El cultivo de varios cultivos alimentarios juntos es una práctica agrícola más sostenible que imita a las comunidades de plantas silvestres altamente productivas. Este proceso, conocido como cultivo intercalado, aprovecha las características complementarias de diferentes tipos de cultivos para maximizar la producción y minimizar la necesidad de fertilizantes y otras prácticas dañinas para el medio ambiente. Por ejemplo, los pueblos indígenas de América del Norte han cultivado maíz, frijoles y calabazas juntos durante mucho tiempo para maximizar el rendimiento de cada planta y reducir la necesidad de riego o fertilizantes.

"Sin embargo, la mayoría de los cultivos comerciales se han mejorado para obtener rasgos que los hacen altamente productivos en entornos de monocultivo", explica la autora principal, Laura Stefan, ex Ph.D. estudiante en ETH Zurich y ahora investigador postdoctoral en Agroscope, el Instituto de Investigación Agrícola de la Confederación Suiza. "Es posible que estos cultivos no sean adecuados para crecer en sistemas de cultivos múltiples, lo que puede reducir los beneficios de los cultivos intercalados".

Para aprender más sobre la capacidad de adaptación de los diferentes cultivos, el equipo cultivó especies de trigo, avena, lentejas, lino, camelina y cilantro en pequeñas parcelas. Las parcelas incluían 13 combinaciones de dos especies, cuatro mezclas de cuatro especies diferentes, plantas que crecían individualmente o en parcelas de una sola especie, en parcelas fertilizadas o no fertilizadas. El equipo repitió los experimentos durante tres años consecutivos, cada año usando semillas recolectadas de las parcelas del año anterior para evaluar los efectos generacionales del cultivo en diferentes sistemas. En el tercer año, midieron las características y la productividad de las plantas.

Descubrieron que las plantas cultivadas en el mismo entorno de cultivos múltiples durante dos generaciones se adaptaron para competir menos y cooperar más entre sí. Sin embargo, la ventaja de rendimiento de estos cultivos de especies múltiples en comparación con los cultivos de monocultivo solo aumentó en las parcelas fertilizadas. Durante dos generaciones, las plantas cultivadas juntas en monocultivos o parcelas de especies mixtas crecieron más. También produjeron hojas "más baratas" o más delgadas, lo que indica una estrategia de crecimiento asociada con una rápida producción de biomasa.

"Nuestro estudio muestra que los cultivos anuales se adaptan rápidamente para ser más cooperativos en solo dos generaciones, pero esto no conduce a mayores ventajas de rendimiento sin fertilizantes", dice la coautora Nadine Engbersen, quien trabajó en el estudio como Ph.D. estudiante del Instituto de Ciencias Agrícolas de ETH Zurich, Suiza. "Inesperadamente, todas las plantas crecieron para tener rasgos más similares en lugar de especializarse para llenar un nicho único".

Los autores sugieren que el corto período de tiempo del estudio, de solo tres años, puede explicar por qué no se produjo una mayor diferenciación. Es poco probable que ocurrieran muchos cambios genéticos durante ese tiempo. Sin embargo, la selección genética de genotipos particulares podría haber ocurrido para aquellas especies con variación genotípica existente. Además, las modificaciones epigenéticas que activan o desactivan los genes pueden explicar algunas de las adaptaciones observadas en las plantas. Los microbios o los recursos de nutrientes que se transmiten de una generación de plantas a la siguiente a través de las semillas también pueden explicar algunas de estas rápidas adaptaciones.

Los estudios a más largo plazo pueden observar más adaptaciones causadas por mutaciones genéticas o recombinación genética, el reordenamiento de las secuencias de ADN de las plantas. Los resultados actuales sugieren que la cría selectiva podría dar lugar a características que optimicen la cooperación y el rendimiento en parcelas de varias especies.

"Nuestros hallazgos tienen implicaciones importantes para el cambio hacia una agricultura más diversificada", concluye el autor principal Christian Schöb, Jefe del Grupo de Ecología Agrícola, anteriormente en ETH Zurich y ahora en la Universidad Rey Juan Carlos. "Sugieren que la reproducción de plantas para crecer en parcelas de especies mixtas puede mejorar aún más los rendimientos y reducir la necesidad de fertilizantes y otras prácticas dañinas".

La investigación fue publicada en eLife . + Explora más

Cultivos mixtos para un mayor rendimiento