Leyes de la agricultura

Ley de igual significación e insustituibilidad de los factores de la vida de las plantas

Todos los factores de la vida de las plantas son igualmente significativos e insustituibles.

Para el crecimiento y desarrollo de una planta es necesario asegurar todos los factores de la vida, tanto cósmicos como terrestres, independientemente de la cantidad del factor. La ausencia de un factor, incluso del más pequeño, provoca una fuerte disminución del rendimiento y la muerte de la planta.

Ningún factor se sustituye por otro. Por ejemplo, la deficiencia de potasio no puede sustituirse por un exceso de fósforo, y la falta de luz no puede compensarse con calor, etc.

La obtención de los máximos rendimientos posibles solo es posible con un suministro constante de todos los factores de la vida en cantidad suficiente. Sin embargo, en la práctica la ley de igual significación e insustituibilidad de los factores es relativa debido a los diferentes costos para dotar a las plantas de los factores de la vida. Esto se debe a la posibilidad de crear en una localidad concreta tales condiciones en términos materiales, técnicos, edáficos y climático-naturales.

La ley de igual significación e insustituibilidad de los factores de la vida de las plantas establece la base material de la agricultura: para obtener rendimientos altos y estables es necesario esforzarse por proporcionar plenamente a las plantas todos los factores.

Ley del mínimo

El crecimiento y desarrollo de la planta están determinados por el factor que se encuentra en mínimo.

Justus von Liebig.

También se denomina ley del factor limitante o ley de Liebig. La ley del mínimo fue formulada por primera vez por Carl Sprengel en 1828. Posteriormente fue desarrollada y popularizada por Justus von Liebig en el libro «Química en su aplicación a la agricultura y la fisiología» en 1840, usando como ejemplo las sustancias minerales. Según sus observaciones, el crecimiento del rendimiento depende directamente del aumento de la cantidad de aquel factor que se encuentra en mínimo, o:

donde

Y

— rendimiento;

A

— coeficiente de proporcionalidad para un factor concreto;

X

— intensidad del factor.

El descubrimiento de la ley del mínimo permitió en la segunda mitad del siglo XIX aumentar significativamente el rendimiento de los cultivos tradicionalmente cultivados en Europa Central mediante la aplicación de fertilizantes minerales en suelos agotados.

Barril de Liebig.

Representación gráfica de la ley del mínimo: 1 — rendimiento máximo posible; 2 — rendimiento real

Tradicionalmente, para describir de forma visual la ley del mínimo se utiliza el «barril de Dobenek» o «barril de Liebig». Las duelas (tablas que forman la superficie lateral) designan diversos factores de la vida de la planta. La altura de las duelas es igual a la cantidad de un factor determinado. Cuanto menos dotada está la planta de un factor concreto, menor es la altura de la duela. Es precisamente ella la que determina el rendimiento real, a pesar de que otros factores puedan ser máximos y asegurar el rendimiento potencial del cultivo. Si la altura de la tabla más pequeña se aumenta añadiendo el factor correspondiente, el rendimiento real pasará a estar determinado por otra duela que resulte estar en mínimo.

A pesar de la evidencia y simplicidad de la ley, investigaciones posteriores establecieron una serie de precisiones. J. von Liebig reconocía un efecto reductor con cada aumento de un factor individual. A. Mayer demostró que la ley del mínimo debe considerarse teniendo en cuenta todo el conjunto de factores, y no solo los elementos nutritivos. E. Wollny amplió la acción de la ley al conjunto de factores en relación con la calidad del rendimiento.

Ley del mínimo, óptimo y máximo

El desarrollo máximo de la planta es posible con un suministro óptimo de los factores de la vida.

En el curso de una serie de experimentos, esta ley fue sometida a comprobaciones y precisiones, como resultado de lo cual no encontró confirmación.

La ley del mínimo, óptimo y máximo fue propuesta como resultado de una serie de investigaciones; el experimento más conocido es el de Hellriegel. Este cultivó cebada en vasos de vidrio llenos de un mismo suelo fértil. Todas las condiciones de crecimiento de las plantas eran iguales, excepto la humedad del suelo, determinada por la capacidad total de retención de agua del 100%. En 8 vasos, la humedad era de 5, 10, 20, 30, 40, 60, 80 y 100%. Al final del experimento, el rendimiento se distribuyó de la siguiente manera:

El rendimiento máximo de cebada en los experimentos de Hellriegel corresponde a una humedad del suelo del 60% CTRA. La cantidad mínima, al igual que la máxima, de humedad no aseguró la obtención de rendimiento. Si expresamos la diferencia en el incremento de rendimiento por cada siguiente gradación de humedad, referida a una unidad de humedad, se obtiene una disminución progresiva del incremento de rendimiento por el aumento sucesivo de la humedad, mientras los demás factores permanecen invariables. Esta regularidad recibió el nombre de ley de Thünen.

V. R. Williams analizó el experimento de Hellriegel y mostró el carácter particular de la regularidad obtenida. Estableció que el experimento de Hellriegel viola la condición de la única diferencia lógica, que es el requisito más importante de un experimento agronómico. La diferente humedad del suelo no crea condiciones idénticas para la nutrición de las plantas. La humedad está inseparablemente vinculada a las condiciones redox del suelo y, por consiguiente, influye sustancialmente en los procesos bioquímicos del suelo.

Así, el experimento de Hellriegel es esencialmente poco fiable, y sus conclusiones erróneas. Esto lo confirman los datos del experimento de E. Wollny. En las mismas condiciones que en el experimento de Hellriegel, excepto por el fertilizante que no puede reducirse en condiciones anaerobias, los resultados obtenidos se presentan en la tabla.

Los experimentos de E. Wollny mostraron un carácter completamente distinto de la dependencia del rendimiento respecto de la humedad del suelo en comparación con la curva de Hellriegel: el aumento de la humedad provoca un aumento progresivo del incremento de rendimiento por unidad de humedad, y no una disminución.

Según V. R. Williams, el experimento de E. Wollny también tenía defectos metodológicos. Posteriormente, E. Wollny realizó un experimento multifactorial con plantas de centeno de primavera, cultivándolas en tres filas de vasos de vidrio, cuatro vasos en cada fila.

En cada fila había tres vasos con humedad de 20, 40 y 60% CTRA con suelo no fertilizado; en el cuarto vaso de cada fila, suelo fertilizado con humedad del 60%. La iluminación de cada fila era diferente (débil, media, fuerte). Los resultados se presentan en la tabla y en la figura.

Experimento de E. Wollny.

Dependencia del rendimiento de los factores de crecimiento: iluminación, humedad, fertilizantes.

El aumento del rendimiento en los vasos con suelo no fertilizado con el crecimiento de la humedad repite los resultados del experimento de Hellriegel. La introducción de fertilizante condujo a un fuerte aumento del rendimiento en los vasos con humedad del suelo del 60%. Sin embargo, la incorporación del factor de iluminación en el experimento elevó bruscamente la eficacia del fertilizante. Si sumamos el rendimiento de las variantes con fertilizantes bajo diferente iluminación, resulta que la interacción de todos los factores da un aumento significativo del rendimiento, que se incrementa a medida que se añaden al sistema nuevos factores de la vida de las plantas. Estas conclusiones también refutan la ley de Thünen.

Ley de la acción conjunta de los factores de la vida de las plantas

Todos los factores de la vida de las plantas interactúan en el proceso de crecimiento y desarrollo de las plantas, es decir, actúan en conjunto.

Liebscher y Lundegårdh mostraron que cuanto más otros factores de la vida de las plantas se encuentran en óptimo, más intensa es la acción del factor que se encuentra en mínimo. Lundegårdh también estableció el conjunto de la acción negativa sobre el desarrollo de las plantas de los factores que se encuentran en mínimo, denominándolo «interferencia» de factores.

Basándose en la ley de la acción conjunta de los factores de la vida de las plantas, varios investigadores intentaron establecer una dependencia matemática del rendimiento respecto de los factores de la vida. El mayor éxito lo alcanzó E. Mitscherlich, quien intentó encontrar una dependencia matemática del incremento del rendimiento respecto de la fertilización del suelo. Estableció que el incremento del rendimiento es proporcional a la diferencia entre el rendimiento máximo posible y el realmente obtenido, y depende de cada factor y de su intensidad. E. Mitscherlich determinó experimentalmente los coeficientes de utilización de elementos nutritivos individuales: para el nitrógeno N — 0,2; fósforo P₂O₅ — 0,6; potasio K₂O — 0,4; magnesio Mg — 2,0 por 1 mm de precipitación. Investigaciones posteriores mostraron que la dependencia de E. Mitscherlich no es universal debido a la complejidad de los procesos biológicos de formación del rendimiento. Además, poco después Trenel demostró que es matemáticamente incorrecta.

A pesar de las dificultades de la expresión matemática de esta ley, tiene una importancia significativa en la práctica agrícola. V. R. Williams señalaba que solo es posible lograr el máximo rendimiento mediante una acción simultánea sobre todo el complejo de factores de la vida de las plantas, que representa un todo orgánico único cuyos elementos están inseparablemente vinculados entre sí. La acción sobre uno de los factores de la vida implica la necesidad de actuar sobre todos los demás.

Ley del retorno

La sustancia y la energía sustraídas del suelo con la cosecha deben ser compensadas (devueltas al suelo) con un cierto grado de exceso.

Fue descubierta por primera vez por J. von Liebig. D. N. Pryanishnikov y K. A. Timiriázev consideraban la ley del retorno una de las más grandes para la ciencia.

La agricultura, por su naturaleza como rama de producción, es material: la cosecha se crea a partir de componentes materiales — energía y sustancias consumidas por las plantas del suelo. El suelo también es el medio de crecimiento de las plantas y un intermediario en su dotación de factores de la vida. La sustracción sistemática de la cosecha de los campos sin devolver la energía y los componentes del suelo utilizados por ella conduce a la pérdida de fertilidad del suelo. Si la extracción de energía y sustancias se compensa, la fertilidad del suelo se conserva; y si la compensación se realiza con exceso, se produce la reproducción de la fertilidad.

La ley del retorno es la base científica de la reproducción de la fertilidad del suelo. Puede considerarse un caso particular de la ley física de conservación de la materia y la energía.

Ley de la rotación de cultivos

Alternancia en el tiempo y el espacio de plantas cultivadas que difieren entre sí por propiedades bioquímicas, biológicas, agronómicas y otras.

La ley de la rotación de cultivos es la base científica del «principio de rotación de cultivos» o de la rotación correcta de cultivos. Su base es la ley de la unidad e influencia mutua de las plantas y las condiciones del entorno.

El profesor M. G. Pávlov ya en 1838 reconocía la ley de la rotación de cultivos como una ley de la naturaleza: Cualquier medida agrotécnica es más eficaz con rotación de cultivos que con siembra permanente.

Otras leyes de la agricultura

En la agricultura existe una serie de otras leyes: la ley de la autotrofia de las plantas verdes, basada en la teoría de la fotosíntesis y la nutrición mineral de las plantas; la ley de la absorción, el movimiento y la transformación de sustancias minerales en las plantas, etc.

La interpretación errónea de los resultados de algunas investigaciones en las que se modificaba solo un factor mientras los demás permanecían constantes condujo a la formulación de la «ley de la fertilidad decreciente del suelo» o ley de Turgot-Malthus, o ley de los rendimientos decrecientes. Consiste en que cada inversión adicional de medios y trabajo en la tierra se acompaña no de un incremento correspondiente, sino decreciente del rendimiento.

V. I. Lenin criticó estas conclusiones:

… la "ley de la fertilidad decreciente del suelo" no es aplicable en absoluto a aquellos casos en que la técnica progresa, cuando los métodos de producción se transforman; tiene solo una aplicación muy relativa y condicional a aquellos casos en que la técnica permanece invariable.

Lenin V. I. Obras completas. T. 5. p. 102.

Posteriormente, experimentalmente, con una acción simultánea sobre todos los factores de la vida de las plantas, se estableció la completa falta de fundamento de la «ley de la fertilidad decreciente del suelo». Así, en experimentos con tres factores que cambiaban simultáneamente — luz, nutrientes y humedad del suelo — se mostró que, con la plena satisfacción de las plantas con estos factores, el rendimiento aumentaba continuamente.

Este aumento del rendimiento está limitado solo por la naturaleza biológica de la planta, así como por el nivel de desarrollo de la ciencia y la técnica. F. Engels llegó a una conclusión directamente opuesta a la «ley de la fertilidad decreciente del suelo»:

«La fuerza productiva de que dispone la humanidad es ilimitada. La productividad de la tierra puede elevarse infinitamente mediante la aplicación de capital, trabajo y ciencia».

Los experimentos de V. R. Williams, E. Wollny y otros científicos mostraron resultados análogos: el suministro óptimo de luz, humedad y nutrientes a las plantas permite aumentar el rendimiento varias veces con gastos significativamente menores de elementos nutritivos y humedad por unidad de producción. Estas conclusiones permitieron introducir y utilizar con éxito tecnologías intensivas de cultivo de plantas agrícolas, basadas en todas las leyes de la agricultura, teniendo en cuenta las condiciones edafoclimáticas locales y las particularidades de la especie, variedad y cultivar del cultivo.

Práctica de aplicación de las leyes de la agricultura

Los sistemas agrícolas desarrollados se basan en la acción de las leyes de la agricultura. Las direcciones modernas de los sistemas agrícolas adaptativos-paisajísticos se construyen sobre el uso de los recursos de la tierra de un determinado grupo agroecológico, están orientadas a la producción económicamente rentable de productos de alta calidad de acuerdo con las necesidades del mercado, asegurando la sostenibilidad del paisaje agrario y la reproducción constante de la fertilidad del suelo. El desarrollo de los sistemas agrícolas está inseparablemente vinculado con el desarrollo de nuevas tecnologías, uno de cuyos principales requisitos es la adaptabilidad a las condiciones naturales, las formas de gestión, los diversos niveles de intensificación de la producción, etc.

La metodología de construcción de tecnologías se basa en las leyes de la agricultura. Por ejemplo, guiándose por la ley del mínimo, se determinan y eliminan los factores limitantes del rendimiento teniendo en cuenta las condiciones edafoclimáticas, la especialización y el nivel de intensificación de la producción. La intensificación de la producción cambia la importancia de unos u otros factores: al eliminar el déficit de unos, aumenta el papel de otros. El retorno de los nutrientes sustraídos con la cosecha, según la ley del retorno, debe compensarse con exceso para la reproducción ampliada constante de la fertilidad.

El incumplimiento o la violación de las leyes de la agricultura en la práctica agrícola conduce no solo a no obtener los resultados esperados, sino también a resultados negativos con costos económicos injustificados. Por ejemplo, la melioración injustificada, las tecnologías intensivas, la quimización, la reforma del CAI. Sin tener en cuenta el complejo de relaciones mutuas y sistémicas, factores y prácticas que parecían justificados, necesarios y ecológicamente fundamentados, en definitiva condujeron a consecuencias negativas para el funcionamiento de la producción agrícola.

Los altos rendimientos se aseguran mediante combinaciones de determinados factores de la vida de las plantas en cada etapa de desarrollo. Solo con la acción conjunta de todas las condiciones de vida es posible el uso pleno de cada una de ellas, lo que en la práctica se encuentra raras veces. Con mayor frecuencia, el factor que se encuentra en mínimo determina la formación del rendimiento en condiciones edafoclimáticas concretas. Por ejemplo, en la zona no chernozémica son los nutrientes; en las regiones áridas, el agua. Cada práctica agrotécnica, por regla general, influye en 1–2 factores de la vida para crear condiciones favorables para el crecimiento y desarrollo de las plantas. Por eso solo un conjunto de medidas permite regular todas las condiciones de la vida de las plantas. Es evidente que la mayor importancia entre estas prácticas agrícolas la tendrá aquella que actúe sobre el factor que se encuentra en mínimo.

Además de las particularidades edafoclimáticas de la zona o localidad, al elaborar un conjunto de medidas agrotécnicas deben tenerse en cuenta las fases de desarrollo de las plantas. Las prácticas deben asegurar el aumento de las reservas de sustancias orgánicas y minerales en el suelo, elevando su fertilidad y mejorando su estructura y composición.

Lista de fuentes

1. Niklyaev V. S. Fundamentos de la tecnología de la producción agrícola. Agricultura y cultivo de plantas. M.: «Bylina». 2000.
2. Bazdyrev G. I., Loshakov V. G., Puponin A. I. y otros. Agricultura. Libro de texto para universidades. M.: Editorial «Kolos». 2000.