local a lo global. El planeta se presenta como una ecósfera con un conjunto de esferas

jerarquizadas desde el clima hasta la vegetación y fauna, y desde lo local a lo global a través de estructuras y procesos. Entre éstos últimos se tiene el transporte de energía, de materia, génesis del sistema, existencia de componenes inferiores y de otros componentes dependientes. El sistema propuesto de clasificación jerárquica va desde ecozonas a escalas muy pequeñas hasta ecoelementos en escalas locales detalladas.

En la cultura occidental, que se presenta como estrechamente relacionada con las tradiciones judeo-cristiana, se establece el origen del hombre como una creación divina, la cual a su vez recibe el mandato de crecer y multiplicarse, simultáneamente con dominar la tierrra y las aves del cielo y los peces del mar. La naturaleza existe para servir al hombre el cual recibe el mandato de utilizarla y dominarla, con la sola restricción de no utilizar el árbol del fruto prohibido. No es posible en la actualidad actuar independientemente y aislando los sistemas ecológicos de los sociales (Low et al., 1999; Redman, 1999; Grove y Kuby, 2000).

El crecimiento demográfico descontrolado, que se logra al finalizar el siglo, sobrepasa la capacidad de carga del planeta, lo cual conduce a afectar su sustentabilidad articulándolas entre sí. Se logra en esta forma relacionar los pares contiguos de actuación (Figura 2) de manera que entre lo local y lo antropocéntrico se tienen los actores sociales o sociedad civil que operan directamente dirigiendo al fenómeno (Queron, 2002). Entre lo antropocéntrico y la globalización emerge la gobernanza del territorio lo cual establece las funciones generales que deben considerarse tales como la mantensión de zonas destinadas al control de gases de efecto invernadero, a la regulación de las aguas y a la conservación de la cultura (Costanza et al., 1997). La manutención y aplicación de acuerdos

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Figura 2. Punto focal de las cuatro dimensiones jerárquicas fundamentales que describen la sustentabilidad fenomenológica. Se generan entre ellos intervenciones de actuación. Se presenta a manera de ejemplo dos espacios: uno que expresa las dimensiones de la focalización del problema y el otro las actuaciones que se ejercen sobre el sistema. Debiera existir una relación entre las dimensiones del problema y las actuaciones.

El crecimiento demográfico descontrolado, que se logra al finalizar el siglo, sobrepasa la capacidad de carga del planeta, lo cual conduce a afectar su sustentabilidad articulándolas entre sí. Se logra en esta forma relacionar los pares contiguos de actuación (Figura 2) de manera que entre lo local y lo antropocéntrico se tienen los actores sociales o sociedad civil que operan directamente dirigiendo al fenómeno (Queron, 2002). Entre lo antropocéntrico y la globalización emerge la gobernanza del territorio lo cual establece las funciones generales que deben considerarse tales como la mantensión de zonas destinadas al control de gases de efecto invernadero, a la regulación de las aguas y a la conservación de la cultura (Costanza et al.,1997). La manutención y aplicación de acuerdos globales internacionales se localiza en la articulación ecocéntrica de las actuaciones (Naess, 1993; Kavaloy, 1993). Cualquiera que sea la naturaleza de las actuaciones debe estar condicionada por restricciones de naturaleza ética y estética, las cuales al no cumplirse deterioran la sustentabilidad del sistema (Mansvelt y Stobelaar, 1995).

La articulación que se genera entre las cuatro dimensiones del paradigma de actuación están dadas por dos virtudes, techné y phronesis; la primera de las cuales es la tecnología que puede ser un utensilio o artefacto correspondiente a un medio para alcanzar un fin, siendo la otra la prudencia (Vial, 1981) las cuales se deterioran en la medida que los requerimientos y las tasas de extracción son cada vez mayores. En esta forma surgen corrientes de pensamiento centradas en la ecología natural conocida como “ecocentrismo” o “ecología profunda”, con fuertes raíces en la ecofilosofía y ecosofía (Naess, 1993; Kvaloy, 1993). La escala espacial local plantea que el desarrollo debe ser en escala humana, integrándose tanto el corto y el largo plazo como los espacios inmediatos de acoplamiento, tal como ha ocurrido y ocurre con numerosas culturas originarias (Gómez, 1981). El cambio global está dado por ligamientos cada vez más fuertes entre espacios distantes lo cual a su vez privilegia el presente y el futuro, y la presencia humana constituye una parte integral de todos los ecosistemas, siendo sus

Figura 2. Punto focal de las cuatro dimensiones jerárquicas fundamentales que describen la sustentabilidad fenomenológica. Se generan entre ellos intervenciones de actuación. Se presenta a manera de ejemplo dos espacios: uno que expresa las dimensiones de la focalización del problema y el otro las actuaciones que se ejercen sobre el sistema. Debiera existir una relación entre las dimensiones del problema y las actuaciones.


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globales internacionales se localiza en la articulación ecocéntrica de las actuaciones (Naess, 1993; Kavaloy, 1993). Cualquiera que sea la naturaleza de las actuaciones debe estar condicionada por restricciones de naturaleza ética y estética, las cuales al no cumplirse deterioran la sustentabilidad del sistema (Mansvelt y Stobelaar, 1995).

La articulación que se genera entre las cuatro dimensiones del paradigma de actuación están dadas por dos virtudes, techné y phronesis; la primera de las cuales es la tecnología que puede ser un utensilio o artefacto correspondiente a un medio para alcanzar un fin, siendo

la otra la prudencia (Vial, 1981) las cuales se deterioran en la medida que los requerimientos y las tasas de extracción son cada vez mayores. En esta forma surgen corrientes de pensamiento centradas en la ecología natural conocida como “ecocentrismo” o “ecología profunda”, con fuertes raíces en la ecofilosofía y ecosofía (Naess, 1993; Kvaloy, 1993). La escala espacial local plantea que el desarrollo debe ser en escala humana, integrándose tanto el corto y el largo plazo como los espacios inmediatos de acoplamiento, tal como ha ocurrido y ocurre con numerosas culturas originarias (Gómez, 1981). El cambio global está dado por ligamientos cada vez más fuertes entre espacios distantes lo cual a su vez privilegia el presente y el futuro, y la presencia humana constituye una parte integral de todos los ecosistemas, siendo sus actuaciones relevantes en el impacto global (Vitovsek et al., 1997; McDonnell y Pickett, 1993).

El punto focal es el centro de divergencia desde donde se establece la posición de confluencia de los diversos ejes jerárquicos que intervienen en las actuaciones y en la toma de decisiones del actor social. En esta forma se tiene que se integran las restricciones genéricas naturales y culturales como así mismo las restricciones territoriales. Se generan por lo tanto nuevos espacios ilícitos, por cuanto la solución puede estar contenida al interior del espacio lícito de uno de los sistemas pero fuera de otros. Las acciones que se llevan a cabo en el fenómeno afectan el grado de sustentabilidad del sistema. Su naturaleza e intensidad derivan del marco teórico aceptado por la comunidad, de acuerdo al espíritu de época (Rosa, 2000), dado por sus cuatro ejes y jerarquías establecidas. La resultante de todo esto afecta necesariamente la sustentabiliad del fenómeno y a la agricultura en general. En el contexto ambiental las actuaciones en el sistema son siempre relevantes en relación a la sustentabilidad, lo cual ha sido planteado

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CAPÍTULO 2

desde hace un largo tiempo.

Capacidad sustentadora. El origen del concepto, según Fernández (1995), se remonta a los siglos XVII y XVIII, a raíz de los debates surgidos en Europa en torno al crecimiento de la población y suministro de alimentos (Bartel, Norton y Perrier, 1993), entre los que se presenta Malthus en 1798, quien desarrolla una ecuación que relaciona el crecimiento de la población con el número de organismos presentes. Verhulst, en 1830, propuso la ecuación logística del crecimiento, en que éste es función de los recursos presentes (Freedman, 1980). En 1953, Odum introdujo el concepto de la asíntota de la curva logística y lo relaciona con la capacidad sustentadora K del ecosistema (Dhonhot, 1989). El concepto se introdujo en la ganadería intensiva a comienzos del siglo XX, aplicado a las praderas, haciéndose gradualmente equivalente al concepto de K, de la curva logística. En la década de 1930 el concepto fue aplicado a la fauna silvestre.

A fines del siglo XIX se acuña el concepto de producción sustentable del bosque, que es equivalente a la capacidad sustentadora (Braklacich, Bryant y Smith, 1991) cuya definición establece que la cosecha no exceda el crecimiento del volumen del bosque, e incluso asegurándose la estabilidad de la población dependiente. A partir de la década de 1960 se incorpora la recreación al aire libre. Green (1985) introduce el concepto de capacidad ecológica, con el nivel de uso consistente con el no declive de los atributos ecológicos del sistema, por lo cual es una aproximación formal al relacionar la capacidad sustentadora con la sustentabilidad, pues en caso de que ésta se rebase se genera un proceso que se torna insustentable. También se ha aplicado el concepto a la capacidad sustentadora humana o antropogénica (Brown et al., 1987; Fernández, 1995). En este caso se relaciona directamente con conservación

ecosistémica y la dimensión sustentable complementaria relativa a la capacidad antrópica. Constituyen por lo tanto, un ligamiento formal relativo a la sustentabilidad entre lo antropogénico y lo ecocéntrico.

En 1977, Nieswand y Pizar introducen y desarrollan el concepto de capacidad de planificación del uso de la tierra, como una medida de la aptitud de un territorio para dar cabida al crecimiento y desarrollo dentro de los límites definidos por la infraestructura y recursos existentes. Representan, según Goldshochalt (1977), el umbral de las funciones de transferencia de los sistemas naturales y artificiales, por encima de lo cual los impactos del desarrollo pueden causar una degradación ambiental o social. Actualmente, Fernández (1995) indica que algunos autores, en relación con los debates sobre la sustentabilidad global y producción sustentable, consideran a la capacidad sustentadora en un contexto más amplio, el de sustentabilidad (Brown et al., 1987; Brklacich et al., 1991). Es así como Naredo (2004) plantea y asocia a la especie humana como una patología terrestre que concluye por hacerla insustentable. Al violar los límites establecidos para el hombre por la naturaleza y la historia, la sociedad industrial engendró incapacidad y sufrimiento en haras de eliminar la incapacidad y sufrimiento (Ilich, 1996).

Los aportes al concepto y metodología de cálculo de la capacidad sustentadora, emanados a partir de la gestión ganadera y faunística, han sido de gran valor y han contribuido al desarrollo global del área (COTECOCA, 1979). Dasman (1945) la define como el número de animales a pastoreo, de una clase dada, que puede mantenerse en buenas condiciones, año tras año, en una unidad de pastoreo, sin perjuicio para las reservas de forraje o el suelo. Posteriormente, Mott (1960), desde otra perspectiva, lo define como la carga ganadera que soporta a la óptima

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indica que algunos autores, en relación con los debates sobre la sustentabilidad global y producción sustentable, consideran a la capacidad sustentadora en un contexto más amplio, el de sustentabilidad (Brown et al., 1987; Brklacich et al., 1991). Es así como Naredo (2004) plantea y asocia a la especie humana como una patología terrestre que concluye por hacerla insustentable. Al violar los límites establecidos para el hombre por la naturaleza y la historia, la sociedad industrial engendró incapacidad y sufrimiento en haras de eliminar la incapacidad y sufrimiento (Ilich, 1996).

Los aportes al concepto y metodología de cálculo de la capacidad sustentadora, emanados a partir de la gestión ganadera y faunística, han sido de gran valor y han contribuido al desarrollo global del área (COTECOCA, 1979). Dasman (1945) la define como el número de animales a pastoreo, de una clase dada, que puede mantenerse en buenas condiciones, año tras año, en una unidad de pastoreo, sin perjuicio para las reservas de forraje o el suelo. Posteriormente, Mott (1960), desde otra perspectiva, lo define como la carga ganadera que soporta a la óptima presión de pastoreo. Scharnecchia (1990) introduce dos conceptos no considerados en las definiciones: el de gestión y el de objetivos específicos, pero no incluye el de sustentabilidad ecosistémica. Lo anterior puede hacerse extensivo a la sustentabilidad genérica si en lugar de carga ganadera se reemplaza por carga humana y la pradera se reemplaza por ecósfera.

Fernández (1995), le da una connotación genérica al concepto después de llevar a cabo una detallada revisión de los antecedentes y de su evolución y aplicabilidad. La capacidad sustentadora del ecosistema se define como la intensidad de utilización que puede soportar el ecosistema, sometido a una acción determinada y a la vez mantener su estado.

CS = ƒ(�, � , Ej, �r)

Donde:- � representa al ecosistema y sus características - � es la acción que el hombre a través de su tecnología ejerce sobre el ecosistema (es el operador de artificialización) - Ej es el estado del ecosistema - �r es el conjunto de recursos del ecosistema

En términos generales debe introducirse: (a) la carga del usuario (CG) que representa a la población humana y sus necesidades, (b) el factor uso (FU) que es la relación entre la carga humana (CG) y la capacidad sustentadora (CS) del sistema. Cuando ambos son equivalentes se tiene el factor adecuado, pero si CG es mayor que CS se tiene sobre utilización y por consiguiente una pérdida de sustentabilidad del sistema, lo cual no ocurre si es igual o menor (Gastó, Cosio y Aránguiz, 2002).

Organización y ordenación. La información ha sido definida en ecología como una función del cuociente de probabilidades. El método de la información se utiliza para evaluar la organización o el desorden del sistema. La información y la diversidad en orden de los componentes, al menos desde un punto de vista práctico, deben ser consideradas como iguales. La información es igual al producto de una constante K por el logaritmo del número de posibles casos desde donde se seleccionan. La noción de diversidad en ecología tiene sus raíces en la riqueza de especies o de componentes en general y depende de la capacidad del

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CS = ƒ(�, � , Ej, �r)




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presión de pastoreo. Scharnecchia (1990) introduce dos conceptos no considerados en las definiciones: el de gestión y el de objetivos específicos, pero no incluye el de sustentabilidad ecosistémica. Lo anterior puede hacerse extensivo a la sustentabilidad genérica si en lugar de carga ganadera se reemplaza por carga humana y la pradera se reemplaza por ecósfera.


Donde:- representa al ecosistema y sus características- π es la acción que el hombre a través de su

tecnología ejerce sobre el ecosistema (es el operador de artificialización)

- Ej es el estado del ecosistema- es el conjunto de recursos del ecosistema


Organización y ordenación. La información ha sido definida en ecología como una función del cuociente de probabilidades. El método de la información se utiliza para evaluar la organización o el desorden del sistema. La información y la diversidad en orden de los componentes, al menos desde un punto de vista práctico, deben ser consideradas como iguales. La información es igual al producto de una constante K por el logaritmo del número de posibles casos desde donde se seleccionan. La noción de diversidad en ecología tiene sus raíces en la riqueza de especies o de componentes en general y depende de la capacidad del sistema de discriminar entre ellos. El desarrollo de una cuenca hidrográfica o de un ecosistema en particular hasta alcanzar estados de mayor madurez o desarrollo son mecanismos de acumulación de energía organizada al igual que lo son los sistemas genéticos. Todos estos sistemas son de naturaleza cibernética por su capacidad de autoorganizarse. La información se expresa por un mecanismo y el almacenamiento de información significa aumento de la complejidad del mecanismo. La eficiencia del mecanismo aumenta en la medida que la complejidad organizada aumenta (Margalef, 1969).

La selección natural aporta información al sistema. Los sistemas mejor conformados son capaces de seleccionar la información de manera de retener la infromación pertinente y rechazar la impertinente. Se puede deducir de la teoría cibernética general que cualquier sistema que puede adoptar diversos estados automáticamente permanece en el más estable. Se puede considerar que cualquier especie animal o vegetal contiene información, la cual al ingresar al sistema aumenta su complejidad e información total. También contienen información los elementos inorgánicos tales como las partículas del suelo o una gota de agua. El principio del orden desde el orden establece, según Wilson (1968), que el orden alcanzado por un sistema tiende a

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CAPÍTULO 2

extenderse y, a través de la selección natural, se prolonga hacia un sistema más simple. La selección natural y los mecanismos de selección de orden desde el orden operan acumulando la cantidad de información hasta alcanzar un límite, por ejemplo en el clímax.

El proceso de cambio sistemogénico es ordenado, direccionado hacia un estado de mayor organización y gradual, hasta alcanzar el estado de equilibrio en el clímax, y se rige por leyes y principios conocidos. La organización natural del sistema es genéricamente alterada por las actividades humanas de artificialización del sistema lo cual implica necesariamente la aplicación de insumos de materia, energía e información provenientes de otros ecosistemas de la ecósfera y el cambio de sus atributos fundamentales propios de la ordenación antrópica del sistema. La transformación de los ecosistemas naturales en artificiales implica numerosos cambios en sus atributos, al cambiar desde estados naturales maduros hacia estados antrópicos iniciales, tal como ocurre con la agricultura (Odum, 1969; Margalef, 1963; Cooke, 1967 y otros). Se modifican sus estructuras y procesos fundamentales, los cuales pueden agruparse en: energía de la comunidad, ciclos de nutrientes, eficiencia, homostasis, agua, historia vital y estructura. Los aportes de insumos externos al sistema y el control antrópico que se haga son fundamentales para mantener la sustentabilidad de la ordenación antrópica de su complejidad en un estado de equilibrio dinámico.

DʼAngelo (2002) plantea en este contexto el contraste entre el paradigma de equilibrio del sistema que establece el balance de la naturaleza con el de no equilibrio. Este último considera la existencia de discontinuidades y sorpresas en el entorno del sistema y el hecho que éstas funcionen lejos del equilibrio (Costanza, Daly y Bartolomew, 1991). La aplicación de la perspectiva

evolutiva de los sistemas termodinámicos marca un punto crucial para el desarrollo de un paradigma alternativo al del equilibrio, tal como el trabajo pionero de Prigogine y Stengar (1984) sobre termodinámica del no equilibrio. El Sistema Complejo Adaptativo (Gell-Mann, 1995) es un modelo apropiado para los fenómenos ecológicos y sociales comprendidos en el paradigma del no-equilibrio, tales como los de la agricultura y ruralidad y los de la sustentabilidad.

El modelo general de la dinámica de sistemas complejos de Holling propuesto en 1987 enfatiza en la dimensión temporal del problema. Este modelo describe la dinámica del sistema en cuatro a fases fundamentales, explotación, maduración, liberación y reorganización, las cuales se ordenan en dos ejes uno de los cuales se refiere al capital acumulado y el otro a conectividad. El ciclo refleja los cambios de magnitud del capital acumulado tales como nutrientes, carbono y energía y las conexiones expresadas como transporte de materia, energía e información que ocurren en cada cambio de estado. Las conexiones externas a través el aporte y extracción de insumos deben ser consideradas en este proceso donde la reorganización del sistema corresponde a la restauración del grado de sustentabilidad para alcanzar un nuevo equilibrio.

DʼAngelo incorpora además las etapas de desarrollo del sistema complejo a partir de las propiedades formales de los sistemas cibernéticos de von Bertalanffy (1975). Su modelo relaciona el grado de organización con el tiempo y los ritmos. A partir de ello, en el contexto del paradigma de no-equilibrio se puede puntualizar lo siguiente: (a) en la dinámica de todo sistema complejo, incluyendo el sistema predial, rural y comarcal y en escala comunal, regional o mundial, se alternan períodos de estabilidad relativa en las condiciones del entorno con períodos de inestabilidad,

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(b) durante el período de estabilidad, la continuidad del sistema exige un ajuste progresivo a través de tres etapas a partir de la total indiferencia de los componentes que son segregados progresivamente para concluir en una mecanización y centralización. Durante el período de reajuste depende de la flexibilidad de adecuación a las nuevas circunstancias, de manera de mantenerse permanentemente en un estado sustentable. De esta forma, es posible plantear que la sustentabilidad depende en parte de la flexibilidad o capacidad de adaptación del sistema.

El orden de un sistema agrícola sustentable cualquiera, incluyendo el predial, rural y comarcal, se vincula con la continuidad en el tiempo. Tal continuidad requiere de un balance entre las actuaciones ejercidas sobre el sistema en escala local o regional que pueden generar un estado sustentable o insustentable, por lo cual es necesario un ajuste creciente a las condiciones del entorno. Cuando éste se modifica, debe expresar la flexibilidad necesaria para pasar de una modalidad de organización a otra.

Dado que el escenario natural expresado a través del clima, geoforma, sitio, vegetación, uso, cultura y otros, difiere de un lugar a otro la flexibilidad y el orden de un sistema sustentable debe adecuarse a su entorno, lo cual puede representarse como la Capacidad de Uso del Ecosistema y sus relaciones con el Sistema Complejo Adaptativo; la desertificación, la erosión, la contaminación, la degradación de culturas locales, los ruidos molestos, son sólo algunos de los ejemplos de deterioro de la sustentabilidad, cuando ésta no es contrarestada con acciones compensatorias (Gastó, 1993). En los entornos más frágiles, se requiere incorporar mayor cantidad de insumos provenientes de otros ecosistemas y lugares para mantener el estado sustentable del sistema generando una huella ecológica, mochila ecológica y

distancia de transporte (cero kilómetro). En los de menor fragilidad, las estabilidad natural permite un mayor grado de artificialización sin que sus sutentabilidad se deteriore (Gastó, Vélez y DʼAngelo, 2002).

Determinantes de orden. La ordenación territorial consiste en la organización de los componentes, estructuras, y funciones de un sistema ecológico en un arreglo topológico de la matriz de fondo basado en la ecología del paisaje, donde se inserta un conjunto de parches interconectados entre sí a través de corredores, de manera que constituyen una unidad o un todo (Forman y Godron, 1986). Se trata de una nueva disciplina que establece las bases de actuación y las dimensiones y las metas de los actores sociales que ocupan y utilizan un territorio y de su articulación entre estos dos.

En la medida que los países de desarrollan y crecen en una magnitud nunca antes vista de acuerdo al planteamiento malthusiano, las necesidades de ordenación son cada vez mayores al incrementarse el crecimiento poblacional y el crecimiento de la demanda como resultante de las mayores necesidades y funciones de los recursos provenientes de la tierra. El desarrollo masivo de la ciencia, ecología y economía como producto de la investigación y desarrollo cultural han incidido en actuaciones sobre el territorio que están reñidas con la sustentabilidad de la agricultura y la ruralidad y con las condiciones necesarias para el desarrollo de la vida de calidad.

Los objetivos y las actuaciones que se llevan a cabo no son neutras; son el producto de una cultura que al actuar sobre la ordenación natural genera nuevos escenarios para la vida, lo cual a la vez afecta la vida misma. La desertificación es un caso relevante de actuaciones deteriorantes, que conducen a través de la

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CAPÍTULO 2

desertificación al desarrollo de agri deserti, el cual a su vez determina el desarrollo humano, insertándose por tanto en el proceso genérico de degradación del sistema que lo torna insustentable.

En la ordenación del territorio donde se integra lo urbano con lo rural y natural se tienen tres objetivos y metas que determinan su ordenación: económicos de producción, ecológicos de la naturaleza y sociales de los actores (Nijkamp, 1990). El determinante de orden puede ser sólo uno o bien una combinación ponderada de los tres, lo cual requiere de la determinación del espacio de solución que establezca la mejor combinación de las tres (Figura 3). De acuerdo a las limitantes y potencialidades de cada sitio en particular el espacio de solución cambia de posición (Figura 4).

Las determinantes económicas de la ordenación territorial para la agricultura establecen sus objetivos y actuaciones en base a aquello que produzca los mayores beneficios económicos. En el fondo se trata de tomar decisiones que conduzcan a transformar el territorio en una industria productiva de bienes y servicios de valor comercial (Costanza, Daly y Bathalomew, 1991; Martínez-Alier y Roca, 2000). Es equivalente a su transformación en una fábrica de productos agrícolas, tales como cultivos, madera, ganado o pescado. Para ello se sustentan en principios tales como la economía de escala que busca aumentar la eficiencia al desarrollar operaciones de mayor magnitud y simpleza. Esto hace reducir al mínimo la diversidad del sistema para lo cual se entra en conflicto con los otros determinantes de orden.

Se establece además la eficiencia en el uso de la mano de obra, lo cual incide en una drástica reducción del empleo y de la vida rural. No se introducen limitantes a la

utilización de energía fósil para hacer al sistema productivo y sostenible. Tampoco se limita el uso de pesticidas ni fertilizantes de ningún, tipo salvo los establecidos por la ley. El capital debe utilizarse con la mayor eficiencia y eficacia, por lo cual se privilegia el corto plazo sobre el largo plazo, y las medidas de conservación de la naturaleza se reducen a un mínimo dado por aquellas que no tienen ningún efecto en los beneficios económicos (Subercaseaux, 2007; Erlwein, Lara y Pradenas, 2007). Se plantea sin embargo que esta situación tiende a cambiar (Barber, 2006).

Las determinantes naturales de ordenación territorial se centran en la conservación de la naturaleza en su nivel máximo posible. Se privilegian los atributos armonía que deben existir entre los diversos componentes del ecosistema y los ritmos naturales relacionados con la biología de las especies y de las cadenas tróficas naturales y los ciclos biogeoquímicos relativos a la recirculación de desechos naturales y artificiales del ecosistema. Se desarrolla la biodiversidad en todas sus dimensiones. El sistema debe funcionar sólo en base a energía solar. No se incorporan pesticidas que puedan afectar el usual funcionamiento del ecosistema, por lo cual sólo se permiten sustancias orgánicas inocuas. Se valoran los sonidos y aromas propios de la naturaleza. La conservación natural del sistema es uno de los objetivos primarios, por lo cual el largo plazo es una condición esencial.

Las condicionantes sociales de ordenación territorial restringen el uso del territorio de manera de estructurarlos en función de los requerimientos de los actores sociales. Se toman decisiones relativas a localizar los asentamientos humanos en los mejores lugares para la vida de calidad, tal como aquellos en los cuales las condiciones climáticas y geomorfológicas sean ideales. Además las condiciones sanitarias sean adecuadas para la vida y existan los recursos

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Figura 3. Esquema de la ubicación en función de las tres diferentes determinantes de orden; económico, ecológico y social, las cuales generan como resultante el paisaje cultural, que puede ser sustentable si se establece la mejor combinación entre ellas. En caso contrario existe un grado de insustentavilidad dado por la distancia topológica que existe entre ellas (Gastó, Vélez y D’Angelo, 1997).

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Figura 4. Determinantes de orden económico, ecológico y social y esquema de su posición relativa de acuerdo a las características de la geomorfa y del sitio (Gastó, Vélez y D`Angelo, 1997).

Paisaje cultural. Cataldi, un matemático y diseñador de Bologna, planteaba en el siglo XVI que el hombre modifica la naturaleza hasta que la transforma gradualmente en su paisaje cultural. Con ello genera un escenario sustentable, cuando las acciones llevadas a cabo generan un entorno compatible con su calidad de vida, conservación y demás atributos sociales de interacción entre ambos. En caso contrario, tal como ocurre cuando se desencadenan procesos de desertificación, el sistema se torna insustentable (Gastó, 1993).

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Límite defactibilidad

EstadoÓptimo (E0)

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Figura 3. Esquema de la ubicación en función de las tres diferentes determinantes de orden; económico, ecológico y social, las cuales generan como resultante el paisaje cultural, que puede ser sustentable si se establece la mejor combinación entre ellas. En caso contrario existe un grado de insustentavilidad dado por la distancia topológica que existe entre ellas (Gastó, Vélez y D’Angelo, 1997).

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necesarios para su sustento material.

Una baja biodiversidad, tal como lo que ocurre en los sistemas agrícolas de alta productividad en agricultura comercial, es óptima en sistemas altamente subsidiados por flujos de energía auxiliar de alta calidad, tal como la proveniente de combustibles fósiles, y por un alto consumo de nutrientes, en tanto que una alta diversidad está asociada a un bajo nivel de insumos externos, siendo además dependiente del reciclaje interno de nutrientes (Odum, 1975). Los costos de ordenación territorial y de gestión de los sistemas se incrementan, siendo el precio que debe pagar al desarrollar ecosistemas agrícolas-comerciales de alto potencial. La revolución verde está asociada a este proceso de incremento productivo (Winkelmann, 1993).

Está claro que estas tres dimensiones individuales no pueden coexistir, pues son en un alto grado mutuamente excluyentes. Es por ello que debe establecerse en cada caso umbrales que permitan condicionar las funciones de transferencia hagan posible establecer el espacio ideal de solución, de acuerdo a lo indicado en las Figuras 3 y 4. En la búsqueda de la solución se requiere una primera aproximación ontológica al problema, la cual permite contar con un conocimiento cabal ad hoc del escenario dónde se llevan a cabo las acciones de ordenación del territorio. El análisis consiguiente debe plantearse incorporando las cuatro dimensiones axiológicas fundamentales del problema, a saber: funcionalidad, estética, ecológica y vital. El resultado de este análisis debe permitir lograr la localización del espacio y punto de solución que determine la posición armónica de integración y compatibilidad de las tres dimensiones de orden (Ohrens, Alcalde y Gastó, 2007).

Figura 3. Esquema de la ubicación en función de las tres diferentes determinantes de orden; económico, ecológico y social, las cuales generan como resultante el paisaje cultural, que puede ser sustentable si se establece la mejor combinación entre ellas. En caso contrario existe un grado de insustentavilidad dado por la distancia topológica que existe entre ellas (Gastó, Vélez y DʼAngelo, 1997).


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CAPÍTULO 2


Paisaje puede ser definido como lo que queda después de haber actuado sobre el territorio (Bolos, 1992; Gastó, Vieli y Vera, 2007). El paisaje es por lo tanto un producto de la actividad antrópica sobre la naturaleza, proceso que se modifica de acuerdo a la cultura del actor social. Las actuaciones antrópicas ocurren en todos los niveles jerárquicos desde los mayores de la naturaleza tales como el químico, salinizando y perdiendo fertilidad, el geomorfológico erosionando, el biológico reduciendo la biodiversidad y el ecológico afectando los ritmos y la armonía del ecosistema agrícola y rural.

Su mayor impacto, sin embargo, ocurre en las jerarquías inferiores de naturaleza antrópica donde se altera la organización natural generando un nuevo orden territorial. En lo social se tiene la localización de los asentamientos humanos y en lo tecnológicos actividades y artefactos tales como viales, industriales, laboreo del suelo, insumos de fertilizantes y de pesticidas, además del efecto generado por la extracción a menudo indiscriminada de componentes naturales del ecosistema. La jerarquía económica, al darle valor a los diversos productos y servicios del sistema, distorsiona aún más su cambio de estado. La política, siendo la jerarquía inferior del sistema, pero la con mayor poder fáctico, legisla e impone acciones

sobre las jerarquías superiores, las cuales frecuentemente traspasan los límites de la universal legalidad, por lo cual el paisaje cultural puede tornarse insustentable.

Cultura, puede ser definido según Flores (2007) como el estilo con el cual las comunidades humanas interpretan, simbolizan y transforman su entorno. Al interpretar su entorno como concepto límite local o global, le da sentido a sus actuaciones con el fin de lograr una nueva configuración general ordenada del sistema como unidad y unicidad. En una expresión más simple, cultura es la forma de relacionarse con el mundo, lo cual incluye necesariamente la ciencia, tecnología, religión, mitos, arte, costumbres, lenguajes, belleza y sentido de pertenencia.

El paisaje es por lo tanto una creación antrópica que en último término es cultural, a través de sus múltiples actuaciones tales como: vivienda, urbanismo, industria, cultivos, forestería, ganadería, acuicultura, obras públicas, transporte, pesca, minería y otros, que concluyen como paisajes diseñados o como paisajes residuales. En este contexto, el concepto de naturaleza ha evolucionado a partir de la época de Darwin, desde el determinismo ambiental, pasando por determinaciones mutuas y posibilismo hasta llegar al paisaje cultural. Con posterioridad se ha evoluicionado hacia otros contextos tales como espacio abstracto, tecnocéntrico, ecocéntrico, naturaleza explotada y segunda naturaleza (Vargas, 2005). Cualquiera que sea su aproximación y planteamiento, está estrechamente relacionada con agricultura y sustentabilidad.

La racionalidad última de los actores sociales como agentes cognitivos es mantener el acoplamiento estructural con su dominio de existencia (Röling, 2000). El esquema de este sistema está dado fundamentalemnte por la emoción que el entorno ejerce sobre el actor como

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Agricultura, ruralidad, predio y comarca. La agricultura sensu lato abarca numerosas actividades relacionadas con el uso múltiple de la tierra con propósitos de producción (cerealicultura, chacarería, fruticultura, forestería, acuicultura, cosecha de agua, ganadería, entre otros), protección (suelos, control de erosión, de fauna, de riberas, de paisajes, entre otros) y de recreación (cabalgadura, canotaje, senderismo, paisajismo, observación de fauna, pesca deportiva, entre otros), en cada una de las cuales la sociedad civil participa en numerosas actividades, generando cambios en el paisaje agrícola (Meews, Ploeg y Winjermans, 1988). La agricultura puede ser definida en diversas formas. Lawes (1847) la define como el proceso de artificialización de la naturaleza. Se agrega además que tiene algún objetivo determinado tal como producir alimento, fibras, cuero, madera y paisaje. Incluye por lo tanto un proceso de transformación, un actor social y un objetivo dado.

Según Röling (2000), el soporte de la agricultura se dimensiona en cuatro componentes: lo valórico, la teoría, el contexto y la acción. Según esta definición lo valórico debe basarse en una racionalidad ecológica dada por principios, leyes y estructuras ecosistémicas que lo fundamentan. Es por ello que, cualquiera que sea el estilo de agricultura debe cumplir con todos los atributos de sustentabilidad y operatividad. En lo teórico el modelo debe ser constructivista, por lo cual debe generar un marco epistemológico subjetivo, que lo fundamente en base al desarrollo de un paradigma de actuación. El contexto de la agricultura se centra en el hombre como la mayor fuerza de la naturaleza que genera un paisaje cultural en su entorno, por lo cual el futuro es un artefacto humano.

Por último se tiene que la acción deliberada y colectiva de los actores sociales ocurre de acuerdo a su cultura y a las condicionantes propias de la naturaleza. Nos hemos convertido, por lo tanto, y dado además por la alta concentración demográfica y al uso imprudente que hacemos usualmente de la tecnología, en una de las mayores fuerzas de la naturaleza, pero carecemos del instrumento intelectual que nos permita entendernos con esta fuerza (Lubchenco, 1998). Si en lugar de la definición de Lawes, se emplea una definición que plantee la agricultura con un enfoque productivista, las cuatro dimensiones del problema se modifican fundamentalmente. Dado el riesgo de este postulado definitorio, las acciones emergentes de este planteamiento son más proclives a generar situaciones de insustentabilidad territorial.

Figura 5. Esquema del soporte de la agricultura en función de la definición de Lawes (1847) como la artificializción de la naturaleza (basado en Röling 2000).

Figura 5. Esquema del soporte de la agricultura en función de la definición de Lawes (1847) como la artificializción de la naturaleza (basado en Röling 2000).


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observador que percibe un fenómeno, lo cual introduce una retroalimentaión de actuación generadora del paisaje (Capra, 1996). Las relaciones mutuas de este acoplamiento entre actor civil y su escenraio de actuación es de naturaleza emocional en la cual el paisaje cultural recíprocamente modela al hombre (Plutchik, 2001), lo transforma en actor dentro de un contexto coevolutivo de determinaciones mutuas, de acoplamiento estructural.

Agricultura, ruralidad, predio y comarca. La agricultura sensu lato abarca numerosas actividades relacionadas con el uso múltiple de la tierra con propósitos de producción (cerealicultura, chacarería, fruticultura, forestería, acuicultura, cosecha de agua, ganadería, entre otros), protección (suelos, control de erosión, de fauna, de riberas, de paisajes, entre otros) y de recreación (cabalgadura, canotaje, senderismo, paisajismo, observación de fauna, pesca deportiva, entre otros), en cada una de las cuales la sociedad civil participa en numerosas actividades, generando cambios en el paisaje agrícola (Meews, Ploeg y Winjermans, 1988). La agricultura puede ser definida en diversas formas. Lawes (1847) la define como el proceso de artificialización de la naturaleza. Se agrega además que tiene algún objetivo determinado tal como producir alimento, fibras, cuero, madera y paisaje. Incluye por lo tanto un proceso de transformación, un actor social y un objetivo dado.

Según Röling (2000), el soporte de la agricultura se dimensiona en cuatro componentes: lo valórico, la teoría, el contexto y la acción. Según esta definición lo valórico debe basarse en una racionalidad ecológica dada por principios, leyes y estructuras ecosistémicas que lo fundamentan. Es por ello que, cualquiera que sea el estilo de agricultura debe cumplir con todos los atributos de sustentabilidad y operatividad. En lo teórico el modelo

debe ser constructivista, por lo cual debe generar un marco epistemológico subjetivo, que lo fundamente en base al desarrollo de un paradigma de actuación. El contexto de la agricultura se centra en el hombre como la mayor fuerza de la naturaleza que genera un paisaje cultural en su entorno, por lo cual el futuro es un artefacto humano.

Por último se tiene que la acción deliberada y colectiva de los actores sociales ocurre de acuerdo a su cultura y a las condicionantes propias de la naturaleza. Nos hemos convertido, por lo tanto, y dado además por la alta concentración demográfica y al uso imprudente que hacemos usualmente de la tecnología, en una de las mayores fuerzas de la naturaleza, pero carecemos del instrumento intelectual que nos permita entendernos con esta fuerza (Lubchenco, 1998). Si en lugar de la definición de Lawes, se emplea una definición que plantee la agricultura con un enfoque productivista, las cuatro dimensiones del problema se modifican fundamentalmente. Dado el riesgo de este postulado definitorio, las acciones emergentes de

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este planteamiento son más proclives a generar situaciones de insustentabilidad territorial.

Desde el punto de vista ontológico del lenguaje, agricultura en castellano tiene más bien un significado restringido al laboreo de la tierra y cultivo de terrenos de labor. En idioma inglés, en cambio, existe una diferencia sustantiva entre cropping y husbandry, que se analogan con agricultura en castellano, con farming y ranching que tienen claramente una connotación territorial. En castellano sería equivalente a acuñar un verbo, que no se utiliza tal como “prediar” derivado de predio o “fincar” derivado de finca. Expresiones inglesas tales como Farming and the fate of wild nature (Imhoff y Baumgartner, 2006) sólo se justifican en un contexto de ordenación, gestión y administración territorial, predial o comarcal. Desde el punto de vista operativo, el predio (hacienda, rancho, fundo, ejido, comunidad, quinta, parcela, finca parque nacional o cualquier otro) puede ser definido como una unidad territorial organizada de toma de decisiones, un espacio de recursos naturales renovables, conectados interiormente y limitado exteriormente, cuyo fin es hacer agricultura (Gastó, Armijo y Nava, 1984; Ruthenberg, 1980). La artificialización de la naturaleza contenida en el predio es la resultante de la aplicación de operadores de transformación sobre los recursos contenidos en el espacio-tiempo predial, el cual es diversificado en ambas dimensiones, lo cual genera un paisaje cultural predial, que puede ser sustentable o no.

Etimológicamente, rural en diversos idiomas originales europeos (améstico, islandés, avwis, tocario, latin, escocés y galés) significa espacio abierto. La esencia de la ruralidad es la apertura de tierras originalmente forestales o pratenses donde se insertan numerosos actores sociales que cumplen las más variadas funciones.

Agricultura en cambio es de acuñación más reciente (en 1440) cuando comienza la era de la especialización y de la masificación tecnológica con fines productivos pero sin una connotación territorial. Aparentemente, como resulta conveniente plantear, que tanto agricultura como ruralidad son expresiones abstractas sin una connotación territorial, en cambio predio y comarca tienen respectivamente, con las dos anteriores, una connotación de ordenación territorial. Tanto en el contexto predial como en el comarcal, corresponde a las acciones emprendidas después de la toma de decisiones de la sociedad civil, con el fin de lograr alguna respuesta dada u output del sistema, el cual corresponde al ecosistema-origen. En una primera aproximación se establecen relaciones potenciales y de flujo entre los elementos internos (biogeoestructura, socioestructura y tecnoestructura) y los externos (entorno y sistemas incidentes).

La agricultura se integra necesariamente con lo urbano y con lo salvaje, por lo cual la economía tradicional produce una retroalimentación, que la afecta en todas sus dimensiones, especialmente en las escalas de actuación, en el comercio y en la alimentación de la población, especialmente la urbana. Comer bien, en la actualidad, significa que debe ser de calidad tanto para la población como para la tierra en que vivimos. Significa además que sea sustentable por lo cual se estimula la producción local, de bajos insumos, de alta biodiversidad, de mínimos impactos ambientales y con mínimo costo de transporte y de elaboración (Boco et al., 2006).

Reflexiones finales

La sustentabilidad de la agricultura y de la ruralidad del siglo XXI requiere de la búsqueda de un nuevo paradigma centrado en la escala espacio-temporal

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dada por el territorio predial y comarcal o en cualquiera de las escalas pertinentes de tiempo y espacio, desde lo local a lo global, en sus respectivos ritmos y flujos de las actuaciones sectoriales individuales. El producto final debe ser la calidad total del trabajo, paisaje cultural, producción, conservación y obviamente sustentabilidad, en lugar de lo tradicional que se ha centrado en lo político, económico y tecnológico.

La sustentabilidad de la agricultura y ruralidad se expresa en una multiplicidad de tipos y niveles dados por las dimensiones de los objetivos y metas establecidas por lo antropocéntrico, ecocéntrico, local y global, debiendo en cada caso determinarse el punto focal que corresponda al área específica del tipo de sustentabilidad perseguida lo cual se expresa en grados de intensidad y escala. La magnitud del grado de sustentabilidad, en cambio, está dada por las actuaciones de la sociedad civil, de las determinantes de la gobernanza de los acuerdos locales y globales y de las restricciones éticas y estéticas impuestas al sistema por la sociedad.

La ordenación del territorio campestre se centra en tres condicionantes diferentes que respaldan las actuaciones del hombre dadas por: la praxis, que son aquellas que se justifican a sí misas, tal como la ruralidad; la poiesis, que son aquellas que se justifican para otros fines tal como las “fábricas de alimento”; y por el saltus correspondiente a territorios que escapan a la intervención humana tal como áreas salvajes.

La organización natural de los sistemas ecológicos ocurre en múltiples jerarquías, donde cada una se rige por principios y leyes definidas y se expresan en estados diferentes, sin traspasar los límites de la universal legalidad y con costos de energía, materia e información,

autosustentables. El ordenamiento dado por el hombre en cambio se ajusta en cada caso a las necesidades y funciones autoimpuestas por la sociedad civil, que pueden ser caprichosas o imprudentes, sobrepasando con frecuencia la capacidad sustentadora del sistema. La manutención del nuevo orden del sistema, impuesto por la sociedad civil, requiere de la aplicación de insumos de materia, energía e información, provenientes de otros lugares y épocas lo cual se expresa a través de la huella ecológica, mochila ecológica y cero kilómetro.

En la sociedad actual todos ellos tienen en común un costo energético adicional, proveniente de transformaciones que implican un gasto elevado de energía fósil, que pude ser menor en los sistemas naturales, medio en los rurales y elevado en los urbanos e industriales. El cambio de estado generado por la artificializaión del los sistemas naturales a antropizados de naturaleza agrícola y rural implica actuaciones impuestas por las determinantes de orden económico, social o natural, que conduce a un nuevo paisaje cultural, el cual lleva implícito un costo adicional de sustentabilidad que varía de acuerdo a los objetivos y metas establecidas y las restricciones y capacidades de carga y descarga de los sistemas (Figura 6). El tema de fondo es la distancia topológica que se establece entre la organización natural del sistema y la ordenación antrópica. La cultura y las condicionantes naturales es el tema medular del problema, por ello “la tierra será como sean los hombres”.

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Máxima carga persistente

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Sustentable

Insustentable

Figura 6. Esquema representativo generalizado de la máxima carga potencial de un sistema cualquiera y de su variación dependiendo de los objetivos y manejo. (Basado en Reichle, O’Neil y Harris 1975).

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CAPÍTULO 2

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A. TURRENT-FERNÁNDEZ1 Y J.I. CORTÉZ-FLORES2. 1INIFAP-CEVAMEX Chapingo, Texcoco, Edo. de México. 2Colegio de Postgraduados. Montecillo, Edo. de México, México.

Resumen

La Milpa Intercalada en Árboles Frutales es una familia de tecnologías que busca rescatar a los pequeños productores tradicionales de maíz de México, de la doble crisis en que se encuentran (a) la baja capacidad competitiva en el mercado globalizado y (b) la erosión hídrica de sus laderas roturadas. Los árboles frutales funcionan como motor económico y en el anclaje de terrazas de formación sucesiva. Los árboles se plantan al contorno en hileras distanciadas 14.4 m de sí, mientras los árboles se distancian 1 m entre sí y se conducen en el sistema Tatura con dos

La Milpa Intercalada en Árboles Frutales (MIAF): Una Tecnología Multiobjetivo Para Pequeñas Unidades de Producción

Milpa Intercalated In Fruit Trees (MIAF): A Multiobjective Technology for Small Farming Units

ramas de estructura. El maíz se intercala en tiras de dos hileras alternando y rotando anualmente con dos hileras de frijol arbustivo o alguna otra especie de porte bajo. También se usa este sistema en terrenos planos, dando preferentemente la orientación Este-Oeste a las hileras de árboles. En un experimento plantado en el año 2002 en el Campo Experimental Valle de México, se cosecharon en 1/3 de hectárea 5.79, 5.30 y 4.51 toneladas bajo riego en los años 2002 a 2004, mientras como monocultivo los rendimientos en la hectárea fueron 11.82, 8.13 y 10.11 toneladas. Bajo temporal (1/3 de hectárea) los rendimientos fueron 1.81, 2.16 y 2.87 toneladas y los del monocultivo fueron 2.88, 4.05 y 5.13 t ha-1 en los mismos tres años. Además de frijol en los tres años, en el 2004 se produjo 11 toneladas de durazno bajo riego en 1/3 de hectárea y 8 toneladas bajo temporal en la misma fracción de terreno.

Abstract

The milpa intercalated in fruit trees (MIAF) is a family of technologies aiming at The milpa intercalated in fruit trees (MIAF) is a family of technologies aimed at rescuing small-traditional maize producing farming units of Mexico from a double crisis caused by their low capacity to compete in the global market and soil erosion associated with hill farming. Fruit trees function as the economic engine of the system and as a stabilizer of gradually developing terraces. Trees are planted along

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SECCIÓN I


Capítulo 3

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contour lines 14.4 m apart. Individual trees are planted 1 m apart and are trained within the Tatura system with two main branches. Maize is intercalated in two-row strips that alternate with two row strips of bunch, common beans. The system is also planted on flat land preferably in East-West orientation. Yields of irrigated maize planted in the MIAF system (1/3 of a hectare) were 5.79, 5.30 and 4.51 t in years 2002, 2003 and 2004 while yields were 11.82, 8.13 and 10.11 t ha-1 in the monoculture system. Rainfed maize in MIAF (1/3 of a hectare) yielded 1.81, 2.16 and 2.87 t while monoculture maize yields were 2.88, 4.05 and 5.13 t ha-1 in same years. The MIAF system also yielded common beans plus 11 t of fresh peaches under irrigation (1/3 of a hectare) or 8 t of rainfed peaches.

Antecedentes

Dos problemas seculares del campo mexicano son el deterioro por erosión de las tierras de labor en ladera y la crisis de la pequeña unidad de producción, agravada recientemente por la celebración de un Tratado de Libre Comercio con EUA y Canadá. Turrent (1986) estima que el 61% de la tierra de labor del país se ubica en laderas y está desprotegida contra la erosión hídrica. La política Mexicana de fomento al campo fue ajustada de manera drástica a partir de la segunda mitad de los años 1980, como consecuencia de varias acciones de México en el ámbito internacional: su ingreso al GATT (Acuerdo General de Aranceles y Tarifas) en 1984, la apertura comercial unilateral y la celebración del Tratado Trilateral de Libre Comercio (TLC) entre México, EUA y Canadá en 1994. México y sus socios del TLC aceptaron las reglas aplicables a los subsidios para el campo dictadas por el GATT. Tales compromisos internacionales condujeron a la desaparición en México, de instituciones como la CONASUPO (Comisión Nacional para las Subsistencias

Populares), la Dirección General de Extensión Agrícola, el Banco Nacional de Crédito Rural, la Asegura Nacional Agrícola, la PRONASE (Productora Nacional de Semillas), a la privatización de Guanos y Fertilizantes Mexicanos, y a la reducción del presupuesto público destinado a la investigación agropecuaria. Uno de los efectos de este cambio de políticas es la crisis por la que atraviesa el subsector de nuestros pequeños productores de maíz. Se sabe que el 60% de los predios agrícolas del país maneja menos de 5 hectáreas de tierra de labor, y según nuestros cálculos, el ingreso derivado de la siembra del maíz produce un ingreso para la familia que es inferior a medio salario mínimo1. Como resultado, el campesino se ve obligado a abandonar el cultivo de maíz y cada vez más frecuentemente, a emigrar.

Objetivos

Hay tres objetivos pertinentes al maíz que se busca satisfacer en el sistema MIAF:

1. Incrementar significativamente el rendimiento

1Una unidad de producción familiar ubicada en Huejotzingo, Puebla, dotada de 4 hectáreas de buena tierra de labor de temporal y que cosechara maíz en monocultivo a razón de 5 toneladas de grano por hectárea y de la que se dedujeran la renta de la tierra, el costo de la mano de obra y se amortizara su equipo agrícola, percibiría un ingreso cercano a 1/3 de salario mínimo anual para un precio de venta de $1500 por tonelada de maíz. El ingreso no alcan-zaría el equivalente de _ salario mínimo, aún sumándole la renta de la tierra, la amortización del equipo y el costo de la mano de obra familiar.

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La Milpa Intercalada en Árboles Frutales

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del maíz sin incrementar paralelamente el uso de insumos agroquímicos.

2. Retirar del maíz el carácter de fuente principal de ingresos.

3. Lograr una explotación sostenible que atenúe el impacto negativo sobre la ecología.

(1) Incremento en el rendimiento del maíz. Esto se busca a través del cultivo en tiras alternas y micro-rotantes de 2 surcos de maíz y 2 surcos de un cultivo de porte bajo como el frijol arbustivo (sotocultivo). Este permite una mayor incidencia de radiación solar sobre el maíz (mesocultivo). Con esta interacción se persigue:

• Incrementar significativamente el número de hojas del maíz que recibe radiación solar fotosinteticamente activa, sin reducir la densidad de población de maíz sobre la hilera.

• La rotación anual entre ambas especies (gramínea-leguminosa) ayuda a mejorar mutuamente la calidad del sustrato de crecimiento.

• El sistema radicular del frijol es somero en comparación con el del maíz y permite a éste una mayor exploración radicular profunda, lo que es particularmente útil para el maíz bajo tensión por falta de humedad en el suelo.

• La interacción entre el maíz y el frijol favorece la presencia diversa de las especies de insectos y microorganismos amigos y enemigos de ambas especies. Esta diversidad puede atenuar el requerimiento de agroquímicos para la protección de ambos cultivos.

Según se describe, este variante del sistema MIAF en el que cada una de las 3 especies ocupa la tercera parte del terreno, habría de compararse con los desempeños de los cultivos simples de las mismas especies. Así, el rendimiento alcanzado en 1/3 de hectárea con una especie en el sistema MIAF habría de compararse con el rendimiento de 1/3 de hectárea ocupada por el cultivo simple, en ausencia de interacción con las dos especies restantes.

(2) Retirar del maíz el carácter de fuente principal de ingreso monetario. En el Altiplano de México los productores tradicionales desarrollaron el sistema de milpa intercalada en hileras de árboles frutales, según se aprecia en la región de Huejotzingo, Puebla. En cambio, en la región Serrana Mazateca, Oaxaca, los productores tradicionales distribuyen sus frutales (duraznero y manzana) dentro de la milpa, en arreglo aparentemente al azar.

Nuestro equipo de investigación comenzó con las especies duraznero, maíz y frijol en Huejotzingo, Puebla y desarrolló la tecnología MIAF, a partir del sistema tradicional y de varios conceptos de la agronomía clásica. La inclusión de árboles frutales dentro de la milpa ofrece la posibilidad de incrementar el ingreso del predio de manera sustantiva y a la vez distribuir el empleo y el ingreso a lo largo del año, en comparación con el cultivo simple de maíz. Sin embargo, la viabilidad del sistema depende de la posibilidad de realizar el cultivo intenso de la especie frutal dentro del sistema Tatura (Forshey et al., 1992), con distancia corta entre árboles y con árboles de crecimiento que no sea excesivamente vigoroso. Sabemos que las especies frutales caducifolias clima templado (manzana, durazno, pera, chabacano, etc.) se prestan para el sistema MIAF como lo hemos ya experimentado desde los años 1980. No tenemos evidencia concreta de que las

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CAPÍTULO 3

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especies frutales tropicales se presten a la conducción en el sistema Tatura. En el proyecto que se presenta hemos elegido especies arbóreas de crecimiento moderado como los cítricos, la guayaba, la guanábana y el chicozapote, entre otras. También incluimos en el proyecto especies frutales exóticas tropicales como el mangostán, rambután y carambolo.

(3) Lograr un uso sostenible del suelo La inclusión de frutales en la milpa también ofrece la posibilidad de anclar terrazas en formación en las laderas y limitar el proceso erosivo, según ha sido demostrado en la tecnología Terraza de Muro Vivo (Turrent et al., 1995). Los árboles sembrados a la distancia de 1m a lo largo de la hilera sostienen a un camellón hecho de residuos de cultivos (principalmente rastrojo de maíz) que a su vez funciona como filtro de aguas de escurrimiento y forma gradualmente una terraza. El concepto de Agricultura de Alternativa (NRC, 1989) es atractivo para su instrumentación en el sistema MIAF. Consiste en evitar resolver sólo con agroquímicos modernos, lo que pueda ser resuelto con medios biológicos, tales como la resistencia o tolerancia genética a las tensiones ambientales, y el combate mixto mecánico-herbicida de las malezas.

La Tecnología Recomendada

La Milpa intercalada en Árboles Frutales (MIAF) es una nueva tecnología multi-objetivo, que podría ayudar a atenuar la crisis actual de la pequeña unidad de producción sin dejar de producir maíz en el ámbito inferior a 5 hectáreas de tierra de labor. La tecnología consiste en el cultivo de maíz, frijol (u otra leguminosa arbustiva y de porte bajo) y como árbol frutal el duraznero, todos bajo interacción agronómica entre especies. Un módulo tiene 18 surcos de ancho en el que cada especie ocupa

el espacio de 6 surcos, equivalentes a 1/3 del terreno. La hilera de árboles se ubica en el centro de sus 6 surcos, espaciándose 1m entre árboles; el maíz y el frijol arbustivo ocupan tiras alternantes de 2 surcos c/u; estas tiras se micro-rotan anualmente. El módulo se extiende sobre la longitud del predio y se repite lateralmente. Los árboles se conducen según el sistema conocido como Tatura, en el que cada árbol tiene dos ramas en horqueta, orientada perpendicularmente a su hilera. Bajo condiciones de riego o de muy buen temporal (por ejemplo en las tierras de humedad residual del Altiplano central) se siembra el maíz en cada tira de dos surcos, que alterna con tiras también de dos surcos de frijol de mata, espaciando a 15 cm entre plantas (una planta por mata) en el caso del maíz y 5 cm en el caso del frijol. A estas distancias, en una hectárea contiene 694 árboles del frutal, 28000 plantas de maíz y 84000 plantas de frijol. En el año siguiente, las tiras de maíz se micro-rotan con las tiras de frijol.

El módulo se traza en curvas a nivel en terrenos de ladera. Las hileras de árboles se espacian 14.4m (equivalentes a 18 surcos de 0.8m de ancho) y los árboles se espacian a 1m entre sí, mientras los dos surcos flanqueantes de maíz y frijol se ubican a 2.8m de la hilera de árboles. Aguas arriba de la hilera de árboles, se apoya un camellón de rastrojo de maíz del ciclo anterior, a razón de 2.4 kg de rastrojo por metro lineal. Este camellón funciona como filtro de escurrimientos del agua de lluvia, atrapando los sedimentos suspendidos y conduciendo gradualmente a la formación de terrazas, que quedan ancladas a las hileras de árboles frutales.

Variedades. Duraznero: los cultivares Diamante, Oro México del Colegio de Postgraduados, Oro Azteca (Colegio de Postgraduados), y CP 9919 (Colegio de Postgraduados), son algunas variedades adaptadas al

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Altiplano de México. Maíz: se recomienda los híbridos H-151 y H-155 para riego y H-52E, H-40 y V23 para temporal. Frijol: Se recomienda las variedades Negro 8025 (de mata) y Flor de Mayo M-38 (de mata) ambas para riego o temporal.

Fertilización. Se describe el MIAF para el caso del duraznero, aunque las recomendaciones aplican de manera general al caso en el que MIAF incluye al manzano en vez de duraznero. Durazno: aplicar 200 g de fertilizante triple 17 en banda alrededor de cada plántula (como un anillo) al transplantar. El fertilizante debe ubicarse en una banda a media profundidad del cepellón, y separado 20 cm del tallo. Evitar aplicar el fertilizante en el fondo de la cepa, porque el fertilizante daña las raíces. Terminar de cubrir la cepa con suelo y apisonar firmemente alrededor de cada plántula, con el objeto evitar que queden espacios vacíos dentro de la cepa. Regar ligeramente de inmediato (unos 20 litros de agua por plántula). La densidad de población es de 694 árboles por hectárea. El monto de fertilización de cada árbol en el primer año, se duplica en el segundo año, se triplica en el tercer año y permanece constante en adelante. A partir del segundo año, la dosis total de fertilizante se aplica en dos ocasiones: al inicio de la “brotación” en primavera se aplica 1/3 de N más todos el P y K, Después de la cosecha (agosto), antes de que el árbol tire las hojas, se aplica el resto de N.

Maíz: aplicar el tratamiento 150-60-0 en dos aplicaciones; la primera en la siembra con 1/3 de N y todo P, y el resto de N antes de la segunda labor de cultivo. Frijol: aplicar el tratamiento 60-60-0 a la siembra. En los casos de maíz y frijol, la aplicación efectiva por hectárea es la tercera parte del tratamiento indicado. Así, en el maíz el tratamiento efectivo es de 50-20-0 (un tercio de 150-60-0) y en el caso del frijol 20-20-0.

Manejo anual posterior. Duraznero: es necesario formar los árboles dentro del sistema Tatura (en horqueta perpendicular a la dirección a la hilera), realizar poda de verano y de invierno, y raleo de frutos. Hacia el cuarto año del transplante, los árboles alcanzan su máximo desarrollo, debiendo ser podados a una altura máxima de 3m y evitar que invadan el espacio destinado a los cultivos anuales. Es necesario observar un plan de protección contra las enfermedades endémicas y las plagas. Entre las enfermedades endémicas del duraznero se cita a (1) Tiro de munición, causada por el hongo Coryneum beijerincky, (2) Verrucosis, causada por el hongo Tafrina deformans; (3) Gomosis, causada por la bacteria Pseudomona syringae; (4) Cenicilla, causada por el hongo Sphaeloteca pannosa; y (5) Pudrición morena del fruto, causada por el hongo Monilinia fructigena. La vida productiva del duraznero es de 15 años. Los espacios destinados al maíz y al frijol han de ser micro-rotados anualmente, para favorecer la sostenibilidad del sistema.

Cotejo de campo. Se conduce un proyecto con financiamiento fiscal a partir de 2002 para cotejar las hipótesis expresadas implícitamente en la sección de estrategias. Este proyecto se conduce en 8 localidades del Altiplano, la Sierra de Oaxaca, y regiones tropicales del golfo y el pacífico. Algunas de las características del proyecto son las siguientes:

• Tierras bajo riego o de mediano a buen temporal• Tierras planas y en ladera• Climas tropical y templado• Frutales para el mercado de fruta fresca

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CAPÍTULO 3

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Impacto

Se presentarán solamente resúmenes de los resultados sobre el maíz y el sotocultivo frijol y haba bajo condiciones de riego y bajo temporal en el Campo Experimental Valle de México. Este experimento fue establecido en el año 2002. El epicultivo duraznero se encuentra en su tercer año de crecimiento y alcanzó su primer fructificación comercial en la primavera del 2005. Se dispone de información de los ciclos PV 2002 a PV2004 con respecto al maíz, frijol y haba bajo riego y maíz y frijol bajo temporal en los mismos años. Examinaremos información pertinente al objetivo de incrementar significativamente el rendimiento del maíz en el MIAF con respecto al sistema de cultivo simple en maíz (mesocultivo) y en el frijol y haba (sotocultivos) bajo riego y maíz y frijol bajo temporal. Es conveniente advertir que se realizó la labranza primaria convencional (aradura con discos y un paso de rastra) solamente previo al ciclo PV 2002. A partir del PV 2003 se eliminó la labranza primaria y sólo se abren los surcos antes de la siembra en el mes de marzo. Además, los residuos del frijol y haba y el rastrojo por debajo de la mazorca son enterrados in situ durante la operación de reapertura de los surcos.

Se obtuvieron los rendimientos del mesocultivo maíz y el epicultivo: frijol y haba bajo riego o bien frijol bajo temporal. En el caso del riego, el rendimiento del maíz como cultivo simple fue igual a 11.82 ton/ha en el ciclo PV 2002, de 8.13 ton/ha en el PV 2003 y de 10.11 en el PV 2004. Los rendimientos logrados en 2003 y 2004 estuvieron limitados por severos daños de granizo: En 2003 el daño ocurrió poco después de la floración femenina mientras que en 2004 hubo dos granizadas, una en etapa de 9 hojas desplegadas y un segundo en etapa de grano “perla de agua” (R2) (Ritchie y Hanway, 1984).

En el ciclo PV 2002 se sembró el maíz y el haba a finales de Marzo, cosechándose el haba en verde a principios de Julio, y sembrándose inmediatamente frijol de mata, que alcanzó su madurez fisiológica a mediados de Octubre. El alto riesgo de heladas tempranas (mes de Octubre) mostró la conveniencia de invertir el orden haba-frijol, lo que se adoptó a partir del ciclo PV 2003. El rendimiento del haba fue muy bajo en el año 2004 y se decidió sustituirlo a partir del 2005 por otro sotocultivo. El rendimiento de frijol como cultivo simple bajo riego fue 2.31 t/ha en el PV 2003 y de 2.1 t/ha en el 2004; y el rendimiento de haba en el 2003 fue 1.90 ton de vaina verde por hectárea.

En el caso de temporal, cabe resaltar que el ciclo de lluvias del 2002 fue severamente limitativo, acumulando sólo 208 mm en el período mayo-septiembre; los desarrollos del maíz y el frijol fueron seriamente afectados por la presencia de sequía. En contraste, el ciclo PV 2003 fue lluvioso, acumulando 446 mm en el mismo período de mayo a septiembre, y 490 mm en el 2004. Así los rendimientos logrados con el cultivo simple de maíz fueron de 2.88 t/ha en PV 2002 (año de sequía), 4.06 t/ha en el PV 2003 y 5.13 t/ha en el 2004.

Cabe resaltar que en el ciclo PV 2002 el establecimiento del frijol fue errático por la sequía y fue descartado, estimándose un rendimiento del orden de 0.2 ton/ha; el rendimiento del cultivo simple fue 1.75 t/ha en el 2003 y nulo en el 2004. Este nulo rendimiento se debió a una deficiente técnica de siembra del frijol. El rendimiento de maíz en MIAF superó al sistema de cultivo simple porque se incrementó tanto en riego como en temporal el número de mazorcas por planta (mayor frecuencia de cuateo). En el caso de riego, hubo 26% más de mazorcas en el 2003 y 14% más en el 2004 en el sistema MIAF que en el cultivo simple, mientras que en temporal hubo 22%

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más de mazorcas en el 2003 y 5% más en el 2004.

Las mazorcas del sistema MIAF pesaron en promedio 12% más en 2003 y 27% más en el 2004 que las mazorcas de cultivo simple, mientras que el peso promedio del grano fue constante. Bajo el régimen de temporal, el peso promedio de las mazorcas fue el mismo bajo ambos sistemas, y 40% más pesados en el grano promedio MIAF del 2004 que el cultivo simple. El superior rendimiento del maíz en el sistema MIAF que en el sistema de cultivo simple puede entenderse en términos de un mayor acceso a la radiación fotosinteticamente activa (Kimball, 2003) y a su interacción con el tratamiento NPKD. El mayor acceso a la radiación se dio a costa de limitar el acceso del sotocultivo a ese recurso. Sin embargo, los rendimientos observados bajo riego y temporal difieren poco entre sistemas, lo que parece sugerir un balance entre efectos negativos y positivos asociados al sistema MIAF con respecto al cultivo simple.

En cuanto al el desempeño del duraznero bajo el sistema MIAF en el año 2005. El epicultivo durazno fue transplantado e injertado en marzo del 2002 en el caso del subexperimento de riego, en tanto que en el subexperimento de temporal el transplante se realizó en el 2001 y se injertó en marzo del 2002. Durante noviembre del 2003 heló severamente a principios de noviembre, causando daños severos a las plántulas en crecimiento. El daño fue comparativamente más severo en el subexperimento de riego que en el de temporal. Fue necesario reponer plantas a principios del 2004.

Pudo apreciarse por el monto de los rendimientos de fruta fresca, que la mayor densidad de plantación (962 árboles en 1/3 de hectárea) se asoció con un rendimiento del orden de 11 t/0.33 ha bajo riego, en tanto que el mayor

rendimiento bajo temporal (casi 8.0 t/0.33 ha) correspondió a la menor densidad de plantación: 463 árboles/0.33 ha. Es de resaltar el desempeño del durazno bajo temporal dada la escasa disponibilidad de agua de lluvia durante los meses de desarrollo del fruto (marzo 0 mm, abril 23 mm, mayo 25.8 mm y junio 28.4 mm). Por el atraso en el inicio de las lluvias es que el maíz y el frijol de temporal hubieron de sembrarse hasta el 24 de junio.

Conclusiones

Se encontraron significativos incrementos en el rendimiento de maíz cultivado en el sistema MIAF con respecto al cultivo simple en el Campo Experimental Valle de México. En condiciones de riego los rendimientos expresados para un tercio de hectárea fueron 5.79, 5.30 y 4.51 toneladas de grano para el sistema MIAF bajo riego respectivamente en los ciclos PV 2002, 2003 y 2004 y de 3.94, 2.71 y 3.37 toneladas como cultivo simple. En condiciones de temporal los rendimientos fueron 1.81, 2.16 y 2.87 toneladas de grano de maíz en 1/3 de ha en el sistema MIAF y 0.96, 1.35 y 1.71 ton en 1/3 de ha bajo cultivo simple. El incremento en el rendimiento de maíz ocurrió mediante el aumento en el número de mazorcas por planta, así como incrementos en el peso promedio de la mazorca y del grano. Este cambio se asocia con la mayor disponibilidad de radiación fotosinteticamente activa y la interacción con la fertilización NPK y la densidad de población. Ocurre poco cambio en el rendimiento del sotocultivo en el sistema MIAF con respecto al cultivo simple. Los rendimientos de fruta fresca de durazno fueron de 11 t/0.33 ha para la densidad de 962 árboles/0.33 ha bajo riego, y de casi 8 t/0.33 ha para la menor densidad de 463 árboles/0.33 ha bajo temporal.

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CAPÍTULO 3

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SECCIÓN I


Capítulo 4

I. SÁNCHEZ-COHEN1, M.A. INZUNZA1, S.F. MENDOZA-MORENO1, G. DÍAZ-PADILLA2, E.A. CATALÁN-VALENCIA1 Y M.M. VILLA-CASTORENA1. 1CENID-RASPA-INIFAP, Gómez Palacio Dgo, 2Campo Experimental Tiocelo-INIFAP. Xalapa, Veracruz, México.

Resumen

Diversos Foros a nivel mundial han reconocido que el agua es un recurso natural esencial en la mitigación de la pobreza y el crecimiento sustentable. En el mundo más del 70 por ciento de las reservas de agua son usadas en procesos de riego con eficiencias de transformación y uso muy bajas; en México, las eficiencias globales del uso del agua en los distritos de riego no rebasan el 40 por ciento; esta situación adquiere relevancia si se considera que mas del 90 por ciento de la superficie bajo riego utiliza métodos tradicionales de aprovisionamiento de agua (riego superficial o rodado). Es por lo tanto imperante el uso y manejo sustentable del agua para riego en aras de rescatar volúmenes para su uso en otros sectores de la

producción ó para la expansión de áreas sin demérito de las reservas. El presente capítulo hace una reseña de aspectos técnicos a considerar en la selección de un sistema de riego, su manejo y propone mecanismos de mejora para el incremento de las eficiencias globales bajo diferentes esquemas de inversión. También se señala que el objetivo esencial del riego es incrementar la producción por lo que, una variable fundamental de decisión es la rentabilidad que se espera por concepto de la inversión; en este sentido, el documento muestra algunas consideraciones económicas como función de la capacidad económica de los productores y los fines de producción. Por último, se aborda el tema de sustentabilidad y plan de mejoramiento parcelario en donde se señalan los aspectos que debiera contener los programas tendientes a tal fin que incluyen criterios básicos y criterios de apoyo.

Abstract

Water has been recognized as a natural resource essential in poorness mitigation and sustainable development by various sectors worldwide. In the world more than 70 per cent of water reserves are utilized in irrigation having low transformation and use efficiencies; in Mexico the global efficiency in the irrigation districts is less than 40 per cent whereas 90 per cent of the irrigated land uses traditional methods of irrigation (mainly furrows or surface irrigation methods). In order to saving water

Manejo Sustentable del Agua de Riego

Sustainable Management of Irrigation

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irrigation improvements plans are discussed highlighting the technical aspects that these plans should include encompassing basic and support criteria.

Introducción

En aras de un crecimiento responsable en términos de sustentabilidad, la explotación y gestión racional de los recursos hídricos en las naciones del mundo, ha sido reconocida como elemento esencial en el proceso de la mitigación de la pobreza en un desarrollo armonioso en donde se compartan costos y beneficios por el uso del vital líquido. También es evidente que las naciones en vías de desarrollo tendrán que realizar grandes inversiones en aspectos de abastecimiento de agua para los diversos usos. En estas economías en vías de desarrollo, el clima estacional, la variabilidad espacio temporal y/o las lluvias extremas son con frecuencia muy marcados, mientras que la capacidad, instituciones e infraestructura necesarias para manejar y mitigar estos desafíos potencialmente importantes resultan generalmente inadecuadas. En muchos de los países más pobres del mundo, la variedad climática es alta, las inversiones relacionadas con el sector agua son relativamente limitadas y con frecuencia se presenta una fuerte correlación aparente entre la hidrología y la variación del PIB. Esto es particularmente válido en economías cuya agricultura depende de las lluvias y tal parece que éste es un fenómeno global significativo. Donde el comportamiento de la economía esté íntimamente ligado a la lluvia y a los escurrimientos naturales, el crecimiento se vuelve rehén de la hidrología; (IV Foro Mundial del Agua, 2006).

La gran variabilidad climática en el país, ubica a la agricultura y ganadería nacional en la categoría de riesgo. Así, en el centro y norte del país, en más de la mitad del territorio, el escurrimiento es de solo 32 por ciento; sin embargo, en esta porción del territorio nacional vive el 77 por ciento de la población total, están establecidos el 70 por ciento de las industrias y se localiza el 40 por ciento de las tierras arables. Esta porción del país produce el 86 por ciento del Producto Interno Bruto (PIB). Por contraparte, en el sureste, que ocupa el 24 por ciento del territorio, siendo poca la industria, se tiene el 68 por ciento del escurrimiento, el 23 por ciento de la población y genera el 14 por ciento del PIB . Se puede decir entonces que en el sureste la disponibilidad de agua es siete veces mayor a la del centro y norte del país. (CNA 2003, Sánchez 2005).

Figura 1: Disponibilidad de agua y desarrollo en México.

En México existen actualmente 6.5 millones de hectáreas bajo riego lo que lo ubica en el sexto lugar mundial en superficie incorporada al riego (CNA, 2005); de éstas hectáreas


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volumes for further use by other economical sectors or to expand the irrigated land, the sustainable use of water it is of crucial importance. This chapter review technical aspects to be considered in the selection of an irrigation method and its management and proposes improvement mechanisms for the increment of global efficiencies under different economical schemes. Also highlights that the essential objective of irrigation is to increase crop production and thus a decision variable is the expected profitability of the investment. The document shows some economical considerations as a function of the economic capacity of farmers and the production objectives. Sustainability and irrigation improvements plans are discussed highlighting the technical aspects that these plans should include encompassing basic and support criteria.

Introducción

En aras de un crecimiento responsable en términos de sustentabilidad, la explotación y gestión racional de los recursos hídricos en las naciones del mundo, ha sido reconocida como elemento esencial en el proceso de la mitigación de la pobreza en un desarrollo armonioso en donde se compartan costos y beneficios por el uso del vital líquido. También es evidente que las naciones en vías de desarrollo tendrán que realizar grandes inversiones en aspectos de abastecimiento de agua para los diversos usos. En estas economías en vías de desarrollo, el clima estacional, la variabilidad espacio temporal y/o las lluvias extremas son con frecuencia muy marcados, mientras que la capacidad, instituciones e infraestructura necesarias para manejar y mitigar estos desafíos potencialmente importantes resultan generalmente inadecuadas. En muchos de los países más pobres del mundo, la variedad climática es alta, las inversiones relacionadas con el sector agua son relativamente limitadas y con frecuencia se

presenta una fuerte correlación aparente entre la hidrología y la variación del PIB. Esto es particularmente válido en economías cuya agricultura depende de las lluvias y tal parece que éste es un fenómeno global significativo. Donde el comportamiento de la economía esté íntimamente ligado a la lluvia y a los escurrimientos naturales, el crecimiento se vuelve rehén de la hidrología; (IV Foro Mundial del Agua, 2006).

La gran variabilidad climática en el país, ubica a la agricultura y ganadería nacional en la categoría de riesgo. Así, en el centro y norte del país, en más de la mitad del territorio, el escurrimiento es de solo 32 por ciento; sin embargo, en esta porción del territorio nacional vive el 77 por ciento de la población total, están establecidos el 70 por ciento de las industrias y se localiza el 40 por ciento de las tierras arables. Esta porción del país produce el 86 por ciento del Producto Interno Bruto (PIB). Por contraparte, en el sureste, que ocupa el 24 por ciento del territorio, siendo poca la industria, se tiene el 68 por ciento del escurrimiento, el 23 por ciento de la población y genera el 14 por ciento del PIB . Se puede decir entonces que en el sureste la disponibilidad de agua es siete veces mayor a la del centro y norte del país. (CNA 2003, Sánchez 2005).

Figura 1: Disponibilidad de agua y desarrollo en México.

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menos de 650 mil cuentan con alta tecnificación y el resto opera bajo métodos tradicionales de irrigación con eficiencias no mayores al 40 por ciento (También, existen 14 millones de ha bajo condiciones de temporal la cual se considera, en un 68 por ciento, bajo riesgo por la incertidumbre climática y situación de sequía. Otro problema añadido a la disponibilidad del agua es la salinidad de los suelos habiendo en el país 400 mil hectáreas bajo esta condición (Sánchez et al, 2002). También, de los 653 acuíferos en el país, al 2004, 104 se consideran sobre explotados teniendo tasas de abatimiento que oscilan de 0.5 a 2.5 metros por año. Así entonces, en el país se utilizan 72 mil millones de m3 al año en usos consuntivos (Figura 2).

Figura 2: Disponibilidad de agua y tendencia de sobre explotación de acuíferos (Sánchez-Cohen et al., 2007).

La importancia del agua subterránea queda de manifiesto derivado de que el 64 por ciento del volumen para abastecimiento público, el 33 por ciento que se utiliza en agricultura y el 24 por ciento que se usa en la industria tienen ese origen (CNA, 2006). Ante este panorama, se requieren de aproximaciones integradas que contemplen el uso y conservación del agua y los recursos naturales con que interactúa en todo el gradiente hidrológico de las cuencas.

El riego sustentable. A nivel mundial la agricultura consume el más del 75% por ciento de las reservas de agua; en México esta cifra alcanza el 80 por ciento. Sin embargo, las eficiencias globales de uso en los distritos de riego en el país, son menores al 40 por ciento lo que indica un gran dispendio del recurso hidráulico (Sánchez, 2002). En este sentido, la

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CAPÍTULO 4

En México existen actualmente 6.5 millones de hectáreas bajo riego lo que lo ubica en el sexto lugar mundial en superficie incorporada al riego (CNA, 2005); de éstas hectáreas menos de 650 mil cuentan con alta tecnificación y el resto opera bajo métodos tradicionales de irrigación con eficiencias no mayores al 40 por ciento (También, existen 14 millones de ha bajo condiciones de temporal la cual se considera, en un 68 por ciento, bajo riesgo por la incertidumbre climática y situación de sequía. Otro problema añadido a la disponibilidad del agua es la salinidad de los suelos habiendo en el país 400 mil hectáreas bajo esta condición (Sánchez et al, 2002). También, de los 653 acuíferos en el país, al 2004, 104 se consideran sobre explotados teniendo tasas de abatimiento que oscilan de 0.5 a 2.5 metros por año. Así entonces, en el país se utilizan 72 mil millones de m3 al año en usos consuntivos (Figura 2).

Figura 2: Disponibilidad de agua y tendencia de sobre explotación de acuíferos (Sánchez-Cohen et al., 2007).

La importancia del agua subterránea queda de manifiesto derivado de que el 64 por ciento del volumen

para abastecimiento público, el 33 por ciento que se utiliza en agricultura y el 24 por ciento que se usa en la industria tienen ese origen (CNA, 2006). Ante este panorama, se requieren de aproximaciones integradas que contemplen el uso y conservación del agua y los recursos naturales con que interactúa en todo el gradiente hidrológico de las cuencas.

El riego sustentable. A nivel mundial la agricultura consume el más del 75% por ciento de las reservas de agua; en México esta cifra alcanza el 80 por ciento. Sin embargo, las eficiencias globales de uso en los distritos de riego en el país, son menores al 40 por ciento lo que indica un gran dispendio del recurso hidráulico (Sánchez, 2002). En este sentido, la práctica del riego sustentable puede entenderse como: el conjunto de acciones que promueven el uso eficiente del agua en todo el gradiente de producción desde la fuente a la parcela considerando conducción y aplicación del agua de riego. Para el logro de este objetivo, la acción preponderante es la tecnificación del riego. La meta de la tecnificación del riego es incrementar la productividad del agua utilizada en la producción de cultivos agrícolas, dentro de los límites admisibles de cambio en los parámetros ambientales, como el abatimiento de los acuíferos o la salinización de los suelos (Peña y Peredo, 1999). Como se ha asentado, en el país existen alrededor de 6.5 millones de hectáreas bajo riego y de éstas sólo un reducido porcentaje (11% aproximadamente) se encuentran bajo algún esquema de riego tecnificado. Sin embargo, existe el potencial para incrementar sustancialmente estas áreas ya que los sistemas de riego de México constituyen aproximadamente el 32.5 por ciento del área, y contribuyen con el 55% de la producción agrícola nacional.

De la superficie que cuenta con riego en el país, 3.3 millones de hectáreas están comprendidas en 81 distritos

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de riego con mas de medio millón de usuarios. El 65 por ciento de la superficie establecida corresponde a granos (maíz, trigo, frijol y garbanzo). Las hortalizas contribuyen también notablemente al producto interno bruto y aunque solo comprenden el 6 por ciento del área irrigada, contribuyen con el 27 por ciento del total del valor de la producción. El resto del área irrigada se ubica en 27 mil pequeños aprovechamientos que constituyen las unidades de riego (Ramos, 1997). Es claro entonces que existe un potencial para mejorar e incrementar la superficie irrigada. Este proceso no se dará en el plazo inmediato por lo que es necesario desarrollar y/o aplicar tecnología para el riego rodado (superficial) cuyas eficiencias son bajas e impulsar los sistemas de riego presurizado (Martínez, 1994).

La tecnificación del riego rodado requiere

considerar los intereses y posibilidades del productor teniendo presente que el objetivo real del riego no es la prevención de la pérdida total del cultivo sino obtener el rendimiento máximo posible. Más aún, para que el proceso de regar sea económicamente atractivo, el incremento en rendimiento por efecto de esta práctica debe de exceder al costo total anual del riego; esto adquiere relevancia en aquellos ecosistemas en donde el bombeo es la fuente principal del recurso hidráulico. También, esto pone de manifiesto que es más atractivo regar cultivos de alto valor comercial como frutales y hortalizas que otros cultivos de importancia social como los cereales. Sin embargo, es necesario estudiar la cadena productiva del sistema producto hasta su ventana de mercado para definir la expectativa real de la tecnificación del riego. Es necesario reconocer también que el “mejor” sistema de riego no garantiza ganancias si no va a la par de buenas prácticas de manejo. De esta manera, el productor interesado en la tecnificación del riego parcelario deberá tomar conciencia relativo a los siguientes cuestionamientos (1) Cuál es el

efecto del riego en la producción? (2) Cuánta agua se necesita? (3) Se cuenta con la fuente adecuada que garantice esa cantidad? (4) Qué sistema de riego es el más adecuado? Las respuestas a estas y otras interrogantes relacionadas son el tema de esta sección (Turner y Anderson, 1971).

Efecto del riego en la producción agrícola. La expectativa real del productor es incrementar el rendimiento unitario o la eficiencia en el uso del agua sobre todo en aquellos distritos de riego donde ésta es escasa o costosa. En estos casos la decisión en la elección del sistema o método de riego intuitivamente está ligada a este objetivo. Evidentemente la tecnificación del riego aporta beneficios que se traducen en un mejor aprovechamiento de la radiación, nutrientes y agua y como resultado mayores rendimientos y calidad de los productos. Un ambiente cuya demanda evaporativa es abastecida por agua en cantidad y oportunidad en una región agrícola, significa que los cultivos no están sometidos a stress de humedad por lo que los procesos fisiológicos que determinan el rendimiento se realizan en su condición óptima (Parsons et al., 1997, Sánchez et al., 2003). Por el contrario, cuando los cultivos están sometidos a stress hídrico no abastecen la demanda evaporativa y sus rendimientos son bajos. Las condiciones climáticas del país son muy variables, esto es, que en algunos lugares la precipitación natural puede ser o no suficiente para abastecer la demanda de agua por la atmósfera. Si el caso es de suficiencia, los sistemas de producción agrícola de temporal son seguros, pero si es de insuficiencia, se pueden presentar reducciones de rendimiento proporcionales a la deficiencia hídrica. Para evitar esto, se aplican cantidades suplementarias de agua con los sistemas de riego (Sánchez et al., 2003).

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región agrícola, significa que los cultivos no están sometidos a stress de humedad por lo que los procesos fisiológicos que determinan el rendimiento se realizan en su condición óptima (Parsons et al., 1997, Sánchez et al., 2003). Por el contrario, cuando los cultivos están sometidos a stress hídrico no abastecen la demanda evaporativa y sus rendimientos son bajos. Las condiciones climáticas del país son muy variables, esto es, que en algunos lugares la precipitación natural puede ser o no suficiente para abastecer la demanda de agua por la atmósfera. Si el caso es de suficiencia, los sistemas de producción agrícola de temporal son seguros, pero si es de insuficiencia, se pueden presentar reducciones de rendimiento proporcionales a la deficiencia hídrica. Para evitar esto, se aplican cantidades suplementarias de agua con los sistemas de riego (Sánchez et al., 2003).

Figura 3. Balances hidrológicos para dos distritos de riego contrastantes Santo Domingo y Campeche (Catalán et al., 2005, Catalán et al., 2007).

Para ilustrar lo anterior, en la Figura 3 se muestran las relaciones entre la evapotranspiración para el cultivo de maíz para dos distritos de riego contrastantes climáticamente. En el caso del distrito de riego 066 Santo Domingo, es imperante la necesidad del riego pues existe déficit (la demanda de agua excede a la precipitación) durante todo el año; por el contrario, el distrito de riego de Campeche, existe exceso (la precipitación excede a la demanda) durante el ciclo de cultivo de verano.

Requerimientos de riego. La función del riego es suplir las demandas de agua del cultivo durante su ciclo vegetativo cuando las aportaciones naturales por lluvia son insuficientes para un desarrollo óptimo. Tratándose de incursionar en la tecnificación del riego, es necesario analizar la permanencia de la disponibilidad de agua en el periodo de interés. Esto es especialmente importante en riegos presurizados que utilizan agua de arroyos o ríos en donde la disponibilidad es incierta ya que en el riego de alta tecnología se espera la existencia de agua en forma permanente de tal manera que el usufructo del sistema de riego sea el planeado.

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1 9 17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 97 105 113 121 129

Ciclo vegetativo (dÌas)

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Ciclo vegetativo (dÌas)

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Ciclo Vegetativo (dÌas)

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PrecipitaciÛn

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Otro apartado de crucial importancia es contabilizar las cantidades de agua que se requerirán para el desarrollo del patrón de cultivos en el año haciendo especial énfasis en las etapas críticas de éstos. A esta demanda, se tiene que añadir la cantidad adicional de agua por concepto de ineficiencia en los sistemas de riego y de lavado de los suelos en caso de salinidad o sodicidad. La Figura 4 muestra ejemplos de las cantidades adicionales de agua que habría que añadir al cultivo de sorgo considerando diferentes eficiencias de aplicación del agua de riego asumiendo una evapotranspiración máxima de 60 cm.

Figura 4. Incremento en la demanda de agua por concepto de diferentes eficiencias de aplicación del agua de riego.

Las eficiencias que señala la Figura 4 son aquellas de los sistemas de riego y constituyen la parte final del gradiente hidráulico del sistema productivo; es decir, para la obtención de la eficiencia global de uso del agua de riego se tiene que considerar la eficiencia en la toma, la conducción (redes inter parcelarias o redes menores) y la eficiencia de aplicación a las que hace referencia la citada figura.

El volumen total necesario para satisfacer la demanda del cultivo en suelos libres de sales queda entonces dependiente de: La evapotranspiración; la superficie a irriga y la eficiencia del sistema de riego. La ecuación 1 involucra a estas variables como:

3100 mSxxEfEtxVol ==

En la Ecuación 1, Etx es evapotranspiración máxima expresada en centímetros, Ef se refiere a la eficiencia del sistema de riego (decimal) y S es la superficie a irrigar, en hectáreas. De acuerdo a lo anterior, si se tiene un cultivo con demanda de agua 70 cm y un sistema de riego tradicional (rodado) con 60% de eficiencia de aplicación para eficiencias en diferentes sistemas de riego, el volumen total requerido para satisfacer las demandas en el ciclo vegetativo en 35 hectáreas estará dado por:

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CAPÍTULO 4

Figura 3. Balances hidrológicos para dos distritos de riego contrastantes Santo Domingo y Campeche (Catalán et al., 2005, Catalán et al., 2007).

Para ilustrar lo anterior, en la Figura 3 se muestran

las relaciones entre la evapotranspiración para el cultivo de maíz para dos distritos de riego contrastantes climáticamente. En el caso del distrito de riego 066 Santo Domingo, es imperante la necesidad del riego pues existe déficit (la demanda de agua excede a la precipitación) durante todo el año; por el contrario, el distrito de riego de Campeche, existe exceso (la precipitación excede a la demanda) durante el ciclo de cultivo de verano.

Requerimientos de riego. La función del riego es suplir las demandas de agua del cultivo durante su ciclo vegetativo cuando las aportaciones naturales por lluvia

son insuficientes para un desarrollo óptimo. Tratándose de incursionar en la tecnificación del riego, es necesario analizar la permanencia de la disponibilidad de agua en el periodo de interés. Esto es especialmente importante en riegos presurizados que utilizan agua de arroyos o ríos en donde la disponibilidad es incierta ya que en el riego de alta tecnología se espera la existencia de agua en forma permanente de tal manera que el usufructo del sistema de riego sea el planeado.



Las eficiencias que señala la Figura 4 son aquellas de los sistemas de riego y constituyen la parte final del gradiente hidráulico del sistema productivo; es decir, para

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Las eficiencias que señala la Figura 4 son aquellas de los sistemas de riego y constituyen la parte final del gradiente hidráulico del sistema productivo; es decir, para la obtención de la eficiencia global de uso del agua de riego se tiene que considerar la eficiencia en la toma, la conducción (redes inter parcelarias o redes menores) y la eficiencia de aplicación a las que hace referencia la citada figura.


3100 mSxxEfEtxVol ==

En la Ecuación 1, Etx es evapotranspiración máxima expresada en centímetros, Ef se refiere a la eficiencia del sistema de riego (decimal) y S es la superficie a irrigar, en hectáreas. De acuerdo a lo anterior, si se tiene un cultivo con demanda de agua 70 cm y un sistema de riego tradicional (rodado) con 60% de eficiencia de aplicación para eficiencias en diferentes sistemas de riego, el volumen total requerido para satisfacer las demandas en el ciclo vegetativo en 35 hectáreas estará dado por: 49

3333,4083510060.0

70mxxVol ==

Disponibilidad de agua para riego. Toda vez que se conoce el volumen de agua necesario para satisfacer las demandas del cultivo durante la estación de crecimiento, es necesario corroborar que este volumen estará disponible en tiempo y cantidad para que el desarrollo del cultivo no se vea afectado. En riego rodado, las cuotas de riego a través de los módulos de riego garantizan esta dotación siempre que los volúmenes a utilizar durante el ciclo sean los aprobados por el distrito de riego según la normatividad y reglamento vigentes (CNA, 2004). En agua de bombeo, es menester considerar el tiempo de operación del pozo necesario para satisfacer la demanda.

Selección del método de riego. En este apartado es necesario definir método y sistema de riego. Existen tres métodos básicos de aplicar el agua a los cultivos: aspersión, superficial (rodado) y subsuperficial. Cada método comprende uno o más sistemas de riego; dentro del riego superficial existen las melgas, surcos, camas, corrugaciones; en método de aspersión existe aspersores portátiles, fijos, cañones, pivotes; y en el subsuperficial el riego por goteo enterrado es el más común (De La Peña y Llerena, 2001).

En la planeación de la inversión para tecnificar el riego, el costo del sistema de riego debe ser balanceado con los ingresos que se esperan por concepto del incremento en la eficiencia del uso del agua. Ante la situación de baja disponibilidad de agua, ésta como insumo tiende a incrementar su costo por lo que el incremento en su eficiencia de transformación agua – producto es de crucial importancia y es donde la tecnificación del riego adquiere relevancia.

Para la adecuada selección del método de riego a emplear es necesario considerar los siguientes factores generales (CENAMAR, 1981): (a) La pendiente del terreno: si el terreno está nivelado o con poca pendiente, prácticamente cualquier método de riego será adecuado. Si el terreno es inclinado, quizá un sistema de aspersión resuelva el problema. (b) Textura del suelo: suelos con textura arenosa tienen mayor capacidad de infiltración que suelos con textura arcillosa.

Esto hace que se busquen métodos de riego presurizados para evitar pérdidas de agua por percolación profunda que normalmente se tienen durante la aplicación en forma superficial. (c) Cultivos: es necesario considerar el tipo de cultivos en cuanto a su tolerancia al estrés o excesos de agua (enfermedades fungosas); este punto esta íntimamente ligado al anterior. (d) Clima: El viento influencia el patrón de humedecimiento de los sistemas de riego especialmente en aspersión. Por otro lado, la precipitación efectiva puede llegar a suplir en un alto porcentaje la demanda de agua o Et. También, la selección del método y sistema de riego está fuertemente ligada a las inquietudes productivas del agricultor y a la capacidad de inversión. El Cuadro 1 muestra los principales factores que afectan la selección del método de riego.


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la obtención de la eficiencia global de uso del agua de riego se tiene que considerar la eficiencia en la toma, la conducción (redes inter parcelarias o redes menores) y la eficiencia de aplicación a las que hace referencia la citada figura.


En la Ecuación 1, Etx es evapotranspiración máxima expresada en centímetros, Ef se refiere a la eficiencia del sistema de riego (decimal) y S es la superficie a irrigar, en hectáreas. De acuerdo a lo anterior, si se tiene un cultivo con demanda de agua 70 cm y un sistema de riego tradicional (rodado) con 60% de eficiencia de aplicación para eficiencias en diferentes sistemas de riego, el volumen total requerido para satisfacer las demandas en el ciclo vegetativo en 35 hectáreas estará dado por:

Disponibilidad de agua para riego. Toda vez que se conoce el volumen de agua necesario para satisfacer las demandas del cultivo durante la estación de crecimiento, es necesario corroborar que este volumen estará disponible en tiempo y cantidad para que el desarrollo del cultivo no se vea afectado. En riego rodado, las cuotas de riego a través de los módulos de riego garantizan esta dotación siempre que los volúmenes a utilizar durante el ciclo sean

los aprobados por el distrito de riego según la normatividad y reglamento vigentes (CNA, 2004). En agua de bombeo, es menester considerar el tiempo de operación del pozo necesario para satisfacer la demanda.

Selección del método de riego. En este apartado es necesario definir método y sistema de riego. Existen tres métodos básicos de aplicar el agua a los cultivos: aspersión, superficial (rodado) y subsuperficial. Cada método comprende uno o más sistemas de riego; dentro del riego superficial existen las melgas, surcos, camas, corrugaciones; en método de aspersión existe aspersores portátiles, fijos, cañones, pivotes; y en el subsuperficial el riego por goteo enterrado es el más común (De La Peña y Llerena, 2001).

En la planeación de la inversión para tecnificar el riego, el costo del sistema de riego debe ser balanceado con los ingresos que se esperan por concepto del incremento en la eficiencia del uso del agua. Ante la situación de baja disponibilidad de agua, ésta como insumo tiende a incrementar su costo por lo que el incremento en su eficiencia de transformación agua – producto es de crucial importancia y es donde la tecnificación del riego adquiere relevancia.

Para la adecuada selección del método de riego a emplear es necesario considerar los siguientes factores generales (CENAMAR, 1981): (a) La pendiente del terreno: si el terreno está nivelado o con poca pendiente, prácticamente cualquier método de riego será adecuado. Si el terreno es inclinado, quizá un sistema de aspersión resuelva el problema. (b) Textura del suelo: suelos con textura arenosa tienen mayor capacidad de infiltración que suelos con textura arcillosa.

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Cuadro 1. Algunos factores que afectan la selección del método de riego (Brower et. al,1989).

Factores que afectan la selección del método de riego Método de

Riego Pendiente Infiltración Tolerancia de los

cultivos Vientos

Aspersión

Adaptable a terrenos con pendiente, pero recomendable nivelar

Cualquier tipo de suelo

Cualquier tipo de cultivo. Puede promover hongos en follaje y frutos

Seriamente afectado por el viento

Superficial

El área debe nivelarse o bien usar curvas o bordos en contorno (0 – 1.0%)

No se recomienda para suelos arenosos (infiltración mayor a 63.5 mm h-1) o para suelos con tasas de infiltración demasiado bajas como algunas arcillas y caliches

Se adapta a la mayoría de los cultivos. Puede promover enfermedades en cultivos no tolerantes a la humedad excesiva en las raíces

Las altas velocidades de viento pueden afectar la eficiencia de aplicación

Subsuperficial y goteo

Poco efecto

Preferentemente en suelos con buena capilaridad

Se adapta a la mayoría de los cultivos. Puede retardar la germinación si se siembra muy superficial

No lo afecta

Riego superficial. Relativo al riego superficial, este es el que más bajas eficiencias de aplicación puede presentar si no se nivela adecuadamente para garantizar el avance y recesión del agua que permita una infiltración uniforme en un periodo de tiempo razonable (CENAMAR, 1981). Aquí, es necesario considerar el concepto de gasto unitario, el cual se define como el flujo de agua máximo permisible por unidad de ancho de tendida, que no provocará erosión y garantizará un tiempo de riego adecuado acorde al área a humedecer (CNA – IMTA, 1997).

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CAPÍTULO 4

Esto hace que se busquen métodos de riego presurizados para evitar pérdidas de agua por percolación profunda que normalmente se tienen durante la aplicación en forma superficial. (c) Cultivos: es necesario considerar el tipo de cultivos en cuanto a su tolerancia al estrés o excesos de agua (enfermedades fungosas); este punto esta íntimamente ligado al anterior. (d) Clima: El viento influencia el patrón de humedecimiento de los sistemas de riego especialmente en aspersión. Por otro lado, la precipitación efectiva puede llegar a suplir en un alto porcentaje la demanda de agua o Et. También, la selección del método y sistema de riego está fuertemente ligada a las inquietudes productivas del agricultor y a la capacidad de inversión. El Cuadro 1 muestra los principales factores que afectan la selección del método de riego.

Cuadro 1. Algunos factores que afectan la selección del método de riego (Brower et. al, 1989).

Riego superficial. Relativo al riego superficial, este es el que más bajas eficiencias de aplicación puede presentar si no se nivela adecuadamente para garantizar el avance y recesión del agua que permita una infiltración uniforme en un periodo de tiempo razonable (CENAMAR, 1981). Aquí, es necesario considerar el concepto de gasto unitario, el cual se define como el flujo de agua máximo permisible por unidad de ancho de tendida, que no provocará erosión y garantizará un tiempo de riego adecuado acorde al área a humedecer (CNA – IMTA, 1997).

Riego por aspersión. Si la opción en la elección del método de riego se inclina por aspersión, se tiene que considerar el plan de explotación de la tierra en el mediano y largo plazo, ya que algunos sistemas de riego por aspersión presentan algunas restricciones. Actualmente, en el mercado se encuentra una gran variedad de sistemas de riego para satisfacer las diferentes necesidades (algunos

se muestran en la Figura 6). Dado que en estos sistemas el agua se aplica en forma de lluvia, es necesario considerar la capacidad que tiene el suelo para absorber el agua de tal manera que no se encharque en el terreno. También, como ya se asentó, en algunos sistemas de riego por aspersión se tiene que considerar la altura del cultivo (como en el caso del power roll) para que al avanzar el equipo no provoque algún daño mecánico a las plantas. Otro factor que limita la elección del sistema es la forma del terreno, ya que algunos equipos son apropiados para terrenos rectangulares mientras que otros se pueden aplicar a otras formas geométricas irregulares.

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51

Cuadro 2. Factores a considerar en la selección de un método de riego por superficie (Palacios, 1994).

TIPO ADAPTACIÓN LIMITACIÓN VENTAJAS

MELGAS EN CONTORNO

1. Cultivos de arroz, pastos y cereales.

2. Suelos de textura media o fina.

3. Pendiente inferior al 1%, mejor menos de 0.5%.

1. Se requieren grandes caudales.

2. No utilizables en cultivos sensibles a inundación.

3. Los camellones estorban cultivo y cosecha.

4. Agua de buena calidad para evitar salinización

5. Baja eficiencia.

1. Solo requiere de emparejar el terreno.

2. Bajos costos de mantenimiento.

POZAS O CAJETES

1. Huertos de frutales y cultivos de siembra densa.

2. Todo suelo en especial de alta o baja permeabilidad.

3. Pendientes hasta de 2.5% o más en bancales, óptima 0.2%.

1. Requiere nivelación. 2. Requiere caudales grandes. 3. Costo inicial alto. 4. Los camellones estorban

cultivo y cosecha. 5. Se afecta producción en

cultivos sensibles.

1. Buen control del agua de riego.

2. Buena eficiencia de aplicación.

3. Uniforme aplicación y lixiviación de sales.

4. Bajos costos de mantenimiento.

5. Buen control de la erosión. 6. Puede construirse en terrazas,

con menor mvto.tierra.

DESBORDAMIENTO

1. Cultivos de siembra densa, pastos y cereales.

2. Todos los suelos regables.

3. Pendiente hasta del 10%.

4. Terrenos ondulados y suelos poco profundos.

1. Subdivide el terreno. 2. Requerimiento de mano de

obra elevado. 3. Baja eficiencia de

aplicación. 4. Distribución desigual del

agua. 5. Peligro de erosión.

1. Bajo costo inicial. 2. Adaptación a un amplio

rango de caudales. 3. Requiere pocas estructuras

permanentes. 4. Pueden recaudarse los

excedentes de agua de arriba.

Riego por aspersión. Si la opción en la elección del método de riego se inclina por aspersión, se tiene que considerar el plan de explotación de la tierra en el mediano y largo plazo, ya que algunos sistemas de riego por aspersión presentan algunas restricciones. Actualmente, en el mercado se encuentra una gran variedad de sistemas de riego para satisfacer las diferentes necesidades (algunos se muestran en la Figura 6). Dado que en estos sistemas el agua se aplica en forma de lluvia, es necesario considerar la capacidad que tiene el suelo para absorber el agua de tal manera que no se encharque en el terreno. También, como ya se asentó, en algunos sistemas de riego por aspersión se tiene que considerar la altura del cultivo (como en el caso del power roll) para que al avanzar el equipo no provoque algún daño


59


Cuadro 2. Factores a considerar en la selección de un método de riego por superficie (Palacios, 1994).

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52

mecánico a las plantas. Otro factor que limita la elección del sistema es la forma del terreno, ya que algunos equipos son apropiados para terrenos rectangulares mientras que otros se pueden aplicar a otras formas geométricas irregulares.

Figura 6. Sistemas de riego por aspersión comunes y clasificación de sus componentes fundamentales (Rodríguez, 1988).

Riego por goteo. Si las preferencias y necesidades de tecnología se inclinan por sistemas de riego por goteo, sin pérdida de generalidad, los mismos requisitos que se aplican a los sistemas de riego por aspersión, se aplican al goteo por lo que la información vertida anteriormente es válida para estos sistemas de riego. Existen tres tipos básicos de riego por goteo (Figura 7).

Gotero: Aquí, el agua pasa a través de un emisor que contiene un laberinto tortuoso de pequeños canalillos que reducen la presión y flujo que se conduce a través de un tubo de plástico no poroso. Los emisores son de fácil instalación pero son costosos y requieren de mantenimiento constante.

Cintas: Son tubos que contiene un emisor espaciado normalmente a 20 y 30 cm; existen de diferentes tipos como integrados y auto compensados. La reducción de presión se

COMPONENTES

Unidades de riego

Distribuidor

LÌnea regante

ConducciÛn TuberÌa diversa

Cabezal de control

Equipo de bombeoSistema de filtradoSistema de inyecciÛn

COMPONENTES

Unidades de riego

Distribuidor

LÌnea regante


Cabezal de control


COMPONENTES

Unidades de riego

Distribuidor

LÌnea regante


Cabezal de control


52






COMPONENTES

Unidades de riego

Distribuidor

LÌnea regante


Cabezal de control


COMPONENTES

Unidades de riego

Distribuidor

LÌnea regante


Cabezal de control


COMPONENTES

Unidades de riego

Distribuidor

LÌnea regante


Cabezal de control


52






COMPONENTES

Unidades de riego

Distribuidor

LÌnea regante


Cabezal de control


COMPONENTES

Unidades de riego

Distribuidor

LÌnea regante


Cabezal de control


COMPONENTES

Unidades de riego

Distribuidor

LÌnea regante


Cabezal de control


52






COMPONENTES

Unidades de riego

Distribuidor

LÌnea regante


Cabezal de control


COMPONENTES

Unidades de riego

Distribuidor

LÌnea regante


Cabezal de control


COMPONENTES

Unidades de riego

Distribuidor

LÌnea regante


Cabezal de control


52






COMPONENTES

Unidades de riego

Distribuidor

LÌnea regante


Cabezal de control


COMPONENTES

Unidades de riego

Distribuidor

LÌnea regante


Cabezal de control


COMPONENTES

Unidades de riego

Distribuidor

LÌnea regante


Cabezal de control


CIQA UAAAN

60

CAPÍTULO 4




Cintas: Son tubos que contiene un emisor espaciado normalmente a 20 y 30 cm; existen de diferentes tipos como integrados y auto compensados. La reducción de presión se consigue mediante cámaras selladas. Normalmente no son caros pero su durabilidad es limitada especialmente cuando se coloca sobre la superficie del suelo.

1. Mangueras porosas: Emiten el agua a través de pequeños orificios en las paredes. Su principal desventaja es que el coeficiente de uniformidad es muy bajo y la

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53

consigue mediante cámaras selladas. Normalmente no son caros pero su durabilidad es limitada especialmente cuando se coloca sobre la superficie del suelo.

1. Mangueras porosas: Emiten el agua a través de pequeños orificios en las paredes. Su principal desventaja es que el coeficiente de uniformidad es muy bajo y la durabilidad es corta debido a daños causados por las raíces.

Figura 7. Algunos tipos de goteros o emisores (Zazueta, 1992).

Algunos aspectos adicionales a considerar cuando la selección es el riego por goteo:

a) Tipo de cultivos: Los sistemas de riego por goteo se recomiendan para cultivos en hilera principalmente, árboles o viñedos en los que se puede colocar uno o más emisores; generalmente se consideran cultivos de alto valor comercial por su alta inversión.

b) Pendiente: Estos sistemas se adaptan prácticamente a cualquier valor de pendiente. Por lo común, el cultivo se siembra considerando la pendiente. Los laterales también consideran este aspecto en su diseño con la finalidad de aprovechar presiones a favor que minimicen el requerimiento de energía en la bomba.

c) Textura del suelo: Los sistemas se adaptan a todos los grupos texturales de suelo; sin embargo, en suelos arcillosos el agua deberá aplicarse con gasto pequeño para evitar encharcamientos o escurrimiento superficial, mientras que, en suelos arenosos se necesitan altas tasas de aplicación para asegurar un humedecimiento lateral adecuado, (Figuras 8 y 9).

54

Figura 8. Patrón de humedecimiento hipotético en un suelo arenoso con alta y baja descarga de emisor.

Figura 9. Patrón de humedecimiento hipotético en un suelo arcilloso con alta y baja descarga de emisor.

La calidad del agua para riego en sistemas presurizados, define el tipo de filtrado y / o el tratamiento necesario antes de que sea conducida a traves del sistema de riego para su aplicación; así por ejemplo, si se descuida este aspecto, las sales presentes en el agua pueden acumularse en el suelo causando problemas a éste y a los cultivos. Estas sales evitan que los nutrientes sean adecuadamente aprovechados por la planta a través de las raíces; sin embargo, con prácticas adecuadas de manejo es posible mitigar algunos de los efectos negativos. Por otro lado, los elementos químicos presentes en el agua pueden reaccionar con los fertilizantes inyectados a través del sistema de riego provocando incrustaciones y / o precipitados en las mangueras provocando taponamiento de emisores con la consecuente pérdida de eficiencia de aplicación del agua de riego (Burt y Styles, 1994).

La calidad del agua también contempla los contaminantes orgánicos como basuras que llegan a constituir un real problema en la operación del sistema de riego. En la actualidad las normas oficiales mexicanas referentes al uso del agua marcan los niveles máximos permisibles de contaminantes según su uso. Respecto al uso para riego agrícola, estos niveles se analizan en el capítulo referente a salinidad del suelo y calidad del agua de riego que se presenta más adelante. En el Cuadro 3 se muestran los valores de algunos parámetros del agua que pueden causar problemas en el sistema de riego desde el punto de vista hidráulico.

Zona Humedecida

con baja descarga

Zona humedecida con alta descarga de emisor

Zona Humedecida

con baja descarga

Zona humedecida con alta descarga de emisor

Zona humedecida con baja descarga de emisor

Zona humedecida con

alta descarga de emisor

Zona humedecida con baja descarga de emisor

Zona humedecida con

alta descarga de emisor


61


durabilidad es corta debido a daños causados por las raíces.

Figura 7. Algunos tipos de goteros o emisores (Zazueta, 1992).

Algunos aspectos adicionales a considerar cuando la selección es el riego por goteo:

a) Tipo de cultivos: Los sistemas de riego por goteo se recomiendan para cultivos en hilera principalmente, árboles o viñedos en los que se puede colocar uno o más emisores; generalmente se consideran cultivos de alto valor comercial por su alta inversión.

b) Pendiente: Estos sistemas se adaptan prácticamente a cualquier valor de pendiente. Por lo común, el cultivo se siembra considerando la pendiente. Los laterales también consideran este aspecto en su diseño con la finalidad de aprovechar presiones a favor que minimicen el requerimiento de energía en la bomba.

c) Textura del suelo: Los sistemas se adaptan a todos los grupos texturales de suelo; sin embargo, en suelos arcillosos el agua deberá aplicarse con gasto pequeño para evitar encharcamientos o escurrimiento superficial, mientras que, en suelos arenosos se necesitan altas tasas de aplicación para asegurar un humedecimiento lateral adecuado, (Figuras 8 y 9).

Figura 8. Patrón de humedecimiento hipotético en un suelo arenoso con alta y baja descarga de emisor.

Figura 9. Patrón de humedecimiento hipotético en un suelo arcilloso con alta y baja descarga de emisor.

La calidad del agua para riego en sistemas presurizados, define el tipo de filtrado y / o el tratamiento necesario antes de que sea conducida a traves del sistema de riego para su aplicación; así por ejemplo, si se descuida este aspecto, las sales presentes en el agua pueden acumularse en el suelo causando problemas a éste y a los cultivos. Estas sales evitan que los nutrientes sean adecuadamente aprovechados por la planta a través de las

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55

Cuadro 3. Valores de algunos parámetros del agua de riego relacionados con la funcionalidad de los sistemas de riego por goteo.

Nivel Peligro Tipo de problema Bajo Medio Alto

Solidos en suspensión 50 ppm 50 – 10 >100

pH 7.0 7.0 – 8.0 >8.0

Sales 500 ppm 500 – 2000 >2000

Bicarbonatos 100 ppm

Manganeso 0.1ppm 0.1 – 1.5ppm >1.5 ppm

Hierro 0.2 ppm 0.2 – 1.5 >1.5

Hidrogeno sulfuroso 0.2 ppm 0.2 – 2.0 >2.0

Población bacteriana 10,000 lt-1 10,000 – 50,000 lt-1 >50,000 lt-1

Consideraciones de la capacidad de inversión. Se ha puesto de manifiesto que la elección de un método y sistema de riego dependen básicamente de las condiciones físicas del terreno (forma), las preferencias de producción (cultivos) y las características del suelo. Sin embargo, estas variables deben cotejarse con la capacidad financiera del productor. También se ha señalado que el objetivo esencial del riego es incrementar la producción por lo que, una variable fundamental de decisión es la rentabilidad que se espera por concepto de la inversión; es decir, el incremento estimado del valor de la producción debe exceder el costo adicional estimado por concepto del riego.

El costo total del riego integra tanto los costos directos (operación y mantenimiento) como los costos fijos anuales (interés sobre el capital invertido y la depreciación del sistema). Estos costos deben recuperarse al incrementarse la productividad del sistema de producción, de tal manera que el costo total del equipo y el beneficio esperado por concepto de la tecnificación, deben de estar balanceados de acuerdo a las siguientes expresiones que involucran a las variables de decisión:

( ) ( ) ( )[ ]xACaCixFaxCvxCpCT +++= 22 3

Donde: CT es el costo total el cual es función del costo de producción expresado en pesos (Cp), el costo del agua el cual es variable (Cv), el costo de la inversión para mejorar la eficiencia (Ci), el factor de amortización (Fa), los costos de administración (Ca) y el área considerada. En el factor de amortización se involucra al tiempo en que se planea amortizar el equipo y a la tasa de interés que se pagará por concepto del financiamiento de la siguiente manera:

55


Nivel Peligro Tipo de problema Bajo Medio Alto

Solidos en suspensión 50 ppm 50 – 10 >100

pH 7.0 7.0 – 8.0 >8.0

Sales 500 ppm 500 – 2000 >2000

Bicarbonatos 100 ppm

Manganeso 0.1ppm 0.1 – 1.5ppm >1.5 ppm

Hierro 0.2 ppm 0.2 – 1.5 >1.5

Hidrogeno sulfuroso 0.2 ppm 0.2 – 2.0 >2.0

Población bacteriana 10,000 lt-1 10,000 – 50,000 lt-1 >50,000 lt-1



( ) ( ) ( )[ ]xACaCixFaxCvxCpCT +++= 22 3

Donde: CT es el costo total el cual es función del costo de producción expresado en pesos (Cp), el costo del agua el cual es variable (Cv), el costo de la inversión para mejorar la eficiencia (Ci), el factor de amortización (Fa), los costos de administración (Ca) y el área considerada. En el factor de amortización se involucra al tiempo en que se planea amortizar el equipo y a la tasa de interés que se pagará por concepto del financiamiento de la siguiente manera:

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62

CAPÍTULO 4

raíces; sin embargo, con prácticas adecuadas de manejo es posible mitigar algunos de los efectos negativos. Por otro lado, los elementos químicos presentes en el agua pueden reaccionar con los fertilizantes inyectados a través del sistema de riego provocando incrustaciones y / o precipitados en las mangueras provocando taponamiento de emisores con la consecuente pérdida de eficiencia de aplicación del agua de riego (Burt y Styles, 1994).

La calidad del agua también contempla los contaminantes orgánicos como basuras que llegan a constituir un real problema en la operación del sistema de riego. En la actualidad las normas oficiales mexicanas referentes al uso del agua marcan los niveles máximos permisibles de contaminantes según su uso. Respecto al uso para riego agrícola, estos niveles se analizan en el capítulo referente a salinidad del suelo y calidad del agua de riego que se presenta más adelante. En el Cuadro 3 se muestran los valores de algunos parámetros del agua que pueden causar problemas en el sistema de riego desde el punto de vista hidráulico.




(3)

Donde: CT es el costo total el cual es función del costo de producción expresado en pesos (Cp), el costo del agua el cual es variable (Cv), el costo de la inversión para mejorar la eficiencia (Ci), el factor de amortización (Fa), los costos de administración (Ca) y el área considerada. En el factor de amortización se involucra al tiempo en que

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56

��

��

��+

+=

1)1()1(n

n

iiiFa

4

Donde i es la tasa de interés anual y n es el número de años considerados para amortizar el equipo. Relativo a los beneficios se tiene:

( ) AxUnxLrqLahxUnxB �

�

��

��

��

�+= 22

5

Donde: Un es la utilidad neta, Lah es la lámina de riego ahorrada por concepto de la nueva tecnología y Lrq es la lámina de riego aplicada con la nueva tecnología. Ejemplo: Considérese a un productor que cultiva maíz forrajero que aplica una lámina de riego por ciclo de 80 cm (8 millares de metros cúbicos por hectárea) con una eficiencia de riego del 70%; su costo de producción sin considerar el costo del agua de riego es de $4719.00 pesos lo que le permite tener una utilidad neta por hectárea de $4820.00. Su meta es incrementar la eficiencia al 85% para lo cual desea incursionar en un proyecto de tecnificación del riego y ha elegido un sistema de riego por aspersión con costo de $8000.00 pesos por hectárea. Con esto, espera incrementar sus ganancias a $5784.00 pesos por hectárea esperando pagar la inversión en 8 años con una tasa de interés anual de 20%. Se considera un costo de administración por año de $5000.00. El costo del millar de metros cúbicos es de $150.00.

Con la anterior información, el factor de amortización (Fa) será acorde a la ecuación 4:

( ) 2605.02998.38599.0

1)20.01(20.0120.0

8

8

==�+

+=

xFa

Por lo que, el costo total CT acorde a la ecuación 3 quedará:

( ) ( ) ( )[ ] 50001284300.5000$2605.000.8000$00.150$8200.4719$2 +=+++= AxAxxxxxCT

Para los objetivos planteados, es conveniente dejar al área (A) como variable dependiente.

En cuanto a los beneficios, acorde a la ecuación 5 se tiene:

AxAxxxxB 1404500.5784$88.6511.142)00.5784$2( =�

�

��

��

��

+=

Para obtener el punto de equilibrio se iguala el costo total y los beneficios de la siguiente manera:

AxAx 14045500012843 =+

De lo anterior resulta que el tamaño mínimo que deberá tener el área a tecnificar para empezar a obtener ganancias significativas acorde a los intereses productivos es de 4.15 ha.

56

��

��

��+

+=

1)1()1(n

n

iiiFa

4



�

��

��

��

�+= 22

5



( ) 2605.02998.38599.0

1)20.01(20.0120.0

8

8

==�+

+=

xFa


( ) ( ) ( )[ ] 50001284300.5000$2605.000.8000$00.150$8200.4719$2 +=+++= AxAxxxxxCT



AxAxxxxB 1404500.5784$88.6511.142)00.5784$2( =�

�

��

��

��

+=


AxAx 14045500012843 =+


56

��

��

��+

+=

1)1()1(n

n

iiiFa

4



�

��

��

��

�+= 22

5



( ) 2605.02998.38599.0

1)20.01(20.0120.0

8

8

==�+

+=

xFa


( ) ( ) ( )[ ] 50001284300.5000$2605.000.8000$00.150$8200.4719$2 +=+++= AxAxxxxxCT



AxAxxxxB 1404500.5784$88.6511.142)00.5784$2( =�

�

��

��

��

+=


AxAx 14045500012843 =+


56

��

��

��+

+=

1)1()1(n

n

iiiFa

4



�

��

��

��

�+= 22

5



( ) 2605.02998.38599.0

1)20.01(20.0120.0

8

8

==�+

+=

xFa


( ) ( ) ( )[ ] 50001284300.5000$2605.000.8000$00.150$8200.4719$2 +=+++= AxAxxxxxCT



AxAxxxxB 1404500.5784$88.6511.142)00.5784$2( =�

�

��

��

��

+=


AxAx 14045500012843 =+


56

��

��

��+

+=

1)1()1(n

n

iiiFa

4



�

��

��

��

�+= 22

5



( ) 2605.02998.38599.0

1)20.01(20.0120.0

8

8

==�+

+=

xFa


( ) ( ) ( )[ ] 50001284300.5000$2605.000.8000$00.150$8200.4719$2 +=+++= AxAxxxxxCT



AxAxxxxB 1404500.5784$88.6511.142)00.5784$2( =�

�

��

��

��

+=


AxAx 14045500012843 =+


56

��

��

��+

+=

1)1()1(n

n

iiiFa

4



�

��

��

��

�+= 22

5



( ) 2605.02998.38599.0

1)20.01(20.0120.0

8

8

==�+

+=

xFa


( ) ( ) ( )[ ] 50001284300.5000$2605.000.8000$00.150$8200.4719$2 +=+++= AxAxxxxxCT



AxAxxxxB 1404500.5784$88.6511.142)00.5784$2( =�

�

��

��

��

+=


AxAx 14045500012843 =+



63


se planea amortizar el equipo y a la tasa de interés que se pagará por concepto del financiamiento de la siguiente manera:

(4)


(5)








Recuperación de volúmenes y ampliación de áreas. El objetivo del incremento en la eficiencia en el uso del agua de mayor trascendencia, es su ahorro para el mantenimiento de las reservas (Palacios, 1989). Sin embargo, bajo un esquema de dotación volumétrica en los distritos de riego, al usuario se le otorga un volumen de agua consensuado en los Comités Hidráulicos el cual es función de la disponibilidad del recurso en los embalses

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Recuperación de volúmenes y ampliación de áreas. El objetivo del incremento en la eficiencia en el uso del agua de mayor trascendencia, es su ahorro para el mantenimiento de las reservas (Palacios, 1989). Sin embargo, bajo un esquema de dotación volumétrica en los distritos de riego, al usuario se le otorga un volumen de agua consensuado en los Comités Hidráulicos el cual es función de la disponibilidad del recurso en los embalses independientemente de la eficiencia que se maneje a nivel parcelario. Así, para un mismo volumen, tipo de suelo y cultivo, las diferencias en productividad del agua de riego dependerán de la eficiencia global que el usuario mantenga en su sistema productivo. De esta manera, aunque los volúmenes recuperados debieran utilizarse en otros sectores productivos y en servicios urbanos, el productor puede proyectar un incremento en la eficiencia de aplicación del agua de riego y conocer que volumen podrá recuperar y cuanta superficie se podría irrigar de más sin modificar el plan de riego del distrito. Para esto, se hace uso de la a ecuación 6:

VSxEEEEVR 2

12

12

2��

�� +

�=

6

Donde VR es el volumen recuperado Mm3, E2 y E1 (decimal) son las eficiencias proyectada y actual respectivamente y VS es el volumen actual en Mm3. Así, supóngase que se riegan 10 hectáreas de alfalfa con una lámina de riego de 240 cm (24 Mm3 por ha, 240 Mm3 para las 10 ha, volumen actual), con una eficiencia de 65 por ciento (eficiencia actual). El productor desea hacer mejoras a su sistema productivo que le permitan alcanzar una eficiencia de 85 por ciento (eficiencia proyectada). Así, de la ecuación 6 se tiene:

( )33.85240

265.085.065.085.0

2 =+

�= xVR

De donde la superficie (hectáreas) que se pudieran añadir por ese ahorro está dado por:

.55.324

33.85 haLrVRA ===�

7

Sustentabilidad y el plan del mejoramiento parcelario. La recuperación de volúmenes de agua en materia del riego, es un esfuerzo conjunto entre autoridades y usuarios en los distritos de riego o unidades de producción. Así, es necesario un plan que aspire a contribuir sustancialmente a alcanzar metas en este sentido superando las condiciones técnicas existentes y acelerando el incremento en la productividad del agua para tener un efecto directo e inmediato en el ingreso de los productores y en el aprovechamiento sustentable del recurso.

En términos generales el programa debiera comprender dos aspectos: (1) El mejoramiento en la operación de los sistemas de riego y (2) El mejoramiento del riego parcelario. El primer aspecto pretende disminuir a su mínima expresión las pérdidas que se originan en la conducción del agua desde la fuente de abastecimiento a la parcela, estableciendo mejores procedimientos para el correcto funcionamiento de las obras y mejorando la habilidad técnica del personal a cargo de la distribución del agua. El elemento

57


VSxEEEEVR 2

12

12

2��

�� +

�=

6


( )33.85240

265.085.065.085.0

2 =+

�= xVR


.55.324

33.85 haLrVRA ===�

7



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VSxEEEEVR 2

12

12

2��

�� +

�=

6


( )33.85240

265.085.065.085.0

2 =+

�= xVR


.55.324

33.85 haLrVRA ===�

7



CIQA UAAAN

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CAPÍTULO 4

independientemente de la eficiencia que se maneje a nivel parcelario. Así, para un mismo volumen, tipo de suelo y cultivo, las diferencias en productividad del agua de riego dependerán de la eficiencia global que el usuario mantenga en su sistema productivo. De esta manera, aunque los volúmenes recuperados debieran utilizarse en otros sectores productivos y en servicios urbanos, el productor puede proyectar un incremento en la eficiencia de aplicación del agua de riego y conocer que volumen podrá recuperar y cuanta superficie se podría irrigar de más sin modificar el plan de riego del distrito. Para esto, se hace uso de la a ecuación 6:

(6)




En términos generales el programa debiera comprender dos aspectos: (1) El mejoramiento en la operación de los sistemas de riego y (2) El mejoramiento del riego parcelario. El primer aspecto pretende disminuir a su mínima expresión las pérdidas que se originan en la conducción del agua desde la fuente de abastecimiento a la parcela, estableciendo mejores procedimientos para el correcto funcionamiento de las obras y mejorando la habilidad técnica del personal a cargo de la distribución del agua. El elemento básico de su actividad lo representa el conocimiento de los volúmenes conducidos y entregados a la parcela. Con esta información se detectan los canales o secciones de los mismos que registran las mayores pérdidas para las consecuentes acciones correctivas a nivel de módulo de riego.

Relativo al segundo aspecto, la meta es la tecnificación del uso del agua para lograr su mejor aprovechamiento a nivel parcelario; determina la necesidad de proyectar sistemas, métodos y técnicas de riego que eviten procedimientos inadecuados que

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determinan el desperdicio de importantes volúmenes de agua y en ocasiones, contribuyen al ensalitramiento del suelo. En este apartado se busca capacitar al usuario para que pueda aplicar mejores métodos de riego basados en los conocimientos sobre las relaciones agua – suelo – planta – atmósfera contribuyendo al incremento en los rendimientos de los cultivos así como a la productividad del agua de riego al proporcionar cantidades adecuadas de agua de acuerdo a las necesidades de los cultivos y características del suelo.

La eficiencia potencial es el producto de la eficiencia en la conducción y la eficiencia de aplicación en la parcela. El promedio nacional de los distritos de riego en esta eficiencia oscila entre 35 y 45%. Así, en el programa de baja inversión se puede incrementar la eficiencia de aplicación manteniendo la eficiencia de conducción lo que restringe la potencialidad de la eficiencia global.

En el programa de baja inversión se contempla el cuidado de la red inter-parcelaria por lo que la eficiencia en la conducción puede incrementarse hasta un 55% y la de aplicación hasta 78% dando un global de 43%. Por otra parte, en el programa de alta inversión ambas eficiencias se incrementan a valores de eficiencia global mayores del 70%. Por consiguiente, la inversión deberá estar dirigida a mejorar ambas eficiencias. Para solventar los problemas relativos al agua en los distritos y unidades de riego, se requiere dividir los criterios de análisis en dos grandes rubros: criterios básicos y criterios de apoyo (CENAMAR, 1981).

Criterios básicos

• Eficiencia de conducción: este criterio señala una posible fuente de recuperación de volúmenes ya sea

para incrementar área de riego o para ahorrar agua. El concepto se refiere a la razón entre el volumen de agua recibido en la parcela y el volumen derivado de la fuente de abastecimiento.

• Eficiencia de aplicación: Se considera al cociente resultante entre la suma de volúmenes debidos a la evapotranspiración menos la precipitación efectiva, entre el volumen aplicado. Este índice permite jerarquizar la problemática de aplicación del riego identificando sus causas.

• Aprovechamiento y productividad: Este criterio permite detectar la diferencia entre la lámina óptima y la lámina media aplicada en cada distrito. Aquí se pueden detectar los distritos de riego que están sobre o sub utilizando agua para proponer medidas correctivas.

• Salinidad y drenaje: Un cociente útil para establecer y jerarquizar estrategias de recuperación y prevención de estos problemas es una comparación entre el área afectada y el área regable.

• Aguas subterráneas: Para evaluar el uso del agua subterránea en términos del peso relativo en un distrito de riego, se considera el área regada con bombeo y su relación con el área regable total así como el número de pozos profundos.

• Métodos tecnificados de riego: En este criterio se contabilizan en cada distrito las áreas tecnificadas versus el área total; este criterio permite cuantificar las brechas tecnológicas y proponer soluciones.

Criterios de apoyo. Infraestructura de investigación: Este criterio permite cuantificar las ventajas comparativas

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Figura 10. Escurrimientos y de volúmenes entregados a los usuarios del distrito de riego 017 Comarca Lagunera.

Los esquemas actuales de administración del agua debieran considerar los balances hidrológicos de cada cuenca en aras de determinar aquellas variables que están siendo más afectadas por concepto del manejo no sustentable del recurso y por el cambio global del clima. Por ejemplo, se ha constatado que la demanda evaporativa en ecosistemas de desierto frágiles puede alcanzar valores arriba del 80 por ciento en toda una cuenca (Bastiaanssen et al., 2006). Este hecho puede cambiar el paradigma de la administración del agua para riego hacia una visión de controlar la evapotranspiración e incrementar la eficiencia de uso no solo a nivel parcela sino a nivel de cuenca con enfoque de incrementos en productividad. En riego, se aplican hasta tres veces las cantidades necesarias por concepto de evapotranspirativo de los cultivos a las parcelas. La práctica del riego sustentable debe entonces considerar una visión integradora y multi objetivo en donde los volúmenes rescatados por concepto de incremento en eficiencias de riego se empleen en otros sectores de la economía dado que de otra manera las bondades de la tecnificación del riego tendrán poco efecto en el bienestar de la población. El crecimiento poblacional, la emigración del campo hacia las ciudades, han traído como consecuencia un incremento en la demanda de agua para satisfacer las necesidades de la población adjudicando presión a las reservas de agua subterránea. El hecho se ha exacerbado ante la incertidumbre climática. Esta situación coexiste con bajas eficiencias del uso del agua en la agricultura lo que ha tensado la competencia urbana con el sector agropecuario. Aunque la Constitución Mexicana manifiesta explícitamente la jerarquía de uso del agua, el panorama pone de manifiesto la naturaleza multi objetivo en el uso del agua y clama por alternativas

AnomalÌa en los vol menes concesionados del D.R. 017 Comarca Lagunera

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de los distritos de riego en términos de con asesoría de investigadores y técnicos en el proceso de recuperación y generación de tecnología en el lugar del problema. En este apartado la capacitación ofrece sus mejores ventajas. Socio económico: El criterio permite jerarquizar desde el punto de vista social los distritos de riego en los que la investigación tendría mayor impacto. Aquí Se consideran el número de usuarios, área regada y su relación.

Conclusiones

Las recurrentes sequías en gran parte del territorio por un lado, y las fuertes avenidas provocadas por eventos extremos de precipitación en otra porción de la República, han puesto en evidencia la gran variabilidad climática misma que ubica a la agricultura y ganadería nacional en la categoría de riesgo. Así, en el norte del país, en más de la mitad del territorio, el escurrimiento es de solo 32%. Sin embargo, en esta porción del territorio nacional vive el 77% de la población total, están establecidos el 70% de las industrias y se localiza el 40 por ciento de las tierras arables. Por contraparte, en el sureste, que ocupa el 24% del territorio, siendo poca la industria, se tiene el 78% del escurrimiento.

En México existen actualmente 6.5 millones de hectáreas bajo riego pero de éstas el 90% se irrigan con métodos tradicionales superficiales con eficiencias de aprovechamiento globales que no rebasan el 40%. También, existen 14 millones de hectáreas bajo condiciones de temporal la cual se considera, en un 68%, bajo riesgo por la incertidumbre climática. Otro problema añadido a la disponibilidad del agua es la salinidad de los suelos, habiendo en el país 400 mil hectáreas bajo esta condición.

Lo anterior pone de manifiesto la necesidad de

contar con técnicas adecuadas que permitan incrementar la productividad en el uso del agua principalmente en el sector agropecuario quien se ubica como el principal consumidor de las reservas. Este hecho adquiere aún más relevancia si se considera que el primer impacto del cambio global climático es la incertidumbre en la disponibilidad de agua para riego como ha quedado de manifiesto en los distritos de riego del norte del país en donde los patrones de cultivo tienen que ser modificados acorde a la disponibilidad de agua en los embalses producto de los erráticos escurrimientos. En este sentido, como ejemplo, en la Figura 10 se muestra las anomalías en las aportaciones a la presa Francisco Zarco del Distrito de Riego 017 en la Comarca Lagunera y las adecuaciones a los volúmenes entregados a los usuarios.

Figura 10. Escurrimientos y de volúmenes entregados a los usuarios del distrito de riego 017 Comarca Lagunera.

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Los esquemas actuales de administración del agua debieran considerar los balances hidrológicos de cada cuenca en aras de determinar aquellas variables que están siendo más afectadas por concepto del manejo no sustentable del recurso y por el cambio global del clima. Por ejemplo, se ha constatado que la demanda evaporativa en ecosistemas de desierto frágiles puede alcanzar valores arriba del 80 por ciento en toda una cuenca (Bastiaanssen et al., 2006). Este hecho puede cambiar el paradigma de la administración del agua para riego hacia una visión de controlar la evapotranspiración e incrementar la eficiencia de uso no solo a nivel parcela sino a nivel de cuenca con enfoque de incrementos en productividad. En riego, se aplican hasta tres veces las cantidades necesarias por concepto de evapotranspirativo de los cultivos a las parcelas. La práctica del riego sustentable debe entonces considerar una visión integradora y multi objetivo en donde los volúmenes rescatados por concepto de incremento en eficiencias de riego se empleen en otros sectores de la economía dado que de otra manera las bondades de la tecnificación del riego tendrán poco efecto en el bienestar de la población. El crecimiento poblacional, la emigración del campo hacia las ciudades, han traído como consecuencia un incremento en la demanda de agua para satisfacer las necesidades de la población adjudicando presión a las reservas de agua subterránea. El hecho se ha exacerbado ante la incertidumbre climática. Esta situación coexiste con bajas eficiencias del uso del agua en la agricultura lo que ha tensado la competencia urbana con el sector agropecuario. Aunque la Constitución Mexicana manifiesta explícitamente la jerarquía de uso del agua, el panorama pone de manifiesto la naturaleza multi objetivo en el uso del agua y clama por alternativas consensuadas por los usuarios del recurso hidráulico. En este contexto son necesarios sistemas robustos que auxilien en la toma de decisiones analizando diferentes jerarquías y criterios

de decisión para llegar a soluciones de beneficio común. Solo de esta manera se estará en el rumbo de realizar una agricultura de riego sustentable y con futuro.

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CAPÍTULO 4

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SECCIÓN I


Capítulo 5

M.E. MARTÍNEZ-TORRES. CIESAS-Sureste. San Cris-tóbal de las Casas, Chiapas, México

Resumen

Basada en un estudio con familias productoras de café en distintas regiones del estado de Chiapas, se demuestra la sustentabilidad de la producción orgánica en comparación con otras tecnologías de producción. Se administró un cuestionario y se midieron datos ecológicos en parcelas de 150 familias produciendo café con tecnologías tradicional, convencional, orgánica y en transición a orgánico. Comparando dos rutas de intensificación (la orgánica y la convencional) de la producción tradicional o natural, se demuestra que en promedio se obtienen resultados similares en términos de rendimiento e ingreso bruto, mientras que la producción

Intensificación y Sustentabilidad de la Producción de Café en Chiapas,México

Intensification and Sustainability of Coffee Production in Chiapas, México

orgánica sobrepasa a la convencional en indicadores ecológicos como biodiversidad vegetativa, erosión, cobertura del suelo y profundidad de la capa orgánica. La comparación de indicadores productivos, económicos y ecológicos en las cuatro tecnologías proveeevidencias de una mayor sustentabilidad para la producción orgánica y se argumenta que la agricultura orgánica es una alternativa viable para la intensificación agrícola.

Abstract

Based on a study with family producers of coffee in different regions of the state of Chiapas, the sustainability of organic production is demonstrated in comparison with other production technologies. A questionnaire was administered and ecological data were measured in parcels of 150 families producing coffee with traditional, conventional, organic technologies and in transition to organic. Comparing two intensification routes (organic and conventional) of traditional or natural production, it is demonstrated that, on the average, similar results are obtained in terms of yield and gross entrance, while the organic production surpasses the conventional one in ecological indicators such as vegetative biodiversity, erosion, soil covering and depth of the organic layer. The comparison of productive, economic and ecological indicators in the four technologies provides evidence of increased sustainability for the organic production and one

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Intensificación y Sustentabilidad de la Producción de Café en Chiapas, México

argues that the organic agriculture is a viable alternative to agricultural intensification.

Introduction

The 1980ʼs saw the “technification” or “renovation” of coffee groves all over Latin America. Renovation of coffee essentially meant the introduction of the Green Revolution in this economically critical crop, as shade trees and coffee plants were uprooted, and new, suntolerant coffee varieties were planted (Rice, 1993). The new technological package, designed to intensify production and boost yields, also included substantial amounts of costly herbicide, fungicide and chemical fertilizer (Perfecto et.al. 1996; Richter, 1993, 2000). In Chiapas, Mexico, this package was primarily implemented by mid-size and large coffee producers who took out large loans to finance the renovation and accompanying increased use of purchased inputs. When the world coffee prices plummeted after 1989 break up of the International Coffee Agreement, a substantial number of these producers were unable to meet loan payments and went bankrupt (Lombana, 1991; Rice and Ward, 1996).

Small-scale producers, some of whom had partially adopted the new package, while many had not done so, confronted the crisis with different strategies. Among these strategies, many chose that of adopting certified organic production methods to both intensify their production and to access higher prices. Despite the severe crisis that rural Mexico and Chiapas has undergone over the past two decades -- which came to the worldʼs attention with the Zapatista uprising in 1994 -- small-scale coffee producers of mostly Mayan origin in Chiapas have converted Mexico into the worldʼs leader in production of certified organic coffee. This boom in organic coffee, which is nevertheless

accompanied by many producers who still cling to the chemical-intensive model, has created a unique opportunity to compare alternative routes to intensification.

Decades of debate over the intensification of agriculture can be exemplified by two opposing views (for summaries of the debate, see: Brookfield, 2001; Stone, 2001; Matson et al., 1997; Tilman, 1999; and Tilman et al., 2002). The more widely disseminated perspective posits that the Green Revolution is the way to intensify production and increase agricultural output, achieved by the use of external inputs like “improved” seeds, chemical pesticides and fertilizers, mechanization and large-scale irrigation. In recognizing some of the mistakes of the first Green Revolution, in leaving out smaller, poorer farmers, this school of thought now proposes a ʻSecond Green Revolution ̓ that brings improved seed varieties, monoculture, chemical fertilizer, pesticides, and perhaps biotechnology to bear on small-farmer agriculture by targeting poorer, more marginal farmers (Borlaug 1992, 1994; Paarlberg, 1994; see summary in Chapter 5 of Lappé et al., 1998).

Critics of this school argue that this technology generates economic concentration, social exclusion, the rise of expensive, patented ʻimproved ̓seeds, and results in pesticide poisonings, compacted, eroded, and degraded soils, the loss of functional biodiversity, the pollution of groundwater, etc., threatening the future sustainability of production (Matson et al., 1997; Rosset and Altieri, 1997; Lappé et al., 1998). While Avery (1995), for example, argue that organic farming is the opposite of intensification, leading inevitably to lower yields, Pretty (1997) responds that there are many low external input techniques which nevertheless represent net intensification or greater productivity per unit area. This contrasting school of

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CAPÍTULO 5

thought promotes what Pretty (1997) has calledʻsustainable intensification,ʼor agroecology (Altieri, 1995), based on investing in, and enhancement of, productive resources such as land, soils and biodiversity. This school argues that substantial productivity growth is possible using such non-chemical methods, while at the same time protecting or even regenerating natural resources like soil and functional biodiversity by using agroecological techniques (Pretty, 1997; Altieri, 1995; Carruthers 1995; UNDP, 1995).

This approach highlight the importance of breaking the monoculture structure of agricultural systems by introducing mixed cropping and by integrating crops and livestock, focusing on more complex systems that provide their own ʻservices ̓like maintenance of soil fertility and reduction of pest damage (Pretty, 1995a,b; Altieri, 1995, 1996, 1999; Hewitt and Smith, 1995; Hazell, 1995; Reijntjes et al.,1996). Many certified organic farming practices fall into this category of technologies (Rigby and Cáceres, 2001). In Chiapas, many smallscale producers, organized in cooperatives, implanted a variety of methods of sustainable intensification as they converted to certified organic production in the 1990s. Seen from the perspective of these relatively poor farmers with limited access to land, this route to intensification can act as a route to the generation of more income, or income savings, or both, and thus as route to poverty reduction (Pretty, 1997).

Coffee Production Technologies in Chiapas. In light of the discussion and debate on intensification, we can examine how coffee is grown in Chiapas. As noted above, practices are found in Chiapas which follow different paradigms of intensification, and which have differing impacts on sustainability. It is simplest to classify the production technologies into the following four categories, though a lot of variation in practices is

certainly encompassed within each one.

Traditional Coffee. In this method, coffee trees are randomly planted with a diverse canopy of shade trees, many of which yield useful products themselves (Perfecto and Vandemeer, 1994). The vegetative structure of a traditional coffee farm is forest-like. Several layers of tree canopy provide shade to the coffee plants. The shade species may include legumes, fruit trees, banana plants, and/or hardwood species. The presence of all these species creates a stable production system, with protection from soil erosion, favorable temperature and humidity regimes, constant replenishment of soil organic matter via leaf litter production (Martinez and Peters, 1991, 1994), and an array of beneficial insects that act to keep potential pests under control (Moguel and Toledo, 1999).

Traditional coffee is considered to be the most ecologically sound agro-forestry system in Mesoamerica (Rice, 1993; Perfecto et al., 1996, 2003). In this article I examine a subset of this production system, refered to as ʻnaturalʼ. Natural production in Chiapas uses few inputs and little labor. In fact it is common when farmers abandon work on their coffee groves for economic reasons, though it also typically of smaller farmers in remote areas.

Intensive Chemical. This method is characterized by the use of high-yielding varieties of seeds, agrochemical inputs, and the significant reduction, or outright elimination, of shade. Typically the coffee plants and the shade trees are partially or completely removed, and the coffee is replaced with new sun tolerant coffee hybrids planted in open-rows along the slope, while the use of purchased chemical inputs like fertilizer, herbicide, and fungicide is initiated or intensified (Rice, 1993). Technification has generally introduced low stature, compact varieties of

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Coffea arabica.

The most common variety is caturra, a mutant dwarf variety discovered in Brazil in the last century, which yields its first crop in the third year -- almost two years earlier than the traditional varieties of tipica or borbón (ibid.). A hybrid known as Robusta, a cross between C. arabica and C. canephora, developed in Timor, was also introduced because of its resistance to rust diseases. Planting densities typically changed from 2 meters between plants in traditional coffee to only 35 to 40 cm on the densely planted technified plantations.

The new varieties have high response rates to chemical inputs such as fertilizer, and are relatively sun tolerant. Weeds proliferate without the shade, so the new systems are very intensive in their use of herbicides and/or manual labor for weeding. Part of this heavy use of agrochemicals has been a product of loan requirements, in which growers had to agree to purchase specific chemical inputs in order to get bank credit for technified production (Nolasco, 1985).

Only large and medium coffee producers have fully

adopted this intensive technology in Chiapas, and these are not the subject of this article. However, many small producers have adopted part of the technification “package,” like agrochemicals for fertilization and weeding, and they have also reduced, though not eliminated, their shade, and may or may not have renovated their coffee varieties. This somewhat technified combination of traditional technology with the use of chemical fertilizers and/or pesticides is termed chemical technology in this article.

Intensive Organic. In organic production, each plant is examined to determine the specific care it needs. Plant

care involves detailed pruning to boost berry production by carefully selecting the branches that are going to be cut. This process is done twice during the year. Pruning the shade is also done systematically to allow sun and air in the grove (Sanchez Lopez, 1990).

For many years, the construction of terraces was a unique feature of organic production, in which a flat area was built up around each plant to prevent erosion. Terraces demand a great deal of labor, and the time required to build them increases where there are steep slopes and rocky soils. This very labor-intensive organic coffee production technology has generated research and debate over its usefulness (Perez Grovas, 1996).

Fertilization in organic coffee groves in Chiapas is achieved through a number of locally-variable composting methods, which rely almost exclusively on on-farm or very locally-available ingredients (Martinez Torres, 2003). This is in contrast to the critique of organic coffee put forth by van der Vossen (2005), who argues for the low sustainability of this technology based on the presumption of heavy use of organic inputs from external sources.

Transition to Organic. A large number of farmers are currently in the process of intensifying their traditional, natural production, using organic methods. Many of them have not yet qualified for organic certification, nor have they finished the technological transition. Therefore, in this article, I refer them as transitional.

Organic methods resemble those of more technified production in that there is more intensive use of inputs, although organic inputs and human labor are substituted for the agrochemiclas used in chemical methods. One way to think of it, to be demonstrated with data in this article,

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organic, as shall also be shown, like natural production, is a relatively stable and ecologically sound agroforestry system.

Study Area and Survey Population

In order to compare the productive, economic and ecological impacts of the technological choices made by peasant farmers in Chiapas, I carried out a survey from 1997 to 2000. The participants in the study came from 36 communities located in coffee growing areas of Chiapas located between 600 to 1800 m above sea leavel, on the mountain ranges running northwest to southeast, parallel to the coast across twelve municipalities and six regions of Chiapas (see map in Figure 1). With rich biodiversity and multiple microclimates, the Highlands, Jungle, North, Sierra, and Soconusco regions of Chiapas are prime areas for coffee production.

Figure 1. Location of coffee producing communities studied

The 150 Tzotzil, Tzeltal, Mam, Tojolabal, and mestizo families surveyed in this study belong to 6 major organizations of small coffee farmers, and to several smaller ones. The organizations were chosen to be representative of the larger variation among all such organizations in terms of their technology strategy (do they promote organic farming? Are their members mostly chemical intensive producers?), and geographic coverage.

Methodology

The survey instrument was designed to elucidate productive practices and economic and environmental outcomes across a range of environments and organizational types. Questions were asked about land area and number of parcels, chemical use, agronomic techniques, other crops, family history, structure and ethnicity, yields and incomes. Ecological data on soil erosion, ground cover with leaf litter and humus, and shade

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is that there are two ways to boost -- or ʻintensify ̓-- the levels of production on traditional coffee farms. One is to ʻtechnify, ̓and the other is to implement intensive organic farming practices. While chemical-intensive technification is environmentally destructive, organic, as shall also be shown, like natural production, is a relatively stable and ecologically sound agroforestry system.

Study Area and Survey Population

In order to compare the productive, economic and ecological impacts of the technological choices made by peasant farmers in Chiapas, I carried out a survey from 1997 to 2000. The participants in the study came from 36 communities located in coffee growing areas of Chiapas located between 600 to 1800 m above sea leavel, on the mountain ranges running northwest to southeast, parallel to the coast across twelve municipalities and six regions of Chiapas (see map in Figure 1). With rich biodiversity and multiple microclimates, the Highlands, Jungle, North, Sierra, and Soconusco regions of Chiapas are prime areas for coffee production.

The 150 Tzotzil, Tzeltal, Mam, Tojolabal, and mestizo families surveyed in this study belong to 6 major organizations of small coffee farmers, and to several smaller ones. The organizations were chosen to be representative of the larger variation among all such organizations in terms of their technology strategy (do they promote organic farming? Are their members mostly chemical intensive producers?), and geographic coverage.

Methodology

The survey instrument was designed to elucidate productive practices and economic and environmental

outcomes across a range of environments and organizational types. Questions were asked about land area and number of parcels, chemical use, agronomic techniques, other crops, family history, structure and ethnicity, yields and incomes. Ecological data on soil erosion, ground cover with leaf litter and humus, and shade biodiversity. The goal was to be able to relate the outcomes to the productive practices, organizational membership and strategies, and geographic location of the families surveyed.

Figure 1. Location of coffee producing communities studied

The use of a reduced number of ecological variables as indicators of ecological sustainability has been well developed in the agroecological literature (see for example Altieri, 1995; Masera, Astier and Puentes, 1995). Several ecological measurements in each coffee grove were performed to use as indicators in order to gauge environmental impact. These were chosen based on the principal issues of ecological sustainability for the

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crop in question. The three most significant areas in which typical agricultural practices in Chiapas are thought to be un-sustainable are: loss of natural soil fertility/quality due to declining organic matter content in the soil (Parra, 1989; Deinlein, 1993); soil erosion due to the propensity to cultivate steep slopes (von Seggern 1993); and loss of biodiversity due to the replacement of diverse traditional systems with monocultures (Perfecto et al., 1994, 1996; Howard, 1995).

Given the difficulty and inherent unreliability of the methods available for measuring soil erosion with precision (Deinlein, 1993, Schroth and Sinclair, 2003), a visual index was selected as the indicator of erosion. The coffee parcel was examined for signs of erosion while walking with the farmer (bare soil, rills, gullies) in order to classify the degree of erosion observed as None, Little, Medium, or High, which was scored on a scale of 0, 1, 2 or 3. In order to test the hypothesis that coverage of the soil can limit erosion, a visual index of soil coverage by leaf litter was estimated. Parcels were categorized on a visual scale of 1 to 4, where 1 = 0 - 25% coverage, 2 = 26 - 50%, 3 = 51 - 75%, and 4 = 76 - 100%.

As an indicator of soil quality was the average depth of leaf litter and humus was measured, with a ruler, at 10 different randomly chosen points across each parcel regardless of parcel size. Leaf litter/humus is the first step toward restoring organic matter to the soil in order to maintain natural fertility (Perfecto and Vandermeer, 1994), and thus offers a good fertility-related indicator of sustainability. The points were chosen in a stratified random pattern across the whole parcel. The farmer was asked to guide the investigator to the four corners of his parcel and a marker was tossed backwards to randomly choose points which were stratified across the parcel. These were the

points where the depth measurements were taken.

The principal source of vegetative diversity within a producing coffee grove is found in the species of trees which provide shade (Plaza Sanchez, 1997; Perfecto et al., 1995; Rice and Ward, 1997). Well-regulated shade has been found to have beneficial effects on natural enemies of pests, on pest, weed and disease attack, and on yields (see, for example, Perfecto et al., 2005; Philpott, 2005; Philpott et al., 2006; Romero-Alvarado et al., 2002; Soto-Pinto et al., 2002; and Vandermeer et al., 2002). Thus the indicator used for biodiversity was based on the number of different shade tree species found in the grove, a value obtained by a combination of visual inspection and questions to the farmer.

The quantitative data from the questionnaires, as well as the data on ecological indicators, was analyzed using stepwise multiple regression. Dummy or indicator variables (with a value or 1 or 0) were used for those variables that take the form of yes/no (or present/absent), and for qualitative variables (for example, if one of three qualitatively different, discontinuous, types of soil preparation were used). Biological, social, economic, ecological and agronomic reasoning was used in choosing which variables to include at the beginning of each stepwise multiple regression, and the regression process was used to choose the model with the most explanatory ability. Curvilinear responses were checked for, when the above mentioned forms of reasoning warranted it (see Kleinbaum, Kupper, Mulher and Nizam, 1997).

Results

Analysis of Yield. In this section the focus is on yield (the amount of coffee produced per unit of area)

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Table 1. Comparison of yield (qq/hectare) by technology

Factors Means ± Standard errorNatural 7.54 ± 1.68 Transition 8.44 ± 1.02 Organic 10.26 ± 0.78 Chemical 11.40 ± 1.31

(not significant, P = 0.1544; N = 110)

In fact, when analyzed alone, the geographic region in which a farm is located does very much affect yields. A simple analysis of how yield varies by region revealed significant differences (Table 2). On average, the yield was highest in the Soconusco region (13 qq/hectare), followed by the Sierra (12 qq/hectare), the North (9.9 qq/hectare) the Western Highlands (9.7 qq/hectare), the Eastern Highlands (8.9 qq/hectare), and finally the Margaritas Jungle with the lowest yields (5.7 qq/hectare).

Table 2. Average yield by region

Factors Means ± Standard error

Jungle 5.68 1.43 North 9.86 1.30 HWest 9.68 0.98 HEast 8.86 1.07 Soconusco 13.07 1.62 Sierra 12.40 1.49 P < 0.01, N = 110

The order of the yields was Soconusco>Sierra>Western Highlands�North>Eastern Highlands>Jungle (Table 2), which makes sense in that the Soconusco has the best coffee soils and the Jungle the worst. The Soconusco was the original area where coffee was introduced into Chiapas. Given the significant effect of region on average yield, it is likely that the effect of technology in the earlier analysis was, indeed, confounded by the regions where the technologies were employed.

In order to separate confounding effects (which could include a confounding effect of technology on region as well), it was necessary to use an analysis using multiple variables (stepwise multiple regression). The analysis for regions and technologies revealed significant effects on yields of both regions and technologies, and one significant interaction between them (a statistical interaction would be where the effect of a particular technology is different in different regions).

Three regions had distinct effects in the statistical model (the Jungle, Soconusco and Sierra), as did all of the technologies, plus a very positive interaction between organic technology and the Sierra region. Perhaps this interaction is due to the effect of the ISMAM cooperative, which is dominant in the Sierra region, and has been producing organic coffee

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CAPÍTULO 5

as a measure of the productivity of smallholder coffee production, and thus as one indicator of economic benefits for farm families. In general we expect that as farmers intensify production by investing more labor, capital and inputs in it, yield goes up. A caveat must be inserted however, which is that yield — which refers to the quantity of a single product (i.e. coffee) harvested per unit area —tends to underestimate the ʻtrue ̓ productivity of smaller farmers with more diverse cropping systems (Rosset, 1999). This is because smallscale farmers often produce many different crops, and even animals (Rice, 2000), yet yield refers to only one of these products, and fails to take into account the others produced in the same area.

Furthermore, intensification itself may occur by adding additional components to the mix (i.e. by intercropping, or, in the case of coffee, by adding shade tree species which produce useful products), rather than by increasing the intensiveness of production of singlecrop. Nevertheless, the productivity of coffee is of prime importance to farmers for whom it is their major income source, and there exists a common tendency to intensify the production of coffee itself, in order to boost this income source. Thus in the following section of this paper the focus is on coffee yields per se.

A simple analysis of variance of the 110 families

from whom yield estimates were obtained, revealed that natural producers obtain an average of 7.54 quintales/hectare (qq/hectare) – the usual measure of coffee production (1 qq=100 lbs of green coffee beans)i -- those in transition obtain 8.44 qq/hectare, those using organic technology 9.77, with 11.30 qq/hectare for those using chemicals (Table 1). This results show a pattern of Chemical > Organic > Transition > Natural, however the data are not quite statistically significant, making it

difficult to conclude that this is a real pattern and not just simply due to chance.

It is likely that the effect of using all four technologies in different regions, with altitudes, soils and weather patterns radically different in their suitability for coffee, statistically confounds the effect of technology, and that is why the results are not statistically significant.



The order of the yields wasSoconusco>Sierra>Western Highlands≥North>Eastern Highlands>Jungle (Table 2), which makes sense in that the Soconusco has the best coffee soils and the Jungle the worst. The Soconusco was the original area where coffee was introduced into Chiapas. Given the significant effect of region on average yield, it is likely that the effect of technology in the earlier

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Factors Means ± Standard errorNatural 7.54 ± 1.68 Transition 8.44 ± 1.02 Organic 10.26 ± 0.78 Chemical 11.40 ± 1.31

(not significant, P = 0.1544; N = 110)



Factors Means ± Standard error

Jungle 5.68 1.43 North 9.86 1.30 HWest 9.68 0.98 HEast 8.86 1.07 Soconusco 13.07 1.62 Sierra 12.40 1.49 P < 0.01, N = 110

The order of the yields was Soconusco>Sierra>Western Highlands�North>Eastern Highlands>Jungle (Table 2), which makes sense in that the Soconusco has the best coffee soils and the Jungle the worst. The Soconusco was the original area where coffee was introduced into Chiapas. Given the significant effect of region on average yield, it is likely that the effect of technology in the earlier analysis was, indeed, confounded by the regions where the technologies were employed.


Three regions had distinct effects in the statistical model (the Jungle, Soconusco and Sierra), as did all of the technologies, plus a very positive interaction between organic technology and the Sierra region. Perhaps this interaction is due to the effect of the ISMAM cooperative, which is dominant in the Sierra region, and has been producing organic coffee

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for many more years than any other organization. Its members may be more skilled at coffee production practices.

A simple statistical model relating yield (qq/hectare), Y, to regions and technologies was generated: Y = 8.6 - 3.8(J) + 2.9(So) - 1.3(Si) + 0.3(T) + 1.3(Or) + 1.8(C) + 6.0(Or x Si), where: J = Jungle, So = Soconusco, Si = Sierra, T = Transitional, 0r = Organic, C = Chemical, and the variables for regions and technologies are what statisticians call “dummy variables” which can take on values of 0 or 1 (that is they are either present or not, or “on” or “off”).

This model allows us to estimate yields for each technology, corrected for the effect of regions. These corrected yields are presented in Table 3 and shown graphically, in comparison to the raw, uncorrected yields, in Figure 2.

Table 3. Yields by technology, corrected for effect of region

Technology MeanYield

(qq/hectare)

± Standard Error

Natural 8.57 1.65 Transitional 8.87 1.92 Organic 9.85 1.80 Chemical 10.32 3.44

Differences are significant (P < 0.05, N = 110)

Figure 2. Comparison of raw yields, corrected for effect of region.

It is worth noting the difference between the raw yields, which were not statistically different from one another, and the corrected yields, which do differ significantly from one another according to the statistical model. The neat ‘step-by-step’ pattern of increases along the presumptive continuum of intensification from natural to transitional through organic and

7.548.44

10.2611.4

8.57 8.879.85 10.32

0

5

10

15

Natural Transition Organic Chemical

Hectares

Crude Yields Corrected YieldsAGRICULTURA SUSTENTABLE Y BIOFERTILIZANTES

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analysis was, indeed, confounded by the regions where the technologies were employed.



Three regions had distinct effects in the statistical model (the Jungle, Soconusco and Sierra), as did all of the technologies, plus a very positive interaction between organic technology and the Sierra region. Perhaps this interaction is due to the effect of the ISMAM cooperative, which is dominant in the Sierra region, and has been producing organic coffee for many more years than any other organization. Its members may be more skilled at coffee production practices. A simple statistical model relating yield (qq/hectare), Y, to regions and technologies was generated: Y = 8.6 - 3.8(J) + 2.9(So) - 1.3(Si) + 0.3(T) + 1.3(Or) + 1.8(C) + 6.0(Or x Si), where: J = Jungle, So =

Soconusco, Si = Sierra, T = Transitional, 0r = Organic, C = Chemical, and the variables for regions and technologies are what statisticians call “dummy variables” which can take on values of 0 or 1 (that is they are either present or not, or “on” or “off”).



It is worth noting the difference between the raw yields, which were not statistically different from one another, and the corrected yields, which do differ significantly from one another according to the statistical model. The neat ʻstep-by-step ̓pattern of increases along the presumptive continuum of intensification from natural to transitional through organic and then chemical — which is observed with the raw yields, has been replaced by a pattern in which a slight increase between natural and transitional is followed by a jump to organic and chemical, which do differ from one another, though by less than in the non-significant raw data. In figure 3 the average percent yield increase — over natural technology — obtained

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then chemical — which is observed with the raw yields, has been replaced by a pattern in which a slight increase between natural and transitional is followed by a jump to organic and chemical, which do differ from one another, though by less than in the non-significant raw data. In figure 3 the average percent yield increase — over natural technology — obtained with transitional, organic and chemical technologies is presented.

Figure 3. Average percent yield increase obtained by technology, compared to naturaltechnology*; *based on mean yields corrected for effect of region

While this finding is still intermediate between the expectations of our hypothetical organic farming advocates and organic farming skeptics, it is much closer to the expectation of the former, Chemical = Organic > Transitional > Natural, than to the latter, who expected Chemical > Organic = Transitional = Natural.

In other words, it lends support to the hypothesis that investment in natural capital via organic farming practices is indeed a viable alternative route to the intensification of coffee production — i.e. an alternative to chemical intensification. While conventional wisdom holds that organic farming is the low-yield ‘opposite’ of intensification, this data reveals that assumption to be false in this case.

Returning to the topic of yield correction for the effect of region, it indeed turns out to be the case with the raw data that region confounded the effect of technology on yield, and vice versa, that technology confounded the effect of region on yield. The statistical model was used to generate corrected yields for each combination of region and technology (see Table 4), in order to view the full picture.

In Figure 4 these corrected yields are plotted out. They show a uniform pattern for both technology and region, with the exception of organic coffee in the Sierra region. The Sierra region is where the ISMAM cooperative (a historic pioneer of organic cultivation) dominates organic coffee production, and clearly they are doing something right — in that organic technology actually out-produces chemical technology in this region. While this may speak, on the one hand, to ISMAM and probably to agro-climatological conditions in the Sierra and their aptness for organic production as well, it also indicates the potential that

3.5

15

20

0

10

20

30

40

Transition Organic Chemical

% Y

ield

in

crease

over

Natu

ral

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for many more years than any other organization. Its members may be more skilled at coffee production practices.

A simple statistical model relating yield (qq/hectare), Y, to regions and technologies was generated: Y = 8.6 - 3.8(J) + 2.9(So) - 1.3(Si) + 0.3(T) + 1.3(Or) + 1.8(C) + 6.0(Or x Si), where: J = Jungle, So = Soconusco, Si = Sierra, T = Transitional, 0r = Organic, C = Chemical, and the variables for regions and technologies are what statisticians call “dummy variables” which can take on values of 0 or 1 (that is they are either present or not, or “on” or “off”).



Technology MeanYield

(qq/hectare)

± Standard Error

Natural 8.57 1.65 Transitional 8.87 1.92 Organic 9.85 1.80 Chemical 10.32 3.44

Differences are significant (P < 0.05, N = 110)


It is worth noting the difference between the raw yields, which were not statistically different from one another, and the corrected yields, which do differ significantly from one another according to the statistical model. The neat ‘step-by-step’ pattern of increases along the presumptive continuum of intensification from natural to transitional through organic and

7.548.44

10.2611.4

8.57 8.879.85 10.32

0

5

10

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Hectares

Crude Yields Corrected Yields

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with transitional, organic and chemical technologies is presented.


Figure 3. Average percent yield increase obtained by technology, compared to naturaltechnology*; *based on mean yields corrected for effect of region

While this finding is still intermediate between the expectations of our hypothetical organic farming advocates and organic farming skeptics, it is much closer to the expectation of the former, Chemical = Organic > Transitional > Natural, than to the latter, who expected Chemical > Organic = Transitional = Natural.

In other words, it lends support to the hypothesis that investment in natural capital via organic farming practices is indeed a viable alternative route to the intensification of coffee production — i.e. an alternative to chemical intensification. While conventional wisdom holds that organic farming is the low-yield ʻopposite ̓of intensification, this data reveals that assumption to be false in this case.

Returning to the topic of yield correction for the effect of region, it indeed turns out to be the case with the raw data that region confounded the effect of technology on yield, and vice versa, that technology confounded the effect of region on yield. The statistical model was used to generate corrected yields for each combination of region and technology (see Table 4), in order to view the full picture.

In Figure 4 these corrected yields are plotted out. They show a uniform pattern for both technology and region, with the exception of organic coffee in the Sierra region. The Sierra region is where the ISMAM cooperative (a historic pioneer of organic cultivation) dominates organic coffee production, and clearly they are doing something right — in that organic technology actually out-produces chemical technology in this region. While this may speak, on the one hand, to ISMAM and probably to agro-climatological conditions in the Sierra and their aptness for organic production as well, it also

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organic production offers, as an intensification strategy, which is as yet not fully exploited in most regions.ii

Table 4. Corrected mean yields for each combination of region and technology

Region Technology Corrected Yield Natural 4.8

Transition 5.1 Organic 6.1

Jungle

Chemical 6.6 Natural 11.5


Soconusco



Sierra



HE,HW, North

Chemical 10.4

Figure 4. Corrected mean yields, by region and technology

Income. When speaking of a cash, rather than subsistence, crop, yield advantages mean little if not translated into income gains. Income reflects a combination of yield, area harvested, quality and price, the latter of which is mitigated by a variety of factors such as sale to the organization versus sale to an intermediary. This section analyzes average per hectare annual gross income from coffee. Figure 5 presents gross annual income per hectare of coffee

0

2

4

6

8

10

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Yie

ld (

qq

/h

a)

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organic production offers, as an intensification strategy, which is as yet not fully exploited in most regions.ii


Region Technology Corrected Yield Natural 4.8


Jungle



Soconusco



Sierra



HE,HW, North

Chemical 10.4


Income. When speaking of a cash, rather than subsistence, crop, yield advantages mean little if not translated into income gains. Income reflects a combination of yield, area harvested, quality and price, the latter of which is mitigated by a variety of factors such as sale to the organization versus sale to an intermediary. This section analyzes average per hectare annual gross income from coffee. Figure 5 presents gross annual income per hectare of coffee

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Yie

ld (

qq

/h

a)

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(accurate data on production costs was not obtained, thus net income could not be calculated). Here there is a substantial step from natural (5,523 pesos/hectare) to transitional (8,867 pesos/hectare), and from transitional to organic (9,560 pesos/hectare), which is virtually the same as chemical (9,732 pesos/hectare), although the differences are not quite statistically significant. This indicates, that from an income standpoint, organic is a perfectly viable alternative to chemical methods.

Figure 5. Average gross income from coffee

Ecological Indicators

Shade Diversity and Yield. An interesting finding from the ecological data collected on the farms of the participants in this study was the effect of the diversity (number) of shade species on yield. There are some studies that find shade diversity to be an important element in determining coffee yields (Soto 2001), and this study supports those findings. By statistically fitting a curve to yield versus the number of species of shade trees on each farm (Figure 6), a significant positive relationship was found. Thus diversity has a positive effect on yield (although it may also be a case of mere association), perhaps by promoting decomposition and soil biology, or maybe by enhancing natural enemies of pests and diseases of the coffee trees. Whatever the underlying mechanisms, however, this suggests that planting a greater diversity of shade species in their coffee groves is a useful way for coffee farmers to invest in their natural capital.

$5,523

$8,867$9,560 $9,732

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Peso

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indicates the potential that organic production offers, as an intensification strategy, which is as yet not fully exploited in most regions.ii

Income. When speaking of a cash, rather than subsistence, crop, yield advantages mean little if not translated into income gains. Income reflects a combination of yield, area harvested, quality and price, the latter of which is mitigated by a variety of factors such as sale to the organization versus sale to an intermediary. This section analyzes average per hectare annual gross income from coffee. Figure 5 presents gross annual income per hectare of coffee (accurate data on production costs was not obtained, thus net income could not be calculated).Here there is a substantial step from natural (5,523 pesos/hectare) to transitional (8,867 pesos/hectare), and from transitional to organic (9,560 pesos/hectare), which is virtually the same as chemical (9,732 pesos/hectare), although the differences are not quite statistically significant. This indicates, that from an income standpoint, organic is a perfectly viable alternative to chemical methods.



Figure 5. Average gross income from coffee

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Figure 6. Yield by number of shade species*

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Number of Shade Species

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Yie

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a)

* This curve was statistically fitted to the data. The equation is yield = 11.1 – 0.9n + 0.1n2,where n is the number of shade species present in the coffee grove (r2 = 0.09, P = 0.03).

Shade and Farming Technology. Table 5 presents the number of shade species that farmers using different technologies have in their coffee groves. It is interesting – and not surprising -- to note the far lower shade diversity among chemical growers. 91% of them had less than 5 species of shade, while 36% of natural, 48% of transitional and 38% of organic farmers had 5 or more species of shade in their groves. Oddly, highly diverse systems were more common in transitional and organic settings than with natural technology, perhaps as a result of the strong promotion of diversity on the part of those organizations that are devoted to organic farming.

Table 5. Proportion of all farmers for each type of technology, with up to the given number of shade species in their coffee grove.

Shade Species by Technology up to 2 up to 4 up to 6 7 or more Chemical 36% 55% 9% 0% Transition 28% 24% 28% 20% Organic 24% 40% 17% 21% Natural 29% 36% 29% 7%

Erosion: The Effects of Slope and Terraces. In the broken terrain of Chiapas, erosion is a critical indicator of the long-term sustainability of production. A highly significant positive linear relationship was found in this study between erosion and slope. iii

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Number of Shade Species

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a)

* This curve was statistically fitted to the data. The equation is yield = 11.1 – 0.9n + 0.1n2,where n is the number of shade species present in the coffee grove (r2 = 0.09, P = 0.03).

Shade and Farming Technology. Table 5 presents the number of shade species that farmers using different technologies have in their coffee groves. It is interesting – and not surprising -- to note the far lower shade diversity among chemical growers. 91% of them had less than 5 species of shade, while 36% of natural, 48% of transitional and 38% of organic farmers had 5 or more species of shade in their groves. Oddly, highly diverse systems were more common in transitional and organic settings than with natural technology, perhaps as a result of the strong promotion of diversity on the part of those organizations that are devoted to organic farming.


Shade Species by Technology up to 2 up to 4 up to 6 7 or more Chemical 36% 55% 9% 0% Transition 28% 24% 28% 20% Organic 24% 40% 17% 21% Natural 29% 36% 29% 7%

Erosion: The Effects of Slope and Terraces. In the broken terrain of Chiapas, erosion is a critical indicator of the long-term sustainability of production. A highly significant positive linear relationship was found in this study between erosion and slope. iii

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CAPÍTULO 5

Ecological Indicators Shade Diversity and Yield. An interesting finding

from the ecological data collected on the farms of the participants in this study was the effect of the diversity (number) of shade species on yield. There are some studies that find shade diversity to be an important element in determining coffee yields (Soto 2001), and this study supports those findings. By statisticallyfitting a curve to yield versus the number of species of shade trees on each farm (Figure 6), a significant positive relationship was found. Thus diversity has a positive effect on yield (although it may also be a case of mere association), perhaps by promoting decomposition and soil biology, or maybe by enhancing natural enemies of pests and disease of the coffee trees. Whatever the underlying mechanisms, however, this suggests that planting a greater diversity of shade species in their coffee groves is a useful way for coffee farmers to invest in their natural capital.


* This curve was statistically fitted to the data. The equation is yield = 11.1 – 0.9n + 0.1n2, where n is the number of shade species present in the coffee grove (r2 = 0.09, P = 0.03).

Shade and Farming Technology. Table 5 presents the number of shade species that farmers using different technologies have in their coffee groves. It is interesting – and not surprising - to note the far lower shade diversity among chemical growers. 91% of them had less than 5 species of shade, while 36% of natural, 48% of transitional and 38% of organic farmers had 5 or more species of shade in their groves. Oddly, highly diverse systems were more common in transitional and organic settings than with natural technology, perhaps as a result of the strong promotion of diversity on the part of those organizations that are devoted to organic farming.


Erosion: The Effects of Slope and Terraces. In the broken terrain of Chiapas, erosion is a critical indicator of the long-term sustainability of production. A highly significant positive linear relationship was found in this study between erosion and slope.iii

Because this relationship is well known, it has been common to construct terraces in coffee plantations on steep slopes. In fact, they have been required for organic certification (Dardon, 1995; IFOAM, 1995), to slow erosion and to promote better soil quality and water retention, though farmers often complain that the labor required is excessive and that the terraces do not function well.

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important variables in determining the degree of erosion to be expected, with slope as the driving force, mitigated by keeping the ground covered with leaf litter and humus, and when natural technology is used.

Figure 7. Erosion index by technology (P=0.13, n=97)

Leaf Litter and Humus. It is precisely leaf litter/humus that was chosen as the final ecological indicator. In this study it was estimated both as an index of the proportion of the ground covered, and by the average depth of the leaf litter/humus layer. Leaf litter coverage varied significantly by technology, as shown in Figure 8, where chemical technology had the least coverage and natural the most, followed by organic. This reinforces the role of natural technology in stemming soil erosion, and probably is a positive indication for transitional and organic as well.

Figure 8. Leaf litter coverage by technology. Index (1-4) of proportion of ground covered by leaf litter and humus (P<0.01, n=86)

What is truly remarkable are the results for the average depth of the leaf litter and humus layer, a key indicator of future soil fertility. Here there was a very significant relationship with technology. The average depth on organic (7.2 cm) plots was nearly double

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There are two kinds of terraces: small ones for each individual plant and long ones, which follow contours. In this study I found no statistical relationship whatsoever between either kind of terrace or erosion,iv supporting the farmers ̓assertions and other studies (see the work of Perez-Grovas, 1996, himself the technical coordinator of an organic coffee coop).This suggests that the laborious work of constructing these terraces is not a fruitful way to invest in improving natural capital.

For those farmers that used living barriers (perennials planted along contour lines) instead of terraces, the erosion was much lower, though they were not a sufficient number of cases for statistical analysis for firm conclusions.Nevertheless, this is highly suggestive and worthy of further examination, especially as they are far less labor intensive to construct and maintain than terraces. This is the same conclusion reached by Perez-Grovas (1996). Eliminating the requirement of terraces for certification might make conversion to organic both more attractive to farmers and more profitable (as it would lower labor costs), and living barriers should be explored as an alternative option (for the same conclusion, see (AICA,1997)

Erosion and Farming Technology. A simple statistical analysis of erosion on farms with each type of technology revealed an almost significant relationship where natural technology had less erosion than the other systemsv (Figure 7). Here it should be noted that natural technology is the only system where the ground is relatively undisturbed, with no soil being moved in the process of weeding or terrace construction. Since moving soil increases the likelihood of erosion, this makes sense. As we shall see below, there is also greater coverage of the soil with leaf litter in the natural system. This is an

area that organic farming promoters and farmers need to work on, though it is also worth noting that the smaller-scale chemical farmers like those in this study have more shade and thus more leaf litter than do large-scale chemical farmers.

In order to discover as many of the causal factors behind erosion as possible, I carried out an exploratory statistical analysisvi for all of the variables measured, to determine which would be related to erosion, and how. Those variables that were included in the highly significant modelvii were slope, technology, and the proportion of the ground covered by leaf litter and humus. The final model was:

Erosion Index (1-4) = 1.6 + 0.4(slope) – 0.2(leaf litter index) – 0.9(natural technology)

Where natural technology is a dummy variable taking on values of 1 or 0 (either the farmer uses natural technology or doesnʼt use it). Thus we can conclude that these are the important variables in determining the degree of erosion to be expected, with slope as the driving force, mitigated by keeping the ground covered with leaf litter and humus, and when natural technology is used.


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important variables in determining the degree of erosion to be expected, with slope as the driving force, mitigated by keeping the ground covered with leaf litter and humus, and when natural technology is used.



Figure 8. Leaf litter coverage by technology. Index (1-4) of proportion of ground covered by leaf litter and humus (P<0.01, n=86)

What is truly remarkable are the results for the average depth of the leaf litter and humus layer, a key indicator of future soil fertility. Here there was a very significant relationship with technology. The average depth on organic (7.2 cm) plots was nearly double

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that of Natural and Transitional (both 4.6 cm), which in turn had greater average depth than chemical plots (3.2 cm), as shown in figure 9. Here we could say that organic practices appear to be seriously improving the soil, lending support to the notion that the process of conversion to organic is a real investment in building natural capital for the future.

Figure 9. Average depth of leaf litter and humus layer, by technology (P<0.01, n=86)

Discussion and Conclusions

This lends further support for the thesis being developed here that organic farming is a viable alternative to chemicals in terms of intensification—especially for cash poor families in an environment characterized by high underemployment and a low opportunity cost for extra family labor, typical of much of Chiapas—as the investment in organic technology is “cash cheap” and labor intensive, the opposite of chemical technology (Heinegg and Ferroggiaro, 1996). A technology that is more labor intensive can be an advantage or a disadvantage depending on alternative employment opportunities, or lack thereof.

In many remote regions of Chiapas, such as the Jungle area, there are few opportunities to turn underutilized family labor into income. Families in such regions have little cash to invest in their coffee production, but they do have family labor available. Given the alternatives of a labor-saving, capital intensive route to intensification—chemical production—versus a capital-saving, labor intensive route—organic farming—the advantages of the latter are clear. Thus, organic farming may confer an advantage to families with the ability to ‘self-exploit’ their own labor, in the sense of the phrase as used by Chayanov (see Chayanov, 1986, and Ellis, 1988, for discussion of the peasant economy and self-exploitation). The concept of self-exploitation refers to one of the competitive advantages that Chayanov attributed to family farming, namely that the

use of family rather than hired labor means that the family farm often has a more committed, harder working, and more responsible labor force than the capitalist farm that relies on alienated wage laborers. Migration is another alternative for excess family labor—thus it may be fairer to say, in the words of an informant from the Roberto Barrios community

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Figure 8. Leaf litter coverage by technology. Index (1-4) of proportion of ground covered byleaf litter and humus (P<0.01, n=86)

What is truly remarkable are the results for the average depth of the leaf litter andhumus layer, a key indicator of future soil fertility. Here there was a very significant relationship with technology. The average depth on organic (7.2 cm) plots was nearly double that of Natural and Transitional (both 4.6 cm), which in turn had greater average depth than chemical plots (3.2 cm), as shown in figure 9. Here we could say that organic practices appear

to be seriously improving the soil, lending support to the notion that the process of conversion to organic is a real investment in building natural capital for the future.

Figure 9. Average depth of leaf litter and humus layer, by technology (P<0.01, n=86)

Discussion and Conclusions

This lends further support for the thesis being developed here that organic farming is a viable alternative to chemicals in terms of intensification—especially for cash poor families in an environment characterized by high underemployment and a low opportunity cost for extra family labor, typical of much of Chiapas—as the investment in organic technology is “cash cheap” and labor intensive, the opposite of chemical technology (Heinegg and Ferroggiaro, 1996). A technology that is more labor intensive can be an advantage or a disadvantage depending on alternative employment opportunities, or lack thereof.

In many remote regions of Chiapas, such as the Jungle area, there are few opportunities to turn underutilized family labor into income. Families in such regions have

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little cash to invest in their coffee production, but they do have family labor available. Given the alternatives of a labor-saving, capital intensive route to intensification—chemical production—versus a capital-saving, labor intensive route—organic farming—the advantages of the latter are clear. Thus, organic farming may confer an advantage to families with the ability to ʻself-exploit ̓their own labor, in the sense of the phrase as used by Chayanov (see Chayanov, 1986, and Ellis, 1988, for discussion of the peasant economy and selfexploitation). The concept of self-exploitation refers to one of the competitive advantages that Chayanov attributed to family farming, namely that the use of family rather than hired labor means that the family farm often has a more committed, harder working, and more responsible labor force than the capitalist farm that relies on alienated wage laborers. Migration is another alternative for excess family labor— thus it may be fairer to say, in the words of an informant from the Roberto Barrios community in part of the Jungle area, that: “organic farming is the alternative to migration if we want to hold our communities together” (indigenous agroecology promoter, interview, 4/2002).

Of note is the fact that the income differences between organic and chemical production are much smaller than the yield differences, highlighting the price premium paid for organic coffee. This is similar to the findings of Lyngbaek et al. (2001) in Costa Rica, though in the present case the organic and chemical yields were much more similar. It should be pointed out that during the years, 1994 to 1998, for which this data was collected (and over which it was averaged), coffee prices were much higher than they have been since.

When coffee prices are high, the price differential between organic and conventional coffee is relatively

slight compared to low price years, when the relative premium for organic is much greater. Thus, it would be reasonable to assume that if similar data were available for subsequent years, it would show that organic production actually outperforms chemical in terms of gross income. This demonstrates the worthiness of conversion to organic production as an investment in natural capital, and the fact that it pays off in economic terms because certification allows the positive benefits for the environment to be “internalized,” and thus realized in monetary terms, in the form of price premiums. Here we must point out that this internalization of benefits requires the prior formation of significant social capital, without which certification and price premiums are impossible to achieve.

The data presented here demonstrates how investment in sustainable agriculture practices, via conversion to organic, the introduction of shade biodiversity, and the build-up of leaf litter and humus, pay off in productive (yield) and economic (gross income) terms, and in terms of ecological indicators of the future sustainability of production (erosion prevention, future soil fertility). These factors make organic farming a viable alternative to chemicals in terms of the intensification of coffee agriculture.

Part of the economic pay-off to these investments comes via the internalization of the environmental benefits of organic farming to society at-large, via certification and price premiums. Perhaps a key advantage of organics under the conditions of Chiapas is that it provides a ʻChayanovian ̓ mechanism to turn under-utilized family labor into income—a factor, which might even provide an alternative to out-migration and the community breakdown it generates. In contrast to the arguments of van der Vossen (2005), one can see the advantages of the organic approach

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Figure 10. Indicators of Sustainability by Technology

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Legend: 1 = Corrected Yield; 2 = Gross Income/Ha; 3 = Erosion Index (inverse); 4 = Ground Cover Index; 5 = Depth of Leaf Litter/Humus; 6 = Average Number of Shade Species (note that all indicators have been placed on a relative scale of 0 to 100).

In this kind of graph, the larger the area covered by the diagram, the more ‘sustainable’ the system is (Monzote et al., 2002). Here we see that the organic approach is equal or superior to the other three in all dimensions except soil erosion—where natural technology is superior—and even here one might imagine that its superior ground coverage with leaf litter might, over time, give it an advantage. Seen this way, organic farming of coffee bests natural technology in economic terms and it superior to chemical technology in ecological terms, providing the best overall combination of productivity today, plus the likely sustainability of that productivity into the future. If we add to that the advantages mentioned above in terms of socially just criteria, then it would be fair to conclude that overall, this approach—which is based on investing in natural capital and internalizing benefits to society—is the most sustainable option, and, that it is a true alternative route to the intensification of coffee production.

Acknowledgements. I'm grateful for the intellectual insight and comments given to me by Peter Rosset, Ron Nigh, Miguel Altieri, Laura Enriquez, Jonathan Fox, Claudia Carr and

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in the kite- or butterfly graph of sustainability presented in Figure 10.

Figure 10. Indicators of Sustainability by Technology.

Legend: 1 = Corrected Yield; 2 = Gross Income/Ha; 3 = Erosion Index (inverse); 4 = Ground Cover Index; 5 = Depth of Leaf Litter/Humus; 6 = Average Number of Shade Species (note that all indicators have been placed on a relative scale of 0 to 100).

In this kind of graph, the larger the area covered by the diagram, the more ̒ sustainable ̓the system is (Monzote

et al., 2002). Here we see that the organic approach is equal or superior to the other three in all dimensions except soil erosion—where natural technology is superior—and even here one might imagine that its superior ground coverage with leaf litter might, over time, give it an advantage. Seen this way, organic farming of coffee bests natural technology in economic terms and it superior to chemical technology in ecological terms, providing the best overall combination of productivity today, plus the likely sustainability of that productivity into the future. If we add to that the advantages mentioned above in terms of socially just criteria, then it would be fair to conclude that overall, this approach—which is based on investing in natural capital and internalizing benefits to society—is the most sustainable option, and, that it is a true alternative route to the intensification of coffee production.

Acknowledgements. Iʼm grateful for the intellectual insight and comments given to me by Peter Rosset, Ron Nigh, Miguel Altieri, Laura Enriquez, Jonathan Fox, Claudia Carr and Eduardo Martinez. I thank CIESAS for institutional support during the data analyzing and writing phases and to Dr. Hugo Lira for making this publication possible.

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SECCIÓN I


Capítulo 6

D. JASSO CANTÚ Y R. RODRÍGUEZ GARCÍA. Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro Buenavista, Saltillo, Coahuila, México.

Resumen

En México hay una gran diversidad de plantas que se utilizan desde hace ya mucho tiempo como fuente de materiales para medicamentos y alimentos. Incluso en zonas al parecer no productivas, tales como las zonas áridas y semiáridas, donde la vegetación es escasa. Algunas especies se utilizan actualmente como fuente de estos materiales. Un ejemplo de ello es la planta de candelilla que produce cierto tipo de cera, que es usada como base en innumerables productos alimenticios e industriales. Algunas especies se consideran fuente renovable de materias primas, pero sus posibilidades económicas se han

Especies Industrializables de Zonas Aridas y Semiáridas de México para una Agricultura Sustentable

Mexican Industrializable Arid and Semi-Arid Land Species for SustainableAgriculture

basado en un solo producto. Esta perspectiva ha demostrado no ser la más recomendable, porque una gran mayoría de las especies que no tienen una posibilidad económica evidente, parecen poco atractivas para los inversionistas eventualmente interesados en su cultivo, producción e industrialización, a pesar del hecho de que algunas de ellas pueden ser fuentes de productos químicos. Este trabajo considera seis especies de zonas áridas y semiáridas y enumera algunos productos que podrían derivar de cada uno de ellos.

Summary

In Mexico there is a great diversity of plants that have already been used for a long time a source of raw materials for medicine and food production. Even in apparently nonproductive zones, such as the arid and semi-arid regions, where the vegetation is scarce. Some species are used, nowadays, as source of these materials. An example of it is the candelilla plant that produces a certain kind of wax, used as the basis for a great deal of nutritional and industrial products. Some species are considered a renewable source of raw materials, but their economic possibilities have always been based on a single product. This perspective has demonstrated not to be the most advisable, because the great majority of the species that do not have an evident economic possibility seem to be less attractive for the investors with a possible in their

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CAPÍTULO 6

cultivation, production and industrialization, regardless of the fact that some of them are potential sources of chemical agents. This work considers six species of arid and semi-arid zones, and enumerates some products that could derive from each one of them.

Introducción

México es uno de los cinco países con mayor biodiversidad en el mundo; posee el 10 % de la diversidad de organismos del planeta con numerosas especies endémicas de plantas, animales, insectos y microorganismos. El aprovechamiento del potencial industrial, médico y agrícola de nuestra biodiversidad depende en gran medida de la capacidad para proteger transformar y reproducir nuestros recursos fitogenéticos.

Las zonas áridas y semiáridas ocupan una superficie de 1,028,055 km2, distribuida en 19 estados con menos de 350 mm de precipitación por año, o con 350-600 mm de precipitación anual, respectivamente. La vegetación es escasa, aunque bien integrada y la explotación de las especies se orienta, principalmente, hacia la recolección de las plantas silvestres para la extracción y comercialización de materia prima; buenos ejemplos de ello son la cera de candelilla y las fibras duras de la yuca. En algunos casos, estas materias primas se exportan a los países en donde se purifican y transforman en productos acabados, o se utilizan como base para productos químicos especializados. Tales procesos aumentan el valor de los productos, pero no mejoran la industrialización de la cosecha, o la producción económica en el país.

La industrialización de las especies de las regiones semiáridas, se ha evaluado en términos de un solo producto, que en la mayoría de los casos, hace sus

posibilidades económicas parecer poco atractivas. Aun cuando hay mucha información sobre diversos productos de cada especie con potencial comercial, esta se encuentra dispersa y no permite una visualización rápida de estos productos. En este estudio, la información aparece ordenada con un enfoque multi-producto para promover la utilización integral de las plantas. Se ha considerado que algunos productos se pueden transformar para obtener valor agregado, con aplicaciones en diferentes áreas médicas y tecnológicas y aunque no se ha realizado ningún análisis económico, se cuenta con que mejoren las posibilidades de industrialización de estas especies.

Plantas tales como Euphorbia antisyphilitica, Flourensia cernua, Larrea tridentata, Opuntia spp., Parthenium argentatum, y Yuca ssp., se destacan entre las especies de interés comercial de las zonas semiáridas porque son, o han sido comercializadas en diversas épocas y han dado origen a varios productos. La investigación y el desarrollo (I&D) en estas especies, en México se realiza, principalmente por universidades y centros de investigación patrocinados por el gobierno, mientras que la industrialización se hace por agencias privadas y gubernamentales.

Los Esquemas multi-producto de las especies antes mencionadas, muestran diversos productos comerciales con varias posibilidades, por lo que se refiere a los procesos de extracción. Una evaluación del proceso económico total (perspectiva multi-producto) podría dar como resultado una mejor propuesta de industrialización y comercialización. A continuación cada una de las especies se discute brevemente.

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Esquema 1. Proceso de extracción de diferentes productos comerciales y usos de Euphorbia antisyphillitica (candelilla).

Los tallos de la planta están cubiertos de cera, pero también produce un látex con actividad proteolítica. La cera es una mezcla compleja de productos químicos (Schmidt, 1972 y Tulloch, 1973), donde los hidrocarburos (50 a 51 % de su peso seco) y los ésteres de cadena larga están presentes en 28 a 29 % de peso seco; los ácidos grasos libres y los alcoholes, los esteroles, y las resinas (12 a 14 % de peso seco) son los más abundantes (Valverde, 1994).

En base a sus características térmicas, mecánicas y eléctricas, la cera de candelilla tienen usos amplios (Valverde, 1994 y Pérez, 1982), que van desde aplicaciones generales (principalmente para pulir) hasta una fase estacionaria para cromatografía líquida. Su látex se ha analizado para la coagulación de la leche. Existen básicamente dos tipos de procesos para la extracción de la cera: a) el tradicional con ácido sulfúrico (Beltrán, 1964, Padilla, 1959 y Romahn, 1954) y b) extracción con un agente disolvente (Nieto, 1987).

CANDELILLA

Refinación

Extracción Cera H2SO4

Extracción Cera por Solventes

Usos generalesCera para calzado Cera para autos Lápices

Selección Genética Cultivo de Tejidos

Cera Bagazo

Industria Alimenticia

Cosméticos

Especialidades

Alimento para Ganado

Goma de mascar Emulsión para recubrimiento de cítricos

Lápiz labial

Fase líquida para cromatografía Aislantes para medios magnéticos Alambrado de computadoras Lubricantes para procesamiento de polímeros

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Foto 1. Candelilla silvestre en el área de Buenavista, Coahuila, México.

Las actividades de I&D en cera de candelilla se realizan principalmente por universidades y centros de investigación, pero actualmente no existen programas integrados para el desarrollo de productos nuevos, a pesar del hecho de que esta cera se utiliza como componente en una gran variedad de productos finales.

Flourensia cernua (Hojasén). El Esquema 2 muestra el diagrama multi-producto para hojasén. Se trata de un arbusto altamente ramificado (Foto 2), de 1 a 2 m de alto (Zárate, 1989). Hay nueve especies que crecen en el desierto de Chihuahua, principalmente en los estados de Sonora, Chihuahua, Coahuila, Nuevo León, San Luis Potosí, Zacatecas, Durango, e Hidalgo (Valdéz, 1988). El hojasén crece silvestre en las regiones áridas hasta 1,800 msnm (Arredondo, 1981) con 50 a 500 mm de precipitación anual y temperatura media de 15-20 °C.

Esquema 2. Proceso de extracción de diferentes productos comerciales y sus usos de Fluorensia cernua (hojasén).

HOJASEN

Extracción por etanol

Hojas Tallos

Benzofuranos y benzopiranos

Fracción 1 Fracción 2

Extracción por otros solventes

Fracción 3Resina

Compuestos fenólicos

Absorbentes de radiación UV

Antioxidantes

– Bactericidas

– Fungicidas

– Insecticidas

Fotoprotectores



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Euphorbia antisyphilitica (Candelilla)

El Esquema 1 muestra un diagrama de multi-producto para la candelilla. Es una planta herbácea verdosa, hasta de 1.3 m de alto y de 3 a 6 mm de grueso (Foto 1), que crece silvestre en México, cubriendo una área de 150,000 km2.

Esquema 1. Euphorbia antisyphilitica (candelilla). Proceso de extracción de diferentes productos comerciales y sus usos.

Los tallos de la planta están cubiertos de cera, pero también produce un látex con actividad proteolítica.

La cera es una mezcla compleja de productos químicos (Schmidt, 1972 y Tulloch, 1973), donde los hidrocarburos (50 a 51 % de su peso seco) y los ésteres de cadena larga están presentes en 28 a 29 % de peso seco; los ácidos grasos libres y los alcoholes, los esteroles, y las resinas (12 a 14 % de peso seco) son los más abundantes. En base a sus características térmicas, mecánicas y eléctricas, la cera tienen usos amplios, que van desde aplicaciones generales (principalmente para pulir) hasta una fase estacionaria para cromatografía líquida. Su látex se ha analizado para la coagulación de la leche. Existen básicamente dos tipos de procesos para la extracción de la cera: a) el tradicional con ácido sulfúrico y b) extracción con un agente disolvente (Nieto, 1987).

Foto 1. Candelilla silvestre en el área de Buenavista Coahuila, México.

Las actividades de I&D en cera de candelilla se realizan principalmente por universidades y centros de investigación, pero actualmente no existen programas

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Foto 1. Candelilla silvestre en el área de Buenavista, Coahuila, México.

Las actividades de I&D en cera de candelilla se realizan principalmente por universidades y centros de investigación, pero actualmente no existen programas integrados para el desarrollo de productos nuevos, a pesar del hecho de que esta cera se utiliza como componente en una gran variedad de productos finales.

Flourensia cernua (Hojasén). El Esquema 2 muestra el diagrama multi-producto para hojasén. Se trata de un arbusto altamente ramificado (Foto 2), de 1 a 2 m de alto (Zárate, 1989). Hay nueve especies que crecen en el desierto de Chihuahua, principalmente en los estados de Sonora, Chihuahua, Coahuila, Nuevo León, San Luis Potosí, Zacatecas, Durango, e Hidalgo (Valdéz, 1988). El hojasén crece silvestre en las regiones áridas hasta 1,800 msnm (Arredondo, 1981) con 50 a 500 mm de precipitación anual y temperatura media de 15-20 °C.

Esquema 2. Proceso de extracción de diferentes productos comerciales y sus usos de Fluorensia cernua (hojasén).

HOJASEN

Extracción por etanol

Hojas Tallos

Benzofuranos y benzopiranos

Fracción 1 Fracción 2

Extracción por otros solventes

Fracción 3Resina

Compuestos fenólicos

Absorbentes de radiación UV

Antioxidantes

– Bactericidas

– Fungicidas

– Insecticidas

Fotoprotectores

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Foto 2. Hojasén silvestre en una localidad ubicada a 20 Km al sur de Saltillo, Coahuila, México.

Este arbusto exuda una sustancia resinosa. La importancia del hojasén es debida a su contenido de una gran cantidad de metabolitos secundarios con grandes usos ecológicos y biológicos. Entre las nueve especies de Flourensia, la cernua posee el número mayor de compuestos con posibilidades económicas (Aregullin y Rodríguez, 1983). Este arbusto puede ser reproducido mediante siembra y es resistente al corte de su porción aérea que se regenera a partir de la corona del tallo (Díaz, 1985).

Se ha establecido la presencia de un grupo de 16 compuestos de benzofurano y de benzopirano con características citotóxicas microbicidas, y con un uso potencial como insecticidas (Aregullin y Rodríguez, 1983; Díaz, 1985 y Hossein y Maldonado, 1982). Por lo cual puede ser utilizado como fungicida para propósitos agrícolas (Hossein y Maldonado, 1982).

Algunos de sus compuestos muestran fotoactividad UV, que cambia la estructura y aumenta la citotoxicidad sobre la irradiación (Aregullin y Rodríguez, 1983). Además la resina, como un todo o fraccionada por solventes, es un probado fotoestabilizador UV para las poliolefinas (Rodríguez, 1988 y Angulo-Sánchez y Rodríguez-Betancourt, 1990) con un potencial económico interesante en la industria de los polímeros. Se ha realizado la extracción de resina con solventes. También se ha intentado una extracción fraccionaria con varios solventes, que ha rendido fracciones con propiedades UV o microbicidas.

Actualmente no existe un programa gubernamental que busque la explotación comercial de este recurso, y las acciones de I&D se están realizando principalmente en universidades y centros de investigación.

Larrea tridentata (Gobernadora). El Esquema 3 muestra un diagrama multi-producto para la gobernadora. Larrea es un género de arbustos que crecen silvestres en aproximadamente 40 % del área total de México (Belmares y Barrera, 1979) bajo condiciones de sequía. Las plantas adultas (Foto 3) son aproximadamente de la misma altura (80 cm) y guardan la misma

Foto 2. Hojasén silvestre en una localidad ubicada a 20 Km al sur de Saltillo, Coahuila, México.

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CAPÍTULO 6

integrados para el desarrollo de productos nuevos, a pesar del hecho de que esta cera se utiliza como componente en una gran variedad de productos finales.

Flourensia cernua (Hojasén)

El Esquema 2 muestra el diagrama multi-producto para hojasén. Se trata de un arbusto altamente ramificado (Foto 2), de 1 a 2 m de alto. Hay nueve especies que crecen en el desierto de Chihuahua, principalmente en los estados de Sonora, Chihuahua, Coahuila, Nuevo León, San Luis Potosí, Zacatecas, Durango, e Hidalgo. El hojasén crece silvestre en las regiones áridas hasta 1,800 msnm con 50 a 500 mm de precipitación anual y temperatura media de 15-20 °C.

Esquema 2. Fluorensia cernua (hojasén) proceso de extracción de diferentes productos comerciales y sus usos

Este arbusto exuda una sustancia resinosa. La importancia del hojasén es debida a su contenido de una gran cantidad de metabolitos secundarios con grandes usos ecológicos y biológicos. Entre las nueve especies de Flourensia, la cernua posee el número mayor de

compuestos con posibilidades económicas. Este arbusto puede ser reproducido mediante siembra y es resistente al corte de su porción aérea que se regenera a partir de la corona del tallo. Se ha establecido la presencia de un grupo de 16 compuestos de benzofurano y de benzopirano con características citotóxicas microbicidas, y con un uso potencial como insecticidas. Por lo cual puede ser utilizado como fungicida para propósitos agrícolas. Algunos de sus compuestos muestran fotoactividad UV, que cambia la estructura y aumenta la citotoxicidad sobre la irradiación. Además la resina, como un todo o fraccionada por solventes, es un probado fotoestabilizador UV para las poliolefinas con un potencial económico interesante en la industria de los polímeros. Se ha realizado la extracción de resina con solventes. También se ha intentado una extracción fraccionaria con varios solventes, que ha rendido fracciones con propiedades UV o microbicidas.

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distancia entre los individuos. La senda metabólica de la fotosíntesis en Larrea es C3 (Barbour et al., 1974, Weikie y Caldwell, 1970), y hay plantas con tres números de cromosomas: diploide (dominante en el desierto de Chihuahua, tetraploide (dominante en el desierto de Sonora).y hexaploide dominante en los E.U. (Barbour, 1969; Yang, 1967 y Yang, 1970). Todas las plantas tienen una resina que cubre la superficie externa de las hojas.

Foto 3. Gobernadora silvestre en una localidad a 20 Km al sur de Saltillo, Coahuila, México.

Larrea forma parte de la familia Zigophillaceae, bien conocida por sus alcaloides venenosos y presumiblemente alucinógenos, pero no se han identificado en esta planta (Saleh y El-Hadidi, 1977), aunque se sabe que possee características medicinales. No se han encontrado ningunas diferencias químicas entre las tres clases de plantas de Larrea tridentata.Por otra parte, el estudio de compuestos fenólicos ha mostrado ser útil en la determinación de relaciones en Larrea (Hunziker et a.l, 1972).

La gobernadora es una fuente notable de compuestos naturales porque aproximadamente el 50 % del peso seco de sus hojas es material extraíble. Hay varios cientos de compuestos conocidos que pueden ser producidos por miembros del género y otros 125 han sido estructuralmente caracterizados (Mabry y Bohnstedt, 1981). Los compuestos químicos incluyen lignanos (por ejemplo; 5-10 % de base seca de un poderoso antioxidante, el ácido nor-dihidro-guayarético de gran alcance, glucósidos flavonoides, sapogeninas, y cera (similar a la de carnauba), con los ésteres C46-C62 que corresponden a 0.1 % del peso de hojas en base seca.

Foto 3. Gobernadora silvestre en una localidad a 20 Km al sur de Saltillo, Coahuila, México.


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Actualmente no existe un programa gubernamental que busque la explotación comercial de este recurso, y las acciones de I&D se están realizando principalmente en universidades y centros de investigación.

Larrea tridentata (Gobernadora)

El Esquema 3 muestra un diagrama multi-producto para la gobernadora. Larrea es un género de arbustos que crecen silvestres en aproximadamente 40 % del área total de México (Belmares y Barrera, 1979) bajo condiciones de sequía. Las plantas adultas (Foto 3) son aproximadamente de la misma altura (80 cm) y guardan la misma distancia entre los individuos. La senda metabólica de la fotosíntesis en Larrea es C3 (Barbour et al., 1974, Weikie y Caldwell, 1970), y hay plantas con tres números de cromosomas: diploide (dominante en el desierto de Chihuahua, tetraploide (dominante en el desierto de Sonora).y hexaploide dominante en los E.U. (Barbour, 1969; Yang, 1967 y Yang y Lowe, 1968). Todas las plantas tienen una resina que cubre la superficie externa de las hojas.

Larrea forma parte de la familia Zigophillaceae, bien conocida por sus alcaloides venenosos y presumiblemente alucinógenos, pero no se han identificado en esta planta (Saleh y El-Hadidi, 1977), aunque se sabe que possee características medicinales. No se han encontrado ningunas diferencias químicas entre las tres clases de plantas de Larrea tridentata. Por otra parte, el estudio de compuestos fenólicos ha mostrado ser útil en la determinación de relaciones en Larrea (Hunziker et a.l, 1972). La gobernadora es una fuente notable de compuestos naturales porque aproximadamente el 50 % del peso seco de sus hojas es material extraíble. Hay varios cientos de compuestos conocidos que pueden ser producidos por miembros del género y otros 125 han sido estructuralmente caracterizados

(Mabry y Bohnstedt, 1981). Los compuestos químicos incluyen lignanos (por ejemplo; 5-10 % de base seca de un poderoso antioxidante, el ácido nor-dihidro-guayarético de gran alcance, glucósidos flavonoides, sapogeninas, y cera (similar a la de carnauba), con los ésteres C46-C62 que corresponden a 0.1 % del peso de hojas en base seca.

La diversidad química de compuestos da a la gobernadora un gran potencial para los productos farmacéuticos. Se han reportado actividades antimicrobianas, amibicidas y fungicidas (Mabry y Bohnstedt, 1981; Diamond, 1968; Diamond y Bartgis, 1971) para la resina. Las ramas y hojas de Larrea tienen una gran cantidad de proteínas y se pueden utilizar como forraje después de la extracción de la resina (Duisberg, 1952). La resina también se ha evaluado como antioxidante para las poliolefinas y los cauchos para producir adhesivos (Belmares y Barrera, 1979); para la obtención de polímeros de la condensación

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Esquema 3. Proceso de extracción de diferentes productos comerciales y usos de Larrea tridentata (gobernadora).

La diversidad química de compuestos da a la gobernadora un gran potencial para los productos farmacéuticos. Se han reportado actividades antimicrobianas, amibicidas y fungicidas (Mabry y Bohnstedt, 1981; Diamond, 1968; Diamond y Bartgis, 1971 y Segura y López, 1976) para la resina. Las ramas y hojas de Larrea tienen una gran cantidad de proteínas y se pueden utilizar como forraje después de la extracción de la resina (Duisberg, 1952). La resina también se ha evaluado como antioxidante para las poliolefinas y los cauchos para producir adhesivos (48 Belmares y Barrera, 1979); para la obtención de polímeros de la condensación del formaldehído (Kulvik, 1976), y para el curtido en la industria del cuero.

Dos procesos de extracción se han evaluado en etapas de laboratorio y en instalaciones piloto: (a) un proceso a granel a contracorriente con mezclas de cloroformo-etanol, y (b) por filtración del etanol. El primer proceso es ligeramente más eficiente en términos de

GOBERNADORA

Adhesivos

Hojas

Antioxidantes

Barnices

Proceso piloto, solvente, extracción de resina. 1000 t. por año

Resina, polvo

Tenería

Medicamentos

Resinas formaldehídos

Compuestos

Fungicidas

Purificación y modificación química

Productos potenciales

Industriales

Polímeros

Alimentarios

Amibicida y elimina piedras del riñón

NDGA

Esquema 3. Larrea tridentata (gobernadora). Proceso de extracción de diferentes productos comerciales y usos

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CAPÍTULO 6

del formaldehído (Kulvik, 1976), y para el curtido en la industria del cuero. Dos procesos de extracción se han evaluado en etapas de laboratorio y en instalaciones piloto: (a) un proceso a granel a contracorriente con mezclas de cloroformo-etanol, y (b) por filtración del etanol. El primer proceso es ligeramente más eficiente en términos de extracción, pero el segundo tiene menores requerimientos energéticos.

Las actividades de I&D con gobernadora se han venido realizando hasta ahora por universidades y centros de investigación en proyectos apoyados, principalmente por agencias gubernamentales. Sin embargo, por el momento no hay ninguna explotación comercial funcionando, a pesar del gran número de productos posibles y de los mercados que se han identificado. Se estima que un enfoque multi-producto, basado en las posibilidades demostradas en el esquema 3, con los productos químicos para fines generales, tales como antioxidantes industriales (para los polímeros, los aceites, etc.) y productos químicos especializados (farmacéuticos y fungicidas) obtenidos en diversas etapas, durante el mismo proceso de la extracción, pueden modificar sensiblemente la economía del uso comercial de la gobernadora.

Opuntia spp. (Nopal)

El Esquema 4 muestra un diagrama multi-producto para el nopal. El género Opuntia está integrado por varias especies, entre las cuales Ficus indica, streptacantha, amyclaea, leucotricha, cantabrigiensis, lindhermeri e imbricata son los más interesantes. Las plantas son verdes, espinosas, cactáceas (arbustivas y rastreras) con una gran capacidad de almacenamiento de agua (Foto 4) y producen una fruta en forma de pera llamada tuna; los tallos son planos con formas como de disco o de raqueta, y tienen

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Esquema 4. Proceso de extracción de diferentes productos comerciales y usos.Opuntia spp. (Nopal)

Foto 4. Nopal silvestre en el área de Buenavista, Coahuila, México.

También se han encontrado algunos alcoholes saturados y no saturados que van del C1 al C9 (Turner y Heyman, 1960). Estas plantas producen una sustancia polisacárida altamente ramificada llamada el "mucílago", que posee características laxantes. Ciertas especies producen una fruta dulce. Se ha reportado que la temperatura afecta la producción de carbohidratos en esta planta (Becerra, 1975).

Teñido NOPALGrana

Semilla FlorFruto Hojas/tallo

Medicina

Raíz

Jarabes

Alimento

Azúcares

Forraje

Levadura

Medicina

Medicina

Alimento

Alimento para

ganado

Industria del papel

Cholla (goma)

Mucílago

conservado

Alimento

DiabetesAteroesclerosis Infecciones Obesidadd Tos

Aceites

Laxante Anticorrosivo

Alimento

Medicina

Selección Genética

Cultivo de


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un recubrimiento de oxalato de calcio que las protege contra la absorción excesiva de energía solar. El nopal crece prácticamente por todo México; la parte centro norte del país se ha dividido en tres regiones (Marroquin et al., 1981): la Potosina-Zacatecana, la región nororiental, y una región llamada “difusa”. Se ha divulgado que hay 140,000 ha de tierra en donde puede cultivarse el nopal. Un informe de INIF-CONAZA, indica que el nopal puede ser cultivado mediante dos métodos: reproducción asexual (transfiriendo parte de los tallos al suelo), y por reproducción sexual a través de semilla.

Esquema 4. Opuntia spp. (nopal). Proceso de extracción de diferentes productos comerciales y usos.

La composición química de Opuntia incluye materias inorgánicas tales como calcio, hierro potasio,

aluminio y manganeso, principalmente en forma de carbonatos pero, a veces, como cloruros o sulfatos, y algunas veces como fosfatos (Bravo, 1978). En referencia a los compuestos orgánicos, contiene aminoácidos (cisteína, arginina, lisina, metionina y treonina) y vitaminas (tiamina, caroteno, niacina y ácido ascórbico), riboflavina; otros ácidos carboxílicos encontrados en Opuntia son los dehidroascórbicos e isocítricos (Soderstrom, 1962). Algunos azúcares han sido identificadas por hidrólisis de goma de “cholla” y de mucílago: arabinosa, xilosa, galactosa, y ácido galacturónico; las frutas y semillas producen isomaltosa. Los pigmentos de Opuntia incluyen aietaxantina, llamada también xantina indica (Rosler et al., 1966).

También se han encontrado algunos alcoholes saturados y no saturados que van del C1 al C9 (Turner y Heyman, 1960). Estas plantas producen una sustancia polisacárida altamente ramificada llamada el “mucílago”, que posee características laxantes. Ciertas especies producen una fruta dulce. Se ha reportado que la temperatura afecta la producción de carbohidratos en esta planta.

Los productos comerciales parecen depender de ciertas especies, algunas de las cuales se utilizan como hortalizas, otras se usan como alimento para el ganado y, otras más, como plantas medicinales. Hay varias aplicaciones medicinales tradicionales del nopal como analgésico y expectorante (Eldridche, 1975) pero hay también estudios modernos sobre el control y curación de la diabetes; en 1970, una patente sobre estas propiedades fue publicada en Francia. La sustancia química activa es similar a una saponina (Cruse, 1973). Los estudios realizados en México por el Instituto Mexicano del Seguro Social (IMSS) han reportado que el nopal reduce la glucosa en personas sanas y causa una aparente producción de

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Esquema 4. Proceso de extracción de diferentes productos comerciales y usos.Opuntia spp. (Nopal)

Foto 4. Nopal silvestre en el área de Buenavista, Coahuila, México.

También se han encontrado algunos alcoholes saturados y no saturados que van del C1 al C9 (Turner y Heyman, 1960). Estas plantas producen una sustancia polisacárida altamente ramificada llamada el "mucílago", que posee características laxantes. Ciertas especies producen una fruta dulce. Se ha reportado que la temperatura afecta la producción de carbohidratos en esta planta (Becerra, 1975).

Teñido NOPALGrana

Semilla FlorFruto Hojas/tallo

Medicina

Raíz

Jarabes

Alimento

Azúcares

Forraje

Levadura

Medicina

Medicina

Alimento

Alimento para

ganado

Industria del papel

Cholla (goma)

Mucílago

conservado

Alimento

DiabetesAteroesclerosis Infecciones Obesidadd Tos

Aceites

Laxante Anticorrosivo

Alimento

Medicina

Selección Genética

Cultivo de

Foto 4. Nopal silvestre en el área de Buenavista Coahuila, México.

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CAPÍTULO 6

insulina (Frati-Monari et al., 1988). La pulpa del nopal se ha utilizado para la purificación del agua. La planta es atacada por un parásito llamado “grana”, que se utiliza para obtener un colorante rojo para la industria textil, y también se ha utilizado, recientemente, como colorante natural para alimentos y cosméticos (Bravo y Piña, 1979). Los nopales que producen tunas se utilizan como alimento de emergencia para el ganado (Bravo, 1978). Las flores de ciertas especies se utilizan directamente como alimento. La tuna se utiliza para preparar jarabe, miel y una goma dulce y suave llamada “queso” de tuna, también es posible obtener, de una variedad de tuna, una bebida alcohólica llamada “colonche”.

Hay varios proyectos de I&D en curso, por ejemplo proyectos de biotecnología para la producción de vino de mesa de diversas variedades de tuna, producción de

levadura para pan, producción de vinagre y aceites, y de algunos estudios en propagación in vivo para la producción de biomasa. Estos proyectos no serán económicamente atractivos hasta que se alcance un uso integrado del recurso.

Parthenium argentatum (Guayule)

El Esquema 5 muestra un diagrama multi-producto para el guayule. Es un arbusto de hasta 100 cm de alto (Foto 5), que produce un caucho natural, y que crece silvestre en varios estados de México. Un estudio reciente, realizado por CONAZA-CONACYT, reporta un inventario de casi tres millones de toneladas de la planta (Gómez, 1978). El guayule es poliploide, lo que define sus características genéticas. Por ejemplo la reproducción en plantas diploides de guayule es sexual, mientras que las triploides y tetraploides se reproducen por apomixis (Powers, 1945, Powers y Rollins, 1945). Las plantas diploides se han encontrado solamente en una región pequeña del estado de Durango, México (Rollins, 1950); sus características reproductivas se pueden utilizar para la reproducción de plantas destinadas a aumentar la producción de caucho y de biomasa. Existen varios centros de germoplasma en México y los E.U. (Estilai y Ray, 1991).

Un polímero natural, poli(cis-1, 4-isopreno) de alto peso molecular se extrae del guayule; es un caucho natural similar al obtenido del Hevea brasiliensis (McIntyre, 1978) pero existen diferencias en el tipo de resina y de proteínas.

El producto principal del guayule es el caucho, y la economía total del recurso se ha evaluado solamente con base en el contenido de caucho, aunque el trabajo ha sido hecho para el desarrollo de productos nuevos por la

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Esquema 5. Proceso de extracción de diferentes productos y usos de Parthenium argentatum

Un polímero natural, poli (cis-1, 4-isopreno) de alto peso molecular se extrae del guayule; es un caucho natural similar al obtenido del Hevea brasiliensis (McIntyre, 1978) pero existen diferencias en el tipo de resina y de proteínas.

El producto principal del guayule es el caucho, y la economía total del recurso se ha evaluado solamente con base en el contenido de caucho, aunque el trabajo ha sido hecho para el desarrollo de productos nuevos por la modificación del propio caucho, o utilizando la resina. Este enfoque hace la explotación del guayule parecer no atractiva desde un punto de vista económico (Belmares et al., 1980). Otros productos que pueden ser obtenidos durante, o después del proceso de extracción del caucho, por ejemplo, caucho de bajo peso molecular para usos especiales, y resina que se puede utilizar para producir adhesivos (Siddiqui y Locktov, 1981), barniz y agentes diluyentes. Después que se ha terminado la extracción del caucho y de la resina, el bagazo se puede utilizar para la alimentación del ganado, para producir azúcares fermentados o como combustible para obtener la energía requerida para el proceso entero de la extracción. Las aplicaciones potenciales de subproductos se muestran en el Esquema 5. Finalmente, a través de la modificación química o mezcla de polímeros, se pueden preparar otros tipos de productos especiales de caucho, tal como caucho epoxidizado y clorinado, y mezclas de poliolefina de caucho. Además, hay un gran mercado potencial para el látex hipoalergénico de guayule, en la industria farmacológica y médica.

Industria automovilística y aeronáutica Medicina

Industria eléctrica Productos para el hogar

GUAYULE

Extracción caucho por solventes

Tallos y ramas Hojas

Bioinductores síntesis del caucho

Selección genética

Caucho y resinas

Resinas

Cultivo de Tejidos

Extracción caucho por flotación

Eliminación de resinas

Disolución, filtrado/ secado Caucho

Recuperación solventes

Bagazo Látex

Caucho

Caucho en Pacas

Látex

Modificación química

Nuevos productos Ejemplos

Otros Usos Posibles

Caucho epoxidizado Caucho clorinado Mezclas de polímeros

Esquema 5. Parthenium argentatum (guayule). Proceso de extracción de diferentes productos comerciales y usos.

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Los productos comerciales parecen depender de ciertas especies, algunas de las cuales se utilizan como hortalizas, otras se usan como alimento para el ganado y, otras más, como plantas medicinales. Hay varias aplicaciones medicinales tradicionales del nopal como analgésico y expectorante (Eldridche, 1975) pero hay también estudios modernos sobre el control y curación de la diabetes; en 1970, una patente sobre estas propiedades fue publicada en Francia (Shahwi, 1970). La sustancia química activa es similar a una saponina (Cruse, 1973). Los estudios realizados en México por el Instituto Mexicano del Seguro Social (IMSS) han reportado que el nopal reduce la glucosa en personas sanas y causa una aparente producción de insulina (Frati-Monari et al., 1988). La pulpa del nopal se ha utilizado para la purificación del agua. La planta es atacada por un parásito llamado "grana", que se utiliza para obtener un colorante rojo para la industria textil, y también se ha utilizado, recientemente, como colorante natural para alimentos y cosméticos (Bravo y Piña, 1979). Los nopales que producen tunas se utilizan como alimento de emergencia para el ganado (Bravo, 1978). Las flores de ciertas especies se utilizan directamente como alimento. La tuna se utiliza para preparar jarabe, miel y una goma dulce y suave llamada "queso" de tuna, también es posible obtener, de una variedad de tuna, una bebida alcohólica llamada "colonche". Hay varios proyectos de I&D en curso, por ejemplo proyectos de biotecnología para la producción de vino de mesa de diversas variedades de tuna, producción de levadura para pan, producción de vinagre y aceites, y de algunos estudios en propagación in vivo para la producción de biomasa. Estos proyectos no serán económicamente atractivos hasta que se alcance un uso integrado del recurso.

Parthenium argentatum (Guayule). El Esquema 5 muestra un diagrama multi-producto para el guayule. Es un arbusto de hasta 100 cm de alto (Foto 5), que produce un caucho natural, y que crece silvestre en varios estados de México. Un estudio reciente, realizado por CONAZA-CONACYT, reporta un inventario de casi tres millones de toneladas de la planta (Gómez, 1978). El guayule es poliploide, lo que define sus características genéticas. Por ejemplo la reproducción en plantas diploides de guayule es sexual, mientras que las triploides y tetraploides se reproducen por apomixis (Powers, 1945, Powers y Rollins, 1945). Las plantas diploides se han encontrado solamente en una región pequeña del estado de Durango, México (Rollins, 1950); sus características reproductivas se pueden utilizar para la reproducción de plantas destinadas a aumentar la producción de caucho y de biomasa. Existen varios centros de germoplasma en México y los E.U. (Estilai y Ray, 1991).

Foto 5. Guayule silvestre en floración en el área de Buenavista, Coahuila, México. Foto 5. Guayule silvestre en floración en el área de Buenavista Coahuila, México.


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modificación del propio caucho, o utilizando la resina. Este enfoque hace la explotación del guayule parecer no atractiva desde un punto de vista económico (Belmares et al., 1980). Otros productos que pueden ser obtenidos durante, o después del proceso de extracción del caucho, por ejemplo, caucho de bajo peso molecular para usos especiales, y resina que se puede utilizar para producir adhesivos (Siddiqui y Locktov, 1981), barniz y agentes diluyentes. Después que se ha terminado la extracción del caucho y de la resina, el bagazo se puede utilizar para la alimentación del ganado, para producir azúcares fermentados o como combustible para obtener la energía requerida para el proceso entero de la extracción. Las aplicaciones potenciales de subproductos se muestran en el Esquema 5. Finalmente, a través de la modificación química o mezcla de polímeros, se pueden preparar otros tipos de productos especiales de caucho, tal como caucho epoxidizado y clorinado, y mezclas de poliolefina

de caucho. Además, hay un gran mercado potencial para el látex hipoalergénico de guayule, en la industria farmacológica y médica.

Hay dos procesos comerciales para la extracción de caucho. Uno (CIQA) se basa en moler la planta para

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Hay dos procesos comerciales para la extracción de caucho. Uno (CIQA) se basa en moler la planta para formar una pasta con agua, seguido por la separación del caucho del bagazo de celulosa por la flotación del primero en agua; finalmente el caucho es desresinado con acetona, disuelta (en hexano), filtrado, coagulado, secado y empacado en balas de 3 Kg. El proceso alternativo (Kay y Gutiérrez, 1985; 1987 y 1988) requiere de moler para en seguida extraer la resina con la acetona; finalmente, el caucho se extrae con un solvente (hexano), secado y presionado para formar las balas. Una fábrica experimental para la producción de caucho, en base al primer proceso, fue establecida en Saltillo, México, y estuvo en operación de 1975 a 1979. En los E. U. (Arizona) hay también una planta de extracción que funciona con el proceso de extracción mediante solvente. Hoy en día, se realizan algunos estudios sobre guayule, principalmente en las universidades o centros de investigación, pero ningún programa con patrocinio del gobierno o privado está realizándose a pesar de la abundante literatura, de los resultados positivos obtenidos en la planta experimental, y del hecho que México importa mas del 90% del caucho natural requerido por la industria.

Yuca spp. (Palma). El Esquema 6 muestra un diagrama multi-producto para la palma. El género de la yuca está integrado por arbustos o árboles, así como por plantas con altura mayor a 1 m (Foto 6), que crecen silvestres desde el río Missouri en los E.U. A. hasta cerca de la frontera canadiense y hasta América Central, cerca de las Bermudas y las Antillas, con un centro de dispersión original en México (Rzedowski, 1962). Se reporta que en México su población cubre un área de 9 millones de ha y consiste en 29 especies, una de las cuales es nueva (Y. coahuilensis), la localización típica de esta planta es en Zaragoza, Coahuila. Su reproducción puede ser sexual o asexual (Palacios, 1980). La Yuca filífera (palma china, palma corriente, izote, palma grande) se distribuye en los estados de Coahuila, Nuevo León, Zacatecas, San Luis Potosí, Tamaulipas, Guanajuato, Querétaro, Hidalgo, Michoacán y México. La Yuca carnerosana (palma samandoca, palma barreta o palma loca) en los estados de Coahuila, Chihuahua, Zacatecas, San Luis Potosi, Nuevo León y Tamaulipas.

Esquema 6. Proceso de extracción de diferentes productos comerciales y usos de Yucca spp. (palma).

PALMA

Cultívo de tejidos

Raíces

Selección genética

Fibras duras

Pulpa

Flores

Aceite

– Alimentos – Bases esteroidales – Medicamentos

Hojas Tallos Semillas Frutos

– Alimentos – Flavonoides – Perfumes

– Alimentos – Detergentes – Estabilizadores de

polímeros – Medicamentos

– Sarsapogenina – Forraje

– Alimento para ganado

– Construcción – Papel de estraza – Sarsapogenina

– Hormonas esteroidales

– Tensoactivos

– Saponinas esteroidales

– Brochas – Sogas y cuerdas – Redes – Textiles

Esquema 6. Yucca spp. (palma). Proceso de extracción de diferentes productos comerciales y usos.

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CAPÍTULO 6

formar una pasta con agua, seguido por la separación del caucho del bagazo de celulosa por la flotación del primero en agua; finalmente el caucho es desresinado con acetona, disuelta (en hexano), filtrado, coagulado, secado y empacado en balas de 3 Kg. El proceso alternativo (Kay y Gutiérrez, 1985; 1987 y 1988) requiere de moler para en seguida extraer la resina con la acetona; finalmente, el caucho se extrae con un solvente (hexano), secado y presionado para formar las balas. Una fábrica experimental para la producción de caucho, en base al primer proceso, fue establecida en Saltillo, México, y estuvo en operación de 1975 a 1979. En los E. U. (Arizona) hay también una planta de extracción que funciona con el proceso de extracción mediante solvente.

Hoy en día, se realizan algunos estudios sobre guayule, principalmente en las universidades o centros de investigación, pero ningún programa con patrocinio del gobierno o privado está realizándose a pesar de la abundante literatura, de los resultados positivos obtenidos en la planta experimental, y del hecho que México importa mas del 90% del caucho natural requerido por la industria.

Yuca spp. (Palma)

El Esquema 6 muestra un diagrama multi-producto para la palma. El género de la yuca está integrado por arbustos o árboles, así como por plantas con altura mayor a 1 m (Foto 6), que crecen silvestres desde el río Missouri en los E.U. A. hasta cerca de la frontera canadiense y hasta América Central, cerca de las Bermudas y las Antillas, con un centro de dispersión original en México (Rzedowski, 1962). Se reporta que en México su población cubre un área de 9 millones de ha y consiste en 29 especies, una de las cuales es nueva (Y. coahuilensis), la localización típica de esta planta es en Zaragoza, Coahuila. Su reproducción

puede ser sexual o asexual. La Yuca filífera (palma china, palma corriente, izote, palma grande) se distribuye en los estados de Coahuila, Nuevo León, Zacatecas, San Luis Potosí, Tamaulipas, Guanajuato, Querétaro, Hidalgo, Michoacán y México. La Yuca carnerosana (palma samandoca, palma barreta o palma loca) en los estados de Coahuila, Chihuahua, Zacatecas, San Luis Potosi, Nuevo León y Tamaulipas.

En lo que se refiere a la reproducción de la planta, se han realizado estudios sobre el cultivo de tejidos y para la producción de precursores hormonales. Este género es importante debido a la fibra y las bases esteroidales que se pueden obtener de ella. La identificación de compuestos químicos se ha centrado en las saponinas esteroidales, aunque hay algunos otros tipos de metabolitos secundarios disponibles, y sus concentraciones en la yuca dependen de

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Foto 6. Palma silvestre en el área de Buenavista, Coahuila, México.

En lo que se refiere a la reproducción de la planta, se han realizado estudios sobre el cultivo de tejidos y para la producción de precursores hormonales. Este género es importante debido a la fibra y las bases esteroidales que se pueden obtener de ella. La identificación de compuestos químicos se ha centrado en las saponinas esteroidales, aunque hay algunos otros tipos de metabolitos secundarios disponibles, y sus concentraciones en la yuca dependen de la especie y de la estación del año (Ridaura, 1980). Las semillas contienen 20 a 35 % de aceite, con 52 a 73 % de ácido linoléico, 20 a 30 % de ácido oléico y 8 a 9 % de ácidos esteárico y palmítico. Las frutas de la Yuca filifera, decipiens, torrey, carnerosana, peninsularis, validata y schidigera contienen 50 % de pulpa, 25 % de semillas y 25 % de tallo (Orta, 1980). La yuca tiene un contenido de aceite del 8 a 35 %, un contenido proteínico del 20 a 44 % y un contenido de fibra del 32 a 45 %. En la yuca se han identificado algunos carbohidratos, por ejemplo celulosa, fructosano, galactosa y sinestrin (30-35 unidades de D-fructosa) (Cruse, 1959). También se han identificado ácido celidónico y ascórbico (Ramstad, 1953), y su pulpa es rica en azúcares (Arreguin, 1980) (D-glucosa y D-fructosa), con 41 % de azúcares, solamente los taninos se han identificado entre los compuestos fenólicos y también se han encontrado algunos flavonoides (Juárez, 1953).

Las partes de la planta tienen aplicaciones diferentes (Esquema 6). Las fibras, por ejemplo, se han utilizado durante 2000 años para fabricar sandalias, redes y ropa. Actualmente, estas fibras se utilizan industrialmente para producir cepillos y cuerdas. Las actividades de I&D se han realizado para producir materiales compuestos a partir de las resinas fenólicas. Se llevó a cabo un estudio experimental para obtener hormonas esteroidales (acetato 16 dehidro-pregnanolon) de la yuca, lo que condujo al desarrollo de un proceso para la extracción y la modificación del producto químico (Matuda y Piña, 1980; Wall y Fenske, 1961; Woodbury et al., 1961).

Foto 6. Palma silvestre en el área de Buenavista, Coahuila, México.


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la especie y de la estación del año (Ridaura, 1980). Las semillas contienen 20 a 35 % de aceite, con 52 a 73 % de ácido linoléico, 20 a 30 % de ácido oléico y 8 a 9 % de ácidos esteárico y palmítico. Las frutas de la Yuca filifera, decipiens, torrey, carnerosana, peninsularis, validata y schidigera contienen 50 % de pulpa, 25 % de semillas y 25 % de tallo (Orta, 1980). La yuca tiene un contenido de aceite del 8 a 35 %, un contenido proteínico del 20 a 44 % y un contenido de fibra del 32 a 45 %. En la yuca se han identificado algunos carbohidratos, por ejemplo celulosa, fructosano, galactosa y sinestrin (30-35 unidades de D-fructosa) (Cruse, 1959). También se han identificado ácido celidónico y ascórbico (Ramstad, 1953), y su pulpa es rica en azúcares (D-glucosa y D-fructosa), con 41 % de azúcares, solamente los taninos se han identificado entre los compuestos fenólicos y también se han encontrado algunos flavonoides.

Las partes de la planta tienen aplicaciones diferentes (Esquema 6). Las fibras, por ejemplo, se han utilizado durante 2000 años para fabricar sandalias, redes y ropa. Actualmente, estas fibras se utilizan industrialmente para producir cepillos y cuerdas.

Las actividades de I&D se han realizado para producir materiales compuestos a partir de las resinas fenólicas. Se llevó a cabo un estudio experimental para obtener hormonas esteroidales (acetato 16 dehidro-pregnanolon) de la yuca, lo que condujo al desarrollo de un proceso para la extracción y la modificación del producto químico (Matuda y Piña, 1980; Wall y Fenske, 1961; Woodbury et al., 1961).

Conclusiones

Considerando la información anterior, es evidente que las especies analizadas pueden ser una excelente fuente para una diversidad de materiales, así como de productos químicos y otros tipos de productos o subproductos especializados. Es evidente, también, que han habido muchas actividades de I&D, desde la Botánica e Ingeniería Genética hasta el desarrollo del producto. Sin embargo, a pesar del número elevado de acciones de I&D y de las agencias implicadas (privadas y gubernamentales), solamente un número pequeño de productos se está realmente comercializando. Creemos que sólo un enfoque multi-producto y multidisciplinario, centrado en mercados específicos y buscando un uso integrado y racional de las especies de las zonas áridas y semiáridas (Foto 7), es posible desarrollar cultivos con un verdadero atractivo industrial y comercial, promoviendo así mismo el desarrollo sustentable de estas zonas marginadas del país.

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Conclusiones

Considerando la información anterior, es evidente que las especies analizadas pueden ser una excelente fuente para una diversidad de materiales, así como de productos químicos y otros tipos de productos o subproductos especializados. Es evidente, también, que han habido muchas actividades de I&D, desde la Botánica e Ingeniería Genética hasta el desarrollo del producto. Sin embargo, a pesar del número elevado de acciones de I&D y de las agencias implicadas (privadas y gubernamentales), solamente un número pequeño de productos se está realmente comercializando. Creemos que sólo un enfoque multi-producto y multidisciplinario, centrado en mercados específicos y buscando un uso integrado y racional de las especies de las zonas áridas y semiáridas (Foto 7), es posible desarrollar cultivos con un verdadero atractivo industrial y comercial, promoviendo así mismo el desarrollo sustentable de estas zonas marginadas del país.

Foto 7. Paisaje de la zona semiárida en el sureste de Coahuila, México.

Dedicatoria. Este capítulo lo dedico a mi inolvidable amigo Dr. José Luis Angulo-Sánchez, un profesionista con una claridad y capacidad mental inigualables, a quién a pesar de su juventud Dios lo tomó de la mano y lo llevó un paso delante de mí.

Agradecimientos. Al M.C. José Hugo Rancaño Arrioja por el análisis de la información de las especies. Alas T.A. María Guadalupe Moreno Esquivel, Edith E. Chaires Colunga. MA. Leticia Rodríguez González y Olga L. Solís Hernández, por el estudio químico de las especies.

Literatura Citada

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CAPÍTULO 6

Foto 7. Paisaje de la zona semiárida en el sureste de Coahuila, México.

Dedicatoria

Este capítulo lo dedico a mi inolvidable amigo Dr. José Luis Angulo-Sánchez, un profesionista con una claridad y capacidad mental inigualables, a quién a pesar de su juventud Dios lo tomó de la mano y lo llevó un paso delante de mí.

Agradecimientos

Al M.C. José Hugo Rancaño Arrioja por el análisis de la información de las especies. Alas T.A. María Guadalupe Moreno Esquivel, Edith E. Chaires Colunga. MA. Leticia Rodríguez González y Olga L. Solís Hernández, por el estudio químico de las especies.

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G. ABOITES1 Y F. MARTÍNEZ2. 1Universidad Autónoma de Coahuila (CISE) y Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. 2Investigador del CISE y de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. Saltillo, Coah. México.

Resumen

Este capítulo es una reflexión sociológica en torno al carácter de resistencia implícitoal hablar de agricultura sustentable en el contexto de una economía globalizada, señalandoque está en constante reconfiguración como resultado de la incorporación parcial ytransfigurada que hace el capital de las razones de esa resistencia. Y argumenta laconveniencia de impulsar la producción agrícola sustentable partiendo de tres criterios o premisas: 1) Reinstalar en el centro de toda reflexión y práctica social el principio de la localidad y del lugar, ya que de otra manera la actualidad de la globalidad se transforma en un discurso que nos impide formular las preguntas y

Globalización y Resistencias. La Agricultura Sustentable

Globalization and Resistances. The Sustainable Agriculture

las respuestas que la sociedad nos demanda. 2). Asumir que la naturaleza sólo existe como referencia al lugar y por ende a las culturas que se recrean y constituyen en esa referencia, de suerte tal que la reproducción del capital, su legitimidad o resistencia depende de que en cada lugar determinadas prácticas sociales se asuman como viables y deseables. Por ello, se puede comprender que en distintos lugares la sustentabilidad incorpore las prácticas de una agricultura capitalista y de una agricultura que en una o varias de sus actividades confronten y resistan al capital y, 3). Asumir que es importante analizar críticamente la racionalidad del capitalismo actual, confrontando, desde la referencia del lugar la pretensión universalista de la agricultura moderna, pues sólo así podemos evidenciar sus aciertos, insuficiencias e incluso sus falacias, máxime que persiste el argumento de combatir el hambre e incorpora el axioma de que la agricultura moderna puede ser ecológica o amigable con el ambiente, es decir, sustentable.

Summary

This article contains a sociological reflection about the implicit character of resistance when we talked about sustainable agriculture in the context of a global economy; it is showed that it is in constant reconfiguration as result of the partial incorporation and transfiguration that capital made for resistance reasons. There is in this chapter an argument in favor of the sustainable agriculture for three

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SECCIÓN I


Capítulo 7

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reasons: 1) Reinstall in the center of reflection and social practice the place and locality principle, otherwise the current globalization is transformed in a discourse that do not allow formulate questions and answers that society is demanding, 2) Assuming that nature only exist as a reference of space and also of the cultures in such a way that the capital reproduction depends that in each place, determinate social practices be assumed as viable and desirables and, 3) Assume that it is important to analyzed critically the rationality of the actual capitalism, confronting, from the reference of the place the universalistic pretension of the modern agriculture, only in this way it could be possible to made evident their insufficiencies, fallacies or correctives, especially if persist the argument of the hunger fight and incorporate the axiom that modern agriculture could be ecological and friendly with the ambient, in other words, sustainable.

Introducción

En las ciencias sociales partimos del supuesto de que identificando y analizando las instituciones y actores de cada tiempo y lugar podemos comprender la lógica que anima el acontecer de una determinada sociedad, es decir, podemos comprender el qué, para qué, por qué y para quién de la producción. A los largo de la historia la humanidad se ha organizado en diferentes formas denominadas sistemas sociales. Los diferenciamos a partir de la manera como se organizan las relaciones de producción y les llamamos esclavismo, feudalismo, socialismo o capitalismo e incluso, al interior de cada uno de ellos estructuramos subdivisiones que nos permiten analizar y comprender los rasgos que a lo largo del tiempo los diferencian.

Todos han generado oposición, descontento y resistencia en sectores que, por diversas razones y

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circunstancias, se sienten excluidos de los beneficios de esa organización y, en ese sentido constituyen el germen de las transformaciones que vive la sociedad. Por esa razón detenernos en el análisis de esos momentos resulta conveniente si es que queremos comprender el cambio y la dirección de éste. En los últimos siglos el capitalismo representa la forma dominante de organizar la producción y, en ese transcurrir se han formado y transformado ciertas instituciones y actores sociales, por ejemplo el Estado, la familia, el dinero, el mercado o actores como los obreros y empresarios y, si queremos dibujar los rasgos generales del cambio y proyectar su trayectoria es menester analizarlos.

El capitalismo se diferencia de los anteriores sistemas por el hecho de que el valor es socialmente generado y apropiado de manera privada, lo cual sienta las condiciones materiales para que exista una relación de usufructo y apropiación de la naturaleza que vuelve difícil o imposible el equilibrio entre la actividad humana y la reproducción de la naturaleza. Descubrir esa contradicción y formular alternativas inevitablemente representa una manera de resistir y, una de las características que tienen los sistemas sociales es su capacidad para apropiarse de las razones y métodos de tales resistencias, de suerte tal que las convierte en partes fundamentales de su reproducción. En México la idea de sustentable se comenzó a escuchar a principios de los años ochenta entre académicos, integrantes de Organizaciones No Gubernamentales y algunos funcionarios relacionados con los temas de agricultura y medio ambiente, en buena medida por efecto de las discusiones de la Convención de Río 1992 (RIAD, 1993).

Quizá el mejor ejemplo de la importancia que tiene este proceso refiere a la apropiación de la huelga como una parte importante de las instituciones que hicieron


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funcionar el capitalismo durante su etapa fordista, ya que dejo de ser una lucha contra el capital para convertirse en una lucha contra un capitalista particular que limitaba la reproducción del sistema capitalista en su conjunto. La idea de agricultura sustentable es comprensible que muestre el transcurrir entre quienes resisten los efectos del capitalismo en la agricultura (destacan la idea de conservar pensando en el futuro) y quienes se han apropiado de esas resistencias para trocarlas en instituciones que fortalecen al capitalismo globalizado (destacando la idea de lo orgánico). Por ello con frecuencia se afirma que la sustentabilidad es algo en construcción.

De acuerdo con Bonanno (Aboites et al., 2007) las nuevas formas y estrategias de resistencia en el capitalismo globalizado refieren básicamente a dos grupos. El primero son organizaciones “red”, agilizadas por la disponibilidad de redes de comunicación electrónica. Estas organizaciones de resistencia vinculan grupos con ideología y objetivos distintos que, sin embargo, se oponen a los diferentes aspectos de la globalización y una ilustración refiere al movimiento de lo “no-global” v. gr. Seattle en 1999, teniendo en la movilización de la opinión pública a través de Internet su expresión más clara y, el segundo grupo refiere a organizaciones “desde abajo”, que surgen a nivel local y que también usan instrumentos nuevos como el Internet, para añadir y publicar sus posiciones. Éstas son inspiradas por la ideología de la lucha de los movimientos de base y en los países desarrollados han usado las acciones legales como forma principal de lucha.

Bajo esa perspectiva este trabajo reflexiona en torno a las resistencias que genera el modelo de agricultura dominante, desde un posicionamiento teórico y práctica anclada en la idea de sustentabilidad, en el contexto de la globalización económica que impera. Realiza una

reflexión sociológica acerca de los aspectos sociales que explican por qué la idea de agricultura sustentable encontró condiciones propicias para su consolidación y desarrollo en los primeros años de la globalización, es decir en los años ochenta del siglo XX y finalmente expone algunos postulados que argumentamos pertinentes para pensar la sustentabilidad de la agricultura entre la población rural.

Globalización y resistencia. Entendemos por globalización la forma dominante de organización que desde hace tres décadas se ha dado el capital. Tiene como especificidad la preeminencia de la Empresa Trasnacional (ET) y en ese sentido ésta, de diferentes maneras, limita las opciones en la construcción de un futuro social. Diferentes autores han identificado e ilustrado los rasgos que le dan especificidad al capitalismo de esta época, procediendo mediante el contraste entre el antes y durante la globalización, siendo eso lo que se alude en la oposición fordismo y globalización.

La organización empresarial que impulsó Henry Ford se caracterizo por una dirección vertical de las decisiones y una división del trabajo científicamente sustentada en la teoría de la administración empresarial Taylorista (Aboites et al., 2007) que sintetiza los rasgos del periodo fordista y que confronta la globalización al menos de la siguiente forma: 1) la idea del Estado Benefactor, prevaleciente desde los primeros años del siglo veinte y más puntualmente entre los años de post-guerra y la globalidad; 2) la idea del desarrollo opuesta a la de competitividad regional y 3) la idea de sujetos del desarrollo, que poco a poco se substituye por la de actores socialmente orientados.

Prácticamente todos los autores coinciden en señalar que la diferencia fundamental entre el periodo fordista

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y la globalización refiere al cambio de papel y función que desempeña el Estado en torno a la reproducción del capital.2 De gestor y artífice del desarrollo o al menos de las políticas amparadas en la noción de desarrollo, pasó a convertirse en responsable de los rezagos sociales, por lo que hizo y dejo de hacer y, en un actor cuya centralidad no necesariamente determina el rumbo de la sociedad.

De acuerdo con Antonio Gramsci (Gramsci, 1971) el transito que vive el capital durante el siglo XIX y principios del XX refiere al desarrollo de un Estado-Nación que coordina esta nueva forma de capitalismo, organizado a través de su intervención en la economía y en la sociedad, pues se encargaba de coordinar y apoyar las actividades económicas de las empresas, de mediar los conflictos entre los grupos y clases sociales y de garantizar la disponibilidad de servicios sociales básicos para sus ciudadanos.

De entre las muchas contradicciones que había de atenderse la principal refería al capital y el trabajo. El trabajador, con el capitalismo industrial y la manufactura en gran escala, perdió control sobre el proceso de la producción y lo ganó el aparato directivo haciendo posible el incremento de la productividad, es decir, siendo los trabajadores sujetos de una mayor explotación que originó el nacimiento de los primeros sindicatos y es este contexto de crecimiento acelerado de la economía, reflejo de la producción en cadena, en gran escala y de pugnas por los mercados emergentes, donde el trabajador logró alcanzar las condiciones materiales que nunca había logrado, por eso Gramsci, Ford y después Keynes coincidieron, desde

2 En Aboites et. al., 2007 se hace una revisión bastante completa de la literatura sobre el tema.

perspectivas e intereses políticos opuestos, en conferir al Estado-Nación la importancia de instancia planificadora y gestora de las relaciones sociales que el capital en esa etapa demandaba.

La crisis del veintinueve impidió que el poder del país líder pudiera crear una “economía planificada” que remplazará al capitalismo “económico individualista” y, la postguerra, con la resultante de una división geopolítica entre los Estados Unidos con el bloque comunista y las naciones no alineadas o post colonialistas, impidió que se generará un capitalismo global bajo el liderazgo de ese país, ayudando a generar el militarismo keynesiano de Estados Unidos (Aboites et al., 2007). A la postre los arreglos sociales resultaron en un incremento sustancial de los gastos públicos y la regulación de la economía, con crecimientos explosivos de los subsidios federales en infraestructura, vivienda, educación, salud, así como en la consolidación de las sociedades de consumo, que para América Latina y México en particular refieren al fortalecimiento del Estado Benefactor, la creación de sus instituciones y al periodo llamado del desarrollo estabilizador.

De ese periodo histórico viene y se arraiga la idea del desarrollo como metáfora que justificaba la suma y subordinación de voluntades y acciones en torno al crecimiento económico y al bienestar social, argumentado desde la idea de replicabilidad del desarrollo; por eso McMichael señala el carácter universalista del proyecto bajo el cual, en principio, todos los estados nación podían y debían seguir la trayectoria occidental (McMichael, 1996). Es claro entonces que el Estado fordista se conformó en derredor de un objetivo: viabilizar al capital del siglo XX pero fue en la propia lógica de ese capitalismo que nacieron las fuerzas sociales que habrían de evidenciar sus límites y la necesidad de transformar las instituciones que

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le daban viabilidad.

En general, se reconoce que las transformaciones tecnológicas desataron cambios que, por su profundidad y magnitud, propiciaron el crecimiento acelerado y concentrado de la riqueza en pocas empresas y empresarios, cuya diversificación de la inversión rompió los marcos tradicionales del capital, pues se volvió cada vez más multinacional, más monopolizado, más volátil y más propio de empresas trasnacionales, en paralelo con sociedades que habían crecido ciertas de la legitimidad de un sistema social que aseguraba mínimos de bienestar protegidos por el Estado nacional.

Esta nueva dinámica del capital se acompañó por un discurso que buscaba legitimar la pertinencia de una nueva manera de valorizar el capital llamada neoliberalismo, perceptible en la argumentación de las políticas económicas que, a partir de los años ochenta, comenzaron a dominar en países occidentales concentradas en dos premisas: reducción del Estado y dejar que el mercado sea el instrumento que regule las transacciones económicas; no obstante, los gobiernos que más impulsaron tales políticas fueron reticentes en su aplicación nacional.3

Ahora bien, si durante el fordismo fue claro que la reproducción del capital dependía de lograr la hegemonía del sistema capitalista y que ésta dependía del predominio de una cultura propicia al capital, la globalización evidenció que es justamente en el terreno cultural donde la resistencia está adquiriendo mayor notoriedad. Una de las aportaciones centrales de Gramsci fue destacar la imbricación entre la

economía y el régimen sociocultural e histórico en el que la hegemonía del capital se evidenciaba como una nueva realidad, cuya comprensión hacia necesaria la idea de hegemonía, bloques hegemónicos y contra hegemónicos, estratos dominantes y subordinados, mejor aún, observó que las formas convencionales de controlar el trabajo basadas en la aplicación de la fuerza no funcionaban más en la nueva estrategia y que la élite fordista lograba una nueva relación que mejoró los salarios, las prestaciones de los trabajadores y aumentó la participación del Estado, para incrementar sus niveles de bienestar (Gramsci, 1971), en correlato con una mayor disposición para reproducir al capital, de suerte tal que el Estado tenía un papel importante en la regulación de la economía y la cultura (Aboites et al., 2007).

En los años sesenta, es decir durante el fordismo en plenitud, Marcuse señalaba que el consumo en masa había limitado la capacidad de resistencia del movimiento obrero (Marcase, 1964); su planteamiento refería al consumismo como un mecanismo de explotación del capital sobre las masas que, imperceptiblemente asumieron la idea de un consumo masivo de bienes y servicios como expresión del bienestar, sin percatarse que justamente esa forma de consumo masiva y estandarizada estaba viabilizando al capital en términos de su reproducción. Se crearon así, las necesidades de una forma de vida y de consumo adecuada a la reproducción del capital que pronto evidencio la capacidad de convertirse en dique de las luchas sociales. En México está ampliamente documentado la manera en que los sindicatos y el corporativismo crecieron al amparo de conseguir condiciones que permitían el consumo masivo y estandarizado al estilo del “american way of life” a cambio de la subordinación a las dirigencias.

Con esto destacamos la importancia central de la

3 Sobre el particular es interesante el trabajo de Sti-glitz (2003)

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cultura como aspecto que viabiliza al capital. La dificultad principal de esta forma de vida capitalista centrada en el Estado como motor del desarrollo, regulador social y agente económico predilecto fue que se soportaba en el gasto social, dado lo cual ante un cambio estructural en la realización del capital se hicieron patentes las limitaciones para continuar cumpliendo las funciones tradicionales.

Está ampliamente documentado que los años setentas e inicio de los ochenta, del siglo XX, fueron el escenario de una crisis económica atribuida básicamente a deudas externas que se tornaron impagables cuando la economía de los países endeudados se estancaron y decrecieron, en correlato con problemas de inflación y estancamiento de las economías industriales que redujeron sus importaciones.

En esa circunstancia, las grandes empresas trasnacionales ganaron en desregulaciones financieras que les beneficiaban al romper los amarres de las regulaciones nacionales, además, el escenario de estancamiento y crisis creó las condiciones propicias para las reflexiones económicas centradas en las limitaciones e incapacidades de los estados para sortear las crisis, lo cual rápidamente derivó en discursos que argumentaban la pertinencia de vender las empresas estatales, que de suyo incidían en la realización del capital, por ejemplo telecomunicaciones y energéticos.

Con el tiempo esas ideas fueron aglutinándose en discursos que, aunque partieron de organismos financieros internacionales, pronto fueron asumidos como propios por gobiernos y empresarios, haciendo de las políticas de ajuste estructural, de la venta de empresas paraestatales, de la desregulación económica y el establecimiento de controles para disminuir y estabilizar las tasas de inflación

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una virtud, dando pie para que autores como Harvey dijeran que “la prensa financiera nos hizo creer que la globalización era algo nuevo, cuando en realidad era un montaje o truco para hacer el ajuste necesario en el sistema financiero” (Harvey, 2000).

La apertura comercial, la liberalización financiera y el retraimiento del Estado se convirtieron en incuestionable verdad a la par que las empresas, sobre todo las grandes trasnacionales, aprovechando el impulso del desarrollo tecnológico crecieron su presencia económica y su poder, situación que Harvey (1989) formuló en términos de la hiper-movilidad del capital. El concepto refiere a la circulación y reproducción del capital de forma acelerada, debido a la eliminación y/o reducción de las barreras que limitaban esa circulación al comprimirse el tiempo y el espacio por efecto de los cambios tecnológicos (v. gr. Las computadoras y el internet) la introducción de políticas neo-liberales y una nueva cultura que dimensiona y analiza los flujos de capital, trabajo, recursos naturales y marcos culturales en una dimensión mundial.

Desde esta nueva perspectiva resultaba insuficiente e incluso innecesario las formas de la reproducción capitalista al estilo fordista, a saber, mediante fuerza de trabajo dócil y barata, instituciones y actores sociales anclados a marcos político y culturales nacionales, etc. ya que la valorización del capital reformulo el sentido y alcance de las instituciones y de los actores mismos, por lo cual el problema era determinar en qué sentido y con qué profundidad opera ese proceso a nivel de país o mejor aún, a nivel regional. Ahora bien, para entender por qué el debate en torno a la sustentabilidad se presenta como confrontación entre proyectos de vida diferentes es preciso recordar que en Europa, durante el periodo llamado de la “alta industrialización” (finales del XIX y principios del


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XX), se dieron las condiciones para que en la confluencia del movimiento político de los socialistas y del naciente sindicalismo, la contradicción entre cambio social o derrocamiento del capitalismo y el mejoramiento de las condiciones de vida de los trabajadores (sindicalismo) arrojara las coordenadas en las cuales trascurriría la historia de esas sociedades y por ende las coordenadas de la resistencia social en el capitalismo, pues de ahí provienen los aspectos fundamentales a través de los cuales se entiende la resistencia al capital, a saber, la resistencia hacia patrones dominantes de desarrollo y la construcción social de la resistencia misma.

Lo primero, la resistencia al capital, aunque muestra diferentes facetas, podemos referirlo a la argumentación por la pertinencia social de uno u otro sistema de organizar la sociedad, mientras que lo segundo, la resistencia hacia patrones dominantes de desarrollo y la construcción social de la resistencia misma, refiere al estudio de las condiciones históricas construidas por los actores sociales, en un momento y tiempo determinado, toda vez que las resistencias y sus formas son creadas por actores sociales que operan dentro de cierta sociedad y éstas son resultado de la interacción entre grupos dominantes y subalternos, así como de la evolución de dicha interacción. Por ello Alessandro Bonanno afirma que la resistencia es un elemento intrínseco al capitalismo y un resultado social del mismo (Aboites et al., 2007).

Dicho en otras palabras, mientras que las oposiciones en torno a la conveniencia o inconveniencia de los sistemas sociales expresa los intereses que contradictoriamente conviven en una misma sociedad, el estudio de las formas concretas de la resistencia muestra el carácter histórico y puntual de los actores y sus instituciones. Por tanto, para comprender la sustentabilidad del medio ambiente y en

particular de la agricultura resulta necesario dimensionar la discusión como un aspecto más de las contradicciones que el capitalismo globalizado ha generado en los últimos años, pues tal es el escenario en donde surge el tema.

Sustentabilidad. Aunque evidentemente podemos rastrear los planteamientos en torno a la agricultura sustentable desde la época precolombina o incluso antes, en general la reflexión comienza en la década de los años setenta del siglo XX, basta recordar que en 1972 se celebró la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Medio Ambiente Humano en Estocolmo, Suecia. En México el proceso ocurre en la confluencia de dos grandes tendencias, por un lado el crecimiento agrícola por debajo de la tasa de crecimiento de la agricultura, datada hacia mediados de los años sesenta por Rodríguez y Ortiz (1983) bautizada como crisis de la agricultura mexicana y, por el otro, en la creciente manifestación de la sociedad respecto de la contaminación ambiental, vivida particularmente en el Distrito Federal, misma que dio origen a la Subsecretaría para el Mejoramiento del Medio Ambiente, dependiente de la Secretaría de Salubridad y Asistencia en 1973, marcada por un enfoque general de los impactos que en la salud humana tenían la contaminación atmosférica (INE, 2007).

El primer enfoque (crisis agrícola) resaltaba las polaridades sociales que el modelo de desarrollo agrícola había venido generando (CEPAL, 1982) y las consecuencias ecológicas del mismo, centradas en al menos tres evidencias: 1) la concentración de la riqueza, manifiesta como polaridad en el campo entre agricultores empresariales y campesinos, entre campo y ciudad y, 2) la salinización y erosión de los suelos así como la erosión genética, resultado de la adopción de un conjunto de técnicas bautizadas como Revolución Verde. El segundo enfoque (conciencia social de la contaminación) apela a la

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sociedad crecientemente liberada del control estatal, hecho que constituye una de las características centrales de la globalización a saber: la construcción de espacios sociales fuera del Estado por una sociedad civil que, en los años ochenta, vive el bum de una reflexión social argumentando la sustentabilidad agrícola como una aspiración o un deber ser, inserta en un escenario de cambios económicos que favorecieron el retraimiento estatal y el crecimiento de las expresiones sociales.

Con esto lo que queremos resaltar es el hecho de que la problemática se desarrolla al amparo de la globalidad y es en ese contexto que se explica. Por ello en México la construcción de instituciones corresponde al periodo de los años ochenta en adelante:

1.- En 1982 se crea la Secretaría de Desarrollo Urbano y Ecología y se expide la Ley Federal de Protección al Ambiente.

2.- En 1987 se promovieron reformas constitucionales que incorporaron a las facultades del Estado la imposición de modalidades a la propiedad privada, tendientes a la preservación y restauración del equilibrio ecológico, y el establecimiento de la concurrencia de las medidas federales, estatales y municipales para precisar las bases de la política de protección ecológica.

3.- En 1988, durante el gobierno de Miguel de la Madrid se expidió la Ley General de Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente (LGEEPA) y se elaboraron las leyes respectivas en 31 entidades federativas. La evolución lenta y progresiva del proceso, a través del cual se fue tomando conciencia y creando y modificando las leyes y las instituciones encargadas del cuidado ambiental, implicó que México asumiera y enfrentara tardíamente la

problemática del deterioro ambiental.

4.- En 1994 se crea la SEMARNAP, lo que permite sentar las bases para impulsar un nuevo concepto de política ambiental de Estado, con una visión integral de factores que aparecían hasta entonces desarticulados, con el objetivo de propiciar un proceso hacia la sustentabilidad, promoviendo un desarrollo económico con base en el cuidado del medio ambiente y en la equidad social (INE, 2007).

Ahora bien, aunque la Revolución Verde tiene expresiones a nivel de cada sociedad, su comprensión demanda conocer a los actores y el escenario internacional en el que se construyo. Durante la posguerra, líderes que participaron en la fase final de ese suceso identificaron al concepto del desarrollo como fin supremo del proceder de los gobiernos, para evitar nuevas confrontaciones bélicas mundiales a través de impulsar acciones que atendieran los problemas de la desigualdad social, pues se asumía que eran, en parte, causa de los conflictos entre los países. Sin embargo, en ese proceso también los intereses de las empresas se incorporaron, ratificando los principios y bases que dan sustento a la economía de mercado, conformando las instituciones para la nueva estrategia del desarrollo capitalista. Así, en Bretton Woods surgieron las principales organizaciones: el Fondo Monetario Internacional (FMI), el Banco Mundial (BM) y el Sistema de Naciones Unidas, constituido en 1945.

Por ello McMichael afirma que las raíces del proyecto desarrollista surgen de los problemas y las experiencias derivadas del colonialismo. La idea del desarrollo surgió en el período colonial, sin embargo, las prácticas coloniales lo contradecían. Las ideas liberales del discurso de los derechos que se impulsaron en los

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países Europeos de occidente fueron retomados por los intelectuales de las colonias y empleados en sus proyecto de independencia (McMichael, 2004). La intención del proyecto era impulsarlo a nivel mundial a semejanza y conveniencia del mundo occidental, de hecho esa fue la tarea de monitoreo que se les asigno al Banco Mundial y al Fondo Monetario Internacional:

• Estabilizar la finanzas nacionales y revitalizar el comercio internacional (FMI)

• Asegurar el crecimiento económico nacional a través de fondear las importaciones del tercer mundo con tecnologías de infraestructura del primer mundo.

• Expandir las exportaciones de productos primarios para ganar divisas extranjeras para comprar exportaciones del primer mundo (tecnología industrial y bienes de consumo) (Mc Michael, 2004).

El sistema de Bretton Woods manejó el sistema de intercambio entre los países en desarrollo y los países del primer mundo y proporcionó el financiamiento para crear la infraestructura básica como la construcción de presas, carreteras y plantas de electricidad, las cuáles eran condición esencial para el crecimiento de las empresas privadas. No obstante, la expansión de la economía de mercado no contribuyó a la disminución de las desigualdades, más bien se fueron conociendo mejor sus dimensiones y las posibles causas del problema y, en el caso del desarrollo de la agricultura, se fueron haciendo evidentes los problemas de la desigualdad y el empeoramiento del medio ambiente.

La infraestructura del modelo agrícola establecido en los Estados Unidos sirvió de referente a otros países lo cual, era de suponerse, favorecía a todos. En México

los primeros pasos se dieron con el aprovisionamiento de los recursos genéticos fundamentales para la agricultura. Siendo México centro de origen del maíz en los años cuarenta se iniciaron negociaciones para asegurar a las empresas semilleras el germoplasma del cereal, máxime que era el principal cultivo en Estados Unidos. Así inició la construcción institucional y normativa sobre el uso y conservación del germoplasma agrícola sin haberse planteado un desarrollo equitativo del usufructo por parte de los mexicanos (Aboites, 2002). Paul C. Mangelsdorf, botánico de la Universidad de Harvard especialista en maíz, señalo claramente cuáles eran los propósitos originales de la Fundación Rockefeller en el prólogo del libro Las Razas de maíz en México: Cuando en 1943, la Fundación Rockefeller, en cooperación con el Ministerio de agricultura de México, empezó un programa práctico de mejoramiento. Un programa de colección sistemática, originalmente, totalmente utilitario en propósito (Wellhausen, 1925).

Las circunstancias generadas durante la guerra fría ayudan a explicar las motivaciones que privaron en el gobierno de los Estados Unidos para proporcionar estas ayudas y con ello impulsar el modelo de la revolución verde, concepto éste, acuñado como respuesta a la revolución roja, consecuentemente como estrategia ideológica, política, económica y militar de las élites gubernamentales en los Estados Unidos, con el apoyo de gobiernos aliados y de las grandes empresas que buscaron beneficiarse con la implementación de esa estrategia. Robert Mc Namara, en su calidad de Presidente del Banco Mundial y habiendo sido previamente Secretario de la Defensa y Presidente de la Ford, sintetiza en su vida profesional los intereses entremezclados del servidor público y defensor de los intereses y la ideología dominante, propia de las grandes empresas que siempre estuvieron presentes en su forma de

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pensar y actuar. Ante la Junta de gobernadores del Banco Mundial Mc Namara expresó, el 29 de septiembre de 1968: “Si queremos que la Revolución verde permanezca verde nosotros debemos asumir ahora el papel de liderazgo en promover la investigación agrícola que nos dará fundamentos de los crecimientos de la agricultura del mañana” (McNamara, 1981).

Éste entendía que los problemas derivados de los altos índices de la natalidad, en los países en desarrollo, podían ocasionar insuficiencia de alimentos y ante esas circunstancias se agravarían los conflictos sociales, que podría provocar la adhesión de muchos países a la causa del bloque socialista. Así, la conformación de dos polos político militares en el mundo de esa época genero un espacio para el surgimiento de propuestas reivindicativas que plantaban acciones en favor de los grupos sociales más marginados de la sociedad.

En 1971 se crea el Grupo Consultivo de Investigaciones Agrícolas bajo el control del Banco Mundial y con el liderazgo de McNamara asegurando la imposición de una forma particular de agricultura conveniente a los intereses de las Empresas Trasnacionales. El Grupo tenía el control de las muestras de germoplasma recolectado en las regiones de origen, que como se sabe se ubican prácticamente en territorios de los países en desarrollo, en la red de bancos de germoplasma de los principales cultivos agrícolas y por lo tanto ello le permitió impulsar el modelo agrícola de la revolución verde.

Sin embargo, a principios de los años setenta, paradójicamente la amenaza permanente del bloque socialista permitió que hubieran propuestas como la creación de un nuevo orden internacional buscando un cambio estructural que permitiese un desarrollo más justo

y también, dentro del contexto de la guerra fría, surgió por primera vez el concepto de desarrollo sustentable en un documento de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza y los Recursos Naturales en 1972. En ese año se llevó a cabo la Conferencia sobre el Medio Humano en Estocolmo cuyo principal resultado fue evidenciar el hecho de que la protección del entorno humano pasaba por la redefinición del desarrollo, reconociendo que la pobreza estaba relacionada con los problemas del medio ambiente. Esta conferencia dio origen al Programa de Naciones Unidas para el Mejoramiento del Medio Ambiente (PNUMA) que retomo las tesis formuladas por Ignacy Sacks en torno a el eco desarrollo.

El crecimiento de las empresas agroindustriales que sin restricciones efectivas para evitar los deterioros ecológicos se expandieron en los países desarrollados y luego, ante las innovaciones tecnológica lograron expandirse hacia los países en desarrollo, poco a poco fueron poniendo en evidencia que la apropiación privada de los recursos naturales, en aras de satisfacer un mercado en expansión, terminaba por aumentar los daños ecológicos pues a mayor crecimiento económico mayor deterioro ambiental y social, de suerte tal que el capital enfrentó las diferentes formas de la resistencia social resultado de la pérdida de legitimidad social de esa forma de producir y actuar. En los años sesentas fue evidente que los problemas ambientales pasaron de ser locales a regionales o incluso globales y fue permeando la idea de que el desarrollo, por si mismo, no daba cuenta de un equilibrio con el medio ambiente y tampoco lograba la equidad al interior de la sociedad humana.

En 1987 el informe “Our Common Future” de la Comisión Mundial para el Medio Ambiente y Desarrollo, resultado de un grupo independiente, pero creado a

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solicitud de la Asamblea General de Naciones Unidas para elaborar una “agenda global para el cambio”, expuso los problemas más críticos en torno al desarrollo económico y al medio ambiente así como algunas propuestas de solución. A partir de allí se difunde el término sustentable como aquel que responde a las necesidades del presente de forma igualitaria pero sin comprometer las posibilidades de sobrevivencia y de prosperidad de las generaciones futuras” y se establece que la pobreza, la igualdad y la degradación no pueden ser analizadas de forma aislada. El documento coloca a la pobreza como una de las causas (y consecuencias) de los problemas ambientales (Foladori, 2000).

Surgía así la idea del desarrollo sustentable como una forma de resistencia, como denuncia al proyecto de desarrollo dominante y un reconocimiento de que el complejo político institucional no había evitado que la acción del hombre dañara al medio ambiente y se generaran exclusiones sociales que reproducían la desigualdad y la pobreza, más aun, socializo la idea de que el capitalismo, tal y como se estaba desarrollando, cuestionaba no sólo al sistema social sino al planeta mismo. Por otra parte, el argumento de fondo referente a la dinámica social que las empresas trasnacionales impulsaban había sido expuesto con anterioridad por Money (1979) y fue ampliamente difundido por una de las primeras Organizaciones No Gubernamentales de alcance global: Rural Advancement Foundation International (RAFI), cuyo impacto social algún día se analizara y cuyo esfuerzo continua ahora con su nueva denominación de Grupo ETC, que es la ONG que con mayor precisión e información ha analizado el papel de la Empresa Trasnacional en la agricultura.4

De lo aquí señalado importa destacar al menos tres cuestiones: 1) que la lógica económica seguida por

las empresas tecnológicas que crecieron al amparo de la Revolución Verde: semilleras, agroquímicas y mecánicas a la par que impulsaron los rendimientos productivos de los principales cultivos cerealeros, crearon las condiciones materiales que aseguraron su reproducción ampliada, volviendo a la tecnología un negocio privado de alcance mundial, en buena medida financiado por el Estado, 2) que ese proceso se sustentaba en el control de la tecnología y en estructuras de poder de alcance internacional y de carácter multilateral, por ejemplo la FAO y el CGIAR, en los que el Estado hablaba en nombre de las sociedades incluyendo preponderantemente la opinión de las empresas tecnológicas5 y 3) que la argumentación en contra del proyecto, más que provenir de una crítica por la insustentabilidad de esa propuesta tecnológica: monocultivo, con restricciones en la diversidad genética dado que se basaba en semilla hibrida y homogéneas, altamente dependientes de agroquímicos etc., se concentro en los efectos polarizantes entre la sociedad.6

A lo largo de las últimas décadas se ha documentado que el desarrollo del capital, cada vez más, lo encabezan empresas trasnacionales amparadas en el

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4 RAFI modifico su nombre y su dirección electrónica de http://www.rafi.org a la del grupo ETC mismo que cuenta con la hoja web http://www.etcgroup.org.

5 Sobre este tema puede revisarse el trabajo de Martínez (2002)

6 Sobre este tema puede revisarse Hewitts (1980) y Barkin y Suarez (1983)

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control privado de la ciencia y tecnología mediante el uso de instrumentos jurídicos de propiedad intelectual, lo cual ha propiciado una menor diversidad genética en los cultivos agrícolas, particularmente en referencia a los Organismos Genéticamente Modificados, aunque, paradójicamente estos se asumen amigables con el ambiente porque combaten a las plagas mediante enfoques menos demandantes de agroquímicos.

Más aun, a medida que el control sobre la ciencia y la tecnología se profundiza, mediante la confluencia de las corporaciones comerciales ubicadas en los eslabones de la cadena alimentaria, se ha podido documentar algunos rasgos que nos hablan de las resistencias sociales hacia este desarrollo, por ejemplo el impacto social del uso de nanotecnología privada, desplegada de la semilla hasta el estómago, del genoma a la boca, al fortalecer el control que la agro industria tiene ya sobre la agricultura y la alimentación globales en todos sus pasos—supuestamente en aras de alimentar a los hambrientos, proteger el ambiente y proporcionar mayores opciones a los consumidores.

De acuerdo con diversos trabajos (Bonanno y Douglas, 1996; 2000; 2006; Abortes et al., 2007) las empresas trasnacionales van impactando a nivel de aquellas regiones donde los gobiernos locales son más propensos al desarrollo económico trasnacional, los marcos jurídicos son laxos, ausentes o donde las formas de organización de la sociedad civil son todavía incipientes, sin reparar en las consecuencias sociales y ambientales.

Reflexiones finales. De acuerdo al Plan Nacional de Desarrollo (PND, 2007) la agricultura en México muestra graves problemas en términos del deterioro ambiental. Señala que cada año se pierden 260,000 hectáreas de bosque y que las principales cuencas hidrológicas están

contaminadas. Por otra parte, la superficie con potencial productivo registro una caída de 1.9 millones de hectáreas entre el 2000 y el 2004 respecto a las que se tenían en el 1990-1994. Más aún, el 67.7% de la superficie con potencial productivo presenta algún grado de degradación (química, eólica, física o hídrica), por eso se afirma que “resolver la situación en la producción primaria requiere de medidas estructurales”, máxime que el 47% de la población vive en condiciones de pobreza patrimonial y se reconoce que, pese a las mejoras recientes en el combate a la pobreza, los niveles de ésta son similares a los de 1992 (PND, 2007).

Lo anterior pone de manifiesto que de continuar la tendencia es probable encontrarnos con una agricultura cada vez menos sustentable y con una sociedad rural igual o mas empobrecida, ya que las causas de esa situación persisten. Ahora bien, difícilmente encontraremos recetas que nos den el camino hacia la producción agrícola sustentable, pero al menos podemos enunciar un conjunto de criterios sin los cuales no se podrá avanzar en esa aspiración.

Lo primero es reinstalar en el centro de toda reflexión y práctica social el principio de la localidad, del lugar, ya que de otra manera la actualidad de la globalidad se transforma en un discurso que nos impide formular las preguntas y las respuestas que la sociedad nos demanda.7 No se trata de hacer del lugar una esencia transcultural y ahistórica que nos confiere identidades, por ello hay que partir de su reconstrucción dado que es una resultante social, pero tampoco hay que negar que el lugar nos acota,

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7 Para un desarrollo preciso y plagado de sugerentes retos intelectuales sobre el problema de la globalización y el lugar está el trabajo de Escobar (2000)


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circunscribiendo las posibilidades y las maneras en que los actores sociales viven y construyen sus relaciones. Para que el discurso de la globalidad sea eficaz en la identificación de los actores y las tendencias sociales que su conducta muestra apelamos al concepto de flujo (Castells, 1996; 1999), en cambio cuando recurrimos al de región es porque necesitamos transformar el entorno.

De ahí que para indagar y contrastar la manera como las resistencias de actores sociales se dan y reconfiguran el desarrollo del capitalismo, es necesario analizar las formas específicas de su actuar, puestos en un contexto territorial, es decir, analizados en una doble dimensión, donde por un lado se visualiza al territorio como espacio geográfico y por el otro como espacio de flujos. Lo primero permite acotar el ámbito de nuestra indagación a entidades físicas ubicadas en el tiempo y en el espacio, radicadas en el contexto de relaciones sociales que valorizan la referencia territorial a unidades político administrativas, por ejemplo, el estado de Coahuila, la región sureste o los municipios de Saltillo, Ramos Arizpe y Arteaga.

En esta perspectiva lo local adquiere concreción y relevancia porque podemos inquirir por las formas específicas en que determinados actores sociales, mediante diferentes prácticas, inciden en la reproducción del capital y en las formas de concretar las relaciones de poder. En cambio, cuando nos preguntamos por el espacio como un flujo de interacciones ponemos énfasis en las relaciones económicas propias de la globalidad, de suerte tal que podemos indagar en decisiones y prácticas sociales que toman las empresas y las instituciones en función de consideraciones que nos hablan de los criterios de valorización del capital trasnacional, enfatizando por tanto las premisas de productividad y viabilidad del capital (Aboites et al., 2007). Veamos la manera como un líder

campesino interpreta una parte de su cotidianidad para ilustrar lo dicho.

-Acostumbras la tierra a lo bueno y después cuando tú quieras sacarle algo bueno, la tierra no te da ¿por qué? Porque la tierra va a esperar que le eches siempre fertilizante y que le estés poniendo y vas a tener una tierra intoxicada a ciertos años, pero bueno la gente lo ve desde otro punto de vista.

Me decían en Villadiego “es que esto se puede hacer también allá”.

Sí, lo que pasa es que allá son condiciones completamente diferentes; yo prefiero pastorear mi ganado porque yo sé que de allí voy obtener lo que no me puede dar la tierra, ¿por qué? porque a veces en el temporal es difícil, es un albur que uno se juega, entonces uno tiene que conjugar con las economías de escala, ¿cómo? de dónde voy sacando, desde lo que es tener mi ganado, tener mis borregas y entonces eso yo le voy metiendo a la tierra, pero lo voy transformando en carne y, al vender mis animales, yo saco mi ganancia de los animales.

¿Aquí la idea sería dejarle la capa de rastrojo para ver si te baja la erosión? (GAM)

Mira eso lo hacía la gente antes, pero no lo hacía precisamente con maíz, pero lo hacía con una mala hierba que le llaman la maroma, esa forma un colchón. Entonces había gente que la quemaba pero por ejemplo mi abuelo y mi padre ellos acostumbraban dejarlo y para el siguiente año lo que hacían era de que conservaba la humedad totalmente y ellos ya después nomás pasaban una rastras de ramas o un palo, nada más para molerlo y entonces si metían la siembra, pero tenían todo a la humedad.

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Ahorita, te digo, ha habido un cambio, una transformación y ¿cuál ha sido el por qué de esa transformación? viene la reforma del artículo 27. Anteriormente había costumbres en los ejidos muy diferentes a los que hay ahorita ¿por qué? porque antes la gente no le veía interés monetario a su tierra a sus terrenos comunales o a sus parcelas, todo se veía en común, como una explotación en común y no nada más de un ejido, sino de muchos ejidos.

El caso de aquí, anteriormente este agostadero se componía no se de 40 o 50.000 hectáreas, ¿por qué? porque eran los agostaderos de Huachichil, los agostadero de Chapultepec, los de Santa Fe, de Cuauhtémoc, de El Recreo, de la Trinidad, del mismo Jagüey en donde los animales pastaban libremente, pero entra la reforma al artículo y dicen ¡ahora todos son propietarios! y ¿qué ha sucedido? Cada ejido empieza a cercar sus tierras y eso ¿qué es lo que pasa? que empiezan a reducirse los agostaderos para cada uno de esos ejidos y por lo tanto, viene la sobreexplotación de esos agostaderos que quedaron reducidos a cantidades pequeñas, con una cantidad de animal extremadamente alta, en donde ahorita, ya por ejemplo, ya traemos invertido el coeficiente, podríamos decir que a la mejor el coeficiente debe ser 7 hectáreas por una vaca y a la mejor ahorita necesitamos 50 hectáreas para una vaca, entonces entra el interés por un lado y por otro lado entran las fábricas, la Chrysler, estoy hablando muy en particular de ésta zona y bueno pues eso empieza a dar valor, pasa la misma carretera y bueno, pues eso empieza a dar valor a los terrenos y todo mundo empieza a cercar.

Pero la gente en lo que no piensan es que hay una sobre explotación del agostadero y ya hay una sobre explotación de los recursos y no se está haciendo nada por contrarrestar. Y luego vienen los programas de gobierno en

donde apoyan con más ganado, sin hacer estudios previos así se puede o no incrementar la cantidad de ganado, sobre todo caprino, porque sabemos que el ganado caprino es un depredador de los agostadero, porque se va acabando con todo y si no se le da un buen manejo, al rato vamos a tener unos desiertos aquí. Entonces la gente no piensa en eso, sino piensa y muy válido, porque ellos quieren tener un cinco, tener alguna ganancia, pero muchas veces, inconscientemente, están destrozando los recursos naturales y que yo creo que ahorita es uno de los problemas fuertes que hay, y no nada más aquí, sino que adonde vaya uno.

¿Aquí metieron algún programa de esos de ganadería? (GAM). Así es. ¿Quién lo metió? (GAM) SAGARPA. ¿El gobierno federal les dio cabras sin hacer estudios?. ¿En qué año fue eso? (GAM). En 2001 o 2002 y SEDESOL. Entonces nosotros tenemos 3000 hectáreas de agostadero y traemos de animales arriba de 6000, andamos mal y si no se le da importancia a lo que es la productividad o la producción, más bien en el área agrícola, peor tantito (Comunicación Personal, 2003).8

Claramente se aprecia que el campesino piensa su realidad desde los referentes de lo que es su lugar, de ahí toma los elementos para entender e interpretar su tiempo, por ejemplo las practicas de labranza que incorporan materia orgánica en la parcela, el manejo de agostaderos, la venta de terrenos ejidales y la valoración de los animales como parte de una unidad productiva que es a su vez elemento de la región en que se inserta, implícitamente pensada desde

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8 Entrevista con Francisco Zamora realizada el jueves 17 de julio del 2003 a las 11:30 horas en el ejido Jagüey de Ferniza, municipio de Saltillo, Coahuila.


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la dimensión económica: “anteriormente este agostadero se componía no se de 40 o 50,000 hectáreas” y, desde la social, política y de poder: “la gente en lo que no piensan es que hay una sobre explotación del agostadero y ya hay una sobre explotación de los recursos y no se está haciendo nada por contrarrestar luego vienen los programas de gobierno en donde apoyan con más ganado, sin hacer estudios previos a sí se puede o no incrementar la cantidad de ganado entonces la gente no piensa en eso sino piensa, y muy válido, porque ellos quieren tener un cinco, tener alguna ganancia”

Es evidente que Pancho no está reflexionando en el espacio como un flujo de interacciones, ni como tal en las relaciones económicas propias de la globalidad, pero de su narración podemos entresacar los elementos que hacen de la globalidad un flujo de información, conocimientos o capital. Por ejemplo podemos analizar la racionalidad, los actores, las instituciones, los valores, en fin las prácticas sociales que resultan de una lógica económica de valorización del capital que hace del mercado de bienes v. gr. las tierras ejidales, un aspecto a transformar en nuestra realidad, etc.

Asumir que la naturaleza sólo existe como referencia al lugar y por ende a las culturas que se recrean y constituyen en esa referencia, por eso los modelos de la naturaleza están anclados al lugar, a las prácticas sociales, a las racionalidades culturales, ecológicas y económicas de los lugares (Escobar, 2000) de suerte tal que la reproducción del capital, su legitimidad o su resistencia depende de que en cada lugar determinadas prácticas sociales se asuman como viables y deseables. Por ello, si aceptamos que la sustentabilidad es un principio etnocentrista, se puede comprender que en distintos lugares su concreción incorpore las practicas de una agricultura capitalista y

de una agricultura que en una o varias de sus actividades confronten y resistan al capital. Por ejemplo la agricultura orgánica, vista como un negocio lucrativo y como una expresión de la pobreza rural.

Hoy como ayer la condición básica de la reproducción del capital refiere al éxito que tenga en imponer una visión del mudo proclive al capital y esto significó hacer de la Revolución Verde un discurso hegemónico en el que actores y gobiernos argumentaban la racionalidad de sus acciones con base en ese paradigma, sin embargo, a lo largo de las últimas décadas otro modelo tecnológico y social esta imponiéndose: el sustentado en la revolución genética (organismos genéticamente modificados OMG) y más recientemente articulado con la nanotecnología.

Comparte con el primero la pretensión universalista de su conveniencia e imposición y a diferencia del pasado éste se gesta en las empresas y en los organismos internacionales, aunque su resonancia incluye a las instituciones académicas, por ello es importante analizarlo y confrontarlo desde la referencia del lugar, pues sólo así podemos evidenciar sus aciertos, insuficiencias e incluso sus falacias, máxime que persiste el argumento de combatir el hambre e incorpora el axioma de que puede ser ecológico o amigable con el ambiente, es decir, sustentable.

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SECCION II

Biofertilizantes, Bacterias Promotoras del Crecimientoy Biofumigación

H. PERALTA-DÍAZ. Centro de Ciencias Genómicas, Universidad Nacional Autónoma de México. Chamilpa, Cuernavaca, Mor., México.

Resumen

La tendencia de la agricultura sustentable es regresar a los antiguos modelos de cultivo, mejorados en bases científicas, que han demostrado ser menos perjudiciales al ambiente y requieren menores insumos. Entre estos están los cultivos de cobertura, cultivos mixtos, cero o mínima labranza, composteo, etc. El caso de los biofertilizantes microbianos no podía ser la excepción. Por ejemplo, se sabe que desde la antigüedad se hacía rotación de leguminosa-cereal para utilizar los restos del nitrógeno fijado en el primer cultivo e incorporarlo al

Azospirillum, Micorrizas y Rhizobium. Biofertilizantes Microbianos para una Agricultura Sustentable

Azospirillum, Mycorrhiza and Rhizobium. Microbial Biofertilizers for a Sustainable Agriculture

segundo. Los biofertilizantes en base a microorganismos se revelan como una estrategia importante para lograr una agricultura sustentable. Su utilización permite disminuir insumos químicos y, además de reducir el impacto ambiental desfavorable de los últimos, permite obtener ahorros económicos, incrementar rendimientos, mejorar la salud general de las plantas y regenerar paulatinamente las características físicas, químicas y biológicas de los suelos. Entre los organismos microbianos más empleados y mejor estudiados encontramos a Rhizobium (y sus géneros relacionados) y Azospirillum, entre las bacterias, y los hongos micorrícicos arbusculares como Glomus, entre otros. Rhizobium fija nitrógeno del aire y lo transfiere a las leguminosas, con lo cual puede suplir la mayor parte de la demanda de nitrógeno de las plantas. Azospirillum, un fijador de nitrógeno de vida libre, además produce fitohormonas que promueven el crecimiento y expansión de las raíces de un sinnúmero de plantas. Por otra parte, Glomus, una micorriza arbuscular, se asocia estrechamente con las raíces y solubiliza fósforo, haciéndolo asimilable por las plantas. De esta manera, estos tres organismos forman un recurso biotecnológico importante con ventajas claras para los cultivos agrícolas basados en un enfoque sustentable.

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Abstract

The tendency of sustainable agriculture is to return to the old models of agriculture (although improved on scientific bases) that have been demonstrated to be less detrimental to the environment, as well as requiring fewer supplies. Among these we have the cover cultures, mixed cultures, minimal or no-tilling, composting, etc. The case of microbial biofertilizers is not an exception. For example, a strategy known since antiquity is crop rotation made with legume-cereal cultures, intended to use the remnants of the nitrogen fixed in the first culture and incorporate it into the second one. These biofertilizers based on microorganisms are revealed as an important strategy to reach a sustainable agriculture. Using them allows growers to diminish or eliminate chemical supplies, and also to reduce their unfavorable environmental impact, allowing growers to obtain economic savings, increased yields, improved general health of the plants and regenerate the physical, chemical and biological characteristics of the soil. Among the best studied microbial organisms we find Rhizobium (and its related species) and Azospirillum in bacteria, and the arbuscular mycorrhiza in the fungi (such as Glomus). Rhizobium fixes nitrogen from the air and transfers it to the legume. Azospirillum, a free living nitrogen fixer, also produces phytohormones and promotes the growth and the expansion of the roots in several plants. On the other hand, Glomus, an arbuscular mycorrhiza, is closely associated with the roots and solubilizes phosphorus, allowing it to be assimilated by the plants. In this way, these three organisms form an important biotechnological resource with clear advantages for agriculture with a sustainable approach.

Introducción

La meta de la agricultura moderna hasta ahora ha sido lograr altos rendimientos por unidad de superficie y un crecimiento de la producción de alimentos, usando los métodos introducidos en la revolución verde, sin considerar la durabilidad de la producción, la compatibilidad social y el impacto ambiental. Los éxitos de la revolución verde fueron importantes, pero el rendimiento ya está estancado y las consecuencias ambientales y sociales son negativas, ya que en varias regiones de los países en desarrollo se manifiesta una pérdida de la diversidad biológica, una disminución de los recursos forestales, la erosión del suelo, cambio climático, la deforestación y un aumento de las tensiones sociales. Para esta problemática se necesitan encontrar soluciones urgentemente.

Los biofertilizantes para uso agrícola son elaborados con diferentes microorganismos que presentan un efecto positivo sobre algunos procesos de descomposición y síntesis que se dan en el suelo; los microorganismos se crecen en medios de cultivo específicos (o se propagan en condiciones adecuadas) para luego adicionarlos a un soporte o sustrato que aporta el medio para la sobrevivencia y conservación de los microorganismos. Dichos productos pueden ser líquidos o sólidos, los cuales, una vez aplicados al suelo, a las semillas o a las plantas, encuentran las condiciones adecuadas para iniciar su actividad biológica (mayor velocidad de descomposición de sustratos y aporte de nutrientes, entre otros). Estos productos pueden contener uno o más microorganismos, de tal forma que se mantengan los principios básicos de ecosistemas naturales, los cuales, son sostenibles por sus constituyentes, la calidad y cantidad de sus poblaciones. Otro aspecto importante es que los suelos presentan grandes variaciones con respecto al tipo y número de microorganismos. Generalmente los suelos más

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fértiles, menos degradados, con más contenido de materias orgánicas y menos contaminadas con productos químicos, permiten mantener altas poblaciones de microorganismos, con una mayor diversidad de especies. También, el éxito en la aplicación de inoculantes dependerá del conocimiento de los requerimientos nutricionales del cultivo, así como de su interacción con otros microorganismos, incluyendo su habilidad para coexistir en cultivos mezclados, tanto antes como después de su aplicación al suelo.

Tomando en cuenta lo expuesto, la utilización de los biofertilizantes en los sistemas productivos es una alternativa viable y sumamente importante para lograr un desarrollo agrícola ecológicamente sostenible, ya que permite una producción a bajo costo, no contamina el ambiente y mantiene la conservación del suelo desde el punto de vista de fertilidad y biodiversidad. En la actualidad, el uso de biofertilizantes, aplicados como inoculantes dentro de los sistemas de producción agrícola, está teniendo un gran auge, especialmente para lograr una mayor disponibilidad de nutrientes que permitan un rendimiento mayor de los cultivos, con la conservación del medio ambiente y una mayor tasa de retorno de la inversión.

Azospirillum. La bacteria promotora del crecimiento vegetal más versátil y mejor estudiado. Azospirillum fue descrita inicialmente en los 70s por Johanna Dobereiner en Brasil y es actualmente uno de los organismos promotores del crecimiento de las plantas mejor estudiados. Sin embargo, a pesar del efecto benéfico (sobre una gran variedad de plantas y en varios tipos de suelo) que ejerce sobre la nutrición general de los cultivos, su empleo como biofertilizante ha tenido algunos obstáculos, principalmente debido a inconsistencias en el desempeño de los productos y a agricultores con escasa experiencia

en los cuidados y aplicación de microorganismos. Más recientemente empezaron a surgir empresas en Sudamérica y Europa que ofrecen una calidad estándar del inoculante y asesoría para su uso, ya que se ha encontrado que las mejores eficiencias se alcanzan con aplicaciones y seguimiento cuidadosos de los cultivos. Además de tener el potencial de fijar nitrógeno y producir hormonas vegetales como el ácido indol acético (IAA) y vitaminas (tiamina, niacina, ácido pantoténico), su capacidad de producir el polímero poli-beta-hidroxibutirato (PHB) como plástico biodegradable de uso médico ha encontrado aplicación industrial, además de la degradación de contaminantes en aguas residuales.

Aislamiento e identificación. Azospirillum es una alfa proteobacteria, microaerofílica, de forma vibroide y pleiomórfica que produce una gran cantidad del polímero PHB en forma de gránulos. En cultivos tardíos se observa una mayor proporción de células diferenciadas de protección, llamadas quistes, que tienen forma ovoide y pared gruesa. Crece en medio con rojo Congo e incorpora el colorante dando colonias brilantes y rojas intenso, aunque es posible encontrar colonias mutantes que no incorporan el colorante. Azospirillum tiene una amplia distribución geográfica mundial, ya que cubre de las zonas tropicales a las templadas. La especie aislada de Azospirillum dependerá del pH del suelo. Se han aislado de la superficie rizosférica de una gran variedad de plantas que incluyen cereales como maíz, trigo, arroz, sorgo, avena y pastos. Pero también de agave, cactáceas, cafeto, piña, e inclusive hongos. Esto nos indica que la bacteria puede establecer una asociación generalizada con las plantas. Las especies descritas a la fecha son A. brasilense, A. lipoferum, A. irakense, A. amazonense y A. halopraeferans. Las especies de Azospirillum difieren en su capacidad para utilizar diversas fuentes de carbono


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y nitrógeno, pero en general pueden crecer en mono y disacáridos, alcoholes polihidroxilados (como glicerol y manitol) y ácidos orgánicos como el málico y succínico, además de varios aminoácidos.

Las bacterias del género Azospirillum pueden aislarse fácilmente de la rizósfera de plantas o árboles. El medio de cultivo más usado es el Nfb semigelificado, libre de nitrógeno, con malato como fuente de carbono. Con este medio se evalúa también la capacidad fijadora de nitrógeno de la bacteria y el crecimiento es en forma de película blanca y densa en la interfase del medio de cultivo. Debido a la excreción de metabolitos ácidos, es capaz de virar el azul de bromotimol. La adaptación de Azospirillum a la rizósfera inicia con la germinación de la semilla. La interacción de la bacteria con las raíces de las plantas consta de dos etapas. La primera es una adsorción rápida pero reversible a la raíz, que depende de adhesinas bacterianas y la segunda un anclaje firme e irreversible que al parecer depende de un polisacárido extracelular.

Beneficios del uso de Azospirillum. Después de varios años de experimentación, en general se han observado varios beneficios derivados de su aplicación: incrementos significativos en rendimiento de 10 a 35%, un mayor desarrollo del sistema radical lo que impacta en una mayor superficie para absorber nutrientes y también una mejor estabilidad de la planta, incremento en contenido de nitrógeno, fósforo, potasio y otros minerales. En la mayor aplicación de Azospirillum en México, cubriendo cerca de dos millones de hectáreas de maíz, se obtuvieron incrementos en producción de 26% en promedio (Caballero). En experimentos realizados en otros cultiuvos, con suelos y regiones climáticas diferentes se observó éxito en el 60-70% de los casos (Okon e Itzigsohn, 1995) y cuando se redujeron las tasas de fertilización química,

el éxito alcanzó el 90%. La reducción a la mitad de la fertilización nitrogenada, en conjunto con la inoculación, ha permitido similares rendimientos en varios cultivos, con los beneficios indirectos al suelo y al ambiente que esto representa.

Producción de Azospirillum. En el laboratorio se crece en medio rico como peptona-levadura a 30 ºC con agitación de 200 rpm. En la industria se emplea un medio definido de sales para crecer a la bacteria. Los componentes son: extracto de levadura (0.15 g/lt), ácido málico (5), hidróxido de potasio (4), fosfato dipotásico (1), cloruro de amonio (0.3), cloruro de calcio (0.02), cloruro de sodio (0.1), sulfato de magnesio (0.2), molibdato de sodio (0.002), sulfato de manganeso (0.01) y cloruro de hierro (0.015) con pH 6.8-7. El cultivo debe alcanzar la fase exponencial, debido a que en ésta la bacteria presenta una mayor proporción de estructuras de resistencia (como quistes) para evitar desecación y así puede sobrevivir mejor a las condiciones de envase y liberación al suelo o al contacto con la semilla. El sustrato para el biofertilizante más usado es turba neutralizada con carbonato de calcio y en esta presentación sobrevive adecuadamente a temperatura ambiente por cuatro meses. Se han ensayado otros sustratos y métodos. Uno interesante es el atrapamiento de las células en perlas de alginato (en el rango de 200 micras a 6 milímetros) agregadas con suero de leche y seguido de una deshidratación lenta y controlada. En esta forma su preservación se alarga considerablemente y las perlas con Azospirillum, secas y molidas, pueden usarse también para recubrir las semillas (pre-inoculación). Una ventaja adicional es que el material es completamente biodegradable y no se incrementa la adición de materias extrañas al suelo.

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Aplicación de Azospirillum. En el caso del soporte con turba, el contenido se mezcla con la semilla, se agrega un adherente provisto en el producto y agua suficiente para humedecer y propiciar la adherencia del material a la semilla. Se dejan unos minutos a la sombra para perder humedad y está listo para sembrar. También es posible agregar dosis adicionales al cultivo cuando éste se encuentra ya establecido mediante el agua de riego, principalmente en el caso de árboles. La dosis normalmente es de cerca de medio kilo por hectárea en el caso de semillas como maíz y sorgo, cebolla, jitomate, pepino, calabaza y chile; un kilo en el caso de cebada, avena y trigo; y medio kilo diluido en dos metros cúbicos de agua de riego para frutales y cultivos como aguacate, plátano, cafeto, limón, naranja, mandarina y toronja. Se recomienda disminuir un tercio o a la mitad la fertilización nitrogenada, debido a que ésta es inhibitoria para las actividades biológicas de la bacteria. También evitar la exposición al sol de las bolsas con el biofertilizante y no almacenar en lugares con temperaturas ambientales altas.

En cuanto a medidas de precaución, la bacteria es inocua para los humanos pero es preferible seguir las precauciones básicas que rigen el buen uso y manejo de plaguicidas, como por ejemplo: usar ropa protectora (overol), mascarilla y guantes. También evitar el contacto con los ojos, así como la inhalación o ingestión del producto. No fumar, comer o beber durante el uso, manejo o aplicación del producto.

Incompatibilidad con otros productos. Entre los herbicidas más usados en cereales que potencialmente pueden afectar a Azospirillum está el ácido 2,4, dicloro-fenoxi-acético, que a bajas concentraciones inhibe su crecimiento. Otro herbicida común como Thiobencarb no tiene efecto adeverso sobre A. lipoferum, pero sí sobre

A. brasilense. Algunos como Alachlor y Metalochlor disminuyen su capacidad de fijación de nitrógeno pero el efecto es transitorio. Los del tipo de sulfonilurea como Chlorosulfuron y Rimsulfuron inhiben el crecimiento de la bacteria. El empleo combinado con surfactantes incrementa la toxicidad (Bashan y Olguín 1997). El biofertilizante no es compatible en general con el uso de de bactericidas, aunque algunos basados en sales de cobre no muestran efectos nocivos sobre la sobrevivencia de Azospirillum. Fungicidas como Thiram y Captan son muy tóxicos para la bacteria. Algunos insecticidas como Thiodan inhiben su crecimiento y su capacidad fijadora de nitrógeno. Sin embargo, puede tolerar bien al Diflubenzuron y al Carbofuram (comúnmente empleados en cultivos de arroz). Entre otros insecticidas, solamente Bidrin no inhiben a la bacteria pero Kelthane, Thiodan, Lorsan, Folidol y Sevin reducen su desarrollo y motilidad

Micorrizas. El hongo clave en el desarrollo radicular de las plantas. Con el término micorriza se define a un extenso grupo de hongos que se asocia estrechamente con las raíces de plantas y árboles. La palabra micorriza está formada por los términos griego mikos (hongo) y latino rhizo (raíz). La historia evolutiva de las micorrizas se remonta a más de 400 millones de años, especialmente al período devónico, a partir del cual los hongos y plantas evolucionaron hasta lo que son hoy en día. El botánico Albert Bernard Frank creó, en 1885, el término micorriza para designar la asociación que se producía entre las hifas de algunos hongos del suelo con los órganos subterráneos de la gran mayoría de las plantas superiores.

Muchos autores definen a las micorrizas como la asociación simbiótica entre determinadas especies de hongos del suelo y las raíces (pequeñas), de diferentes especies de plantas. Es decir, que se trata de la unión

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armónica y estrecha, de ayuda mutua, entre un hongo y las raíces de una planta. Esto implica el establecimiento de una gran dependencia entre el hongo y la raíz, de manera tal que el primero se integra al sistema radical formando parte del mismo, dependiendo su desarrollo de la planta hospedante, la cual puede tener también un amplio nivel de dependencia del hongo, formando un sistema compacto y homogéneo. El hongo desarrolla un filamento micelial (micelio o conducto extenso, compuesto por muchas hifas) a modo de sistema radical y que es altamente efectivo porque ayuda a la planta a adquirir diversidad de nutrientes y agua del suelo. También el hongo, al extender el área radical, facilita que la planta incremente su capacidad de sostenerse físicamente en dicho suelo, mejorando su resistencia y adaptabilidad.

A cambio, el hongo recibe hidratos de carbono como azúcares y almidones que necesita para su alimentación, provenientes de la fotosíntesis de la planta. Así, gracias a la actuación de la micorriza se ve favorecido el crecimiento y desarrollo tanto de la planta como del hongo. La mayoría de las plantas realizan esta simbiosis con los hongos, pero es necesario que las condiciones ambientales sean favorables a ambos. Como es lógico, las micorrizas se formarán de preferencia en los suelos de los bosques húmedos ricos en materia orgánica. Las micorrizas se hallan presentes no sólo en las plantas arbóreas, sino también en las herbáceas perennes e incluso en las anuales, como el trigo; y son especialmente frecuentes en los terrenos ricos en humus. Gracias a las micorrizas, también las plantas inferiores pueden crecer y sobrevivir en terrenos con exceso de humedad. Esto puede suceder en especies desprovistas de clorofila, como son los casos de Neottia, Coralorhiza y Monotropa, en las cuales su alimentación depende totalmente del hongo. También los musgos, las hepáticas y los helechos, necesitan del hongo para su nutrición.

Efecto de la inoculación con micorrizas. La inoculación con micorrizas mejora la nutrición de las plantas mediante i) una mejor asimilación de los nutrientes en las plantas, ii) una mayor tolerancia de las plantas frente a factores de estrés: sequía, desequilibrios en el pH, altos contenidos de sales, exceso de viento, entre otros. Esto se debe a que facilita una adecuada evaporación-transpiración de la planta y un mejor funcionamiento fisiológico de éstas en sentido general; iii) al estar mejor nutridas las plantas, promueve una mayor resistencia frente a organismos patógenos, mejorando su salud sin aplicación de agrotóxicos; y iv) es fundamental en aquellas zonas o regiones, en las cuales los factores esenciales para la producción agrícola, se encuentran por debajo del estado óptimo para el desarrollo de las plantas (dunas de arena, suelos pobres, superficies devastadas, etc.). La inoculación provoca, de manera general, un marcado incremento en los procesos de absorción y traslocación de macro y micronutrientes como: nitrógeno, fósforo, potasio, calcio, magnesio, azufre, zinc, cobre, molibdeno, hierro, manganeso, entre otros.

Producción de Glomus. Las micorrizas presentan tres tipos de propágulos con diferente grado de capacidad de supervivencia y potencial infectivo para originar la simbiosis: las esporas de resistencia de los hongos, las raíces micorrizadas (o sus fragmentos, procedentes de plantas preexistentes) y los agregados de hifas que sobreviven en el suelo. La primera es la más adecuada. La condición necesaria para propagar y obtener esporas de micorriza, de por ejemplo Glomus intraradices, es una planta hospedadora en situación de estrés. Por ello debe realizarse una selección cuidadosa de hospedadores y condiciones de clima y suelo. Por ejemplo, dos plantas útiles para este fin son el sorgo y el pasto. El estrés se logra realizando varios cortes durante la etapa de crecimiento.

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Se realizan de tres a cuatro cortes. En estos cortes se forza la producción de esporas, que son las estructuras útiles para producir el biofertilizante. Cuando la planta recupera su follaje, las esporas germinan, infectan las raíces y producen micelio. En el próximo corte hay mayor cantidad de micelios que producirán esporas, de esta manera la producción sigue una cinética de producción que llega a un límite después de cuatro cortes, aunque esto es variable y requiere calibrarse para cada tipo de suelo y planta hospedadora.

Cuando el número de esporas es adecuado, al menos 30 por gramo, se mantiene sin humedad, se colecta y se envasa. La identificación e cuantificación se hace mediante un ensayo de aislamiento como el de Gerdeman para estereoscopio o microscopio con cámara de Neubauer. Partir de 10 gramos de tierra seca y agregar 10 veces de volumen de agua. Agitar, verter en tamices, de mayor a menor malla. Lavar con agua abundante. Del tamiz de 58 micras recoger la materia fina. Poner en tubo de centrífuga, agregar al fondo 20 ml de solución de sacarosa al 72% y 10 ml de tween 80. Equilibrar los tubos y centrifugar 5 min a 2 mil rpm. Sacar con cuidado la fase encima de la de sacarosa y pasar al tamiz de 58 micras y lavar para eliminar restos de sacarosa. Observar al microscopio. Para otros tipos de micorriza, con diferente tamaño de esporas, éstas se colectan en mallas más abiertas o cerradas por lo que se requiere realizar ensayos para determinar la malla adecuada.

Aplicación de las micorrizas. En el caso de esporas, la tierra en que se cultivó la micorriza se homogeniza y se limpia de restos de raíces y piedras. Para aplicar se agrega agua y un adherente y se mezcla con la semilla. En este paso se puede combinar con biofertilizantes de Azospirillum o Rhizobium para potenciar el efecto. La semilla tratada con

fungicida puede inhibir a la micorriza.

El mejoramiento biotecnológico de Rhizobium y el largo camino al campo. El fríjol es el segundo cultivo en importancia en México y el primero en la dieta del segmento de población con menos recursos económicos (aunque también se consume ampliamente en el resto de América Latina, África, Asia y parte de Europa). Es un alimento esencial debido a su aporte de proteínas y aminoácidos. En la coyuntura actual, con la entrada libre de aranceles de fríjol y maíz, es vital aplicar estrategias de producción que lo hagan competitivo, pero que también representen beneficios para una agricultura sustentable y más amigable con el ambiente. En el Centro de Ciencias Genómicas (antes CIFN), basados en estudios de la genética y regulación de la fijación de nitrógeno, obtuvimos una serie de cepas mejoradas de la bacteria Rhizobium etli, que al aplicarse como biofertilizante en frijol, incrementa significativamente su rendimiento y lo más importante: mejora el contenido nutritivo del grano. En esta sección se presentan algunos antecedentes que llevaron al proceso de mejoramiento genético y los resultados de los ensayos de invernadero, campo experimental y con productores. Además de mostrar un recuento del trabajo realizado, intenta dar una idea del largo proceso que recorren las innovaciones científicas-tecnológicas para llegar al campo.

La fijación biológica de nitrógeno y Rhizobium. El nitrógeno es un elemento esencial para los organismos vivos. Está presente en las proteínas y los aminoácidos. Aunque los cultivos también requieren fertilizarse con fósforo y potasio, en el suelo la escasez principal es de nitrógeno. La fertilización nitrogenada implica altos costos económicos para el agricultor, pero los efectos más serios de la fertilización masiva en el mundo son ambientales:

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el deterioro de los suelos, la contaminación ambiental por la fabricación de fertilizantes y la contaminación con productos nitrogenados de mantos acuíferos superficiales y subterráneos. La abundancia de compuestos nitrogenados en el agua produce el fenómeno denominado eutrofización, que es el crecimiento anormal de bacterias que utilizan estas ricas fuentes nutritivas. Con ello, agotan el oxígeno disuelto en el agua y producen la muerte masiva de peces. Asimismo, el consumo de agua con alto contenido de compuestos nitrogenados como nitratos y nitritos produce severos daños a la salud humana. Por otro lado, una fracción importante del nitrógeno agregado como fertilizante es convertido en óxido nitroso por bacterias desnitrificantes. Este compuesto es un gas con efecto invernadero 100 veces más potente que el dióxido de carbono y se constituye como uno del contaminante clave para el calentamiento global.

Hay un inmenso reservorio de nitrógeno en la atmósfera, donde constituye el 79% del total gaseoso. Sin embargo, está en una forma química tan estable, que es imposible que los organismos como plantas y animales puedan asimilarlo. El nitrógeno presenta un ciclo natural por el que a través de transformaciones químicas forma parte de la biosfera y, después de los ciclos vitales de los organismos, regresa a la atmósfera. La fijación de nitrógeno atmosférico es un proceso importantísimo que pueden realizar solamente algunas bacterias. Se dividen en dos tipos, las fijadoras de vida libre y las de vida simbiótica. Estas últimas hacen el aporte mayoritario y destaca la asociación de Rhizobium con leguminosas en estructuras especializadas en la raíz, llamadas nódulos. A su vez, las leguminosas es una de las familias de angiospermas más extendidas en el planeta, con cerca de 11,000 especies, que incluye árboles, arbustos y plantas de gran importancia agrosilvícola. Por ejemplo, alfalfa, trébol, fríjol, soya, chícharo, haba, lenteja

y cacahuate. En condiciones favorables, las leguminosas como haba y chícharo pueden obtener hasta el 90% de sus requerimientos de nitrógeno mediante la fijación simbiótica con Rhizobium leguminosarum, mientras que la soya asociada a Bradyrhizobium japonicum puede obtener del 40 al 60%. El frijol es uno de los cultivos con menor eficiencia de toma de nitrógeno.

La bacteria Rhizobium es un bacilo corto, algunas veces pleiomórfico, da tinción negativa de Gram, aerobio estricto, no forma esporas, móvil por flagelos perítricos o un solo flagelo lateral. La familia Rhizobiacea es un género heterótrofo, común en el suelo, su temperatura óptima de crecimiento en condiciones artificiales es de 25 ºC y su pH óptimo es de 5 a 8. La nomenclatura de las especies se dio originalmente por el tipo de leguminosa de las cuales se aisló, reflejando un perfil de especificidad por la planta hospedadora. La cepa CFN42 de Rhizobium etli fue aislada en Celaya, caracterizada y nombrada con el náhuatl para frijol (etl) por la Dra. Esperanza Martínez (CCG).

El establecimiento de la simbiosis entre Rhizobium y la leguminosa, para fijar el nitrógeno, es un proceso complejo, donde la formación de nódulos se da en etapas sucesivas de interacción entre los dos organismos. La raíz de la planta exuda un amplio espectro de compuestos, entre los cuales los flavonoides son quimioatrayentes para Rhizobium. En la bacteria se produce una cascada de señales en respuesta al flavonoide y se produce un factor de nodulación, que se secreta e induce la deformación y alargado de pelos radicales y la transformación del meristemo que dará origen al nódulo. La bacteria se adhiere a la raíz y mediante un canal o hilo de infección penetra al nódulo en formación. Dentro, la bacteria se convierte en bacteroide, deja de reproducirse e inicia la fijación de nitrógeno (Steenhoudt y Vanderleyden, 2000). Se habían

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realizado varios intentos de tratar de mejorar el desempeño fijador de Rhizobium (asociado a chícharo, haba, alfalfa, etc.) pero con poca mejoría, de un 15% máximo, y sólo un ensayo llegó hasta el campo (Bosworth, 1994).

Mejoramiento genético de Rhizobium etli. La fijación demanda una cantidad de energía tan grande como 18 moles de ATP por mol de nitrógeno fijado, esto significa que el funcionamiento del nódulo consume cerca del 40% de la energía total de la planta. Por eso es de esperarse que el proceso esté fuertemente regulado. La catálisis es realizada por la nitrogenasa (NifHDK), pero participan otras veinte proteínas en la síntesis del cofactor Hierro-Molibdeno (o FeMo-co), la maduración de los complejos proteicos, etc. En general, la regulación es un proceso en cascada y la señal primaria es el oxígeno. En R. etli CFN42 se determinó que había tres repeticiones de los genes de nitrogenasa, pero la tercera versión estaba incompleta (Quinto 1985). En el laboratorio del Dr. Jaime Mora del CCG se encontró que, paradójicamente, las repeticiones completas se expresaban mucho menos que la trunca (Valderrama 1996). ¿Cómo era posible que el cultivo cuyo producto es el más importante para los mexicanos, tuviera como simbionte una bacteria condenada a una baja capacidad fijadora? Así que nos propusimos cambiar la historia. Para ello, tomamos la región promotora de alta expresión de la versión trunca y la acoplamos a un operón completo de la nitrogenasa nifHDK. El resultado fue que ahora la cepa tenía una actividad 40% más alta que la original, hacía rendir a la planta 45% más semilla en experimentos de invernadero, las plantas se notaban más vigorosas y grandes y lo mejor: la semilla producida de esta manera tenía 50% más nutrientes (determinado por la cantidad de nitrógeno por gramo de semilla) (Peralta, 2004).

Las pruebas de invernadero se repitieron durante tres años y en las diversas estaciones comprobamos que el efecto era constante. Estos incrementos son los mayores reportados a la fecha en Rhizobium a nivel mundial. En ese entonces accedimos a una cepa originaria de Colombia (denominada CIAT652) que resultó ser mejor fijadora que la mexicana CFN42 en fríjol en cerca del 20%. Encontramos que sus secuencias de los genes nifHDK eran casi idénticas. Entonces nos preguntamos a qué se debía la diferencia en desempeño. La respuesta fue que su metabolismo era claramente diferente, era más propensa a entrar en procesos semejantes a los de la simbiosis y además producía más energía en forma de ATP (Peralta, 2004b). La empleamos para recibir la construcción de nitrogenasa y la cepa fue mejorada marginalmente, en cerca de 10%. Seguimos buscando y retomamos una mutación que elimina el flujo de carbono hacia el polímero de reserva PHB (Cevallos, 1996). Obtuvimos la mutante correspondiente y le transferimos la construcción de la nitrogenasa. En este caso la cepa fue mejor que su silvestre en un 30% (Peralta, 2004b). Con este juego de cepas mejoradas consideramos que el problema de baja eficiencia de Rhizobium podía enfrentarse mejor. Es importante destacar que son cepas modificadas genéticamente pero no transgénicas, ya que el material utilizado para mejorarlas proviene del mismo organismo.

Inició entonces el proceso para llevarla al campo. Contactamos varios investigadores especialistas en el área con los cuales trabajar, dado nuestro desconocimiento de la experimentación piloto. Se requirió procesar un permiso ante la Dirección General de Sanidad Vegetal de la SAGARPA. Los ensayos se realizaron con la colaboración de investigadores del INIFAP durante tres años, en Celaya (Gto.), Texcoco (Méx.), Juchitepec (Méx.), Zacatepec (Mor.) y Cotaxtla (Ver.). Se establecieron 15 experimentos

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con cerca de 30 parcelas cada uno, en regímenes de riego, temporal y riego por goteo y con las variedades Flor de Mayo, Negro, Azufrado y Pinto.

Los resultados fueron interesantes, alcanzando incrementos del 30% en rendimiento con las cepas mejoradas (en comparación con tratamientos fertilizados) y al analizar la semilla obtenida en algunos de estos experimentos, encontramos incrementos de hasta 100% en contenido de nitrógeno (o valor nutritivo) en comparación con parcelas sin fertilizar. También encontramos que las cepas ocupaban una alta proporción de los nódulos (arriba de 60%), que es un factor importante para que el biofertilizante pueda ejercer su acción en los suelos que normalmente presentan poblaciones nativas de Rhizobium, muy competentes pero de baja capacidad fijadora.

Encontramos poco apoyo en las instancias públicas para promover el biofertilizante a nivel nacional. Procedimos entonces a tramitar una patente para que representara un mayor interés para la iniciativa privada. Como requisito, depositamos el organismo en la colección de cultivos de patente del Agricultural Research Service de Peoria, Illinois con número de acceso NRRL B30606. La patente nacional e internacional está en proceso (PA 2002/003920, PCT MX 03/0033). Establecimos un convenio de transferencia de las cepas mejoradas con la empresa Asesoría Integral Agropecuaria y Administrativa SA que, en su Biofábrica Siglo XXI SA en Cuautla, produce el biofertilizante y promueve su uso en el país. La labor de convencimiento con los agricultores ha sido ardua, principalmente por la desconfianza debida a experiencias infructuosas con otros biofertilizante; pero continúa. También establecimos ensayos directamente con productores en Guadalupe Victoria, Dgo. y Tuxpan, Nay. Se obtuvieron incrementos de 30% en producción

en promedio y después de calcular los costos se obtuvo una relación beneficio/costo 50% mayor con el uso del biofertilizante. El fertilizante químico representa uno de los mayores costos en los insumos; con el biofertilizante ese costo se reduce en quince a veinte veces.

Producción de Rhizobium. Es posible realizar en el laboratorio una producción modesta del biofertilizante. Se emplea medio rico de peptona (0.5%)-levadura (0.3%) y cloruro de calcio (7 mM), con antibiótico (ácido nalidíxico a 20 microgramos por ml), con agitación de 200 rpm y 30ºC de incubación. Se prepara un preinoculante que se crece por dos días y se inoculan matraces Fehrback de 2 litros para crecer otros dos días. Las células se centrifugan y se lavan con solución salina (0.8%) para eliminar los restos de medio rico, ya que es inhibitorio de la actividad simbiótica de Rhizobium. Las células se agregan al sustrato, que puede ser vermiculita, perlita (agrolita) o turba (molida y neutra) o mezclas con diferentes proporciones de estos materiales. La característica más importante que debe tener el sustrato es una alta capacidad de proveer poros para la sobrevivencia de la bacteria. Empacada en bolsa de polietileno puede permanecer viable por 4 meses a temperatura ambiente y por más de medio año en refrigeración. En líquido también es posible conservarla, a 4ºC, por unas tres semanas. En una escala mayor, como reactores, se crecen a 30ºC, se provee oxígeno con agitación y el medio puede ser rico (PY) o definido, de sales. Comúnmente se emplea el siguiente: ácido succínico 10 mM, cloruro de amonio 10 mM, fosfato básico de potasio 1.2 mM, sulfato de magnesio 0.8 mM, cloruro de calcio 1.5 mM, trazas de cloruro de hierro. En este caso, después de crecer por tres días no se requiere centrifugar y se puede envasar directamente. La concentración de bacterias debe ser del orden de 5x108 unidades formadoras de colonias por gramo para asegurar la cantidad suficiente de bacterias por semilla. Los lotes de

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biofertilizante deben ser evaluados para cuentas viables de la bacteria así como para una pureza razonable.

Aplicación en campo. La aplicación es muy sencilla. Si el biofertilizante está en bolsa, el contenido se mezcla con un poco de agua y adherente (normalmente provisto por el productor) y se mezcla homogéneamente. Se deja orear para mayor facilidad en la siembra manual y se procede como se acostumbre. En el caso de biofertilizante líquido es muy adecuado para sembradoras de precisión ya que se evitan los atascamientos que a veces suceden con el material con base en turba o vermiculita. Entre las precauciones típicas son similares a las mencionadas para Azospirillum: evitar que las bolsas o la semilla tratada se expongan al sol y sembrar el mismo día del tratamiento de la semilla. La bacteria no representa riesgo sanitario, pero se recomienda seguir las medidas ya mencionadas y lavarse las manos con agua y jabón después de manipular el producto. El biofertilizante es incompatible con bactericidas, aunque algunos fungicidas como Dithiram no son nocivos.

Otros beneficios y cultivos, y perspectivas. Durante la experimentación con el biofertilizante de Rhizobum hemos atestiguado beneficios adicionales en frijol; por ejemplo, una mejor salud de la planta en general, mayor vigor, menos ataque de plagas como mosquita blanca, menor tasa de picado de semilla por gorgojo y un ciclo vital ligeramente más cortó. Estos efectos necesitan reconfirmarse y determinar su magnitud. El biofertilizante se está utilizado también con fríjol como cultivo de cobertura asociado a acacias nativas en ensayos de manejo integral sustentable, para obtener grano y leña, en Tetlama, Morelos (Ivonne Toledo, CCG). Adicionalmente, se ha experimentado con cultivos distintos al fríjol y se han observado también varios de los beneficios mencionados.

Hay reportes publicados de que Rhizobium puede beneficiar, no precisamente por fijación de nitrógeno, a cultivos de hortalizas como betabel y zanahoria y también se ha encontrado asociado a la rizósfera y espacios intercelulartes de maíz en la milpa tradicional (Esperanza Martínez, CCG). Se requiere realizar más trabajo, no sólo en estos temas, sino también en la búsqueda de sustratos de bajo costo disponibles localmente, en producir biofertilizantes para otras leguminosas como alfalfa, soya, chícharo, haba y lenteja con aislados efectivos de las regiones de cultivo, probar combinaciones de organismos benéficos (Rhizobium-micorriza, Azospirillum-micorriza, Azospirillum-Rhizobium u otros como Bacillus-Azospirillum) y sus efectos, extender la vida útil de las presentaciones comerciales, etc.

Conclusiones

Se puede concluir que los microorganismos mencionados en este capítulo pueden ser los aliados naturales en una agricultura de bajos insumos, respetuosa con el ambiente y que brinde también beneficios a los productores y a los consumidores.

Agradecimientos. Al Dr. Jaime Mora, director del proyecto de Rhizobium y mi tutor del doctorado; a Yolanda Mora, Victor Bustos, Leslie Rincón, Maricela Tejeda, Ignacio Alvear y José Luis Zitlalpopoca; Pedro Burgos, Sergio Encarnación, Carmen Vargas, Esperanza Martínez, Brenda Valderrama y Alberto Mendoza; Javier Castellanos, Jorge Acosta y Aurelio Barrera del INIFAP; a Marcel Morales, ASIA y Biofábrica Siglo XXI (Nelson Morales, Carlos Alberto Hernández, Fabián Soto, Cruz Navarro, José Alicvaján Díaz, Sergio de los Santos) por promover los biofertilizantes en el país.

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Literatura Citada

A H Bosworth, M K Williams, K A Albrecht, R Kwiatkowski, J Beynon, T R Hankinson, C W Ronson, F Cannon, T J Wacek and E W Triplett. 1994. Alfalfa yield response to inoculation with recombinant strains of Rhizobium meliloti with an extra copy of dctABD and/or modified nifA expression. Appl Environ Microbiol. 60(10): 3815.

Caballero, J. 2001. El género Azospirillum. En Microbios en línea. Eds. E Martínez-Romero y JC Martínez-Romero México: UNAM, Coordinación de la Investigación Científica. 429 p.

Carmen Quinto, Humberto De La Vega, Margarita Flores, Jan Leemans, Miguel Angel Cevallos, Marco Aurelio Pardo, Ricardo Azpiroz, Maria De Lourdes Girard, Edmundo Calva, and Rafael Palacios. 1985. Nitrogenase Reductase: A Functional Multigene Family in Rhizobium Phaseoli. PNAS 82:1170-1174.

Humberto Peralta, Yolanda Mora, Emmanuel Salazar, Sergio Encarnación, Rafael Palacios, and Jaime Mora. 2004. Engineering the nifH Promoter Region and Abolishing Poly-ß-Hydroxybutyrate Accumulation in Rhizobium etli Enhance Nitrogen Fixation in Symbiosis with Phaseolus vulgaris. Appl. Environ. Microbiol. 70: 3272-3281

Oda Steenhoudt, Jos Vanderleyden. 2000. Azospirillum, a free-living nitrogen-fixing bacterium closely associated with grasses: genetic, biochemical and ecological aspects. FEMS Microbiology Reviews 24 (4), 487–506.

Peralta, H. 2004b. Elementos regulatorios de la transcripción de los operones reiterados de la nitrogenasa: Análisis en especies de Rhizobium nodulantes de fríjol. Tesis de Doctorado en Ciencias Biomédicas, UNAM. 103 p.

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Yoav Bashan and Gina Holguin. 1997 Azospirillum – plant relationships: environmental and physiological advances (1990–1996) Can. J. Microbiol. 43(2): 103–121.

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H. G. MENA-VIOLANTE, G. D. LEÓN-MARTÍNEZ, R. JIMÉNEZ-DELGADILLO, R. SERRATO-FLORES, S. VALDÉS-RODRÍGUEZ Y V. OLALDE-PORTUGAL. CINVESTAV, I.P.N. Depto. De Biotecnología y Bioquími-ca. Irapuato, Gto, México.

Resumen

Uno de los problemas que enfrenta la producción agrícola es lograr el balance químico y biológico que permita mantener la capacidad productiva del suelo. Las labores de cultivo impactan la condición del suelo y alteran dicho balance. Un componente esencial para mantener el equilibrio de los “agrosistemas” son los microorganismos que habitan la rizosfera, tales como los hongos micorrícicos arbusculares (HMA) que establecen una simbiosis mutualista con la mayoría de las plantas. Se ha reportado

Fundamentos Para Utilizar Hongos Micorrícicos Arbusculares Como Biofertilizantes

Fundamentals for the Utilization of Arbuscular Mycorrhizal Fungi as Biofertilizers

que la inoculación con HMA a especies de interés agrícola, optimiza la nutrición y el crecimiento de las plantas, y les permite superar situaciones de estrés biótico y abiótico. Los beneficios son mayores en suelos donde no existen poblaciones de HMA nativos, o han sido eliminadas por empleo de prácticas agrícolas desfavorables. El fósforo es sin duda un componente preponderante en la introducción de esta herramienta biotecnológica ya que puede inhibir la formación de la MA cuando se encuentra disponible en el suelo en cantidades suficientes; y por otro lado, promueve la formación de MA cuando no se encuentra disponible para la planta. Desde el punto de vista práctico, la inoculación de cultivos de interés con HMA permite el ahorro de fertilizante fosforado y a la reducción del número de riegos. Los HMA son altamente compatibles con bacterias fijadoras de nitrógeno y con algunos fertilizantes químicos como el sulfato de amonio. Además los síntomas de enfermedad por ataque de patógenos se ven atenuados. Otro aspecto fundamental de la producción agrícola que se ve positivamente influenciado por la utilización de HMA, es la calidad de los frutos. Los HMA constituyen entonces, una valiosa herramienta biotecnológica para el desarrollo de la agricultura sustentable.

Abstract

Conventional production practices impact soils

SECCION II


Capítulo 9

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altering the desirable chemical-biological equilibrium necessary for keeping the production capability of soils. An essential factor to reach equilibrium in “agrosystems”, is the presence of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), which associate with the roots of most plant species. It has been reported that commercial crop inoculation with AMF, enhances nourishment and plant development besides increasing the resistance to biotic and abiotic stress, especially in poor soils with low AMF population. From a practical point of view, AMF allows growers to save chemical fertilizers and to reduce supplied water during production. The AMF are compatible with the use of nitrogen fixing rhizobacteria and ammonium sulphate. Additionally, plant disease symptoms are reduced and fruit quality enhanced. That is why, AMF are considered a worthy tool for developing sustainable agriculture.

Introducción

Dentro del contexto de sustentabilidad es fundamental lograr el balance químico y biológico que permita mantener la capacidad productiva del suelo durante la producción agrícola. Sin embargo, existen múltiples factores que impactan la condición del suelo y pueden alterar dicho balance. Ejemplo de ello son las labores de cultivo, tales como la compactación del suelo y la aplicación de compuestos químicos (e.g. fertilizantes, pesticidas). Un componente esencial para mantener el equilibrio de los agroecosistemas son los microorganismos que habitan la rizosfera, ya que éstos soportan el desarrollo de las plantas por diferentes rutas (Bethlenfalvay y Liderman, 1992). La pérdida de alguna de las funciones de los microorganismos rizosféricos puede derivar en un desequilibrio y por consecuencia en la pérdida de sustentabilidad del sistema.

Entre los microorganismos que juegan un papel

vital en el mantenimiento del equilibrio químico-biológico antes mencionado, se encuentran los hongos micorrícicos arbusculares (HMA), grandes actores en el mantenimiento de la estructura del suelo (Bethlenfalvay y Liderman, 1992). Los HMA establecen una simbiosis mutualista con la mayoría de las plantas (aproximadamente 90%) denominada micorriza arbuscular (MA). Las MA ocurren de manera natural en la gran mayoría de las angiospermas, entre las que se incluyen cultivos de interés hortícola y frutícola de zonas templadas y tropicales (Smith y Read, 1997). En contraste con la enorme diversidad de las plantas huésped potenciales, los HMA se reducen a siete familias y no mas de 130 especies (Schubler y col, 2001). El ciclo de vida de los HMA se inicia en el suelo con la germinación de sus propágulos o esporas que desarrollan hifas o tubos de germinación. Estas hifas germinativas crecen al azar en busca de una raíz susceptible de ser colonizada. Si este encuentro se produce, se establece un diálogo estrecho y continuo entre la raíz y el hongo que involucra señales producidas por ambos organismos (Bécard y col., 1997; Harrison, 1997; Franken y Requena, 2001). Si el diálogo es fructífero, las células epidérmicas y corticales de la raíz son penetradas por el hongo provocando una mínima y transitoria reacción de defensa en la planta (Volpin y col., 1994; Lambais y Mehdy, 1995).

En las células corticales el hongo se diferencia formando las estructuras características conocidas como arbúsculos (Smith y Read, 1997). Una vez que la simbiosis ha sido establecida y es funcional, el hongo crece en el medio extrarradical, formando una extensa red tridimensional de hifas conocida como micelio extraradical o externo (Friese y Allen, 1991; Bago y col., 1998a). Smith y Read (1997) definieron el término “micorriza” como una “asociación en la que el micelio de un hongo provee de nutrientes minerales a una raíz”. Sin embargo, esta

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definición excluye el transporte de compuestos carbonados procedentes de la fotosíntesis de la planta huésped que son cedidos al hongo simbionte en las células corticales. Dicho transporte representa el 50% del transporte bidireccional en la fisiología de la MA como una verdadera simbiosis mutualista. De esta manera el HMA adquiere el C requerido por su condición de heterótrofo, y completa su ciclo de vida con la producción de nuevos propágulos para reiniciarán nuevas colonizaciones de raíces huésped.

Los efectos positivos en las plantas que forman MA se han documentado ampliamente, y comprenden cambios fisiológicos, resistencia y/o tolerancia a estrés hídrico, a la salinidad, y a determinados patógenos del suelo, incremento en la supervivencia al trasplante de plantas que provengan de cultivo in vitro o cultivo en charola almaciguera, además del mejoramiento en la calidad de frutos. Adicionalmente, se ha documentado que mejoran las propiedades físicas de los suelos (Miller y Jastrow, 1990). La utilización de los hongos micorrícicos en paquetes tecnológicos para uso agrícola y forestal requiere de la comprensión de las funciones de las micorrizas.

Cambios fisiológicos. Las plantas con micorriza en general realizan cambios en el estatus nutricional de las plantas (incorporación de P, N etc.), sin embargo, también se han reportado cambios fisiológicos. Así, las plantas que forman MA, alteran los niveles de substancias reguladoras de crecimiento, metabolitos secundarios, la fijación de nitrógeno por bacterias relacionadas a Rhizobium y tal vez uno de las alteraciones mas significativas son los cambios en el intercambio de gases (Davies y col., 1996, Rojas-Andrade y col., 2003). Las plantas formadoras de MA incrementan la tasa fotosíntetica, y este incremento es el resultado de modificaciones en las fases luminosa y oscura (Acosta-Avalos y col., 1996, Aguilera-Gómez y col.,

1999). Estos cambios están influenciados por el tipo de HMA, el material genético de la planta y de las condiciones ambientales (Aguilera-Gómez y col., 1998 y Aguilera-Gómez y col., 1999, Davies y col., 1996). Reportes mas recientes, sugieren que la fotorespiración en plantas de tomate se reduce y se puede mantener más tiempo la planta fotosintéticamente activa (Sánchez-Rocha y col., 2005).

Adquisición de nutrientes. El micelio extrarradical de los HMA sufre cambios en la expresión de genes relacionados con la absorción y transporte de nutrientes como el P, al mismo tiempo existen cambios en la estructura del micelio sufriendo una serie de ramificaciones (Bago y col., 1998a, b), por lo que se incrementa la superficie de absorción de la raíz y con ello la mayor toma de macro y micronutrientes (P, N, Ca, Mn, Mg etc), por esta razón se considera el principal órgano en la captación de nutrientes minerales de la MA. Por otro lado, es sabido que los HMA son los mediadores del intercambio de nutrientes entre plantas y otros microorganismos, debido a las múltiples interacciones que llevan a cabo entre otros hongos, plantas y su efecto sobre su entorno (micorrizosfera) (Allen y col., 2003).

Agregación del suelo. Las propiedades del suelo se ven alteradas por la presencia de las hifas extraradicales de los HMA que entretejen las partículas del suelo formando agregados. Se ha establecido que los HMA producen una gran cantidad de Glomalina, glicoproteína capaz de agregar el suelo (Rillig y Steinberg, 2002). Lo cuál resulta de particular importancia pues diversas propiedades de suelo que son críticas para el crecimiento de plantas y microorganismos, como la porosidad, aereación e infiltración de agua, se ven impactadas por la formación de dichos agregados (Rillig y Mummey, 2006). Así, una planta formadora de MA que crece en suelos arenosos es

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capaz de agregar más partículas de suelo en sus raíces por unidad de masa que una planta no colonizada por HMA. La formación de agregados del suelo se sugiere que constituye un factor importante para disminuir su erosión (Miller y Jastrow, 1990).

Tolerancia a patógenos. La extensión de las hifas de estos hongos en el suelo hace que se produzcan una serie de interacciones con otros microorganismos que coexisten en ese hábitat. La micorrizosfera es la rizósfera de una planta formadora de MA, y en ella se producen interacciones con microorganismos benéficos con funciones específicas e interacciones con patógenos. La capacidad que poseen los HMA para proteger a las plantas de patógenos, depende de múltiples factores como la naturaleza de la planta hospedera, del HMA, del patógeno de plantas, de las condiciones del suelo así como de la microflora. García-Garrido y col. (2002) sugirieron que la MA no se limita al intercambio de nutrientes entre la planta y el hongo, sino que involucra mecanismos de defensa espacial y temporalmente coordinados. Algunos reportes indican la modificación de especies reactivas de oxígeno (ROS) y de la actividad de enzimas antioxidantes como resultado de la asociación MA (García-Garrido y col. 2002). Existe evidencia de que el establecimiento de la interacción hongo-huésped en la MA, dispara respuestas de defensa similares a aquellas que se presentan ante la infección de microorganismos patógenos (Gianinazzi-Pearson, 1996; Gianinazzi-Pearson y col., 1996). En este sentido, se ha reportado la alteración diferencial y sistémica de la expresión de cuatro genes relacionados con respuestas de defensa al establecerse la interacción de plantas de fríjol y HMA (Guillon y col., 2002). Resulta de interés práctico que las plantas que forman MA muestran una menor susceptibilidad al ataque de patógenos como en el caso de plantas de tomate contra Phytophthora

nicotianae var. parasitica (Pozo y col., 1999).

Tolerancia a estrés. Adicionalmente, a la protección en contra de patógenos, los HMA incrementan la tolerancia de las plantas a diferentes condiciones adversas del ambiente, nutricional, hídrico, de estructura del suelo, pH, sales, metales tóxicos (Sylvia y Williams, 1992). Los HMA pueden reducir el impacto negativo por estrés hídrico (Smith y Read 1997; Sánchez-Díaz y Honrubia 1994; Augé 2001). Esto es en gran parte debido a que las plantas con HMA mantienen una mayor incorporación de agua, se ha sugerido que este efecto se deriva un mejor estatus nutricional de la raíz especialmente por P. Sin embargo, existe evidencia de que la nutrición de P es independiente (Davies y col., 1996). Por ejemplo, el incremento en la conductividad hidráulica de la raíz, la alta tasa de transpiración y el incremento en el uso eficiente del agua, se han relacionado con la tolerancia a estrés hídrico de las plantas con HMA, (Davies y col., 1993, Davies y col., 1996).

Por otra parte, se reconoce que aunque existen algunos HMA que no pueden desarrollarse en suelos con pH muy bajo o muy alcalino, en general las plantas con HMA son capaces de tolerar pH de suelos extremos, aunque esto se asocia más a un incremento de la tolerancia a la baja disponibilidad de P. Aunque se requiere de mayor investigación al respecto, algunos reportes sugieren que las plantas HMA pueden ser responsables parcialmente de la tolerancia de las plantas a la salinidad de los suelos (Stahl y col., 1989). Varios reportes indican que las plantas colonizadas por HMA son más tolerantes a metales tóxicos, se ha sugerido que esto es debido por un lado a la alta nutrición de P, aunque la acumulación de estos metales se dé en las raíces, esto no se refleja la toxicidad sobre la planta.

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Respuesta de plantas con micorriza. A pesar de que se reconoce que no existe especificidad entre los HMA y la planta huésped, cepas distintas producen efectos diferenciales sobre las plantas huéspedes dependiendo de sus genotipos y las condiciones del ambiente. Algunas plantas muestran un grado de dependencia de la asociación micorrícica, tal es el caso de la cebolla (Allium cepa) y los cactus. Por otra parte, se ha reportado que la inoculación con HMA a especies de interés agrícola, optimiza la nutrición y el crecimiento de las plantas, y les permite superar situaciones de estrés biótico y abiótico. Los beneficios de la introducción artificial de inóculo micorrícico en los sistemas de producción agrícola, resultan más evidentes en suelos donde no existen poblaciones de HMA nativos, o han sido eliminadas por empleo de prácticas agrícolas desfavorables como la fumigación y el cultivo intensivo. La formación de MA en etapas tempranas de desarrollo de la planta, constituye una estrategia adecuada cuando la cantidad de inóculo de HMA en el suelo agrícola es muy baja, ya sea por el manejo de un cultivo anterior no hospedador, o por la presencia de poblaciones autóctonas que no sean lo suficientemente agresivas y eficaces para colonizar las raíces.

A pesar de que existen diversos factores que influencian la colonización de los HMA y sus efectos benéficos sobre las plantas, el fósforo es sin duda un componente preponderante en la introducción de esta herramienta biotecnológica debido a su efecto dual. Por un lado, puede inhibir la formación de la MA y por tanto su efecto sobre la planta, cuando se encuentra disponible en el suelo en cantidades suficientes. Y por otro lado, promueve la formación de MA cuando no se encuentra disponible para la planta, la cual puede mejorar su condición nutricional bajo estas circunstancias.

El movimiento de P del suelo a la planta se lleva a cabo en tres etapas: 1) incorporación de P del suelo a la hifa, 2) translocación de P a través de la hifa y 3) transferencia de P a la interfase del hongo a la planta. La hifa externa sobrepasa la zona de agotamiento de P que ha realizado la raíz, explorando el suelo a través de pequeñas hifas del hongo (Friese y Allen, 1991). Se ha considerado que la extensión de la hifa puede ir de 8-12 cm, pero cada cm puede contener 1 a 111m cm-3, lo que refleja la capacidad de exploración del suelo. Este fenómeno es dependiente de la cepa de hongo que se utilice (Miller y col., 1995). La incorporación de P a la hifa es un fenómeno que implica un gasto energético pues va en contra de un gradiente de concentración, se cree que el sistema acarreador de P es manejado por una fuerza electroquímica a través de un gradiente de protones y se ha demostrado la inducción de transportadores de alta afinidad (Harrison y van Buuren, 1995). La tasa de incorporación de P en el hongo es regulada por la concentración interna de P. El P en la hifa es translocado a través de vacuolas donde una polifosfato cinasa polimeriza el P y lo transporta en un gradiente de concentración al extremo de la hifa en la interfase de la simbiosis (Smith y Read, 1997). El P llega a la zona arbuscular y se difunde hacia el espacio periarbuscular donde participan fosfatasa alcalinas.

Aunque existen diferentes estudios que indican que el movimiento de P está altamente influenciado por condiciones ambientales, parece ser que la longitud de la hifa y la concentración de P también juegan un papel importante en el transporte de este macroelemento. Además, también depende de la cepa de hongo que colonice la raíz, pues no todas incorporan P con la misma eficiencia. En base a lo anteriormente expuesto, es claro que los HMA desempeñan un papel crucial en la fisiología

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nitrogenado es otro factor importante que debe tenerse en cuenta al inocular cultivos comerciales con HMA. Ésta puede ser a base de bacterias fijadoras de nitrógeno y que han resultado altamente compatibles con los HMA; o puede ser un fertilizante químico como el sulfato de amonio, cuya aplicación puede efectuarse al momento de la siembra mezclándolo con el inóculo que se encuentra también en estado sólido. Sin embargo, el amoniaco y la urea deben manejarse con precaución ya que resultan tóxicos para los HMA. El efecto de la dosis de urea sobre la formación de arbúsculos y el peso seco de follaje de plantas de maíz (Zea maiz) tratadas con un inoculante comercial, se muestra en el Cuadro 1. Se puede observar que a medida que se incrementó la concentración de urea, la formación de arbúsculos se redujo y como consecuencia el desarrollo de la planta medido en función del peso seco de follaje también se vio disminuido.

Cuadro 1.Efecto de diferentes dosis de urea sobre plantas con HMA.

Tratamiento Peso seco follaje (g) Arbúsculos (%)

TecMyc 2.50 80

Tec Myc +25 U 2.54 43

Tec Myc+ 50U 2.28 33

Tec Myc +75 U 2.12 20

Tec Myc +100 U 1.79 0

Tec Myc: producto a base de un consorcio de HAM. U: Urea (g/m2)

Estos efectos son más drásticos en suelos con pH neutro o alcalino. Si estos factores se manejan adecuadamente, se puede optimizar la incorporación de otros elementos como N, Ca, K, Zn, Fe, Cu cuya concentración también se incrementa en las plantas asociadas con HMA. En caso de que la inoculación se realice sobre substratos como “Peat moss”, se debe concientizar al productor de plantas que el P y los fungicidas deben ser cuidadosamente adicionados, pues no todos los funguicidas son inocuos para los HAM.

Efecto sobre intercambio de gases. Como ya se mencionó en párrafos anteriores, uno de los cambios fisiológicos más sobresalientes que se presenta en las plantas asociadas con HMA, es el incremento de la tasa fotosintética, dicho incremento es dependiente del tipo de inóculo utilizado. El uso de consorcios de HMA incrementa la tasa fotosintética de la planta con la cual se asocian, hasta un 47% en comparación con una planta fertilizada convencionalmente. Éste se considera un efecto compensatorio, ya que el hongo demanda aproximadamente el 20% de los fotosintatos para mantener la simbiosis (Hampp y Schaeffer, 1999).

La conductancia estomacal y la transpiración son parámetros fisiológicos que también se altera en las plantas formadoras de MA. Las plantas inoculadas con HMA ajustan el estatus de agua regulando la apertura de estomas como mecanismo para tolerar el estrés hídrico, esto se refleja a su vez en el uso eficiente del agua. El Cuadro 2 muestra las plantas formadoras de

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de la planta y en su interacción con la microbiota del suelo, actuando como mediadores de intercambio de nutrientes entre ellos. De esta manera, los HMA en el sistema planta-suelo contribuyen a mejorar el sano desarrollo de las plantas huéspedes incrementando su productividad a través de los mecanismos ya descritos, y constituyen una valiosa herramienta biotecnológica para el desarrollo de la agricultura sustentable.

Desde el punto de vista práctico, la aplicación de los HMA en los sistemas de producción agrícola, debe considerar diversos factores como la concentración de P disponible en el suelo que trae como consecuencia la reducción de fertilizante fosforado. De acuerdo con los resultados obtenidos en nuestro laboratorio la dosis de P adecuada oscila entre 30 y 44 ppm, dependiendo de la cepa utilizada. Además se ha visto que la fuente de fertilizante nitrogenado es otro factor importante que debe tenerse en cuenta al inocular cultivos comerciales con HMA. Ésta puede ser a base de bacterias fijadoras de nitrógeno y que han resultado altamente compatibles con los HMA; o puede ser un fertilizante químico como el sulfato de amonio, cuya aplicación puede efectuarse al momento de la siembra mezclándolo con el inóculo que se encuentra también en estado sólido. Sin embargo, el amoniaco y la urea deben manejarse con precaución ya que resultan tóxicos para los HMA. El efecto de la dosis de urea sobre la formación de arbúsculos y el peso seco de follaje de plantas de maíz (Zea maiz) tratadas con un inoculante comercial, se muestra en el Cuadro 1. Se puede observar que a medida que se incrementó la concentración de urea, la formación de arbúsculos se redujo y como consecuencia el desarrollo de la planta medido en función del peso seco de follaje también se vio disminuido.

Cuadro 1.Efecto de diferentes dosis de urea sobre plantas con HMA

Estos efectos son más drásticos en suelos con pH neutro o alcalino. Si estos factores se manejan adecuadamente, se puede optimizar la incorporación de otros elementos como N, Ca, K, Zn, Fe, Cu cuya concentración también se incrementa en las plantas asociadas con HMA. En caso de que la inoculación se realice sobre substratos como “Peat moss”, se debe concientizar al productor de plantas que el P y los fungicidas deben ser cuidadosamente adicionados, pues no todos los funguicidas son inocuos para los HAM.

Efecto sobre intercambio de gases. Como ya se mencionó en párrafos anteriores, uno de los cambios fisiológicos más sobresalientes que se presenta en las plantas asociadas con HMA, es el incremento de la tasa fotosintética, dicho incremento es dependiente del tipo de inóculo utilizado. El uso de consorcios de HMA incrementa la tasa fotosintética de la planta con la cual se asocian, hasta un 47% en comparación con una planta fertilizada convencionalmente. Éste se considera un efecto compensatorio, ya que el hongo demanda aproximadamente el 20% de los fotosintatos para mantener la simbiosis (Hampp y Schaeffer, 1999).

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MA son más eficientes para tomar agua, y una vez más este efecto de la cepa del hongo y de la fertilización con P.

Cuadro 2. Uso eficiente del agua de plantas de tomate (Lycopersicum esculentum) con HMA.

Fotosíntesis/transpiración

Tratamiento 0 µg ml-1 P 22 µg ml-1 P 44 µg ml-1 P 66 µg ml-1 P

Control 0.015e 0.016e 0.013f 0.018e

Tec Myc 0.024c 0.038a 0.033b 0.032b

G. fasciculatum 0.032b 0.039a 0.028c 0.022d Medias seguidas por letras distintas indican diferencias significativas (n= 6 repeticiones) P < 0.05.

Se han diseñado diferentes experimentos para determinar el efecto de la inoculación con HMA sobre el estatus de agua en plantas sometidas a distintos regímenes de fertilización fosforada. El Cuadro 3 muestra los resultados de un experimento en campo con trigo (Triticum aestivum), en el cual las plantas fueron inoculadas con diferentes concentraciones de Tec-Myc (inoculante comercial) y fueron fertilizadas con distintas dosis de fertilizante fosforado. Las plantas inoculadas demandaron una menor cantidad de agua de riego, ya que se pudo reducir el número de riegos en los tratamientos inoculados durante el experimento.

Cuadro 3. Ahorro de agua y fertilizante fosforado en la producción de trigo inoculado con HAM (TecMyc).

TecMyc (Kg/ha)

Fertilización P (UNIDADES) # Riegos Rendimiento

(Kg) Roya %

0 211-69-00 4 5,735 33

1.5 211-34.5-00 3 5,546 20

3 211-34.5-00 3 5,614 8

5 211-34.5-00 3 5,771 7

Adicionalmente al ahorro de fertilizante fosforado y a la reducción del número de riegos, se presentó una mayor tolerancia el ataque de microorganismos patógenos reduciéndose así la incidencia de la roya, causada por Puccinia recondita. Otro aspecto fundamental de la producción agrícola que se ve positivamente influenciado por la utilización de HMA, es la calidad de los frutos. En este sentido Mena-Violante y col. (2006) reportaron que la calidad de los frutos de chile ancho (Capsicum annuum) no se vio disminuida cuando las plantas inoculadas con HMA se sometían a estrés hídrico.

Así mismo, en un estudio de plantas de jitomate (Lycopersicum esculentum)inoculadas con HAM y fertilizadas con un reducido nivel de P (22ppm), la calidad de los


La conductancia estomacal y la transpiración son parámetros fisiológicos que también se altera en las plantas formadoras de MA. Las plantas inoculadas con HMA ajustan el estatus de agua regulando la apertura de estomas como mecanismo para tolerar el estrés hídrico, esto se refleja a su vez en el uso eficiente del agua. El Cuadro 2 muestra las plantas formadoras de MA son más eficientes para tomar agua, y una vez más este efecto de la cepa del hongo y de la fertilización con P.



Así mismo, en un estudio de plantas de jitomate (Lycopersicum esculentum) inoculadas con HAM y fertilizadas con un reducido nivel de P (22ppm), la calidad de los frutos mejoró en términos de firmeza, color y vida de anaquel después de 10 días de almacenamiento a temperatura ambiente (Cuadro 4).

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MA son más eficientes para tomar agua, y una vez más este efecto de la cepa del hongo y de la fertilización con P.


Fotosíntesis/transpiración

Tratamiento 0 µg ml-1 P 22 µg ml-1 P 44 µg ml-1 P 66 µg ml-1 P

Control 0.015e 0.016e 0.013f 0.018e

Tec Myc 0.024c 0.038a 0.033b 0.032b

G. fasciculatum 0.032b 0.039a 0.028c 0.022d Medias seguidas por letras distintas indican diferencias significativas (n= 6 repeticiones) P < 0.05.



TecMyc (Kg/ha)

Fertilización P (UNIDADES) # Riegos Rendimiento

(Kg) Roya %

0 211-69-00 4 5,735 33

1.5 211-34.5-00 3 5,546 20

3 211-34.5-00 3 5,614 8

5 211-34.5-00 3 5,771 7


Así mismo, en un estudio de plantas de jitomate (Lycopersicum esculentum)inoculadas con HAM y fertilizadas con un reducido nivel de P (22ppm), la calidad de los

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frutos mejoró en términos de firmeza, color y vida de anaquel después de 10 días de almacenamiento a temperatura ambiente (Cuadro 4).

Cuadro 4. Efecto de la inoculación de HMA sobre la vida de anaquel de frutos de Lycopersicon esculentum L. cv. Río Fuego

Tratamiento Pérdida de peso (%)

Firmeza de la epidermis

Firmeza del pericarpio

Frutos dañados (%)

HMA (-) 67 a 0.096 a 0.569 a 70 a

HMA (+) 60 b 0.110 b 0.667 b 16 b

Conclusiones

Es posible concluir que estos hallazgos mostraron que tanto las plantas asociadas con HMA como los frutos provenientes de plantas inoculadas con HMA, son más tolerantes al ataque de patógenos, de una mejor nutrición y desarrollo, lo cual influye en los rendimientos y la vida de anaquel de los frutos. Los resultados aquí mostrados soportan el desarrollo de nuevas tecnologías que impliquen el uso de HMA como una estrategia para incrementar los rendimientos y mejorar la calidad de los productos agrícolas bajo esquemas de producción “ambientalmente amigables”.

Literatura citada

Acosta-Avalos D., Alvarado-Gil J.J., Vargas H., Frias-Hernández J., Olalde-Portugal V., Miranda L.C.M. 1996. Photoacoustic monitoring of the influence of arbuscular mycorrhizal infection on the photosynthesis of corn (Zea mays L). Plant Science 119:183-190.

Aguilera-Gómez L.I., Ramírez-Moreles P., Frías-Hérnandez J.T., Chapa-Elizondo A. y Olalde-Portugal V. 1998. Influence of Glomus fasciculatum Gerdeman y Trappe on the physiology and growth of three kinds of maize. Phyton. Interntl. Jour. of Exptl. Botany 62:101-107.

Aguilera-Gómez L., .Davies F.T Jr., Olalde-Portugal V., Duray S.A. y Phavaphutanon L. 1999. Influence of phosphorus stress and endomycorrhiza (Glomus intraradices) on gas exchange and plant growth of chile ancho pepper (Capsicum annuum L. cv. San Luis). Photosyntetica: 36(3):441-449.

Allen M.F., Swenson W., Querejeta J.I., Egerton-Warburton L.M., y Treseder K.K. 2003 Ecology of mycorrizae: a conceptual framework for complex interactions among plants and fungi. Ann.Rev. Phytopathol. 41:271-303.

Augé RM. 2001. Water relations, drought and VA mycorrhizal 438 symbiosis. Mycorrhiza 11:3–42.

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Cuadro 4. Efecto de la inoculación de HMA sobre la vida de anaquel de frutos de Lycopersicon esculentum L. cv. Río Fuego

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Conclusiones

Es posible concluir que estos hallazgos mostraron que tanto las plantas asociadas con HMA como los frutos provenientes de plantas inoculadas con HMA, son más tolerantes al ataque de patógenos, de una mejor nutrición y desarrollo, lo cual influye en los rendimientos y la vida de anaquel de los frutos. Los resultados aquí mostrados soportan el desarrollo de nuevas tecnologías que impliquen el uso de HMA como una estrategia para incrementar los rendimientos y mejorar la calidad de los productos agrícolas bajo esquemas de producción “ambientalmente amigables”.

Literatura citada

Acosta-Avalos D., Alvarado-Gil J.J., Vargas H., Frias-Hernández J., Olalde-Portugal V., Miranda L.C.M. 1996. Photoacoustic monitoring of the influence of arbuscular mycorrhizal infection on the photosynthesis of corn (Zea mays L). Plant Science 119:183-190.

Aguilera-Gómez L.I., Ramírez-Moreles P., Frías-Hérnandez J.T., Chapa-Elizondo A. y Olalde-Portugal V. 1998. Influence of Glomus fasciculatum Gerdeman y Trappe on the physiology and growth of three kinds of maize. Phyton. Interntl. Jour. of Exptl. Botany 62:101-107.

Aguilera-Gómez L., .Davies F.T Jr., Olalde-Portugal V., Duray S.A. y Phavaphutanon L. 1999. Influence of phosphorus stress and endomycorrhiza (Glomus intraradices) on gas exchange and plant growth of chile ancho pepper (Capsicum annuum L. cv. San Luis). Photosyntetica: 36(3):441-449.

Allen M.F., Swenson W., Querejeta J.I., Egerton-

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Mena-Violante H.G., González-Castañeda J., Saucedo-Arias L.J., Davies, F., Gómez-Lim, M.A.y Olalde-Portugal, V., 2003. Mycorrhizae alter fruit quality by repressing ripening genes in tomato. In: Dalpé, Y., Bélanger, G., Angers, D., (Eds.), Fourth International Conference on Mycorrhizae ICOM 4, 10-15 August 2003, Montréal, QC.

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C. CHÁVEZ-BETANCOURT1, A. FLORES-OLIVAS2 Y R.H. LIRA-SALDIVAR1. 1Centro de Investigación en Química Aplicada, Saltillo, Coah. 2Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. Buenavista, Saltillo, Coah., México.

Resumen

Un aspecto que se ha desarrollado fuertemente es el control de patógenos con fungicidas que aún bajo estrictos criterios de monitoreo podrían estar produciendo la pérdida de organismos no patógenos y algunos antagónicos para muchas de las enfermedades foliares, dejando el follaje del cultivo sin control biológico, o peor aún, expuesta a otros patógenos que no son controlados por el producto aplicado; es por esto que el reciente desarrollo de las rizobacterias promotoras del crecimiento de las plantas (PGPR), ha

Uso de Rizobacterias para el Control de Enfermedades y Promoción de Crecimiento en Plantas

Use of Rhizobacteria for Disease Control and Plant Growth Promotion

sido de gran utilidad ya que están recomendadas para la inoculación de cultivos, tanto intensivos como extensivos, además de poseer efectos antagónicos no solo sobre diferentes enfermedades sino también sobre los cambios que se producen a nivel de rizósfera en cuanto a pH, solubilización de nutrientes no disponibles, etc. Es por todo esto que el uso de este tipo de microorganismos es importante y necesario para el buen funcionamiento del medio ambiente, para así evitar el uso indiscriminado de productos químicos que pueden llegar a deteriorar el hábitat que nos rodea.

Abstract

An area of active development is that of plant pathogen control with fungicides that even under strict monitoring approaches could be causing the loss of non pathogenic organisms and some antagonistic organisms for many foliar diseases. This could leave the crop foliage without biological control, or even worse, without any control, exposed to other pathogens that are not controlled by the applied product; it is for this reason that recent developments regarding plant growth promoters rhizobacteria (PGPR) have been of great utility since these growth promoters are recommended for crop inoculation of intensive as well as extensive areas. Besides possessing antagonistic effects against different diseases they also

SECCION II

Capítulo 10Biofertilizantes, Bacterias Promotoras del Crecimientoy Biofumigación

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induce changes that take place at the rhizosphere level such as pH, solubilization of unavailable nutrients, etc. It is for all these reasons that the use of these types of microorganisms is important and necessary for the environment, in order to avoid the indiscriminate use of chemical products that can end up in the habitat that surround us.

.Introducción

Las causas más comunes en la baja producción agrícola son el crecimiento deficiente de plantas y la destrucción de cosechas por factores bióticos y abióticos. Entre las causas de origen biológico se encuentran las malas hierbas, plagas, insectos y microorganismos fitopatógenos. Cada año las enfermedades de plantas ocasionadas por patógenos tales como hongos, bacterias, nemátodos o virus disminuyen la producción en los cultivos en todas las áreas del mundo, por lo que las pérdidas económicas derivadas de la agresión biológica a los cultivos agrícolas son considerables y su prevención y erradicación son una tarea prioritaria. Existen diversos métodos para el control de las enfermedades de las plantas, sin embargo, los plaguicidas y otros químicos agrícolas son ahora ampliamente usados por todo el mundo con la intensión de mejorar la producción de los cultivos (Lotti et al., 2005), invirtiéndose hasta 8.7 billones de dólares anuales en estos (Shah, 1995), causando problemas tanto de contaminación ambiental, que han impactado negativamente en la biodiversidad de los agroecosistemas, como de seguridad y salud pública, inherentes a la fabricación y uso inadecuado de los agroquímicos, ha conducido a la búsqueda y desarrollo de alternativas ecológicas.

La solarización y acolchado mediante el uso de plásticos degradables; la rotación y asociación de cultivos, preferentemente utilizando plantas con propiedades

antagonistas; la incorporación de suelo de residuos de plantas que durante su descomposición liberan compuestos nocivos a los fitopatógenos con origen en el suelo; la aplicación de microorganismos antagonistas y de cubiertas epidermales (antitranspirantes) para proteger a los cultivos de algunas enfermedades foliares; de igual manera, la fitomineraloterapia, son algunas alternativas ecológicas cuya eficacia ha sido probada. Una de las maneras para el control de las enfermedades es el control biológico, el cual logra disminuir o reducir el uso de agroquímicos, además, es una alternativa más económica y menos impactante ecológicamente. Así mismo, el biocontrol se ha desarrollado con el interés de abatir los efectos tóxicos intrínsecamente relacionados con el uso de plaguicidas (Charudattan, 2001).

Plaguicidas químicos y su impacto ambiental. El continuo empleo de productos químicos ofrece una desventaja, ya que existen riesgos de intoxicaciones para cualquiera que este involucrado con la cadena de distribución y utilización del producto, además de la toxicidad del compuesto hacia organismos no involucrados. Un ejemplo claro de los daños que pueden llegar a causar estos plaguicidas se reporto en el Poison Center Children´s Hospital en Omaha, donde se reporta que estos productos usados en el sector agrícola son responsables del 4.6% de los accidentes causados por exposición a los mismos, debido a que la tasa de absorción relativa para los productos químicos en diferentes partes del cuerpo son elevadas, así el compuesto puede ser removido de la cabeza a otras regiones del cuerpo con una tasa de absorción relativa de 4.2 o por el área genital con una tasa de absorción relativa del 11.8 (Schulze et al., 1997).

Otra desventaja que implica el uso de plaguicidas químicos es el papel que estos juegan como contaminantes

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del agua, La EPA (Agencia de Protección Ambiental) ha detectado más de 132 compuestos relacionados con estos productos en depósitos de agua en por lo menos 42 estados de los Estados Unidos (Umstead y Spalt, 1999). Por otro lado, los costos y riesgos de intoxicación involucrados en la remoción de residuos de plaguicidas en los alimentos, así como los costos de aplicación son elevados y no se sabe cuando el uso del producto dejará de ser legal (Farrera, 2004). La FAO en 2004 reporta que los países bajos han contribuido con unos 8,9 millones de dólares al programa de prevención y eliminación de plaguicidas caducados y han prometido dos millones de dólares más para subvencionar en Programa de Reservas de Arica. De igual modo la EPA indica que se registran anualmente de 3000 a 6000 casos de cáncer inducidos por residuos de plaguicidas presentes en los alimentos y que la exposición a éstos durante su aplicación también representan un factor de riesgo para la salud (EPA, 2002). Además, recientes estudios realizados en el Hospital Nacional de Niños de Costa Rica, se determinó que un 71% de los pacientes provenían de zonas rurales agrícolas, los autores sugieren una relación entre la aparición de los tumores y el empleo de plaguicidas en el área rural (Henao, 2006).

Además de causar daños a nivel de salud y ambiental, en algunos casos tienen una efectividad limitada y en el caso particular de los fungicidas se ha detectado el desarrollo de aislados patógenos con resistencia a uno o varios fungicidas e.g. cepas de Botrytis cinerea son resistentes a benzimidazol y dicarboximida, fungicidas comúnmente empleados para el control de las enfermedades causadas por este hongo (Auger, 2006; Korsten et al., 1995).

Es innegable la importancia del uso de los plaguicidas en la obtención de productos agrícolas de casi todos los productos comerciales, sin embargo un

punto importante es el impacto ambiental que genera el amplio uso de plaguicidas deteriorando el equilibrio de los ecosistemas, por lo que el incremento en la presión para reducir el uso de estos ha estimulado el interés de buscar nuevas alternativas para el control de las enfermedades de plantas, por ejemplo, el mejoramiento en las prácticas de cultivos, la acidificación de fuentes de fertilizantes en estudios de campo ha resultado un control substancial de la enfermedad (Cartwright y Benson, 1995; Kang, 1998; Thompson et al., 1995). Otra forma de manejar las enfermedades y plagas que aquejan a la gran variedad de cultivos agrícolas es el uso del control biológico, el cual es una alternativa eficaz, económica, que no causa impacto ecológico ni ambiental y no causa toxicidad.

Control biológico. El control biológico ha surgido en las últimas décadas como una alternativa para el manejo de fitopatógenos y principalmente han sido orientado al control de patógenos habitantes del suelo (rizósfera), ya que esta representa un hábitat heterogéneo, en donde la región del suelo en contacto con la raíz, es decir, la rizosfera, es un hábitat rico en nutrimentos, de tal manera que el 40% de los fotosintatos movidos en la raíz son perdidos en el suelo en forma de mucílago, células muertas, material de la pared celular y solutos orgánicos, que incluyen azúcares, ácidos orgánicos, aminoácidos y compuestos fenólicos (Lazarovits y Nowak, 1997). Todo esto, implica procesos asociados con la competencia en la rizósfera, en donde los microorganismos que ahí residen interactúan entre si y con las raíces de las plantas por vías que afectan su crecimiento y desarrollo. Estos procesos pueden ser considerados como neutros, dañinos o benéficos para el crecimiento de las plantas (Fenchel et al., 2000.; Smith y Goodman, 1999).

Debido a lo dicho anteriormente la rizósfera ofrece la primera línea de defensa contra el ataque de patógenos,


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se considera que los microorganismos que crecen allí son excelentes para usarse en programas de control biológico pues el amplio espectro de actividad antagónica de varios microorganismos contra patógenos de plantas hace que estas especies sean buenos candidatos (Podile y Prakash, 1996). El control biológico de enfermedades de plantas constituye una práctica ampliamente difundida y sigue siendo objeto de investigación y desarrollo. Un concepto amplio de control biológico incluye nociones como las de prácticas de cultivo y resistencia a las enfermedades. Desde esta perspectiva se acepta que: “El control biológico es el control de los patógenos por uno o más organismos, logrado de forma natural o a través de la manipulación del medio ambiente, huésped o antagonistas, o por la introducción masiva de uno o más antagonistas”. Por otra parte, se encuentra el concepto clásico que se restringe a que “Control biológico es el uso deliberado de un organismo para controlar a otro” (Control biológico). Sin embargo, y en relación a este último concepto, es necesario considerar que las interacciones de múltiples variables presentes en el medio ambiente pueden modificar las interacciones entre los microorganismos y su entorno, muchas de las cuáles pueden favorecer o impedir un control biológico efectivo (McSpadden Gardener, 2002). El uso de microorganismos antagonistas de patógenos requiere de estudios previos que se inician con la selección de potenciales microorganismos controladores de fitopatógenos, para continuar con la identificación de los mecanismos que utilizan para ejercer el control biológico y posteriormente desarrollar una formulación que se pueda producir a gran escala. Los procedimientos de aplicación de los bioantagonistas también son fundamentales para lograr los efectos de control deseados.

En México son muy pocas las investigaciones que se han realizado sobre control biológico de fitopatógenos

mediante microorganismos antagonistas. La mayoría de estas investigaciones han sido efectuadas en laboratorio o invernadero y muy pocos en campo. En la mayoría de los casos el modo de acción de los microorganismos con actividad de biocontrol ha sido la producción de metabolitos con actividad antibiótica, entre ellos, el genero Bacillus, el cual es un promisorio candidato, ya que se caracteriza por sintetizar péptidos con actividad antibacteriana y antifúngica. Una de las alternativas es el uso de bacterias como agentes de control biológico dada la diversidad genética de Bacillus, tanto en el suelo como en la rizósfera, se les considera como colonizadores eficaces (Kin et al., 1997). Uno de los usos de B. subtilis como agente de control biológico es mediante el tratamiento de semillas. Su efecto benéfico cuando se aplica junto a las semillas o en forma individual no se debe exclusivamente al antagonismo con los patógenos sino que influye positivamente en la germinación, desarrollo y rendimiento del cultivo debido a la producción de sustancias promotoras del crecimiento y al mejoramiento de la nutrición de las plantas.

Ventajas y desventajas del control biológico. El empleo del control biológico ofrece ciertas ventajas en comparación con la aplicación de productos químicos. Los métodos de control biológico pueden ser empleados como parte de programas de manejo integrado para reducir el uso de químicos, así como lograr una reducción del daño ambiental y mejor de la calidad del agua, incrementando la seguridad de la salud pública. La aplicación coordinada de agentes de biocontrol con plaguicidas puede reducir las acciones deletéreas de microorganismos competitivos y puede además aumentar la producción de los cultivos, debido al posible efecto de promotores de crecimiento de los biocontroladores. Estudios con Brassica napu tratadas con bacterias tolerantes a fungicidas combinadas con químicos aumentaron la emergencia de plántulas en

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presencia de Rhizoctonia solani; esto puede ser debido a los efectos de los aditivos de promotores de crecimiento y el control de la enfermedad (Zablotowiccz et al., 1992).

Algunas medidas de control biológico pueden actualmente prevenir daños económicos de cultivos, a diferencia de muchos plaguicidas el biocontrol es específico para plagas particulares. Con el uso de biocontroladores, otros organismos útiles, animales o personas no resultan afectados, logrando que éstos representen un peligro menor en el impacto ambiental y la calidad del agua. Sin embargo, también se presentan ciertas limitantes en el uso del control biológico, ya que éste requiere de mayor investigación. La propiedad de especificidad del biocontrolador puede a su vez ser considerada como una desventaja (Lark, 1999).

Agentes de control biológico para microorganismos fitopatógenos. Aunque los agentes microbiológicos incluyen virtualmente todas las clases de organismos (hongos, bacterias, nemátodos, protozoarios, virus, etc.) las bacterias y los hongos son los que han sido utilizados principalmente para el control biológico. Diversos trabajos han demostrado el efecto de la supresión de la enfermedad con agentes antagónicos contra hongos fitopatógenos, sin embargo son pocos los que logran ser exitosos al ser transferidos del laboratorio al campo o a ambientes de post-cosecha y por lo tanto no pueden ser comercializados.

Un primer ejemplo de la comercialización de una bacteria antagónica fue a principios de los 70´s con Agrobacterium radiobacter K-84, la cual controla la agalla de la corona producida por A. tumefaciens; otro ejemplo es el de Bacillus subtilis A-13 la cual fue aislada del micelio de Sclerotium rolfsii, mostrando una actividad inhibitoria en el crecimiento de algunos fitopatógenos, además de

promover el crecimiento para muchas especies de plantas; además, el uso de Trichoderma harzianum para el control de Chondroestereum purpureum en la década de los 80, con posterioridad se introdujo al mercado T. harzianum (Trichodex 25 WP) utilizado preferentemente para el control de Botrytis cinerea (Montealegre, 2005).

Aproximadamente 20 géneros de bacterias han mostrado su potencial antagónico contra muchos fitopatógenos, sin embargo son pocas las cepas que han mostrado consistencia bajo condiciones de campo; entre las cuales se destacan los siguientes microorganismo: Agrobaterium radiobacter, Burkholderia cepacia, Pseudomonas fluorescens, Streptomyces griseoviridis, Bacillus subtilis, Amelomyces quiqualis, Candida oleophila, Coniothyxium minitans, Fusarium oxysporum, Gliocadium virens, Gliocadium catenulatum, Phtebia gigantea, Phythium oligandium, trichoderma harzianum, entre otros; estos ya han salido al mercado en forma comercial para el biocontrol de patógenos de plantas (Favel, 1999).

Cabe mencionar que esta lista es relativamente pequeña con respecto a la cantidad de otros productos de origen químico, debido a que la capacidad antagónica in vitro no siempre resulta fácil de demostrar in vivo, en el suelo, en donde las observaciones directas y análisis químicos se dificultan, dichas limitaciones deben considerarse cuando se extrapolen los resultados obtenidos en el laboratorio hacia en medio ambiente; es por esto que para considerar a un microorganismo como agente antagónico es vital que cumpla con los siguientes criterios; presentar estabilidad genética; Actuar efectivamente a bajas concentraciones; no tener requerimientos nutricionales complejos; ser capaz de sobrevivir bajo condiciones ambientales adversas; no producir daño al hombre y a los organismos; ser compatible


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con tratamientos físicos y químicos; no ser patógeno contra la planta; ser capaz de crecer en un medio barato en fermentadores; permitir una formulación que pueda ser efectiva al almacenamiento (Baker, 1987).

Bacillus subtilis como agente de control biológico. Una de las bacterias que más han sido estudiadas debido a su capacidad para la supresión de enfermedades de plantas es el género Bacillus. Son considerados como menos competentes en la rizosfera comparados con especias del género Pseudomonas y quizá por esta razón muchas investigaciones proponen el desarrollo de agentes de control biológico por introducción en la rizósfera con especies de Pseudomonas (Kim et al., 1997). Sin embargo, especies de Bacillus, como grupo, ofrece ciertas ventajas sobre cepas del género Pseudomonas y otras bacterias gram negativas para la protección contra hongos patógenos de raíz, debido a su capacidad e formar endosporas y a la actividad del amplio espectro de sus antibióticos, otra característica es que este grupo es capaz de utilizar una amplia cantidad de compuestos orgánicos simples además de ser anaeróbicos facultativos (Clements et al., 2002).

Uno de los mejores ejemplos conocidos, es la aplicación de B. subtilis A13, el cual fue aislado en Australia hace 25 años; fue seleccionada en base a su capacidad de inhibición in vitro contra 9 patógenos y posteriormente mostró se promotor de crecimiento en diferentes cultivos como maíz, cereales, zanahoria. Otro ejemplo es la cepa de B. subtilis GB103 conocida como Kodiak, la cual controla la enfermedad conocida como ahogamiento de cultivo de papa, esta funciona a través de lo que se llama “nicho de ocupación”, el B. subtilis coloniza la raíz, al ocupar un espacio físico sobre esta, desplazando a los patógenos. Este producto a base de Bacillus tiene la ventaja a diferencia de otros fungicidas de perdurar toda la vida de la planta,

ya que es un organismo vivo que convive con la raíz, alimentándose de los exudados de ésta.

Mecanismos de acción del control biológico. Los mecanismos de acción por los cuales opera el control biológico son importante conocerlos, ya que podrían ayudar a explicar por que las actividades del biocontrol pueden ser considerables y como llegar a justificar su utilización. Se proponen tres mecanismos: competencia, parasitismos y antibiosis (Viñas et al., 2005).

Competencia. La competencia entre los microorganismos por nutrientes esenciales, puede llegar a resultar en el desplazamiento del patógeno; ejemplo de esto es la presencia de sideroforos, los cuales son compuestos que median la cantidad de fierro (Fe+3) disponible en la rizosfera privando de este ion al patógeno y de esta manera suprime su crecimiento (Díaz de Villegas et al., 2002). Otro ejemplo de la competencia por nutrimentos es la de Botrytis cinerea y Penicillium expansum los cuales son hongos de postcosecha típicamente dependientes de los nutrimentos, como hongos necrotroficos sus esporas requieren de estas sustancias para germinar y comenzar el crecimiento de las hifas antes de penetrar al sustrato. Estos nutrimentos se encuentran en las heridas de las frutas, donde la competencia microbiana actúa inhibiendo el desarrollo de estos patógenos.

Parasitismo. Un segundo modo de acción del control biológico lo constituye el parasitismo, el cual opera por la acción de enzimas extracelulares degradativas tales como quitinasas (Cherning et al., 1995) y glucanasas (Fridlendeer, 1993). La actividad de la quitinasa, fue demostrada por la pérdida en la eficacia del biocontrol por mutantes de Serratia marcecens, en las cuales el gen ChiA había sido inactivado; así mismo, una recombinante

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de Escherichia coli expresando el gen ChiA de S. marcescens fue efectiva en la reducción de incidencia de las enfermedades causadas por los hongos S. rolfsii y R. solani (Oppenhein y Chet, 1992).

Antibiosis. Este mecanismo de acción esta involucrada en la supresión de enfermedades de plantas. El papel que juegan los antibióticos es el de conferir una ventaja competitiva a los microorganismos que suprimen el crecimiento de otros microorganismos. El ejemplo más conocido sin duda ha sido la producción de penicilina por Penicillium notatum descubierta en 1929. Otro ejemplo es el de Trichoderma sp., un reconocido hongo antagonista del que se conocen más de 33 especies presentes en los más diversos hábitat. Trichoderma, actúa mediante diferentes mecanismos antagonizando a patógenos de plantas (Monte, 2001).

Microorganismos benéficos: las bacterias promotoras del crecimiento de las plantas (PGPR). Un papel importante para las plantas juegan las bacterias benéficas del suelo, ya que al asociarse con ellas les permiten, por una parte, aumentar su crecimiento y desarrollo y, por otra, las protegen contra otros organismos del suelo que causan enfermedades. Ecológicamente, a esta relación benéfica entre las bacterias y las plantas se le denomina “mutualismo”, el cual se define como la condición en la que dos seres vivos de diversas especies viven juntos habitualmente (pero no necesariamente), con beneficio recíproco para el hospedero (planta) y el simbionte (bacteria).

La mayoría de estas asociaciones ocurren al nivel de la rizosfera, la cual se define como toda aquella porción de suelo que esta fuertemente influenciada por las raíces de las plantas, la cual a su vez se divide en tres partes: rizoplano

(microorganismos pegados a la raíz), endorrizosfera (microorganismos dentro de la raíz) y ectorrizosfera (microorganismos que actúan de manera circundante a la raíz). Dicha asociación se inicia con respecto al llamado “efecto rizosferico”, el cual sucede a través de un intercambio de señales que se disparan a partir de la interacción microbio-planta, con resultados claramente benéficos para los dos. Cerca del 40% del carbono fijado en la fotosíntesis, en la parte aérea de la planta, puede ser excretado a la rizosfera, lo que afecta positivamente a la mayoría de las bacterias que ahí habitan, las cuales se nutren de los exudados de las raíces que emiten las plantas, como azúcares, vitaminas, factores de crecimiento, ácidos orgánicos, glúcidos y mucigel (Hernández y Escalono, 2006). Los microorganismos que proveen algún beneficio en el crecimiento y desarrollo de la planta generalmente son de dos tipos:

1.- Las que establecen una relación simbiótica en la planta formando estructuras especializadas, por ejemplo, arbustos en el caso de hongos micorrícicos o nódulos en las raíces de las plantas como ocurre en la asociación con el género Rhizobium y Frankia, los cuales han sido estudiados ampliamente.

2.- El segundo grupo, lo constituyen las bacterias de vida libre, generalmente referidas como rizobacterias promotoras de crecimiento de plantas, denotadas como PGPR (por sus siglas en inglés que significan Plant Growth Promoting Rhizobacteria) y definidas por Kloepper en 1980 y se acepta para describir a las bacterias colonizadoras de raíz (rizobacterias) teniendo un efecto positivo y significativo sobre el crecimiento de plantas, las cuales como grupo cumplen ciertas características (Glick, 1995).


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En años recientes se ha creado cierta controversia respecto de cuándo considerar a una rizobacteria PGPR, por lo que se han establecido algunas características que definen a este grupo. En primer lugar que tengan una elevada densidad poblacional en la rizosfera después de su inoculación en las plantas, ya que una población que declina rápidamente tiene una baja capacidad competitiva con la microflora nativa del suelo. Después, que posean capacidad de colonización efectiva en la superficie de la raíz y, como consecuencia, puedan influir positivamente en el crecimiento de la planta. Además, que puedan controlar de manera natural y eficiente a otros microorganismos del suelo capaces de enfermar a las plantas; y por último, que no produzcan daño al hombre. La aplicación de este tipo de rizobacterias ha dado como resultado la promoción evidente del crecimiento en plantas, observándose un incremento en la emergencia, vigor, biomasa, desarrollo en sistemas radiculares e incrementos de hasta el 30% en la producción de cultivos de interés comercial, tales como papa, jitomate, trigo y soya, entre otros. Actualmente, el uso de microorganismos representa sólo 1.4% (380 millones de dólares) del mercado global para el control de plagas y enfermedades. Ejemplo de ello es el producto generado a partir de la rizobateria Bacillus thuringiensis, que ha mostrado ser u organismo altamente eficiente para el control de plagas, siendo el bioplaguicida más abundante en el mercado mundial (Cranshaw, 2006). La promoción del crecimiento en las plantas inoculadas con rizobacterias ocurre por varios factores o vías diferentes: indirectas y directas (Bloemberg y Lugternberg, 2001).

Promoción indirecta del crecimiento de la planta. Esta ocurre cuando las PGPR previenen, disminuyen o eliminan el efecto deletéreo de uno o más organismos fitopatógenos a través de diferentes mecanismos que involucran aspectos de control biológico (Hernández y

Charlloux, 2001).

• Síntesis de sideróforos.

• Síntesis de antibióticos.

• Capacidad de algunas cepas especialmente del género Pseudomonas, para sintetizar cianidina.

• Hidrólisis de ácido fusárico, factor responsable del daño en plantas que ocurre en la infección por Fusarium.

• Síntesis de enzimas que hidrolizan las paredes celulares de hongos fitopatógenos, tales como quitinasas y β-1.3-glucanasas.

• Competencia por nutrimentos.

• Activación de mecanismos de defensa en plantas que son fenotípicamente similares a la inducción de resistencia mediada por patógenos (SAR) referida como inducción de resistencia sistémica (ISR), la cual ha sido demostrada en muchas especies de plantas como fríjol, clavel, pepino, rábano, tabaco, tomate y Arabidopsis y ha sido reportada como un mecanismo efectivo contra un amplio grupo de patógenos, incluyendo hongos, bacterias y virus, como la resistencia inducida por Pseudomonas spp al ser inoculada en plantas (Bakker et al., 2007).

Promoción directa del crecimiento de plantas. Esta ocurre cuando las PGPR proveen a la planta de compuestos que son sintetizados por las bacterias o bien facilitan la disponibilidad de nutrimentos presentes en el suelo a través de diferentes mecanismos:

• Fijación de nitrógeno (Strenhoudt y Vanderleyden, 2000).

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• Incremento en la disponibilidad de minerales, principalmente fósforo (Idriss et al., 2000).

• Síntesis de compuestos reguladores del crecimiento; ácido indolaceico (AIA), giberilinas y citocininas (Cassan et al., 2001; Garcia et al., 2001).

• Síntesis de compuestos de bajo peso molecular que modulan el crecimiento y desarrollo de las plantas, por ejemplo, compuestos volátiles (Ryu et al., 2003).

• Ha sido sugerido que la secreción de ácido succínico y láctico por cepas del género Pseudomonas pueden actuar directamente estimulando el crecimiento de plántulas de espárrago (Burd, 2000).

• Regulación de los niveles de etileno por acción de la enzima 1-aminociclopropano-1-carboxilato desaminasa (Shah et al., 1998; Belimov et al., 2002).

La evaluación del efecto promotor por acción de cepas PGPR, es medido por un incremento en la magnitud de diferentes parámetros biométricos, por ejemplo; peso seco del follaje, raíz y fruto, área foliar, número de hojas, altura de la planta entre otros, observando una rápida germinación de la semilla, mejor emergencia de la plántula, aceleración e su desarrollo e incremento en el rendimiento del cultivo (Cattelan et al., 1998). El mecanismo que ha sido con mayor frecuencia involucrado para explicar los efectos de las PGPR antes mencionados, es la producción de fitohormonas, enfocando su atención en la capacidad de diferentes cepas de PGPR para modular los niveles de etileno en plantas y de producir auxinas, funcionando como reguladores de crecimiento y desarrollo en plantas. El etileno es un gas que actúa como regulador del crecimiento vegetal, así como para responder a condiciones de estrés

(Deikman, 1997). Se le ha asociado a procesos como la maduración del fruto, senescencia, abscisión, germinación, elongación y desarrollo celular, nodulación y respuesta al ataque de patógenos (Kende y Zeevaart, 1997).

La producción de auxinas por parte de las rizobacterias promueve la diferenciación de tejido vascular, división y elongación celular, elongación de tallos y raíz e iniciación de raíces adventicias y laterales. En las plantas, la auxina más importante es el ácido indolacético (AIA), este se sintetiza a partir del triptofano en el meristemo apical y en las hojas jóvenes de donde se transporta a través del floema al resto de los tejidos vegetales (Glick et al., 1999). La concentración de auxina es crítica para la respuesta fisiológica, además de los factores que influyen en los niveles endógenos de auxinas, como es la síntesis de novo, degradación, hidrólisis y formación de conjugados, las auxinas secretadas por las cepas PGPR pueden funcionar como fuente exógena para la planta. Es reconocido que cepas PGPR de los géneros Azotobacter, Pseudomonas, Bacillus, Enterobacter y Azospirillum, sintetizan AIA y su efecto en la planta mimetiza los efectos de AIA exógeno.

Las cepas de PGPR unidas a la superficie de semilla o raíz de una planta en desarrollo y en respuesta al triptofano y otras moléculas pequeñas de los exúdados de la semilla y/o raíz, las PGPR sintetizan y secretan AIA, determinada cantidad de AIA bacteriano puede ser tomado por la planta. Este AIA en conjunción con el AIA endógeno de la planta puede estimular la proliferación y elongación celular, o inducir a la actividad de la ACC sintaza para convertir SAM a ACC; este ACC puede ser exudado de la semilla o raíz de la planta y ser tomado por la bacteria y subsecuentemente ser hidrolizado por la enzima ACC deaminasa, a amonio y _-cetobutirato. La disponibilidad y rompimiento de ACC por la bacteria promotora disminuye la cantidad de


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ACC afuera de la planta, por lo que hay un incremento en la cantidad del ACC que es exudado por la planta para mantener el equilibrio entre los niveles de ACC interno y externo. Esto predice que la enzima ACC deaminasa disminuye la cantidad de ACC. Dos consecuencias que resultan de la disminución en los niveles de ACC en la planta son una reducción en la cantidad de etileno y la elongación de la raíz. Sugiriendo que la actividad de la ACC deaminasa es uno de los principales mecanismos que las PGPR usan para tener un efecto fitoestimulatorio.

Ejemplos de rizobacterias promotoras del crecimiento en plantas. Azospirillium brasilense, A. amazonense, A. chroococcum, Bacillus licheniformis, B.megaterium, B. polymyxa, B. pumilis, B. macerans, B. subtilis, Burkholderia cepacia, B. graminis, Enterobacter agglomerans, E. cloacea, Kluyvera ascorbata, Pseudomonas aeruginosa, P aerofaciens, P fluorescens, P putida, Serratia marcescens y Streptomyces griseoviridis (Glick, 1995). Dentro de este grupo el género Bacillus es de gran interés y ha sido objeto de estudio en la promoción de crecimiento de plantas por varios años, debido a las ventajas que éste ofrece sobre otros géneros bacterianos.

De esta manera, ensayos preliminares realizados con este género revelan que la aplicación de cepas de Bacillus subtilis a semillas de sorgo y frijol, tienen un efecto positivo y significativo sobre el crecimiento de estas plantas, principalmente en el desarrollo de la raíz. En cuanto a la variable de longitud de raíz se observo que las plantas tratadas con estas cepas incrementaron un 30% más su longitud que las no tratadas; al igual que con el peso fresco de la planta, se observo un 411% más de peso fresco frente al testigo. Con todo esto se evidencia la capacidad de estimular el desarrollo de las plantas de estas PGPR, lo cual repercute directamente en el rendimiento del cultivo,

debido a un posible sinergismo entre el hospedante y los simbiontes, lo que permitió una mejor absorción de elementos esenciales como el N y el P (Chávez-Betancourt, 2005). El incremento del desarrollo de la raíz se ha adjudicado al papel de las sustancias reguladoras de crecimiento como las auxinas y la acción de la enzima ACC (áxido 1-aminociclopropano-1-carboxilico) como fuente de nitrógeno, y que al disminuir el ACC de la raíz, no se produce suficiente etileno para detener el crecimiento de esta (Glick, 1995).

Conclusiones

Las rizobacterias juegan un papel importante en el desarrollo de las plantas, ya que al asociarse, les permiten, por una parte, aumentar su crecimiento y por la otra, las protegen contra los organismos del suelo que causan enfermedades. La promoción del crecimiento en las plantas inoculadas con rizobacterias ocurre por varios factores; uno de ellos es por la síntesis de ciertas sustancias reguladoras de crecimiento, como giberelinas, citocininas y auxinas, las cuales estimulan la densidad y longitud de los pelos radicales, aumentando así la cantidad de raíces en las plantas, lo que incrementa a su vez la capacidad de absorción de agua y nutrimentos y permite que las plantas sean más vigorosas, productivas y tolerantes a condiciones climáticas adversas, como las heladas o las sequías.

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E.O, RUEDA1, M, TARAZÓN1, J.M, BARRÓN, F.J, CORRAL, B, MURILLO, J.L, GARCÍA, E, TROYO, R.J, HOLGUÍN, J.A, LARRINAGA, Y, BASHAN, E, GONZÁLEZ, M.E, PUENTE Y J.P, HERNÁNDEZ. 1Universidad de Sonora, Santa Ana, Sonora, México.

Resumen

La agricultura orgánica constituye un sector de modesta pero muy creciente importancia en el sector agrícola; sus ventajas ambientales y económicas han atraído la atención de muchos países. La reducción del apoyo gubernamental a los insumos agrícolas brinda una oportunidad de conversión de sistemas agrícolas de

“Bacterias Promotoras del Crecimiento de Plantas: ¿Biofertilizantes en la Producción de Halófitas con Potencial Agroindustrial y Especies Forestales Nativas de Ambientes Arido-Salinos?”

Plant Growth Promoting Bacteria: ¿Biofertilizers used for Production of Halophytes and Native Forest Species in Arid-Saline Zones?

bajos insumos en sistemas de agricultura orgánica más productivos. La diversificación biológica resultante de los sistemas orgánicos aumenta la estabilidad del ecosistema agrícola y brinda protección contra la tensión ambiental, lo que a su vez aumenta la capacidad de adaptación de las economías agrícolas. La demanda de alimentos y fibras de producción orgánica por parte de los consumidores y la exigencia de un desarrollo más sostenible que plantea la sociedad, ofrecen nuevas oportunidades a agricultores y empresas de todo el mundo. Considerando lo anterior, y con la problemática actual que constituye para la agricultura el mal uso de agroinsumos (anualmente se utilizan en el mundo más de 100 millones de toneladas de fertilizantes nitrogenados y más de 90 millones de potasio y fósforo para obtener cultivos con altos rendimientos.

La utilización excesiva de fertilizantes resulta en mayores costos de producción y en la contaminación de suelos y aguas), han conducido a un proceso de deterioro de sus escasos recursos y a una creciente dificultad para renovarlos, promoviendo realizar un uso integral y diversificado de los recursos naturales, en un ambiente fluctuante y restrictivo. En las dos últimas décadas, una de las áreas de estudio que actualmente están impactando en la agricultura, es la aplicación de biofertilizantes a través del empleo de microorganismos como bacterias y hongos que viven en intercambio con las plantas, lo cual

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ha resultado muy positivo para fertilizar diversos cultivos. Los microorganismos con efecto benéfico en las plantas pueden tener un potencial considerable como agentes biocontroladores y biofertilizantes. Se distinguen tres grandes grupos: a) microorganismos fijadores de nitrógeno, b) hongos micorrízicos, c) bacterias promotoras de crecimiento. Este último grupo de bacterias es actualmente conocido como PGPB-Plant Growth-Promoting Bacteria (siglas en ingles) = BPCP (Bacterias promotoras de crecimiento de plantas) fue definido por Kloepper et al. (1992) como bacterias habitantes de la raíz que estimulan significativamente el crecimiento de plantas.

Abstract

Organic agriculture constitutes a modest but increasingly important sector within the agricultural sector; the environmental and economic advantages of organic agriculture have attracted the attention of many countries. The reduction of governmental support to agricultural offers the opportunity to convert agricultural systems of low productivity into more productive systems taking advantage of organic agriculture. The resulting biological diversification of the organic systems increases the stability of the agricultural ecosystem and offers protection against environmental stress, which increases the capacity of adaptation of the agricultural economies as well. The demand for organically produced foods and fibers and the exigency of a more sustainable development, offers new opportunities to agriculturists and companies worldwide. The misuse of fertilizers today leads to a process of deterioration where it becomes increasingly more difficult to renew the soil and the water or promote an integral and diversified use of the natural resources. Annually more than 100 million tons of nitrogen fertilizers are used in the world and more than 90 million tons of potassium

and phosphorus are used to obtain crops for foods. The excessive fertilizer use results in greater production costs and in the contamination of soil and water.

In the two last decades, one of the areas of study that has impacted agriculture is the application of bio-fertilizers, through the use of microorganisms like bacteria and fungi, which live in close relationship with plants and have the positive effect of fertilizing diverse cultures. Microorganisms with beneficial effects in plants can have a considerable potential as bio-controls and bio-fertilizers agents. Three important groups are representative: a) nitrogen fixing microorganisms, b) Micorrizas-fungi and, c) PGPB-Plant such as a Growth-Promoting Bacterium, which were defined by Kloepper et al. (1992) as bacteria that stimulate the growth of plants significantly.

Introducción

La agricultura orgánica constituye un sector de modesta pero muy creciente importancia en el sector agrícola; sus ventajas ambientales y económicas han atraído la atención de muchos países. La reducción del apoyo gubernamental a los insumos agrícolas brinda una oportunidad de conversión de sistemas agrícolas de bajos insumos en sistemas de agricultura orgánica más productivos. La diversificación biológica resultante de los sistemas orgánicos aumenta la estabilidad del ecosistema agrícola y brinda protección contra la tensión ambiental, lo que a su vez aumenta la capacidad de adaptación de las economías agrícolas. La demanda de alimentos y fibras de producción orgánica por parte de los consumidores y la exigencia de un desarrollo más sostenible que plantea la sociedad, ofrecen nuevas oportunidades a agricultores y empresas de todo el mundo (Izquierdo et al., 2002).

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La agricultura orgánica representa sin duda una oportunidad importante para los pequeños productores agrícolas. En América Latina este enfoque de producción se asocia cada vez más a las estrategias de desarrollo de la producción familiar. Sin embargo, plantea importantes desafíos por su orientación, cada vez mayor a la exportación, con las debidas exigencias de normas y gestión de calidad que esto implica. Lo anterior significa, tanto para las organizaciones de apoyo como para las organizaciones de productores, fortalecer su conocimiento en las técnicas de producción y normas de comercialización de los productos orgánicos.

La agricultura orgánica también plantea desafíos nuevos para las instituciones de investigación. En particular, en aquellos relacionados con el sector agrícola sobre las posibilidades reales que estos tienen al contribuir al desarrollo de una agricultura sostenible, a la calidad del medio ambiente, la generación de ingresos y la seguridad alimentaria. Una elección informada sobre la agricultura orgánica, dentro de una gama de opciones agrícolas sostenibles pondría a los gobiernos en condiciones de orientar su investigación y sus actividades de extensión y de aprovechar, en forma integrada con otras alternativas sostenibles de agricultura, las oportunidades comerciales disponibles en el ámbito nacional e internacional. En relación a lo recomendado por los países miembros a la FAO, el Programa sobre una Agricultura Orgánica incluye las siguientes áreas de acción (Agrupación orgánica de Chile, 2002):

1.- Sistemas y redes para proveer información sobre aspectos de producción, conservación, procesamiento, etiquetado y mercadeo de productos orgánicos; información técnica sobre requerimientos de producción, e información comercial sobre oportunidades de mercado.

2.- Herramientas de apoyo a políticas

3.- Nuevas alternativas en la implementación de agro-insumos respaldados científicamente para su aplicación técnicas en los sistemas orgánicos productivos y eficientes.

4.- Asistencia técnica a los países para: estudios y apoyo a los gobiernos sobre la producción, certificación y comercialización de productos orgánicos certificados; obtener acceso a mercados internacionales; capacitación en el proceso de producción orgánica; asistencia técnica para desarrollar una legislación nacional apropiada, desarrollar capacidad de certificación, de investigación, y extensión y promover el intercambio de experiencias entre países.

Lo anterior debido, que a nivel mundial, la agricultura orgánica es uno de los varios enfoques de la agricultura sostenible y una de las alternativas de producción de alimentos que enfoca a la inocuidad o la neutralidad de sus efectos al medio ambiente. Asimismo, compartiendo otros enfoques de la agricultura sostenible como son: promover agroecosistemas que son social y ecológicamente sostenibles, lo que significa diversificar y estabilizar los ingresos rurales; aumentar la biodiversidad y la sostenibilidad del medio ambiente.

Biofertilizantes. Considerando lo anterior, y con la problemática actual que constituye para la agricultura el mal uso de agroinsumos, han conducido a un proceso de deterioro de sus escasos recursos y a una creciente dificultad para renovarlos, promoviendo realizar un uso integral y diversificado de los recursos naturales, en un ambiente fluctuante y restrictivo. El suelo como base de los recursos y de la producción se encuentra enmarcado en un ambiente complejo, heterogéneo y frágil, que evidencia

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una alta susceptibilidad a la erosión y una baja fertilidad natural, con efectos en la producción de los cultivos, en la productividad del trabajo y en la factibilidad del establecimiento de sistemas productivos sustentables. La recuperación y el mantenimiento de la fertilidad de los suelos sobre una base sostenible, constituyen un factor de gran importancia en el desarrollo de la producción agropecuaria a nivel mundial. De ahí la importancia de intensificar los estudios que permitan mejorar su estabilidad y productividad a largo plazo. En las dos últimas décadas, una de las áreas de estudio que actualmente están impactando en la agricultura, es la aplicación de biofertilizantes a través del empleo de microorganismos como bacterias y hongos que viven en intercambio con las plantas, lo cual ha resultado muy positivo para fertilizar diversos cultivos. Los microorganismos con efecto benéfico en las plantas pueden tener un potencial considerable como agentes biocontroladores y biofertilizantes. Se distinguen tres grandes grupos: a) microorganismos fijadores de nitrógeno, b) hongos micorrízicos, c) bacterias promotoras de crecimiento. Este último grupo de bacterias es actualmente conocido como PGPB-Plant Growth-Promoting Bacteria (siglas en ingles) = BPCP (Bacterias promotoras de crecimiento de plantas) fue definido por Kloepper et al. (1992) como bacterias habitantes de la raíz que estimulan significativamente el crecimiento de plantas. Las bacterias promotoras del crecimiento de plantas, en las dos últimas décadas, han sido objeto de estudio con un alto grado de interés. En años recientes se ha despertado cierta controversia con este grupo, ya que no se sabe hasta qué punto se puede considerar a una rizobacteria como una bacteria promotora de crecimiento, por lo que se han establecido cuatro características generales que definen este grupo:

• Que no requieran de la invasión interna de

tejidos en plantas, como ocurre en hongos microrrízicos con la formación de nódulos o arbúsculos en el caso de Rhizobium.

• Que tengan una elevada densidad poblacional en la rizósfera después de su inoculación, ya que una población que declina rápidamente tiene una baja capacidad competitiva con la microflora nativa del suelo.

• Que presenten capacidad de colonización efectiva en la superficie de la raíz y como consecuencia puedan influir positivamente en el crecimiento de la planta.

• Que no produzcan daño en el hombre ni a otros microorganismos.

En cuanto al efecto positivo sobre el crecimiento por las plantas, las BPCP pueden actuar de manera directa o indirecta:

Mecanismos indirectos: los metabolitos producidos de las BPCP pueden funcionar como determinantes antagónicos, involucran aspectos de control biológico, suprimen o inhiben el crecimiento de microorganismos perjudiciales para el desarrollo de la planta, vía de producción de sideróforos, antibióticos, acción de enzimas líticas (gluconasa, quitinasas) o inducción de mecanismos de resistencia.

Mecanismos directos: ocurren cuando los metabolitos producidos por algunas cepas de las bacterias son utilizados como reguladores de crecimiento o precursores de estos por parte de la planta. La conjunción de ambos mecanismos de acción ha dado como resultado la promoción evidente del crecimiento de plantas; se ha observado un incremento en la emergencia, el vigor

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y el peso de plántulas, un mayor desarrollo en sistemas radicales y un incremento hasta de 30% en la producción de algunos cultivos de interés comercial.

Bacterias promotoras del crecimiento de plantas. Las principales actividades benéficas llevadas a cabo por bacterias de la rizosfera asociadas a raíces o asociativas incluyen la solubilización de minerales y nutrimentos, fijación de nitrógenos, producción de fitohormonas reguladoras del crecimiento, interacción sinérgica con otros microorganismos benéficos de la rizosfera y la inhibición de fitopatógenos; todas estas actividades incrementan la productividad vegetal (Gaskins et al., 1985). La mayor parte de las investigaciones dirigidas a mejorar la respuesta vegetal ha enfatizado el uso de bacterias fijadoras de nitrógeno nativas en cereales y pastos de forraje y, recientemente ha incluido a otras plantas de cultivo. Bajo ciertas circunstancias, la cantidad de nitrógeno fijado por estos microorganismos puede ser significativa, pero no explica por si misma el incremento del crecimiento de las plantas.

Hace más de 20 años se especuló por primera vez sobre hacer extensivo el uso de bacterias del género Rhizobium en las plantas agrícolas más importantes. Desde entonces la complejidad de la biología molecular del sistema nitrógenonasa ha obligado a reconsiderar esa especulación (Quispel, 1991) y a explorar la posibilidad de utilizar bacterias fijadoras de nitrógeno asociadas de manera natural a plantas de cultivos particulares. En una revisión, realizada hace doce años Brown (1982) declaró que la única manera de obtener una respuesta positiva de inoculación bacteriana en el desarrollo y rendimiento vegetal es que la población bacteriana alcance una biomasa significativa en la raíz. Por tanto la característica más importante que debe tener una bacteria fijadora de

nitrógeno que pretenda utilizarse con fines prácticos, es que sea un colonizador agresivo de raíces.

Al evaluar la capacidad de colonización radicular de bacterias de la rizosfera, es necesario distinguir entre adaptación a la rizosfera y la habilidad para continuar desarrollándose a la par con la raíces en proceso de desarrollo. Solamente aquellos organismos capaces de trasladarse de las semillas a la raíces e incrementar su biomasa en la rizosfera pueden ser considerados colonizadores de raíces competitivos (Lifshitz et al., 1986).

Con el objeto de encontrar esta bacteria ideal se consideró importante el estudio de diferentes asociaciones entre bacterias benéficas y diferentes tipos de plantas la investigación en esta dirección ha sido promovida, se ha enfocado en la interaccion a Azospirillum-planta, la cual puede servir como modelo para todas las bacterias asociativas. Existen algunos estudios sobre otros géneros bacterianos como Bacillus, Azotobacter, Klebsiella y otras bacterias no muy estudiadas del género Azotobacter y Azoarcus, la especie alcaligenes y otros grupos bacterianos tales como cianobacterias, bacterias solubilizadoras de fosfato, bacterias sulfooxidantes y bacterias diazotróficas patógenos en plantas.

Azospirillum spp-Planta: un modelo de interacción planta-microorganismo. La primera especie del género Azospirillum fue aislada por Beijerinck en 1925 a partir de suelos pobres en nitrógeno en Holanda, llamada originalmente Spirillum lipoferum. Posteriormente Schroder en 1932, aisló especies de este género en suelos de Indonesia (Becking, 1963). Döberenier y Day en 1975 reportaron haber aislado bacterias de este género de la rizósfera y raíces de plantas forrajeras y cereales, colectadas


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en Sudamérica, África, y Estados Unidos (Döberenier y Day, 1976). Desde entonces, han sido aisladas especies de este género de numerosas especies de pastos silvestres y cultivados, cereales y leguminosos, en climas tropicales y subtropicales. Actualmente han sido caracterizadas cinco especies dentro del género Azospirillum: A. brasilense, A. lipoferum, A. amazonense, A. halopraeferans, y A. irakense.

La asociación entre bacterias del género Azospirillum y las raíces de pastos y otras plantas, ha sido estudiada extensivamente a partir del reporte de Dobereiner y Day (1976). Investigaciones realizadas en la década pasada han reportado el efecto benéfico de esta bacteria en forraje y grano de pastos así como en otras especies de plantas bajo una gran variedad de ambientes y condiciones de suelo. Los efectos de inducción del crecimiento en planta por Azospirillum son principalmente derivados de algunos cambios morfológicos y fisiológicos ocurridos en la raíz de las plantas inoculadas, resultando en mayor retención de agua y disponibilidad de nutrientes. Datos reportados y analizados indican que la inoculación de Azospirillum podría beneficiar a la planta por varios mecanismos involucrados (Bashan y Holguín 1997 a,b). Azospirillum se adhiere a la raíz (Castellanos et al. 1997) y prolifera en el rizoplano (Bashan et al., 1989), y aparentemente invade la parte interna de la raíz (Levanony et al., 1989). De esta forma se promueve el desarrollo de pelos radiculares y ramificación de la raíz, causando alteraciones en el ordenamiento de las células cortisales de la raíz (Levanony et al., 1989), incrementando la disponibilidad de nutrientes para las raíces inoculadas (Bashan et al., 1995), aumentando la acumulación de materia seca en partes de la raíz (Bashan y Dubrvsky, 1996), favoreciendo la disponibilidad de agua de la planta, mejorando la actividad biológica de fijación de nitrógeno por la asociación raíz-Azospirillum (Rennie

y Thomas, 1987), principalmente en la floración y, en muchas ocasiones, incrementa el rendimiento de cereales, hierbas forrajeras y legumbres (Okon y Labandera, 1994).

Del Gallo y Fabril (1990) han estudiado la respuesta de Azospirillum brasiles Cd en chícharo (Cicer arietinum). Los resultados muestran un efecto positivo, significativo estadísticamente de la inoculación en raíz y vástago de planta, comparado con plantas no inoculadas (control) ó inoculadas con Rhizobium (pero no nodulada). Aunque regularmente Azospirillum puede mostrar alta actividad de nitrogenasa bajo condiciones de laboratorio (Holguín y Bashan, 1996), la contribución de nitrógeno para la planta es todavía discutida ó es, al parecer, muy poco el aporte de este elemento (Okon et al., 1983; Rennie y Thomas, 1987). El incremento observado sucesivamente en crecimiento y desarrollo de plantas inoculadas, es inducido al parecer por sustancias producidas por la bacteria, más que por el aporte de nitrógeno (Bashan y Holguín, 1997 a). Esto ha sido observado en cultivos puros de Azospirillum brasilense que producen grandes cantidades de auxinas y, un poco de giberelinas y citoquininas (Tient et al., 1979). La respuesta a la inoculación depende también de la planta seleccionada y genotipo de bacteria (García de Solemone y Dobereiner, 1996).

Algunas especies de Azospirillum aisladas de diversos suelos ó raíces de plantas de cactáceas de diferentes regiones geográficas de México (Yucatán, Tabasco, Guerrero y Tlaxcala), cuyas características han sido reportadas previamente (Mascarúa-Esparza et al., 1988), producen durante su actividad microbiana antibióticos, bacteriodoxinas, sideroforos y vitaminas del grupo B. (Tapia-Hernández et al., 1990) Las bacteriodoxinas son proteínas con un rango de actividad contra especies homólogas, pero inactivas contra la cepa que la produce.

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La producción de bacteriodoxinas ha sido evaluada en medio base agar con zonas de inhibición del crecimiento. Los sideróforos son productos metabólicos terminales de bajo peso molecular, comúnmente de menos de 1kD, con tres grupos funcionales y grupos conectados por un enlace flexible. Cada grupo funcional presenta dos átomos de oxígeno, ó menos frecuente, nitrógeno, que secuestra al fierro.

En términos químicos, los grupos funcionales son fierro bivalente y trivalente (férrico) que puede acomodar tres de estos grupos para formar un complejo seis-coordinado. Con algunas excepciones, los grupos funcionales en sideróforos microbianos son hidrosamatos ó catecolatos (uno ó otro); combinaciones diferentes de estos podrían estar presentes en un sólo sideróforo. Otros grupos funcionales incluyen carboxilatos tales como citratos, y etilendiamina (Glick et al., 1999). Estos sideróforos secuestran el fierro de ambientes complejos, haciéndolo menos favorable para ciertos microorganismos que poseen en su biosíntesis, un mecanismo regulado por concentraciones de fierro; y pueden ocasionar zonas de inhibición similares a las formadas por la acción de bacteriodoxinas. Junto con la actividad de colonización de raíz ha sido analizada la quimotaxis de Azospirillum, con relación a diferentes nutrientes también ha sido demostrada y al parecer, esto es debido a que la membrana externa juega un papel importante en la quimiotaxis y en simbiosis asociativas, posiblemente por el reconocimiento específico de propiedades inherentes en algunas de las proteínas de la membrana externa. Por ejemplo, cuando el fierro limita el crecimiento, se ha observado la inducción de la síntesis de un gran número de proteínas; algunas de estas actúan como receptoras por la afinidad de adsorción de sideróforos.

Ecología de Azospirillum en el suelo y en la rizosfera. Azospirillum es una bacteria de amplia distribución, puede ser encontrada en áreas tropicales, en áreas de climas templados y fríos (Döbereiner y Day, 1976), e inclusive, en tundras y sitios semidesérticos del casquete polar ártico. Ha sido aislada particularmente de la rizosfera de la superficie de la raíz y en menor grado del interior de la raíz, se conoce bien su relación con las plantas pero poco acerca de la amplitud de su nicho ecológico y si es capaz de multiplicarse sin estar asociada a la planta. La sobrevivencia de Azospirillum en suelos ha sido reconocida como una de las preguntas básicas a responder, debido a la inconsistencia de las evidencias reportadas. Recientemente, se evaluó la sobrevivencia de A. brasilense Cd y Sp-245 en la rizosfera de plantas de trigo y tomate en 23 tipos de suelos provenientes de un amplio rango de ambientes de Israel y México (Bashan et al., 1995). Sus conclusiones fueron que A. brasilense Cd sobrevive pobremente en la mayoría de los suelos por períodos de tiempo prolongados y que fuera de la rizosfera, la cantidad de arena y calcio determinan el grado de sobrevivencia de la bacteria en el suelo.

Estudios sobre la fisiología de la bacteria han sugerido la existencia de alternativas fisiológicas que podrían operar a fin de que Azospirillum sobreviva bajo condiciones ambientales desfavorables, como son enquistamiento, acumulación de poli-b-hidroxibutirato, producción de melanina, o protección dentro de esporas micorrízicas (Del Gallo y Fendrik, 1994). Durante la época de los setentas y ochentas, se consideraba que el rango de hospederos de Azospirillum era específico para especies de cereales, sin embargo, posteriormente se encontró que abarca el sistema radicular de una variedad amplia de especies vegetales (Bashan et al., 1989; Crossman y Hill, 1987, Mascarua et al., 1988; Hadas y Okon, 1987; Puente

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y Bashan, 1993; Rao et al., 1990).

Las halófitas y su asociación con bacterias promotoras de crecimiento de plantas. Las halófitas, particularmente Salicornia bigelovii (Chenopodiaceae), prometen ser recursos en zonas costeras áridas porque ellas toleran condiciones altamente salinas. Estas plantas importantes podrían incorporarse en la agricultura tradicional para ayudar apoyo la economía agrícola (Glenn et al., (1991). El estado de Sonora y Baja California Sur son uno de los estados más áridos de México, con 80 mm precipitación anual promedio, además de carecer del recurso agua. Las actividades agrícolas son dependientes de pozos. Desafortunadamente, la extracción de agua, en demasía y un uso inapropiado de fertilizantes ha promovido salinización en suelos agrícolas. Las alternativas de producción incluyen desarrollo de cosechas tolerantes de sal, y selección y evaluación de plantas tolerantes de sal. En el estado de Sonora y Baja California Sur, S. bigelovii tiene distribución amplia a lo largo de las costas. Es posible que esta halófita tenga un valor comercial (Troyo et al., 1994). Sin embargo, en ambos estados, su productividad es limitada por la carencia de nitrógeno disponible, condición que afecta crecimiento y reproducción acorde (Terrence y Ungar, 1982).

Las bacterias fijadoras de nitrógeno endémicas son una alternativa ecológica-orgánica para el aporte de este nutriente. De bacterias con capacidad de promover crecimiento y desarrollo en plantas, una de las más estudiadas es Azospirillum halopraeferens, por tener propiedades halotolerantes y promover resultados positivos en la producción de cosechas (Bashan et al., 2000). No obstante, a resultados favorables que se han obtenido con A. halopraeferens, la utilización de bacterias endémicas asociadas a rizósfera de plantas como S.

bigelovii, es necesaria evaluar su efectividad como un nuevo recurso en el desarrollo vegetativo. Y es por ello, que nos propusimos evaluar el efecto de la inoculación con Klebsiella pneumoniae acorde a Rueda et al. (2003) comparada con A. halopraeferens como control positivo en dos genotipos de S. bigelovii (genotipo silvestre y cv. SOS-10), registrando variables de rendimiento y producción de ácidos grasos en semilla, con la finalidad de poder proponer como una alternativa agrícola de producción en el sector agrícola a Salicornia bigelovii con la interacción de bacterias benéficas.

Para ello, Los tratamientos que fueron evaluados en este estudio corresponden a dos genotipos de semilla de Salicornia bigelovii (SOS-10 y silvestre), donde el primer genotipo fue proporcionado por la empresa Exportadora de Sal (ESSA) de Guerrero Negro, B.C.S. y el segundo colectado de plantas maduras de S. bigelovii, en una zona donde se desarrolla en forma natural, en la costa del poblado “El Comitan”, B.C.S., ubicada en las coordenadas 24 10N y 110W. En ambos genotipos se evaluó el efecto de la inoculación de la zona radicular con las bacterias fijadoras de nitrógeno: Klebsiella pneumoniae y Azospirillum halopraeferens, bajo condiciones de campo. Para la inoculación de la semilla de S. bigelovii (SOS-10 y silvestre) con las bacterias Klebsiella pneumoniae y Azospirillum halopraeferens de manera independiente fueron desarrollados en medio líquido OAB con 0.5 M de NaCl a una concentración de 1 x 109 UFC/mL. A cada uno de los cultivos se adicionaron 0.5 g (590 semillas ± 7) de cada uno de los genotipos y en un matraz Kitazato de 50 mL se sometieron a vacío a 600 mm Hg por 5 m. Después de este tiempo, las semillas inoculadas por infiltración al vacío de Klebsiella pneumoniae o de Azospirillum halopraeferens, se depositaron en placas germinadoras de 1 m2 que contenían 7 cm de sustrato de

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arena fina. Posteriormente la semilla fue cubierta con una capa fina (3 mm ± 1) de sustrato tipo peat-moss. Las placas germinadoras se colocaron a la intemperie (cielo abierto).

Durante 1 mes se llevó a cabo riego con agua potable, por saturación, diariamente. Un mes después de obtener las plántulas germinadas correspondientes a cada uno de los tratamientos, fueron trasplantadas en condiciones de campo en microcuencas de un área de 1 m2, con el fin de evitar un daño mecánico al sistema radicular y una posible entrada de patógenos del suelo. Se establecieron 60 plantas en cada microcuenca a una distancia entre plantas de 10 cm y entre hileras de 15 cm. Posteriormente, se desarrollaron inoculaciones de Klebsiella pneumoniae y Azospirillum halopraeferens, vía sólida en esferas de alginato, aplicandose en dos diferentes etapas vegetativas (Plántula, y floración). En plántula, desarrollo de ramas laterales, prefloración y floración se realizaron las inoculaciones. Durante el primer mes de desarrollo vegetativo de la planta (germinación y desarrollo de plántula) se irrigaron las plántulas con agua potable. La frecuencia de riegos en esta etapa fue cada tercer día, aplicando un riego de 55 L.m2 ± 5. Las propiedades del agua utilizada en agua dulce: CE 1,194 w dS/m y agua salada= CE 11,170 w dS/m. En esta etapa el sistema de riego que se utilizó fue el de anegamiento. En el caso de experimentación con irrigación con soluciones salinas, una semana antes del trasplante, las plántulas se fueron adaptando a agua salina, incrementando la salinidad paulatinamente. Después del trasplante, las plantas fueron irrigadas diariamente durante todo el ciclo fenológico de la planta con agua salina. El sistema de riego que se utilizó en las microcuencas fue de tipo aspersión, aplicando una lámina de riego de 65 L ± 5 por 30 m por microcuenca.

Dentro de las variables evaluadas durante el ciclo agrícola de S. bigelovii, se consideraron: al finalizar el ciclo vegetativo, 10 plantas por tratamiento fueron elegidas al azar para cuantificar la variable producción de semilla por planta (g.planta-1). Para la variable producción de semilla por m2 (producción de semilla g.m-2) de cada tratamiento, el valor se determinó multiplicando el promedio obtenido de producción de semilla por planta por el número total de plantas que se sembraron por micro cuenca (60). Se evaluó la materia seca producida por micro cuenca (materia seca en g.m-2). Asimismo, las muestras de semillas producidas en cada uno de los tratamientos fueron analizadas para la cuantificación de proteína, humedad, ceniza y lípidos totales. Cabe indicar que dentro de esta última variable, se obtuvo el porcentaje absoluto de ácidos grasos (palmítico, esteárico, oleico, linoleico y linolénico).

La respuesta fenológica de Salicornia bigelovii por efecto de la inoculación de Azospirillum halopraeferens y Klebsiella penumoniae en este estudio, muestran que la inoculación del genotípo SOS-10 con A. halopraeferens y K. pneumoniae resultaron ser favorecidos significativamente con 689,0 y 648,0 kg/ha respectivamente mientras que los controles con 163, 0 kg/ha. Referente a la producción de biomasa (g.m-2), los resultados fueron similares en el genotipo mejorado con ambos inoculantes fijadores de N2, mostrando valores numéricamente altos en comparación con los demás. Los valores inferiores fueron para los dos genotipos no inoculados y utilizados como controles.

Respecto a los análisis de varianza para la proporción de lípidos, proteínas, humedad y cenizas mostraron diferencias significativas. Se encontró que las plantas inoculadas con las bacterias fijadoras de N2 mostraron valores superiores en comparación con las plantas de los tratamientos controles. Los valores superiores de lípidos se

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obtuvieron en forma consecutiva mostrando una igualdad estadística para los tratamientos Silvestre + K. pneumoniae, SOS-10 + K. pneumoniae, SOS-10 + A. halopraeferens, y Silvestre + A. halopraeferens. Para proteínas, SOS-10 + A. halopraeferens mostró valores superiores, seguido de el mismo genotipo mejorado pero inoculado con K. pneumoniae.

Para la variable humedad y cenizas, el genotipo SOS-10 inoculado con K. pneumoniae fue estadísticamente superior con relación al resto de los tratamientos. Referente a las proporciones de ácidos grasos, los análisis estadísticos indican que hubo diferencias significativas (P>0,05) entre tratamientos con el contenido de ácido graso palmítico, resultando ser el tratamiento inoculado con K. pneumoniae en genotipo silvestre entre los valores más altos, mientras que el genotipo SOS-10 + A. halopraeferens, resultó el más afectado con este ácido. Referente al ácido esteárico no hubo igualdad estadística entre tratamientos inoculados en ambos tipos de semilla; respecto al oleico K. pneumoniae + SOS-10 resultó ser significativamente alto en comparación de los demás tratamientos. Con el ácido linoleico el genotipo SOS-10 + A. halopraeferens resultó estadísticamente significativo siguiendole en segundo órden ambos genotipos inoculados con K. pneumoniae. Con relación al linolénico entre tratamientos no hubo significancia con excepción del genotipo mejorado sin inoculante quien resultó con los valores más bajos (Rueda et al., 2004 a,b; 2005a).

Por otra parte, con el propósito de ampliar la información relacionada con estudios de interacción planta-microorganismo in vitro en la halófita S. bigelovii, se desarrolló un estudio que consistió en evaluar el efecto de la inoculación de dos halobacterias promotoras del crecimiento de plantas (BPCP): Azospirillum

halopraeferens y Klebsiella pneuomoniae en semillas de cuatro ecotipos de S. bigelovii, sometiéndolas a tres concentraciones de salinidad (0.0, 0.25 y 0.5 M de cloruro de sodio NaCl) (Rueda et al., 2006 a,b; 2007).

Las variables evaluadas fueron: porcentaje de germinación, tasa de germinación, altura de plántula, longitud radicular de plántulas, peso fresco y seco de plántula y por último el número de bacterias adheridas al sistema radicular. La semilla fue colectada de plantas maduras de S. bigelovii que cumplieron su ciclo de vida en el 2005; los ecotipos fueron colectados de los Esteros Santa Rosa Grande (SRG), Santa Rosa Chica (SRCH), Santa Cruz (SC) y Cerro Prieto (CP). La inoculación en semilla con las bacterias A. halopraeferens y K. pneumoniae se realizó mediante la técnica de inoculación al vació. Los tratamientos estudiados fueron sometidos bajo la influencia de tres concentraciones de NaCl, a una temperatura constante de 27°C y en oscuridad continua. Al cabo de la inoculación de las dos BPCP: Azospirillum halopraeferens (Ah) y Klebsiella pneuomoniae (Kp) en semilla de los ecotipos en estudio (SRG, SRCH, SC y CP), de S. bigelovii, bajo condiciones de tres concentraciones de salinidad (0.0, 0.25 y 0.5 M de cloruro de sodio NaCl) y en oscuridad contínua, los resultados indicaron que un porcentaje mayor de germinación fue observada en ausencia de NaCl, sobresaliendo aquellos inoculados. CP+ Ah y/o Kp y/o control, mostraron los valores más altos (100%) en 0.0 y 0.25 M de NaCl, resultando ser favorecido el mismo ecotipo a 0.5 M por ambas bacterias. En tasa de germinación ambas BPCP, incidieron positivamente sobre los ecotipos.

También se observó, que conforme la salinidad incrementa, Kp presenta tener mayor efectividad en peso fresco y seco de plántula de SRCH y CP, quienes

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mostraron los valores máximos. El número de células adheridas al sistema radicular no fue afectado por las concentraciones de NaCl. Estudios concernientes como posibles biofertilizantes son necesarios en las diferentes etapas fenológicas con el ecotipo CP, quien para esta etapa fenológica, resultó tener expectativas. Es importante indicar que se han generado estudios de aislamiento y detección de bacterias fijadoras de nitrógeno en la rizósfera de la halófita Salicornia bigelovii (Torr.) en la bahía de la Paz, B.C.S., su caracterización e identificación mediante técnicas de cultivo y análisis del polimorfismo en la conformación de cadena simple de dna (single strand conformation polymorphism: sscp). Para ello se realizaron muestreos y colecta de S. bigelovii. Para la colecta de plantas se consideraron todas aquellas plantas en dos estados fenológicos (plántula y planta madura) siempre y cuando no estuvieran deshidratadas. Se obtuvieron plantas con sistema radicular y suelo adherido, considerando no realizar movimientos bruscos que hicieran desprender el suelo de la raíz. Se realizaron extracciones de DNA bacteriano asociado a rizosfera de Salicornia; se generaron amplificaciones del DNA ribosomal 16s por reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y SSCP; aislamiento de cadenas sencillas, secuenciación y análisis de la secuenciación de DNA en la cual las bandas aisladas (gel + cadena sencilla de ADN) fueron reamplificadas mediante PCR, y se les determinó su secuencia nucleotídica. Con las secuencias obtenidas se realizó una comparación con secuencias depositadas en el Gen Bank mediante el programa BLAST. Los resultados mostraron una diversidad de microflora asociada a rizósfera de Salicornia bigelovii.

La secuenciación de los productos amplificados de cadena sencilla corresponden a microorganismos que ya han sido reportados en otros ambientes y que, aunque en bajas poblaciones, pueden estar realizando un

papel sumamente importante en estos ambientes donde se desarrolla la halófita Salicornia bigelovii (Rueda et al., artículo en revisión). Evidentemente los resultados con esta metodología son importantes porque pueden informarnos de la presencia de una gran cantidad de poblaciones microbianas no cultivables, y complementadas con las tradicionales técnicas de cultivo pueden ampliar nuestra visión y conocimiento sobre los eventos de origen microbiano donde destacan la descomposición de materia orgánica, disponibilidad de nutrientes, reducción de toxicidad por metales tóxicos, modificaciones en el pH, y producción y/o estimulación de fitohormonas, entre otras (El-Shatanawi et al., 2001).

Especies forestales nativas de ambientes árido-salinos y su asociación con bacterias promotoras de crecimiento de plantas. En este México cambiante de variados contrastes, costumbres y gran riqueza, al igual que en el noroeste de México, se avizora un panorama en el manejo de los recursos naturales muy diferente al de nuestros padres y aún más al de nuestros abuelos (Cardona, 2001). Para hacer efectivo el manejo sustentable del área, es necesario un plan estratégico que contenga programas y proyectos específicos (Flores et al., 2002).

A través de esta información y mediante investigación básica y aplicada nos hemos unido a la ampliación del conocimiento de desarrollo con un fin estratégico, asimismo hacemos una aportación significativa y respondemos a este importante reto con diferentes trabajos que se realizan. Entre ellos, se puede citar, el estudio denominado “Bacterias promotoras de crecimiento de plantas asociadas a ambientes árido-salinos y su efecto en plantas de reforestación”, donde uno de los objetivos primordiales es la reproducción de dos especies de mezquite (Prosopis chilensis y Prosopis glandulosa) mediante la

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inoculación de microorganismos benéficos como son las bacterias promotoras del crecimiento de plantas como una opción a la fertilización química. Lo anterior basado en que, en la actualidad, actividades como la agricultura y la ganadería mal aplicada en un ecosistema tan frágil como el de zonas árido-salinas aceleran su deterioro. Asimismo a que algunas comunidades vegetales de zonas desérticas y forestales se han convertido en zonas perturbadas gracias a la actividad humana, haciendo necesaria una mayor comprensión de los mecanismos que operan en ecosistemas naturales de tal forma que las áreas perturbadas puedan restaurarse estabilizando así el ambiente.

La restauración del hábitat puede hacer uso de plantas que estabilicen el suelo, mejoren su calidad, y con el tiempo produzcan un micro-ambiente favorable para el establecimiento sucesivo de otras especies vegetales; esta facilitación entre ciertas plantas puede ser promovida positivamente con la ayuda de la interacción de microorganismos presentes a nivel de rizosfera. Por lo anterior, la atención científica la hemos enfocado en buscar alternativas biológicas que estimulen el desarrollo de las plantas como Azospirillum, bacterias de rizosfera fijadoras de nitrógeno conocidas como bacterias promotoras del crecimiento de plantas. Sin embargo, la impredicibilidad de la inoculación reclama el estudio para un claro entendimiento de los mecanismos de interacción bacteria-planta, como son desde la identificación de nuevos microorganismos y sus efectos en los procesos involucrados en la colonización.

El presente estudio radicó en ampliar el conocimiento de la inoculación de Azospirillum halopraeferens y Klebsiella pneumoniae en la germinación, emergencia y reproducción de Mezquite chileno (Prosopis chilensis), con fines de reforestación en la Unidad de manejo Forestal

(UMAFOR_CONAFOR) Río Asunción, Sonora, México (Rueda et al., 2005 b; 2006 c). Los resultados indican que en esta primera etapa, la tasa y el porcentaje de germinación los resultados experimentales, mostraron que la inoculación en Mezquite chileno fue notable en la germinación en un 60% comparados con los testigos control sin inocular; en el sistema radicular en un 30% con P< 0.05; en la variable altura fue visualizada hasta en un 120% por arriba de los controles no inoculados. Los resultados obtenidos sugieren la factibilidad de sustituir fertilizantes nitrogenados donde la longitud en altura de planta es significativa. Se reafirma la posible y viable introducción de bacterias benéficas como K. pneumoniae y A. halopraeferens a plantas forestales como Mezquite chileno para fines de forestación en zonas árido-desérticas.

La presencia de bacterias benéficas como K. pneumoniae y A. halopraeferens inciden positivamente en el desarrollo de Mezquite chileno, promoviendo ser utilizadas en un sistema de producción de plantas forestales como una alternativa de reproducción. No obstante lo anterior, es recomendable generar conocimiento con diferentes niveles de tratamientos térmicos en la germinación, analizar como interviene la fijación de nitrógeno en el desarrollo y sostenimiento del Mezquite entre otros. Por otra parte con la finalidad de estudiar con mayor énfasis en como interactúan y compiten las bacterias promotoras de crecimiento con otros miembros de la comunidad microbiana nativa de la rizósfera de Mezquite, sobre todo si se pretendemos desarrollar un sistema de inoculación exitoso que pueda repercutir en la producción de plantas forestales se han desarrollado estudios de caracterización de microorganismos asociados a rizósfera de mezquites nativos que se desarrollan en los cráteres de volcanes de la Zona de Reserva y Gran Desierto de Altar ubicada en el noroeste de México.

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La caracterización de los micoorganismos se desarrolló por medio de análisis por cromatografía de gases de ácidos grasos metil esteres (FAME), seguida de una secuenciación del DNA que codifica para el RNA ribosomal 16S. También se emplearon pruebas bioquímicas (Producción de ácido de glucosa anaeróbicamente, Prueba de Indol, Prueba rojo de metilo, Prueba de acidez a 48 horas aeróbicamente, Citrato de Simmons, Reacción de Vogges-Praskauer, Producción de gas de lactosa , Prueba de coliforme fecales 44°C-, Prueba de motilidad). Los resultados muestran nueve diferentes aislados bacterianos que tienen la capacidad de desarrollarse en las siguientes salinidades: 0, 0.25, 0.5 y 0.75 M de cloruro de sodio. Cuatro de los aislados muestran porcentajes altos de fijación de nitrógeno. La caracterización mediante 16s ribosomal de los 4 aislados indican que pertenecen a los siguientes géneros especies: 1.-Bacillus amyloliquefasciens; 2.- Kokuria polaris; 3.- Planococcus antarticus y 4.- Rhodococcus fascinas. En base a lo anterior, se reporta por primera vez el aislamiento y caracterización de bacterias promotoras del crecimiento de plantas asociadas a rizósfera de mezquite que se desarrollan en cráteres del gran desierto de altar sonora.

Como una etapa inicial, 5,000 plantas de mezquite fueron reproducidas bajo un sistema de inoculación, las cuales fueron transplantadas en escuelas de educación preescolar, primaria, secundaria, donaciones a la sociedad con el compromiso de plantarlas, ranchos ganaderos e instancias del gobierno federal, entre otros. Actualmente como una segunda aproximación se tienen reproduciendo 10,000 plantas de mezquite chileno con las mismas finalidades citadas anteriormente.

Conclusiones

En este México cambiante de variados contrastes, costumbres y gran riqueza, al igual que en el noroeste de México, se avizora un panorama en el manejo de los recursos naturales muy diferente al de nuestros padres y aún más al de nuestros abuelos. La planeación ambiental estratégica permite a los planificadores el identificar los huecos de información, las alternativas de desarrollo social desde el punto de vista económico, social y financiero, el identificar las reformas institucionales importantes y el establecer un marco de política adecuado a las necesidades actuales.

Considerando las serias amenazas que la conservación de los recursos naturales del noroeste de México confrontan, la perdida rápida de los mismos y los nexos que existen entre el actual patrón de desarrollo económico y la perdida de estos recursos, es necesario que las opciones y alternativas sean identificadas con prontitud y que estas estén basadas en una sólida ciencia. No obstante lo anterior, la colaboración en establecer un plan estratégico para la conservación y manejo sustentable de los diferentes sistemas naturales específicamente de zonas áridas, requiere de una substancial inversión económica, de escalas de tiempo adecuadas, de incorporación de reformas en las estructuras de las instituciones involucradas y de una asistencia técnica adecuada a las condiciones locales (NOM-059-ECOL-2001 Protección ambiental).

Un esfuerzo de este tipo no solo requiere un compromiso político a todos los niveles y la participación activa de las varias agencias involucradas y el sector social. También requiere mecanismos efectivos para la colecta y diseminación de la información generada de tal forma que esta sea utilizada tanto por los tomadores de decisiones

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como por las comunidades potencialmente afectadas. El éxito de un programa de este tipo dependerá de la capacidad local para planear e implementar actividades específicas. Para acelerar este proceso, la planificación en el uso del suelo, la aplicación de tecnologías nuevas como los sistemas de información geográfica y el monitoreo y la evaluación de estos proyectos y programas serán básicos. Asimismo, la frontera en el uso y manejo de los recursos naturales no solo requiere tecnología actualizada sino de la capacidad institucional y humana para implementar este tipo de programas. El análisis de la capacidad institucional requiere de: a) un análisis de la estructura de incentivos actuales que fuerzan la destrucción de los mismos; b) la capacidad institucional existente para completar e implementar los programas de conservación y desarrollo definidos; c) La definición e implementación de los papeles que el sector publico y social tienen; y d) la inclusión de la participación comunitaria en todas las fases de este proceso, desde la definición de las actividades hasta la evaluación de las mismas.

Por otra parte, la capacidad humana no deberá traducirse como solo el desarrollo de las técnicas requeridas para el entrenamiento y la educación. Estos elementos son claramente necesarios, pero no son los únicos. La participación activa de los individuos y las comunidades es fundamental para alcanzar el éxito. Esto es, la corresponsabilidad del programa y sus proyectos. En el ámbito de la conservación de los recursos naturales y el desarrollo social es bien conocido que el éxito del programa depende de la participación comprometida de las comunidades. Este problema, es casi imposible de resolver sin el apoyo de las comunidades locales. La definición de alternativas que sean ambientalmente sanas y económicamente viables es crítica en el proceso (Maskrey, 1994).

A través de esta información y mediante investigación básica y aplicada es necesario seguir ampliando el conocimiento para que los resultados obtenidos relacionados con incrementos en el rendimiento de nuevas especies con potencia agroindustrial como son las halófitas y la restauración de especies forestales de zonas áridos, reafirmen que alternativas a la fertilización química están entre otras opciones los microorganismos promotores del crecimiento de plantas, los cuales sugieran la factibilidad de sustituir fertilizantes nitrogenados. Finalmente, es importante mencionar que este tipo de trabajo experimental contribuye a ampliar el conocimiento en las posibles alternativas de producción agrícola y efectos en la aplicación de biofertilizantes en nuevos materiales vegetativos con potencial productivo de interés socio-económico para Estados con problemas de salinidad y disponibilidad de agua de buena calidad, como es el Noroeste de México.

Agradecimientos. Al CONACYT y a la Universidad de Sonora. Al CIBNOR y a la CONAFOR por el proyecto aporobado: “Bacterias promotoras del crecimiento de plantas asociadas a ambientes árido-salinos y su efecto en la reproducción de mezquite sonorense y chileno”. Se agradece la colaboración del H. Ayuntamiento de la Cd. de Santa Ana, Sonora.

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CAPÍTULO 11

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SECCION II

Capítulo 12

175R.H. LIRA-SALDIVAR1 y B.L. MARTÍNEZ-HERNÁNDEZ1. 1Centro de Investigación en 1Química Aplicada, Saltillo, Coahuila, México

Resumen

La biofumigación basada en la aplicación de la materia orgánica ha tenido gran aceptación por la necesidad de realizar un manejo ecológico de plagas y representa una alternativa actual y de futuro en la agricultura. En este capítulo se presenta una revisión de literatura actualizada y resultados de investigación sobre la técnica de biofumigación que utiliza la solarización más la incorporación de materia verde o estiércol de ganado. El término biofumigación de suelos se refiere a la utilización de gases y otros productos resultantes de la biodegradación de la materia orgánica y residuos agroindustriales que tienen acción fumigante contra microorganismos patógenos de las plantas por las sustancias volátiles biotóxicas como

Biofumigación Para el Manejo Ecológico de Plagas del Suelo

Biofumigation for Ecological Soil Pest Management

amonio, metil isotiocianatos y otros compuestos de azufre producidas. Actualmente la biofumigación con abonos verdes de especies de Brasicaceas ha tenido gran atención debido a que contienen compuestos biocidas originados de la hidrólisis de los glucosinolatos producidos durante la descomposición de su biomasa. Los cultivos mas utilizados para biofumigar son: Brassica nigra (mostaza), Sinapsis alba (mostaza blanca), B. juncea (mostaza china), B. oleracea (repollo), B. napus (nabo), B. oleracea var. Itálica (brócoli), B. oleracea var. cauliflora (coliflor), Raphanus sativus (rábano); Eruca sativa (roqueta), pero también se han obtenido buenos resultados con Ipomoea batatas (camote) y Sorghum spp. (sorgo).

Abstract

Biofumigation has been greatly developed due to the necessity of carrying out ecological programs of pest management; it represents a current alternative with a promising future in agricultural practices. This chapter presents a review of recent literature and experimental data on the biofumigaton technique that employs solarization plus the incorporation of green biomass or livestock manure. The term soil biofumigation refers to the use of gases and other resulting products of organic matter biodegradation and agro industrial residues that have fumigant action against phytopathogenic microorganisms due to the


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effect of biotoxic volatile substances like ammonia, metal isocyanates and other compounds made up of sulfur. At the moment biofumigation with green amendments of Brasicaceas species has received great attention because they contain biocide compounds that originate from the hydrolysis of glucosinolates that take place during the decomposition of its biomass. The most used crops for biofumigation are: Brassica nigra (mustard), Sinapsis alba (white mustard), B. juncea (chinese mustard), B. oleracea (cabbage), B. napus (beetroot), B. oleracea var. Itálica (brocoli), B. oleracea var. cauliflora (cauliflower), Raphanus sativus (horseradish); Eruca sativa, but excellent results have also been obtained with Ipomoea batatas (yam) y Sorghum spp. (sorghum).

Introducción

La práctica del monocultivo y la contaminación inducida por el uso indiscriminado de pesticidas han reducido la biodiversidad de los agroecosistemas, causando la inestabilidad de los mismos, lo cual se manifiesta, en una mayor incidencia de plagas y enfermedades en los cultivos, entre otros efectos nocivos. Esto y los problemas de seguridad y salud pública inherentes a la fabricación y uso excesivo de agroquímicos como el bromuro de metilo (BM) han conducido a la búsqueda y establecimiento de alternativas de manejo de plagas y enfermedades. Así surge el interés por el control ecológico que puede definirse como: “cualquier forma de control que reduce la incidencia o severidad de la enfermedad, o incrementa la producción del cultivo, aun cuando no haya aparentemente un efecto significativo en la reducción de la enfermedad o inóculo, y su impacto nocivo en el ambiente sea mínimo o nulo” (Zavaleta-Mejía, 2003). El BM ha sido ampliamente comercializado para la fumigación de suelos ya que se considera que es un producto económico debido a sus

propiedades como gas fumigante de alta eficacia y en el control de enfermedades de origen edáfico, mostrando un amplio espectro de actividad frente a los patógenos (Leoni y Manzini, 2004). Sin embargo, el BM no se retiene en su totalidad en el suelo, sino que entre 50 a 95% pasa en forma de emisiones gaseosas en la estratosfera, donde se liberan átomos de bromo que reaccionan con el ozono y otras moléculas estables que contienen cloro, dando lugar a una reacción en cadena que contribuye a la disminución de la capa de ozono, incrementando el paso de rayos ultravioleta, además de que una de las principales desventajas de este producto radica en su gran toxicidad, reduciendo la biodiversidad del suelo y provocando problemas de fitotoxicidad y contaminación (Matthiessen y Kirkegaard, 2006).

Con base en el Protocolo de Montreal el BM deberá ser eliminado del mercado mundial en el año 2015. Por esta razón, es urgente desarrollar técnicas como la biofumigación, que sean amigables con los ecosistemas y que permitan eliminar las plagas del suelo y maleza basados en los principios biológicos y físicos. Este tipo de tecnologías son la que habrán de predominar en el futuro y las que serán alentada para usarse en programas de agricultura orgánica y sustentable en México y todo el mundo (Lira-Saldivar et al., 2004). En lo referente a la biofumigación como alternativa al BM, la materia orgánica a través de sus procesos de biodegradación supone una prometedora alternativa en la regulación de los patógenos del suelo. La biodegradación de la materia orgánica está basada en los mismos principios de los biofumigantes que el BM, la única diferencia se encuentra en que la biofumigación utiliza los gases y otros productos resultantes de la biodegradación de la materia orgánica y residuos agroindustriales. Por otra parte, la efectividad de la biofumigación es similar a la de otros pesticidas convencionales, pero al mismo tiempo

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mejora las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo (Mazzola y Mullinix, 2005).

Cuando se emplea la biofumigación, la acción de los microorganismos sobre la materia orgánica produce una gran cantidad de productos químicos durante su descomposición, entre los que se encuentran: amonio, nitritos, ácido sulfhídrico, un gran número de sustancias volátiles y ácidos orgánicos. (Bello et al., 2003). En los últimos años la técnica de biofumigación de suelos se ha venido utilizando cada vez más en diversas regiones del mundo como un método ecológico para la prevención y control de organismos fitopatógenos del suelo, la cual utiliza la solarización con acolchado de polietileno transparente y la incorporación al suelo de residuos de especies de plantas de la familia de las Brassicaceas, las cuales debido a las altas temperaturas generadas con la solarización del suelo liberan diversos compuestos tóxicos con propiedades biocidas (Price et al., 2005).

Definición del concepto de biofumigación. El término biofumigación es un concepto de uso reciente en el control de los patógenos vegetales con abonos verdes de Brasicaceas. Matthiessen y Kirkegaard (1993), aparentemente fueron los primeros autores que emplearon el término biofumigación al tratar de sustituir el uso del metam sodio paran el control de Graphognathus spp. conocido en Australia como el picudo de la papa; ya que este producto tiene un amplio espectro de actividad, no sólo contra los organismos causantes de plagas y enfermedades, sino también sobre muchos organismos benéficos. El concepto de biofumigación ha estado más relacionado con los organismos patógenos de origen edáfico, siendo nueva la idea de que también puede controlar insectos; ya que Elberson et al. (1996), Borek et al. (1997), Noble y Sams (1999) encontraron que la biofumigación con

concentraciones altas de Brassica juncea puede controlar larvas de diferentes especies de insectos del suelo, incorporando una biomasa de entre 4 y 8% de MO.

Kirkegaard y Sarwar (1998) revisaron el efecto de la biofumigación con abonos verdes de Brasicaceas y la definieron como “la supresión de organismos del suelo patógenos de plantas y por compuestos biocidas originados de la hidrólisis de los glucosinolatos producidos durante la descomposición de los abonos verdes de Brasicaceas”. La biofumigación también ha sido definida como la acción fumigante de las sustancias volátiles producidas durante la biodegradación de la materia orgánica (MO) (mejoradores orgánicos, residuos agroindustriales, etc.), en el control de patógenos de las plantas, incrementándose su eficacia cuando se incluyen en un sistema integrado de producción de cultivos (Bello et al., 1999). Villeneuve y Lepaumier (1999) estudiaron el efecto de la incorporación de la MO en el control de los hongos Fusarium oxysporum, Rhizocthonia solani, Sclerotinia sclerotium, Verticillium dahliae y en los nemátodos Meloidogyne spp. y Pratylenchus spp., indicando que estos organismos patógenos resultan sensibles al tratamiento que ellos denominan biodesinfectación, pero, si se considera que esta técnica permite la reducción del empleo de los fumigantes, están hablando de biofumigación.

Las líneas de investigación existentes sobre biofumigación, aun en el año 2000 centran sus enfoques teóricos en confundir biofumigación con MO, solarización, inundación y anaerobiosis, proponiendo técnicas complejas que son difíciles de asumir por los agricultores. Por ello, es necesario establecer las diferencias entre biofumigación y las otras técnicas relacionadas con el control de los patógenos del suelo como la MO, solarización, inundación y anaerobiosis, resaltando que la biofumigación es: “la

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acción de los gases producidos de la biodescomposición de la materia orgánica”, concepto que es clave para su aplicación correcta y obtener una mayor eficiencia en el control de los patógenos (Bello et al., 2003).

Por lo tanto, la biofumigación es el resultado de la selección de la microflora beneficiosa. La actividad inhibitoria depende de la desactivación térmica, de la liberación de compuestos volátiles biotóxicos tales como amonio, metil isotiocianatos y otros compuestos de azufre. También son liberados estimulantes de los antagonistas saprofíticos del suelo, entre los que se señalan los aldehídos, los alcoholes, y las toxinas alelopáticas (Braga et al., 2003). La acción de la materia orgánica está directamente relacionada con el aumento de la actividad de los organismos antagónicos como hongos, bacterias y otros, aunque no es más eficaz que las fumigaciones con nematicidas (Costa y Prata, 2000). El empleo de estiércoles vacuno, de oveja y de carnero, gallinaza y cascarilla de arroz junto a prácticas culturales como rotación de cultivos, uso de cubiertas de vegetales y variedades de tomate resistentes, redujeron las poblaciones de M. incognita y el uso de agroquímicos (Leon et al., 2000, Bello et al., 2003).

Bases de la biofumigación para el manejo ecológico de plagas. La biofumigación como se ha venido señalando, se basa en la acción fumigante de las sustancias volátiles procedentes de la descomposición de la MO y de los residuos agroindustriales para el control de los patógenos de los cultivos agrícolas. Su efectividad se incrementa cuando se incorpora en un sistema de manejo integrado, prolongando su efecto en el tiempo mediante la rotación de cultivos, uso de barbecho, variedades resistentes, injertos, solarización, empleo de sustratos naturales y artificiales, uso de agentes de control biológico e incluso la adición de bajas dosis de pesticidas (MBTOC, 1998; Bello et al.,

2000a,b). La función de la MO en la regulación de los fitopatógenos mediante la acción de los gases resultantes de los procesos de descomposición, es una alternativa basada en los mismos principios que los biofumigantes convencionales, con la única deferencia de que los gases obtenidos son el resultado de la biodescomposición de la MO, y no se conoce que ocasionen efectos negativos sobre el ambiente y la salud. La biofumigación no tiene efectos negativos en la salud de los consumidores ni el medioambiente. Tampoco tiene limitaciones de uso dentro de los reglamentos de producción integrada o de agricultura orgánica o sustentable (López-Medina et al., 2003).

La biofumigación estimula la actividad microbiana en el suelo, actuando además como biomejorador del suelo. Cuando se añade la MO, se produce una secuencia de cambios microbiológicos, con la proliferación inicial de microorganismos que depende de los recursos orgánicos incorporados al suelo. Los descomponedores de la MO son una fuente de nutrición, al mismo tiempo que favorecen la proliferación de hongos nematófagos y nemátodos de vida libre, lo cual incrementa el número de nemátodos depredadores y microartrópodos, nemátodos omnívoros, hongos, protozoos, algas y otros organismos del suelo. Además, el incremento de la actividad microbiana produce un aumento de los niveles de enzimas en el suelo (Bello et al., 2003).

Tipos de materia orgánica usada para biofumigar, su efecto y características. La adición de MO al suelo para mejorar la fertilidad y controlar las plagas y enfermedades es una práctica casi tan antigua como la agricultura. Se han realizado ensayos sobre una amplia variedad de materiales como mejoradores del suelo para controlar nemátodos, hongos fitoparásitos, malezas e insectos. Estos materiales incluyen el estiércol de ganado y residuos

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de industrias papelera y forestal, residuos de industrias pesqueras y de mariscos, numerosos subproductos de agricultura, alimentación y otras industrias, así como residuos de plantas con efectos alelopáticos. La eficiencia de los mejoradores orgánicos contra los nemátodos y otros patógenos del suelo depende de su composición química y propiedades físicas, que viene determinada por el tipo de microorganismos implicados en su descomposición en el suelo y ha sido recientemente revisada por Bello et al. (2000a, b).

Se ha investigado como mejoradores de suelo para el control de nemátodos y otros patógenos de plantas, materiales con alto contenido de nitrógeno que genera amoniaco, el cual actúa como nematicida en el suelo (Canullo et al., 1992a,b). La adición al suelo de biopolímeros como la quitina o materiales quitinosos obtenidos de crustáceos no solo genera amoniaco, sino que también estimula la actividad de la microflora quitinolítica en el suelo, ya que muchos microorganismos quitinolitícos son efectivos en la destrucción de huevecillos de nemátodos y micelios de algunos hongos fitopatógenos (Rodríguez-Kábana et al., 1990). Existen muchos trabajos sobre el uso de mejoradores para el control de patógenos de origen edáfico (Cook y Bake, 1983; Hoitink, 1997). Estos tratamientos pueden contribuir al control de enfermedades del suelo particularmente cuando se combinan con otras alternativas; por ejemplo, se ha estudiado la incorporación al suelo de mejoradores complementados con solarización, determinando que ofrece un potencial considerable de incremento de la eficiencia contra los patógenos; además reduce las cantidades necesarias de MO por hectárea (Gamliel y Stapleton, 1993).

El mayor problema en el uso de mejoradores orgánicos es la heterogeneidad en la composición de las

materias utilizadas. Por ejemplo, el contenido en nitrógeno en la gallinaza, puede variar enormemente dependiendo de las condiciones de almacenamiento, humedad, temperatura, etc. Se puede señalar que la función de la microflora y microfauna que se origina por la incorporación de MO al suelo es doble, ya que pueden ser parásitos o depredadores, o ser generadores de enzimas o toxinas capaces de dañar a los patógenos (Stirling, 1991). Frecuentemente se ha sugerido para explicar los efectos adversos que los mejoradores orgánicos tienen sobre los fitopatógenos del suelo y en general la incorporación de cualquier tipo de MO, que los productos de descomposición resultantes durante la degradación de los residuos en el suelo, tienen un efecto nocivo sobre los patógenos, consecuentemente se incrementan las poblaciones de organismos antagonistas contra fitopatógenos del suelo. Papavizas y Lumsden (1980) mencionan que los mejoradores orgánicos tienen los siguientes efectos y/o acciones sobre los fitopatógenos del suelo:

a) Estimulan la germinación hongos, anulando la fungistasis seguida por lisis, lo cual reduce el número de propágulos.

b) Inactivación temporal o permanente de los propágulos en el suelo (incremento de fungistasis).

c) Inmovilización de nitrógeno y otros nutrimentos, lo cual favorece la competencia de microorganismos antagónicos.

d) Sirve como base alimenticia o substrato para la producción de antibióticos o producción de materiales nocivos a los fitopatógenos, tanto volátiles como no volátiles.

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actividad biológica del suelo, pudiendo actuar como una alternativa al BM; estos autores señalan que dicho efecto se debe a la producción de lacasas y peroxidasas, acumulación de �1,3–glucanasa y quitinasa, fenoles y actividad sinérgica entre �1,3–glucanasa y quitinasa. La literatura reporta que la MO para que funcione adecuadamente con acción biofumigante debe cumplir con ciertos requisitos que se asocian a diversos parámetros. Los principales factores son: elevado contenido de humedad; que se encuentre en el proceso de descomposición; que tenga una relación C/N entre 12 y 25, además debe proceder de actividades y recursos locales con la finalidad de abaratar los costos de transporte.

Beneficios de la materia orgánica adicionales a la biofumigación. Se ha comprobado que mejora las propiedades físicas del suelo debido a que beneficia la estructura del suelo al formar enlaces con las superficies reactivas de las partículas minerales, uniéndolas y formando agregados más estables al agua; aumenta la capacidad de retención de agua en el suelo, al aumentar los poros de mayor diámetro que retienen el agua con menor energía, siendo de mayor accesibilidad para las plantas; aumenta la infiltración del agua al aumentar la conductividad hidráulica (K). La MO también mejora las propiedades químicas del suelo debido a que aumenta la capacidad de intercambio catiónica (CIC); incrementa la disponibilidad de N, P, S y micronutrientes (Ca y Mg); acrecienta la capacidad tampón del suelo y disminuye la pérdida de nutrientes por lixiviación. La MO también mejora las propiedades biológicas del suelo debido a que aumenta los niveles de bacterias, hongos, ácaros, nemátodos depredadores, entomopatógenos, así como diversos ácidos orgánicos y otros compuestos (Cuadro 1), los que aumentan en general la eficacia del control biológico del suelo, así como la presencia de enzimas del suelo (Bello et al., 1999).

Cuadro 1. Compuestos con acción biofumigante liberados durante la descomposición de la materia orgánica.

Ácidos Otros

Ácido propiónico Amonio

Ácido butírico Nitratos

Ácido sulfídrico Etanol

Ácidos hidroxámicos Metano

Ácido fumárico Isotiocianatos (en Brassicaceas)

Ácido málico

Ácido succínico

Ácidos fenólicos

Ácido cítrico

Factores que pueden influenciar la liberación de compuestos tóxicos en especies de Brasicaceas. Mitidieri (2005) menciona algunos factores que influencian la efectividad de la biofumigación; entre estos se encuentran el patógeno a ser controlado, el nivel de infestación, el contenido y tipo de glucosinolatos e isiotiocianatos que contiene la MO aplicada, la

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e) Favorece el hiperparasitismo o antagonismo en general, al permitir el incremento de la microflora del suelo. El concepto de antagonismo, se consideramos aquí en el sentido más amplio, es decir, cualquier efecto nocivo ejercido por un organismo hacia otro; así podemos tener un antagonismo directo: hiperparasitismo, o un antagonismo indirecto: antibiosis, lisis, y competencia por nutrimentos (Zavaleta-Mejía et al., 2003).

En Florida, U.S.A., Kim et al. (1996a,b) estudiaron el uso de compost y la MO como alternativa al control de Phytophthora capcisi en el cultivo del pimiento, encontrando que el quitosán (bioproducto obtenido de residuos de crustáceos) y la pulpa de cítricos con melaza, fue un tratamiento efectivo para el control de la enfermedad, incrementando además la actividad biológica del suelo, pudiendo actuar como una alternativa al BM; estos autores señalan que dicho efecto se debe a la producción de lacasas y peroxidasas, acumulación de β1,3–glucanasa y quitinasa, fenoles y actividad sinérgica entre β1,3–glucanasa y quitinasa. La literatura reporta que la MO para que funcione adecuadamente con acción biofumigante debe cumplir con ciertos requisitos que se asocian a diversos parámetros. Los principales factores son: elevado contenido de humedad; que se encuentre en el proceso de descomposición; que tenga una relación C/N entre 12 y 25, además debe proceder de actividades y recursos locales con la finalidad de abaratar los costos de transporte.

Beneficios de la materia orgánica adicionales a la biofumigación. Se ha comprobado que mejora las propiedades físicas del suelo debido a que beneficia la estructura del suelo al formar enlaces con las superficies reactivas de las partículas minerales, uniéndolas y formando agregados más estables al agua; aumenta la capacidad de

retención de agua en el suelo, al aumentar los poros de mayor diámetro que retienen el agua con menor energía, siendo de mayor accesibilidad para las plantas; aumenta la infiltración del agua al aumentar la conductividad hidráulica (K). La MO también mejora las propiedades químicas del suelo debido a que aumenta la capacidad de intercambio catiónica (CIC); incrementa la disponibilidad de N, P, S y micronutrientes (Ca y Mg); acrecienta la capacidad tampón del suelo y disminuye la pérdida de nutrientes por lixiviación. La MO también mejora las propiedades biológicas del suelo debido a que aumenta los niveles de bacterias, hongos, ácaros, nemátodos depredadores, entomopatógenos, así como diversos ácidos orgánicos y otros compuestos (Cuadro 1), los que aumentan en general la eficacia del control biológico del suelo, así como la presencia de enzimas del suelo (Bello et al., 1999).

Cuadro 1. Compuestos con acción biofumigante liberados durante la descomposición de la materia orgánica.

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Factores que pueden influenciar la liberación de compuestos tóxicos en especies de Brasicaceas. Mitidieri (2005) menciona algunos factores que influencian la efectividad de la biofumigación; entre estos se encuentran el patógeno a ser controlado, el nivel de infestación, el contenido y tipo de glucosinolatos e isiotiocianatos que contiene la MO aplicada, la preparación del mejorador orgánico (fresco o seco), la cantidad de material aplicada, el método de aplicación, así como el tiempo que duren incorporados. Estudios recientes indican que el método con que se incorporan los mejoradores orgánicos puede ser el factor más importante para lograr un efecto de control sobre los patógenos. La eficiencia en la liberación de los isotiocianatos puede ser menor al 5%, si no se toman las medidas adecuadas al momento de la incorporación.

Los residuos de Brassicas pueden ser incorporados frescos o secos, siempre que se evite el daño e hidrólisis endógena directa por medio de la enzima myrosinasa antes de ser aplicados. La disponibilidad de isotiocianatos en el suelo depende de la naturaleza del material vegetativo incorporado, ya que los grupos amino y sulfhídrico de estos compuestos reaccionan de manera irreversible con las partículas de arcilla y de MO. El alto contenido de glucosinolatos en las raíces puede mejorar el control de algunas enfermedades del suelo, particularmente altos niveles de 2-phenylethyl isotiocianatos (Walker, 1997). El efecto tóxico de los isotiocianatos puede ser mayor al permitir la disrupción de los tejidos a nivel celular para permitir la reacción de la enzima myrosinasa y los glucosinolatos. De acuerdo con resultados consignados por Mitidieri (2005), el picado de los tejidos antes de la incorporación aumentó en 10 veces la liberación de isotiocianatos, y su maceración aunada a la aplicación del riego la aumentó en 100 veces. La incorporación rápida al suelo y el sellado con plástico para evitar el escape de

gases tóxicos aumentó aún más la eficiencia de ésta técnica de biofumigación.

Ventajas de la biofumigación. Se han reportado numerosas ventajas entre las que destacan algunas que son muy importantes para implementar programas de agricultura sustentable (http://agronomia.uchile/centros/nematologia/resumenmateriaorganica.pdf).

• La solarización, que es el elemento base de ésta técnica aumenta la temperatura a más de 70ºC, potenciando su efecto letal sobre los microorganismos del suelo.

• Estimula el crecimiento radical de las plantas.

• Estimula el control biológico, ya que promueve el desarrollo de una amplia gama de organismos como bacterias, hongos y nemátodos, depredadores de patógenos.

• Mejora las características físicas, químicas y biológicas del suelo.

• Resulta ser una técnica de control muy prometedora para quienes se dedican a la producción orgánica ya que se puede emplear en pequeñas y grandes áreas de cultivo.

• No tiene efectos negativos sobre el medioambiente y la salud.

• No tiene limitaciones de uso dentro de los reglamentos de producción integrada o de agricultura orgánica y ecológica.

• Su costo es mínimo ya que se pueden emplear una amplia variedad de materiales como mejoradores

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Contenido de glucosinolatos en la familia de las crucíferas. Estos fitoquímicos o metabolitos secundarios son un grupo de compuestos azufrados generados naturalmente por plantas de la familia de las crucíferas. Existen aproximadamente 100 diferentes glucosinolatos que han sido identificados y descritos. Su hidrólisis por parte de la enzima myrosinasa libera iones sulfato y glucosa; también compuestos biológicamente activos como isotiocianatos, nitrilos y tiocianatos. La formación de isotiocianatos es favorecida en condiciones de pH alcalino o neutro, mientras que en un pH ácido se generan nitrilos, que poseen un efecto inhibidor menor que los primeros (Kirkegaard et al., 2000). Los isotiocianatos tienen un amplio espectro de acción, su actividad resulta de la interacción irreversible con los grupos sulfhídricos, puentes disulfuro y grupos amino de las proteínas para formar productos estables. Existen numerosos reportes de la acción de estos compuestos sobre patógenos vegetales de origen fúngico y bacteriano y otros microorganismos, así como contra nemátodos de diferentes especies (Cuadro 2).

Cuadro 2. Patógenos vegetales de origen fúngico, bacteriano y otros microorganismos controlados por isotiocianatos (Kirkegaard et al., 2000).

Los cultivos que generalmente han sido utilizados para biofumigar son: Brassica nigra(mostaza), Sinapsis alba (mostaza blanca), B. juncea (mostaza china), B. oleracea (repollo), B. napus (nabo), B. oleracea var. Itálica (brócoli), B. oleracea var. cauliflora (coliflor), Raphanus sativus (rábano); Eruca sativa (roqueta), pero también se han obtenido buenos

Patógenos de origen fúngico Alrenaria brassica Leptosphaeriamaculans Aphenomices euteiches Monilinia laxa Aspergillus alliaceas Mucor piriformis Aspergillus niger Micosphaerella brassicicola Bipolares sorokiniana Penicilium glaucum Botrys cinerea Penicilium cyclopium Candida albicans Peronospora parasitica Colletutrichum circinans Phytophthora spp. Colletutrichum coccodes Pyeronopeziza brassicae Didymella brionae Phytium irregulare Fusarium graminearum Phytium ultimatum Fusarium oxysporum Rhizoctonia solani Fusarium sambucinum Rhyzopus orizae Gaeumannomycesn graminis var. tritici

Sclerotium rolfssi

Gibberella saubinetii Thielaviopsis basicola Gigaspora gigantea Verticillium albo- atrum Glomus moseae Verticillium dahliae

Patógenos de origen bacteriano Enterobacter cloacae Pseudomonas solanacearum Escherichia coli Staphilococus albus Pseudomonas flourencens Staphilococus aureus

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orgánicos para controlar hongos, nemátodos fitoparásitos, malezas e insectos, además de que estos materiales incluyen el estiércol de ganado y residuos de industrias papeleras, forestales, pesqueras y de mariscos así como numerosos subproductos de agricultura y alimentación y otras industrias, así como residuos de plantas con efecto alelopático.

Contenido de glucosinolatos en la familia de las crucíferas. Estos fitoquímicos o metabolitos secundarios son un grupo de compuestos azufrados generados naturalmente por plantas de la familia de las crucíferas. Existen aproximadamente 100 diferentes glucosinolatos que han sido identificados y descritos. Su hidrólisis por parte de la enzima myrosinasa libera iones sulfato y glucosa; también compuestos biológicamente activos como isotiocianatos, nitrilos y tiocianatos. La formación de isotiocianatos es favorecida en condiciones de pH alcalino o neutro, mientras que en un pH ácido se generan nitrilos, que poseen un efecto inhibidor menor que los primeros (Kirkegaard et al., 2000). Los isotiocianatos tienen un amplio espectro de acción, su actividad resulta de la interacción irreversible con los grupos sulfhídricos, puentes disulfuro y grupos amino de las proteínas para formar productos estables. Existen numerosos reportes de la acción de estos compuestos sobre patógenos vegetales de origen fúngico y bacteriano y otros microorganismos, así como contra nemátodos de diferentes especies (Cuadro 2).

Los cultivos que generalmente han sido utilizados para biofumigar son: Brassica nigra (mostaza), Sinapsis alba (mostaza blanca), B. juncea (mostaza china), B. oleracea (repollo), B. napus (nabo), B. oleracea var. Itálica (brócoli), B. oleracea var. cauliflora (coliflor), Raphanus sativus (rábano); Eruca sativa (roqueta), pero también

se han obtenido buenos resultados con Ipomoea batatas (camote) y Sorghum spp. (sorgo). De una colección de más de 100 especies diferentes de Brassicaceas cultivadas en condiciones ambientales heterogéneas, se obtuvieron tejidos de tallos y raíces para ser analizados por la técnica de HPLC. Se encontró que el contenido de glucosinolatos declina hacia la madurez y que puede variar entre e intra especies, entre partes de una misma planta y el estado de desarrollo, así como también con el ambiente (Cuadro 3).}

Se ha encontrado que durante el crecimiento y desarrollo de las plantas los glucosinolatos son exudados de las raíces. También la época del año determina influye

Cuadro 2. Patógenos vegetales de origen fúngico, bacteriano y otros microorganismos controlados por isotiocianatos (Kirkegaard et al., 2000).

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resultados con Ipomoea batatas (camote) y Sorghum spp. (sorgo). De una colección de más de 100 especies diferentes de Brassicaceas cultivadas en condiciones ambientales heterogéneas, se obtuvieron tejidos de tallos y raíces para ser analizados por la técnica de HPLC. Se encontró que el contenido de glucosinolatos declina hacia la madurez y que puede variar entre e intra especies, entre partes de una misma planta y el estado de desarrollo, así como también con el ambiente (Cuadro 3).}

Se ha encontrado que durante el crecimiento y desarrollo de las plantas los glucosinolatos son exudados de las raíces. También la época del año determina influye en la concentración de estos fitoquímicos; por ejemplo la canola de invierno ha mostrado un mayor contenido de glucosinolatos que la de primavera (Smolinska et al., 2003).

Cuadro 3. Rangos de concentraciones (mol/g) de diferentes glucosinolatos para Brassicaceas en floración sembradas durante el otoño (Matthiessen, 1996).

Tallos Raíces Especies Propenyl Butenyl Pentenyl Phenylhetyl OH benzyl

B. napus Aceite

0 0-3 0-8 2-19 0

B. napus Forraje

0 1-9 1-5 7-20 0

B. juncea Aceite

0-19 0-8 0 3-13 0

B. nigra 11-26 0 0 1-3 0 S. alba 0 0 0 0-4 3-4 Nabosilvestre

0 35 1 26 0

Se han realizado numerosos estudios sobre la estructura química de los productos de la hidrólisis de los glucosinolatos, se conoce que la capacidad biocida de estos compuestos depende de la estructura química de la cadena lateral que contiene su molécula, la característica común de los compuestos más tóxicos es su hidrofobicidad, que podría estar relacionada con la penetración en la membrana celular de las células. Kirkegaard y Sarwar (1998) mencionan que dentro de los más activos se encuentran los glucosinolatos tio funcionales (glucoiberin, glucocherirolin, glucoerucin, glucoraphenin), los alkenil glucosinolatos sinigrin y glucocapparin, y los benzyl glucosinolatos glucotropaeolin y gluconasturtin.

Se ha encontrado que con residuos de Brassica napus y B. juncea se controlan los hongos del suelo en cereales Kirkegaard y Sarwar (1998); estos autores señalaron que la eficacia de la biofumigación depende de varios factores, pero fundamentalmente de la Brasicacea empleada, pero además de la actividad enzimática de la mirosinasa que es responsable de la hidrólisis de los glucosinolatos, a las pérdidas por volatilización, la absorción por la arcilla, la pérdida por percolación y la degradación microbiana (Brown y Morra, 1997). Por ese mismo tiempo Kirkegaard y Sarwar (1998) también estudiaron las implicaciones del ambiente en la optimización de la biofumigación, encontrando que ésta técnica es eficaz de entre 12 y 20°C en invernadero, a esa temperatura el contenido de glucosinolatos aparece relativamente constante a las diferentes condiciones ambientales y

Cuadro 3. Rangos de concentraciones (µmol/g) de diferentes glucosinolatos para Brassicaceas en floración sembradas durante el otoño (Matthiessen, 1996).


en la concentración de estos fitoquímicos; por ejemplo la canola de invierno ha mostrado un mayor contenido de glucosinolatos que la de primavera (Smolinska et al., 2003).

Se han realizado numerosos estudios sobre la estructura química de los productos de la hidrólisis de los glucosinolatos, se conoce que la capacidad biocida de estos compuestos depende de la estructura química de la cadena lateral que contiene su molécula, la característica común de los compuestos más tóxicos es su hidrofobicidad, que podría estar relacionada con la penetración en la membrana celular de las células. Kirkegaard y Sarwar (1998) mencionan que dentro de los más activos se encuentran los glucosinolatos tio funcionales (glucoiberin, glucocherirolin, glucoerucin, glucoraphenin), los alkenil glucosinolatos sinigrin y glucocapparin, y los benzyl glucosinolatos glucotropaeolin y gluconasturtin.

Se ha encontrado que con residuos de Brassica napus y B. juncea se controlan los hongos del suelo en cereales Kirkegaard y Sarwar (1998); estos autores señalaron que la eficacia de la biofumigación depende de varios factores, pero fundamentalmente de la Brasicacea empleada, pero además de la actividad enzimática de la mirosinasa que es responsable de la hidrólisis de los glucosinolatos, a las pérdidas por volatilización, la absorción por la arcilla, la pérdida por percolación y la degradación microbiana (Brown y Morra, 1997). Por ese mismo tiempo Kirkegaard y Sarwar (1998) también estudiaron las implicaciones del ambiente en la optimización de la biofumigación, encontrando que ésta técnica es eficaz de entre 12 y 20°C en invernadero, a esa temperatura el contenido de glucosinolatos aparece relativamente constante a las diferentes condiciones ambientales y estados de crecimiento de la planta, disminuyendo el contenido desde el inicio de la floración, pero no encontrando grandes diferencias entre las raíces y la

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parte aérea, la excepción fue que Brassica campestris tiene una mayor cantidad de glucosinolatos durante la floración. Smolinska et al. (2003), estudiando las características y concentración de glocosinolatos en distintas especies de Brasicaceas los han llevado a la selección de variedades para ser usadas como biofumigantes, ya que producen altas cantidades de los glucosinolatos, los cuales son más tóxicos para plagas y patógenos, en algunos casos las concentraciones de isotiocianatos liberados al suelo después de la incorporación de estos materiales pueden ser iguales o mayores que las aplicadas con los fumigantes sintéticos (1500 nmoles/g suelo).

Por su parte, Haidar et al. (2000) realizaron estudios de campo en Líbano para investigar el efecto del período de solarización (0-6 semanas) con o sin gallinaza para eliminar las semillas de la maleza Orobanche crenata a varias profundidades del suelo (0-10 cm), y dirigidas a malezas que afectan el cultivo de col o repollo. Estos autores reportaron que los tratamientos de solarización solo mataron semillas de Orobanche en la profundidad de 0-10 cm, pero no tuvo ningún efecto significativo sobre semillas de Orobanche por debajo de esta profundidad. La solarización asociada con la gallinaza mató semillas de Orobanche en todas las profundidades, la solarización durante 2-6 semanas con o sin gallinaza, considerablemente redujo el crecimiento de malezas y su infestación en el cultivo de col; además este estudio concluyó que la gallinaza aumentó considerablemente el rendimiento de la col. Carranza (2004) determinó el efecto biofumigante de diferentes fuentes y mezclas de materias orgánicas en el cultivo de tomate (L. esculentum) bajo condiciones de invernadero; sus resultados concluyeron que la biofumigación bajo esas condiciones, pueden superar el rendimiento hasta en 27% respecto al testigo. Los elementos como Cu, Zn, Ca, K, Mg, Mn y P, adicionados debido a la incorporación de MO

fueron los elementos que contribuyeron al incremento de los rendimientos. Gallinaza y gallinaza mas residuos de brócoli fueron los productos que incrementan los géneros no parasíticos de nemátodos como Rhabditis (saprófago) y el género Dorilaimus, responsable de controlar algunos virus del suelo.

Solarización como elemento básico de la biofumigación. Uno de los trabajos pioneros en el campo de la solarización y biofumigación fue el realizado por Katan et al. (1975). Ellos describen que el método de solarización consiste en cubrir un suelo húmedo con una película de plástico de polietileno transparente durante al menos cuatro semanas en los meses de mayor calor. Su principio está basado en un proceso hidrotérmico, donde las temperaturas pueden alcanzar en el día valores máximos de más de 50°C a una profundidad de 30 cm, la cual puede resultar letal para los patógenos del suelo. Un trabajo posterior (Katan, 1981) sugiere que la adición de residuos orgánicos al suelo podía incrementar la eficacia de la solarización. De manera paralela, Pullman et al. (1981) reportaron que la solarización redujo la población del hongo Verticillium dahliae a profundidades de 70-120 cm; estos autores consideraron que ese efecto se debió a los gases liberados durante el proceso de solarización, puesto que a esa profundidad la temperatura producida por el calentamiento del suelo debido a la solarización no tiene efecto letal.

Horiuchi et al. (1982) observaron que la eficacia de la solarización fue mayor cuando se incorporaron abonos verdes de nabo. Por su parte, Kodama y Fukui (1982) señalaron la conveniencia de añadir almidón soluble en una proporción de 25 a 30 g kg-1 de suelo seco, para aumentar el efecto letal de la solarización. Desde hace más de 20 año que Munnecke (1984) encontró que la solarización fue más

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eficaz para el control de Fusarium oxysporum, cuando se añadieron residuos de coles o repollos, debido a los gases fitotóxicos que se producen durante su descomposición. Posteriormente en California, Stapleton y DeVay (1986) reportaron que la reducción de nemátodos a profundidades entre 46 a 91 cm se debe a otros factores diferentes de la temperatura, sugiriendo esto que la MO de ciertas especies de Brasicaceas liberan gases que resultan ser tóxicos para los microorganismos fitopatógenos.

Garibaldi y Gullino (1991) revisaron el empleo de la solarización en los países del sur de Europa, indicando que este tratamiento biofísico crea un vacío microbiológico y no hay eficacia en aquellas capas donde no llega la radiación solar (30-40 cm), puesto que la solarización se basa en el calentamiento del suelo y esto sólo ocurre en los primeros 30 cm del perfil de suelo. Por esas épocas DeVay y Katan (1991) señalaban muchas preguntas sobre la solarización que no tenían respuestas, tales como si el control de los organismos fitoparásitos era posible a profundidades de 60 a 120 cm en suelos solarizados, cuando la temperatura total necesaria no se alcanza a esa profundidad, y la posible función de las sustancias volátiles en la reducción de los patógenos.

Años después, Eleftherohorinos y Giannopolitis (1999) reportaron que la eficacia de la solarización puede estar relacionada con el balance de los compuestos gaseosos (O2, CO2 y otros). Bello et al. (2000a) señalaron que existen diferencias entre los conceptos de solarización y biofumigación en el control de nemátodos en cultivos extensivos de zanahoria, ya que no necesariamente se debe realizar la aplicación de plástico que promueva las altas temperaturas, aunque ambas técnicas pueden ser complementarias. Por su parte Blok et al. (2000), señalaron que el control de estos patógenos no está relacionado solo

con la temperatura, por lo que se diferencia claramente de la solarización y puede emplearse en lugares donde la solarización y el encharcamiento no pueden ser aplicados; debido a esto consideraron que esa técnica era un nuevo método de control, el cual lo denominaron “desinfectación biológica del suelo”.

La solarización es un método que por si solo no es eficaz, especialmente cuando se trata de controlar organismos móviles como nemátodos que por acción del calor se desplazan a zonas más profundas, siendo incorporados de nuevo con las labores culturales a la superficie del suelo. En los casos donde la solarización ha sido eficaz, se trata por lo general de suelos con alto contenido de MO (solarización más biofumigación), o de suelos poco profundos. De acuerdo con algunos autores la solarización es más eficaz cuando se combina con biofumigación, durante dos meses, a una temperatura ambiental superior a 40ºC (Lacasa et al., 1999), aunque se recomienda un período de 30 a 45 días durante los meses de julio y agosto, que es cuando la temperatura del suelo alcanza temperaturas superiores a 50ºC en algunas zonas de alta radiación solar.

Combinando la solarización con estiércol de establo a una dosis de 40 t/ha, se ha logrado reducir la infestación en 83% del nemátodo M. javanica y en 96% del hongo Phytophtora drechsleri en el cultivo de pepino. Además, se redujo en casi 100% todas las malezas con excepción de Cyperus rotundus y Sonchus asper que fueron disminuidas en 59 y 44% respectivamente (Nasr, 2000). Por otra parte, en un estudio de dos años de duración, el índice de agallas en las raíces provocadas por Meloidogyne spp. fué menor y el rendimiento se incrementó notablemente (Pokharel, 2000).

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Phytophtora drechsleri en el cultivo de pepino. Además, se redujo en casi 100% todas las malezas con excepción de Cyperus rotundus y Sonchus asper que fueron disminuidas en 59 y 44% respectivamente (Nasr, 2000). Por otra parte, en un estudio de dos años de duración, el índice de agallas en las raíces provocadas por Meloidogyne spp. fué menor y el rendimiento se incrementó notablemente (Pokharel, 2000).

La solarización del suelo podría ser un método ideal para semilleros o almácigos de climas tropicales, con una adecuada proporción costo-beneficio en comparación con el BM y metam sodio (Salles, 2001). La solarización también resulta ser muy eficaz cuando se combina con bajas dosis de fumigantes comerciales, reduciendo el impacto ambiental de estos pesticidas sintéticos, resultando la solarización en una buena alternativa para diversos cultivos hortícolas. La combinación de la solarización con fumigantes como el metam sodio a dosis muy reducidas (100 cm3 m-2), es una práctica bastante frecuente en España. Los resultados son comparables a los obtenidos con el BM por Romero (2000). Un trabajo sobre biofumigación reportado por Lira-Saldivar et al. (2004) en el que se utilizó solarización mas estiércol caprino en dosis de 20 y 40 t ha-1, señalan el incremento en la temperatura de suelo solarizado fue de 55 y 44°C a las profundidades de 1.5 y 10 cm respectivamente (Figura 1). La figura muestra que en las parcelas solarizadas la acumulación térmica por arriba de 35°C fue 54.33 horas, mientras que para las temperaturas de 40, 45 y 50°C, esta acumulación fue de 36.66, 27.11 y14.0 respectivamente.

Figura 1. Acumulación térmica en horas a 15 cm de profundidad del suelo durante los días de mayor temperatura en parcelas solarizadas y no solarizadas.

Estos incrementos de temperatura fueron suficientes para reducir por completo la población de malezas de los lotes experimentales (Cuadro 4); sin embargo, la maleza conocida como coquillo (Cyperus esculentum) fue afectada pero no eliminada por la solarización. CIQA UAAAN

La solarización del suelo podría ser un método ideal para semilleros o almácigos de climas tropicales, con una adecuada proporción costo-beneficio en comparación con el BM y metam sodio (Salles, 2001). La solarización también resulta ser muy eficaz cuando se combina con bajas dosis de fumigantes comerciales, reduciendo el impacto ambiental de estos pesticidas sintéticos, resultando la solarización en una buena alternativa para diversos cultivos hortícolas. La combinación de la solarización con fumigantes como el metam sodio a dosis muy reducidas (100 cm3 m-2), es una práctica bastante frecuente en España. Los resultados son comparables a los obtenidos con el BM por Romero (2000). Un trabajo sobre biofumigación reportado por Lira-Saldivar et al. (2004) en el que se utilizó solarización mas estiércol caprino en dosis de 20 y 40 t ha-1, señalan el incremento en la temperatura de suelo solarizado fue de 55 y 44°C a las profundidades de 1.5 y 10 cm respectivamente (Figura 1). La figura muestra que en las parcelas solarizadas la acumulación térmica por arriba de 35°C fue 54.33 horas, mientras que para las temperaturas de 40, 45 y 50°C, esta acumulación fue de 36.66, 27.11 y14.0 respectivamente.

Figura 1. Acumulación térmica en horas a 15 cm de profundidad del suelo durante los días de mayor temperatura en parcelas solarizadas y no solarizadas.

Estos incrementos de temperatura fueron suficientes para reducir por completo la población de malezas de los lotes experimentales (Cuadro 4); sin embargo, la maleza conocida como coquillo (Cyperus esculentum) fue afectada pero no eliminada por la solarización.

El incremento de temperatura en las parcelas solarizadas y con incorporación de estiércol caprino sólo incrementaron la temperatura en 1.5 y 2.5°C; por lo tanto, este trabajo sugiere que la reducción de malezas se debió al efecto de solarización y que los incrementos observados en el cultivo de melón se debieron en parte a la falta de competencia con las malezas y a los beneficios de la MO orgánica adicionada al suelo (Cuadro 5).

Manejo de insectos mediante la biofumigación. Hace más de 10 años que Matthiessen y Kirkegaard (1993) emplearon el término biofumigación al tratar de sustituir en Australia el uso del metam sodio (MS) para el control del picudo de la papa (Graphognathus spp.), puesto que este producto tiene un amplio espectro de actividad no sólo sobre los organismos causantes de plagas y enfermedades sino también sobre muchos organismos benéficos. Estos efectos negativos hacen dudar de la sustentabilidad del MS a largo plazo. Por otro lado, indicaron que el MS es muy caro y debe ser aplicado cuidadosa y correctamente. Su componente activo es el metil isotiocianato, un compuesto volátil que se produce sintéticamente por la industria química, sin embargo, existen otras fuentes naturales, no solo del metil isotiocianato, sino de otras formas de isotiocianatos (ITC).

Estas fuentes de ITC como antes se mencionó se encuentran principalmente en diferentes especies y variedades de Brasicaceas, entre ellas la col, coliflor, mostaza y nabo. Los resultados de los autores antes

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Cuadro 4. Densidad de malezas (m2) encontradas en parcelas solarizadas y no solarizadas y en las que se incorporó estiércol caprino.

Especies No Solarizado Solarizado Estiércol caprino (t ha-1) Estiércol caprino (t ha-1) 0 20 40 0 20 40 Amaranthus blitoides 0.5 cd 1.25 c 0.25 c 0 0 0 Amaranthus hibridus 7.5 b 7.75 a 1.75 b 0 0 0 Auria coccinia 0 d 0 d 2.0 b 0 0 0 Cynodon dactylon 2.5 c 0 d 1.0 bc 0 0 0 Cyperus esculentum 28.5 a 7.25 a 0 c 0 0 0 Chenopodium murale 1.0 cd 0.75 c 0.25 c 0 0 0 Echinocloa crusgalli 0 d 0.75 c 0.25 c 0 0 0 Malva parviflora 0 d 0.25 cd 0 c 0 0 0 Portulaca oleracea 7.5 b 4.75 b 10.25 a 0 0 0 Salsola iberica 0 d 0 d 0.25 c 0 0 0 Sanchus oleraceus 0 d 0 d 0.25 c 0 0 0 Setaria adherens 0 d 0 d 2.0 b 0 0 0 Setaria geniculata 9.25 b 8.5 a 3.0 b 0 0 0 Sysimbrium irio 1.5 cd 0.75 c 0.75 bc 0 0 0 Total 58.25 32.0 22.0 0 0 0

Cuadro 5. Comparación de medias del rendimiento de melón (Cucumis melo L.) obtenido de parcelas solarizadas y no solarizadas y en las que se incorporó estiércol caprino.

Tratamiento Estiércol caprino (t ha-1) 0 20 40 Media

No Solarizado 11.63 18.99 25.68 18.79 a Solarizado 29.50 29.82 28.85 29.39 b Media 20.57 24.41 27.27 24.09

Manejo de insectos mediante la biofumigación. Hace más de 10 años que Matthiessen y Kirkegaard (1993) emplearon el término biofumigación al tratar de sustituir en Australia el uso del metam sodio (MS) para el control del picudo de la papa (Graphognathus spp.), puesto que este producto tiene un amplio espectro de actividad no sólo sobre los organismos causantes de plagas y enfermedades sino también sobre muchos organismos benéficos. Estos

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Especies No Solarizado Solarizado Estiércol caprino (t ha-1) Estiércol caprino (t ha-1) 0 20 40 0 20 40 Amaranthus blitoides 0.5 cd 1.25 c 0.25 c 0 0 0 Amaranthus hibridus 7.5 b 7.75 a 1.75 b 0 0 0 Auria coccinia 0 d 0 d 2.0 b 0 0 0 Cynodon dactylon 2.5 c 0 d 1.0 bc 0 0 0 Cyperus esculentum 28.5 a 7.25 a 0 c 0 0 0 Chenopodium murale 1.0 cd 0.75 c 0.25 c 0 0 0 Echinocloa crusgalli 0 d 0.75 c 0.25 c 0 0 0 Malva parviflora 0 d 0.25 cd 0 c 0 0 0 Portulaca oleracea 7.5 b 4.75 b 10.25 a 0 0 0 Salsola iberica 0 d 0 d 0.25 c 0 0 0 Sanchus oleraceus 0 d 0 d 0.25 c 0 0 0 Setaria adherens 0 d 0 d 2.0 b 0 0 0 Setaria geniculata 9.25 b 8.5 a 3.0 b 0 0 0 Sysimbrium irio 1.5 cd 0.75 c 0.75 bc 0 0 0 Total 58.25 32.0 22.0 0 0 0

Cuadro 5. Comparación de medias del rendimiento de melón (Cucumis melo L.) obtenido de parcelas solarizadas y no solarizadas y en las que se incorporó estiércol caprino.

Tratamiento Estiércol caprino (t ha-1) 0 20 40 Media

No Solarizado 11.63 18.99 25.68 18.79 a Solarizado 29.50 29.82 28.85 29.39 b Media 20.57 24.41 27.27 24.09

Manejo de insectos mediante la biofumigación. Hace más de 10 años que Matthiessen y Kirkegaard (1993) emplearon el término biofumigación al tratar de sustituir en Australia el uso del metam sodio (MS) para el control del picudo de la papa (Graphognathus spp.), puesto que este producto tiene un amplio espectro de actividad no sólo sobre los organismos causantes de plagas y enfermedades sino también sobre muchos organismos benéficos. Estos

Cuadro 5. Comparación de medias del rendimiento de melón (Cucumis melo L.) obtenido de parcelas solarizadas y no solarizadas y en las que se incorporó estiércol caprino



mencionados demostraron que los ITC producidos por las Brasicaceas tienen efecto repelente contra el “gusano de alambre”, aumentado su eficacia cuando estos insectos están en fases tempranas de crecimiento, puesto que tienen menor tamaño y son más susceptibles a los tóxicos. Cuando en el Este de Australia los huevecillos del insecto Graphognathus spp. eclosionan después de las primeras lluvias de otoño, son muy pequeños (1 mm de longitud), en lugar de crecer y desarrollarse rápidamente, las larvas permanecen en el primer estadio durante muchas semanas debido a las bajas temperaturas del invierno. El crecimiento sólo aparece cuando aumenta la temperatura en

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primavera. Por todo ello las larvas de este insecto pueden ser controladas por biofumigación antes de sembrar las papas. En otros casos, las Brasicaceas pueden actuar como repelentes de insectos plaga.

García y Poot (1997) utilizaron estiércol de vaca en el control de las enfermedades del aguacate en México, encontrando que esa materia orgánica puede tener un buen potencial para trabajos de biofumigación. Kirkegaard y Sarwar (1998) revisaron la biofumigación con abonos verdes de Brasicaceas, encontrando que tienen un claro efecto de supresión de organismos del suelo patógenos de plantas debido a los compuestos biocidas originados de la hidrólisis de los glucosinolatos producidos durante la descomposición de los abonos verdes de Brasicaceas.

El concepto de biofumigación ha estado más relacionado con los organismos patógenos de origen edáfico, siendo nueva esta idea de que puede controlar insectos. Elberson et al. (1996), Borek et al. (1997) y Noble y Sams (1999) encontraron que la biofumigación con concentraciones altas de B. juncea (4 y 8% de MO) puede controlar larvas de diferentes especies de insectos del suelo.

Efecto de la biofumigación en los nemátodos. La acción de los microorganismos sobre la MO durante su descomposición produce una gran cantidad de productos químicos que pueden actuar en el control de los patógenos del suelo. El amonio, nitratos y ácido sulfhídrico y un gran número de sustancias volátiles y ácidos orgánicos pueden producir acción nematicida directa o afectar la eclosión de los huevecillos o la movilidad de los juveniles de nemátodos; los fenoles y los taninos son también nematicidas a ciertas concentraciones aunque es difícil determinar con exactitud que sustancia es responsable de la muerte de los

nemátodos (Mian et al., 1982). De todos los productos químicos obtenidos en la descomposición de la MO por la actividad de los microorganismos que pueden tener acción nematicida, el amonio ha sido el más estudiado, aunque es difícil afirmar que un solo componente sea responsable de su mortalidad. La actividad nematicida del amonio fue reconocida por Eno et al. (1995), cuando realizaron una serie de trabajos sobre el empleo de amoniaco anhidro como fertilizante nitrogenado, indicando que aplicado por inyección a la concentración de 300 a 900 mg kg-1 de suelo reduce los problemas de nemátodos. Experimentos posteriores con urea, que se convierte en amonio por acción de la ureasa existente en el suelo, mostró que es un buen nematicida si se aplica en cantidades superiores a 300 mg de N kg-1 de suelo ( Huebner et al., 1983).

El nitrógeno es un constituyente de casi toda la MO que se usa para incorporarse al suelo. La cantidad de amonio producido varía con los niveles de nitrógeno de un sustrato orgánico determinado, y existe una relación entre el contenido de nitrógeno de una enmienda y su efecto nematicida.

El estiércol de origen animal, los abonos verdes y restos de leguminosos tienen un buen efecto nematicida. El contenido de nitrógeno no es el único factor considerado cuando la MO es utilizada como nematicida, el carbono es también importante, puesto que de él depende la metabolización del nitrógeno por los microorganismos para convertirlos en proteínas y otros compuestos. Es ausencia de fuentes de carbono, el amonio y los nitratos se pueden acumular y causar fitotoxicidad.

Materiales como quitina, urea, algunos residuos de oleaginosas y neem tienen una proporción C/N baja, pudiendo afectar a las plantas. Se ha demostrado que la

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MO con una relación C/N de entre 8 y 20 tiene actividad nematicida sin efecto fitotóxico (Rodríguez-Kábana, 1987). El efecto nematicida del amonio esta restringido, ya que el amonio tiene una difusión pobre en el suelo y se mueve sólo unos pocos centímetros desde el punto de aplicación (Eno et al., 1995). El pH del suelo tiene también efecto sobre la eficacia del amonio; altas concentraciones de amonio son más activas en suelos ácidos que en los alcalinos (Duplessis y Koontje, 1964). Por desgracia las dosis efectivas de nitrógeno para el control de nemátodos pueden ser fitotóxicas o contribuir a la contaminación de las aguas subterráneas (Stapleton et al., 1989).

En el Congreso de la Organización de Nematólogos de los Trópicos Americanos (ONTA), que tuvo lugar en San Juan de Puerto Rico en junio de 1999, aparecen por primera vez algunas comunicaciones, que pueden considerarse con enfoque científico que se ubican dentro de los conceptos que se han planteado sobre biofumigación. Taylor y Rodríguez-Kábana (1999) presentó un biofumigante que estaba en proceso de patentar, el cual controla M. incognita y maleza; por su parte Bello et al. (1999) aplicaron con eficacia la biofumigación en el control de M. incognita y Rotylenchulus reniformis en Guatemala. Arias et al. (1999) estudiaron las alternativas al BM en una rotación pepino-acelga afectada por M. incognita en invernaderos de la región de Madrid, ellos utilizaron compost de champiñón (5 kg m-2), observando una disminución de las poblaciones del nematodo y un incremento de la producción en las parcelas con tratamiento de compost.

Bello et al. (1999a) señalaron la eficacia del empleo de la biofumigación en el control de nemátodos en Guatemala y Uruguay; por su parte Quiroga-Madrigal et al. (1999) estudiaron el efecto de especies vegetales de canavalia, crotalaria y mucuná sobre la actividad

enzimática del suelo; Rubiano-Rodríguez y Vargas-Ayala (2001) utilizaron Mucuna deeringiana para el control de Meloidogyne, Pratylenchus y Radopholus obteniendo buenos resultados en Puerto Rico.

Trabajando con biofumigación en México Yañez-Juárez et al. (2001) reportaron que al rotar e incorporara los residuos de cempasúchil (Tagetes erecta) o al asociar este cultivo con chile o jitomate, se tienen una reducción significativa en el agallamiento radical ocasionado por los nemátodos Nacobbus aberrans y M. incognita. De igual manera, Tun et al. (1997) reportaron haber controlado nemátodos fitoparásitos en pepino con la incorporación de residuos de plantas de cempasúchil. Existen antecedentes de que algunas especies de leguminosas del género Catalaria ejercen un efecto negativo sobre las poblaciones de nemátodos (Huang et al., 1981; Zen-ichi y Kazutoshi, 1986), ya que cuando se incorporaron resiuos de chipilin (C. longirostrata) en suelo infestado con M. incognita y M. arenaria se redujo de manera significativa el agallamiento radical inducido por estos nemátodos en tomate; además se encontró que la incorporación de residuos fue más efectiva que la asociación de chipilín, esto se atribuyó a la liberación de sustancias tóxicas, más que por su efecto de cultivo trampa, pues los exudados radicales del chipilín tuvieron un efecto nematostático sobre las larvas (J2) de Meloidogyne (Villar y Zavaleta-Mejía, 1990).

Manejo de hongos del suelo con abonos verdes y extractos con efecto biofumigante. En esta línea de investigación destacan principalmente los trabajos que han venido realizando investigadores del CSIRO de Australia desde 1993 para el control de hongos, puesto que la bibliografía sobre la función de la MO, los abonos verdes y los residuos agroindustriales y su relación con los hongos del suelo es muy abundante. Por ejemplo, Angus

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y Kirkegaard et al. (1994) demostraron que las sustancias volátiles de las Brasicaceas inhiben el crecimiento del hongo del trigo Gaeumannomyces graminis, demostrando que el efecto biofumigante se debe a los isotiocianatos. Kirkegaard y Sarwar et al. (1998) investigaron el efecto de la biofumigación con Brasicaceass sobre el crecimiento de 5 patógenos de los cereales: Gaeumannomyces graminis var. tritici, Rhizocthonia solani, F. graminearum, Bipolaris sorokiniana y Pythium irregulare. De ellos, Gaeumannomyces es el más sensible a los tratamientos, seguido por Rhizoctonia y Fusarium, siendo Bipolaris y Pythium los menos sensibles. Se demuestra así el efecto en el control de hongos de los cereales.

Bowers y Locke (1997) estudiaron el efecto de extractos de trébol, neem, pimiento y cassia sobre Fusarium oxysporum f. sp. chrysanthemi, encontrando que al 10% de emulsión se reduce la densidad del hongo, e incluso a un 5% para los extractos con neem, con una eficacia para pimiento, trébol y cassia de 99.9, 97.5 y 96.1 respectivamente, a los tres días de su aplicación, aunque el hongo se recuperó rápidamente. Hunter et al. (1997) utilizaron compost de champiñón en el control de Cylindrocladium scoparius en viveros forestales. Tjamos (1999) en Grecia, al estudiar la solarización como alternativa al BM, señala que ésta puede mejorar cuando se añade MO, encontrando que combinando solarización y biofumigación se puede controlar Sclerotinium cepivorum, utilizando 1 kg m-2 de gallinaza.

Elena et al. (1999) utilizaron como abono verde Lolium perenne y Triticum vulgare en el control de F. proliferatum y F. oxysporum f.sp.asparagi en Grecia, considerando que se debe a fenómenos de anaerobiosis. Villeneuve y Lepaumier (1999) estudiaron el efecto de la incorporación de la MO en el control de F. oxysporum f.sp.

asparagi, R. solani, S. sclerotium, Verticillium dahliae, Meloidogyne spp. y Pratylenchus spp., encontrando que estos hongos resultan sensibles al tratamiento, que ellos denominan biodesinfectación, pero, si se considera que esta técnica permite la reducción del empleo de los fumigantes, están hablando de una biofumigación. En este trabajo señalan que la fermentación de la MO provoca una modificación de la atmósfera del suelo incrementando el CO2 y disminuyendo el O2, dando lugar a fenómenos de anaerobiosis, consiguen de 90-100% de reducción de patógenos.

Blok et al. (1998) reportan que cuando se emplea Brasicaceas y gramíneas al mismo tiempo, así como microorganismos exógenos al suelo; la biofumigación es más eficaz. Cuando se cubre el suelo con plástico transparente ya que las Brasicaceas producen isotiocianatos volátiles los cuales son más eficaces que los metil-isotiocianatos que se obtienen en la degradación del metam sodio (Brown y Morra 1997). Otras plantas de interés para biofumigar son algunas especies de sorgo (Sorghum bicolor o S. sudanense), ya que contienen compuestos derivados del ácido cianhídrico; se ha determinado que los factores ambientales influyen sobre la calidad y cantidad de glucosinolatos y los compuestos cianhídricos.

Duniway et al. (1999) al trabajar con fresas en California encontraron que la MO con alto contenido de nitrógeno como restos de sangre, plumas y partes de pescado, a razón de 8, 4 y 8 toneladas respectivamente, reducen la incidencia de V. dahliae cuando se incorporan 7 semanas antes de plantar. Otara y Ndalut (1999) encontraron que un extracto de hojas de Conyza floribunda (Asteraceae) controla in vitro a F. oxysporum. Gamliel et al. (1999) encontraron que los propágulos de F. oxysporum f.sp. basilici, S. ralfsii y Pythium ultimum se reducen en

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más del 95% cuando se someten a solarización más MO con alto contenido de nitrógeno, mejorando el control de los patógenos cuando se combina el tratamiento del suelo con una rotación de trigo.

Efecto de la biofumigación en las malezas. La aplicación de las técnicas de biofumigación en el control de la maleza no tienen el mismo desarrollo que en nemátodos, hongos e insectos, sin embargo, son muchos los trabajos existentes sobre alelopatía y su interés en el control de la maleza, que hasta cierto punto tienen que ver con la biofumigación, pero, sobre todo, cuando se revisan los Weed Abstracts fundamentalmente en el apartado de técnicas culturales, se encuentran algunos trabajos sobre el uso de MO y abonos verdes, que nos permite afirmar que la biofumigación puede ser una alternativa eficaz para el control de las malezas.

Al-Khatib et al. (1997) estudiaron el efecto supresor de los abonos verdes de Brasicaceass (B. hirta), así como de las gramíneas centeno o trigo en el control de la maleza en cultivos de chícharo encontrando que las Brasicaceas incorporadas al suelo a las dosis de 20g por 400g de suelo seco reduce la emergencia de Capsella bursa-pastoris, Kochnia scoparia y Sestaria viridis en un 97, 54 y 49% respectivamente. Por su parte Ciuberkis (1997), también encontró que los abonos verdes redujeron las poblaciones de maleza en Lituania. Edwards y Walker (1997) estudiaron el uso de residuos orgánicos, incluidos los urbanos en el control de la maleza en algodón en E.U.A. Kim-Kilung y Kwangho (1997) revisaron los componentes alelopáticos aislados de plantas cultivadas que tienen alto potencial para el control de la maleza, especialmente en arroz, remolacha, maíz, trigo, avena, chícharo, cebada, centeno y pepino. Li Shanlin et al. (1997) estudiaron en China el efecto herbicida de los extractos de trigo y sugieren que se

debe a varias sustancias entre ellas el etanol.

Anju Kamra y Gaur (1998) encontraron que la solarización aplicada en un período de tres a seis semanas y combinada con estiércol reduce los problemas de nemátodos, hongos y malezas, con la excepción de coquillo (Cyperus rotundus). Dhanapal et al. (1998) utilizaron extractos de neem, Ricinus communis y mostaza para el control de Orobanche. Eberlein et al. (1998) estudiaron el efecto supresor para la maleza de varios cultivares de Brassica napus utilizados como abono verde debido a los glucosinolatos existentes en sus raíces, que actúan como biofumigantes, señalan que la eficacia depende del cultivar.

Preservación de bacterias benéficas y control de bacterias fitopatógenas. Son pocos los trabajos reportados en la literatura respecto al efecto de la biofumigación en el control de bacterias. Aquí se presentan algunos datos sobre la posible aplicación de ésta técnica para el control de bacterias. La aplicación de MO produce un incremento de nemátodos saprófagos, que reducen la incidencia de las bacterias patógenas en hortalizas. Así mismo, Akiew et al. (1996) estudiaron el efecto de la incorporación de plantas de mostaza y residuos de tabaco en la reducción de Restonia solanacearum en tomate. Por su parte, Michel y New (1996) encontraron que la MO más urea (200 kg N ha-1) y CaO (5,000 kg ha-1), reduce las poblaciones de R. solanacearum dependiendo del tipo de suelo, siendo efectivo en suelos calcáreos. Michel et al. (1997) reportaron el efecto supresivo del abono verde de soya, fríjol o residuos de cebolla los cuales al adicionar 200 kg ha-1 de nitrógeno ureico y 500 kg ha-1 de CaO redujeron las poblaciones de R. solanacearum en tomate; parece ser que el efecto supresor se produce durante la trasformación de la urea en presencia de CaO.

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Lazarovits et al. (1997) encontraron que los residuos orgánicos con alto contenido de nitrógeno reducen las poblaciones de Verticillium dahliae, la bacteria Streptomyces scabies, nemátodos y malezas en papa, sin embargo puede producir efectos fitotóxicos en el primer cultivo, aunque el estiércol de cerdo, vaca y algunos compost sólo reducen la bacteria, indicando que esto depende de la especificidad del suelo y de la dosis. Se han encontrado resultados similares en tomates y frutales, considerando que la MO es un buen candidato para reemplazar el BM, especialmente en suelos arenosos, persistiendo su capacidad biocida varios años y siendo más económico que el BM, al mismo tiempo que incrementa los organismos del suelo.

Microorganismos antagonistas usados en biofumigación. Existe un grupo importante de hongos y bacterias que presentan efectos antagónicos con otros microorganismos esta acción puede ser aprovechada como una forma de control biológico. El uso de agentes de control biológico puede definirse como: “el uso de uno o más procesos biológicos para rebajar la densidad de inoculo del patógeno o reducir sus actividades patogénicas” (Nigam y Mukerji, 1998). En esta definición se incluyen tantas plantas superiores, prácticas culturales que crean un ambiente favorable para la estimulación de la microflora antagonista residente, cepas no patogénicas u otros microorganismos benéficos, protección cruzada, y microorganismos antagonistas (control biológico clásico), entre otros. Por otro lado, los organismos promotores de enfermedades están en el suelo en equilibrio con otros componentes de la biota edáfica.

Entre los microorganismos más importantes se encuentran las bacterias de los géneros, Pseudomonas y Bacillus y hongos de los géneros Fusarium, Gliocladium y Trichoderma. Este último es el más utilizado para el control

de un grupo importante de patogenos del suelo. El efecto principal de Trichoderm es por hiperparasitismo, aunque algunas especies y cepas pueden producir metabolitos bioactivos que incrementan su acción. (Fernández-Larrea, 2001). Mientras que Zavaleta-Mejía et al., (2003) reportaron bacteria de los géneros Agrobacterium, Pseudomonas, Bacillus y Streptomices y especies de hongos de los géneros Ampelomyces, Candida, Coniothyrium y Trichoderma. Los hongos del género Trichoderma han sido muy estudiados como antagonistas de patógenos de suelos como R. solani, S. rolfsii y S. cepivorum. Las bacterias del grupo Pseudomonas fluorescens y las del género Bacillus son consideradas las más eficaces para controlar enfermedades foliares y de las raíces.

Dada la diversidad genética en el género Bacillus, tanto en el suelo como en la rizosfera, se considera a estos microorganismos como los colonizadores más eficaces. Las potencialidades del género Bacillus sobre P. fluorescens han sido señaladas por Kim et al. (1997), en el cultivo de trigo encontraron mayor emergencia y control de patógenos cuando utilizaron este género. Se determino el efecto de Bacillus spp. sobre la germinación y el desarrollo de semillas de tomate infectadas con Fusarium oxisporum var cubensis (Brada et al., 1995); también se realizaron pruebas in vitro con Pseudomonas sp.y B. subtilis aislados de plátano y arroz respectivamente (Torres et al., 2001). Estos microorganismos mostraron la capacidad de inhibir el crecimiento de hongos fitopatógenos del suelo, tales como Fusarium oxysporum, f.s. lycopersici, Pyhtium ultimum, R. solani, S. rolfssi, Phytopthora nicotinae, F. moniliforme y F. solani.

Castellanos et al. (1995) evaluaron B. subtilis para el control de Alternaria porri en plantas de cebolla, alternando aplicaciones del producto biológico con las de

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los fungicidas maneb y oxicloruro de cobre, determinándose que los tratamientos que consistían en la combinación de fungicidas sintéticos y biológicos mostraron mejor control que el resto de los tratamientos. Así mismo uno de los usos de B. subtilis como agente de control biológico mediante tratamiento de semillas o en forma individual no se debe exclusivamente al antagonismo con los patógenos sino que influye positivamente en la germinación, desarrollo y rendimiento del cultivo debido a la producción de sustancias promotoras de crecimiento y al mejoramiento de la nutrición de las plantas.

El uso de agentes de control biológico debe ser combinado con otros productos. Mediante el uso de microorganismos antagonistas se evitan efectos perjudiciales a los sistemas agroecológicos que los agroquímicos sintéticos han ocasionado. Los antagonistas requieren del conocimiento de los diferentes factores del suelo que influyen en su desarrollo y en la eficacia del control de la plaga. Entre ellos se pueden señalar la humedad, pH, temperatura y potencial mátrico del suelo (Vannaci y Gullino 2000).

El control biológico se realiza a través de dos estrategias:

1) Tomando ventaja de los antagonistas residentes o nativos, partiendo del hecho de que en la naturaleza existen infinidad de enemigos naturales de los patógenos; y

2) Mediante la introducción de antagonistas.

En la primer estrategia se trata de proporcionar condiciones adecuadas mediante la modificación del ambiente (por ejemplo en el caso de fitopatógenos con origen en el suelo, con inundación o incorporación de MO

al suelo) para que los antagonistas nativos manifiesten el máximo de su potencial antagónico contra los fitopatógenos (Zavaleta-Mejía et al. 2003). La introducción de antagonistas es la estrategia que más atención ha recibido; sin embargo, su introducción en estudios no tratados generalmente es difícil y la dificultad estriba, en que se está tratando de establecer, un microorganismo extraño en una comunidad biológicamente estable.

En contraste el establecimiento de antagonistas introducidos en suelos fumigados en los que se ha eliminado la biota nativa, es mucho más fácil debido a que el organismo introducido está prácticamente invadiendo un vació biológico, no obstante otras prácticas culturales menos radicales (reducida cantidad de plaguicidas, solarización, adición de nutrimentos y mejoradores orgánicos) pueden ayudar en el establecimiento y proliferación de organismos antagonistas. Los antagonistas también pueden ser inoculados en las semillas o cualquier otro material propagativo de la planta hospedante. La aplicación directa de esos microorganismos les proporciona ciertas ventajas competitivas sobre los patógenos.

En el mundo biológico existe una interacción continua entre los patógenos potenciales y sus antagonistas, de tal forma que estos últimos contribuyen a que en la mayoría de los casos no se desarrolle la enfermedad bajo condiciones naturales los microorganismos están en un equilibrio dinámico en la superficie de las plantas. Algunos de los factores de gran importancia para el biocontrol con antagonista son: pruebas de eficacia, pruebas de seguridad (para el usuario, el ambiente y la biota no patogénica), análisis de la recuperación de la invasión, pruebas de campo, y como parte fundamental también es de gran importancia conocer los mecanismos de acción de los agentes de biocontrol (Zavaleta-Mejía et al. 2003).

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Mecanismos de acción de los antagonistas. Se han descrito varios mecanismos de acción de los antagonistas para controlar el desarrollo de patógenos. Algunos de estos son antibiosis, competencia por espacio o por nutrimentos, interacciones directas con el patógeno (micoparasitismo y lisis enzimática) e inducción de resistencia. No es fácil determinar con precisión los mecanismos que intervienen en las interacciones entre los antagonistas y los patógenos en la planta. En general, los antagonistas no tienen un único modo de acción y la multiplicidad de éstos es una característica importante para su selección como agentes de control biológico.Si el antagonista posee varios modos de acción reduce los riesgos de desarrollo de resistencia en el patógeno. Este riesgo de resistencia también se reduce mediante el uso de combinaciones de antagonistas con diferente modo de acción. La competencia constituye un mecanismo de acción antagónica muy importante. Puede definirse como el comportamiento desigual de dos o más organismos ante un mismo requerimiento, siempre y cuando la utilización del mismo por uno de los organismos reduzca la cantidad disponible para los demás. Un factor esencial para que exista competencia es la escasez o limitación de un elemento porque si hay exceso no hay competencia. (Fernández-Larrea, 2001).

Competencia por nutrimentos y espacio. La competencia más común es por nutrimentos, oxígeno o espacio. Botrytis cinerea y Penicillium expansum son dos hongos de poscosecha típicamente dependientes de los nutrimentos, como hongos necrotróficos sus esporas requieren de estas sustancias para germinar y comenzar el crecimiento de las hifas antes de penetrar al sustrato. Esos nutrimentos se encuentran en las heridas de las frutas y es allí donde la competencia microbiana actúa inhibiendo el desarrollo de estos patógenos. La competencia por espacio también ha sido evaluada. Las levaduras son eficaces

colonizadoras de la superficie de plantas y se destaca la producción de materiales extracelulares (especialmente polisacáridos) que restringen el espacio para la colonización por otros microorganismos.

Conclusiones

Con base en el Protocolo de Montreal el nocivo fumigante bromuro de metilo deberá ser eliminado del mercado mundial en el año 2015; por lo tanto, es urgente desarrollar técnicas como la biofumigación basadas en principios biológicos y físico-químicos, que sean amigables con los ecosistemas y que permitan eliminar sin necesidad de agroquímicos sintéticos, las plagas del suelo y malezas. Este tipo de tecnologías son la que habrán de predominar en el futuro y las que serán alentada para usarse en programas de agricultura orgánica y sustentable en México y todo el mundo. Numerosos estudios han demostrado que la efectividad de la biofumigación es similar a la de otros pesticidas convencionales, pero al mismo tiempo que tiene su efecto fumigante mejora las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo. En los últimos años la técnica de biofumigación de suelos se ha venido utilizando cada vez más en diversas regiones del mundo como un método ecológico para la prevención y control de organismos fitopatógenos y malezas, la cual utiliza la solarización con acolchado de polietileno transparente y la incorporación al suelo de residuos de especies de plantas de la familia Brassicacea, las cuales debido a las altas temperaturas generadas con la solarización del suelo liberan diversos compuestos tóxicos con propiedades biocidas para los microorganismos fitopatógenos.

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O. DAUGOVISH. University of California, Davis. Coope-rative Extension Service. Sustainable Agriculture Resear-ch and Education Program. Ventura, CA. USA.

Abstract

These studies at Santa Paula and Salinas, California, and reports from reviewed literature showed potential beneficial effects of mustard species on subsequent crop plantings. However, it remains unclear what concentrations of the Brassicaceae-derived allelochemicals are required to control weeds and soil-borne pathogens and at which level they may be toxic to the following crops in field conditions.

Mustard-Derived Biofumigation for Soil Borne Pests: A Review and Case Studies in California

Biofumigación de Patógenos del Suelo con Derivados de Mostaza: Una Revisión Bibliográfica y Casos de Estudio en California

Resumen

Estudios realizados en Santa Paula y Salinas, California, e informes consignados en la literatura muestran los efectos beneficiosos potenciales de especies de mostaza en la cosecha de los cultivos posteriores. Sin embargo, permanecen inciertas las cantidades requeridas de concentraciones de los alelo químicos derivados de Brasicaceas para controlar malezas y patógenos del suelo, y a que nivel estos fitoquímicos pueden ser tóxicos para las cosechas siguientes en condiciones del campo.

What is biofumigation and why to consider it?. Methyl bromide fumigation provided control of weeds, insects, soil-borne pathogens and nematodes in conventional production for over forty years, but due to detrimental environmental implications this chemical is being phased out. Alternative synthetic chemical fumigants are usually more expensive, less effective and may often be more environmentally toxic than methyl bromide, contributing to emissions of the volatile organic compounds. (Ajwa et al., 2003). Researchers and growers will have to evaluate new protocols for application techniques and integrated pest management systems to develop economically viable and ecologically-sound cropping systems. Non-chemical options, such as crop rotation and biofumigation (fumigation, using naturally

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synthesized chemicals) are considered as important part of integrated pest management approaches (Ajwa et al., 2003). Biofumigation using degradation products of plant tissue of the Brassicaceae family has been researched as a natural alternative to synthetic fumigants and pesticides, thus, reducing the inputs of pesticides into soils and subsequent risks of contamination of groundwater and atmosphere (Nicholls et al.1999).

What are agronomic benefits of mustards?. Yellow and oriental mustard (Sinapis alba and Brassica juncea, respectively) species of the Brassicaceae family already became popular as cover crops that recover soil nitrogen (and, thus, reduce leaching) off-season between heavily fertilized vegetable crops. Tap roots of mustards loosen up compacted soils, reduce soil impedance and provide erosion control. Additionally, mustards are excellent weed competitors and can greatly suppress weed seed production and site re-infestation (Daugovish et al., 2002).

Several research programs in California have already documented agronomic benefits of mustards. For example Smith et al., 2006 (http://ceventura.ucdavis.edu/oleg/organic/.htm) reported that mustard residue can provide 100-150 lbs/acre~kg/ha of nitrogen and most of it is released within 3 month after incorporation in the Central California conditions. The amounts of available nitrogen from mustard biomass degradation are similar to that of legumes and are greater than from cereal crops. When yellow mustard cover crop was grown instead of fallow ground, the levels of soil available NO3- were 2.6 times greater and NH4+ 3.4 times greater resulting in 56% yield increased of the following spinach crop and 2.3 times more nitrogen in spinach leaves. Yellow mustard can support high diversity and moderate numbers of insect natural enemies (predatory thrips, pirate bugs-Orius spp.,

lady beetles and miscellaneous parasitoids) while oriental mustard is a poor host for natural enemies (Daugovish and Oevering 2003). Cover crops can serve as reservoirs of natural enemies that can move to cash crop in nearby field or after cover crop termination and help in managing pest insects.

Bio-chemicals in mustards and their use in pest suppression and biofumigation. Pathogens and pests targeted by fumigation include soil-borne fungal and bacterial pathogens, nematodes, insect larvae and weeds in soil. Biofumigation with naturally synthesized biocides is a subject of intensive research worldwide and reported use mustard-derived allelochemicals is encouraging. For example, biofumigation with oriental mustard green manure produced a strawberry yield similar to that obtained after fumigation with methyl bromide (Lazzeri, 2000).

Glucosinoalates (GSLs) present in mustard tissues have limited biological activity but in the presence of enzyme myrosinase trey break down into isothiocyanates (ITCs) and other products that have insecticidal (Lichtenstein, 1964), fungicidal (Papavizas and Lewis, 1971), and nematicidal (Mojtahedi et al., 1991) properties. Methyl-ITC, a main component of the synthetic fumigants such as metham sodium or metham potassium is one of the products of mustard GSL hydrolysis and is often regarded as a primary toxin responsible for pest suppression. However, there is evidence that other sulfur-containing bioactive molecules formed after GSL degradation may also be responsible for pest-suppressive effects of mustard crops (Bending, 1999). Furthermore, some mustard-derived ITC-s are believed to be more toxic than methyl-ITC (Desmarchelier and Vu, 1998; Matthienssen and Warton, 2002).

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Several studies have examined the effects of mustard allelochemicals on plant pathogens. Growth of the pathogenic fungi Rhizoctonia solani, Sclerotium rolfsii, Aphanomyces euteiches and Pythium spp. were suppressed by GLS hydrolysis degradation products after applying green mustard biomass to soil (Lazzeri and Manici, 2001; Smolinska et al., 1997).

In vitro results suggest that increasing GSL degradation products suppressed the pathogenic fungi Rhizoctonia spp., Verticillium dahliae, Colletotrichum coccoides and Phytophthora spp. (Harding, 2001). Soil amendments with tissues of Brassica juncea, B. rapa, and B. nigra reduced the population of Pseudomonas solanacearum (bacterial wilt pathogen infecting several plant species) to a non-detectable level after four to five weeks of incubation (Akiew and Trevorrow, 1995).

Suppressive effects of Brassicaceae residues on weeds have also been documented. Hanson (1998) reported a significant reduction in the emergence of redroot pigweed (Amaranthus retroflexus), green foxtail (Setaria viridis) and hairy nightshade (Solanum sarahoides) after the soil was amended with tissues of several Brassica species. The rate of ITC release was positively correlated with germination inhibition. Peterson et al. (2001) reported that incorporated mulch of winter turnip rape (B. rapa) inhibited germination of small-seeded weeds such as scentless mayweed (Matricaria inodora) and spiny sowthistle (Sonchus asper) more than the larger seed of pigweed.

Case studies in California. Collaborators: Maren Mochizuki, James Downer, Ole Becker, John Duniway, Greg Browne and Michi Yamamoto. In Ventura County, California in 2002-2003 we compared effects of plant

tissue mulching and consequent irrigation on survival of sclerotia of Sclerotinia minor (fungus, causing lettuce leaf drop), citrus nematode (Tylenchulus semipenetrans) (as an indicator species for root-knot and cyst nematodes, Ole Becker, personal communication) and seed of California burclover (Medicago polymorpha), annual ryegrass (Lolium multiflorum) and pigweed (Amaranthus retroflexus). Oriental mustard (B. juncea), yellow mustard (Sinapis alba), faba/bell bean (Vicia faba) and a mixture of cereal crops of rye (Secale cereale) and triticale (Triticum aestivum x Secale cereale) were chopped with mower at late flowering and resulted mulch was sprinkler-irrigated with 30 mm (1.2 inches) of water within 0.5 h after mowing, similar to the procedure described by Matthiessen and Warton (2002) that resulted in greatest ITCs release.

During this procedure 1) mustard crop is mulched/finely chopped at mid-flowering 2) resulted mulch remains on the surface and is irrigated with 30 mm of water, and 3) mulch is incorporated 2-3 weeks later and the ground is prepared for new crop. Bare-ground controls were also included. All pathogens were buried in water- and gas-permeable bags at 20 cm soil depth prior to irrigation, recovered 7 days later and analyzed. All plots where split and a half of each plot was covered with black PVC plastic after bag burial. Additionally, mulched tissue from all plots was collected after irrigation and aqueous extracts were used in laboratory for sclerotia growth and weed germination assays. Romaine lettuce (Lactuca sativa) and celery (Apium graveolens) were planted in all field plots (1 by 6 m) following biofumigation.

Addition of any organic material to the soil caused dramatic reduction in citrus nematode survival (Figure 1), while survival in bare ground control was similar to room temperature stored bags. Nematode suppression was 92%

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Citrus nematode (Tylenchulus semipenetrans )survival following biofumigation

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control cereal+plast yellow must fababean+plast

2d s

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bcc gfgg

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Figure 1. Survival of citrus nematode following biofumigation at Santa Paula, CA in 2002. Treatments are: control (bare ground), faba bean, ‘Pacificgold' oriental mustard, ‘Idagold' yellow mustard, cereal mixture of rye and triticale; ‘+ plast' indicate presence of PVC plastic during biofumigation.

Biofumigation in the field did not affect growth of sclerotia (Figure 2) of Sclerotinia minor, except when oriental mustard was used in combination with PVC plastic (75% reduction in growth compared to control). Results from other treatments were inconsistent and highly variable. The effect of oriental mustard tissue extracts on sclerotia growth was further assessed in the laboratory. No sclerotia grew in aqueous extracts from oriental mustard tissue (Figure 3) and sclerotia growth was reduced by about 60% in tissue extracts from the treatments: oriental mustard + plastic and cereal. Oriental mustard was superior to other crops in inhibiting sclerotia growth in both field and lab tests. However, the mechanisms by which sclerotia growth was inhibited in the lab may not have been fully employed in the field, resulting in some viable sclerotia. This may indicate that sclerotia in the field were exposed to a lesser concentration of mustard-derived allelochemicals than in lab extracts.

202

Sclerotinia minor growth in lab following soilbiofumigation

0

2 5

5 0

7 5

10 0

a a a aab

ab

b

ab ab

ab

Figure 2. Growth of sclerotia of Sclerotinia minor following biofumigation at Santa Paula, CA in 2002. Treatments are: control (bare ground), faba bean, ‘Pacificgold' oriental mustard, ‘Idagold' yellow mustard, cereal mixture of rye and triticale;‘+ plast' indicate presence of PVC plastic during biofumigation.

Sclerotinia minor growth in lab in plant tissue extracts

0

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control water faba bean orientalmust

orientalmust+plast

cereal

% s

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otia

gro

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a a

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Figure 3. Growth of sclerotia of Sclerotinia minor in laboratory in aqueous plant tissue extracts.

Abundant presence of Trichoderma spp. (the fungi with biocidal potential) was observed in plates with sclerotia from both field and lab isolates with oriental mustard tissues.

CIQA UAAAN

greater after oriental and yellow mustard (with exception of yellow mustard treatment with additional plastic) than after cereal or legume, indicating a possible contribution of mustard allelochemicals to nematode suppression. Walker (1997) also reported a 25 to 81% reduction in citrus nematode population after the soil was amended with 40 to 80 g per kg soil of tissue of several Brassica species.

Figure 1. Survival of citrus nematode following biofumigation at Santa Paula, CA in 2002. Treatments are: control (bare ground), faba bean, ʻPacificgold ̓ oriental mustard, ʻIdagold ̓yellow mustard, cereal mixture of rye and triticale; ʻ+ plast ̓ indicate presence of PVC plastic during biofumigation.

Biofumigation in the field did not affect growth of sclerotia (Figure 2) of Sclerotinia minor, except when oriental mustard was used in combination with PVC plastic (75% reduction in growth compared to control). Results from other treatments were inconsistent and highly variable. The effect of oriental mustard tissue extracts on sclerotia growth was further assessed in the laboratory. No

sclerotia grew in aqueous extracts from oriental mustard tissue (Figure 3) and sclerotia growth was reduced by about 60% in tissue extracts from the treatments: oriental mustard + plastic and cereal. Oriental mustard was superior to other crops in inhibiting sclerotia growth in both field and lab tests. However, the mechanisms by which sclerotia growth was inhibited in the lab may not have been fully employed in the field, resulting in some viable sclerotia. This may indicate that sclerotia in the field were exposed to a lesser concentration of mustard-derived allelochemicals than in lab extracts.

Figure 2. Growth of sclerotia of Sclerotinia minor following biofumigation at Santa Paula, CA in 2002. Treatments are: control (bare ground), faba bean, ʻPacificgold ̓oriental mustard, ʻIdagold ̓yellow mustard, cereal mixture of rye and triticale;ʻ+ plast ̓ indicate presence of PVC plastic during biofumigation.


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CAPÍTULO 13

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Sclerotinia minor growth in lab following soilbiofumigation

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a a a aab

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ab ab

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Figure 2. Growth of sclerotia of Sclerotinia minor following biofumigation at Santa Paula, CA in 2002. Treatments are: control (bare ground), faba bean, ‘Pacificgold' oriental mustard, ‘Idagold' yellow mustard, cereal mixture of rye and triticale;‘+ plast' indicate presence of PVC plastic during biofumigation.

Sclerotinia minor growth in lab in plant tissue extracts

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control water faba bean orientalmust

orientalmust+plast

cereal

% s

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otia

gro

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203

These observations are in agreement with results of Smith (2001), who documented prolific growth of Trichoderma spp. at ITC concentrations well beyond what killed pathogenic fungi such as Gaemannomyces graminis (take-all disease), Pythium sulcatum (cavity spot of carrots), and bacteria Ralstonia solonacearum (bacterial wilt). These studies suggested that changes in microbiological communities may be also responsible for the efficacy of biofumigation with Brassica spp. No inhibition in weed seed emergence was observed in the field in any studies in Ventura County (data not shown). However, in the lab aqueous tissue extracts of oriental mustard completely inhibited germination of all studies weed species (Figure 4) while burclover and pigweed did not germinate in faba/bell bean tissue extracts. Lack of weed suppression in the field and complete weed germination inhibition in the lab are similar to findings of Sclerotinia minor assays.

Weed seed germination in plant tissue extracts

0

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burclover ryegrass pigweed

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controlwaterfaba beanoriental mustcereal

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a

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Figure 4. Germination of burclover (Medicago polymorpha), annual ryegrass (Lollium multiflorum and pigweed (Amaranthus retroflexus) in laboratory in aqueous plant tissue extracts.

Infection of romaine lettuce with Sclerotinia minor was 91 and 68% less after biofumigation with yellow and oriental mustard, respectively, than after faba/bell bean (Figure 5). Lettuce following yellow mustard + plastic was nearly infection-free (7.6 times lesser infection score than the control). Consequently, yellow mustard + plastic treatment resulted in the largest lettuce heads at the time of harvest (Figure 6). Bare-ground control had more weeds than other treatments (data not shown), likely due to the absence of plant residue, thus, resulting in lightest lettuce heads (Figure 6). Similarly, celery plants were the lightest in bare-soil control treatment (Figure 7) and the heaviest following biofumigation with mustards (46% greater per plant weight than after faba/bell beans and 73% greater than after bare soil control).



These observations are in agreement with results of Smith (2001), who documented prolific growth of Trichoderma spp. at ITC concentrations well beyond what killed pathogenic fungi such as Gaemannomyces graminis (take-all disease), Pythium sulcatum (cavity spot of carrots), and bacteria Ralstonia solonacearum (bacterial wilt). These studies suggested that changes in microbiological communities may be also responsible for the efficacy of biofumigation with Brassica spp. No inhibition in weed seed emergence was observed in the field in any studies in Ventura County (data not shown). However, in the lab aqueous tissue extracts of oriental mustard completely inhibited germination of all studies weed species (Figure 4) while burclover and pigweed did not germinate in faba/bell bean tissue extracts. Lack of weed suppression in the field and complete weed germination inhibition in the lab are similar to findings of Sclerotinia minor assays.

Figure 4. Germination of burclover (Medicago polymorpha), annual ryegrass (Lollium multiflorum and pigweed (Amaranthus retroflexus) in laboratory in aqueous plant tissue extracts.

Infection of romaine lettuce with Sclerotinia minor was 91 and 68% less after biofumigation with yellow and oriental mustard, respectively, than after faba/bell bean (Figure 5). Lettuce following yellow mustard + plastic was nearly infection-free (7.6 times lesser infection score than the control). Consequently, yellow mustard + plastic treatment resulted in the largest lettuce heads at the time of harvest (Figure 6). Bare-ground control had more weeds than other treatments (data not shown), likely due to the absence of plant residue, thus, resulting in lightest lettuce heads (Figure 6). Similarly, celery plants were the lightest in bare-soil control treatment (Figure 7) and the heaviest following biofumigation with mustards (46% greater per plant weight than after faba/bell beans and 73% greater than after bare soil control).

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Figure 5. Infection of romaine lettuce ‘Gladiator' with Sclerotinia minor following biofumigation at Santa Paula, CA in 2002.Treatments are: control (bare ground), faba bean, ‘Pacificgold' oriental mustard, ‘Idagold' yellow mustard, cereal mixture of rye and triticale;‘+ plast' indicate presence of PVC plastic during biofumigation.

Head weight of romaine lettuce 'Gladiator' followingbiofumigation

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orientalmust+plast

g / h

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cc

b

Figure 6. Individual head weight of romaine lettuce ‘Gladiator' following biofumigation at Santa Paula, CA in 2002.Treatments are: control (bare ground), faba bean, ‘Pacificgold' oriental mustard, ‘Idagold' yellow mustard, cereal mixture of rye and triticale;‘+ plast' indicate presence of PVC plastic during biofumigation.

Celery plant weight following biofumigation

0

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fababean+plast

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Figure 7. Individual plant weight of celery following biofumigation at Santa Paula, CA in 2002. Treatments are: control (bare ground), faba bean, ‘Pacificgold' oriental mustard, ‘Idagold' yellow mustard, cereal mixture of rye and triticale;‘+ plast' indicate presence of PVC plastic during biofumigation.

The study suggested that there may be potential suppression of soil-borne pathogens and yield improvements with of GSL degradation products and due to the biofumigation-induced changes in the soil microbial activity. In a study in Ventura County in 2003 similar biofumigation procedure was used (described above). Growth of Phytophtora cactorum (one

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Figure 5. Infection of romaine lettuce ‘Gladiator' with Sclerotinia minor following biofumigation at Santa Paula, CA in 2002.Treatments are: control (bare ground), faba bean, ‘Pacificgold' oriental mustard, ‘Idagold' yellow mustard, cereal mixture of rye and triticale;‘+ plast' indicate presence of PVC plastic during biofumigation.

Head weight of romaine lettuce 'Gladiator' followingbiofumigation

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Figure 6. Individual head weight of romaine lettuce ‘Gladiator' following biofumigation at Santa Paula, CA in 2002.Treatments are: control (bare ground), faba bean, ‘Pacificgold' oriental mustard, ‘Idagold' yellow mustard, cereal mixture of rye and triticale;‘+ plast' indicate presence of PVC plastic during biofumigation.

Celery plant weight following biofumigation

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barecontrol+plast

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orientalmust+plast

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Figure 7. Individual plant weight of celery following biofumigation at Santa Paula, CA in 2002. Treatments are: control (bare ground), faba bean, ‘Pacificgold' oriental mustard, ‘Idagold' yellow mustard, cereal mixture of rye and triticale;‘+ plast' indicate presence of PVC plastic during biofumigation.

The study suggested that there may be potential suppression of soil-borne pathogens and yield improvements with of GSL degradation products and due to the biofumigation-induced changes in the soil microbial activity. In a study in Ventura County in 2003 similar biofumigation procedure was used (described above). Growth of Phytophtora cactorum (one

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of the primary soil-borne pathogens in strawberry production) colonies was dramatically reduced (Figure 8) following field biofumigation with B. juncea green tissue, primarily due to colonization with other fungi (i. e. non-pathogenic Pythium spp.), while P. cactorum grew uninterrupted in isolates from bare-ground controls. However, biofumigation did not reduce the levels of microsclerotia of Verticillium dahliae (Figure 9) and no significant effect of the biofumigation on the following strawberry fruit yield was observed (data not shown).

Figure 8. Growth of P. cactorum following burial, biofumigation and retrieval from a field at Santa Paula, CA. in 2003.. ISCI20 and PacificGold are varieties of oriental mustard.

Figure 9. Levels of microsclerotia in soil following biofumigation at Santa Paula, CA in 2003. ISCI20 and PacificGold are varieties of oriental mustard.

In a study in Ventura County in 2005 similar biofumigation procedure (as described previously) was used and the cover crops were ‘Ida Gold’ (yellow mustard),‘Pacific Gold’ (oriental mustard), high GLS rapeseed ‘BQ mulch™ (Brassica napus x Brassica campestris), a legume, Vicia faba (bell bean), a cereal, Triticum aestivum x Secale cereale (triticale). As always, bare ground controls were included as treatments. The plots were split into halves – one halve had natural biomass and in the second it was doubled. Sclerotia from Sclerotinia minor and seeds of Capsella bursa-pastoris (shepherd’s-purse), Stellaria media (chickweed), Portulaca oleracea (purslane), and Malva parviflora (little mallow) were buried in gas and water-permeable bags at 20 cm soil depth immediately after residue incorporation.

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Standard error = + 16.4

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Figure 5. Infection of romaine lettuce ʻGladiator ̓with Sclerotinia minor following biofumigation at Santa Paula, CA in 2002.Treatments are: control (bare ground), faba bean, ʻPacificgold ̓oriental mustard, ʻIdagold ̓yellow mustard, cereal mixture of rye and triticale;ʻ+ plast ̓indicate presence of PVC plastic during biofumigation.

Figure 6. Individual head weight of romaine lettuce ʻGladiator ̓following biofumigation at Santa Paula, CA in 2002.Treatments are: control (bare ground), faba bean, ʻPacificgold ̓oriental mustard, ʻIdagold ̓yellow mustard, cereal mixture of rye and triticale;ʻ+ plast ̓ indicate presence of PVC plastic during biofumigation.

Figure 7. Individual plant weight of celery following biofumigation at Santa Paula, CA in 2002. Treatments are: control (bare ground), faba bean, ʻPacificgold ̓ oriental mustard, ʻIdagold ̓yellow mustard, cereal mixture of rye and triticale;ʻ+ plast ̓ indicate presence of PVC plastic during biofumigation.

The study suggested that there may be potential suppression of soil-borne pathogens and yield improvements with of GSL degradation products and due to the biofumigation-induced changes in the soil microbial activity. In a study in Ventura County in 2003 similar biofumigation procedure was used (described above). Growth of Phytophtora cactorum (one of the primary soil-borne pathogens in strawberry production) colonies was dramatically reduced (Figure 8) following field biofumigation with B. juncea green tissue, primarily due to colonization with other fungi (i. e. non-pathogenic Pythium spp.), while P. cactorum grew uninterrupted in isolates from bare-ground controls. However, biofumigation did not reduce the levels of microsclerotia of Verticillium dahliae (Figure 9) and no significant effect of the biofumigation on the following strawberry fruit yield was observed (data not shown).

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CAPÍTULO 13

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of the primary soil-borne pathogens in strawberry production) colonies was dramatically reduced (Figure 8) following field biofumigation with B. juncea green tissue, primarily due to colonization with other fungi (i. e. non-pathogenic Pythium spp.), while P. cactorum grew uninterrupted in isolates from bare-ground controls. However, biofumigation did not reduce the levels of microsclerotia of Verticillium dahliae (Figure 9) and no significant effect of the biofumigation on the following strawberry fruit yield was observed (data not shown).



In a study in Ventura County in 2005 similar biofumigation procedure (as described previously) was used and the cover crops were ‘Ida Gold’ (yellow mustard),‘Pacific Gold’ (oriental mustard), high GLS rapeseed ‘BQ mulch™ (Brassica napus x Brassica campestris), a legume, Vicia faba (bell bean), a cereal, Triticum aestivum x Secale cereale (triticale). As always, bare ground controls were included as treatments. The plots were split into halves – one halve had natural biomass and in the second it was doubled. Sclerotia from Sclerotinia minor and seeds of Capsella bursa-pastoris (shepherd’s-purse), Stellaria media (chickweed), Portulaca oleracea (purslane), and Malva parviflora (little mallow) were buried in gas and water-permeable bags at 20 cm soil depth immediately after residue incorporation.

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Bare control PacificGold ISCI 20

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In this study we also took plant tissue samples below and aboveground components at flowering freeze-dried the tissues and analyzed GSLs contents using high-performance liquid chromatography (HPLC). Additionally, soil was collected at the end of the following lettuce crop harvest and microbial enzymatic activity assays were performed using fluorescein diacetate (FDA) hydrolysis (Inbar et al., 1991).

Both yellow mustard and bell bean yielded larger lettuce heads by weight compared to all other treatments except oriental mustard (Figure 10). Lettuce following ‘Ida Gold’ and ‘Pacific Gold’ yielded heads up to 15% larger than the ‘BQ Mulch’(Figure 10), indicating differential effect of Brassica crops on subsequent lettuce production. Cover crop species did not affect disease rating or sclerotia survival rate; disease incidence was very low in all treatments (data not shown). No significant effect of biofumigation on buried weed seed viability was observed, similar to previous studies.

Romaine lettuce head weight

Figure 10. Lettuce head weight following biofumigation at Santa Paula in 2005. Treatments with the same letter are not significantly different (P<0.05).

The enzymatic activity of soil after ‘Pacific Gold’ and ‘Ida Gold’ was significantly greater than in bare-ground controls at the end of the season, as indicated by a 10 fold increase in the rate of fluorescein hydrolysis. All other treatment comparisons were statistically similar although soil microbial activity following Brassicaceae cover crops was numerically higher than the others. Analysis of glucosinolate content of the Brassicaceaeplants supports the empiric findings of this study. ‘Ida Gold’ had high amounts of 4-hydroxybenzyl GSL (Figure 11), while ‘Pacific Gold’ and ‘BQ mulch’ had none. Similarly, ‘Pacific Gold’ had the highest amount of 2-propenyl GSL (Figure 11), while ‘BQ mulch’ and ‘Ida Gold’ had little to none. The two GSLs found respectively in these two mustards have greater allelopathic effects than others (Brown et al., 2004); this bioactivity may have benefited the subsequent lettuce crop. Lettuce grown after ‘BQ mulch,’ by contrast, had the lowest head weight, 11% lower on average compared with ‘Ida Gold’ and bell bean (Figure 10). Although this treatment had the highest total amount of GSLs in both roots and shoots

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BQ mulchô Bareground Triticale Orientalmustard'PacificGold'

Bell bean Yellowmustard'Ida Gold'

Biofumigant treatment

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Lettuce average weight per head (g)




In a study in Ventura County in 2005 similar biofumigation procedure (as described previously) was used and the cover crops were ʻIda Gold ̓ (yellow mustard),ʻPacific Gold ̓ (oriental mustard), high GLS rapeseed ʻBQ mulch™ (Brassica napus x Brassica campestris), a legume, Vicia faba (bell bean), a cereal, Triticum aestivum x Secale cereale (triticale). As always, bare ground controls were included as treatments. The plots were split into halves – one halve had natural biomass and in the second it was doubled. Sclerotia from Sclerotinia minor and seeds of Capsella bursa-pastoris (shepherdʼs-purse), Stellaria media (chickweed), Portulaca oleracea (purslane), and Malva parviflora (little mallow) were buried in gas and water-permeable bags at 20 cm soil depth immediately after residue incorporation.

In this study we also took plant tissue samples below and aboveground components at flowering freeze-dried the tissues and analyzed GSLs contents using high-performance liquid chromatography (HPLC). Additionally, soil was collected at the end of the following lettuce crop harvest and microbial enzymatic activity assays were performed using fluorescein diacetate (FDA) hydrolysis (Inbar et al., 1991).

Both yellow mustard and bell bean yielded larger lettuce heads by weight compared to all other treatments except oriental mustard (Figure 10). Lettuce following ̒ Ida Gold ̓and ʻPacific Gold ̓yielded heads up to 15% larger than the ʻBQ Mulchʼ(Figure 10), indicating differential effect of Brassica crops on subsequent lettuce production. Cover crop species did not affect disease rating or sclerotia survival rate; disease incidence was very low in all treatments (data not shown). No significant effect of biofumigation on buried weed seed viability was observed, similar to previous studies.

Figure 10. Lettuce head weight following biofumigation at Santa Paula in 2005. Treatments with the same letter are not significantly different (P<0.05).

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from several sources (Figure 11), benefit to the subsequent crop was limited. These findings indicate that specific GSLs and, likely specific GLS degradation products, affected following lettuce more than the total amount or the diversity of GSLs.

Figure 11. Glucosinolate content of the aboveground biomass (A) (stems, leaves, flowers) and roots (B) of three Brassicaceae cover crops used for biofumigation at Santa Paula, CA in 2005. Abbreviations are explained in the table below.

Studies at Salinas, California in 2003-2004 (by R. F. Smith, UCCE advisor in Monterey County) evaluated the impact of mustard cover crops on weed control in spinach and broccoli. Oriental mustard ‘Pacific Gold’ was utilized in trial No. 1 and yellow mustard ‘Ida Gold’ was utilized in trials 2 and 3. Fallow plots were paired with each cover crop plot and replicated four times in the experimental area.

At early flowering stage the cover crops were incorporated into the soil by flail chopping and rototilling. Immediately following incorporation 0.50 to 0.75 inch (1.27 to 1.9 cm) of water were applied to minimize the volatilization of biofumigation chemicals. The cash crop was planted three weeks following incorporation of the cover crops. Each cover crop and fallow plot further was divided into three weed control treatments. For spinach the three treatments included: 1) no herbicide; 2) half herbicide rate – 2.3 pints RoNeet/A; and 3) full herbicide rate – 4.6 pints RoNeet/A. For broccoli the three treatments included: 1) no herbicide; 2) half herbicide rate – 6.6 lbs Dacthal/A; and 3) full herbicide rate – 13.3 lbs Dacthal/A. Weed evaluations were made 3 – 4 weeks following planting by counting the

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Mustard biofumigant

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The enzymatic activity of soil after ʻPacific Gold ̓and ̒ Ida Gold ̓was significantly greater than in bare-ground controls at the end of the season, as indicated by a 10 fold increase in the rate of fluorescein hydrolysis. All other treatment comparisons were statistically similar although soil microbial activity following Brassicaceae cover crops was numerically higher than the others. Analysis of glucosinolate content of the Brassicaceae plants supports the empiric findings of this study. ʻIda Gold ̓ had high amounts of 4-hydroxybenzyl GSL (Figure 11), while ʻPacific Gold ̓and ̒ BQ mulch ̓had none. Similarly, ̒ Pacific Gold ̓had the highest amount of 2-propenyl GSL (Figure 11), while ̒ BQ mulch ̓and ̒ Ida Gold ̓had little to none. The two GSLs found respectively in these two mustards have greater allelopathic effects than others (Brown et al., 2004); this bioactivity may have benefited the subsequent lettuce crop. Lettuce grown after ʻBQ mulch, ̓ by contrast, had the lowest head weight, 11% lower on average compared with ʻIda Gold ̓and bell bean (Figure 10). Although this treatment had the highest total amount of GSLs in both roots and shoots from several sources (Figure 11), benefit to the subsequent crop was limited. These findings indicate that specific GSLs and, likely specific GLS degradation products, affected following lettuce more than the total amount or the diversity of GSLs.

Studies at Salinas, California in 2003-2004 (by R. F. Smith, UCCE advisor in Monterey County) evaluated the impact of mustard cover crops on weed control in spinach and broccoli. Oriental mustard ʻPacific Gold ̓was utilized in trial No. 1 and yellow mustard ʻIda Gold ̓was utilized in trials 2 and 3. Fallow plots were paired with each cover crop plot and replicated four times in the experimental area.

Figure 11. Glucosinolate content of the aboveground biomass (A) (stems, leaves, flowers) and roots (B) of three Brassicaceae cover crops used for biofumigation at Santa Paula, CA in 2005. Abbreviations are explained in the table below.

At early flowering stage the cover crops were incorporated into the soil by flail chopping and rototilling. Immediately following incorporation 0.50 to 0.75 inch (1.27 to 1.9 cm) of water were applied to minimize the volatilization of biofumigation chemicals. The cash crop was planted three weeks following incorporation of the cover crops. Each cover crop and fallow plot further was divided into three weed control treatments. For spinach the three treatments included: 1) no herbicide; 2) half herbicide

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rate – 2.3 pints RoNeet/A; and 3) full herbicide rate – 4.6 pints RoNeet/A. For broccoli the three treatments included: 1) no herbicide; 2) half herbicide rate – 6.6 lbs Dacthal/A; and 3) full herbicide rate – 13.3 lbs Dacthal/A. Weed evaluations were made 3 – 4 weeks following planting by counting the number of weeds in a 4 ft2 (0.37 m2) area per plot. Stand counts and yield evaluations were made of the spinach and stand counts only of the broccoli.

Results:

Trial No. 1: Oriental mustard cover crop reduced the number of shepherdʼs purse plants 70% in the mustard cover crop treatment in this trial. The mustard treatments increased spinach yield 50% (on average over all treatments) which may have been due to improved nitrogen nutrition from nitrogen mineralized from the mustards (nutritional data not shown).

Trial No. 2: There were 50% less nettle (Urtica urens) and 28% less purslane in the yellow mustard plots compared to fallow in this trial. However there was no difference in weed biomass between the mustard and fallow plots, suggesting that fewer but larger weeds likely escaped early competition with mustard. There was 25% reduction in the stand of spinach in the mustard plots and this may have contributed to the reduced yield in this trial. A significant reduction in the stand of spinach was also seen in a trial conducted by Steve Fennimore (UC Davis), also following yellow mustard, suggesting that spinach may be sensitive to the residual glucosinolates degradation products that were released following mustard incorporation.

Trial No. 3: Yellow mustard reduced the number of purslane plants 68% and total weeds 57% in this trial.

However, there was also a 46% reduction in the stand of broccoli in the mustard cover crop plots. In these studies at Salinas, CA, mustard cover crops reduced the total number of weeds but, unfortunately, the stands of spinach in trial 2 and broccoli in trials 3 were also reduced. More time was probably needed between incorporation of the cover crop and planting of the vegetable crop to allow the mustards to decompose and release allelochemicals. The reductions in weeds in these trials are more dramatic than we have observed in the on-farm evaluations we have conducted to date (data not shown). However, these results indicate that mustard cover crops have potential for reducing weed pressure in subsequent vegetbale crops. Specifically, purslane appeared to be susceptible to yellow mustard residues. In addition, the data suggest that the use of mustard cover crops, particularly white mustard, may allow growers to reduce herbicide rates following mustard cover crops, although this observation will need to be further tested and refined in future trials.

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Additional information sources:

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http://ceventura.ucdavis.edu/Vegetable_Crops/Organic.htm

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R.H. LIRA-SALDIVAR1, A. ORTIZ-GAMBOA2, J. CRUZ-BLASI2, A. CORONADO-LEZA2 y F. JIMÉNEZ-DÍAZ3. 1Centro de Investigación en Química Aplicada, 2Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, Saltillo, Coah. 3INIFAP-CELALA, Matamoros, Coah. México.

Resumen

Solarización durante 0, 50, 80 y 110 días y la incorporación al suelo de cuatro dosis (0, 5, 10 y 20 kg ha-1) de resina hidrosoluble de gobernadora (Larrea tridentata), fueron evaluadas sobre el control de malezas y el rendimiento de chile cv. Anaheim. También se estudió in vitro el posible efecto alelopático del extracto de L. tridentata en la germinación de semillas de varias especies de malezas y chile. Las temperaturas máximas alcanzadas

Biofumigación con Solarización y Extracto de Larrea tridentata en el Control de Malezas y Rendimiento de Chile (Capsicum annum L.)

Biofumigation with Solarization and Larrea tridentata Extract on Weed Control and Pepper (Capsicum annum L.) Yield

por la solarización a 1.3 y 10 cm de profundidad del suelo fueron 55.6 y 42°C respectivamente, mientras que la del aire era 36°C. La solarización tuvo un efecto letal en el banco de semillas de malezas, ya que en el suelo no solarizado se encontraron 12 especies de maleza y en los tratamientos solarizados ninguna. La especies mas sobresalientes con base al número de plantas m-2 y por biomasa producida fueron Chenopodium blitoides y Setaria adherens. Las dosis del extracto de gobernadora incorporadas al suelo no tuvieron un efecto inhibitorio en la germinación de semillas de malezas ni en el crecimiento de las mismas en el campo. Los resultados in vitro mostraron que las semillas de malezas y de chile no fueron afectadas en su germinación por las dosis evaluadas del extracto de L. tridentata. El rendimiento de chile fue significativamente superior en los tatamientos solarizados en comparación con el testigo.

Abstract

Soil solarization during 0, 50, 80, and 110 days and four dosages (0, 5, 10 and 20 kg ha-1) of gobernadora (Larrea tridentata) resin extract incorporated into the soil were evaluated on weed control and yield of pepper cv. Anaheim. The potential allelopathic effect of L. tridentata extract on seed germination of several weed species and on pepper seeds was also evaluated in vitro. Maximum

SECCION II


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Solarización y Biofumigación

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temperatures reached with solarization at 1.3 and 10 cm depth were 55.6 and 42°C respectively, meanwhile air temperature was 36°C. The results indicate that solarization had a lethal effect on the weed seed bank, because in nonsolarized treatments 12 weed species were found, however, in solarized treatment none were found. The most noticeable species given by the number of plants m-2 and by biomass production were Chenopodium blitoides and Setaria adherens. Results indicate that doses of gobernadora extract did not have an inhibitory effect on seed germination or weed growth in the field. In regard to the allelopathic effect of L. tridentata leaf resin extract, in vitro results showed that seed germination of weed species and pepper plants was not affected by doses evaluated. Pepper yield was significantly increased in solarized plots compared to the control.

Introducción

La agricultura intensiva ha tenido una dependencia muy fuerte de agroquímicos inorgánicos para la prevención y control de malezas y patógenos del suelo con todos los problemas alternos que esto implica (Wheeler, 1997). Tal es el caso del bromuro de metilo (BM), del cual se usan unas 80,000 toneladas al año, las que después de ser aplicadas al suelo se evaporan a la atmósfera, se mueven hasta la estratosfera y está contribuyendo a la desaparición progresiva de la capa de ozono. Con base en los acuerdos del Protocolo de Montreal el BM será eliminado del mercado mundial en el año 2015 (OʼNeill, 1997). Por lo anterior, los métodos más amigables con el medio ambiente que permitan eliminar malezas basados en principios biológicos, físicos o con químicos derivados de productos orgánicos vegetales, son los que estarán predominando y los que serán alentados por los gobiernos y la sociedad en general (Cross et al.,1994; DeVay, 1995).

La mejor opción para el control de malezas ha sido el empleo de herbicidas, sin embargo, su uso excesivo ha ocasionado desequilibrios indeseables de la flora provocando la predominancia de poblaciones de especies perennes u otras resistentes a los herbicidas en uso (Villarreal, 1999). Una alternativa que ha probado ser efectiva para el control de malezas enfermedades y nemátodos es la solarización (Elmore, et al., 1997; Stapleton et al., 2000). Esta técnica se basa en el calentamiento del suelo húmedo antes de la siembra mediante el acolchado con plástico transparente (Katan y DeVay, 1991). Diversos autores concuerdan en señalar que la solarización representa un método eficaz para eliminar con relativa facilidad malezas anuales de verano y de invierno (Elmore et al., 2000, Sudha et al., 1999, Campiglia et al, 1998).

Por otro lado, una de las plantas más prometedoras para el desarrollo de biopesticidas de origen vegetal es la gobernadora. Esta especie debe su nombre a que ecológicamente domina los ecosistemas áridos y semiáridos del norte de México y suroeste de los Estados Unidos. En las hojas de este arbusto se produce una gran cantidad de resina, constituyendo del 10 hasta más del 30 % del peso seco del follaje (Sakakibara et al., 1975; Lira et al., 2001). Algunos autores han sugerido que los componentes fenólicos de la resina tienen actividad alelopática debido a que los antioxidantes que se encuentran en la resina son lavados de las hojas por la lluvia y después en el suelo afectan el crecimiento y desarrollo de las plántulas que crecen debajo del dosel hasta provocar su muerte (Bennett y Bonner, 1953; Coyle, 1975; Elakovich, 1985) sin que esto haya sido plenamente demostrado.

Dentro de las limitantes de los sistemas de producción del cultivo de chile, se encuentran las causadas por malezas que pueden afectar significativamente el

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rendimiento. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo fue evaluar la combinación de períodos de solarización en primavera y dosis de extracto de resina de gobernadora en el control de malezas y rendimiento de chile chilaca desde una perspectiva ecológicamente sustentable y causando un menor impacto en el medio ambiente.

Colecta de follaje y extracción de la resina. Para la obtención de la resina de L. tridentata se realizó una colecta del follaje de este arbusto en poblaciones naturales de los alrededores del municipio de Saltillo, Coah., habiendo utilizado la técnica de extracción por inmersión del follaje seco y cribado en una solución acuosa de etanol al 99.9%. Las hojas se introdujeron en contenedores de 20 l a los que se agregó el etanol hasta cubrir totalmente el material vegetativo el cual se dejó reposar dentro del solvente durante 24 h a temperatura ambiente; posteriormente se separó el follaje del solvente en el que se encontraba disuelta la resina mediante una bomba de vacío, esto permitió dejar únicamente el licor de resina disuelta en el solvente y posteriormente fue evaporado en un rotavapor marca Büchni modelo 250. Después de este proceso la resina fue tratada con una solución alcalina de NaOH al 3% y se secó en una estufa durante aproximadamente 6 días a 75°C, hasta obtener el extracto sólido que después fue molido en un mortero para obtener el polvo hidrosoluble.

Ubicación y características del experimento. Este trabajo fue realizado durante el ciclo primavera verano de 2001 en Saltillo, Coah. El terreno se preparó hasta dejarlo bien mullido, después se instaló un sistema de riego por goteo con cintilla T-Tape al centro de cada cama. Para solarizar se colocó manualmente el acolchado plástico transparente UV calibre 125 (30 micras), después se regó hasta llevar el suelo a capacidad de campo. Se

instalaron termopares tipo K marca Fluke modelo 80 PK-1 a las profundidades de 1.3 y 10 cm, para monitorear la temperatura del suelo mediante un termómetro marca Fluke modelo 52II. La parcela experimental de 1248 m2

fue arreglada en dos bloques (solarizado y no solarizado), en cada bloque se distribuyeron al azar los tratamientos de resina (0, 5, 10, y 20 kg ha-1) con 4 repeticiones. Cada unidad experimental constó de 3 camas de 4 m de largo con doble hilera de plantas a tresbolillo. Las variables evaluadas fueron: temperatura del suelo, diversidad, densidad, dominancia y biomasa de malezas m-2; aspectos fenológicos del cultivo y rendimiento de chile.

Bioensayo con el extracto de gobernadora y semillas de malezas y chile. Con la finalidad de conocer el posible efecto alelopático del extracto de L. tridentata se realizaron bioensayos de germinación de semillas de las especies de malezas predominantes (Chenopodium sp. y Portulaca oleracea) en los muestreos de suelo realizados, así como en semillas de chile cv. Anaheim. Las semillas se obtuvieron del banco de germoplasma del Laboratorio de Malezas de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. Se evaluaron 5 dosis (0, 850, 1550, 3550 y 8000 ppm) de extracto etanólico de gobernadora en un diseño completamente al azar con cuatro repeticiones, para lo cual se colocaron 50 semillas de cada especie por caja Petri y se dejaron a una temperatura de 25°C durante 21 días. Algunos valores obtenidos en porcentaje fueron transformados con la fórmula √(x + 0.05) para estabilizar las varianzas. Los análisis de varianza se realizaron con el paquete computacional de diseños experimentales diseñado por Olivares (1994).

Muestreo de malezas en el campo. Para estimar el banco de semillas de malezas se realizó un muestreo de suelo, por lo que se tomaron ocho muestras a 5 cm de

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introdujeron en bolsas de papel y se colocaron en una estufa a 65ºC hasta obtener peso constante.

Temperatura del suelo. Durante el período de solarización la máxima temperatura del aire (36.0°C) ocurrió el 18 de Mayo, mientras que la del suelo a 1.3 y 10 cm de profundidad fue 55.8 y 34.3°C respectivamente (Figura 1), lo que generó un diferencial de 21.3°C entre los dos estratos y de 19.8°C entre la temperatura a 1.3 cm de profundidad en el suelo solarizado en comparación con la del aire. Los valores de temperatura encontrados en este trabajo se ubicaron en el rango de 42 a 55°C, que Elmore et al., (1997) reporta como las temperaturas máximas usualmente generadas en el campo con solarización hasta la profundidad de 5 cm. Por su parte Sudha et al., (1999) también reporta que con temperaturas máximas de 53.8°C a 5 cm de profundidad del suelo generadas con solarización se controló efectivamente la población de malezas en viveros sembrados con chile.

Germinación de semillas. Los bioensayos para analizar la germinación de semillas sometidas al extracto etanólico de gobernadora se presentan en la Figura 2. Se apreció que la respuesta de las semillas de Chenopodium sp., cual fue similar a las de P. oleracea y chile. Al tercer día las semillas de estas especies sometidas a 1750, 3550 y 8000 ppm presentaban una germinación promedio aproximada de 30%, mientras que con 0 y 850 ppm aún no germinaban, la tendencia de un mejor porcentaje de germinación con el extracto de L. tridentata continuó constante hasta los 21 días cuando el promedio de germinación para todos los tratamientos tendió a ser muy similar (85%). Resultados análogos a los aquí reportados también han sido descritos por De la Rosa y Villarreal (2000), ya que al evaluar diversas fracciones de extractos acuosos de L. tridentata en semillas de cebada no encontraron diferencias en el porcentaje final de germinación, pero si detectaron que los extractos promovieron significativamente un mayor crecimiento in vitro de las plántulas de cebada; esto sugiere que los extractos de gobernadora no provocaron un efecto inhibidor o alelopático en las semillas y además, que entre los componentes de la resina puede existir algún metabolito secundario que actúa como regulador del crecimiento estimulando el crecimiento de las plántulas.

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Horas del dia

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Ts-1.3 cm

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Figura 1. Temperatura del aire y suelo (Ts) a dos profundidades en el día mas caliente (Mayo 18) durante el período de solarización.


profundidad utilizando el método del cuadrante (0.25 m2), cada muestra fue procesada por separado por el método por flotación a través de un tamiz de 60 mallas y luego se realizó la identificación de semillas de acuerdo a la metodología sugerida por Calderón (1997); la predominancia de cada especie de maleza se estimó por el volumen de semillas encontradas. Para determinar el efecto de los tratamientos de solarización y extracto de gobernadora en el desarrollo de las malezas se hicieron 4 muestreos. El primero antes de la solarización, el segundo durante la solarización, el tercero después de que se retiró el acolchado y el cuarto durante el primer corte de chile (56 días después del trasplante). Después de realizar los conteos de plantas por especie, se determinó la biomasa seca de las malezas, por lo que las plantas colectadas por tratamiento se introdujeron en bolsas de papel y se colocaron en una estufa a 65ºC hasta obtener peso constante.

Temperatura del suelo. Durante el período de solarización la máxima temperatura del aire (36.0°C) ocurrió el 18 de Mayo, mientras que la del suelo a 1.3 y 10 cm de profundidad fue 55.8 y 34.3°C respectivamente (Figura 1), lo que generó un diferencial de 21.3°C entre los dos estratos y de 19.8°C entre la temperatura a 1.3 cm de profundidad en el suelo solarizado en comparación con la del aire. Los valores de temperatura encontrados en este trabajo se ubicaron en el rango de 42 a 55°C, que Elmore et al., (1997) reporta como las temperaturas máximas usualmente generadas en el campo con solarización hasta la profundidad de 5 cm. Por su parte Sudha et al., (1999) también reporta que con temperaturas máximas de 53.8°C a 5 cm de profundidad del suelo generadas con solarización se controló efectivamente la población de malezas en viveros sembrados con chile.

Horas del día

Figura 1. T emperatura del aire y suelo (Ts) a dos profundidades en el día mas caliente (Mayo 18) durante el período de solarización.

Germinación de semillas. Los bioensayos para analizar la germinación de semillas sometidas al extracto etanólico de gobernadora se presentan en la Figura 2. Se apreció que la respuesta de las semillas de Chenopodium sp., cual fue similar a las de P. oleracea y chile. Al tercer día las semillas de estas especies sometidas a 1750, 3550 y 8000 ppm presentaban una germinación promedio aproximada de 30%, mientras que con 0 y 850 ppm aún no germinaban, la tendencia de un mejor porcentaje de germinación con el extracto de L. tridentata continuó constante hasta los 21 días cuando el promedio de germinación para todos los tratamientos tendió a ser muy similar (85%). Resultados análogos a los aquí reportados también han sido descritos por De la Rosa y Villarreal (2000), ya que al evaluar diversas fracciones de extractos acuosos de L. tridentata en semillas de cebada no encontraron diferencias en el porcentaje final de germinación, pero si detectaron que los extractos promovieron significativamente un mayor crecimiento in vitro de las plántulas de cebada; esto

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Figura 2. Germinación de semillas de Chenopodium sp. con diferentes dosis de resina de gobernadora

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8000 ppm

Por lo tanto, los resultados obtenidos en este trabajo difieren de los obtenidos por otros autores como Tworkoski, (2002) y Dudai et al., (1999) quienes al estudiar el efecto de aceites esenciales de plantas si demostraron que esos productos lograron inhibir la germinación de semillas de malezas y causaron fitotoxicidad en sus hojas. Por el contrario, en relación con los efectos de la solarización, este tratamiento si redujo significativamente la densidad poblacional de malezas en todas las especies anuales con la especie Amarantus hibridus, ya que en los lotes solarizados esta maleza fue eliminada por completo en comparación con el testigo no solarizado que reportó 18 plantas m-2.

Las dosis de resina de gobernadora no tuvieron un claro efecto en la densidad de A. hibridus, además no presentaron consistencia, ni significancia estadística. Campiglia et al., (1998), también encontraron que la solarización con acolchado transparente redujo la densidad de malezas y la biomasa total de estas durante el ciclo de cultivo de la lechuga en mas de 91%. En el caso de la especie Amaranthus sp. la solarización durante el período de Julio a Septiembre la eliminó por completo, mientras que la emergencia de P. oleracea fue reducida en 92%.

La maleza gramínea más predominante fue Setaria adhaerens, al analizar los datos y hacer pruebas de comparación de medias, se obtuvieron diferencias significativas entre los tratamientos, ya que al finalizar los períodos de solarización su presencia se redujo a cero; en comparación el tratamiento no solarizado reportó 42 ejemplares m-2. Similarmente Arora y Yaduraju (1998) también consignaron que las altas temperaturas logradas con la solarización

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redujo significativamente el número de semillas de malezas viables, específicamente de la gramínea Avena fatua.

Otra de las malezas predominantes que fue afectada significativamente por la solarización fue Chenopodium blitoides, ya que en los lotes solarizados fue eliminada por completo (Figura 3), en cambio en los no solarizados se registraron 105 plantas m-2. En cuanto a las dosis de resina de gobernadora aplicada al suelo, los datos obtenidos sobre la densidad poblacional de Setaria adhaerens y Ch. blitoides no presentaron consistencia, ni significancia estadística.

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2)

Resina de gobernadora(Kg/ha)

SolarizaciÛn(dias)

1108050NO-SOL

Figura 3. Densidad poblacional de Chenopodium blitoide después de los tratamientos de solarización e incorporación al suelo de L.tridentata.

Al analizar el efecto de la solarización y dosis de resina de gobernadora sobre el peso seco de las malezas a través del tiempo (antes, durante, después y al primer corte de chile), se pudo detectar que los períodos de 110 y 80 días de solarización permitieron el crecimiento de malezas (Figura 4), principalmente de Portulaca oleracea, esto posiblemente se debió a que las temperaturas alcanzadas en las etapas iniciales de solarización no fueron tan elevadas como para tener un efecto letal sobre la germinación de semillas, ya que las temperaturas promedio registradas fueron de sólo 34ºC a 1.3 cm de profundidad en el suelo solarizado. El estudio de Elmore et al. (2000) reportan que la mayoría de las malezas anuales de verano son eliminadas con la solarización cuando la acumulación de temperatura es de 127 h sobre los 40°C.

Los resultados relacionados con el efecto de los períodos de solarización y dosis de resina de gobernadora sobre el rendimiento de chile mostraron que en el testigo no solarizado y con abundantes malezas, el rendimiento se redujo en 94 % en comparación con los tratamientos solarizados (Figura 5), observándose diferencias estadísticas significativas (p>0.05) para los periodos de 50 y 80 días, los cuales resultaron ser mejores para incrementar la producción, ya que el rendimiento obtenido en estos tratamientos fue de 65.6 y 71.26 t ha-1

respectivamente, en comparación con el testigo absoluto que sólo reporto 3.54 t ha-1. Al

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sugiere que los extractos de gobernadora no provocaron un efecto inhibidor o alelopático en las semillas y además, que entre los componentes de la resina puede existir algún metabolito secundario que actúa como regulador del crecimiento estimulando el crecimiento de las plántulas.

Figura 2. Germinación de semillas de Chenopodium sp. con diferentes dosis de resina de gobernadora

Por lo tanto, los resultados obtenidos en este trabajo difieren de los obtenidos por otros autores como Tworkoski, (2002) y Dudai et al., (1999) quienes al estudiar el efecto de aceites esenciales de plantas si demostraron que esos productos lograron inhibir la germinación de semillas de malezas y causaron fitotoxicidad en sus hojas. Por el contrario, en relación con los efectos de la solarización, este tratamiento si redujo significativamente la densidad poblacional de malezas en todas las especies anuales con la especie Amarantus hibridus, ya que en los lotes solarizados esta maleza fue eliminada por completo en comparación con el testigo no solarizado que reportó 18 plantas m-2.

Las dosis de resina de gobernadora no tuvieron un claro efecto en la densidad de A. hibridus, además no presentaron consistencia, ni significancia estadística. Campiglia et al., (1998), también encontraron que la solarización con acolchado transparente redujo la densidad de malezas y la biomasa total de estas durante el ciclo de cultivo de la lechuga en mas de 91%. En el caso de la especie Amaranthus sp. la solarización durante el período de Julio a Septiembre la eliminó por completo, mientras que la emergencia de P. oleracea fue reducida en 92%.

La maleza gramínea más predominante fue Setaria adhaerens, al analizar los datos y hacer pruebas de comparación de medias, se obtuvieron diferencias significativas entre los tratamientos, ya que al finalizar los períodos de solarización su presencia se redujo a cero; en comparación el tratamiento no solarizado reportó 42 ejemplares m-2. Similarmente Arora y Yaduraju (1998)

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Figura 3. Densidad poblacional de Chenopodium blitoide después de los tratamientos de solarización e incorporación al suelo de L.tridentata.

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mismo respecto, Kokalis-Burelle et al., (2002) señalaron que el rendimiento de chile cv. Júpiter se incrementó significativamente en pruebas de campo donde se solarizó. Por su parte Ghini et al., (1997) al trabajar con frijol, encontraron que el rendimiento de este cultivo de incrementó notablemente en los tratamientos solarizados debido posiblemente a la reducción en el suelo del hongo Sclerotium rolfsii. Por su parte, Jiménez y Chew (1996) reportaron que los tratamientos de solarización incrementaron el rendimiento promedio de melón en 631% y el contenido de azúcar (°B) en 14% en comparación con los no solarizados.

Figura 4. Producción de biomasa de malezas por metro cuadrado bajo diferentes períodos de solarización.

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también consignaron que las altas temperaturas logradas con la solarización redujo significativamente el número de semillas de malezas viables, específicamente de la gramínea Avena fatua.

Otra de las malezas predominantes que fue afectada significativamente por la solarización fue Chenopodium blitoides, ya que en los lotes solarizados fue eliminada por completo (Figura 3), en cambio en los no solarizados se registraron 105 plantas m-2. En cuanto a las dosis de resina de gobernadora aplicada al suelo, los datos obtenidos sobre la densidad poblacional de Setaria adhaerens y Ch. blitoides no presentaron consistencia, ni significancia estadística.

Al analizar el efecto de la solarización y dosis de resina de gobernadora sobre el peso seco de las malezas a través del tiempo (antes, durante, después y al primer corte de chile), se pudo detectar que los períodos de 110 y 80 días de solarización permitieron el crecimiento de malezas (Figura 4), principalmente de Portulaca oleracea, esto posiblemente se debió a que las temperaturas alcanzadas en las etapas iniciales de solarización no fueron tan elevadas como para tener un efecto letal sobre la germinación de semillas, ya que las temperaturas promedio registradas fueron de sólo 34ºC a 1.3 cm de profundidad en el suelo solarizado. El estudio de Elmore et al. (2000) reportan que la mayoría de las malezas anuales de verano son eliminadas con la solarización cuando la acumulación de temperatura es de 127 h sobre los 40°C.

Los resultados relacionados con el efecto de los períodos de solarización y dosis de resina de gobernadora sobre el rendimiento de chile mostraron que en el testigo no solarizado y con abundantes malezas, el rendimiento se redujo en 94 % en comparación con los tratamientos

solarizados (Figura 5), observándose diferencias estadísticas significativas (p>0.05) para los periodos de 50 y 80 días, los cuales resultaron ser mejores para incrementar la producción, ya que el rendimiento obtenido en estos tratamientos fue de 65.6 y 71.26 t ha-1 respectivamente, en comparación con el testigo absoluto que sólo reporto 3.54 t ha-1. Al mismo respecto, Kokalis-Burelle et al., (2002) señalaron que el rendimiento de chile cv. Júpiter se incrementó significativamente en pruebas de campo donde se solarizó. Por su parte Ghini et al., (1997) al trabajar con frijol, encontraron que el rendimiento de este cultivo de incrementó notablemente en los tratamientos solarizados debido posiblemente a la reducción en el suelo del hongo Sclerotium rolfsii. Por su parte, Jiménez y Chew (1996) reportaron que los tratamientos de solarización incrementaron el rendimiento promedio de melón en 631% y el contenido de azúcar (°B) en 14% en comparación con los no solarizados.


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mismo respecto, Kokalis-Burelle et al., (2002) señalaron que el rendimiento de chile cv. Júpiter se incrementó significativamente en pruebas de campo donde se solarizó. Por su parte Ghini et al., (1997) al trabajar con frijol, encontraron que el rendimiento de este cultivo de incrementó notablemente en los tratamientos solarizados debido posiblemente a la reducción en el suelo del hongo Sclerotium rolfsii. Por su parte, Jiménez y Chew (1996) reportaron que los tratamientos de solarización incrementaron el rendimiento promedio de melón en 631% y el contenido de azúcar (°B) en 14% en comparación con los no solarizados.


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Figura 5. Rendimiento acumulado de chile con di-ferentes tratamientos de solarización.

Conclusiones

La información generada en este estudio permite concluir que los tratamientos de solarización aplicados en primavera cuando la temperatura ambiente aún no era tan elevada, si logró incrementar la temperatura del perfil superior del suelo que es donde se encuentra depositada una gran parte del banco de semillas malezas, por lo que las temperaturas máximas generadas de 55.6°C y 41.5°C para las profundidades de 1.3 y 10 cm resultaron ser letales para la mayoría de las malezas anuales de verano. Por lo que respecta a las dosis de resina de L. tridentata aplicadas al suelo, los resultados no mostraron que el extracto haya tenido un efecto adverso en la germinación de semillas de malezas, ni en el crecimiento y desarrollo de las mismas. En cuanto al posible efecto alelopático de diversas dosis del extracto de gobernadora, los resultados no permitieron detectar un efecto negativo o inhibitorio en la germinación de semillas de malezas ni de chile, por lo que nuestra información sugiere que la gobernadora no tiene un efecto alelopático ni herbicida en las malezas. La solarización

durante el período de primavera permitió incrementar significativamente los rendimientos del cultivo de chile chilaca en comparación con el testigo no solarizado.

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agricultura sustentable y biofertilizantes

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