SISTEMAS AGRICOLAS
INTRODUCCION
El hombre desde la antigüedad ha buscado resolver las intrincadas preguntas sobre los diversos fenómenos naturales que se dan y afectan los procesos productivos y las forman en que estos se relacionan con factores sociales y aun espirituales. La habilidad en la observación y muchos casos de experimentación fueron determinantes en la comprensión del mundo que le rodeaba, al punto de considerar necesario incorporar diferentes elementos de la naturaleza en sus procesos de producción porque entendió que una u otra forma podía satisfacer aquellas necesidades primordiales para su sobrevivencia. La transformación paulatina del entrono ambiental de ecosistemas naturales a agroecosistemas dio lugar a nuevos desarrollos sociales los cuales, según lo manifiesta Harwood (1986). El avance en las nuevas formas de producción y la precisión en el análisis de muchos elementos, disímiles en formas, organización y composición, dio lugar a nuevos métodos de investigación que fueron aplicados a variadas disciplinas del saber. Los nuevos conocimientos sobre el entorno y la investigación realizada dieron lugar a diferentes corrientes de pensamiento, las cuales tenían como fin la comprensión cada vez mayor de los fenómenos en estudio; para ello, algunas dividieron el objeto de estudio en partes, asumiendo que la suma de las partes era igual al todo.
El presente material tiene como objetivo presentar en forma metódica y reflexiva los aspectos fundamentales de la teoría general de los sistemas, empleando para ello diferentes ensayos, así como ejemplos de aplicación que permitan guiar las investigaciones, suponiendo que el estudio y conocimiento del presente paradigma involucra el aporte de muchas ciencias que finalmente logren objetivos sociales enmarcados en la equidad y la sustentabilidad en los procesos de producción agrícola.
1. TIPOS DE SISTEMAS AGRICOLAS
Sutton y Harman (1976) consideran que los sistemas pueden ser de dos tipos: abiertos y cerrados. Si bien es cierto que los estudiosos de sistemas están de acuerdo con esta división. Bertoglio (1989), presenta que no todos concuerdan con ella.
2..1. sistemas abiertos. Bertoglio (1989) los define como “aquellos sistemas que interactúan con su medio, importando energía, transformando de alguna forma esa energía y finalmente exportando la energía convertida” Parseguan (1973) lo define como aquel en donde existe un intercambio de energía y de información entre el subsistema (sistema) y su medio externo. Las relaciones con el entorno son tales que admiten cambios o adaptaciones, tales como el crecimiento en el caso de los organismos biológicos.
Sutton y Harmon (1976) consideran que un sistema es abierto cuando depende del medio ambiente exterior, procesando las entradas y produciendo salidas, lo cual realiza más o menos fija y donde la cantidad de salidas se relaciona directamente con la cantidad de entradas aceptadas, por lo cual, para continuar funcionando requieren constantemente nuevas entradas. Un ejemplo típico de sistema abierto es la finca campesina, la cual tiene dentro de sus entradas la compra de insumos, el clima, la información sobre los mercados y la energía de trabajo incorporada .mediante la mano de obra contratada, entre otros, y como salidas a productos tales como cebada, huevos, frutas etc,.(conocido con el nombre de bienes) y de algunos tales como asesorías que en un momento dado puede ofrecer la unidad familiar: igualmente se deben considerar como elementos de salida aquellos productos originados dentro de los procesos de transformación de los insumos y que se relacionan con la calidad ambiental.
2.2. Sistemas cerrados. M.K. Starr (1964) citado por Bertoglio (1989), define como sistema cerrado aquel que posee las siguientes características:
-las variaciones que afectan al medio son conocidas.
-su ocurrencia no puede ser predecida (el modelo de comportamiento de la variación es conocida). Cuando de sistema cerrado, se esta refiriendo a un sistema como un circuito cerrado. Sin embargo, la definición de Betalanffy (1989), en la que la señala que un sistema se considera cerrado cuando no intercambia energía con su medio (ya sea de importación o exportación), y en la que se incluirá también el intercambio de materia e información será la que se considerará de aquí en adelante, añadiendo que será cerrado cuando no sea capaz, por su propia cuenta, de realizar dichos intercambios. En este caso, un ejemplo clásico de S.C., será un motor de un tractor, ya que tal sistema por sí mismo es incapaz por sus propios medios de aportar gasolina.
En general todos los sistemas son abiertos y por lo tanto no se consideran S.C. por tanto no existen.
Al admitir que todos los sistemas tienen entradas y salidas implica que se debe considerar, la forma en que están conformados y cuáles son los elementos y funciones que se dan al interior; por lo tanto, podemos decir que deben contener los siguientes elementos:
-componentes
-interacciones entre componentes
-Entradas y salidas
-limites
2. ELEMENTOS DE UN SISTEMA AGRICOLA
2.1. Componentes de una unidad de producción. Son todos aquellos elementos que conforman un sistema, los cuales pueden ser considerados fundamentales. Como podrá observarse, una finca, tomada como la unidad básica de estudio en sistemas de producción agrícola, está constituida por seres vivos (plantas y animales de diversas especies) y los elementos inanimados (como los factores medio ambientales) que hacen de esa explotación una unidad muy especial. Hart (1985) explica los componentes mediante ejemplo de una casa, donde los ladrillos, la arena, las tejas, la tubería etc., se constituyen en los componentes básicos.
2.1.1. Componente agrícola: constituidos por todos aquellos cultivos que se presentan en la unidad de producción, las especies no deseables, las plagas y enfermedades, las cosechas y los subproductos de estas y el suelo entre otras, etc.
2.1.2. Componente pecuario: comprende todas las especies animales que se encuentran en la finca (bovinos, porcinos, equinos, caprinos etc.,) juntamente con parásitos y enfermedades relacionadas con las anteriores especies.
2.1.3. Componente económico: relacionado con la infraestructura física de la finca, como son la vivienda, los instrumentos de trabajo, las construcciones, el dinero ahorrado por el productor, alojamiento y manejo de los animales, y las condiciones del mercado local y regional.
2.1.4. Componente sociocultural: está conformado por el productor y su familia, con todas las características propias como el número de componentes,, su nivel de educación, la distribución de las actividades de trabajo, etc.
2.2. Interacciones entre componentes. Las distintas interacciones entre los componentes de un sistema son las que proporcionan las características de estructura a la unidad.
Así, una unidad campesina tendrá múltiples interacciones mientras que un sistema empresarial comercial tendrá pocas debido al número de componentes que existan. Estas interacciones son el resultado del grado de asociación que el productor haga de los elementos que posee y de las técnicas que implemente, las cuales estarán en relación con el comportamiento del medio ambiente externo a la unidad.
2.3. Entradas y salidas. Son flujos que entran y salen de la unidad; los flujos que entran pueden ser considerados como controlados (de orden decisorio) y no controlables. Los primeros están en relación con las materias primas, tecnologías de producción, mano de obra etc.,y todos aquellos que en un momento dado pueden restringirse a voluntad del dueño de la unidad.
Los segundos guardan relación con aspectos bio-climáticos que por ser de difícil control se deben realizar estudios de comportamiento en un tiempo dado que permitan obtener parámetros y adaptar los sistemas a dichas condiciones; ejemplo de estos son las lluvias, inundaciones, heladas, radiación solar, plagas y enfermedades., etc.
2.4. Limites. Es un gran indicador del sistema, también puede manifestar uno o varios grados de jerarquías o de situaciones que ofrecen dificultad para el buen desarrollo de los sistemas en la búsqueda de los objetivos. Todos los sistemas poseen limites, su importancia está en la forma en que podemos identificarlos, para ello hay que tener en cuenta dos pautas. Estas son: el tipo de interacción entre componentes que forman el sistema, y el nivel de control que el componente sociocultural ejerza sobre las entradas y salidas de la unidad de producción.
Documento elaborado por:
I.A. Entomólogo Sixto Hernán Blandon Martínez
1. SISTEMAS AGRICOLAS
Los sistemas agrícolas se definen como conjuntos de explotaciones individuales con recursos básicos, pautas empresariales, medios familiares de sustento y limitaciones en general similares, a los cuales corresponderán estrategias de desarrollo e intervenciones parecidas. Según el alcance del análisis un sistema agrícola puede abarcar unas docenas o muchos millones de tierra
Otros lo definen como conjuntos de componentes que interaccionan unos con otros de tal forma que cada conjunto se comporta como una entidad completa. Son sistemas agrícolas que tiene un propósito agrícola. También son ecosistemas, como suele ser el caso, tienen uno o más componentes vivos. El tamaño varía desde los muy grandes, como los que abarcan una parte considerable de toda el área agrícola del mundo a los pequeños como una planta cultivada. Los componentes pueden ir desde las células o los organismos hasta manadas o rebaños enteros y cosechas. Lo importante consiste en clasificar los objetos individuales en grupos que resulten útiles.
1.1. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS AGRICOLAS.
Es imposible abarcar los miles de sistemas individuales que normalmente existen y menos aún considerar otros nuevos.
La clasificación de S.A. es para propósitos diferentes, por ejemplo refiriéndonos a los sistemas de producción de leche, basados en la cabra, búfalo o vaca (razas), o por ejemplo pueden agruparse los sistemas que dan lugar al mismo producto principal o usan el mismo recurso primario como se nota en la matriz.
La clasificación de S, A. en las regiones en desarrollo se ha fundado en los siguientes criterios:
-Recursos Naturales básicos disponibles, comprendidos el agua, las tierras, las zonas de pastoreo y el bosque, el clima, del cual la altura es un elemento determinante; el paisaje, comprendida la pendiente; la dimensión de la finca, el régimen y la organización de la tenencia de la tierra.
-La pauta dominante de las actividades agrícolas y de los medios de sustentos de las familias, comprendidos los cultivos, el ganado, los árboles, la acuicultura, la cacería y la recolección, la elaboración y las actividades externas a la finca agrícola; también las principales tecnologías empleadas, que determinan la intensidad de producción y la integración de los cultivos, el ganado y otras actividades.
Sistemas de cultivo
Cosecha de animales de labranza cultivo en alternancia grandes
De árboles con hierba, arbusto praderas o
o bosque pastos
Templado tropical
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Muy extenso extenso semiintenso intensivo
Subsistemas de producción sistemas de producción (p1-p2)
P1 p2 p3 pn
Sistemas de crecimiento de C1 C2 C3 C4…………Cn
Cultivos o forraje
Sistemas de alimentación A1 A2 A3 A4…………An
Sist. de alojamento de animais H1 H2 H3 H4...............Hn
Sist. de prevención plagas y
Enfermedades E1 E2 E3 E4…………En
Figura 1. Clasificación muy abreviada, de los sistemas agrícolas modificados (tomado de Spedding, 1971)
PRODUCTOS HORTÍCOLAS
Frutos en pomos manzana y pera, melocotón
Árboles frutales frutos en drupa ciruela, cereza, almendra
Cítricos naranja, limón, mandarina
Uvas y frutos uvas
Pequeños frutos pequeños mora, fresa, grosella, marañón
Nueces-frutos perennes no resistentes coco, nuez de brasil, anacardo
Subtropicales deciduos semiresistentes nogal, avellana
Frutos subtropicales higo, dátil, aguacate
Perennes espárrago, ruibarbo, alcachofa, repollo
Vegetales cultivados Bianuales bretón, col rizada
Por hojas o tallos Anuales lechuga, espinaca
Cebollas puerro, ajo, cebollino
Vegetales cultivados por Tubérculos patata, alcachofa de Jerusalén, remolacha
Sus estructuras vegetativas Rizomas rábano, nabo
Suculentas Boniato batata
Solanaceae tomate, pimentón, berenjena
Vegetales cultivados por sus Cucurbitaceae melón, sandía, pepino, calabaza
Frutos o semillas Maíz
Legumbres judía, soja, guisante, fríjol
Varios champiñones cultivados, herbáceas
Planta en maceta
Floricultura comercial Flor cortada
Bulbos
Viveros Árboles frutales
Plantas ornamentales
Figura 2. Clasificación de un sistema hortícola modificado de Edmong et al, 1978
1.2. VISUALIZACION DE LOS SISTEMAS AGRICOLAS
El primer paso hacia la comprensión de un S. A. es una representación mental del mismo, el segundo es la descripción, la conceptualización es casi contraria a las mentales. Los conceptos son representaciones claras y precisas de cuestiones generales.
Cualquier concepto de un S.A., deben incluir como mínimo:
-el objetivo para el que se ha diseñado el sistema.
-limites: algún procedimiento para decir que está dentro o fuera del sistema
-contexto: entorno externo en que opera el sistema
-componentes: componentes principales que se relacionan para formar el sistema
-interacciones entre los componentes
-recursos: componentes internos del sistema que se usen con este fin
-aportes usados por el sistema pero procedentes de fuera de él
-productos o realizaciones principales deseados
-subproductos útiles, aunque incidentales
2. SISTEMAS BIOLOGICOS
El cultivo de animales y plantas forman los componentes biológicos más importantes de los sistemas de producción y pueden estudiarse como sistemas componentes. Por ejemplo, en el pastoreo es el animal quien cosecha y, al hacerlo ejerce diversos e importantes efectos, sobre la población vegetal
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Limites del sistema biológico
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Figura 3. Representación sencilla de un sistema biológico
La representación más sencilla posible de la forma que un sistema biológico (con dos componentes nada más A y B ) puede operar dentro de un S:A. convirtiendo los recursos en productos., por ejemplo el nitrógeno en forma de fertilizante puede ser un aporte:añadiendo al N del suelo, usado por la hierba (A) , posteriormente comido por la vaca (B) que produce leche.
3. NATURALEZA DE LOS SISTEMAS AGRICOLAS
Las parcelas cultivadas individualmente son las unidades básicas de estudio de la ecología de cultivos.
3.1. Sistema de cultivo: es la comunidad de plantas, junto con prácticas como “labranza” y la rotación que se usa para su producción; aquí se puede examinar los procesos de producción vegetal, los procesos edáficos y su dependencia del medio ambiente. Si se observa un campo a lo largo de varios años, se puede ver los efectos de la rotación de cultivos, practicas de labranza, las enmiendas del suelo y la exportación del material cosechado sobre el estado del suelo y su posterior rendimiento, y así analizar el uso de recursos como los nutrientes y el agua.
3.1.1. Sistemas de explotación: son los cultivos dominantes y las prácticas de manejo empleadas dentro de una explotación concreta.
3.1.2. Productividad: es el rendimiento de producto útil por unidad de superficie de suelo. Esto es multidimensional porque se tiene en cuenta medir la eficiencia respecto a insumos naturales y humanos, los nutrientes, mano de obra etc.
3.1.3. Sostenibilidad: examina el nivel de producción parar determinar si se mantiene en el mismo punto a largo de los años. El rendimiento varía anualmente según la climatología u otras causas. Marten utiliza el término “estabilidad” para referirse a este grado de variación.
Sostenibilidad no sostenible
inestabilidad
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Figura 2. Definición de estabilidad y sostenibilidad en la producción según Marten, 1988
4. MANEJO DE LAS EXPLOTACIONES AGRICOLAS
La estrategia en la agricultura es manipular el ambiente y la comunidad vegetal de tal manera que se obtenga una producción y una transferencia de materiales útiles para el hombre. Esto implica la creación de comunidades de cultivos y pastos dominados por las especies deseadas que acumulen la mayor parte de su producción primaria en órganos y materiales útiles. Es importante también minimizar las pérdidas del sistema durante la producción p.e.j, pérdidas debido a malas hierbas o a enfermedades. Los agricultores disponen de un gran número de herramientas de manejo para controlar lo que ocurre en sus campos. Incluyendo métodos de laboreo, época y densidad de siembra etc.,
4.1. Rendimiento real: es el rendimiento medio de una zona agrícola. Este representa el estado general actual de los suelos y el área de la región, los conocimientos medios de los agricultores, el nivel medio de uso de la tecnología de que disponen.
4.2. Rendimiento alcanzable: corresponde a los mejores rendimientos conseguidos mediante el uso adecuado de la mejor tecnología disponible. Los elevados rendimientos obtenidos por las estaciones experimentales y los mejores cultivadores sirven como medidas para el rendimiento alcanzable.
4.3. Rendimiento potencial: es lo que se puede obtener de una especie vegetal concreta, cuando no está limitada por la tecnología, o sea cuando los mejores cultivares, fertilizantes, maquinaria y mano de obra, incluyendo el conocimiento, están disponibles y se aplican de la mejor forma posible. Todos estos conceptos de rendimiento ayudan a evaluar los sistemas de explotación y a identificar las oportunidades para mejorarlos; también sirven para definir la intensidad de cultivo.
5. CADENAS TROFICAS
A pesar de la gran diversidad de suelos, climas, cultivos y animales implicados, todos los sistemas agrícolas o agrarios pueden clasificarse dentro de cuatro cadenas tróficas básicas.
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|Estas cadenas de alimentación sirven como mapas de quién come que empieza en el cultivo y transportan alguna característica como energía nitrógeno, o materia seca a través de los animales que lo consumen. Los sistemas agrícolas al contrario que algunos sistemas naturales tienen cadenas tróficas cortas. Las cadenas tróficas de la figura por lo tanto corren paralelas a otras vías cultivo industria-fibra-algodón, cáñamo etc.
Las cadenas tróficas se transforman en redes complejas cuando las malas hierbas, insectos, pájaros, la flora y fauna del suelo se incluyen en el esquema como en la figura 2. que se agrupan en clases funcionales según su papel y su nivel como productores o consumidores; productores primarios- producción primaria neta de materia seca que consiguen mediante la fotosíntesis, metabolismo asociado a la absorción de minerales; consumidores primarios o herbívoros y consumidores secundarios (carnívoros) y detritivoros.
Alfafa malas hierbas |  | ||
Pulgones vacuno langosta conejo
Cicadelicos faisán
Descomponedores zorro
Hombre
Figura 2. La cadena alfalfa vacuno hombre englobada en una red trófica
6. PARTES DEL SISTEMA AGRICOLA
6.1. SUELO
Puede definirse como un sistema natural desarrollado a partir de una mezcla de minerales y restos orgánico bajo la influencia del clima y del medio biológico, se diferencia en horizontes y suministra, en parte los nutrientes y el sostén que necesitan las plantas, al contener cantidades apropiadas de aire y agua. El suelo tiene cuatro componentes importantes: minerales, materia orgánica (m.o), aire y agua. La fase sólida (mineral y orgánica) ocupa generalmente hasta el 50 % de su volumen total, el resto lo ocupa la parte líquida (agua) y la fase gaseosa (aire).
Es un recurso esencial en la producción agrícola, ganadera y forestal, en el mantenimiento de la biodiversidad como reserva de agua y como amortiguador y filtro de elementos contaminantes.
La agricultura es un proceso de utilización del suelo que modifica su cubierta vegetal de una forma directa (en el caso de tierras arables y de cultivos permanentes) o indirecta (pastos). La cubierta vegetal y los medios utilizados para su mantenimiento inciden sobre el suelo modificando su estructura y composición química, así como sobre las especies que encuentran en el su hábitat
Tabla 1. Composición química de la corteza terrestre (16 primeros km, SIAL) y de algunas rocas según Clarke, Schefter y Schatschabel
% certeza ígneas 95 %(*) granito sienita gabro pizarra arenisca caliza
Terrestre (ácida) (subácida) (básica) 4 % (0.75)(*) (0.25)
SiO2 59,07 59.12 70.20 60.20 48.20 58.11 78.31 5.19
Al2O3 15.22 15.34 14.50 16.30 17.90 15.04 4.76 0.80
Fe2O3 3.10 3.08 1.60 2.70 3.20 4.02 1.08 0 54
FeO 3.71 3.80 1.80 3.30 6.00 2.45 0.30 0.00
Cão 5.10 5.08 2.00 4.30 11.00 3.10 5.50 42.57
MgO 3.45 3.49 0.88 2.50 7.50 2.44 1.16 7.89
K2O 3.11 3.13 4.11 4.50 0.89 3.24 1.32 0.33
Na2O 3.71 3.84 3.50 trazas 3.60 1.30 0.45 0.05
CO2 trazas 0.10 traz as trazas trazas 2.63 5.04 41.54
P2O5 0.30 0.30 0.19 0.28 0.28 0.17 0.08 0.04
SO3 trazas ----- trazas trazas trazas 0.65 0.07 0.05
S trazas 0.05 trazas trazas trazas ----- ----- 0.09
H2O 1.30 ---- trazas trazas trazas 4.99 1.65 0.77
(*) Luz números entre parêntesis indican el % de estas rocas em la certeza terrestre. Eu porcenteje de lãs rocas ígneas se inclui a lãs metamórficas de origem ígneo.
Rocas ácidas: son minerales como el cuarzo, feldespato potásico (ortoclasa) y la moscovita
6.1.1. Organismos del suelo: el pH influye sobre la microflora presente en el suelo y su actividad. A pH menores que 5.5 la actividad de las bacterias y actinomicetes es baja; estos aumentan óptimamente bajo condiciones neutras; los hongos se desarrollan y se adaptan a pH más amplios.
La influencia del pH sobre la estabilidad de agregados y textura es directa a través de la cubierta iónica del complejo de intercambio
Efecto sobre el desarrollo vegetal: variando el pH de las soluciones entre 4 y 9 no se tiene una influencia marcada sobre la absorción de iones. Solo a pH menor de 4 se producen trastornos en el desarrollo vegetal, a mayores de 9 la absorción de fosfatos es deficiente.
Tabla 2. Reacción del suelo más propicia a diversas plantas cultivadas según Ignatieff y page
Cultivo Nombre científico Región óptima de pH
Cebada Hordeum sativum 6.5-8.0
Maíz Zea mays 5.5-7.0-+++
Avena Avena sativa 5.0-7.5
Arroz Oryza sativa 5.0-7.5
Alfalfa Medicago sativa 6.2-7.8
Cacahuate Arachis hipogea 5.3-6.6
Tréboles Trifolium spp 6.5-7.0
Pasto bermuda Cynodon dactylon 6.0-7.0
Pasto johnson Sorghum alepense 5.0-7.0
Acelga Beta vulgaris var. cicla 6.0-7.0
Remolacha Beta vulgaris var. rapa 6.5-8.0
Algodón Gossypium hirsutum 5.0-6.0
Patata solanum tuberosum 4.8-6.5
Batatat Ipomea batatus 5.8-6.0
Caña de azúcar saccharum offinarum 6.0-8.0
Girasol helianthus annus 5.5-7.5
Tabaco Nicotiana tabacum 5.5-6.8
Banano-plátano Musa spp 5.0 6.5
Cittricos citrus spp 5.0-7.0
6.1.2. Materia orgánica: es muy variable en América Latina alcanza desde trazas en los suelos desérticos hasta 90-95 % en los suelos turbosos. Los horizontes A de los suelos explotados agrícolamente presentan por lo general valore entre 0.14 y 10 % de m.o., cuyo contenido decrece con la profundidad del perfil del suelo.
Los suelos se pueden clasificar de acuerdo a su contenido de m.o.y a las necesidades de un determinado cultivo. Para algunos cultivos perennes tropicales como el cacao se ha propuesto por ejemplo la siguiente clasificación:
Bajos en m.o < 2.0 % m.o <1.15 % c
Medios 2.1-4.0 % m.o ó 1.2—2.3 % c
Altos 4.1—10 % m.o ó 2.4—5.8 % c
Muy altos 10.0 m.o ó > 5.8 % c
Los valores de c se expresan en % y también como % de m.o, al multiplicarse % c por el factor convencional de Van Vammelend 1.724. El uso de este factor se ha generalizado en la consideración de que la m.o del suelo contiene en promedio 58 % c.
6.2. AGUA
El agua es el recurso natural más importante para el desarrollo de la vida, de ella depende el hombre, los animales y las plantas.
El agua de la tierra está distribuida en el mar, los casquetes polares y en el hielo de los glaciares, en los ríos, lagos, nubes y en el cuerpo de cada ser vivo; solo un 0.2 % del total presente en la tierra puede ser utilizado para consumo humano. Para el uso eficiente y racional del agua se implementó la ley 373 de 1997. donde el agua para riego es el 63 %.
Las plantas cultivadas utilizan el agua en la fotosíntesis y la combinan químicamente con dióxido de carbono para elaborar azúcares. Los vacunos y otros animales acumulan agua para disolver caseína, lactosa, lípidos, minerales y vitaminas, que son los componentes químicos de la leche.
Los volúmenes de agua que en realidad consumen los cultivos es muy alto para su metabolismo en comparación en el uso de su crecimiento y la producción. Las plantas absorben cuantiosos volúmenes de agua a través de sus sistemas radiculares para extraer nutrientes esenciales del suelo, tales como nitratos, fosfatos y potasio, y también para compensar las pérdidas de evapotranspiración a través de los estomas de las hojas.
La necesidad de agua resulta clara y suele ser fácil de determinar cuantitativamente p.ej. una vaca lechera que pesa 600kg y que produce 40 kg de leche diario, necesita 120 kg de agua diarios a temperatura ambiente de 11 a 200C, a más de 200C, se eleva a 150 kg de agua/día. En gallina la carencia de agua en pocas horas comienza afectar la producción y después de 72 hora causa que dejen de poner huevo y comiencen la muda.
En la agricultura los recursos mundiales de agua no están uniformemente distribuidos, mientras en algunas regiones reciben muy pocas precipitaciones, otras reciben demasiadas
Contrariamente a la creencia popular, el arroz n o es una planta acuática, simplemente que el hombre h a decidido producir la mayoría de los cultivos mundiales en condiciones de anegación, lo que requiere enormes volúmenes, en especial el arroz de aguas profundas.
6.2.1. Calidad del agua: la pureza debe ser de acuerdo a su uso, con normas muy altas para la ganadería y los cultivos. El alto valor bajo vidrio ó plástico, o riego menos rígido en campo, con tres niveles de calidad según su grado de contaminación
-contaminación física causada por arena, limo, partículas y m.o.
-contaminación biológica: bacterias, virus, protozoos etc., estos agentes pueden dañar la salud del hombre, animales y de las plantas
-contaminación química: en la forma de diversos iones, incluyendo Na (sales), nitratos, calcio, Mg, Fe y B, lo que afecta directamente a los cultivos y a los animales por la acción de un ión específico o indirectamente haciendo que el agua sea demasiado ácida o alcalina o fomentando el crecimiento de microorganismos (algas) o ferrobacterias.
7. EL MEDIO AMBIENTE Y LAS COSECHAS VEGETALES
Los componentes del entorno que influyen sobre las especies vegetales que pueden desarrollarse, su productividad y sus costes de producción son numerosos.
7.1. LA LUZ
La temperatura y reservas de agua y la reserva de nutrientes.
Luz solar: fuente de energía que utilizan las plantas verdes, es la radiación solar comprendida entre las longitudes de onda 0.4-0.7 um del espectro. La intensidad luminosa es importante, ya que las especies difieren en la proporción en que son capaces de aprovechar las diferentes intensidades de luz. La duración del día también es importante que dependen de la latitud y altitud y otros como la nubosidad. Todos los puntos de la tierra reciben la misma cantidad de luz por año, lo que difiere es por la zona.
Las plantas en desarrollo emplean dos fuentes principales de luz. La luz solar directa y la luz difusa del cielo, considerándose la parte verde de la planta como una superficie almacenadota de luz. Watson (1947) introdujo el concepto de índice de área de la hoja para denotar el área total de hoja por unidad de superficie de terreno. La exposición de la hoja, el ángulo, la geometría del cultivo, es decir, su distribución en el espacio es importante en una situación de competencia intraespecífica con otras especies p.e.j el sombreado
Las plantas varían en su capacidad fotosintética a bajas intensidades lumínicas y en las velocidades máximas a que pueden lograrlo
Tabla 3. Variación regional en la velocidad máxima de crecimiento vegetal según Cooper 1970.
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Clima y país cultivo Vel. de crecimiento Radiación total conversión
gm-2 día-1) (cal/cm-2 día-1) energía
%
Templado
R.U Lolium perenne 16.6 290 54
R.U cebada 23 484 40
R.U Remolacha 31 294 95
Subtropical
U.S.A. Z. mays 52 500 9.8
Tropical
Puerto Rico Panicum maximum 16.8 480 33
Auatralia Pennisetum typhoides 54 510 95
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Aunque el máximo para hojas individuales de espécies de importância agrícola se ha estimado en unos 20 kg de carbohidratos por há-1h-1 (Wit 1967).
7.2. TEMPERATURA
Esta varía con la longitud, con la estación, con el día y la noche; también con la altitud, disminuyendo unos 10OC por cada km de altura en condiciones secas. Este índice de descenso “adiabático” se reduce bajo condiciones húmedas a 6OC/km. La respuesta de las especies vegetales a los cambios de temperatura varía enormemente, pero el crecimiento vegetal suele ser lento por debajo de los 7OC, y pocas especies están adaptadas a temperaturas muy superiores a los 38OC.
8. NUTRICION DE LAS PLANTAS
Un reducido número de elementos son conocidos como nutrientes esenciales para el crecimiento de los cultivos. Las plantas se componen principalmente de C, procedente del CO2 atmosférico, y el O2, procedente del CO2 y del agua. Estos dos elementos constituyen el 85% de la masa de la planta. El H es cerca del 6%, el resto se compone de N, elementos minerales que la planta toma del suelo. Los elementos C; H; O; N; S y otros metales se confirma por su participación en compuestos orgánicos específicos. Las deficiencias de Zn, parece que se la que más ocurre, pero también ocurren deficiencia de Fe, Cu, Mn y B. en Australia en amplias zonas, las leguminosas tienen más respuestas a aplicaciones de Mo muy pequeñas. Este elemento es esencial para la fijación biológica de N por Rhizobium; a pesar de todo se debe tener en cuenta que en agricultura, las deficiencias más comunes son producidas por los macronutrientes NPK. La toxicidad más habitual es la ocasionada por Al+3 y Mn+2 en los suelos ácidos y por BO3-3 Y Na+ en los suelos salinos y alcalinos. En las regiones áridas, los niveles de Se en los forrajes y en las aguas de drenaje alcanzan a veces niveles Toxicos para animales con relaciones Ca/Mg desfavorables. Las plantas no solo crecen escasamente sino que también encuentran niveles tóxicos de metales pesados como Ni y Cr.
9. FOTOSINTESIS
Es el proceso fundamental en la producción de cultivos, suministra el carbono reducido que sirve para la construcción de la biomasa y la energía química para el metabolismo. Las hojas son las unidades funcionales de la fotosíntesis del cultivo; su eficiencia es la captación y la utilización de la energía solar que determina la productividad.
La reacción central, la reducción del CO2 a carbohidratos (CH2O), el producto primario principal, se puede resumir como CO2 + 4e- +4H+ = (CH2O) + H2O. Los electrones y los protones son liberados por la energía solar en la fotolisis del H2O> 2H2O>4H++4e-+O2. Estos dos procesos, las reacciones “oscura" y “luminosa” respectivamente, de la fotosíntesis ocurren en los cloroplastos de las hojas verdes
9.1. GRUPOS FOTOSINTETICOS
Las plantas han desarrollado tres sistemas químicos-anatómicos diferentes (denominados C3, C4 y CAM) que proporcionan los ambientes internos apropiados para las reacciones luminosas y oscura. Las plantas terrestres han evolucionado de las algas con sistemas C3 y lo mantienen. Posteriormente algunas de ellas han evolucionado hacia las variantes C4 o CAM. Las plantas cultivadas como la flora en general, están dominadas por las especies C3.
Las C4: tasa mayor fotosintética que las C3 bajo condiciones de elevada concentración de O2 los C3 son por la presencia de rubisco, el enzima fotosintético universal, el monosacárido de 5 átomos de carbono, ribulosa bifosfato (RUBP) acepta CO2 y el producto inestable resultante se divide para formar ácido fosfoglicérico de 3 átomos de ahí el nombre de C3.
CAM: o metabolismo ácido de las Crasulaceaes, se denomina de este modo por la familia Crasulaceae, donde predomina solamente en plantas suculentas, donde pocas son cultivadas.
El género Panicum contiene especies C3 y C4..
La temperatura influye a las respuestas fotosintéticas de las hojas en general las especies C4 funcionan bien en climas templados y son tolerantes a las altas temperaturas, pocas especies C4 funcionan bien a bajas temperaturas, alrededor de 10-12OC; muchas plantas C3 como el algodón y girasol funcionan bien a altas temperaturas (30-40OC) y algunas C3 de climas templados o cálidos (pej., el plátano) son sensibles a los daños por frío. Las mayorías de las hojas C3, sin embargo pueden soportar temperaturas por debajo de OOC.
Tabla 4. Algunos cultivos importantes clasificados según el tipo de producto y el sistema fotosintético
PRODUCTO Sistemas fotosintético
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C3 C4 CAM
Bebidas Te - Pita
Café
Raíces y tubérculos Patata
Mandioca
Granos Trigo Maíz, sorgo
Cebada Amaranto
Arroz
Azúcar Remolacha Caña de azúcar
Fibras lino, algodón Sisal
Aceites Soja, Girasol, Colza
Frutas Manzana, plátano, banano Piña, Opuntia spp
Forrajes ballico, Alfalfa, Tréboles Panizo
Pasto Rhodes
Ninguna leguminosa
10. ASPECTOS GENERALES DE LA PROPAGACION DE PLANTAS
La propagación de plantas implica controlar dos tipos de ciclos biológicos de reproducción; sexual y asexual. Esto conlleva a la transmisión de genes de una generación a otra, donde se conserva las características de la planta.
10.1. PROPAGACION SEXUAL
Es la participación de los gametos masculinos y femeninos a partir de una polinización: generalmente las plantas se propagan por semilla
Según las condiciones que requieren las semillas para su almacenamiento se clasifican en:
10.1.1. Recalcitrantes: no soportan la desecación, ni pueden ser almacenadas a bajas temperaturas, son semillas con muchas reservas alimenticias en forma de almidones, aceites etc.,
10.1.2. Ortodoxas: soportan desecación a bajos contenidos de humedad y bajas temperaturas de almacenamiento, 15 y 5 % de humedad; temperatura de almacenamiento 15OC, 5OC, OOC y 20OC, dependiendo de la humedad (Ouédrug et al, 1998).
10.1.3. Intermedias: pueden ser desecadas a bajos contenidos de humedad, pero no soportan bajas temperaturas de almacenamiento
Para que una semilla germine debe llenar tres condiciones: debe ser viable (que el embrión esté vivo y tenga capacidad de germinar); que las condiciones internas de la semilla le sean favorables (barreras físicas y químicas no existentes) y la semilla debe encontrarse en las condiciones apropiadas (agua, luz, temperatura, oxígeno etc.,). El proceso de germinación es similar en todas las plantas. Son de dos tipos epigea e hipogea, presentándose esta última más rápido crecimiento, y elongación de la plúmula, no solo por la acumulación de reservas alimenticias en su semilla, sino también por el desarrollo de las hojas.
10.2. PROPAGACION ASEXUAL
Reproducción de individual a partir de porciones vegetativas de la planta, que fácilmente puede formar raíces y regenerar un nuevo tallo o plántula (Hartman y Kester, 1987). El uso de la propagación vegetativa es indispensable en cultivares sin semillas viables, en algunas especies es más rápida y económica que por semilla, acortando el periodo juvenil y la producción es más rápida.
10.2.1. Propagación por estacas: con porciones tallo, raíz o de hojas que se para de la planta madre; es un medio para alcanzar las mayores ganancias genéticas en el menor tiempo posible, y es una alternativa muy utilizada para producir material masivamente incrementando la calidad y productividad de plantas. Se considera un sistema apropiado de propagación si el enraizamiento está por encima del 70 % (Leakey, 1987). Las estacas o esquejes constituyen uno de los más importantes medios de propagación vegetativa, deben utilizarse plantas madres, la longitud de la estaca varía en largo y grosor según el propósito.
10.2.2. Propagación por acodo: se dan dos clases:
10.2.2.1. Acodo aéreo: se desarrolló en China hace más de 5000 años. El principio que determina la formación de raíces en los acodos son la interrupción del transporte de materiales elaborados principalmente en las hojas (carbohidratos, auxinas y otros factores de crecimiento) , el otro factor es la exclusión de la luz donde se obliga a la planta para que disminuya la cantidad de carbohidratos destinados a la formación de la pared celular y las destine para incrementar el número de células del parénquima en el área tratada de la rama, que promueven el enraizamiento (Maed, 1986).
10.2.2.2. Acodo terrestre: tiene el mismo principio con la salvedad que la rama se dirige al suelo directamente, y debe estar en contacto con este.
10.2.2.3.Medios de enraizamiento: según Villablobos 1987, el medio de enraizamiento ha de ser, que un porcentaje de poros retenga humedad y otro permita la aireación del sustrato, no permitiendo saturación total con el agua, ya que esta desplaza el oxígeno; se produce una anoxia y por tanto una asfixia tisular a nivel del sistema radical.
10.3. HORMONAS Y REGULADORAS DE CRECIMIENTO,
Son sustancias que en determindas concentraciones favorecen la iniciación de raíces; dentro de las reguladores de crecimiento están las auxinas, citoquininas y las giberelinas.
10.3.1. Cultivo in Vitro: permite la multiplicación más eficiente de la s plantas, con cuatro usos relevantes aplicables a esta técnica que conlleva:
-mejoramiento genético
-obtención de plantas libres de patógenos
-conservación de germoplasma
-micro propagación.
El CIAT (1994), reporta esta última técnica como la más exitosa en su aplicación práctica a partir de la experimentación.
Ventajas: resolver problemas de orden agronómico y fitosanitario
-conservación del medio ambiente por la reducción de la cantidad y el uso más racionalizado de pesticidas, así como la reducción de costos en insumos y las prácticas de manejo
-mejor manejo de la producción en cuanto a las prácticas culturales debido a la homogeneidad del material
Desventajas: por la práctica de multiplicación a gran escala y en tiempo, cabe la posibilidad de transmitir los virus a partir de material infectado.
Tabla 5 Cultivos que se producen de forma vegetativa
Tipos de planta órgano empleado
Patata (Solanum tuberosum) tubérculo
Mandioca (Manihot esculenta) renuevo
ñame Dioscorea alata tubérculo
Plátano-banano Musa spp renuevo
Fresa fragaria spp estolón co raíces
Batata Ipomea batata renuevo
Caña de azúcar Saccharum officinarum renuevo
Piña Annanas comosus renuvo o cormo de hojas
Situadas sobre el fruto
11. BIOESTIMULANTES EN LA AGRICULTURA MODERNA
Son sustancias químicas que generan una actividad biológica dentro de la planta. Son sustancias endógenas o erógenas que en bajas concentraciones y sin tener acciones biocidas o como nutrientes, ejercen una influencia en el crecimiento y desarrollo y en la composición de las plantas.
11.1. BIOESTIMULANTES
11.1.1. fitohormonas son mensajeros químicos para coordinar el aumento y desarrollo de las plantas. Son de ocurrencia natural y en bajas concentraciones ejerce una profunda influencia en un proceso fisiológico; según su acción las hormonas se dividen en promotoras (auxinas, citoquininas y giberelinas) y inhibidoras (ABA, etileno).
Auxinas: elongación celular, iniciación de raíces, desarrollo de yemas axilares, flores y frutos etc.,.
11.1.2. Citoquninas: estimulan la división celular, la diferenciación de tallo y raíz; promueven la movilización de nutrientes en las hojas y de la planta y rompen la dominancia apical..
11.1.3. Giberelinas: elongación del tallo, promueven la floración en planta roseta, germinación de semillas.
11.1.4. ABA: inhibe la germinación de semillas, protege a las plantas del estrés hídrico.
Etileno: es sintetizado en respuesta al estrés, en grandes cantidades es producidos en tejidos senescentes o maduros, promueve la maduración de frutos climatéricos.
Aminoácidos: antiestrésantes en la planta, son fuentes de carbono y nitrógeno y promueven la actividad enzimática
11.1.5. Poliaminas: retardan la senescencia, se derivan biosintéticamente de los aminoácidos arginina,y glisina; afectan la división celular y la embriogénesis. Las principales poliaminas son la putrescina, espermita y espermidinas.
11.1.5.1. Jasmonatas: median en la resistencia a insectos y enfermedades, se encuentran en tejidos jóvenes
11.1.5.2. Salicatos: considerado hormona vegetal, promueven la resistencia a ciertos patógenos vegetales.
11.1.5.3. Brasinoesteroides: es una mezcla compleja de lípidos que estimulan la elongación de entrenudos secundarios, se desconoce su modo de acción.
11.2. Vitaminas: A, B y C, son antioxidantes en el metabolismo vegetal, factor de aumento en varios organismos, participa en la biosíntesis de pirimidinas, purinas, serinas y glicinas.
11.3. Extracto de algas: generalmente aportan auxinas y citoquininas.
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