Lo que se ha demostrado es la combinación de cereales con una planta perenne medicinal como una nueva estrategia de diversificación.
En el siglo XXI, la intensificación agrícola mundial se ha acelerado a medida que los países se esfuerzan por satisfacer las crecientes demandas de alimentos impulsadas por el crecimiento demográfico. Sin embargo, dicha intensificación a menudo conduce a problemas ambientales, incluida la pérdida de biodiversidad, desequilibrios de nutrientes del suelo y degradación del suelo.
El aumento de la diversidad vegetal se reconoce cada vez más como una estrategia viable para mejorar los beneficios ambientales de las tierras agrícolas, fortalecer las funciones de los ecosistemas como la biodiversidad y mejorar los nutrientes del suelo y la productividad.
El cultivo intercalado y la rotación de cultivos son los principales métodos que aumentan la diversificación de cultivos. Ambos mejoran la utilización de los recursos vegetales a través de la diferenciación de nichos y la complementariedad.
El cultivo intercalado mejora los beneficios de un agroecosistema a través de interacciones interespecíficas y sinergias. Por ejemplo, el cultivo intercalado de altramuz blanco ( Lupinus albus L. ) con cebada ( Hordeum vulgare L. ) aumenta el nivel de hierro y manganeso en el suelo a través de interacciones con las raíces, mientras que el maíz ( Zea mays L. ) intercalado con alfalfa ( Medicago sativa L. ) aumenta la disponibilidad de fósforo a través de los exudados de las raíces.
Y la rotación de cultivos se centra en optimizar el impacto residual de los cultivos anteriores sobre los nutrientes del suelo. Por lo tanto, una combinación razonable de especies vegetales es una cuestión clave en la diversificación de las especies agrícolas.
La combinación de cultivos alimentarios con plantas medicinales es un enfoque prometedor dado el importante valor económico y la demanda de plantas medicinales.
Cabe señalar que las plantas medicinales producen diversos metabolitos secundarios como fenoles, terpenoides y compuestos que contienen nitrógeno y azufre. En bajas concentraciones, estos compuestos pueden mejorar el ciclo de nutrientes y el crecimiento de las plantas y alterar el equilibrio de los microorganismos del suelo en favor de los beneficiosos.
Los microorganismos del suelo son fundamentales para mantener diversas funciones de los ecosistemas agrícolas, especialmente en la regulación del ciclo de nutrientes del suelo.
La agricultura diversificada puede alterar significativamente la composición y las funciones de las comunidades microbianas en los suelos. Por ejemplo, en sistemas que combinan caña de azúcar ( Saccharum officinarum ) y soja ( Glycine max ), aumenta la prevalencia de hongos de paredes gruesas y ascomicetos, lo que favorece la descomposición de la materia orgánica del suelo. En los sistemas de cultivo intercalado de maíz y frijol, la población de bacterias oxidantes de amoníaco aumenta, lo que promueve la nitrificación.
El objetivo principal de la agricultura diversificada es comprender cómo el aumento de las especies de plantas sobre el suelo puede regular las estructuras y funciones microbianas subterráneas, influir en la dinámica de los nutrientes del suelo y crear mecanismos de retroalimentación que maximicen los beneficios del ecosistema.
Actualmente, no está claro cómo las plantas medicinales influyen en las funciones del ciclo de nutrientes en las comunidades microbianas del suelo durante la diversificación o si sus características perennes pueden explotarse para ampliar los patrones de diversificación y mejorar los beneficios ecológicos.
Por lo tanto, un equipo del Laboratorio Estatal Clave de Conservación y Utilización del Suelo, el Instituto de Geografía y Agroecología del Noreste, la Academia de Ciencias de China, la Universidad de la Academia de Ciencias de China, la Universidad Normal de Changchun, la Universidad Agrícola de Jilin y la Universidad Normal de Anhui investigó esta cuestión comparando cuatro sistemas agrícolas con y sin la inclusión de Atractylodes lancea, una valiosa planta medicinal.
El área de estudio estuvo ubicada dentro de la Estación Experimental de Changchun del Instituto de Geografía y Agroecología del Noreste, Academia de Ciencias de China en Changchun, Provincia de Jilin, Noreste de China.
Este estudio comenzó en mayo de 2022 y finalizó en octubre de 2023, con una duración de dos años. En el experimento, se seleccionaron el maíz ( Zea mays L. ) y el sorgo ( Sorghum bicolor L. ) como los principales cultivos alimentarios cultivados en la región noreste, y atractylodes ( Atractylodes lancea Thunb.), un cultivo económico de raíz y tallo utilizado localmente como planta medicinal.
El experimento incluyó cuatro sistemas de cultivo: (1) un sistema de cultivo único (maíz continuo, MC); (2) sistema de doble cultivo intercalado (cocultivo de maíz y A. lancea , MA); (3) sistema de doble rotación de cultivos (rotación de maíz y sorgo, MS); y (4) un sistema de triple cultivo ( cultivo intercalado de maíz y A. lancea en 2022, rotación de maíz y sorgo en 2023, MSA).
Los cuatro sistemas de cultivo mencionados anteriormente incluyeron tratamientos correspondientes, cada uno de los cuales se repitió cinco veces con una zona de aislamiento de 1 m entre cada sistema para evitar interferencias cruzadas.
En todos los experimentos se utilizó una configuración de plantación de dos hileras con un espaciamiento entre hileras de 0,4 m para maíz y sorgo, un espaciamiento entre hileras de 0,15 m para maíz y un espaciamiento entre hileras de 0,1 m para sorgo, y un espaciamiento entre hileras de 1,6 m para todos los cultivos. Las franjas de A. lancea se colocaron entre las franjas de maíz o sorgo, a 0,6 m de las franjas de cultivo alimentario, con un espaciamiento entre hileras de 0,4 m para A. lancea.
Cada parcela experimental ocupó una superficie de aproximadamente 300 metros cuadrados. Dado que A. lancea es una hierba perenne y para evitar que la perturbación excesiva del suelo afectara los resultados experimentales, todos los tratamientos del año siguiente se llevaron a cabo utilizando métodos de labranza cero. En 2023 se plantaron cultivos alimentarios junto a los sitios de plantación de 2022.
«Los resultados muestran que las prácticas de cultivo diversificadas aumentan significativamente la diversidad alfa de las comunidades bacterianas del suelo en relación con las comunidades fúngicas. NH 4 + y NO 3 − influyen principalmente en la composición de las comunidades bacterianas del suelo, con un marcado aumento en la abundancia relativa de Acidobacteriota , Gemmatimonadota y Chloroflexi . En comparación con el tratamiento MC, los métodos MA y MSA aumentaron significativamente la abundancia de genes del ciclo C (121,44 %, 294,26 %), N (206,57 %, 294,26 %) y P (112,02 %, 225,84 %). La evaluación de la ponderación de la varianza inversa muestra que, en comparación con el tratamiento MC, los tratamientos MS (5,34) y MSA (8,15) aumentan significativamente los beneficios ambientales del suelo. En general, la diversificación del cultivo de A. lancea con cereales puede mejorar los beneficios ecológicos del suelo. «Este estudio ofrece nuevas perspectivas para la plantación diversificada, especialmente en términos de selección de especies y combinaciones prácticas en campos agrícolas», enfatizan los autores del estudio.
Organización de un experimento de campo y selección de parámetros experimentales. (a) En 2022 y 2023, las condiciones de siembra de cultivos sobre el suelo se clasificaron de la siguiente manera: maíz continuo (MC), cultivo intercalado de maíz y A. lancea (MA), rotación de maíz y sorgo (MS) y cultivo intercalado de maíz y A. lancea en 2022 con rotación de maíz y sorgo en 2023 (MSA).
Los puntos rojos indican las ubicaciones de muestreo. (b) Se seleccionaron indicadores relevantes para evaluar el impacto de la diversificación de cultivos de plantas medicinales y alimentos en las funciones del ciclo de nutrientes del suelo. Estos incluyen la diversidad y composición de la comunidad microbiana, que sirven como indicadores de la biodiversidad del suelo; propiedades químicas del suelo, que reflejan el contenido de nutrientes del suelo; abundancia de genes funcionales relacionados con el ciclo del carbono, nitrógeno y fósforo, que indican la capacidad de reciclaje de nutrientes en el suelo; así como el rendimiento de los cultivos y los beneficios económicos como indicadores de la productividad del suelo. Vea a continuación los autores de los gráficos.
Este estudio arroja luz sobre los beneficios de los sistemas de cultivo diversificados al evaluar el estado de los nutrientes del suelo, la diversidad y composición microbiana del suelo, la abundancia de genes funcionales involucrados en el ciclo del carbono (C), nitrógeno (N) y fósforo (P) y la productividad agrícola general, denominados colectivamente beneficios ambientales.
Basado en el artículo de un grupo de autores (Enze Wang, Yu Song, Ming Li, Libo Ye, Xinyi Yu, Zongmu Yao, Chunjie Tian), publicado en la revista Agriculture 2024 en el portal www.mdpi.com.
