Experimentos de largo plazo sobre rotaciones : preguntas planteadas y respuestas obtenidas. La experiencia de FAGRO‐UDELAR Oswaldo Ernst Facultad de Agronomía Universidad de la República Oriental del Uruguay Experimentos de largo plazo (ELP) Características deseables : 1. Objetivos definidos, pero no rígidos 2. Enfoque científico multidisciplinario 3. Diseño que permita el análisis estadístico, incluyendo análisis de series de tiempo 4. Parcelas grandes, que permitan subdivisiones para tratamientos adicionales 5. Protocolos de manejo y determinaciones 6. Continuidad en la presentación documentada de resultados e interpretaciones 7. Aceptable nivel de financiación “de base” Planificando ELP La clave es la pregunta Opción 1. para solucionar un problema Opción 2: anticiparse a un problema Opción 3: “imaginando un futuro posible” Roles de los ELP 1. cuando todavía son de corto plazo Tienen preguntas concretas que generan tecnologías de fácil difusión/aplicación Tienen referencia clara con sistemas de producción dominantes 2. Cuando ya son de largo plazo Laboratorio en el que se genera el conocimiento básico para entender los procesos que gobiernan la dirección que toman las propiedades emergentes de los sistemas evaluados sustentan la investigación adaptativa y participativa I. Los experimentos de largo plazo… …..cuando todavía son de corto plazo Secuencias de cultivos y rotación con pasturas con y sin laboreo siembra sin laboreo Inicio: 1993 MANEJO DEL SUELO PASTURA CULTIVOS Laboreo no Solo especies C3 Trigo/girasol/cebada/soja/ Laboreo si Solo especies C3 Trigo/girasol/cebada/soja/ No laboreo no Solo especies C3 Trigo/girasol/cebada/soja/ No laboreo si Solo especies C3 Trigo/girasol/cebada/soja/ No laboreo no Especies C4 en verano Trigo/maíz/cebada/sorgo/ No laboreo no Soja contínua Efecto de la edad de chacra sobre el rendimiento del trigo Fuente: Ernst, Guido, Iewdiukow, 1988. Objetivo: Eliminar el efecto “edad de chacra” Erosión Oxidación de C No laboreo Rendimiento relativo de trigo sembrado como cabeza de rotación o fin de rotación con o sin laboreo (1995‐2011) Rendimiento relativo de trigo (SD_P/LC_P) 1.09 1.06 1.03 1 cabeza de rotación fin de rotación No incluye el primer ciclo, considerado “de aprendizaje” Cantidad total de COS y NTS según laboreo y rotación (0-18-cm) Adaptado de Ernst y Siri-Prieto, 2009 55 5,0 N COS 4,5 NTS Mg/ha TCOS Mg/ha 50 CC LC 4,0 CC NL 45 3,5 40 1993 2004 ROT LC 3,0 1993 I Simposio Agricultura de Secano Setiembre 17‐18, 2009. Paysandú 2004 ROT NL 9 Efecto de la incorporación de pasturas de diferente duración y composición botánica sobre el rendimiento en grano de cultivos sembrados con o sin laboreo Inicio: 1994 Manejo del suelo Pastura Rotación años Relación cultivo/pastura Laboreo Trebol blanco,lotus y Festuca 7 50%/50% No laboreo Trebol blanco,lotus y Festuca 7 50%/50% No laboreo Trébol rojo y achicoria 5 70%30% No laboreo no 3 100 Pregunta: ¿Cuál es la relación pastura/cultivo óptima si no se laborea? Efecto del sistema de laboreo y la rotación cultivo‐pastura sobre el rendimiento (Mg ha‐1) de trigo/soja, cebada/sorgo, barbecho/girasol, en el experimento de largo plazo en Paysandú, Uruguay (2001‐2008). Ernst, Siri, Cadenazzi, 2009 Manejo Cultivo LC CP-L SD C-PL SD C-PC SD CC Trigo 3.04 a 3.17 a 3.22 a 3.22 a Soja 1.51 b 1.89 ab 1.81 ab 2.10 a Cebada 3.72 a 2.74 ab 2.56 b 2.86 a Sorgo 4.26 a 4.89 a 5.10 a 5.04 a Girasol 2.88 a 2.59 ab 2.20 b 2.29 ab Cantidad de carbono orgánico en el suelo según proporción del tiempo en que el suelo estuvo ocupado por agricultura en el período 1994‐2012 Carbono orgánico en el suelo (Mg/ha 0‐ 20 cm) (Zierfuss, 2013) 60 50 40 30 20 10 0 100/0 70/30 50/50 Relación tiempo agricultura/tiempo pastura Epidemiología de enfermedades necrotróficas en sistemas agrícolas sin laboreo Responsable: Carlos Pérez Inicio 1999 Cantidad de enfermedad a lo largo del ciclo, para distintos largos de rotación según año Responsable: Carlos Pérez 800 a 700 a 600 AUDPC 500 ab Manejo del rastrojo para la situación “ año 1 ” monocultivo Control biológico del inóculo con Trichoderma spp 1 año s/trigo 400 b a 300 200 b b b b b b b 100 0 2006 Tukey, p<0.05 2007 Año 2008 2 año s/trigo 3 año s/trigo Planificando ELP La clave es la pregunta Opción 1. para solucionar un problema Opción 2: anticipar a un problema Opción 3: “imaginando un futuro posible” Vicia Cultivos de cobertura en sistemas agrícolas sin laboreo Inicio: 2007 ¿Sustituyen el ingreso de N de las pasturas? Raigras EL BARBECHO LARGO COMO FUENTE DE PROBLEMAS CON MALEZAS . Fernandez y Roullier, 2010 tudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudianti 5,00 AP doble cultivo Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión 5 Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudianti GRAM VERLITSONOLE Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión CARDOS tudiantil2,50 Versión Estudiantil Versión Estudiantil GAMSP Versión Estudianti RAB AMMI Versión Estudiantil Versión Versión Estudiantil Versión Estudiantil CONSP 3 STEME tudiantil Versión Estudiantil AP doble cultivo Versión Estudiantil Versión Estudianti CERGLOVersión Versión 0,00 Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil CORDID 2 6 Estudiantil Versión Estudianti 4 tudiantil Versión Estudiantil 1Versión BOWIN Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión CP 2 (36,9%) tudiantil AC un cultivo tudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudianti AC doble cultivo Versión-2,50 Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión tudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudianti Versión Estudiantil Versión tudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudianti -5,00 Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión -5,00 -2,50 0,00Versión Estudiantil 2,50 5,00 tudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil CP 1 (46,3%) Versión Estudiantil Versión Estudianti Versión Estudiantil Versión Opción 3: “imaginando un futuro posible” BIO-ENERGÍA: UN NUEVO ESCENARIO (2010-2050) ¿qué opciones? ¿Cuánto producen? ¿ impactos en el el largo plazo? I Simposio Agricultura de Secano Setiembre 17‐18, 2009. Paysandú 18 Producción de biocombustibles a partir de diferentes intensidades de sorgo dulce en la rotación Responsable: Guillermo Siri Rotación Cultivo cobertura Rotación años Sorgo dulce continuo No 1 Sorgo dulce continuo Si 1 Sorgo dulce-pradera 1.5 años No 2 Sorgo dulce-pradera 3.5 años No 4 Inicio: 2005 Cultivos alternativos para la producción de bioenergía Responsable : Guillermo Siri Inicio 2007 Producción de biocombustibles a partir de grano y residuos de cultivos (rastrojos) Responsable : Guillermo Siri ¿Cuánto rastrojo puede utilizarse como materia prima para la generación de energía? Rotación Retiro residuos Rotación años Trigo-Sorgo grano-Maíz 0 2 Trigo-Sorgo grano-Maíz 40 2 Trigo-Sorgo grano-Maíz 80 2 Trigo-Sorgo dulce-Maíz 0 2 Trigo-Sorgo dulce-Maíz 80 2 Sorgo dulce-T. alejandrino 0 1 Sorgo dulce-Avena S. 0 1 Sorgo dulce-T. Barbecho limpio 0 1 Inicio 2008 Estrategias de fertilización en sistemas agrícolas Responsable : Guillermo Siri ¿reposición por balance o niveles críticos?? Rotación Trigo/soja barbecho maíz criterios Niveles críticos por cultivo Balance aparente Inicio 2008 Balance de carbono en sistemas agrícolas Responsable: Sebastián Mazzilli 1) ¿Cuál es la importancia relativa de los residuos aéreos y subterráneos en el balance de COS? 2) ¿Cómo afecta la cantidad y calidad de residuos a la tasa de descomposición del COS existente? Maíz Soja Soja Soja Soja Maíz Maíz Maíz Inicio 2008 Rotación de cultivos en sistemas arroceros Inicio: 2002 Responsable: Oswaldo Ernst 10000 9000 a a Rotación Rendimiento (kg/ha) 8000 7000 b 6000 Arroz continuo 5000 4000 Pradera/arroz/barbecho/arroz 3000 2000 Pradera/soja/arroz/arroz/barbecho/arroz 1000 0 Pradera/ arroz/soja/arroz soja/arroz barbecho/arroz arroz/arroz Do Canto, 2006 Fin:2005 (financiación, exceso de optimismo) I. Los experimentos de largo plazo… …..cuando son de largo plazo Experimentos de largo plazo: un debate constante Cuando pasan a ser “de largo plazo”, son criticados por su alto costo y baja generación de resultados directamente transferibles a los productores. Se contraponen a proyectos que generen resultados rápidamente, capaces de aumentar los rendimientos en un mundo con población creciente Experimentos de largo plazo: debate constante Asumir que la mayoría de las actividades productivas generan efectos acumulativos en el tiempo, que impactan en el ambiente y cambian la calidad de los recursos no renovables, que la solución de los problemas que se generan por ésta vía implica costos futuros. contra priorizar rápidos aumentos de rendimientos que permitan capitalizar las ventajas de hoy y ocuparse de los problemas que esto genere cuando la situación mejore la mejora de productividad, permite que los actores protejan y recuperen los deterioros generados en el camino. Experimentos de largo plazo Cuestionamiento: Si dan información relevante: ¿por qué no la adoptan los productores? Algunos no producen información relevante para las empresas y otros no reflejan los sistemas actuales, ya sea porque fueron definidos en otro contexto, o fueron diseñados para otro contexto, pasado o futuro. Respuesta: Valoración de impactos, (extenalidades). Son una fuente de información relevante para la valoración de impactos positivos y negativos de los sistemas de producción. Esta información permite generar conciencia social sobre problemas que termina forzando cambios en los sistemas. Son sustento científico para legislar. Experimentos de largo plazo “con edad” Opción tomada en la EEMAC: Laboratorio en el que estudian las propiedades emergentes de los sistemas 1. valorar la sostenibilidad de los sistemas de producción 2. establecer las BPA 3. archivo de muestras que permiten cuantificar efectos acumulados en el tiempo 4. Base de datos para generar, validar, calibrar modelos matemáticos integrados a modelos de simulación Tesis de posgrado • Emisión de gases con efecto invernadero (Lucía Salvo, 2010; Lucía Salvo) • Balances de carbono (Tim Zierfuss, 2013; Sebastián Mazzilli) • Cuantificación y modelación de la pérdida de nutrientes por escorrentía para diferentes combinaciones de rotación y manejo de suelos de Uruguay (Patricia Barreto) • Calidad de suelo como determinante de las brechas de rendimiento (Oswaldo Ernst) • Control biológico de enfermedades (Patricia Vaz, 2012; Andrés Villar) Comentarios finales La principal limitante: representan sitios y sistemas específicos, por lo que sus resultados son poco extrapolables Alternativa: Modelos matemáticos integrados en modelos de simulación calibrados y validados que permitan “generar experimentos simulados” para otros sitios/sistemas. Paradoja: los resultados generados deben validarse para una serie de años similares a la simulada, por lo que los ELP son el ámbito natural de validación. Comentarios finales : Una segunda crítica a los ELP los tratamientos pierden referencia con la realidad, tanto porque : Si se adoptan pierden la capacidad de generar novedades. Si no se adoptan: no reflejan los problemas de los sistemas reales Alternativa : estudio en sistemas reales de producción, lo que da respuesta a la demanda de una investigación dinámica, que trabaja sobre los problemas actuales a costo de perder el control de los factores evaluados. Paradoja: La buena investigación no solo debe resolver problemas, también debe anticiparse a los que se generarán, crear sistemas alternativos que eviten lo previsible