La agricultura, en su más amplio sentido, puede ser definida como el cultivo y/o la producción de plantas o productos de la ganadería. Es generalmente sinónimo de finca, granja o hacienda, el lugar de producción de alimentos, forraje y materiales orgánicos industriales. En común con las otras industrias primarias tradicionales (explotación forestal, pesca), el recurso primario básico para la agricultura es el ambiente físico.
El proceso básico involucrado es el de la fotosíntesis -un proceso que no ha podido ser replicado fuera del cloroplasto vivo de las células vegetales. La planta cultivada es, entonces, la fundamental "unidad de producción" en agricultura por su habilidad, en condiciones de una suficiente energía luminosa, para manufacturar materiales orgánicos complejos (carbohidratos, proteínas, grasas) a partir de elementos inorgánicos simples tales como el dióxido de carbono, agua y nutrientes minerales, proporcionados por la atmósfera y el suelo.
La productividad vegetal (o productividad biológica primaria neta) es la tasa a la cual la planta acumula materia orgánica por encima de sus propios requerimientos de energía, sin que haya deficiencia de agua ni falta de nutrientes; esta será una función de la intensidad y duración de la insolación recibida. Los umbrales ambientales mínimo, óptimo y máximo para el crecimiento y desarrollo de diferentes especies o variedades determina el área en la cual una determinada planta de cultivo puede ser exitosamente cultivada, tanto para proveer suficiente alimento para satisfacer los requerimientos inmediatos como para generar un retorno económico satisfactorio a partir del rendimiento obtenido.
La producción, tanto de plantas como de animales, requiere un grado de manejo de los recursos ambientales y orgánicos disponibles. La primera práctica de manejo es el cultivo de la tierra o, más exactamente, del suelo. Cultivar significa:
1. Selección de aquella planta de cultivo más adaptada para asegurar una alta probabilidad de un rendimiento satisfactorio del producto requerido.
2. Propagación: la preparación del suelo mediante varias formas de labranza para asegurar condiciones apropiadas para trasplante o siembra y para 'nutrir' el cultivo.
3. Protección de los recursos primarios ante la competencia causada por malezas y por la reducción directa o indirecta del potencial del rendimiento debida a la presencia de animales plaga y otros organismos patógenos.
La agricultura incluye tanto el manejo del cultivo como del ambiente (o hábitat) en el cual éste crece. Por un lado, la selección y mejoramiento de los cultivos tiene como propósito producir una planta que dará el más alto rendimiento y/o calidad, bajo cierto conjunto de condiciones ambientales. Por otro lado, la labranza del suelo, el manejo de la relación suelo-agua, el control de malezas y plagas tienen como objetivo el minimizar las restricciones biofísicas y crear un hábitat que permitirá al cultivo alcanzar su potencial de producción.
En otras palabras, los trabajos del agricultor con los límites de sus habilidades culturales o técnicas heredadas o adquiridas para lograr el 'más conveniente' entre los cultivos que él escoge para producir y las condiciones físicas de ese hábitat. En este sentido, él 'crea' un particular tipo de ecosistema - el agrícola o como ahora se conoce, el agroecosistema en el cual el agricultor es una variable ecológica esencial al influir o determinar la composición, la funcionalidad o la estabilidad del sistema.
El agroecosistema difiere de otros ecosistemas clímax no manejados o 'silvestres', en un ambiente físico similar, en su esencia simple, con menos diversidad de especies de plantas y animales y con una estructura menos compleja (p.ej. la organización espacial de sus componentes orgánicos). No solo cuentan el pequeño número de especies y formas de vida asociadas, sino que las especies o variedades de las plantas cultivadas tienen cada vez menos diversidad genética que sus ancestros silvestres o sus parientes cercanos. Porque de esta simplificación, la energía solar entrante es canalizada a través de pocas y pequeñas rutas o cadenas alimenticias que en el ecosistema silvestre.
Las labores culturales, al reducir la competencia, canaliza una alta proporción de la energía luminosa disponible hacia las plantas de cultivo y desde éstas directamente, o indirectamente a través de los productos provenientes de los animales domésticos, para beneficio del hombre. El resultado es una reducción en la complejidad de la 'red alimentaria' y en el número de niveles tróficos a dos o a lo mucho, a tres. También en el agro-ecosistema la biomasa de grandes herbívoros (tales como la vaca, oveja, cabras, etc.) es considerablemente mayor comparada con aquella de los animales ecológicamente equivalentes normalmente soportados por eco-sistemas terrestres no manejados.
Como resultado, una muy pequeña proporción de la energía de la biomasa vegetal pasa a través de la 'ruta detrital o de descomposición'. En contraste, una alta proporción es consumida por los animales domésticos o es exportada del sistema en calidad de producto vegetal o animal. En consecuencia, el 'pool de energía' en el suelo en forma de materia orgánica muerta o en degradación y de humus es, en general, mucho menor que aquella de ecosistemas no manejados en condiciones ambientales similares.
Además, la más alta concentración de flujo de energía en el agro-ecosistema está acompañada por una ruptura del ciclo natural de nutrientes. En éste último, muchos de los nutrientes tomados del ambiente por las plantas son devueltos y reciclados a través de la descomposición de la vegetación y animales muertos y los excrementos de los animales vivos. En el agro-ecosistema hay, inevitablemente, una continua pérdida, lenta o rápida, de nutrientes desde el sistema en los casos de aprovechamiento de productos vegetales y animales o como resultado de la tasa de incremento de la descomposición orgánica y de lixiviación de los nutrientes a consecuencia de la labranza del suelo.
También, en los cultivos de ciclo corto o ganadería la tasa de ciclo de los nutrientes tiende a ser rápida y la disponibilidad de nutrientes 'en pie' es más variable en volumen y depende más de la biomasa animal que de la vegetal, en contraste con el sistema no manejado. A menos que se disminuya la pérdida de nutrientes exportados mediante una buena aplicación de fertilizantes orgánicos e inorgánicos, el agro-ecosistema inevitablemente tenderá al agotamiento, la biomasa decrecerá y su productividad caerá. Sin embargo, con conocimientos y técnicas cada vez más avanzados, el hombre ha desarrollado métodos tanto para el incremento como para el mantenimiento de la productividad de los agro-ecosistemas mediante mejoramiento de animales y de variedades vegetales de alto rendimiento y el incremento en la aportación de nutrientes, mientras que al mismo tiempo intenta reducir las pérdidas por competencia mediante un adecuado control de malezas y plagas.
A menudo a los ecosistemas 'silvestres' o no modificados se los atribuye un alto grado de estabilidad en relación con los agro-ecosistemas, porque a pesar de la gran diversidad de especies y de la complejidad trófica, le permite conservar la homeostasis; por ejemplo, alcanzar y mantener un estado-estable frente a la variabilidad normal del ambiente. En cambio, los agro-ecosistemas, carentes de este mecanismo regulador, son muy susceptibles a la ruptura y a menudo a la destrucción debido a condiciones ambientales extremas como sequías, heladas, enfermedades, etc. Ha sido postulado, sin embargo, que tal comparación se invalida porque la estabilidad de un agro-ecosistema no depende tanto de los mecanismos reguladores 'naturales' sino en cómo el hombre exitoso mantiene el sistema y, de este modo, se asegura comparado con lo normal y predice la probabilidad de las variaciones ambientales anormales.
Fig. 1.1 Subsidios y pérdidas de energía en el agroecosistema
Redibujado de Tivy y O'Hare, 1981
Uno de los más sorprendentes y ecológicamente significativos contrastes entre los ecosistemas no modificados y el agro-ecosistema es que este último es un mucho más sistema-abierto, con un enorme número y un gran volumen (o equivalentes de energía) de inputs (entradas) y outputs (salidas), que el primero. En términos de inputs, los agro-ecosistemas están 'subsidiados' por la adición de energía directa e indirecta la cual es necesaria para el proceso de cultivo y para incrementar los rendimientos (Fig. 1.1). Además, la producción primaria o secundaria a partir de un agro-ecosistema puede convertirse en un input para otro. Los nutrientes que crecen en una finca son consumidos en otra, o el ganado criado en una finca es engordado en otra. Así mismo, el número y volumen de outputs de los agro-ecosistemas excede a aquellos de los ecosistemas silvestres.
Tanto como la extracción de productos vegetales o animales, los sistemas en formación producen muchos residuos: primero, porque la parte utilizable normalmente representa solo una pequeña, pero variable proporción de la planta en su totalidad; y, segundo, porque las poblaciones del ganado son mucho más elevadas que aquellas de los herbívoros de los ecosistemas no manejados, la cantidad de excretas animales es por consiguiente más abundante. Dependiendo del tipo de sistema agrario (farm system) algo de los residuos orgánicos es reciclado; por ejemplo, retornan a la tierra como abonos o fertilizantes orgánicos; sin embargo, en muchas ocasiones, junto con aditivos fertilizantes inorgánicos y pesticidas químicos, pueden 'escaparse' del sistema en el cual han sido producidos o aplicados, y convertirse en input, a menudo en un input contaminante en otro ecosistema manejado o natural.
Los agro-ecosistemas varían en la extensión en la cual se desvían en forma y función con respecto a los ecosistemas naturales, dependiendo del tipo, nivel de manejo y el número y cantidad de inputs y outputs. Smith y Hill (1975) identificaron cuatro parámetros principales mediante los cuales estos sistemas pueden ser definidos: diversidad biológica, intensidad de intervención humana, balance neto de energía y responsabilidad administrativa; y concluyen en que hay un continuum entre el ecosistema natural o inmanejado y el más intensivamente manejado. (Fig. 1.2). A un lado del espectro, donde el nivel de administración es bajo y en otro donde la labor humana es insumo insignificante, el ecosistema semi-natural existente puede ser directamente aprovechado para la producción ganadera, como en los potreros abiertos al pastoreo, con muy poco manejo en cuanto a sus componentes orgánicos o al ambiente físico. En este caso, los inputs y outputs son pequeños y la productividad agrícola es cerrada en relación con el recurso vegetal incultivado. De modo similar en una de las formas simples de cultivo. Como la agricultura trashumante en un ambiente de bosque húmedo tropical, el manejo es limitado y el particular agroecosistema está adaptado estrechamente a las condiciones ecológicas existentes. Se ha sugerido que este agroecosistema en la diversidad de especies cultivadas y formas de vida, replica en miniatura a la foresta natural (Harris, 1976; Ruthenberg, 1980). En el otro extremo del espectro están los agro-ecosistemas en donde hay un nivel muy alto de administración que incluye a menudo drásticas modificaciones ambientales, de los cultivos y del ganado. La gran cantidad de inputs y volumen de capital, más que la misma labor, se refleja en una alta productividad. Realmente, se ha sugerido que, en este tipo de agro-ecosistemas, la experticia técnica del hombre es tal que el ambiente físico no constituye una variable significativa ni tampoco determina o influye al tipo de agro-ecosistema. Esto es plenamente válido para ciertos vegetales o animales producidos en ambientes controlados de invernaderos, baterías avícolas y salas de maternidad de cerdos. Sin embargo, el costo del control del ambiente en 'locales cerrados' puede, en mayor o menor extensión, ser influenciado por las ganancias o pérdidas de luz y calor a partir del ambiente circundante.
La Tabla 1.1 ilustra la variación de intensidades de la producción de arroz en términos del tipo y cantidad de los subsidios de energía directos e indirectos.
Tabla 1.1 Inputs y outputs de energía1 en la producción de arroz.
|
Borneo
|
Japón
|
California
|
Inputs
Energía directa
Labor
Hacha y azada
Maquinaria
Diesel
Petróleo
Gas
Energía indirecta
N
P
Semillas
Irrigación
Insecticidas
Herbicidas
Drenaje
Electricidad
Transporte
Outputs
Rendimiento de arroz
(Rendimiento de proteína)
Eficiencia de energía
|
0.626
0.016
-
-
-
-
-
-
0.392
-
-
-
-
-
-
7.318
(141 kg)
7.08
|
0.804
-
0.198
-
0.910
-
2.088
0.225
0.813
0.910
0.348
0.699
-
0.007
0.051
17.598
(363 kg)
2.45
|
0.008
-
0.360
3.264
0.657
0.354
4.116
0.201
1.140
1.299
0.191
1.119
1.217
0.380
0.121
22.3698
(462 kg)
1.55
|
1. Miles de kcal de energía por hectárea. Fuente Pimentel, David and Marcia, 1979.
En Borneo, los métodos de cultivo son simples y el más importante insumo es el de la energía humana. Los rendimientos son bajos y en tales sistemas dependerán de la fertilidad inherente del suelo y de la forma como se mantenga con éxito el ciclo natural de nutrientes. En Japón, en donde el cultivo del arroz tiene un trabajo más intensivo que en Borneo, una más alta proporción del subsidio de energía directo se justifica por la mecanización y los subsidios indirectos de energía están por encima del doble que los de energía directa. Los combustibles y lubricantes usados como insumos son una a dos partes y media más altos en Japón que en Borneo. El nivel de todos los insumos es el más alto en California, donde la maquinaria ha desplazado totalmente a la labor humana y en donde todos los otros insumos, con excepción del fósforo y del calcio, exceden a aquellos del Japón. Los rendimientos expresados en términos de outputs de energía son tres veces más altos que los de Borneo. La productividad de todas las tres áreas es una función del nivel de inputs, esto es, de la intensidad de la agricultura. Sin embargo, hay una relación inversa entre productividad y eficiencia de energía, la eficiencia de energía de la producción de arroz en Borneo es aproximadamente cinco veces más grande que aquella de California. Con el incremento de la intensidad de la eficiencia de la labor en términos de output por unidad de input de energía cinética o por hora - hombre de trabajo, se eleva el costo de producción.
Finalmente, la escala del agro-ecosistema puede variar desde pequeña, incluyendo el uso intensivo de la tierra, hasta grande, asociada a una superficie extensa de terreno. La escala depende también del grado de apertura del agro-ecosistema. Algunos, como en el caso de las economías agrícolas de subsistencia, son más auto-suficientes que otras. Éstas tienen poco o ningún otro subsidio de energía que el proporcionado por la labor humana y las herramientas de labranza manual. Otras, ejemplificadas como las más intensivas, no solo son muy abiertas y altamente subsidiadas sino que la escala de su operación puede ser global en términos de la distancia desde la cual provienen los subsidios de energía y hacia dónde los outputs (productos y residuos) son exportados.
El tipo de agro-ecosistema está determinado por un lado por el potencial ambiental y por otro por las condiciones sociales, económicas y políticas prevalecientes que repercuten en la demanda y en la factibilidad de los cultivos y ganadería que pueden ser producidos en una localidad.
