En la agricultura , los cultivos de cobertura son plantas que se plantan para cubrir el suelo en lugar de con el propósito de ser cosechadas . Los cultivos de cobertura manejan la erosión del suelo , la fertilidad del suelo , la calidad del suelo, el agua, las malezas , las plagas , las enfermedades, la biodiversidad y la vida silvestre en un agroecosistema, un sistema ecológico manejado y modelado por humanos. Los cultivos de cobertura pueden ser un cultivo fuera de temporada que se planta después de cosechar el cultivo comercial . Pueden crecer durante el invierno. [1] [2]
La erosión del suelo
Aunque los cultivos de cobertura pueden realizar múltiples funciones en un agroecosistema simultáneamente, a menudo se cultivan con el único propósito de prevenir la erosión del suelo . La erosión del suelo es un proceso que puede reducir irreparablemente la capacidad productiva de un agroecosistema. Los cultivos de cobertura reducen la pérdida de suelo mejorando la estructura del suelo y aumentando la infiltración, protegiendo la superficie del suelo, dispersando la energía de las gotas de lluvia y reduciendo la velocidad del movimiento del agua sobre la superficie del suelo. [3] Los rodales densos de cultivos de cobertura ralentizan físicamente la velocidad de la lluvia antes de que entre en contacto con la superficie del suelo, evitando las salpicaduras del suelo y la escorrentía superficial erosiva . [4] Además, las vastas redes de raíces de cultivos de cobertura ayudan a anclar el suelo en su lugar y aumentan la porosidad del suelo, creando redes de hábitat adecuadas para la macrofauna del suelo. [5] Mantiene el enriquecimiento del suelo en buen estado durante los próximos años.
Manejo de la fertilidad del suelo
Uno de los usos principales de los cultivos de cobertura es aumentar la fertilidad del suelo. Estos tipos de cultivos de cobertura se denominan " abono verde ". Se utilizan para gestionar una variedad de macronutrientes y micronutrientes del suelo . De los diversos nutrientes, el impacto que tienen los cultivos de cobertura en el manejo del nitrógeno ha recibido la mayor atención de investigadores y agricultores, porque el nitrógeno es a menudo el nutriente más limitante en la producción de cultivos.
A menudo, los cultivos de abono verde se cultivan durante un período específico y luego se aran antes de alcanzar la madurez completa para mejorar la fertilidad y la calidad del suelo. Además, los tallos que quedan bloquean la erosión del suelo.
Los cultivos de abono verde son comúnmente leguminosas , lo que significa que son parte de la familia de los guisantes, Fabaceae . Esta familia es única porque todas las especies que la componen forman vainas, como frijoles, lentejas, altramuces y alfalfa . Los cultivos de cobertura de leguminosas suelen tener un alto contenido de nitrógeno y, a menudo, pueden proporcionar la cantidad necesaria de nitrógeno para la producción de cultivos. En la agricultura convencional, este nitrógeno se aplica típicamente en forma de fertilizante químico. Esta calidad de los cultivos de cobertura se denomina valor de reemplazo de fertilizantes. [6]
Otra cualidad exclusiva de los cultivos de cobertura de leguminosas es que forman relaciones simbióticas con las bacterias rizobianas que residen en los nódulos de las raíces de las leguminosas. Los altramuces son nodulados por el microorganismo del suelo Bradyrhizobium sp. (Lupinus). Bradyrhizobia se encuentra como microsimbiontes en otros cultivos de leguminosas ( Argyrolobium , Lotus , Ornithopus , Acacia , Lupinus ) de origen mediterráneo. Estas bacterias convierten gas nitrógeno atmosférico biológicamente no disponible ( N
2) al amonio biológicamente disponible ( NH+
4) mediante el proceso de fijación biológica de nitrógeno .
Antes de la llegada del proceso Haber-Bosch , un método de uso intensivo de energía desarrollado para llevar a cabo la fijación de nitrógeno industrial y crear fertilizantes nitrogenados químicos, la mayor parte del nitrógeno introducido en los ecosistemas surgió a través de la fijación biológica de nitrógeno. [7] Algunos científicos creen que la fijación biológica de nitrógeno generalizada, lograda principalmente mediante el uso de cultivos de cobertura, es la única alternativa a la fijación de nitrógeno industrial en el esfuerzo por mantener o aumentar los niveles futuros de producción de alimentos. [8] [9] La fijación de nitrógeno industrial ha sido criticada como una fuente insostenible de nitrógeno para la producción de alimentos debido a su dependencia de la energía de combustibles fósiles y los impactos ambientales asociados con el uso de fertilizantes nitrogenados químicos en la agricultura. [10] Estos impactos ambientales generalizados incluyen pérdidas de fertilizantes nitrogenados en las vías fluviales, que pueden conducir a la eutrofización (carga de nutrientes) y la consiguiente hipoxia (agotamiento de oxígeno) de grandes masas de agua.
Un ejemplo de esto se encuentra en la cuenca del valle de Mississippi, donde años de carga de nitrógeno fertilizante en la cuenca proveniente de la producción agrícola han resultado en una "zona muerta" hipóxica anual de verano frente al Golfo de México que alcanzó un área de más de 22,000 kilómetros cuadrados en 2017. . [11] [12] La complejidad ecológica de la vida marina en esta zona ha ido disminuyendo como consecuencia. [13]
Además de llevar nitrógeno a los agroecosistemas a través de la fijación biológica de nitrógeno, se utilizan tipos de cultivos de cobertura conocidos como " cultivos intermedios " para retener y reciclar el nitrógeno del suelo ya presente. Los cultivos intermedios toman excedente de nitrógeno restante de la fertilización del cultivo anterior, evitando que se pierda a través de la lixiviación , [14] o gaseoso desnitrificación o volatilización . [15]
Los cultivos de captura son típicamente especies de cereales anuales de rápido crecimiento adaptadas para eliminar el nitrógeno disponible de manera eficiente del suelo. [16] El nitrógeno atrapado en la biomasa del cultivo intermedio se libera de nuevo al suelo una vez que el cultivo intermedio se incorpora como abono verde o comienza a descomponerse.
Un ejemplo del uso de abono verde proviene de Nigeria, donde se ha descubierto que el cultivo de cobertura Mucuna pruriens (frijol terciopelo) aumenta la disponibilidad de fósforo en el suelo después de que un agricultor aplica fosfato de roca. [17]
Gestión de la calidad del suelo
Los cultivos de cobertura también pueden mejorar la calidad del suelo al aumentar los niveles de materia orgánica del suelo mediante la entrada de biomasa de los cultivos de cobertura a lo largo del tiempo. El aumento de la materia orgánica del suelo mejora la estructura del suelo , así como la capacidad de retención y amortiguación de agua y nutrientes del suelo. [18] También puede conducir a un mayor secuestro de carbono en el suelo , que se ha promovido como una estrategia para ayudar a compensar el aumento de los niveles de dióxido de carbono atmosférico. [19] [20] [21]
La calidad del suelo se gestiona para producir las condiciones óptimas para que los cultivos prosperen. Los principales factores de la calidad del suelo son la salinización del suelo , el pH , el equilibrio de microorganismos y la prevención de la contaminación del suelo .
Administracion del Agua
Al reducir la erosión del suelo, los cultivos de cobertura a menudo también reducen tanto la tasa como la cantidad de agua que se drena del campo, lo que normalmente presentaría riesgos ambientales para las vías fluviales y los ecosistemas río abajo. [22] La biomasa de los cultivos de cobertura actúa como una barrera física entre la lluvia y la superficie del suelo, permitiendo que las gotas de lluvia goteen constantemente a través del perfil del suelo. Además, como se indicó anteriormente, el crecimiento de las raíces de los cultivos de cobertura da como resultado la formación de poros en el suelo, que además de mejorar el hábitat de la macrofauna del suelo, proporciona vías para que el agua se filtre a través del perfil del suelo en lugar de drenar el campo como flujo superficial. Con una mayor infiltración de agua, se puede mejorar el potencial de almacenamiento de agua del suelo y la recarga de los acuíferos. [23]
Justo antes de que los cultivos de cobertura mueran (mediante prácticas tales como cortar el césped, labrar, desmenuzar, rodar o aplicar herbicidas), contienen una gran cantidad de humedad. Cuando el cultivo de cobertura se incorpora al suelo o se deja en la superficie del suelo, a menudo aumenta la humedad del suelo. En los agroecosistemas donde el agua para la producción de cultivos es escasa, los cultivos de cobertura se pueden usar como mantillo para conservar el agua sombreando y enfriando la superficie del suelo. Esto reduce la evaporación de la humedad del suelo. En otras situaciones, los agricultores tratan de secar el suelo lo más rápido posible antes de la temporada de siembra. En este caso, la conservación prolongada de la humedad del suelo puede resultar problemática.
Si bien los cultivos de cobertura pueden ayudar a conservar el agua, en las regiones templadas (particularmente en años con precipitaciones por debajo del promedio) pueden reducir el suministro de agua del suelo en la primavera, particularmente si las condiciones climáticas de crecimiento son buenas. En estos casos, justo antes de la siembra de cultivos, los agricultores a menudo enfrentan una compensación entre los beneficios de un mayor crecimiento de cultivos de cobertura y los inconvenientes de la reducción de la humedad del suelo para la producción de cultivos comerciales esa temporada. La relación C / N se equilibra con esta aplicación.
Manejo de malezas
Los rodales de cultivos de cobertura gruesos a menudo compiten bien con las malezas durante el período de crecimiento del cultivo de cobertura y pueden evitar que la mayoría de las semillas de malezas germinadas completen su ciclo de vida y se reproduzcan. Si el cultivo de cobertura se aplana sobre la superficie del suelo en lugar de incorporarlo al suelo como abono verde después de que termina su crecimiento, puede formar una estera casi impenetrable. Esto reduce drásticamente la transmisión de luz a las semillas de malezas, lo que en muchos casos reduce las tasas de germinación de las semillas de malezas. [24] Además, incluso cuando las semillas de malezas germinan, a menudo corren de energía almacenada para el crecimiento antes de construir la capacidad estructural necesario para romper a través de la cubierta de los cultivos mulch capa. Esto a menudo se denomina efecto de sofocación de cultivos de cobertura . [25]
Algunos cultivos de cobertura suprimen las malezas tanto durante el crecimiento como después de la muerte. [26] Durante el crecimiento, estos cultivos de cobertura compiten vigorosamente con las malezas por el espacio disponible, la luz y los nutrientes, y después de la muerte sofocan el siguiente brote de malezas formando una capa de mantillo en la superficie del suelo. Por ejemplo, los investigadores encontraron que cuando se usa Melilotus officinalis ( trébol amarillo) como cultivo de cobertura en un sistema de barbecho mejorado (donde un período de barbecho se mejora intencionalmente mediante diversas prácticas de manejo, incluida la plantación de cultivos de cobertura), solo la biomasa de malezas constituía entre el 1 y el 12% de la biomasa total en pie al final de la temporada de crecimiento del cultivo de cobertura. [26] Además, después de la terminación del cultivo de cobertura, los residuos de trébol amarillo suprimieron las malezas a niveles 75-97% más bajos que en los sistemas de barbecho (sin trébol amarillo).
Además de la supresión de malezas física o basada en la competencia, se sabe que ciertos cultivos de cobertura suprimen las malezas a través de la alelopatía . [27] [28] Esto ocurre cuando se degradan ciertos compuestos bioquímicos de cultivos de cobertura que resultan ser tóxicos o inhiben la germinación de semillas de otras especies de plantas. Algunos ejemplos bien conocidos de cultivos de cobertura alelopáticos son Secale cereale (centeno), Vicia villosa (arveja vellosa), Trifolium pratense (trébol rojo), Sorghum bicolor (sorgo-sudangrass) y especies de la familia Brassicaceae , particularmente mostazas . [29] En un estudio, se descubrió que los residuos de los cultivos de cobertura de centeno proporcionaron entre un 80% y un 95% de control de las malezas de hoja ancha al comienzo de la temporada cuando se utilizaron como mantillo durante la producción de diferentes cultivos comerciales como la soja , el tabaco , el maíz y el girasol. . [30]
En un estudio reciente publicado por el Servicio de Investigación Agrícola (ARS), los científicos examinaron cómo las tasas de siembra de centeno y los patrones de siembra afectaban la producción de cultivos de cobertura. Los resultados muestran que plantar más libras por acre de centeno aumentó la producción del cultivo de cobertura y disminuyó la cantidad de malezas. Lo mismo sucedió cuando los científicos probaron las tasas de siembra en leguminosas y avena; una mayor densidad de semillas sembradas por acre disminuyó la cantidad de malezas y aumentó el rendimiento de la producción de leguminosas y avena. Los patrones de siembra, que consistían en hileras tradicionales o patrones de cuadrícula, no parecían tener un impacto significativo en la producción del cultivo de cobertura ni en la producción de malezas en ninguno de los cultivos de cobertura. Los científicos del ARS concluyeron que el aumento de las tasas de siembra podría ser un método eficaz de control de malezas. [31]
Manejo de enfermedad
De la misma manera que las propiedades alelopáticas de los cultivos de cobertura pueden suprimir las malezas, también pueden romper los ciclos de enfermedades y reducir las poblaciones de enfermedades bacterianas y fúngicas [32] y nematodos parásitos. [33] [34] Se ha demostrado ampliamente que las especies de la familia Brassicaceae , como las mostazas, suprimen las poblaciones de enfermedades fúngicas mediante la liberación de sustancias químicas tóxicas naturales durante la degradación de los compuestos glucosinolados en los tejidos celulares de sus plantas. [35]
Manejo de plagas
Algunos cultivos de cobertura se utilizan como los denominados "cultivos trampa", para alejar las plagas del cultivo de valor y acercarlas a lo que la plaga considera un hábitat más favorable. [36] Las áreas de cultivos trampa se pueden establecer dentro de los cultivos, dentro de las granjas o dentro de los paisajes. En muchos casos, el cultivo trampa se cultiva durante la misma temporada que el cultivo alimentario que se produce. El área limitada ocupada por estos cultivos trampa se puede tratar con un pesticida una vez que las plagas se atraen a la trampa en cantidades lo suficientemente grandes como para reducir las poblaciones de plagas. En algunos sistemas orgánicos, los agricultores conducen sobre el cultivo trampa con un gran implemento de vacío para sacar físicamente las plagas de las plantas y sacarlas del campo. [37] Este sistema ha sido recomendado para ayudar a controlar los insectos lygus en la producción de fresas orgánicas. [38] Otro ejemplo de cultivos trampa son la mostaza blanca ( Sinapis alba ) y el rábano ( Raphanus sativus ) resistentes a los nematodos . Se pueden cultivar después de un cultivo principal (cereal) y atrapar nematodos, por ejemplo, el nematodo del quiste de la remolacha [39] [40] y el nematodo del nudo de la raíz de Colombia. [41] Cuando crecen, los nematodos eclosionan y son atraídos por las raíces. Después de entrar en las raíces, no pueden reproducirse en la raíz debido a una reacción de resistencia hipersensible de la planta. Por lo tanto, la población de nematodos se reduce en gran medida, en un 70-99%, dependiendo de la especie y el tiempo de cultivo.
Otros cultivos de cobertura se utilizan para atraer a los depredadores naturales de plagas al proporcionar elementos de su hábitat. Esta es una forma de control biológico conocida como aumento del hábitat, pero que se logra con el uso de cultivos de cobertura. [42] Los hallazgos sobre la relación entre la presencia de cultivos de cobertura y la dinámica poblacional de depredadores / plagas han sido mixtos, apuntando hacia la necesidad de información detallada sobre tipos específicos de cultivos de cobertura y prácticas de manejo para complementar mejor una determinada estrategia integrada de manejo de plagas . Por ejemplo, se sabe que el ácaro depredador Euseius tularensis (Congdon) ayuda a controlar la plaga de trips de los cítricos en los huertos de cítricos de California Central. Los investigadores encontraron que la plantación de varios cultivos de cobertura leguminosos diferentes (como el frijol, la arveja lanosa, el trébol blanco de Nueva Zelanda y el guisante de invierno austriaco) proporcionaba suficiente polen como fuente de alimentación para causar un aumento estacional en las poblaciones de E. tularensis , que con un buen momento podría introducir potencialmente suficiente presión depredadora para reducir las poblaciones de plagas de trips de los cítricos. [43]
Diversidad y vida silvestre
Aunque los cultivos de cobertura se utilizan normalmente para cumplir con uno de los propósitos discutidos anteriormente, a menudo mejoran simultáneamente el hábitat de la granja para la vida silvestre. El uso de cultivos de cobertura agrega al menos una dimensión más de diversidad vegetal a la rotación de cultivos comerciales. Dado que el cultivo de cobertura generalmente no es un cultivo de valor, su manejo suele ser menos intensivo, lo que proporciona una ventana de influencia humana "suave" en la finca. Esta gestión relativamente "sin intervención", combinada con la mayor heterogeneidad en la finca creada por el establecimiento de cultivos de cobertura, aumenta la probabilidad de que se desarrolle una estructura trófica más compleja para soportar un mayor nivel de diversidad de vida silvestre. [44]
En un estudio, los investigadores compararon la composición de especies de artrópodos y pájaros cantores y el uso en el campo entre los campos de algodón de cultivo convencional y de cobertura en el sur de los Estados Unidos. Los campos de algodón con cultivos de cobertura se sembraron con trébol, que se dejó crecer entre las hileras de algodón durante la primera temporada de cultivo del algodón (cultivo en franjas). Durante la temporada de migración y reproducción, encontraron que las densidades de aves cantoras eran de 7 a 20 veces más altas en los campos de algodón con cultivos de cobertura de trébol integrados que en los campos de algodón convencionales. La abundancia y biomasa de artrópodos también fue mayor en los campos de cultivo de cobertura de trébol durante gran parte de la temporada de reproducción de aves canoras, lo que se atribuyó a un mayor suministro de néctar de flores del trébol. El cultivo de cobertura de trébol mejoró el hábitat de las aves canoras al proporcionar cobertura y sitios de anidación, y una mayor fuente de alimento de poblaciones más altas de artrópodos. [45]
Ver también
- Agroecologia
- Alelopatía
- Control biológico
- Abono verde
- Cobertura del suelo
- Ciclo del nitrógeno
- Fijación de nitrogeno
- Materia orgánica
- Contaminacion de suelo
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Otras lecturas
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enlaces externos
- [3] "Cultivos de cobertura", Cyclopedia of American Agriculture , v. 2, ed. por LH Bailey (1911). Un artículo breve de la enciclopedia, fuente primaria temprana sobre variedades y usos de cultivos de cobertura.