Alternativas agronómicas para la siembra de maíz y otros cultivos ante condiciones de estrés ambiental (sequía, altas temperaturas, baja fertilidad del suelo, alta salinidad)

El cambio climático y la inequidad que caracteriza al comercio global de los productos lácteos han golpeado duramente a los pequeños productores de leche que adoptaron un modelo artificial dependiente de insumos industriales y una exagerada especialización genética del ganado. Aunque la aplicación de los principios agroecológicos y la demanda creciente de alimentos naturales señalan una ruta de escape para estos productores, la producción agroecológica de leche no es fácil porque la etapa de transición exige tomar decisiones difíciles que pueden afectar la productividad en el corto plazo. Este artículo narra la transición agroecológica de una pequeña finca lechera en los Andes centrales de Colombia. El punto de partida fue el modelo convencional característico de muchas lecherías de montaña en América Latina, basado en monocultivos de gramíneas fertilizados con urea y la suplementación de las vacas con alimentos concentrados elaborados a partir de cereales y torta de soya importados. Mediante la adopción de sistemas silvopastoriles cada vez más complejos y la eliminación gradual de los insumos agroquímicos, la finca logró reducir el costo de producción de la leche, aumentar la calidad y el precio de la misma y mejorar la seguridad alimentaria y la eficiencia energética. El reto final será agregarle valor a la leche orgánica para aumentar la rentabilidad del sistema.

Climate change and the inequality of the global trade of dairy products have seriously affected small milk producers who have adopted an artificial model based on industrial inputs and the extreme genetic specialization of livestock. Although the application of agroecological principles and the growing demand for natural foods indicate an escape route for these producers, agroecological milk production is not easy because the transition requires making difficult decisions that can affect short term productivity. This article summarizes the agroecological transition of a small dairy farm in the central Andes of Colombia.The starting point was the conventional model typical of many mountain dairies in Latin America, based on grass monocultures fertilized with urea and the supplementation of cows with feedstuffs made from imported cereals and soy cake. By adopting increasingly complex silvopastoral systems and phasing out farm chemical inputs this farm managed to reduce the production costs and increase the quality and price of its milk while improving food security and energy efficiency. Adding value to the organic milk is the final challenge that will improve the profitability of the farming system.

En Chile, en el Secano interior de la Región del Biobío, los campesinos han vivido en condiciones socio-económicas precarias, consecuencia de un conjunto de prácticas agrícolas inadecuadas, que han agotado los recursos naturales desde hace décadas. El Centro de Educación y Tecnología (CET ), en 1993 estableció un predio demostrativo y después de 20 años de funcionamiento se realizó una evaluación para saber si este predio es sustentable y si se comporta como un Faro Agroecológico. Este estudio fijó como objetivos, definir el concepto de faros agroecológicos, desarrollar un método de evaluación de éstos y analizar la experiencia CET como faro agroecológico a partir del modelo de evaluación propuesto. Estudiando 19 experiencias latinoamericanas se llegó a un concepto de faro agroecológico y como herramienta de evaluación se propuso el uso de la metodología MESMIS con adaptaciones. Los resultados mostraron significativos avances del predio demostrativo hacia la sustentabilidad y que corresponde a un faro agroecológico dado que además demostró ser un instrumento eficaz de formación y capacitación en agroecología y un aporte en el desarrollo sustentable de las comunidades campesinas.

In Chile, the small farmers of the Biobío region, particularly those from the Secano Interior have experienced precarious socio-economic conditions for decades. Part of this scenario is the consequence of a set of unsuitable agricultural practices. In 1993 CET was established as a training center with a demonstration farm in the Yumbel municipality. After 20 years of operation an assessment was conducted to evaluate if this farm is sustainable and energy efficient, and if this demonstration farm serves the purposes of an agroecological lighthouse, helping small farmers to start the path towards sustainability, The objectives for the present study are to define the concept of agroecological lighthouse, develop a method to evaluate them, and analyze the CET experience and impact as a lighthouse. By analyzing 19 other agroecological initiatives in Latin America a conceptualization of the concept of an agroecological lighthouse was achieved. MESMIS methodology was proposed as an evaluation tool with some adaptations. The results showed significant progress towards sustainability and therefore can be concluded that the CET experience matches the conceptualization of an agroecological lighthouse proving to be an effective instrument in the training of agroecological principles and to contribute in the sustainable development of small farming communities in the secano region.

Las deficiencias de micronutrientes o "hambre oculta" resultantes de dietas desequilibradas basadas en cultivos básicos ricos en almidón prevalecen entre la población del África subsahariana. Esta revisión analiza la eficacia de la biofortificación agronómica (la aplicación de fertilizantes minerales con micronutrientes al suelo o a las hojas de las plantas para aumentar el contenido de micronutrientes en las partes comestibles de los cultivos) y su potencial para combatir el hambre oculta. Existe evidencia de que la biofortificación agronómica puede aumentar los rendimientos y la calidad nutricional de los cultivos básicos, pero falta evidencia directa de que esto conduzca a una mejor salud humana. La fertilización con micronutrientes es más eficaz en combinación con NPK, fertilizantes orgánicos.y variedades mejoradas de cultivos, destacando la importancia del manejo integrado de la fertilidad del suelo . La biofortificación agronómica proporciona una ruta inmediata y eficaz para mejorar las concentraciones de micronutrientes en productos agrícolas comestibles , aunque la biofortificación genética puede ser más rentable a largo plazo.

Micronutrient deficiencies or ‘hidden hunger’ resulting from unbalanced diets based on starchy staple crops are prevalent among the population of sub-Saharan Africa. This review discusses the effectiveness of agronomic biofortification - the application of mineral micronutrient fertilizers to soils or plant leaves to increase micronutrient contents in edible parts of crops – and it's potential to fight hidden hunger. There is evidence that agronomic biofortification can increase yields and the nutritional quality of staple crops, but there is a lack of direct evidence that this leads to improved human health. Micronutrient fertilization is most effective in combination with NPK, organic fertilizers and improved crop varieties, highlighting the importance of integrated soil fertility management. Agronomic biofortification provides an immediate and effective route to enhancing micronutrient concentrations in edible crop products, although genetic biofortification may be more cost effective in the long run.

México es el centro de domesticación y diversificación de muchas plantas que son importantes en todo el mundo. Este proceso se ha desarrollado en diversos sistemas agrícolas tradicionales y uno de los más conocidos es la milpa; la milpa es un agroecosistema que surgió en Mesoamérica y posteriormente se expandió al resto de México y Sudamérica, se caracteriza por ser un policultivo en el que además de siembra de maíz, se asocian otras especies domesticadas como los frijoles, las calabazas los chiles, los tomates y otras semi-domesticadas. La diversidad de cultivos dentro de la milpa depende de cada región (se adapta a diferentes condiciones ambientales) y del grupo humano asociados a ella. La riqueza de la milpa va más allá de los recursos que nos ofrece, también las interacciones que ocurren entre sus componentes son importantes por ejemplo los insectos y la polinización, ya que al ser un policultivo brinda alimento y refugio que no siempre se encuentran en un sistema intensivo de siembra (monocultivo); si bien la milpa no tiene la misma productividad que un sistema intensivo, provee otros servicios al ambiente y al campesino que deben considerarse como patrimonio cultural y biológico de enorme valor.

Mexico is the center of domestication and diversification of many plants that are important throughout the world. This process has been developed in various traditional agricultural systems and one of the best known is the milpa; The milpa is an agroecosystem that emerged in Mesoamerica and later expanded to the rest of Mexico and South America. It is characterized by being a polyculture in which, in addition to planting corn, other domesticated species are associated such as beans, pumpkins, chilies, tomatoes and other semi-domesticated ones. The diversity of crops within the milpa depends on each region (it adapts to different environmental conditions) and the human group associated with it. The richness of the milpa goes beyond the resources it offers us, the interactions that occur between its components are also important, for example insects and pollination, since being a polyculture it provides food and shelter that are not always found in a intensive planting system (monoculture); Although the milpa does not have the same productivity as an intensive system, it provides other services to the environment and the farmer that should be considered as cultural and biological heritage of enormous value.

La agricultura europea es muy especializada, depende de insumos externos y es responsable de impactos ambientales negativos. Los cultivos de leguminosas se cultivan en menos del 2% de la tierra cultivable y más del 70% de la demanda de suplementos alimenticios proteicos se importa del extranjero. La integración de las leguminosas en los sistemas de cultivo tiene el potencial de contribuir a la transición hacia una agricultura más eficiente en el uso de los recursos y reducir el actual déficit de proteínas. Los cultivos de leguminosas influyen en la producción de otros cultivos en la rotación, lo que dificulta la evaluación de los efectos agronómicos generales de las leguminosas en los sistemas de cultivo. Se desarrolló y aplicó un marco de evaluación novedoso en cinco regiones de estudio de caso en toda Europa con el objetivo de evaluar las compensaciones entre los efectos económicos y ambientales de la integración de las leguminosas en los sistemas de cultivo. Las leguminosas tuvieron impactos positivos y negativos cuando se integraron en varios sistemas de cultivo en los estudios de caso. En promedio, los sistemas de cultivo con leguminosas redujeron las emisiones de óxido nitroso en un 18 y un 33 % y el uso de fertilizantes nitrogenados en un 24 y un 38 % en los sistemas cultivables y forrajeros, respectivamente, en comparación con los sistemas sin leguminosas. La lixiviación de nitrato fue similar con y sin leguminosas en los sistemas de cultivo y se redujo en un 22 % en los sistemas de forraje. Sin embargo, las leguminosas de grano redujeron los márgenes brutos en 3 de 5 regiones. Las leguminosas forrajeras aumentaron los márgenes brutos en 3 de 3 regiones. Entre los sistemas de cultivo con leguminosas, se pudieron identificar sistemas que tenían rendimientos económicos relativamente altos e impactos ambientales positivos. Por lo tanto, aumentar el cultivo de leguminosas podría conducir a sistemas de cultivo competitivos económicamente e impactos ambientales positivos.

Europe's agriculture is highly specialized, dependent on external inputs and responsible for negative environmental impacts. Legume crops are grown on less than 2% of the arable land and more than 70% of the demand for protein feed supplement is imported from overseas. The integration of legumes into cropping systems has the potential to contribute to the transition to a more resource-efficient agriculture and reduce the current protein deficit. Legume crops influence the production of other crops in the rotation making it difficult to evaluate the overall agronomic effects of legumes in cropping systems. A novel assessment framework was developed and applied in five case study regions across Europe with the objective of evaluating trade-offs between economic and environmental effects of integrating legumes into cropping systems. Legumes resulted in positive and negative impacts when integrated into various cropping systems across the case studies. On average, cropping systems with legumes reduced nitrous oxide emissions by 18 and 33% and N fertilizer use by 24 and 38% in arable and forage systems, respectively, compared to systems without legumes. Nitrate leaching was similar with and without legumes in arable systems and reduced by 22% in forage systems. However, grain legumes reduced gross margins in 3 of 5 regions. Forage legumes increased gross margins in 3 of 3 regions. Among the cropping systems with legumes, systems could be identified that had both relatively high economic returns and positive environmental impacts. Thus, increasing the cultivation of legumes could lead to economic competitive cropping systems and positive environmental impacts, but achieving this aim requires the development of novel management strategies informed by the involvement of advisors and farmers.

La milpa es un tradicional policultivo Mesoamericano que incluye maíz (Zea mays L.), calabaza (Cucurbita spp.) y frijol (Phaseolus vulgaris L.). Se caracteriza por una sinergia entre estos tres cultivos que favorece su rendimiento en conjunto y genera resiliencia ante perturbaciones externas. No obstante, retos actuales ambientales y socio-económicos disminuyen el atractivo de la milpa para los productores por lo que es necesario innovar este sistema de producción sin perder su principal fortaleza, la agrobiodiversidad. En un experimento implementado en 2015 en Piedras Blancas, Estado de México, se compararon todas las posibles combinaciones de policultivos de maíz, calabaza y frijol con los monocultivos de cada una de estas plantas. Todo el manejo fue orgánico y la nutrición se basaba en estiércol compostado de bovino. De todos los tratamientos investigados, la asociación de maíz y frijol demostró la mayor producción total, donde el maíz rindió 7.9 Mg ha-1 y el frijol 1.9 Mg ha-1. En este policultivo, cada planta de maíz produjo 68.3 g, 1.2 veces superior al rendimiento por planta en monocultivo; y cada planta de frijol 27.5 g, lo que corresponde a su rendimiento en el monocultivo. Todas las demás combinaciones de cultivos (maíz-calabaza, frijol-calabaza y maíz-frijol-calabaza) superaron también los respectivos monocultivos en cuanto a su rendimiento total. Con respecto a la calabaza se destacó que las diversas asociaciones incrementaron su rendimiento por planta, pero disminuyeron la producción por planta de maíz y frijol asociados con la calabaza. Se conf irmó la sobrecosecha de maíz y frijol asociados comparado con los respectivos monocultivos, lo que subraya el potencial productivo de los sistemas de producción diversif icados.

The milpa is a traditional Mesoamerican production system based on polycropping corn (Zea mays L.), squash (Cucurbita spp.), and bean (Phaseolus vulgaris L.). Milpa is characterized by synergetic interactions between these plants that favor the total output of this arrangement and increase resilience to perturbations of the entire agroecosystem. Still, current environmental and socio-economic threats decrease the milpa’s attractiveness for farmers. Therefore, innovations of milpa are necessary but should not affect its principal strength: its agrobiodiversity. In Piedras Blancas, central Mexico, in 2015, an experiment was carried out to compare all possible combinations of maize, squash, and bean polyculture. Crop management was based on the principles of organic farming and fertilization was provided using manure compost. The combination of maize and beans achieved higher total production, in which maize yielded 7.9 Mg ha-1 and beans 1.9 Mg ha-1. In this maize-bean polyculture, each maize plant produced 68.3 g, 1.2 times higher than the yield per plant in monoculture and each bean plant yielded 27.5 g, which was equal to its performance in monocropping. All other combinations of crops (maize-squash, bean-squash, and maize-bean-squash) also exceeded their respective monocultures in terms of total production. As regards squash, it was revealed that the diverse associations increased its yield per plant, but per The milpa is a traditional Mesoamerican production system based on polycropping corn (Zea mays L.), squash (Cucurbita spp.), and bean (Phaseolus vulgaris L.). Milpa is characterized by synergetic interactions between these plants that favor the total output of this arrangement and increase resilience to perturbations of the entire agroecosystem. Still, current environmental and socio-economic threats decrease the milpa’s attractiveness for farmers. Therefore, innovations of milpa are necessary but should not affect its principal strength: its agrobiodiversity. In Piedras Blancas, central Mexico, in 2015, an experiment was carried out to compare all possible combinations of maize, squash, and bean polyculture. Crop management was based on the principles of organic farming and fertilization was provided using manure compost. The combination of maize and beans achieved higher total production, in which maize yielded 7.9 Mg ha-1 and beans 1.9 Mg ha-1. In this maize-bean polyculture, each maize plant produced 68.3 g, 1.2 times higher than the yield per plant in monoculture and each bean plant yielded 27.5 g, which was equal to its performance in monocropping. All other combinations of crops (maize-squash, bean-squash, and maize-bean-squash) also exceeded their respective monocultures in terms of total production. As regards squash, it was revealed that the diverse associations increased its yield per plant, but per plant production of maize and beans decreased when they were associated with squash. The overyielding of maize and beans in association, compared with their respective monocultures, highlights the potential ofpolycropping systems to provide satisfactory yields for all involved crops.

La seguridad alimentaria mundial requiere una mayor productividad de los cultivos para satisfacer la creciente demanda. Los actuales sistemas de producción de alimentos dependen en gran medida de insumos sintéticos que amenazan el medio ambiente y el bienestar humano. La biodiversidad, por ejemplo, es clave para la provisión de servicios ecosistémicos como el control de plagas(6,7), pero se erosiona en los sistemas agrícolas convencionales. Sin embargo, la conservación y el restablecimiento de la biodiversidad son un desafío, y no está claro si la promoción de la biodiversidad puede reducir la dependencia de los insumos sin penalizar los rendimientos a escala regional. Aquí presentamos los resultados de estudios de campo de múltiples sitios replicados en Tailandia, China y Vietnam durante un período de cuatro años, en los que cultivamos plantas productoras de néctar alrededor de los campos de arroz y monitoreamos los niveles de infestación de plagas, el uso de insecticidas y los rendimientos. Al recopilar los datos de todos los sitios, informamos que esta intervención económica redujo significativamente las poblaciones de dos plagas clave, redujo las aplicaciones de insecticidas en un 70%, aumentó los rendimientos de grano en un 5% y entregó una ventaja económica del 7,5%. Otros estudios de campo mostraron que los depredadores y parasitoides de las principales plagas del arroz, junto con los detritívoros, eran más abundantes en presencia de plantas productoras de néctar. Concluimos que un enfoque de diversificación simple, en este caso el crecimiento de plantas productoras de néctar, puede contribuir a la intensificación ecológica de los sistemas agrícolas.

Global food security requires increased crop productivity to meet escalating demand(1-3). Current food production systems are heavily dependent on synthetic inputs that threaten the environment and human well-being(2,4,5). Biodiversity, for instance, is key to the provision of ecosystem services such as pest control(6,7), but is eroded in conventional agricultural systems. Yet the conservation and reinstatement of biodiversity is challenging(5,8,9), and it remains unclear whether the promotion of biodiversity can reduce reliance on inputs without penalizing yields on a regional scale. Here we present results from multi-site field studies replicated in Thailand, China and Vietnam over a period of four years, in which we grew nectar-producing plants around rice fields, and monitored levels of pest infestation, insecticide use and yields. Compiling the data from all sites, we report that this inexpensive intervention significantly reduced populations of two key pests, reduced insecticide applications by 70%, increased grain yields by 5% and delivered an economic advantage of 7.5%. Additional field studies showed that predators and parasitoids of the main rice pests, together with detritivores, were more abundant in the presence of nectar-producing plants. We conclude that a simple diversification approach, in this case the growth of nectar-producing plants, can contribute to the ecological intensification of agricultural systems.

El análisis de una extensa revisión bibliográf ica sobre la investigación en conservación de carbono en suelos de México muestra que prácticas de agricultura de conservación y diversos sistemas de producción tradicionales pueden incrementar de manera considerable el carbono orgánico en suelos, lo que repercute en su resistencia ante el impacto de la lluvia, mejora la tasa de inf iltración y la cantidad de agua disponible, incrementa el contenido de la biomasa microbiana, disminuye la erosión y mitiga la emisión de gases de efecto invernadero. La relevancia que adquiere la calidad de los suelos en la seguridad alimentaria y en los impactos ambientales, incluyendo el cambio climático, explica la importancia de su incorporación en las políticas públicas del país. Sin embargo, la revisión de instrumentos de política pública del presente sexenio (2013-2018) expone grandes vacíos y contradicciones que se presentan a través de ejemplos concretos de acciones. El escaso presupuesto destinado a la conservación de suelos (2.12% del presupuesto total de SAGARPA en 2014) aplicado mayormente (más de 80%) a infraestructura hidráulica señala por un lado, la ausencia del reconocimiento del suelo como medio para inf iltrar y retener agua; y por el otro, la incipiente incorporación de los estudios sobre carbono en suelos en los instrumentos de política pública correspondientes. Se identif ican varios aspectos necesarios para mejorar la transversalidad en torno a la conservación de carbono en suelos: (i) generar políticas públicas que reconozcan las funciones y los servicios ecosistémicos que proveen los suelos, (ii) fortalecer la institucionalidad acerca del tema de suelos, (iii) incentivar los programas de conservación de suelos in situ, que incorporen carbono a través de la promoción de agroecosistemas adaptados a las diversas condiciones territoriales.

The analysis of an extensive literature review on research into carbon storage in soils of Mexico shows that conservation agriculture and various traditional agroecosystems can signif icantly increase organic carbon in soils, which in turn affects their resistance to impact raindrop, improves inf iltration rate and the amount of water available, increases the content of microbial biomass, reduce erosion, and mitigate the emission of greenhouse gases. The importance acquired by the soil quality on food security and environmental impacts, including climate change, explains the importance for inclusion in public policy. However, the review of public policy instruments of the current governmental period (2013-2018) exposes large gaps and contradictions that arise through concrete examples of actions. The low budget for soil conservation (2.12% of the total budget in 2014 of SAGARPA) applied mostly (over 80%) on water infrastructure, shows on the one hand, the absence of recognition of soil as a means to inf iltrate and retain water; and on the other hand, the incipient incorporation of soil carbon studies in the corresponding instruments of public policy. We identif ied several aspects needed to improve mainstreaming around soil carbon conservation: (i) generate public policies that recognize the functions and ecosystem services provided by soils (ii) strengthening institutionality on the subject of soils (iii) encourage conservation programs in situ that incorporate carbon through the promotion of agro-ecosystems adapted to the various territorial conditions.

La información de este trabajo se obtuvo a través de una encuesta estadística a 400 familias. Esto fue de un total de 2,335 familias en cinco localidades del Estado de Yucatán, ubicadas geográficamente en diferentes regiones. Los resultados presentan que los cultivos en milpa y traspatio aportan en promedio 63.7 % de alimentos, una comunidad resulta autosuficiente (119.1 %) en comparación con el índice de diversidad agrícola. Los principales factores que afectan el acceso a los alimentos son la distancia al mercado, la edad y educación del padre, el tamaño de la familia, el ingreso y el índice de diversidad agrícola.

The information of this paper was obtained through a statistical survey to 400 families. This was from a total of 2,335 families in five locations in the State of Yucatán, geographically located in different regions. The results presents that cultivated in milpa and backyard provide 63.7 % average of food, one community results self-sufficient (119.1 %) instead of agricultural diversity index. The main factors that affect the food access are distance to market, father age and education, size of the family, income and agricultural diversity index.

Existe una necesidad urgente de nuevas mejoras agronómicas capaces de aumentar el rendimiento de los cultivos y aliviar los impactos ambientales. Uno de esos enfoques es el uso de rotaciones de cultivos optimizadas. Sin embargo, falta un conjunto de medidas que puedan servir como principios rectores para el diseño de rotaciones de cultivos. La rotación de cultivos aprovecha la complementariedad de nichos, lo que permite la optimización del uso de nutrientes y la reducción de plagas y cargas de patógenos especializados. Sin embargo, a pesar de la importancia reconocida de las interacciones y retroalimentaciones microbianas planta-suelo para el rendimiento de los cultivos y la salud del suelo, esto se ignora en la selección y manejo de cultivos para los sistemas de rotación. Revisamos la literatura y proponemos criterios para el diseño de rotaciones de cultivos centrándonos en las funciones de la biota del suelo y la retroalimentación sobre la productividad de los cultivos y la salud del suelo. Consideramos que identificar organismos clave específicos o consorcios capaces de influir en la productividad de las plantas es más importante como predictor de la salud del suelo y la productividad de los cultivos que evaluar la diversidad microbiana general del suelo per se. Como tal, proponemos que la creación de estudios de retroalimentación del suelo y la aplicación de herramientas de secuenciación genética para el desarrollo de bases de datos de la comunidad biótica del suelo tiene un gran potencial para permitir el establecimiento de mejores indicadores de salud del suelo para rotaciones de cultivos optimizadas.

There is an urgent need for novel agronomic improvements capable of boosting crop yields while alleviating environmental impacts. One such approach is the use of optimized crop rotations. However, a set of measurements that can serve as guiding principles for the design of crop rotations is lacking. Crop rotations take advantage of niche complementarity, enabling the optimization of nutrient use and the reduction of pests and specialist pathogen loads. However, despite the recognized importance of plant-soil microbial interactions and feedbacks for crop yield and soil health, this is ignored in the selection and management of crops for rotation systems. We review the literature and propose criteria for the design of crop rotations focusing on the roles of soil biota and feedback on crop productivity and soil health. We consider that identifying specific key organisms or consortia capable of influencing plant productivity is more important as a predictor of soil health and crop productivity than assessing the overall soil microbial diversity per se. As such, we propose that setting up soil feedback studies and applying genetic sequencing tools towards the development of soil biotic community databases has a strong potential to enable the establishment of improved soil health indicators for optimized crop rotations.