A medida que la agricultura evoluciona, se vuelve más intensiva y menos compleja. Eso significa campos más grandes, más tierras de cultivo y menos diversidad de cultivos con menos cultivos en rotación.
La teoría ecológica generalmente sostiene que la diversidad promueve la estabilidad en los sistemas biológicos. Ashley Larsen, profesora asistente de la Escuela de Ciencias y Gestión Ambiental Bren de la Universidad de California en Santa Bárbara, tenía curiosidad por saber cómo estos principios se traducen en paisajes agrícolas, en particular con respecto a las plagas de cultivos.
Larsen y su colega Frederik Noack, de la Universidad de Columbia Británica, analizaron 13 años de datos del condado de Kern, California, que encabeza constantemente las listas de los condados agrícolas más valiosos del país, y descubrieron que las tierras de cultivo menos diversas conducían a una mayor variabilidad en uso de pesticidas, así como a un pico más alto de aplicación de pesticidas. Sus hallazgos aparecen en la revista Nature Sustainability.
La idea de que una mayor diversidad estabiliza un ecosistema surgió alrededor de la década de 1940, relativamente temprano en el desarrollo de la ecología como campo. La teoría ha encontrado cierto escepticismo a lo largo de los años, y recientemente ha resurgido el interés en investigar esta relación.
El condado de Kern brindó una oportunidad fantástica para que los dos investigadores estudiaran el fenómeno; en este caso, cómo los cambios en la diversidad de cultivos y paisajes afectan a las poblaciones de plagas de cultivos.
"Estados Unidos ha visto un cambio hacia empresas agrícolas más grandes", dijo Larsen. "Entonces, en lugar de pequeñas granjas familiares, ahora tenemos conglomerados agrícolas mucho más grandes". Eso ha acompañado la tendencia de aumentar el tamaño de los campos y disminuir la diversidad de cultivos. Ella sospecha que todo esto se relaciona con los agricultores que se aprovechan de la economía de escala.
Aunque Kern mantiene extensos registros agrícolas, nadie rastrea las poblaciones de plagas per se. Esto significó que los investigadores tuvieron que usar un proxy: el uso de insecticidas. Sólo más tarde se dieron cuenta de cuánto amplió esta decisión las implicaciones de sus hallazgos.
"Una vez que se introducen insecticidas en el estudio, no se trata solo de diversidad y estabilidad en esta teoría ecológica", dijo Larsen. "Ahora tiene implicaciones para los impactos ambientales y la seguridad alimentaria".
Larsen y Noack revisaron los registros del condado desde 2005 hasta 2017 enfocándose en factores como el tamaño del campo, así como la cantidad y diversidad de tierras de cultivo. Lo que vieron pareció sincronizarse con sus predicciones. "Encontramos que el aumento de las tierras de cultivo en el paisaje y los campos más grandes generalmente aumentan el nivel y la variabilidad de los pesticidas, mientras que la diversidad de cultivos tiene el efecto contrario", escribieron los autores.
A medida que aumenta el tamaño del campo, el área se agranda más rápidamente que el perímetro. Esto significa que los campos más pequeños tienen perímetros proporcionalmente más grandes. Y un perímetro más grande puede significar una mayor afluencia de depredadores cercanos como pájaros, arañas y mariquitas que se alimentan de plagas agrícolas.
Los campos más pequeños también crean un hábitat más periférico para los depredadores y competidores que pueden mantener las poblaciones de plagas bajo control. Y dado que el centro de un campo más pequeño está más cerca del borde, los beneficios de la tierra periférica para reducir las plagas se extienden proporcionalmente hacia los campos pequeños.
Los paisajes con diversos cultivos y coberturas terrestres también se correlacionaron con una menor variabilidad y uso general de plaguicidas. Los diferentes cultivos en las proximidades fomentan una variedad de diferentes plagas. Aunque esto puede sonar mal, en realidad significa que ninguna especie podrá multiplicarse sin impedimentos.
"Si la agricultura se simplifica mucho, hay pocas cosas que detengan un gran brote de un tipo de plaga", dijo Larsen. "Si eres una plaga en un monocultivo y ese es tu cultivo anfitrión, tienes recursos alimenticios casi ilimitados".
Los hallazgos de Larsen y Noack sugieren de inmediato estrategias para aumentar la producción de alimentos mientras se minimiza el impacto de los pesticidas en la salud humana y el medio ambiente. El estudio no solo podría ayudar a los agricultores a tomar decisiones más informadas sobre el tamaño del campo y la diversidad de cultivos, sino también guiar las políticas con el objetivo de disminuir el uso de insecticidas.
La Agencia de Servicios Agrícolas del Departamento de Agricultura supervisa varios programas relacionados con la conservación que abordan una serie de problemas diferentes, incluida la preservación del hábitat. Larsen sugiere que adaptar estos esfuerzos a los matices de los diferentes tipos de cultivos podría proporcionar beneficios aún mayores.
Además, estos programas voluntarios se centran actualmente en los esfuerzos de los agricultores individuales. "Basándonos en nuestros resultados, debemos pensar, idealmente, en una escala de paisaje", dijo Larsen.
Es difícil desenredar los factores de confusión en la relación entre el uso de la tierra y el uso de insecticidas. Por ejemplo, los agricultores piensan mucho en cómo siembran sus cultivos, plantando potencialmente cultivos más valiosos en campos más grandes o áreas menos diversas, explicó Larsen. Al mismo tiempo, los agricultores invierten más en el control de plagas, incluidos los pesticidas químicos, para estos cultivos de alto valor, lo que dificulta diferenciar el efecto de las características del paisaje de estas decisiones difíciles de observar.
Los autores abordaron estas preocupaciones utilizando una combinación de técnicas tomadas de la literatura económica en un intento de establecer una comprensión más causal de la relación entre las características del paisaje y el uso de insecticidas.
California produce una variedad diversa de cultivos de alto valor, desde uvas y bayas hasta almendras y cítricos. Esto contrasta con regiones como el medio oeste y sus ondas ámbar de sólo grano. Los campos de cereales, como el maíz y el trigo, pueden extenderse a través de vastas franjas del corazón de Estados Unidos en monocultivos virtuales. Además, estos cultivos no son tan valiosos por acre.
Todos estos factores influyen en los riesgos asociados con las plagas y la economía de la aplicación de plaguicidas. "Por lo tanto, es difícil decir si estos resultados se traducirían bien en áreas con tierras de cultivo de muy bajo valor porque los incentivos para detectar realmente sus plagas podrían ser mucho menores", dijo Larsen.
Ha continuado investigando los efectos del uso de la tierra en la producción agrícola a escala regional y nacional. En un artículo reciente publicado en la revista Landscape Ecology, evaluó cómo los cambios en el uso de la tierra y el clima pueden afectar el uso de insecticidas en los EE. UU. Si bien se espera que ambos aumenten el uso futuro de insecticidas, la composición de los cultivos y las características de las granjas son muy influyentes.
Desafortunadamente, los datos a nivel nacional no brindan la misma información de alta resolución que el condado de Kern, explicó Larsen. Ella planea continuar su trabajo para cerrar la brecha de detalle y escala para comprender mejor cómo el uso de la tierra afecta las plagas agrícolas y el uso de pesticidas.
Más información: Ashley E. Larsen, Frederik Noack. Impact of local and landscape complexity on the stability of field-level pest control. Nature Sustainability, 2020; DOI: 10.1038/s41893-020-00637-8
Nota original: UC Santa Barbara