Los investigadores han descubierto que cultivar una variedad de cultivos en lugar de un solo cultivo puede aumentar el rendimiento agrícola al limitar el crecimiento de patógenos del suelo. Este estudio destaca la productividad y estabilidad de diversas comunidades de plantas y sugiere la aplicación de estos principios a la jardinería doméstica.
Un estudio de la Universidad de Kansas muestra que la diversificación de cultivos puede aumentar los rendimientos al reducir la disponibilidad de patógenos del suelo, desafiar las prácticas tradicionales de monocultivo y proporcionar conocimientos aplicables a la jardinería doméstica. Un estudio publicado en la revista Nature Communications, basado en experimentos de campo y de invernadero de la Universidad de Kansas, muestra cómo cultivar un cultivo diverso en lugar de una sola especie de planta puede mejorar los rendimientos agrícolas: los patógenos del suelo que son dañinos para las plantas tienen más dificultades para prosperar.
"Se ha observado comúnmente que las diversas comunidades de plantas son más productivas y estables con el tiempo", dijo James Bever, científico principal del Centro de Estudios Biológicos e Investigación Ecológica de Kansas y Profesor Distinguido de Ecología y Biología Evolutiva de la Fundación de la Universidad de Kansas. "Los pastos con una rica diversidad de especies muestran una mayor productividad. Pero el motivo ha sido un misterio".
Mecanismos detrás de los beneficios de la diversidad vegetal
Si bien la rotación de cultivos y otras prácticas agrícolas y de jardinería han reflejado durante mucho tiempo los beneficios de la mezcla de plantas, una nueva investigación proporciona datos concretos sobre un mecanismo importante observado: la abundancia de microorganismos que se alimentan de plantas en el suelo.
"Diversas comunidades agrícolas tienen el potencial de suprimir los patógenos, aumentando así los rendimientos", afirmó Bever. "Nuestro estudio muestra que un factor importante es la especialización de los patógenos, particularmente aquellos que se dirigen a diferentes especies de plantas. Estos patógenos suprimen los rendimientos en comunidades de baja diversidad. Una ventaja importante de la diversidad de pastos es que los patógenos consumen menos biomasa, dejando más biomasa disponible para otros usos, como la cría de ganado. El mismo proceso también es crítico para la producción agrícola".
Métodos y esfuerzos colaborativos.
Los nuevos datos se desarrollaron en la Universidad de Kansas a través de experimentos de campo en la KU Field Station (KU Field Station), experimentos en invernaderos y modelos de retroalimentación utilizando computadoras. Este proyecto recibió una gran subvención cooperativa de la Fundación Nacional de Ciencias y el Departamento de Agricultura de EE. UU. para la Universidad de Kansas.
"Llevamos a cabo un experimento manipulando el número de plantas en las parcelas y diferentes cantidades de precipitación: cultivamos de una a seis especies de plantas en una parcela", dijo Bever. "Luego evaluamos la composición de la microbiota patógena del suelo. Descubrimos que los cambios en la composición de los patógenos dentro de un monocultivo predecían significativamente la composición de los rendimientos del cultivo. Cuando hay diferentes comunidades de patógenos presentes, la siembra mixta puede provocar la liberación de más patógenos de los vecinos. El peor de los casos es que los cultivos adyacentes tengan el mismo patógeno, en cuyo caso el cultivo experimentará una doble densidad de desafíos, tanto del patógeno del cultivo como del cultivo vecino".
En la Universidad de Queensland, los colaboradores de Bev incluyen a la experta asociada Peggy Schultz, así como a Haley Burrill y Laura Podzikowski, quienes recibieron su doctorado en la Universidad de Queensland y ahora participan en investigaciones postdoctorales en la Universidad de Oregon y la Universidad de Queensland, respectivamente. El autor principal, Wang Guangzhou, que trabajó como investigador postdoctoral en la Universidad de Queensland y ahora está afiliado a la Universidad Agrícola de China en Beijing, participó en la investigación junto con los coautores Zhang Fusuo y Zhang Junling. A ellos se unió Maarten Eppinga de la Universidad de Zurich en Suiza.
Críticas a las prácticas de monocultivo
Según Bev, la investigación se opone a la práctica agrícola industrial de cultivar un solo cultivo alimentario en muchos acres, una práctica comúnmente conocida como "monocultivo".
"En cuanto a la práctica del monocultivo, la idea de promover la diversidad vegetal parece ir en contra de la práctica popular", afirmó. "El monocultivo - la práctica de cultivar un solo cultivo en una gran superficie de tierra - está impulsado por razones técnicas más que biológicas. La practicidad del cultivo y la cosecha impulsa este enfoque. Nativos americanos tradicionales El policultivo de múltiples especies es la práctica en la agricultura civil y en los trópicos. En China, hay un movimiento hacia la producción de policultivo mecanizado que desafía el modelo de monocultivo dominante en los Estados Unidos. El monocultivo debe verse como un modelo rentable con mayores insumos y se deben explorar métodos alternativos como la rotación de cultivos para Manejo a largo plazo de patógenos."
Bever dice que mezclar plantas en diferentes parcelas puede ser beneficioso para los jardineros domésticos y otras personas que cultivan plantas.
"Cuando se trabaja en el jardín, no se depende de la plantación y la cosecha mecánicas", dijo. "Ciertamente es más beneficioso tener una mezcla de cultivos, una mezcla heterogénea en la parcela, donde podamos alternar cultivos. Es más eficiente que si tienes muchas hileras del mismo cultivo una al lado de la otra". Controlar patógenos. Si tiene cuatro parcelas desconectadas en su patio trasero, no debe tener todos los tomates en una parcela, todas las calabazas en otra y las hierbas en una tercera; mezclarlos puede reducir los patógenos.
Impacto de la biodiversidad sobre los patógenos
En última instancia, Bever dijo que los hallazgos de su equipo sugieren que la biodiversidad inhibe el crecimiento de patógenos, pero esto no es evidente fuera del reino vegetal. De hecho, esta idea es controvertida en los sistemas animales.
"Nuestros resultados inequívocos en el reino vegetal contrastan marcadamente con la complejidad de esta literatura en el reino animal", dijo. "El estudio de los patógenos en ecología ha sido controvertido en el contexto de las preocupaciones recientes sobre los patógenos, como el COVID. El efecto de la diversidad sobre los efectos de los patógenos, ya sea que aumente o disminuya, ha sido controvertido".
"Nuestros resultados en plantas sugieren que las personas están más preocupadas por la reducción en la transmisión de patógenos después de una mayor diversidad que por un aumento. En nuestro estudio, se estudiaron los patógenos, incluidos los que viven en el suelo. Se observó un patrón similar entre los patógenos foliares, que se detalla en un artículo de próxima aparición. La controversia surge de los diferentes efectos de los patógenos en los reinos animal y vegetal".