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Introducción
México está perdiendo la carrera entre la producción de alimentos y el crecimiento de su población. Esto ha ocurrido dentro de la climatología histórica, que ha sido relativamente benigna, si se compara con la previsión del cambio climático a lo largo de este siglo (IPCC, 2013). En el período de 1995 a 2014, la tasa anual de crecimiento poblacional total de México fue+1.35% en 1994, reduciéndose progresivamente hasta +1.17% en 2014 (CONAPO, 2016). En el mismo período, las tasas anuales de incremento de la producción de cuatro granos básicos -calculadas por los autores a partir de SIAP (2016)- fueron inferiores a las del crecimiento poblacional total: +0.95% en maíz, +0.28% en trigo, -0.45% en frijol, y -3.6% en arroz.
En consecuencia, la dependencia del mercado regional para compensar el déficit alimentario preexistente, se ha agudizado. Empero, México cuenta con los recursos naturales, la tecnología agrícola y los recursos humanos necesarios para recuperar su autosuficiencia alimentaria, como lo sugieren Turrent et al. (2012). Aun así, es improbable que el futuro sea mejor en ausencia de cambios radicales en la política de apoyo a la agricultura, y de manera relevante, aunque no única, a la investigación agrícola. Otros cambios de los órdenes social, económico y de mercado, aunque igualmente relevantes, no serán abordados en este ensayo. La tasa anual de incremento poblacional total proyectada por CONAPO decrecerá desde +0.67% en 2030 hasta +0.48% en 2040.
Infelizmente, el obligado esfuerzo para recuperar la seguridad alimentaria habrá de realizarse en condiciones climáticas francamente adversas y con los recursos naturales suelo y biota significativamente degradados. Los desastres causados por la sequía, las precipitaciones torrenciales, las ondas cálidas y las heladas aumentarán sus frecuencias con respecto a las históricas (Easterling et al., 2000; Ahmed et al., 2009). Las laderas bajo cultivo ya degradadas por la erosión serán las más vulnerables a los desastres.
Acompañando también al cambio climático, las biotas amigas y enemigas de los cultivos cambiarán su distribución geográfica, desquiciando las interacciones evolutivas actuales huésped-enfermedad/plaga. La conjunción de estos eventos afectará negativamente la producción de alimentos en México, así como la de sus proveedores actuales, pudiéndose anticipar su encarecimiento al nivel global. La seguridad alimentaria de México, crecientemente dependiente de la importación de alimentos será insostenible bajo las nuevas condiciones de cambio climático.
Probablemente, gran parte de la tecnología actual para la producción de cultivos y los métodos desarrollados dentro de las frecuencias climáticas históricas serán obsoletas en menos de una generación. Es improbable, por ejemplo, que los actuales híbridos de maíz más productivos del Altiplano Central de México o del Bajío estén genéticamente acondicionados para a) tolerar dos meses sin lluvia y temperaturas máximas superiores a 45 a °C; y b) reanudar su desarrollo a la conclusión de estas tensiones. Las bases germoplásmicas élite de los cultivos modernos actuales de México y del mundo no fueron seleccionadas por su tolerancia a tensiones ambientales tan agudas.
Será necesario identificar esos caracteres en la base germoplásmica más amplia, incluyendo a los parientes silvestres y reintroducirlos a los germoplasmas élite, para desarrollar nuevas variedades que se adapten al cambio climático. También habrá que modificar radicalmente las estrategias de producción de los cultivos, e incluso su sustitución. La disponibilidad de agua para los cultivos, será variable central en la producción de alimentos. Por esto, es necesario que el país invierta en infraestructura hidráulica e interconexión eléctrica para el riego. En su región sur-sureste, el país cuenta con abundante reserva de agua dulce, de tierras de calidad agrícola -que ya son parte del agroecosistema- y clima benigno en el ciclo otoño-invierno.
También será necesario desarrollar cultivos con mayores tolerancias genéticas a las tensiones abióticas: sequía extrema, ondas cálidas y gélidas, hipoxia radicular y a tensiones bióticas. Se sabe que estos caracteres deseables son típicamente multigénicos y de baja heredabilidad y que probablemente existan dispersos en el reservorio de diversidad genética de los cultivos y de sus parientes silvestres. El carácter perenne, como alternativa para los cultivos básicos anuales ha sido ampliamente destacado por su promesa de contribuir a la sostenibilidad de los recursos naturales y a la estabilidad de la producción, particularmente en las tierras marginales.
En comparación con su contraparte anual, sería menos agresivo para la ecología debido a que: a) su mayor masa radicular reduce la erosión y mantiene más carbón en el suelo (Glover et al., 2007); b) intercepta, retiene y utiliza una mayor fracción de la precipitación (Tilman et al., 2009), c) su período fotosintético es más laigo (Dobleman etal., 2009); d) su menor demanda de energía fósil (Glover et al, 2010b); e) su mayor eficiencia en el uso de los fertilizantes (Randall et al, 1997); y f) su mayor acumulación de carbono atmosférico y mejor hábitat para la vida silvestre (Pimentel et al., 2012). Por esto, el carácter perennidad es prometedor para enfrentar el cambio climático. En algunos países del mundo, aunque no en México, la perennidad de los granos básicos es ya un objetivo de plazo largo para el arroz, el sorgo, el trigo y el maíz (FAO, 2014).
México debería adherirse a esta corriente científica para fortalecer su seguridad alimentaria. También, y de manera simultánea, México requiere abordar objetivos intermedios, alcanzables a menor plazo (5 a 10 años). En este ensayo se enuncia y discute: a) algunas adaptaciones a la infraestructura y funcionamiento del campo hasta ahora diferidos; b) objetivos intermedios de investigación aplicada para enfrentar al CC de la primera mitad del siglo; y c) objetivos de plazo largo, abordables con investigación estratégica para enfrentar las manifestaciones del CC en la segunda mitad del siglo.
Cambio climático, recursos naturales y efectos sobre la productividad de los cultivos
Cambio climático (CC). Hay amplio consenso en la comunidad científica mundial en que la acumulación creciente de gases termoactivos en la atmósfera (principalmente el CO2) se asocia con el incremento observado en la temperatura atmosférica media mundial. Se proyecta que ese incremento variará según escenarios de emisión de gases termoactivos durante el siglo XXI. En el escenario benigno RCP2.6, el incremento medio de la temperatura atmosférica es de +1 °C, mientras que para el escenario más severo RCP8.5, se proyecta el incremento de +3.7 °C (IPCC Working Group I, 2013). Los modelos también predicen la agudización de extremos de temperatura y precipitación con respecto a lo históricamente observado entre regiones, años, estaciones y ciclos diarios (Easterling et al., 2000; Ahmed et al, 2009).
La revisión bibliográfica de Tubiello y Rosenzweig (2008) los llevó a concluir que un calentamiento moderado (hasta 2 °C) en la primera parte del siglo, podría beneficiar la producción agrícola y de pasturas en las regiones templadas del mundo y a la vez, reducir la producción agrícola en las regiones semiáridas y tropicales. En cambio, el calentamiento adicional de la segunda mitad del siglo reducirá la producción en todas las regiones. El calentamiento aumenta la tensión de vapor de agua, por lo que la precipitación media mundial se incrementará, si bien sujeta a la variabilidad atrás señalada.
El calentamiento atmosférico asociado a mayores contenidos de CO2 y de vapor de agua, así como sus variaciones entre regiones, años, estaciones y días, tiene profundas implicaciones agronómicas en su mayoría negativas. Se afectan de manera significativa a) la fotosíntesis (Ort et al., 2011); b) la fenología de los cultivos (Ainsworth y Ort, 2010); c) las tensiones abióticas (Jenks et al., 2007) y bióticas (Zavala et al, 2008); d) el régimen de humedad del suelo debido a la mayor demanda evapotranspirativa de la atmósfera, y a la dinámica cambiante de los escurrimientos superficiales e infiltración del agua de lluvia; e) la erosión hídrica; y f) los rendimientos de los cultivos.
Se ha realizado copiosa investigación en el mundo para diseñar estrategias de adaptación agrícola ia. 1) los estudios sobre la evolución de la susceptibilidad genética de las variedades mejoradas de maíz y de soya a la sequía y al calor extremo en EEUU (Roberts y Schlenker, 2010); 2) proyección del rendimiento de maíz bajo riego o temporal al nivel regional (Wang et al., 2011; Tinoco-Rueda et al., 2011); 3) riesgos de impacto sobre los rendimientos de los cultivos (Conde et al., 2004); y 4) desarrollos conceptuales (Ainsworth y Ort, 2010). La mayoría de los países tercermundistas deficitarios en la producción de alimentos -México entre ellos- y donde vive el 75 por ciento de la población total, se ubica en la región semiárida y tropical del mundo, donde el efecto del calentamiento global será más severo que en los países de la región templada (Rosenzweig y Liverman, 1992). También hay consenso en que por su carácter de subdesarrollados, habrá menor capacidad para adoptar estrategias efectivas para aminorar los efectos agudos sobre la producción de alimentos (Morton, 2007; Hertel y Rosch, 2010).
Recursos suelo y agua dulce. El campo mexicano cuenta con poco más de 31 millones de hectáreas de tierras de labor, distribuidas de manera discreta a lo largo y ancho del país, que en si, es de orografía accidentada. La mitad al norte del país tiene clima árido o semiárido, mientras el resto tiene climas semiárido, subhúmedo o húmedo, con regímenes térmicos cálido a templado. Por razones históricas, no toda la tierra de labor actual corresponde a tierras de calidad agrícola y viceversa, no todas las tierras de calidad agrícola del país se aprovechan como tierra de labor. El 33 por ciento de la tierra de labor actual bajo temporal no tiene calidad agrícola, siendo parte de las provincias agronómicas de tierra marginal y de baja productividad (González et al, 1991; Turrent et al., 2014). Sus suelos son delgados y cuando profundos, tienen disponibilidad agudamente limitativa de agua de lluvia, lo que les confiere alto riesgo de sequía.
Además de la superficie de tierras de labor bajo temporal, el campo cuenta con 6.3 millones de hectáreas dotadas de infraestructura para riego (Montesillo, 2006). Históricamente, el uso de la tierra de labor de México (temporal y riego), ha sido mayormente "extractivista", habiéndose mermado significativamente su calidad agrícola. El país ha acumulado gran inversión diferida en el manejo y acondicionamiento de sus 31 millones de hectáreas de tierras de labor. En la actualidad, la mayor parte de las más de 13 millones de hectáreas de tierras de labor ubicadas en ladera, se maneja sin protección contra la erosión hídrica. Tampoco se ha protegido a los suelos agrícolas contra el descenso acelerado de su contenido de materia orgánica, ni se ha impulsado la rotación de cultivos.
El 425 de la mejor tierra de labor de temporal y 57% de la tierra de menor calidad se ubican en laderas (Turrent, 1986), estando mayormente desprotegidas contra pérdidas por erosión hídrica. Después de la desaparición de la Dirección de Conservación de suelos de la SAGARPA a mediados de los años 1980, el esfuerzo del Estado por proteger las laderas cultivadas ha sido mínimo. La SAGARPA celebró en 2012 un convenio con el CIMMYT, para realizar el programa Mejoramiento Sustentable de la Agricultura Tradicional (MasAgro), que durará 10 años (Del Toro, 2012). Este programa involucra el cambio de paradigma de agricultura tradicional por el de agricultura de conservación, que incluye la protección contra la erosión. Sin embargo, este cambio ha sido analizado y cuestionado como solución para la agricultura sostenible de ladera, en pequeño (Turrent et al., 2014).
El país recibe 1 530 km3 de agua en forma de precipitación media anual. La infraestructura hidráulica retiene 147 km3 (Anónimo, 1988); 410 km3 escurren al mar, casi sin aprovechamiento consuntivo y el resto, se infiltra y se evapotranspira. El 19% del escurrimiento medio anual nacional ocurre en el norte y el altiplano central, que conforman la mitad del territorio nacional, en la que se ha construido la mayor parte de la infraestructura de riego del país. El 67% del escurrimiento superficial medio al mar, ocurre en el sureste, que corresponde a la cuarta parte del territorio nacional (Anónimo, 1988), y en donde la infraestructura hidroagrícola está subdesarrollada.
Hay un significativo "acondicionamiento diferido" en la fracción de tierras bajo riego. La mayor parte de las presas construidas durante el siglo pasado carece de las obras de drenaje necesarias para proteger a las tierras de su ensalitramiento progresivo. El 10% de esas tierras de labor ha desarrollado problemas de salinidad. La eficiencia del riego a nivel nacional es apenas 46 por ciento -promedio de 36.6 en los distritos de riego y 56.5 en las unidades de riego- (Arreguín-Cortés et al., 2004). La baja eficiencia se debe a varios factores ia, las pérdidas de conducción desde la presa y de aplicación del agua en la parcela, la falta de inversión para acondicionar el riego al sistema presurizado.
Adaptaciones en la infraestructura y el funcionamiento del campo
Aumentar la disponibilidad de agua para los cultivos. Hay consenso mundial de que la mejor adaptación al CC para los países que tienen reservas de agua dulce y de tierra de labor es el incremento en su superficie bajo riego (Morton, 2007). Esta máxima ha de hacerse extensiva a aumentar la eficiencia del agua de riego en la infraestructura hidroagrícola ya existente y también, a propiciar que el ciclo del agua de lluvia de las cuencas y microcuencas manejadas agrícolamente aproxime en lo posible a la eficiencia del ecosistema no perturbado. Es necesario invertirpara corregir el "acondicionamiento diferido" en la infraestructura hidroagrícola existente y en su manejo, para elevar significativamente la eficiencia del agua de riego.
La funcionalidad de la mayor fracción de la infraestructura hidroagrícola de México es puesta en entredicho por la proyección de una menor precipitación en su mitad norte durante el presente siglo XXI, con su concomitante restricción de agua en las presas. También se predice que por el calentamiento de la atmósfera, los cultivos demandarán mayores láminas de riego, lo que podrá conducir al abandono de aquellas áreas de riego donde el recurso sea limitado y aprovechado ineficientemente. Incrementar de manera significativa la eficiencia del riego es la estrategia con máxima prioridad para proteger la funcionalidad de este recurso.
Adicionalmente, México tiene en su región sur-sureste, reservas significativas de agua dulce, de tierras de calidad agrícola, ya pertenecientes al agroecosistema y de clima benigno en el ciclo agrícola otoño-invierno (Turrent et al., 2004a). En ella ocurre 67% del escurrimiento total, casi sin uso para el riego (Anónimo, 1988). Los autores de este ensayo estiman que el aprovechamiento de 60% de esos escurrimientos, aplicado en 2/3 de la tierra de labor de calidad agrícola actualmente subaprovechada, duplicaría la superficie total bajo riego del país.
En el apartado de temporal, hay opciones para reforzar la disponibilidad de agua para los cultivos ia, a) proteger al suelo contra la erosión hídrica; b) incrementar la infiltración del agua de lluvia, c) realizar obras para "cosechar agua de lluvia"; y d) proteger el contenido de materia orgánica del suelo. Tales acciones habrían de reconocer las diferencias tipológicas agrícolas de México. Por su limitación en el recurso tierra, la agricultura campesina requiere tecnologías multiobjetivo, que incorporen por lo menos a) el incremento significativo del ingreso familiar; b) la protección contra la erosión del suelo; c) la diversificación perenne-anual de cultivos y rotación de anuales; y d) su acceso a los servicios para la producción y mercadeo.
Por su trascendencia social y por su atraso relativo, la agricultura campesina habría de recibir la máxima prioridad. La tecnología milpa intercalada en árboles frutales es un ejemplo que satisface aquellos objetivos (Cortés et al., 2007). Por su escala de operación, la tipología empresarial requiere tecnologías intensas en capital y no en mano de obra, siendo la Agricultura de Conservación un paradigma adecuado (Kassam et al., 2009).
Proteger y aprovechar la diversidad fitogenética. La rica diversidad fitogenética (cultivos, y sus parientes silvestres) con que cuenta México es una poderosa herramienta de adaptación al CC y como tal, habría de protegerse y aprovecharse. Esta diversidad está asociada con la seguridad alimentaria y con la riqueza pluricultural de su cocina. Los tipos convencionales de conservación de germoplasma in situ y ex situ aunque necesarios, podrían no ser suficiente para la adaptación al CC en México. Se requiere apoyar, mejorar y estimular a la agricultura campesina que, con sus prácticas de mejoramiento genético autóctono (MGA) (Turrent y Serratos, 2004b) ha identificado y aprovechado el polimorfismo evolutivo útil de las especies domesticadas en México. La agricultura campesina cultiva cada año entre 10 y 10 genotipos diferentes de maíz, en casi 4.5 millones de hectáreas. Esta superficie incluye todas las condiciones agroclimáticas del país. Equivale a un mega experimento genético "en paralelo" en el cual ocurre la recombinación de 50 000 genes que posee el genoma de maíz, que sólo puede ocurrir en México.
Esto es así por su carácter de centro de domesticación del maíz y al ininterrumpido proceso de MGA realizado desde tiempos prehistóricos por sus 62 grupos étnicos. Actualmente, este mega experimento es ejecutado y observado por más de 2 millones de productores expertos en las prácticas que conforman al MGA. Probablemente existan genotipos (algunos no natos) que combinen en su genoma a los alelos óptimos para enfrentar el cambio climático en México, que se expresen en condiciones extremas. Es de alta prioridad apoyar a este sistema, pero sobre todo, lo es preservar el agroecosistema ocupado por el maíz nativo y la actividad campesina agrícola, en dinámico y constante avance. Finalmente, es altamente prioritario proteger la integridad genética del maíz nativo contra la contaminación de ADN transgénico, siendo la prohibición de su siembra a cielo abierto, la única acción protectora posible (Álvarez y Piñeyro, 2014).
Adaptaciones a la investigación agrícola en plazos corto e intermedio
Estas adaptaciones no requieren de nuevo conocimiento científico; corresponden al ámbito de la investigación aplicada "cuesta abajo". Los alcances previstos son de utilidad transicional; sin embargo, su mérito es que pueden ser abordados de inmediato y resueltos en plazo corto o intermedio.
Ajustes a los programas de fitomejoramiento. La generación y liberación de variedades mejoradas de granos básicos en México se ha apoyado hasta ahora, en el desarrollo progresivo de germoplasmas élite, cuyas diversidades genéticas son subconjuntos de la biodiversidad total de cada una de las especies. En las variedades mejoradas que se obtienen a partir de aquellas, se favorece aún más la uniformidad sobre la diversidad genética, para superar agronómicamente a las variedades que se han de sustituir. Esto ha funcionado bien en las condiciones agroclimáticas históricas relativamente favorables, para las cuales esas variedades fueron desarrolladas. Sin embaigo, el CC impondrá esfuerzos ambientales para los que no estarán adaptadas. Es necesario hacer los ajustes metodológicos al fitomejoramiento actual, que deberá aprovechar la diversidad entre y dentro de los germoplasmas élite de cada especie.
En estos ajustes habrá que ponderar de manera diferente a la histórica ia, a) la diversidad genética de cultivares frente su uniformidad; b) el desempeño en condiciones limitativas extremas vs el desempeño en condiciones benignas; y c) los ambientes de selección-alternancia ambiental-evaluación en el proceso de fitomejoramiento, donde la selección gamética, la respuesta del germoplasma y su diversidad genética, así como la interacción genético ambiental, permitan desarrollar variedades robustas y con atributos necesarios para amortiguar el CC. Un procedimiento podría ser el de reciclar los germoplasmas élite de cada cultivo en varias regiones agroclimáticas, dentro y entre sí, para obtener en el menor plazo posible, materiales genéticos mejorados que toleren las tensiones ambientales moderadas del CC. Muy probablemente será necesario el recurso de adaptaciones más radicales y costosas para las condiciones avanzadas del CC de la segunda mitad del siglo.
Ajustes a los programas de manejo agronómico. Habrá que considerar ia, a) la reintroducción de cultivos más tolerantes a las tensiones ambientales tempranas del CC; b) nuevos patrones de cultivo; y c) cambios en paradigmas agrícolas. Estas acciones habrán de complementar la inversión para corregir el acondicionamiento hasta ahora diferido en riego y en temporal, previamente citado en este ensayo, y para acondicionar las reservas de tierras de labor y de agua dulce del país. Por su importancia social, la agricultura en pequeño de laderas es de la mayor importancia para la seguridad alimentaria de México. Aquella se dedica principalmente a la siembra de granos básicos bajo monocultivo, estando desprotegida de la erosión hídrica.
Según Turrent y colaboradores (2014, pág. 1534), de casi 6 millones de hectáreas (mdha) cultivadas con maíz de temporal en México, 1.4 mdha son laderas con suelos profundos y más de 2.3 mdha son laderas con suelos someros. Obviamente, este recurso de la Nación debe ser protegido contra la erosión, mientras se le maneja de manera sostenible para la producción de alimentos en el CC. El INIFAP y el COLPOS están desarrollando una tecnología multiobjetivo para el manejo agrícola sustentable de laderas bajo temporal benigno, destinado a las pequeñas unidades de producción. Por su diseño, esta tecnología protege el suelo contra la erosión, disminuye el escurrimiento del agua de lluvia, protege la materia orgánica del suelo, incrementa de manera significativa el ingreso familiar y la fijación de carbono atmosférico. Todos éstos son atributos centrales para enfrentar el CC. Esta tecnología, conocida como milpa intercalada en árboles frutales (MIAF) (Cortés et al., 2007) ha de ser adicionalmente adaptada a la diversidad agroclimática total del país.
Adaptaciones a la tecnología agrícola a plazo largo
El listado de nuevos conocimientos tecnológicos requeridos, conforma una tarea compleja porque involucra conocimientos científicos todavía no disponibles. Su solución será cara y de plazo largo (25 a 50 años) (Cox et al, 2006) y requiere una concentración significativa de recursos humanos y de infraestructura especializados. Este camino de desarrollo del conocimiento, que pisa territorio científico poco explorado, es investigación estratégica típica "cuesta arriba". Analizaremos dos ejemplos sobre el maíz, uno sobre tolerancia genética a tensiones ambientales y otro sobre el carácter de perennidad.
Murray (2014) continuó durante 9 generaciones la búsqueda de perennidad, sin lograrlo con plenitud. La combinación de veranos e inviernos crudos impidieron la sobrevivencia de sus materiales, mientras ambos parientes silvestres sí se comportaron como perennes. Murray y Jessup (2014) también reportan avances pioneros sobre la genética de la perennidad de los parientes silvestres del maíz logrados por Westerbergh y Doebley: dos QTL (quantitative trait locii) que participan en el desarrollo de los rizomas de Z. diploperennis. Finalmente, los autores Murray y Jessup (2014) señalan que las condiciones para perennidad del maíz incluyen 1) no senescer al final del ciclo; 2) acumular energía en estructuras resistentes a la degradación fuera del ciclo verde; 3) capacidad de removilizar la energía acumulada al inicio del ciclo verde; 4) tener capacidad para alternar entre los desarrollos vegetativo y reproductivo; 5) resistencia a enfermedades; y 6) eficiencia en el aprovechamiento de nutrientes y del agua.
El modelo extractivista de aprovechamiento de la tierra de labor de México, en lo particular en la tierra de labor en ladera, podría ser significativamente mitigado por una tecnología de maíz perenne y por otros cultivos básicos perennes. Es necesario que la investigación agrícola de México se sume a los esfuerzos internacionales. Tanto el maíz nativo como sus parientes silvestres son nativos de México, y el maíz es y será por muchos años, nuestro alimento principal.
Conclusiones
Para recuperar su seguridad con soberanía alimentaria a lo largo del siglo XXI, México habrá de enfrentar la trilogía: incremento poblacional, cambio climático, y recursos naturales degradados. Lograr con éxito esta tarea solo será posible si el país concede prioridad al campo y desarrolla con urgencia nuevas tecnologías agrícolas para enfrentar los nuevos retos de la producción sustentable de alimentos.
Gran parte de las tecnologías agrícolas desarrolladas hasta ahora en México, serán obsoletas ante los cambios inminentes de mayores frecuencias de sequías y de temperaturas extremas. La disponibilidad de agua para los cultivos y su tolerancia genética a las tensiones bióticas y abióticas extremas serán las variables clave. Es necesario incorporar las reservas de tierra de labor y de agua dulce con que cuenta el país, a la producción de alimentos.
Es urgente formular e instrumentar un plan de aprovechamiento sustentable de recursos y de desarrollo de conocimiento agrícola a plazos mediano (5 a 15 años) y largo (20 a 40 años). El primero para desarrollar tecnologías de transición para producir alimentos y el segundo, para producirlos en las manifestaciones agudas del cambio climático. Este último involucra conocimiento científico aun escasamente disponible.
