Seguridad alimentaria en África: ¿cultivar leguminosas para usar menos fertilizantes minerales?

Para aumentar los rendimientos de cereales en África, la producción de abonos verdes a través del cultivo de leguminosas es prometedora. Pero quedan algunos obstáculos.

Acabar con el hambre para 2030 es uno de los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la ONU. Un desafío importante en el África subsahariana, donde un tercio de los hogares aún se encuentran en situación de inseguridad alimentaria. Para satisfacer la demanda de la creciente población de África, la necesidad un aumento significativo en el rendimiento de los cereales.) es ampliamente aceptado.

Estos últimos están severamente limitados en la región debido al agotamiento de las reservas de nutrientes del suelo después de décadas de cultivo continuo bajo una fertilización insuficiente, resultado a su vez del bajo uso de fertilizantes minerales y las bajas biomasas disponibles para la fertilización orgánica.

Actualmente, la cantidad de nitrógeno aplicada debe multiplicarse por 15 para alcanzar un nivel de rendimiento de cereales compatible con seguridad alimentaria.

Nutrientes valiosos en abonos verdes

Los fertilizantes minerales son uno de los medios para aumentar la disponibilidad de nitrógeno para los cultivos. Si bien son cruciales para aumentar el rendimiento de los cereales, pueden dañar el medio ambiente si se usan en exceso y su precio suele ser demasiado alto para los agricultores, ya que la interrupción de los mercados mundiales vinculada a la guerra en Ucrania ha agravado la restricción.

El nitrógeno es abundante en la atmósfera y las leguminosas tienen la capacidad única de fijar este nitrógeno atmosférico en los tejidos de sus plantas a través de la simbiosis con las bacterias. Cultivarlos antes que los cereales enterrando sus residuos antes de la siembra podría aportar al suelo cantidades sustanciales de nitrógeno y optimizar el uso de fertilizantes minerales necesarios para obtener un mejor rendimiento de los cereales.

Un efecto bien conocido en los sistemas templados y tropicales, pero que puede variar mucho de un año a otro. Con un aumento de la temperatura, los residuos de las leguminosas se descompondrán más rápido, mientras que en caso de lluvias intensas, el nitrógeno obtenido por la descomposición de los residuos podría lixiviarse y perderse en el cultivo.

Fertilizantes, clima y cultivo de arroz en Madagascar

Durante más de 20 años, Fofifa y Cirad (dos institutos de investigación de Madagascar y Francia respectivamente) han estado explorando varias vías destinadas a intensificar de manera sostenible la producción de la agricultura malgache y aumentar los ingresos de los hogares.

En este reciente estudio, cuestionamos la conveniencia de reemplazar parte de los fertilizantes minerales utilizados para aumentar los rendimientos, por el uso de abonos verdes para el cultivo de arroz de secano en Madagascar. La política general del Estado en Madagascar planes para aumentar la producción de arroz para asegurar la autosuficiencia alimentaria del país.

Sin embargo, la saturación de las llanuras aluviales bajas donde se cultiva arroz de regadío y el reciente desarrollo y difusión de variedades tolerantes a la altitud han llevado a una rápida expansión del cultivo de arroz de secano en la región de las Tierras Altas: en 2011, El 71% de los agricultores cultivan arroz de secano.

Pero actualmente están recibiendo una rendimiento medio de 1,6 t/ha, muy por debajo del rendimiento máximo de alrededor de 4 a 6 t/ha que se puede obtener en estaciones de investigación en condiciones experimentales, es decir, cuando los nutrientes no son limitantes y los bioagresores -plagas, enfermedades, malezas- son dominados.

Mucuna y Crotalaria

Según nuestra experiencia, el abono verde cultivado era una combinación de las leguminosas 'Mucuna' y 'Crotalaria'. Gracias al crecimiento y arquitectura complementarios de las partes aéreas, estas dos plantas pueden producir una gran cantidad de biomasa vegetal y así fijar nitrógeno atmosférico. Este abono verde se cultivó durante la temporada de lluvias del primer año de una rotación de dos años basada en arroz de secano, cuyos residuos se incorporaron luego al suelo, antes de la labranza y siembra del arroz en la siguiente temporada de crecimiento.

La rotación se repitió dos veces a efectos del experimento y se comparó con un monocultivo de arroz. Realizamos un extenso seguimiento de este experimento, midiendo la cantidad de nitrógeno en el suelo y en las plantas, la dinámica de crecimiento del arroz, la biomasa producida y el rendimiento del grano. Los datos recopilados permitieron adaptar un modelo de simulación de cultivos al caso del arroz de secano en Madagascar, con el fin de reproducir el impacto de la incorporación de abono verde y su descomposición en el crecimiento del arroz.

Un modelo prometedor

Luego, el modelo se utilizó para explorar los posibles beneficios del abono verde en el crecimiento del arroz, durante 24 temporadas hipotéticas de cultivo de arroz, construidas con base en las mediciones climáticas correspondientes a nuestra región de estudio, durante un período de 1994 a 2018. En este experimento virtual, establecimos la cantidad de abono verde incorporado al suelo antes del cultivo del arroz a 6 t/ha (es decir, 140 kg de nitrógeno) en función de lo que se obtuvo en el campo.

Según nuestros hallazgos, el cultivo y la integración de abonos verdes ahorraron parte del fertilizante mineral necesario para mejorar el rendimiento del arroz. Fijamos el rendimiento objetivo en 3,7 t/ha, es decir, el 75 % del rendimiento máximo obtenido en los experimentos en la estación. Este rendimiento de referencia se alcanzó con 40 kg/ha de nitrógeno proporcionado por el fertilizante mineral cuando se añadió el abono verde al suelo. En comparación, se necesitaba más del doble de esa cantidad, o 100 kg de nitrógeno por hectárea, sin el uso de abono verde.

Compromisos por hacer

Sin embargo, esta práctica prometedora requiere ajustes significativos para permitir su implementación dentro de las granjas familiares malgaches. Se deben considerar tres aspectos principales.

Premièrement, les années de forte pluviométrie, les bénéfices de l'engrais vert sur la productivité du riz n'ont pas été constatés : l'azote supplémentaire apporté par la décomposition de l'engrais vert a été lessivé et n'était plus disponible pour el arroz. Esto requiere, por tanto, una gestión dinámica de residuos y fertilizantes, y una necesidad de asesoramiento técnico para adaptar la oferta a las necesidades de la planta.

En segundo lugar, el aumento de la productividad del arroz que permitió el abono verde no compensó por completo la pérdida de rendimiento del arroz debida al cultivo del abono verde. Si los agricultores quieren cultivar abono verde, deben dedicar parte de su tierra a este cultivo; de lo contrario, esta parte se usaría para cultivar arroz para la autosuficiencia alimentaria del hogar. Se podrían implementar mecanismos de incentivos para compensar esta pérdida porque el cultivo de estos fertilizantes en rotación puede rendir varios servicios no desdeñables (mejor manejo de plagas, nematodos y malezas, mejora de la fertilidad del suelo a lo largo del tiempo, mantenimiento de la biodiversidad.

Finalmente, los residuos de cosecha generalmente se dejan en la parcela y son pastoreados por el ganado de la región. Esto requiere, por tanto, disponer de soluciones alternativas para la alimentación del ganado, desarrollar los sectores adecuados para garantizar el abastecimiento de estos ganaderos que muchas veces se encuentran alejados de las infraestructuras, pero también que existan mecanismos, también aquí, para compensar este gasto adicional cuya explotación la mayoría permanece con menos de 540 € al año por trabajador agrícola.

Legumbres de doble propósito

La restricción de precipitaciones puede superarse ajustando la fecha de incorporación del abono verde y la fecha de siembra del arroz para sincronizar mejor la descomposición del abono verde y el crecimiento del cultivo. El modelo que calibramos puede ayudar a hacer tal evaluación in silico.

La pérdida de producción de alimentos debido a la producción de abono verde podría compensarse en parte cultivando una leguminosa de grano que proporcione alimento al agricultor (por ejemplo, maní) con el abono verde. Los experimentos en el sur de África están actualmente dedicados a la evaluación de estas rotaciones de leguminosas 'dual'.

Pero habría que asegurarse de que exista un mercado para estas producciones y de un precio suficientemente remunerador. Finalmente, el cultivo de leguminosas de doble uso (que produzcan tanto grano como forraje) podría ser uno de los elementos necesarios en el compromiso a encontrar para mejorar la fertilidad del suelo y proporcionar forraje.

El tiempo se acaba, pero estamos convencidos de que el cambio puede darse rápidamente para transformar el actual sistema de cultivo de cereales hacia una mayor productividad y sostenibilidad. Las soluciones, como los abonos verdes, existen, pero los extensionistas, los investigadores, los actores de la cadena de valor y los formuladores de políticas deben ayudar a los agricultores a invertir en aquellas técnicas que maximizarán la producción a corto plazo, pero que serán más sostenibles a largo plazo.

Las últimas décadas han visto el surgimiento de muchos investigadores africanos talentosos. Ahora corresponde a los líderes tomar las decisiones.

Lalaina Ranaivoson, Investigador en agronomía, CIRAD; aude ripoche, Investigador en agronomía de sistemas de cultivo y modelador, CIRAD; Francois Afholder, Investigador principal en Agroecología y unidad de investigación de intensificación sostenible, CIRAD; gatien falconnier, Ingeniero Agrónomo Ecologista, CIRAD y Luisa Leroux, PhD, científico de teledetección, CIRAD

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