Grado: 5º Grupo: 4
“AGROECOLOGIA”
TEMA: PROCESOS ECOLOGICOS EN LOS AGROECOSISTEMAS
Profesor: M.C VICTOR DE LA CRUZ ISIDRO
Presenta: HERNANDEZ RIVERA ALMADELIA
OCTUBRE DEL 2013
LOS PROCESOS ECOLO ECOLO GICOS EN LOS AGROECOSISTEMAS 1. Agroecología 2. Definición de los agroecosistemas 3. Diferencias y similitudes de un ecosistema natural y un agroecosistema 4. Procesos ecológicos en el agroecosistema 4.1 Procesos energéticos 4.2 Procesos biogeoquímicos 4.3 Procesos hidrológicos 4.4 Procesos de sucesión 4.5 Procesos de regulación biótica
Biodiversidad y el ciclo de la vida
1. Agroecología ¿Qué es la Agroecología? El término Agroecología se define como la aplicación de
conceptos y principios ecológicos para el diseño y manejo de agroecosistemas sostenibles. La Agroecología provee el conocimiento y metodología necesarios para desarrollar una agricultura que sea, por un lado ambientalmente adecuado y por otro lado altamente productiva y económicamente viable (Gliessman, 2002). El término Agroecología ha llegado a significar muchas cosas, definidas a groso modo, la agroecología a menudo incorpora ideas sobre un enfoque de agricultura más ligado al medio ambiente y más sensible socialmente, centrada no solo en la producción, sino también en la sostenibilidad ecológica del sistema de producción. A esto podría llamarse “prescriptivo” del término agroecología, porque implica un número de características sobre la sociedad y la producción que van mucho más allá de los límites del predio agrícola.
Visión ecológica del término: La Agroecología considera que un campo de cultivo es un ecosistema dentro del cual ocurren los mismos procesos que se dan en otras formaciones vegetales, tales como: ciclos de los nutrientes, interacción predador/presa, competencia, comensalismo y cambios sucesionales. La agroecología tiene la idea que si se conocen mejor estos procesos y relaciones, los sistemas agrícolas pueden ser mejor manejados, hay menor impacto en el medio ambiente y la sociedad, con mayor sostenibilidad y menor uso de insumos externos. Visión social del término: Los agroecosistemas no están determinados por factores bióticos o ambientales solamente, sino que hay factores sociales tales como el colapso en los precios del mercado, cambios en la tenencia de la tierra, que pueden destruir los sistemas agrícolas como lo haría una sequía, plagas, enfermedades o falta de nutrientes en el suelo.
1.2 Agroecosistemas Un sistema agrícola difiere en varios aspectos fundamentales de un sistema ecológico «natural» tanto en su estructura como en su función. Los agroecosistemas son ecosistemas semi-domesticados que se ubican en un gradiente entre una serie de ecosistemas que han sufrido un mínimo de impacto humano, como es el caso de ciudades.
Odum (1984) describe 4 características principales de los agroecosistemas: Los agroecosistemas requieren fuentes auxiliares de energía, que pueden ser humana, animal y combustible para aumentar la productividad de organismos específicos. La diversidad puede ser muy reducida en comparación con la de otros ecosistemas. Los animales y plantas que dominan son seleccionados artificialmente y no por selección natural.
Los controles del sistema son, en su mayoría, externos y no internos ya que se ejercen por medio de retroalimentación del subsistema. Estas características se basan principalmente en la agricultura modernizada, sin embargo muchos sistemas agrícolas sobre todo del trópico no se ajustan a esta definición.
Estructura de unecosistema natural
Estructura de un agroecosistema
Las principales diferencias biológicas entre un ecosistema natural y un agroecosistema se resumen a continuación. Categorías
Ecosistema natural
Limites espaciales
Poco notorios, varían gradualmente
Continuidad temporal
Sin grandes alteraciones
Diversidad Heterogeneidad del hábitat Diversidad genotípica Ciclos minerales
Agroecosistema
Bien definidos
Muy diversos
Sometidos a disturbios y perturbaciones periódicas que alteran su persistencia Menos diversos
Compleja
Simple
Alta Cerrados
Baja Abiertos
Estabilidad Entropía Control humano Permanencia temporal Fenología Madurez Productividad neta Cadenas tróficas
Alta Baja No necesario
Baja Alta Necesario
Larga
Corta
Estacional Maduros, clímax Media Complejas
Sincronizada Sucesiones primarias inmaduros Alta Simples, lineal Solar + artificial (combustibles fósiles) Media Alta
Fuente de energía
Solar
Biomasa Erosión
Alta Baja
Componentes del agroecosistema
Considerando la teoría de sistemas, debemos describir para los agroecosistemas: componentes, límites, entradas y salidas e interacciones entre los componentes. Componentes bióticos: Se agrupan según la fuente de energía que utilizan en productores, consumidores primarios o herbívoros, consumidores secundarios o carnívoros y descomponedores. Productores primarios: transforman y acumulan la energía lumínica en forma de energía química en los enlaces de los productos orgánicos sintetizados a través de la fotosíntesis. Incluyen las especies de cultivo, las “malezas” y la vegetación circundante. Consumidores primarios o herbívoros: se ubican en un nivel trófico superior y consumen parte de la biomasa acumulada por los productores. Comprenden a insectos, liebres, hongos, aves y también al ganado: vacas, ovejas, etc. Consumidores secundarios o carnívoros: parte de la biomasa acumulada por los consumidores primarios es consumida por los carnívoros. Comprende a aves rapaces, predadores de insectos, parásitos de los animales, etc. El hombre puede ubicarse en el segundo y/o tercer eslabón de la cadena, según la fuente de su alimentación. Descomponedores: son también consumidores, pero se alimentan del tejido muerto de los otros organismos. Intervienen en la descomposición de la materia orgánica y en el ciclado de nutrientes. Componentes abióticos: En el caso de los agroecosistemas además del suelo, nutrientes inorgánicos, agua, clima se incluyen los alambrados, corrales, casas, galpones, maquinarias, etc.
Componentes socio-económicos: La complejidad del agroecosistema deriva no sólo de las interacciones ecológicas que operan en él, sino de las que se producen entre éstas y los componentes socioeconómicos que el hombre ubica en el eje de la actividad agrícola. El componente socioeconómico es de gran complejidad y dinámica, incluye desde las relaciones laborales en forma predial (mano de obra asalariada, familiar, relación de salarios), el efecto de otros agroecosistemas con similares o diferentes propósitos, las lógicas y trayectorias productivas, la tecnología, los precios, los mercados (producción, distribución y consumo), la propiedad o no de la tierra, el acceso a créditos y mercado y hasta la política económica y agrícola en particular. Estos factores o elementos constitutivos de los agroecosistemas pueden influir en los sistemas agrícolas tan decisivamente como una sequía, un ataque de plagas o la disminución de los nutrientes en el suelo. De este modo y reforzando lo dicho anteriormente “El resultado de la interacción entre características endógenas, tanto biológicas como ambientales en el predio agrícola y de factores exógenos tanto sociales como económicos, generan la estructura particular del agroecosistema. Por esta razón, a menudo es necesaria una perspectiva amplia para distinguir la diversidad de agroecosistemas, de manejos y lógicas productivas, no sólo para explicar el funcionamiento o impacto sobre la sociedad del mismo, sino para realizar un asesoramiento y manejo apropiado. 2. Procesos ecológicos del agroecosistema
Cada agricultor debe manipular los recursos físicos y biológicos del predio para producción. De acuerdo con el grado de modificación tecnológica, estas actividades influyen en los cinco procesos: energéticos, hidrológicos, biogeoquímicos, sucesionales y de regulación biótica. Cada uno puede evaluarse en términos de insumos, productos, almacenamiento y transformaciones. 2.1 Procesos Energéticos: Para el funcionamiento del agroecosistema necesitamos
un flujo de energía a través de los componentes del sistema; la energía es la capacidad de producir trabajo y es necesaria para todos los procesos. La cantidad de energía puede ser medida por el calor liberado. Las unidades más usadas para medir la energía son la caloría y la kilocaloría (mil calorías). Una caloría es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua en un grado Celcius. En general, un cuerpo humano libera cerca de 2,500 kilocalorías por día, que es la energía proporcionada por los alimentos consumidos. Para entender los flujos de energía es necesario tener en cuenta las siguientes leyes fundamentales de la termodinámica:
Ley de la Conservación de la Energía:
▪
La energía no se crea ni se destruye. Esto quiere decir que la energía que fluye hacia dentro de un sistema es igual a la energía adicionada más aquella que fluye hacia fuera del sistema. Ley de Dispersión de la Energía: La transferencia de energía de un punto a otro se realiza con cierta pérdida. No existe una eficiencia del 100% en las transformaciones de energía. En otras palabras esto quiere decir que en toda transferencia de energía se produce una degradación de ésta. Esta ley se representa en los diagramas por medio del símbolo de sumidero de calor. ▪
Como no hay creación de energía, entonces no podrá haber más energía en el eslabón posterior que en el anterior. ▪
La energía entra a los agroecosistemas como la luz solar, pasando por numerosas la fotosíntesis y transformaciones físicas. La energía biológica es transmitida a las plantas por se da la producción primaria, luego de un organismo a otro a través de la cadena de alimentos en el consumo. La luz solar es la mayor fuente de energía, también se incluye la mano de obra la fuerza animal, energía mecanizada (tractores, aeromotores), energía contenida en químicos (semillas, abonos, pesticidas, medicinas), que son significativos; todas estas entradas mencionadas pueden ser convertidas en valores de energía. Igualmente hay salidas en los sistemas, como productos animales y vegetales que también pueden expresarse en términos de energía, pudiéndose cuantificar entonces cuanta energía entra y cuanta sale; a continuación se presenta a algunos ejemplos de conversión en energía, de diversos componentes de un agroecosistema. Ejemplos de valores energéticos en sistemas agrícolas (tomado de M.E. Swisher, 1994).
Fertilizantes N= 19113 kcal/kg Ca ,Mg, etc.= 2150 kcal/kg
P2O5= 3344 kcal/kg Nitrato de amonio= 33% N Urea= 46% N
K2O= 2150 kcal/kg Superfosfato simple= 24% de P2O5 K= 46% K2O
Superfosfato triple= 46% P2O5 Nota: basado en el cálculo energético en la cantidad de N, P 2O5 y K2O. Ejemplo: 500 kg/ha de Nitrato de amonio * 0.33 de N =165 kg de N * 19,113 kcal/kg de N = 3, 153,645kcal/ha
Estudios realizados por Bayliss-Smith (1982), encontraron eficiencia global en el uso de energía (tasa de energía) y ésta disminuye a medida que la dependencia de combustibles fósiles aumenta. Así que la agricultura totalmente industrializada, la ganancia neta de energía en la agricultura es pequeña, ya que gran parte se gasta en la producción como proceso. Ejemplo: el costo de energía auxiliar es 10 veces mayor por lo que los países en desarrollo no pueden comprarla. Así estados Unidos puede usar 1 Hp/ha y un país en desarrollo solo puede usar 0.1 Hp/ha. A medida que la mano de obra se ha ido reemplazando progresivamente, primero por la fuerza animal y luego por el combustible fósil (petróleo) y la maquinaria, la dependencia energética aumenta casi 30 veces y la relación (insumo-energía)/(producciónenergía) disminuye en forma significativa.
En un agroecosistema, el manejo procura conducir la energía solar hacia la obtención de ciertos productos vegetales o animales. Las intervenciones del hombre en el agroecosistema requieren energía que se aplica en forma de subsidio para el manejo de la radiación solar. De este modo, el hombre, puede en primera instancia regular la intercepción de la radiación solar incidente por el manejo de canopia, área foliar o cobertura vegetal (recordemos que la luz como fotón, es un recurso de vital importancia, por tanto fotón no interceptado es fotón perdido). Con el buen uso de la cubierta vegetal se conserva: el suelo, el agua, el bosque, praderas, vegetación, la fauna silvestre y doméstica. Ventajas e inconvenientes del uso de cubiertas vegetales
Ventajas Menor erosión hídrica (protegen al suelo del impacto de las gotas de lluvia). Mejora de la estructura del suelo, al aportar materia orgánica y por el efecto mecánico de las raíces. Menor compactación del suelo. Aumenta la infiltración del agua de Lluvia. Incremento de la biomasa y de la actividad
Inconvenientes - Competencia de la cubierta con el cultivo por el agua y los nutrientes si no se maneja adecuadamente - Dificultad en la recolección si la cubierta ha alcanzado un porte alto - Riesgo de incendio en verano - Pueden incrementar el riesgo de heladas
biológica benéfica en el suelo. - Capacidad de rebrote al ser eliminadas Fijación de nitrógeno (si se trata de mediante siega mecánica o pastoreo. leguminosas). - Aumento de la disponibilidad de nutrientes, ya que evitan su pérdida por lixiviación o lavado y por escorrentía. - Promueven la biodiversidad, creando hábitats para plantas, animales, insectos y microorganismos que pueden ayudar en el control de plagas y enfermedades. - Mejoran el paisaje. - Proporcionan alimento para el ganado. - Reducen el gasto en fertilizantes, por tanto, suponen un cierto ahorro económico.
En segunda instancia, se puede a través de la aplicación de subsidios de energía como pueden ser el riego y la aplicación de fertilizantes, mejorar la eficacia fotosintética de sistema y por ello disponer de mayor energía acumulada que puede ser traducida en mayor cosecha. Así y en forma conceptual, el componente “productores primarios” del agroecosistema aumenta su tamaño. Esa PPN acumulada en el compartimento de los productores primarios, puede repartirse de distintas formas entre los individuos de la comunidad vegetal. Las relaciones de competencia determinan en buena medida esa partición de la biomasa. En el caso de los agroecosistemas, el hombre aplica subsidios energéticos para regular la competencia interespecífica con la aplicación de herbicidas, desmalezado mecánico o manual, y también, regula la competencia intraespecífica a través de la densidad de plantas de cultivo y manejo del dosel arbóreo. Por último otra forma de optimizar el flujo de energía a cosecha es mejorar el índice de cosecha o la facción de la PPN cosechable. En definitiva nosotros como agrónomos hacemos uso de diferentes formas de energía auxiliar (mano de obra, química, combustibles) para componer y dinamizar nuestro agroecosistema hacia objetivos de producción. Así surgen diferentes fases del flujos de energía a regular y tipo de subsidio a aplicar. Por ejemplo, la aplicación de insecticidas y fungicidas reduce el flujo de la PPN del cultivo hacia los insectos y hongos plagas (consumidores primarios). En el caso de un agroecosistema pastoril se trata de reducir la proporción de la productividad primaria que no utilizan los herbívoros mediante el mantenimiento de cargas relativamente altas (aumentando la fracción consumida), de reducir la proporción de energía consumida que no es asimilada mediante la utilización de forrajes de alta digestibilidad (aumentando la fracción asimilada), y de reducir la respiración de los herbívoros a través de la provisión de sombra, abrigo y disminución del movimiento de los animales.
En estos sistemas también se controlan parásitos y enfermedades (consumidores secundarios) del ganado apuntando a disminuir la energía metabolizada de las que se alimentan estos. Y se trata de no afectar la porción del flujo que va de los insectos a los enemigos naturales (consumidores secundarios) de esas plagas.
2.2 Procesos Biogeoquímicos Los principales insumos biogeoquímicas de un agroecosistema son los nutrientes liberados por el suelo, la fijación del Nitrógeno atmosférico por leguminosas, de la fijación no simbiótica de Nitrógeno (Algas en Arroz), de los nutrientes contenidos en las precipitaciones y agua de escorrentía, de los fertilizantes y nutrientes en los alimentos comprados por seres humanos, del forraje para el ganado o del abono animal. Las salidas importantes incluyen nutrientes, cultivos o cosechas, ganado consumido o explotado desde el predio. Otras salidas o pérdidas pueden ser a través de: lavado más allá de la zona radical, denitrificación, volatilización del Nitrógeno, pérdidas de Nitrógeno y Azufre a la atmósfera por quema de la vegetación; nutrientes perdidos por la erosión del suelo, escorrentía y vientos; nutrientes excretados por humanos y animales fuera del predio; Además existe un almacenamiento bioquímico que incluye al fertilizante almacenado y al estiércol acumulado, junto a los nutrientes en la zona radical del suelo, el cultivo establecido, la vegetación y el ganado. En el curso de la producción y consumo los nutrientes y minerales se mueven cíclicamente a través de los agroecosistemas. Los de algunos de los nutrientes más importantes (nitrógeno, fósforo, potasio), son bien conocidos en muchos ecosistemas naturales y agrícolas. Durante la producción, los elementos son transferidos desde el suelo a las plantas y animales, y viceversa. Los agricultores mueven nutrientes dentro y fuera del agroecosistema cuando introducen fertilizantes orgánicos o químicos o cuando remueven la cosecha o materiales vegetales. En los agroecosistemas modernos los nutrientes son perdidos pero a la vez son reemplazados con fertilizantes comprados. Aunque los agricultores de bajos recursos no pueden comprar fertilizantes, pero sostienen la fertilidad del suelo por medio de la recolección de nutrientes de afuera del cultivo, tales como estiércol recolectado en pastos vecinos o establos, esta materia orgánica suplementada con materiales vegetales recolectados en bosques cercanos. Ejemplo: En Centroamérica algunos agricultores aplican hasta 40 toneladas por hectárea de desechos al año en los campos intensamente cultivados. Materiales vegetales también son mezclados con desechos caseros y estiércol de ganado (Compost). Otra estrategia es explotar la habilidad que tenga el sistema y reusar sus
propios nutrientes almacenados. Por ejemplo en los sistemas agroforestales los nutrientes perdidos en cultivos anuales, rápidamente son absorbidos por cultivos perennes. Ciclo del nitrógeno
El nitrógeno (N) constituye el nutriente esencial más relevante de todos, y muy asociado al crecimiento, desarrollo y producción de las plantas. En el caso de los ácidos nucleicos (ADN, ARN), estas moléculas, llevan “codificada” toda la información genética para la generación de estructuras y para el funcionamiento de los organismos. Los principales ingresos de N al sistema suelo-cultivo en sistemas agrícolas son: Fertilización (fertilizantes como la urea). Fijación biológica de nitrógeno (realizado en los nódulos de las leguminosas o por bacterias fijadoras libres). Aportes atmosféricos (principalmente en áreas con desarrollo industrial cercano a los campos). Los mecanismos de pérdida de agroecosistemas son: Extracción por los cultivos Lixiviación de nitratos Volatilización de amoníaco Desnitrificación
Esquema general del ciclo del N en agroecosistemas. (Gentileza J. Hassell, Agrotain, USA).
A diferencia de los demás nutrientes, encontramos en el caso del N, un ciclo biogeoquímico muy dinámico y abierto (muchas vías de entrada y salida). El N puede ser aportado a través de diferentes tipos de fertilizantes: inorgánicos, orgánicos, órgano-minerales. Los fertilizantes químicos inorgánicos presentan su N en forma de nitrato o amonio, dependiendo del tipo de fertilizante. Los fertilizantes orgánicos como el estiércol animal presenta el N en una mezcla heterogénea de compuestos orgánicos y también inorgánicos. Principales fertilizantes químicos y su reacción en el suelo.
Fuente
Formula química
Reacción
Urea Nitrato de amonio Sulfato de amonio Solución liquida a base de urea y nitrato de amonio Fosfato monoamonico Fosfato diamonico Superfosfato triple Superfosfato simple
CO(NH2)2 NO3NH4 (NH4)2SO4 Solución urea + NO3NH4
Alcalina (pH 8.5-9) Neutra (pH 6.5-7) Mod. Acida (pH 5) Mod. Alcalina (pH 7-7.5)
NH4H2PO4 (NH4)2HPO4 Ca(H2PO4)2 Ca(H2PO4)2 y CaSO4*n H2O
Mod. Acida (pH 3.5) Alcalina (pH 8) Acida (Ph 1.5) Acida (pH 2-3)
En suelos agrícolas, el amonio proveniente del fertilizante (y también el proveniente de la mineralización del humus) es rápidamente nitrificado, por lo cual muchas veces es más frecuente encontrar en suelos N en forma de nitratos en los análisis de suelos. Una excepción a esa regla serían los suelos sometidos a anegamiento temporal, en donde el ambiente reducido determina una interrupción de nitrificación, con acumulación de amonio. El nitrato es un anión muy móvil en el suelo.
Zonas de absorción de nutrientes móviles y poco móviles en el suelo (Leikam, 2007).
El tipo de raíz y su profundidad determinará la zona de aprovechamiento del N, considerando el riesgo de lixiviación que general su gran movilidad en el suelo. Los residuos de cosecha muchas veces se los confunde con ingresos de N al sistema, pero en realidad se tratan de procesos de reciclado, que resultan muy importantes. Cada residuo de cosecha tiene diferente composición (relación Carbono/Nitrógeno o C/N, proporción de lignina, etc.) que determina diferentes ritmos de degradación. En términos generales los residuos de gramíneas (trigo, maíz, etc.) tienen relaciones C/N más elevados y los de leguminosas más bajos. El Nitrógeno del suelo puede aumentarse incorporando leguminosas en asocio. Se puede incrementar la asimilación de fósforo en los cultivos con el uso de micorrizas. La diversidad incrementada en los sistemas de cultivo se asocia generalmente con las zonas radicales más extensa, lo que aumenta la captura de nutrientes. La optimización del proceso biogeoquímico requiere del desarrollo de una estructura del suelo y de una fertilidad adecuada, dependiendo de: Adición regular de residuos orgánicos.
▪
Nivel de actividad microbial suficiente como para asegurar la descomposición de los materiales orgánicos. ▪
Condiciones que aseguren la actividad continua de las lombrices de tierra y otros agentes estabilizadores del suelo. ▪
Cobertura protección al de la vegetación.
▪
Ciclo del fosforo
El fósforo (P) constituye uno de los macronutrientes esenciales para el crecimiento vegetal, junto con el nitrógeno y él potasio. Cumple importantes funciones bioquímicas y fisiológicas, como formar parte de biomoléculas (e.g. fosfolípidos, proteínas, nucléotidos, ATP, etc.). Desde una perspectiva agronómica y de producción vegetal, el P cumple importantes funciones:
Estimula el crecimiento y expansión foliar. Promueve el crecimiento de las raíces. Mejora la calidad de frutos, granos, etc.
Ciclo del Fósforo. Fuente: MEC
Por tratarse de un nutriente poco móvil en el suelo, la llegada del P al sistema radicular de las plantas ocurre básicamente por difusión e intercepción radicular. La velocidad del proceso de difusión depende de varios factores, siendo los más importantes la diferencia de concentración de P en el área de difusión, la temperatura, la humedad edáfica y la tortuosidad del suelo.
Ciclo biogeoquímico del fósforo en agroecosistemas (IPNI, Cono Sur)
La reserva de P del suelo se encuentra tanto en la materia orgánica (MO) como en compuestos inorgánicos. Las proporciones de compuestos orgánicos e inorgánicos dependen del tipo de suelo y edafogénesis. Por ejemplo: En el sudeste de la Región Pampeana argentina, las menores temperaturas determinaron procesos de edafización con una importante génesis de compuestos orgánicos humificados, que generan que el P pueda representar el 80% del P total, mientras que en el norte de Buenos Aires y sur de Santa Fe, las mayores temperaturas durante la edafogénesis inducen menores acumulaciones de MO humificada, con proporciones de P orgánicos del orden del 50%, según tipo de suelo. Evidentemente, la degradación de los suelos por erosión, han dado lugar en las últimas décadas pérdidas muy considerables de MO y los nutrientes principales asociados a esta fracción edáfica (N, P, S, algunos micronutrientes, etc.). En cuanto a los compuestos inorgánicos, el P en el suelo se encuentra en diversas formas mineralógicas, cuyo abordaje escapa el alcance de este posteo. La apatita, y sus diferentes formas mineralógicas, constituyen una forma importante del P inorgánico del suelo, y su origen es heredado a partir del material originario, cuyo principal aporte corresponde al Loess, depositado desde zonas periglaciares del oeste de la Argentina (zona Andina) tanto por acción del viento como por los ríos. Contenido de nutrientes de principales fuentes fosfatadas (Adaptado de Melgar y Camozzi, 2002)
Fertilizante
Contenido de P2O5 (%)
Otros nutrientes
Fosfato monoamónico (MAP)
52
11% de N
Fosfato diamónico (DAP)
46
18% de N
Superfosfato Simple (SFS)
21
12% de S y 20% de Ca
Superfosfato Triple (SFT)
46
14% de Calcio
Los fertilizantes fosfatados denominados “superfosfatos” contienen como forma de P al fosfato monocálcico. Los fosfatos de amonio, que son los más solubles en agua, contienen P como aniones ortofosfatos. El superfosfato simple (SFS) tiene niveles variables de sulfato de calcio bihidratado dentro de su composición. Este “yeso residual” se produce como consecuencia de la reacción del ácido sulfúrico con la roca fosfórica (rica en calcio) durante el proceso de fabricación del fertilizante. Contaminación por el uso de fertilizantes
Sin duda alguna los fertilizantes son importantes y necesarios en muchos de los casos en el agroecosistema, sin embargo la contaminación por fertilizantes se produce cuando éstos se utilizan en mayor cantidad de la que pueden absorber los cultivos, o cuando se eliminan por acción del agua o del viento de la superficie del suelo antes de que puedan ser absorbidos.
Contaminación por nitratos: El problema ambiental más importante relativo al ciclo del N, es la acumulación de nitratos en el subsuelo que, por lixiviación, pueden incorporarse a las aguas subterráneas o bien ser arrastrados hacia los cauces y reservorios superficiales. En estos medios los nitratos también actúan de fertilizantes de la vegetación acuática, de tal manera que, si se concentran, puede originarse la eutrofización del medio. En un medio eutrofizado, se produce la proliferación de especies como algas y otras plantas verdes que cubren la superficie. Esto trae como consecuencia un elevado consumo de oxígeno y su reducción en el medio acuático, así mismo dificulta la incidencia de la radiación solar por debajo de la superficie. Estos dos fenómenos producen una disminución de la capacidad autodepuradora del medio y una merma en la capacidad fotosintética de los organismos acuáticos. La cantidad de nitratos que se lixivia hacia el subsuelo depende del régimen de pluviosidad y del tipo del suelo. La mayoría de los suelos poseen abundantes partículas coloidales, tanto orgánicas como inorgánicas, cargadas negativamente, con lo que repelerán a los aniones, y como consecuencia, estos suelos lixiviaran con facilidad a los nitratos. Por el contrario, muchos suelos tropicales adquieren carga positiva y por tanto, manifiestan una fuerte retención para los nitratos. La textura de los suelo es un factor importante en relación con la lixiviación. Cuanto más fina sea la textura más capacidad de retención presentarán.
Efectos de los nitratos en la salud: Sobre todo, el problema de los nitratos radica en
que pueden ser reducidos a nitritos en el interior del organismo humano, especialmente en los niños de menos de tres meses de edad y en adultos con ciertos problemas. Los nitritos producen la transformación de la hemoglobina a metahemoglobina. La hemoglobina se encarga del transporte del oxígeno a través de los vasos sanguíneos y capilares, pero la metahemoglobina no es capaz de captar y ceder oxígeno de forma funcional. La cantidad normal de metahemoglobina no excede el 2%. Entre el 5 y el 10% se manifiestan los primeros signos de cianosis. Entre el 10 y el 20% se aprecia una insuficiencia de oxigenación muscular y por encima del 50% puede llegar a ser mortal. Una vez formados los nitritos, pueden reaccionar con las aminas, sustancias ampliamente presentes en nuestro organismo, originando las nitrosaminas, un tipo de compuestos sobre cuya acción cancerígena no existen dudas. En las experiencias de laboratorio se ha comprobado que alrededor del 75 % de ellas pueden originar cánceres hepáticos y, aunque con menor frecuencia, también de pulmón, estómago, riñones, esófago y páncreas. También se ha podido comprobar que existe una correlación directa entre el consumo de alimentos o aguas con exceso de nitratos y los cánceres gástricos y entre el trabajo en las fábricas de abonos químicos y dichos cánceres. Se ha comprobado que cuando las embarazadas ingieren cantidades altas de nitratos se eleva la mortalidad durante los primeros días de vida del hijo, principalmente debido a malformaciones que afectan al sistema nervioso central, al muscular o al óseo. También se han descrito efectos perniciosos sobre las glándulas hormonales. La agricultura ecológica, al no utilizar abonos muy solubles, tiene mucho menos riesgo de contaminar. Aun así se debe tener precaución con no aportar dosis excesivas de estiércol y con el manejo de purines y gallinaza. Impacto ambiental de los abonos fosfatados: El problema ambiental de los fosfatos es, como el del N, la eutrofización de las aguas. Los fosfatos son la mayor fuente de contaminación de lagos y corrientes, y los altos niveles de fosfato promueven sobreproducción de algas y maleza acuática. Comoquiera que sea, muchos de nosotros tenemos falsas ideas en cuanto al origen de fosfatos contaminantes, y muchos dueños de casa, sin saberlo, contribuyen al problema. Los fertilizantes para césped y jardín son a menudo el origen principal de la contaminación por fosfatos. Sin embargo, algunas investigaciones claramente demuestran que si el fertilizante se aplica adecuadamente, éste no contamina. Cuando
los fosfatos se aplican a la tierra, ellos se adhieren a las partículas de la misma, tal y como sucede cuando los clips para papel se adhieren a un magneto. Los fosfatos intencionados para la tierra contribuyen en la contaminación solamente si ocurre una erosión. Unas investigaciones han encontrado poca o no diferencia en el contenido de fosfatos en el exceso de lluvia rechazada por céspedes tratados con fertilizantes con o sin fosfato. Contaminación por Fertilizantes Azufrados, Calcicos y de Magnesio: El magnesio. Los efectos secundarios de los abonos magnésicos, son de poca importancia. Se debe especialmente evitar que se apliquen grandes cantidades de MgCl2 a las plantas sensibles al cloro. El calcio. Se utiliza para enmiendas, para mejorar la estructura del suelo, más que como fertilizante y para elevar el pH. El azufre. Tiene varios efectos:
Efecto tóxico del SO2 sobre las plantas. Efecto acidificante del SO2 en la lluvia ácida. Con lo que se acidifica el suelo, debido fundamentalmente a la liberación de Al +++ (soluble hasta pH <>) Efectos sobre los suelos que son normalmente deficientes en S. En algunas regiones una alternativa o fuente adicional de la acidez proviene de las minas de carbón y otros minerales que puedan dejar al descubierto cantidades significantes de pirita, que expuesta al aire se oxida y una consecuencia es la liberación de H 2SO4 en las vías fluviales.
Eutrofizacion
"Eutrofización" es el enriquecimiento de las aguas superficiales con nutrientes para las plantas. Si bien la eutrofización se produce en forma natural, normalmente está asociada a fuentes de nutrientes. Los nutrientes que más influyen en el proceso de eutrofización, son los fosfatos y los nitratos, de la materia orgánica, basura, detergentes hecho de fosfatos, etc. Los síntomas y efectos de la eutrofización son los siguientes:
Aumento de la producción y biomasa de fitoplancton, algas asociadas y macrofitas. Modificación de las características del hábitat debida a la transformación del conjunto de plantas acuáticas. Sustitución de especies ícticas deseables (por ejemplo, salmónidos en los países occidentales) por otras menos cotizadas. Producción de toxinas por determinadas algas. Aumento de los gastos de operación de los sistemas públicos de abastecimiento de agua, además de problemas de gusto y olor, especialmente durante los períodos de proliferación de algas. Desoxigenación del agua, especialmente al finalizar las situaciones de proliferación de algas, lo que normalmente da lugar a una mortandad de peces. Colmatación y obstrucción de los canales de riego por las malas hierbas acuáticas (el jacinto acuático puede presentar problemas de introducción, no necesariamente de eutrofización). Reducción de la posibilidad de utilización del agua para fines recreativos, debido al lodo, infestación de malas hierbas y olores molestos producidos por la descomposición de las algas. Impedimentos a la navegación debido al crecimiento de densas masas de malas hierbas. Pérdidas económicas debidas a la modificación de las especies ícticas, mortandad de peces, etc.
Los fertilizantes químicos fueron y son necesarios, pero desgraciadamente no les damos el uso correcto. Creo que la mejor manera de llevar este caso es tener un equilibrio sobre los abonos orgánicos y los fertilizantes químicos. En los fertilizantes y/o abonos orgánicos puede que se necesite más trabajo físico, pero su precio no es tan alto, enriquecen el suelo en todos los nutrientes que se necesitan, mejoran la fertilidad y la textura del suelo, incrementan la vida del suelo (lombrices y microorganismos),y disminuyen la erosión, además que ayudaríamos mucho al medio ambiente, evitando la contaminación y creando un mejor futuro para nuestros hijos.
2.3 Procesos Hidrológicos
El agua, es parte fundamental de todo sistema. Además de su papel fisiológico, el agua influye en los insumos y en la entrada de nutrientes, así como las pérdidas por lavado y erosión; como entradas de agua en un agroecosistema tenemos la lluvia, riego, escorrentía de partes más altas y la que sube por capilaridad. Como pérdidas tenemos el agua consumida por personas y animales, aunque en pequeños volúmenes; otras pérdidas son la evapotranspiración, escorrentía a sitios más bajos y el drenaje. El agua se almacena en el suelo, en donde es utilizada directamente por los cultivos y la vegetación, en forma de agua subterránea puede extraerse para el uso humano, ganado o de cultivos. En forma resumida y general el balance hidrológico puede expresarse de la siguiente manera: +/-∆A = Pe + Ic + Ica + R – E – T- Es – Ess – Pp ∆t (léase delta t, o para un tiempo dado) el aumento o disminución de la humedad en
el suelo es +/-∆A será la diferencia entre los ingresos y egresos Ecuación general del Balance Hídrico, donde: Pe= Precipitación efectiva durante el período Ic= Ingreso de agua por la capa activa, producto de la capilaridad por un manto freático alto. Ica= Ingreso por aumento de profundidad explorada por el sistema radical. R= Riego aplicado en el período. E= Evaporación de la superficie del suelo. T= Transpiración de las plantas. Es= Escurrimiento superficial. Ess= Escurrimiento subsuperficial. Pp= Percolación profunda. Por razones prácticas la ecuación se puede simplificar a: +/-∆A = Pe + Ica + R – ET al fusionar la evaporación y transpiración. Si al comienzo de un período la humedad en el suelo es AC y al final es AF, Puede escribirse de la siguiente manera: AF = AC +/-∆A ó AF = AC + Pe + Ica + R - ET
Hemos de señalar que esta última fórmula es la fundamental del régimen de riego para un cultivo dado. Este balance puede establecerse para diferentes períodos (días, semanas, meses, años, etc.) y puede cubrir diferentes extensiones territoriales, tales como un predio, una cuenca de un río, un país, un continente. El balance puede aplicarse a su vez a un sistema completo o a una parte de él, como por ejemplo a un terreno cultivado,
analizando las entradas y salidas, haciendo mediciones o aplicando diferentes fórmulas que representa diversas fracciones del agua total del sistema. Las fórmulas de cálculo del balance hidrológico, se basan en el principio de conservación de masas, según el cual las variaciones de volumen de agua cualquiera en un momento dado deben reflejar la diferencia entre entradas y salidas de agua a dicho volumen. Cinco posibles sistemas de cultivo, ajustados a la época de lluvias, según la distribución de éstas; modelo en el sudeste de Asia. (Tomado de Altieri, 1987).
Estos factores son capaces de afectar las condiciones del suelo y la vegetación, por lo que se pueden considerar en algún momento como prácticas agrícolas. Por ejemplo el drenaje agrícola y la labranza pueden acelerar las pérdidas de agua. La remoción
incrementa la cantidad de precipitación llegada al suelo y reduce la evapotranspiración. Los cambios en la estructura del suelo debido al manejo de rastrojos, rotación de cultivos o uso de estiércol, afectan la tasa de percolación, evapotranspiración y flujo lateral. Uno de los principales controladores de la humedad del suelo es el que realiza la cubierta vegetal. La precipitación es el mayor determinante del tipo de cultivo que se adopte en una localidad. Por ejemplo en África la precipitación media anual es de aproximadamente 600 mm al año, los sistemas de cultivo están basados en el maíz. En Asia tropical la precipitación va más allá de 1,500 mm al año (200 mm mensuales) y el sistema está basado en el cultivo del arroz. En Nicaragua al existir distintos regímenes de precipitación se pueden establecer distintos tipos de cultivo.
2.4 Procesos sucesionales La sucesión es el proceso por el cual los organismos ocupan un sitio y modifican gradualmente las condiciones ambientales de manera que otras especies pueden reemplazar a los habitantes originales, se modifica radicalmente con la agricultura moderna. Los campos agrícolas generalmente presentan etapas sucesionales secundarias en las que una comunidad existente es perturbada por la deforestación y el arado para establecer en el lugar una comunidad simple, hecha por la gente, pero la tendencia natural hacia la complejidad se detiene utilizando agroquímicos. Pero al sembrar en policultivos, la estrategia agrícola acompaña la tendencia natural hacia la complejidad; el incremento de la biodiversidad del cultivo tanto sobre como debajo del suelo imita la sucesión natural y así se requieren menos insumos para mantener la comunidad del cultivo.
Sucesión ecológica
Proceso de sucesión en un agroecosistema
2.5 Procesos de Regulación Biótica El control de la sucesión (invasión de plantas y la competencia) y la protección contra plagas y enfermedades, son los principales problemas para mantener la continuidad de la producción en agroecosistemas. Las cadenas tróficas que se establecen en la naturaleza, son la clave de la regulación biótica. Sin embargo, existen otros mecanismos de regulación pueden ser la competencia entre plantas por recursos como luz y nutrientes, o la segregación de sustancias químicas que pueden afectar el desarrollo de otros organismos, como
puede ser el caso de la segregación de antibióticos por actinomicetos, que inhiben el crecimiento de bacterias y hongos; o también el caso de plantas que pueden inhibir el crecimiento de otras plantas (alelopatía), de patógenos del suelo o repeler insectos. La regulación puede ser también de carácter facilitador, es decir, que la presencia de ciertas plantas o estructuras pueden facilitar la presencia de un organismo o grupos de organismos a través del suministro de alimentos, refugio, lugar de nidificación o cambio en el ambiente. Estos organismos pueden ser beneficiosos para la actividad agrícola, como es el caso de los depredadores y parasitoides de lepidópteros y áfidos, que necesitan para su alimentación plantas en floración que le suministren néctar y polen, así como refugio, cosa que encuentran en muchas plantas silvestres que crecen en losbordes de los campos, bosquecillos, linderos y en los propios campos agrícolas. Todos los organismos tienen una función en el ecosistema, sea esta conocida o no, más o menos importante, y la ruptura de los equilibrios, que puede venir dada tanto por el cambio de las condiciones como por la supresión de organismos, puede crear condiciones para la aparición de plagas y epidemias. En todos los grandes grupos de organismos, desde nuestro punto de vista, existen especies potencialmente plagas (que son los organismos fitófagos y parásitos), por lo general con una alta tasa de reproducción y propagación; también hay depredadores que son animales que se alimentan de otros animales y que los llamamos reguladores biológicos u organismos benéficos; y otros que por sus hábitos de alimentación (saprófagos, que se alimentan de sustancias muertas), capacidad de reproducción u otra característica que limite su población, los consideramos neutros o sin potencial de hacer daño. Aún así, aunque algunas especies, por razones de falta de alimento habitual o la creación de ciertas condiciones, se pueden convertir en parásitos, como es el caso de algunos microorganismos del suelo o las propias plantas silvestres que pueden infestar. Los agricultores han usado varios enfoques en forma universal:
2.5.1 No acción 2.5.2 Acción preventiva a través de:
Uso de variedades resistentes Manifestación de fechas de siembra Espaciamiento en hileras Modificación del acceso de plagas a los cultivos
2.5.3 Acción supresiva con:
Pesticidas químicos
Control Biológico Técnicas culturales
Las estrategias ecológicas del manejo de plagas, generalmente emplean la combinación de los tres enfoques con el objetivo de hacer el campo menos atractivo a las plagas, haciendo el medio ambiente inadecuado para las plagas, pero favorable para los enemigos naturales.
La interacción entre agroecosistemas puede ser directa e indirecta. La interacción directa ocurre cuando dos agroecosistemas compiten para la misma entrada (por ejemplo, mano de obra del agricultor, agua de riego, etc.). Una interacción entre agroecosistemas de tipo indirecto ocurre cuando una salida de un agroecosistema es una entrada a otro agroecosistema. Un ejemplo de este tipo de interacción es el caso es en donde el maíz producido en un agroecosistema (salida) es usado para alimentar a gallinas en otro agroecosistema (entrada). Otro ejemplo, sería el caso en donde la energía animal de un ecosistema con pastos y bueyes (salida) es usada para preparar el suelo en otro agroecosistema (entradas).
Glosario Estructura: Distribución y orden de las partes más importantes que componen un todo. Función: Se refiere a la actividad o al conjunto de actividades que pueden desempeñar uno o varios elementos a la vez, obviamente de manera complementaria, en orden a la consecución de un objetivo definido. Proceso: Un proceso es un conjunto de actividades o eventos (coordinados u organizados) que se realizan o suceden (alternativa o simultáneamente) bajo ciertas circunstancias.
Sucesión: Es un proceso ordenado, y por lo tanto previsible, que se da en todo ecosistema, incluso en los agroecosistemas. Culmina con el establecimiento de un ecosistema estable.
Bibliografía Altieri, M.A. 1995. Agroecología: creando sinergias para una agricultura sostenible. Grupo interamericano para el desarrollo sostenible de la agricultura y los recursos naturales. pp. 63 Sarandon, S.J. 2002. El agroecosistema: un sistema natural modificado. Ediciones científicas americanas, la plata Argentina. pp. 13 http://es.scribd.com/doc/51129548/5/Procesos-ecologicos-del-agroecosistema Hart, R. D. Conceptos básicos sobre agroecosistemas. http://www.madrimasd.org/blogs/universo/2008/04/01/87993 Fernandez A, R. y Leiva M, M. Ecologia para la agricultura http://www.juntadeandalucia.es/agriculturaypesca/portal/export/sites/default/com un/galerias/galeriaDescargas/cap/produccionecologica/cubiertas_vegetales_en_oliva r_legumbres.pdf http://contaminacionporfertilizantes.blogspot.mx/
