Reconciling Techno-simplicity and Eco-complexity for future food security

Ecological intensification has been proposed as a paradigm for ensuring global food security while preserving biodiversity and ecosystem integrity. Ecologicalintensification was originally coined to promote precise site-specific farming practices aimed at reducing yield gaps, while avoiding negative environmental impacts (techno-simplicity). Recently, it has been extended to stress the importance of landscape complexity to preserve biodiversity and ecosystem services (eco-complexity). While these perspectives on ecological intensification may seem distinct, they are not incompatible and should be interwoven to create more comprehensive and practical solutions. Here, we argue that designing cropping systems to be more diverse, across space and time would be an effective route to accomplish environmentally-friendly intensification of crop production. Such a novel approach will require better integration of knowledge at the landscape level for increasing agro-biodiversity(focused on interventions outside fields) with strategies diversifying croppingsystems to manage weeds and pests (focused on interventions inside fields).Fil: Poggio, Santiago Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Departamento de Producción Vegetal. Cátedra de Producción Vegetal; ArgentinaFil: Macfadyen, Sarina. CSIRO; AustraliaFil: Bohan, David A.. Institut National de la Recherche Agronomique; Franci

Productividad de soja de segunda y comunidades de malezas en sistemas de intensificación sustentable y de transición ecológica

Los sistemas agrícolas basados en principios ecológicos representan un desafío al manejo integrado de adversidades bióticas, produciendo cambios en la estructura de las comunidades de malezas y en la competencia con los cultivos. En un experimento en la EEA Paraná del INTA, luego del primer año de evaluación, una mayor riqueza y abundancia de malezas podrían haber contribuido a reducir el rendimiento de la soja de segunda en transición ecológica. El objetivo de este trabajo fue evaluar la relación entre la producción del cultivo de soja de segunda y las diferencias en la estructura florística de las comunidades de malezas entre sistemas de Intensificación Sustentable (SI) y de Transición Ecológica (TE).EEA ParanáFil: Sangoy Puntin, Nerea Ailén. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Paraná; ArgentinaFil: Poggio, Santiago Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas VInculadas a la Agricultura (IFEVA); ArgentinaFil: Poggio, Santiago Luis. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas VInculadas a la Agricultura (IFEVA); ArgentinaFil: Coll, Leonardo. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Paraná. Departamento de Producción; Argentin

Toma de decisión sobre la diversificación de las secuencias de cultivos en la Región Pampeana

The process of allocating scarce resources to possible uses requires numerous decisions. The land use decision is key in agricultural companies. The objective of this work is to analyze how the objectives and the restrictions faced by the decision maker influence their decision to diversify the crop sequences and intensify the agricultural system. A survey was carried out on farmers in the Arrecifes river basin, where information on crop sequences and different characteristics of the productive unit and the decision maker was collected during the 2017-2018, 2018-2019, and 2019-2020 agricultural campaigns. A Probit model was used to analyze the relationship of different factors with the land use decision-making of the producers. The results show that the probability of choosing more diversified crop sequences is positively related to the size of the productive unit, the objectives pursued by the decision maker and the restrictions faced by the decision maker to choose the level of diversification. Understanding decision-making processes is critical to promoting sustainable agricultural production practices.El proceso de asignación de recursos escasos a los usos posibles requiere tomar numerosas decisiones. La decisión de uso de la tierra es clave en las empresas agropecuarias. El objetivo de este trabajo es analizar como los objetivos y las restricciones que enfrenta el tomador de decisión influyen en su decisión de diversificación de las secuencias cultivos e intensificación del sistema agrícola. Se realizó una encuesta a agricultores en la cuenca del río Arrecifes, donde se relevó información sobre secuencias de cultivo y diferentes características de la unidad productiva y del tomador de decisión durante las campañas agrícolas 2017-2018, 2018-2019, y 2019-2020. Se utilizó un modelo Probit para analizar la relación de diferentes factores con la toma de decisiones de uso de suelo de los productores. Los resultados muestran que la probabilidad de elegir secuencias de cultivo más diversificadas está positivamente relacionada con el tamaño de la unidad productiva, los objetivos que persigue el tomador de decisión y las restricciones que enfrenta condicionan la decisión de elegir el nivel de diversificación. Comprender los procesos de toma de decisiones es fundamental para promover prácticas de producción agrícola sostenible.Centro de Investigación en Economía y ProspectivaFil: Cano, Priscila. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Centro de Investigación en Economía y Prospectiva (CIEP); ArgentinaFil: Cabrini, Silvina María. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Pergamino; ArgentinaFil: Cabrini, Silvina María. Universidad Nacional del Noroeste de la Provincia de Buenos Aires (UNNOBA); ArgentinaFil: Gatti, Nicolás. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Centro de Investigación en Economía y Prospectiva (CIEP); ArgentinaFil: Gatti, Nicolás. Universidad del Centro de Estudios Macroeconómicos de Argentina (UCEMA); ArgentinaFil: Pace Guerrero, Ignacio Raul. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Centro de Investigación en Economía y Prospectiva (CIEP); ArgentinaFil: Pace Guerrero, Ignacio Raul. Universidad del Centro de Estudios Macroeconómicos de Argentina (UCEMA); ArgentinaFil: Poggio, Santiago Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura (IFEVA). Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura; Argentin

Simulation models on the ecology and management of arableweeds: Structure, quantitative insights, and applications

In weed science and management, models are important and can be used to better understand what has occurred in management scenarios, to predict what will happen and to evaluate the outcomes of control methods. To-date, perspectives on and the understanding of weed models have been disjointed, especially in terms of how they have been applied to advance weed science and management. This paper presents a general overview of the nature and application of a full range of simulation models on the ecology, biology, and management of arable weeds, and how they have been used to provide insights and directions for decision making when long-term weed population trajectories are impractical to be determined using field experimentation. While research on weed biology and ecology has gained momentum over the past four decades, especially for species with high risk for herbicide resistance evolution, knowledge gaps still exist for several life cycle parameters for many agriculturally important weed species. More research efforts should be invested in filling these knowledge gaps, which will lead to better models and ultimately better inform weed management decision making.Fil: Bagavathiannan, Muthukumar V.. Texas A&M University; Estados UnidosFil: Beckie, Hugh J.. University of Western Australia; AustraliaFil: Chantre Balacca, Guillermo Ruben. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Centro de Recursos Naturales Renovables de la Zona Semiárida. Universidad Nacional del Sur. Centro de Recursos Naturales Renovables de la Zona Semiárida; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Agronomía; ArgentinaFil: González Andujar, José L.. Consejo Superior de Investigaciones Científicas; EspañaFil: Leon, Ramon G.. North Carolina State University; Estados UnidosFil: Neve, Paul. Agriculture & Horticulture Development Board; Reino UnidoFil: Poggio, Santiago Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura; ArgentinaFil: Schutte, Brian J.. New Mexico State University.; Estados UnidosFil: Somerville, Gayle J.. Sustainable Agriculture Sciences; Reino UnidoFil: Werle, Rodrigo. University of Wisconsin; Estados UnidosFil: Acker, Rene Van. University of Guelph; Canad

Los desafíos de aumentar la productividad agrícola y también conservar la biodiversidad en los paisajes rurales

El aumento de la productividad agrícola durante la segunda mitad del siglo XX fue el resultado de la mejora genética de los principales cultivos, la fertilización y el riego, y el control químico de malezas, plagas y enfermedades. Paralelamente, la intensificación agrícola promovió la pérdida de la biodiversidad y la degradación de los ecosistemas.Fil: Poggio, Santiago Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura; Argentin

Understanding weed shifts by applying the assembly rules framework

La agricultura ofrece situaciones interesantes para estudiar la sucesión ecológica en comunidades de malezas. Existe evidencia empírica que indica que la composición florística de las comunidades de malezas se modifica ante cambios ambientales y tecnológicos, lo que ha sido interpretado en el marco de la teoría de sucesión. A su vez, las reglas de ensamblaje proveen un marco conceptual útil para describir y predecir los patrones de cambio en comunidades de malezas. El objetivo de este artículo es presentar la aplicación de un enfoque basado en las reglas de ensamblaje de comunidades para estudiar los cambios florísticos en comunidades de malezas. Las reglas de ensamblaje se asocian con factores específicos que explican los patrones observados a nivel de comunidad. Estas reglas operan a modo de filtros que restringen el número de especies del conjunto regional que forman las comunidades locales. El conjunto de especies es definido aquí en tres dominios espaciales: el geográfico, el paisaje y el tipo de hábitat. En escalas espaciales extensas (1000-10000 km 2 ), el conjunto de especies es determinado por los factores que regulan las tasas de especiación y extinción y la migración de plantas entre regiones distantes. Los efectos de la complejidad del paisaje son mayores a nivel regional, la dispersión aumenta su influencia en los mosaicos de parches (100 m2-10 ha), mientras que la heterogeneidad de hábitat es más importante a nivel de parche (1-1000 m2-1 ha). En parcelas pequeñas (<10 m2), las comunidades vegetales son moduladas por las interacciones bióticas, la fertilidad del suelo, los estreses abióticos y los micro-disturbios. El filtrado de especies del conjunto regional es el resultado de las limitaciones a la dispersión de las especies dentro de la región y las restricciones impuestas por el ambiente abiótico y las interacciones bióticas a nivel local. Las reglas de ensamblaje de comunidades proveen un marco conceptual flexible para construir modelos descriptivos de las trayectorias sucesionales en comunidades de malezas ante cambios en los sistemas agrícolas.Agriculture provides interesting situations to study ecological succession in weed communities. There is empirical evidence of floristic shifts in weed communities due to both environmental and technological changes, which have been interpreted in the light of succession theory. In turn, the assembly rules framework has proved to be useful to describe and predict patterns of change in communities. The aim of this paper is to present the application of an approach based on community assembly rules to study floristic changes in weed communities. Assembly rules are associated with specific factors that explain the patterns observed in a community. Assembly rules operate as a filter restricting the number of species of the regional pool that occur in local communities. The regional species pool is defined by means of a hierarchical classification as three nested spatial domains: geographic, landscape and habitat type. At large spatial scales (1000-10000 km2), the species pool is determined by the factors regulating the rates of both speciation and extinction and plant migrations between distant regions. Landscape complexity effects are higher at regional level. While dispersion increases its influence in mosaics of patches (100 m2-10 ha), habitat heterogeneity is more important in smaller patches (1-1000 m2-1 ha). In small plots (<10 m2), plant communities are modulated by biotic interactions, soil fertility, abiotic stress and microdisturbances. Species from the regional pool are fi ltering out by the limitations to dispersal within the region and the restrictions imposed by both the abiotic environment and biotic interaction at local scale. Community assembly rules provide a flexible framework for building descriptive models of successional trajectories in weed communities in response to changes in agricultural systems.Fil: Poggio, Santiago Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía; Argentin

Corredores rurales: Su rol en los sistemas de producción sostenibles

Los paisajes rurales son el resultado de interacciones complejas que las sociedades humanas establecieron con el ambiente y con los ecosistemas en escalas de tiempo histórico. En este proceso, las tierras fueron divididas y cercadas para establecer poblados y delimitar propiedades, así como para separar activi-dades distintas, como la agricultura y la ganadería...Fil: Poggio, Santiago Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Departamento de Producción Vegetal. Cátedra de Producción Vegetal; Argentin

Frogs taste nice when there are few mice: Do dietary shifts in barn owls result from rapid farming intensification?

Biodiversity ecosystem services in agroecosystems are negatively affected by farmland homogenisation due to intensive agriculture. The Pampas, an important worldwide region producing commodity crops, have been greatly homogenised with the expansion no-tillage and herbicide-tolerant transgenic soybeans since the 1990s. Here, we tested the hypothesis of that dietary changes in barn owls will be associated with the loss of semi-natural habitats derived from farming intensification. We characterised the dietary habits of western barn owls by analysing their pellets between two sampling periods (2004-2005 and 2010-2012). We also assessed the habitat loss due to cropping intensification through fencerow removal and pasture conversion to annual crops during the same period. We observed that barn owls shifted from eating mostly rodents in the first sampling period to eating a higher proportion of anurans in the second sampling period. Between sampling, rodent proportion in pellets decreased from 80% to 61.6%, while anuran proportion increased from 20% to 37.7%. A rapid farming intensification occurred on the farm between both sampling periods. Pastures were ploughed to grow annual crops. Thus, the annually cropped area increased by 60% from 2004 to 2012, while the area with pastures was reduced in about 80%. During the same period, nearly two-thirds of fences on the farm were removed to enlarge the cropped area. Our findings suggest that dietary habits of barn owls may shift to consume more anurans when rodent availability declines in association with the loss of semi-natural habitats, which resulted from rapid farming intensification on the studied farm. We suggest monitoring the population size and diet of barn owls for evaluating environmental changes produced in agroecosystems by farming intensification, as well as the adaptive responses of different rodent and anuran species to such changes.Fil: Hodara, Karina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Departamento de Métodos Cuantitativos y Sistemas de Información; ArgentinaFil: Poggio, Santiago Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. ; Argentin

Species richness and evenness as a function of biomass in arable plant communities

We evaluated the hypothesis that competitive dominants change the species richness and evenness of arable plant communities. Three field experiments including cool-season crops and unsown short fallows were carried out in Buenos Aires, Argentina. Ground cover, biomass and species richness of crops and weeds were assessed. Evenness was calculated by using species biomass data. Richness and evenness were correlated with total community biomass, and with the biomass of either weeds or the dominant species in the community. Crops, through growth and shading effects, affected the species richness and evenness of arable plant communities. Conversely, the dominant weed in fallows was not as suppressive as crops. Species richness and evenness were constrained by community biomass. Species richness of understory weeds decreased as crops suppressed weed growth. Evenness also decreased as the dominant species became increasingly productive, regardless of their identity (weeds or crops). Our findings provide valuable models to characterise the trajectories that species richness and evenness may follow in different farming scenarios. Community biomass is a major constraint on the maximum diversity of local communities and, consequently, of substantial ecological importance for both biodiversity conservation and weed management purposes.Fil: Poggio, Santiago Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura; ArgentinaFil: Ghersa, Claudio Marco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura; Argentin

Pasture area and landscape heterogeneity are key determinants of bird diversity in intensively managed farmland

Agriculture intensification has drastically altered farmland mosaics, while semi-natural grasslands have been considerably reduced and fragmented. Bird declines in northern temperate latitudes are attributed to habitat loss and degradation in farmed landscapes. Conversely, landscape-modification effects on grassland/farmland bird communities are less studied in the South American temperate grasslands. We investigated how bird communities were influenced by landscape characteristics in the Rolling Pampa (Argentina). We sampled bird communities in 356 landscapes of 1-km radius that varied in cover and configuration of pastureland, flooding grassland and cropland. Using generalized linear models, we explored the relationship between both bird species richness and abundance, and landscape structure. Analyses were carried out for all species, and open-habitat, grassland and aquatic species. Pasture area was far the most important factor, followed by landscape composition, in predicting species richness and abundance, irrespective of specific habitat preferences, followed by partially-flooded grassland cover and its mean shape index. Grassland fragmentation did not affect species richness or abundance. When comparing the effects of landscape variables on bird richness and abundance (using mean model coefficients), pasture and grassland area effects were on average more than four times greater than those of compositional heterogeneity, and about ten times greater than shape effects. To conserve species-rich bird communities persisting in Rolling Pampa farmland, we recommend the preservation of pasture and grassland habitats, irrespective of their fragmentation level, in intensively managed farmland mosaics. © 2011 Springer Science+Business Media B.V.Fil: Cerezo, Alexis. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía; ArgentinaFil: Condes, María Cecilia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Poggio, Santiago Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía; Argentin