Person: Francois, I.
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Francois, I.
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- Conservation agriculture, improving soil quality for sustainable production systems?(CIMMYT, 2012) Verhulst, N.; Francois, I.; Govaerts, B.Human efforts to produce ever-greater amounts of food leave their mark on the environment. Persistent use of conventional farming practices based on extensive tillage, especially when combined with removal or in situ burning of crop residue, has magnified soil erosion losses and the soil resource base has been steadily degraded. It has been estimated that human activity is responsible for the loss of 26 billion tons of topsoil per year, which is 2.6 times the natural rate of soil degradation. Erosion has been estimated to cause USD $44 billion a year in damage to farmland, waterways, infrastructure, and health. Crop yields in the US would drop 8% per year if farmers failed to replace lost nutrients and water (Pimentel et al., 1995). Another direct consequence of farmers’ persistent use of traditional production practices is rapidly increasing production costs; the costs of inputs such as improved varieties and fertilizers continue to increase and farmers make inefficient use of them.
Publication - Eficiencia del uso de nitrógeno y optimización de la fertilización nitrogenada en la agricultura de conservación(CIMMYT, 2015) Verhulst, N.; Francois, I.; Grahmann, K.; Cox, R.; Govaerts, B.La población mundial se incrementa y las dietas van cambiando para incluir más carne. Debido a que el ganado tiene una dieta mayoritariamente basada en cereales, esto significa que la producción mundial de cereales debe duplicarse para el año 2050 para cumplir con las demandas de la población en aumento y los cambios en las dietas. Durante los últimos 50 años, la aplicación de fertilizantes nitrogenados se ha incrementado 20 veces y se prevé que su aplicación se incremente a 180 millones de toneladas para 2030. Asimismo, los precios de los fertilizantes nitrogenados han subido más de 2.5 veces en la última década. El uso y eficiencia de los fertilizantes nitrogenados es muy diferente dependiendo del tipo de medio ambiente: En ambientes de altos insumos, para el uso de fertilizantes minerales, es esencial un modelo eficiente y que no contamine para prevenir la fertilización nitrogenada excesiva. Los excesos pueden causar la lixiviación de NO3-N, lo que da como resultado la eutrofización de cuerpos de agua (crecimiento vegetal excesivo o descomposición debida a nutrientes extra en el agua) y la destrucción de ecosistemas acuáticos. La aplicación excesiva de fertilizantes nitrogenados también incrementa las emisiones ambientalmente dañinas de NOx/N2O. En todo el mundo, la eficiencia del uso de nitrógeno (EUN, véase más adelante) promedia 33 % en cereales, lo que indica un importante potencial para mejorar. En ambientes de temporal de baja productividad, en donde el uso de fertilizantes es marginal y la productividad de cereales es baja, el enfoque debería estar sobre el incremento en el rendimiento y la calidad mediante la aplicación de fertilizantes nitrogenados moderada y eficiente más que en la aplicación excesiva. La calidad de los granos pequeños es determinada principalmente por la concentración de nitrógeno en el grano. Mientras más alta sea la concentración de nitrógeno, mayor será la ganancia del agricultor, con la condición de que los agricultores sean remunerados por la mayor calidad, lo cual no siempre es el caso. Se ha propuesto a la agricultura de conservación como una combinación de principios de manejo para mejorar la eficiencia en el uso del agua, reducir la erosión del suelo y conservar recursos tales como el tiempo, trabajo y combustibles fósiles de los agricultores. Esto se basa en tres componentes importantes: 1. Movimiento mínimo del suelo, menos o ninguna operación de labranza. 2. Retención parcial de residuos de las cosechas como cobertura del suelo. 3. Rotación de cultivos económicamente viables. Se ha encontrado que la agricultura de conservación cambia la calidad física, química y biológica del suelo en comparación con las prácticas convencionales que incluyen labranza y, por lo tanto, afectan el ciclo del nitrógeno en el suelo (véase también el material Agricultura de conservación, ¿mejora la calidad del suelo a fin de obtener sistemas de producción sustentables?). Por lo tanto, es probable que la fertilización nitrogenada tenga un efecto diferente sobre los cultivos que crecen en condiciones de agricultura de conservación y, por lo tanto, se tenga que ajustar la fertilización en los sistemas de cultivo basados en la agricultura de conservación.
Publication - Agricultura de conservación y captura de carbono en el suelo: entre el mito y la realidad del agricultor(CIMMYT, 2015) Verhulst, N.; Francois, I.; Govaerts, B.Los esfuerzos humanos para producir cantidades cada vez mayores de alimentos dejan su marca en el ambiente. El uso persistente de prácticas agrícolas convencionales con base en la labranza extensiva, especialmente cuando se combinan con el retiro o quema de los residuos del cultivo, han magnificado las pérdidas por erosión del suelo y el recurso suelo se ha degradado constantemente. Otra consecuencia directa del uso persistente de prácticas de producción tradicionales por los agricultores es el rápido incremento de los costos de producción; los costos de los insumos tales como variedades mejoradas y fertilizantes continúan incrementándose y los agricultores hacen un uso ineficiente de estos. A pesar de la disponibilidad de variedades mejoradas con un mayor potencial de rendimiento, no se logra el incremento potencial en la producción debido a los malos sistemas de manejo de cultivos. En la actualidad, se ha empezado a entender que la agricultura no solo debe tener una alta productividad, sino también ser sustentable. Se ha propuesto a la agricultura de conservación como un conjunto de principios de manejo ampliamente adaptado que pueden asegurar una producción agrícola más sustentable. La agricultura de conservación es un concepto más amplio que la labranza de conservación, un sistema donde al menos 30 % de la superficie del suelo está cubierta con residuos del cultivo anterior, después de la siembra del próximo cultivo. En la agricultura de conservación, el énfasis no solo cae sobre el componente de la labranza sino sobre la combinación de los siguientes tres principios: 1. Reducción en labranza: El objetivo es lograr un sistema con cero labranza (es decir, sin labranza) pero el sistema puede involucrar sistemas de siembra con labranza controlada que, por lo general, no perturben más del 20-25 % de la superficie del suelo. 2. Retención de cantidades suficientes de residuos del cultivo y cobertura de la superficie del suelo: El objetivo es la retención de suficientes residuos sobre el suelo para: proteger el suelo de la erosión hídrica y eólica; reducir los escurrimientos de agua y la evaporación; mejorar la productividad del agua; y mejorar las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo asociadas con una productividad sustentable a largo plazo. 3. Uso de rotación de cultivos: El objetivo es usar una rotación de cultivos diversificados para: ayudar a moderar/mitigar posibles problemas de malezas, enfermedades y plagas; utilizar los efectos benéficos de algunos cultivos sobre las condiciones del suelo y sobre la productividad del próximo cultivo; y proporcionar a los agricultores opciones económicamente viables que minimicen los riesgos. Estos principios de la agricultura de conservación son aplicables a una amplia variedad de sistemas de producción de cultivos desde condiciones con baja productividad, en temporal hasta condiciones con alta productividad en riego. Sin embargo, la aplicación de los principios de la agricultura de conservación será muy diferente de un sistema de producción a otro. Es necesario identificar los componentes del manejo tales como las tácticas de control de plagas y malezas, estrategias de manejo de nutrientes y rotación de cultivos, entre otros, por medio de investigación aplicada con la participación activa de los agricultores. La agricultura de conservación ha sido promovida como una práctica agrícola que incrementa la sustentabilidad agrícola y está asociada con el potencial de reducir las emisiones de gases con efecto invernadero. Sin embargo, hay informes contrastantes sobre el potencial de prácticas de agricultura de conservación para la captura de carbono (es decir, el proceso de sustraer el dióxido de carbono, CO2, de la atmósfera y depositarlo en el suelo).
Publication - Agricultura de conservación, ¿mejora la calidad del suelo a fin de obtener sistemas de producción sustentables?(CIMMYT, 2015) Verhulst, N.; Francois, I.; Govaerts, B.Los esfuerzos humanos para producir cantidades cada vez mayores de alimentos dejan su marca en el ambiente. El uso persistente de prácticas agrícolas convencionales con base en la labranza extensiva, especialmente cuando se combinan con el retiro o quema de los residuos del cultivo, han magnificado las pérdidas por erosión del suelo y el recurso suelo se ha degradado constantemente. Se ha estimado que la actividad humana es responsable de la pérdida de 26 mil millones de toneladas de la capa superficial del suelo por año, lo cual es 2.6 veces la tasa natural de degradación del suelo. Se ha estimado que la erosión causa daños por USD $44 mil millones al año en suelos, cuerpos de agua, infraestructura y salud. Los rendimientos de los cultivos en EE. UU. caerán 8 % por año si los agricultores no pueden reemplazar la pérdida de los nutrientes y el agua (Pimentel et al., 1995). Otra consecuencia directa del uso persistente de prácticas de producción tradicionales por los agricultores es el rápido incremento de los costos de producción; los costos de los insumos tales como variedades mejoradas y fertilizantes continúan incrementándose y los agricultores hacen un uso ineficiente de estos.
Publication - Nitrogen use efficiency and optimization of nitrogen fertilization in conservation agriculture(CIMMYT, 2014) Verhulst, N.; Francois, I.; Grahmann, K.; Cox, R.; Govaerts, B.The world population increases and diets change to include more meat. Since livestock mostly have a cerealbased diet, this means global cereal yields have to double by 2050 to meet the demands of the increasing population and dietary changes. Over the past 50 years, N fertilizer application has increased 20-fold, and its application is projected to increase to 180 million tons by 2030. Also, the N fertilizer prices have climbed more than 2.5-fold over the past decade. The use and efficiency of N fertilizers is very different for different types of environment: For high-input environments, an efficient and nonpolluting approach to mineral fertilizer use is essential to prevent excessive N fertilization. Excesses may cause NO3-N leaching which results in eutrophication (excessive plant growth or decay due to extra nutrients in the water) of water bodies and the destruction of water ecosystems. Over-application of N fertilizer also increases environmentally harmful NOx/N2O emissions. Worldwide, N use efficiency (NUE, see below) averages 33% in cereals, indicating substantial potential for improvement. In low yielding, rainfed environments where fertilizer use is marginal and cereal grain yields are low, the focus should be on yield and quality increase by moderate and efficient N fertilizer application rather than over-application. Small grain quality is mainly determined by grain N concentration. The higher the N concentration, the higher the farmers’ profits will be, on the condition that farmers are remunerated for higher quality, which is not always the case. Conservation agriculture (CA) has been proposed as a combination of management principles to improve water use efficiency, reduce soil erosion and conserve resources such as farmers’ time, labor and fossil fuels. It is based on three key components: (1) minimal soil movement, so less or no tillage operations (2) partial retention of residues of the crops as a soil cover (3) economically viable crop rotations. Conservation agriculture has been found to change physical, chemical and biological soil quality components compared to conventional practices involving tillage and thus affects N cycling in the soil (see also the material Conservation agriculture, improving soil quality for sustainable production systems?). Therefore, it is likely that N fertilization will have a different effect on the crops growing under CA-conditions and hence, the fertilization will have to be adjusted in CA-based cropping systems.
Publication - Conservation agriculture and soil carbon sequestration: between myth and farmer reality(CIMMYT, 2009) Verhulst, N.; Francois, I.; Govaerts, B.Human efforts to produce ever-greater amounts of food leave their mark on the environment. Persistent use of conventional farming practices based on extensive tillage, especially when combined with removal or in situ burning of crop residue, have magnified soil erosion losses and the soil resource base has been steadily degraded. Another direct consequence of farmers’ persistent use of traditional production practices is rapidly increasing production costs; the costs of inputs such as improved varieties and fertilizers continue to increase and farmers make inefficient use of them. Despite the availability of improved varieties with increased yield potential, the potential increase in production is not achieved because of poor crop management systems. Nowadays, people have come to understand that agriculture should not only be high yielding, but also sustainable. Conservation agriculture (CA) has been proposed as a widely adapted set of management principles that can assure more sustainable agricultural production. Conservation agriculture is a broader concept than conservation tillage, a system where at least 30% of the soil surface is covered with crop residues after seeding of the next crop. In CA, the emphasis not only lies on tillage components but on the combination of the following three principles: 1. Reduction in tillage: The objective is to achieve zero tillage (i.e., no tillage at all); however, the system may involve controlled tillage seeding systems that do not disturb more than 20–25% of the soil surface. 2. Retention of adequate levels of crop residues and soil surface cover: The objective is the retention of sufficient residue on the soil to: protect the soil from water and wind erosion; reduce water run-off and evaporation; improve water productivity; and enhance soil physical, chemical, and biological properties associated with long-term sustainable productivity. 3. Use of crop rotations: The objective is to employ diversified crop rotations to: help moderate/mitigate possible weed, disease and pest problems; utilize the beneficial effects of some crops on soil conditions and on the productivity of the next crop; and provide farmers with economically viable options that minimize risk. These CA principles are applicable to a wide range of crop production systems from low-yielding, dry, rain-fed conditions to high-yielding, irrigated conditions. However, applying the principles of CA will be very different in different situations. Specific and compatible management components such as pest and weed control tactics, nutrient management strategies, rotation crops, etc. will need to be identified through adaptive research with active farmer involvement. Conservation agriculture has been promoted as an agricultural practice that increases agricultural sustainability and is associated with the potential to lessen greenhouse gas emissions. There are, however, contrasting reports on the potential of CA practices for C sequestration (i.e., the process of removing carbon dioxide, CO2, from the atmosphere and depositing it in the soil).
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