H. Gómez¹, F. Pomares¹, A. García¹, C. Baixauli², J. M. Aguilar², J. L. Porcuna³, M. J. Verdú¹, A. Hermoso¹, F. Tarazona¹, M. Estela¹, B. Cabot¹, T. Campos¹, D. Gómez de Barreda¹, R. Coscollá³.

1.- Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias (I. V. I. A.)
Apartado Oficial. 46113 Moncada (Valencia)

2.-Fundación Caja Rural Valencia. Apartado 194
46200 Paiporta (Valencia)

3.-Servicio de Sanidad Vegetal. Apartado 125
46460 Silla (Valencia)

ABSTRACT

An European research project (Vegineco) is being conducted during the last three years in different locations of the Valencian Community: Pilar de la Horadada, Elche, Paiporta, Almenara and Benicarló. The main objectives of this study is the development of sustainable farming systems (ecological and integrate vegetable production) focusing on high quality production and minimum environmental impact. The methodology used is that of prototyping. A comparison of results obtained during 1998 and 1999 in the two farming systems (ecological and integrated) located in the experimental farm of Fundación Caja Rural Valencia at Paiporta, on a set of selected parameters are shown in this work. In the ecological system the crop yields were in general satisfactory, giving an average decrease of about 6%, as compared to the integrated system. The produce quality, indicated by the first class category and the nitrate content, was somewhat better in the ecological system. The nutrient and organic matter balances were similar in both systems. But a dramatic reduction in the environmental impact (on soil, water and air) was found in the ecological system.

RESUMEN

Un proyecto experimental europeo (Vegineco) está siendo desarrollado durante los últimos tres años en diferentes localidades de la Comunidad Valenciana: Pilar de la Horadada, Elche, Paiporta, Almenara y Benicarló. Los principales objetivos de esta investigación son desarrollar sistemas de producción ecológica e integrada en cultivos hortícolas que hagan compatible la producción de cosechas de alta calidad con el mínimo impacto ambiental, utilizando la metodología de los prototipos. Los resultados obtenidos durante 1998 y 1999 en los dos sistemas (ecológico e integrado) que se comparan en la finca experimental de la Fundación Caja Rural Valencia en Paiporta, en una serie de parámetros seleccionados se presentan en este trabajo. En el sistema de producción ecológica los rendimientos de los cultivos implantados fueron en general satisfactorios, resgistrándose una disminución media en comparación a la producción integrada, de aproximadamente el 6%. La calidad de las cosechas evaluada en base al porcentaje de producción de 1ª clase y al contenido de nitratos, resultó ligeramente superior en el sistema ecológico. Los balances de nutrientes (nitrógeno, fósforo, potasio y magnesio) y materia orgánica fueron similares en ambos sistemas. Si bien se constató que en el sistema ecológico el impacto ambiental sobre el suelo, agua y aire resultó marcadamente inferior al registrado en la producción integrada.

INTRODUCCIÓN

El modelo de agricultura intensiva surgido a mediados del siglo XX propiciado por las innovaciones tecnológicas que dieron lugar a la llamada "Revolución Verde" tiene un enfoque fundamentalmente productivista, y se caracteriza por unas elevadas exigencias en insumos y energía fósil, provocando un alto impacto sobre la calidad ambiental, la salud humana, la estabilidad social, etc.

Como alternativa a la producción intensiva surgió hace varias décadas la agricultura ecológica (AE) que es un modelo sostenible (sustentable) que hace compatible la producción de alimentos de alta calidad con la estabilidad de los agroecosistemas. La agricultura ecológica tiene un enfoque multiobjetivo y debe ser capaz de integrar los parámetros agronómicos como el rendimiento y la calidad de las cosechas con otros relativos al medio ambiente abiótico, biodiversidad natural, paisaje, etc., sin olvidar la rentabilidad económica, aspecto determinante de la sustentabilidad.

En el proyecto europeo Vegineco (FAIR CT 96-2056) que venimos realizando durante los últimos tres años se pretende desarrollar sistemas de producción ecológica e integrada de cultivos hortícolas que hagan compatible la producción de cosechas de alta calidad con el mínimo impacto ambiental, haciendo uso de la metodología denominada "prototipos de sistemas agrarios", desarrollada en Holanda por Vereijken (1994) para cultivos extensivos.

En este trabajo se exponen algunos de los resultados obtenidos durante los dos primeros años del proyecto en dos sistemas: uno de producción ecológica y otro de producción integrada sobre diferentes parámetros como producción, calidad, contenido de nitratos, balances de nutrientes, materia orgánica e impacto ambiental.

MATERIAL Y MÉTODOS

Prototipos de sistemas agrarios.

La metodología de los prototipos consta de una fase previa en la que se realiza un amplio análisis de la situación y futuro del sector hortícola. Seguidamente se realiza el diseño del prototipo de sistema, con una configuración básica que incluye: la rotación de cultivos, el programa de nutrición, las medidas de protección, el laboreo y el manejo de la infraestructura ecológica.

Rotación de cultivos. Debe incluir un grupo de especies, normalmente, de distintas familias en un orden adecuado con el fin de obtener los efectos beneficiosos como son: mejorar la conservación y fertilidad del suelo, evitar las pérdidas de nutrientes, mejorar el control de los problemas de hierbas, plagas y enfermedades, etc. La rotación de cultivos de cuatro hojas, asignada inicialmente a los sistemas ecológico e integrado comparados en este estudio, se indica en la figura 1

Nutrición. La principal fuente de nutrientes en el sistema ecológico es la materia orgánica, procedente tanto de fuentes externas al sistema (estiércoles, compost, turba de los cepellones, etc.) como de internas (abonos verdes, residuos de los cultivos, humus del suelo, etc.). El programa de fertilización ecológica se enfoca hacia el mantenimiento o mejora de las aportaciones de materia orgánica en la época adecuada con el fin de lograr una alta fertilidad del suelo ( física, química y biológica), minimizando las pérdidas de nutrientes, particularmente, el nitrógeno.

Protección. La protección fitosanitaria en el sistema ecológico se basa principalmente en criterios preventivos (higiene de la parcela, diseño agroecológico del sistema, rotación de cultivos, elección varietal, etc.). No obstante, en los casos en que es necesario adoptar medidas directas de control fitosanitario se seleccionan los métodos a aplicar en base a sus efectos ambientales y ecológicos. Así, para el control de las hierbas, se opta por métodos físicos (mecánicos, manuales, etc.), para el control de plagas se utilizan barreras físicas como mallas, insecticidas biológicos, productos ecológicamente aceptables, y para el control de enfermedades se hace uso normalmente de azufre y productos cúpricos.

Parámetros indicadores

Rendimiento, se considera la producción comercial total, expresándose en t/ha o unidades/ha.

Calidad comercial, se establece en base al porcentaje de producción de 1ª clase.

Contenido en nitratos, se determina en la porción comestible, expresándose en mg NO₃^- / kg materia fresca.

Balance de nutrientes. Se calculan teniendo en cuenta las aportaciones de nitrógeno fósforo, potasio y magnesio, a través de las distintas fuentes: abonos orgánicos, fertilizantes minerales y agua de riego, y de las pérdidas derivadas de las exportaciones por la cosecha recolectada y por los residuos de los cultivos sacados de las parcelas.

Balance de materia orgánica. Los coeficientes isohúmicos (k₁) utilizados han sido: estiércol: 0,5, turba de cepellones 1.0, abonos verdes 0,25 y residuos de cultivos: 0,15-0,20, según el grado de lignificación. El coeficiente de mineralización (k₂) de la materia orgánica del suelo ha sido 0,02.

Impacto ambiental sobre el suelo. Está relacionado con la persistencia de los productos aplicados en el suelo, y se calcula a partir de la suma global de cantidades resultantes de la vida media de las materias activas aplicadas.

Impacto ambiental sobre el aire. Se estima en función de la volatilidad de los productos aportados, y se calcula a partir de sus coeficientes de emisión, que dependerán de la presión de vapor, y de las dosis de materias activas aplicadas.

Impacto sobre el agua. La susceptibilidad a la lixiviación de los productos fitosanitarios aplicados se ha calculado según modelo de Van der Zee y Boesten (1991).

Análisis y mejora del prototipo.

El método se mejora progresivamente mediante el método de "ensayo y error". Así anualmente los resultados obtenidos en cada uno de los parámetros se comparan con los valores que se deseaba alcanzar, averiguando las causas de los posibles fallos, para introducir las modificaciones oportunas en alguna de las técnicas de cultivo (métodos) que configuran el sistema. Cuando el sistema ya se ha perfeccionado, operación que requiere varios años, se divulgan las características del sistema a los profesionales del sector para su utilización.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Rendimiento

Los resultados obtenidos en ambos sistemas de producción se exponen en la Tabla 1. Puede observarse que en algunos cultivos como hinojo (1998) el sistema ecológico fue mucho más productivo que el integrado, en otros casos: alcachofa, coliflor, hinojo (1999), judía verde y sandía (1998) ambos sistemas produjeron rendimientos bastante similares, y en dos cultivos: lechuga y sandía (1999) la producción ecológica fue más baja que la integrada. Globalmente puede indicarse que el sistema ecológico presentó una disminución media en el rendimiento relativo de un 6% con respecto a la producción integrada. Esta cifra es similar a la hallada por otros autores (Stanhill, 1990), pero considerablemente más baja que la indicada por autores como Fink (1998) que asignaba a la producción ecológica una disminución de producción de 30 – 50%.

Teniendo en cuenta que la fertilización realizada en los dos sistemas fue similar, cabe inferir que las diferencias de rendimiento constatadas en los sistemas estudiados son atribuibles principalmente al efecto de los agentes causantes de plagas y enfermedades.

Calidad comercial

Los porcentajes de producción de 1ª clase en cada uno de los cultivos implantados se presentan en la Tabla 2. Al igual que en el caso de los rendimientos, el efecto del sistema de producción sobre la calidad comercial varió según el cultivo y campaña. No obstante, cabe destacar que algunos cultivos como hinojo, el sistema ecológico registró una mayor proporción de producción de 1ª clase, y globalmente la calidad comercial de los productos ecológicos resultó un 7% superior a la de los productos integrados.

Contenido de nitratos

La cantidad de nitratos ingerida mediante las hortalizas puede alcanzar el 70% de los nitratos tomados por los seres humanos. (Lampkin, 1992) Una fertilización orgánica equilibrada puede resultar interesante para lograr cultivos con menor contenido de nitratos que con la fertilización mineral.

Los resultados obtenidos en este estudio se muestran en la Tabla 3, pudiendo observarse que en general los valores registrados en los productos ecológicos fueron algo más bajos que los productos integrados.

Balance de nutrientes y materia orgánica

Nitrógeno. A pesar de que no fue necesario aportar fertilizantes minerales en ninguno de los dos sistemas, se observó un alto excedente de nitrógeno tanto en las parcelas ecológicas como en las integradas, siendo similares los valores obtenidos en ambos sistemas (Tabla 4). Estos resultados son atribuibles al nitrógeno suministrado por el estiércol, así como al alto contenido de nitratos en el agua de riego, procedente de un pozo subterráneo.

Fósforo. A tenor de que el fósforo asimilable en el suelo registró unos valores superiores al rango considerado adecuado, se optó por suprimir la fertilización fosforada mineral. Pese a ello, en el año 1998 el aporte de fósforo excedió a las exportaciones de los cultivos, resultando un superávit de este nutriente (Tabla 4), sin embargo, en el año siguiente ya se obtuvo un déficit o balance negativo como pretendíamos, con objeto de provocar una disminución en la reserva de fósforo asimilable y aproximarla a los valores agronómicamente deseables.

Potasio. En este caso también se suprimió la aportación de fuentes minerales de potasio en ambos sistemas de producción, ya que los niveles de potasio asimilable en el suelo también resultaron altos. A pesar de ello, en el año 1998 ambos sistemas registraron un excedente, si bien en el año 1999 ya se obtuvo un balance considerablemente negativo (Tabla 4), como pretendíamos con el fin de reducir la reserva de potasio asimilable y ajustarla a los valores deseables.

Magnesio. Dado que el agua de riego utilizada tenía un alto contenido de magnesio, y ante las bajas exportaciones de este nutriente, por los distintos cultivos, se obtuvo un balance altamente positivo en ambos sistemas de producción (Tabla 4).

Materia orgánica. El balance de materia orgánica humificada incluyendo por una parte las aportaciones generadas por las distintas fuentes externas e internas, y por otra las pérdidas por mineralización u oxidación de la materia orgánica del suelo, indica que en los dos sistemas estudiados se obtuvo un considerable excedente, tanto en el año 1998 como en el 1999 (Tabla 5). El humus generado en el sistema ecológico fue similar al registrado en el sistema integrado, lo que es atribuible a que ambos sistemas recibieron la misma fertilización orgánica.

Impacto ambiental.

Las cantidades de materia activa aportadas con los productos fitosanitarios (agrotóxicos) para el control de las hierbas, plagas y enfermedades, así como su impacto potencial sobre el suelo, agua y aire se presentan en la Tabla 6.

En cuanto a las dosis de fitosanitarios expresadas en kg/ha de materia activa, en forma de herbicidas, insecticidas y fungicidas, al conjunto de cultivos implantados en ambos sistemas productivos, cabe indicar que a pesar de que en el sistema ecológico se aportaron cantidades de materia activa similares a las aportadas en el sistema integrado, dado que los productos utilizados fueron principalmente aceite mineral, azufre y derivados del cobre, su impacto ambiental sobre el suelo, agua y aire fue marcadamente más bajo que le obtenido en la producción integrada, siendo destacable señalar los efectos contaminantes nulos sobre el suelo y el agua con los productos aplicados en el sistema ecológico.

CONCLUSIONES

En base a los resultados obtenidos en este estudio cabe indicar las siguientes conclusiones:

1º. El sistema ecológico ha permitido obtener una productividad satisfactoria en una rotación de cultivos hortícolas constituida por patata-lechuga-hinojo-lechuga-avena-alcachofa-judía verde-cebolla-sandía-coliflor. La productividad global ha sido un 6% inferior a la obtenida en el sistema integrado.

2º.Los productos ecológicos han resultado con una calidad (% cosecha 1ª y contenido de nitratos) ligeramente superior a la obtenida mediante la producción integrada.

3º. El balance de nutrientes y materia orgánica ha resultado similar en los dos sistemas de producción estudiados.

4º. Los productos fitosanitarios aportados en el sistema ecológico han dado lugar a una marcada disminución en el impacto ambiental sobre el suelo, agua y aire.

REFERENCIAS

Lampkin, N., 1992. Organic farming. Farming press. Ipswich, United Kingdom.

Stanhill, G. 1990. The comparative productivity of organic agriculture. Agriculture, Ecosystems and Environment, 30:1-26.

Vereijken, P. 1994. Designing prototypes. Progress reports of reseach network on integrated and ecological arable farming systems for EU and associated countries (concerted action AIR 3-CT927705). AB-DLO, Wageningen, 87 pp.

Zee, E.A.T.M. van der, Boesten, J.T.J., 1991. Effects of soil heterogeneity on pesticide leaching to groundwater. Water Resources Research, vol 27, (12):3051-3063.

Figura 1.-Rotación de cultivos seguida en los sistemas de producción ecológica e integrada en Paiporta

AÑO: 1999

INVIERNO

PRIMAVERA

VERANO

OTOÑO

Año

Parcela

Enero

Feb.

Marzo

Abril

Mayo

Junio

Julio

Agosto

Sept.

Oct.

Nov.

Dic.

1

II/D

Patata

Lechuga

Hinojo

2

III/A

Lechuga

Avena

Alcachofa

3

IV/B

Alcachofa

Judía verde

Cebolla

4

I/C

Cebolla

Sandía

Coliflor

Tabla 1. Rendimientos de los distintos cultivos en los sistemas ecológico e integrado
Cultivo	Unidades	Valor	Año 1998		Año 1999
		deseado	Integrado	Ecológico	Integrado	Ecológico
Alcachofa	t / ha	15	-	-	17,6	17,1
Coliflor	piezas / ha	18000	-	-	28971	28473
Hinojo	t / ha	21	15,6	18	32,1	31,9
Judía verde	t / ha	10	-	-	7,3	7,3
Lechuga 1	piezas / ha	42000	-	-	32434	0
Lechuga 2	piezas / ha	42000	23581	20037	0	0
Lechuga 3	piezas / ha	42000	29900	23557	Eliminado	Eliminado
Cebolla	t / ha	84	-	-	0	0
Patata	t / ha	42	-	-	56,4	49,4
Sandía	t / ha	72	70,3	68,3	85,7	65,9

Tabla 2. Calidad comercial (% clase 1ª) en los distintos cultivos de los sistemas ecológico e integrado
Cultivo	Unidades	Valor	Año 1998		Año 1999
		deseado	Integrado	Ecológico	Integrado	Ecológico
Alcachofa	% Clase 1ª	75	-	-	100	100
Coliflor	% Clase 1ª	80	-	-	96	97
Hinojo	% Clase 1ª	100	59	78	43	68
Judía verde	% Clase 1ª	90	-	-	100	100
Lechuga 1	% Clase 1ª	90	-	-	100	0
Lechuga 2	% Clase 1ª	90	39	33	0	0
Lechuga 3	% Clase 1ª	90	57	49	Eliminado	Eliminado
Cebolla	% Clase 1ª	100	-	-	0	0
Patata	% Clase 1ª	100	-	-	100	100
Sandía	% Clase 1ª	100	94	100	100	100

Tabla 3. Contenido de nitratos en los distitos cultivos de los sistemas ecológico e integrado
Cultivo	Unidades	Valor	Año 1998		Año 1999
		deseado	Integrado	Ecológico	Integrado	Ecológico
Alcachofa	ppm	2500	-	-	117	138
Coliflor	ppm	2500	-	-	232	200
Hinojo	ppm	2500	3446	3969	3408	1768
Judía verde	ppm	2500	-	-	196	221
Lechuga 1	ppm	2500	-	-	432	311
Lechuga 2	ppm	2500	996	1127	624	541
Lechuga 3	ppm	2500	715	542	Eliminado	Eliminado
Cebolla	ppm	2500	-	-	-	-
Patata	ppm	2500	-	-	302	426
Sandía	ppm	2500	116	129	177	77

Tabla 4. Balance de nutrientes en los sitemas ecológico e integrado
Fuente			Nitrógeno (kg N / ha)		Fósforo (kg P2O5 / ha)		Potasio (kg K2O / ha)		Magnesio (kg MgO/ha)
			Integrado	Ecológico	Integrado	Ecológico	Integrado	Ecológico	Integrado	Ecológico
A ñ o 1 9 9 8	Entradas
		Abonos orgánicos	151	151	73	73	181	181	52	52
		Fertilizantes minerales	0	0	0	0	0	0	0	0
		Agua de riego	154	151	-	-	5	4	267	282
		Total	305	302	73	73	186	185	319	334
	Salidas
		Cosecha + residuos	58	59	18	19	127	131	10	11
	Superávit		247	243	55	54	59	54	309	323
A ñ o 1 9 9 9	Entradas
		Abonos orgánicos	50	50	24	24	60	60	17	17
		Fertilizantes minerales	0	0	0	0	0	0	0	0
		Agua de riego	506	477	-	-	15	16	905	875
		Total	556	527	24	24	76	77	922	892
	Salidas
		Cosecha + residuos	148	127	51	43	255	203	23	18
	Superávit		408	400	-27	-19	-179	-126	899	874

Tabla 5. Balance de materia orgánica en los sitemas ecológico e integrado
			Integrado		Ecológico
Fuente de humus			Humus producido	%	Humus producido	%
			(kg / ha)		(kg / ha)
A ñ o 1 9 9 8	Externas
		Abonos orgánicos	2767	83	2767	81
		Cepellones	143	4	143	4
	Internas
		Residuos de cultivos	430	13	506	15
		Abono verde	0	0	0	0
	Aporte total		3340	100	3416	100
	Pérdida por mineralización		839		994
	Superavit		2501		2422
A ñ o 1 9 9 9	Externas
		Abonos orgánicos	922	2	923	30
		Cepellones	301	10	301	10
	Internas
		Residuos de cultivos	1803	58	1755	57
		Abono verde	106	3	107	3
	Aporte total		3133	100	3086	100
	Pérdida por mineralización		1440		1476
	Superavit		1693		1610

Tabla 6. Impacto ambiental sobre el suelo, aire y agua de los productos fitosanitarios aplicados en los sitemas ecológico e integrado
Producto		Materia activa (kg / ha)		Impacto sobre el suelo(kg . dias)		Impacto sobre el aire(kg Pa)		Impacto sobre el agua (ppb)
fitosanitario
		Integrado	Ecológico	Integrado	Ecológico	Integrado	Ecológico	Integrado	Ecológico
A ñ o 1 9 9 8
	Herbicidas	0	0	0	0	0	0	0	0
	Fungicidas	5,11	2,55	2,62	0	0,69	0,48	0,26	0
	Insecticidas	5,71	4,8	35,15	0	1,91	0,38	0	0
	Total	10,82	7,35	37,77	0	2,6	0,86	0,26	0
A ñ o 1 9 9 9
	Herbicidas	0,66	0	112,86	0	0,33	0	6,37	0
	Fungicidas	3,03	3,43	71,15	0	0,23	0,27	22,95	0
	Insecticidas	17,67	19,46	98,95	0	1,64	0,16	4,5	0
	Total	21,44	22,89	282,96	0	2,2	0,43	33,82	0