Experimentos de largo plazo sobre rotaciones

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