Aclimatación fotosintética en sistemas de uso dual del suelo: Evidencia de campo en cultivos herbáceos templados

El sistema alimentario mundial se encuentra actualmente en una encrucijada crítica. Las proyecciones demográficas apuntan a una población que superará los nueve mil millones de personas en las próximas décadas, lo que exigirá un incremento sustancial de la producción agrícola. Sin embargo, este objetivo se ve gravemente amenazado por la aceleración del cambio climático, cuyos efectos ya son palpables en las principales regiones productoras del mundo. 

En el corazón de Europa, la situación es particularmente preocupante: las sequías estivales han aumentado tanto en frecuencia como en intensidad durante los últimos decenios, mientras que los patrones de precipitación primaveral se han vuelto erráticos y el equivalente de agua nieve en los Alpes ha alcanzado mínimos históricos. Este cóctel de factores está provocando un descenso generalizado de los acuíferos y una creciente inseguridad hídrica para los agricultores.

Los patrones de rendimiento en Europa Central ya reflejan estas tendencias, con descensos documentados en cultivos fundamentales como el trigo de invierno debido a la combinación de estrés térmico y sequía durante fases críticas del desarrollo. Esta realidad subraya la urgencia de repensar los modelos productivos vigentes y explorar alternativas que integren sostenibilidad y resiliencia.

En este contexto, los sistemas de uso dual del suelo han emergido como una de las vías más prometedoras para reconciliar la producción de alimentos con la adaptación al cambio climático. Entre ellos destacan dos tipologías principales: los sistemas agroforestales, que integran árboles en las parcelas agrícolas, y los sistemas agrivoltaicos, que combinan el cultivo de alimentos con la generación de energía solar fotovoltaica sobre los mismos terrenos. 

Los sistemas agroforestales (AFS) y agrivoltaicos (APV) han emergido como enfoques prometedores que optimizan la utilización de recursos y promueven la resiliencia. Estos sistemas:

• AFS: integración de árboles con cultivos agrícolas
• APV: combinación de cultivo con paneles fotovoltaicos

Ambos sistemas modifican el microclima, reduciendo extremos de temperatura, velocidad del viento y evapotranspiración, aumentando así la humedad del suelo y la disponibilidad de agua.

Ambos sistemas ofrecen ventajas microclimáticas notables, al reducir las temperaturas extremas, atenuar la velocidad del viento y disminuir la evapotranspiración, lo que se traduce en una mayor disponibilidad de agua en el suelo y un entorno más benigno para los cultivos durante las olas de calor. Además, los sistemas agrivoltaicos contribuyen directamente a la transición energética al generar electricidad renovable sin consumir suelo adicional, aliviando así el conflicto de usos entre la producción de alimentos y la de energía. A pesar de estas ventajas evidentes, persiste una incógnita fundamental que condiciona su adopción generalizada: ¿cómo responden los cultivos herbáceos, tradicionalmente mejorados para condiciones de pleno sol, a la reducción y alteración de la disponibilidad de luz que imponen estos sistemas?

La luz es, sin discusión, el motor último de la producción vegetal, y su disponibilidad determina en gran medida la tasa de asimilación de carbono a través de la fotosíntesis. En los sistemas agroforestales, la sombra proyectada por las copas de los árboles es heterogénea, relativamente estable en el tiempo y varía según la arquitectura de la copa y la estacionalidad. Por el contrario, en los sistemas agrivoltaicos, la sombra es más estructurada y dinámica, caracterizándose por la alternancia de manchas de sol fugaces y espacios abiertos a medida que los paneles, en muchos casos con seguimiento solar, se desplazan o proyectan sombras regulares. Esta diferencia cualitativa en el régimen lumínico tiene profundas implicaciones fisiológicas, ya que las plantas no solo responden a la cantidad de luz, sino también a su dinámica y calidad espectral.

La capacidad de las plantas para modificar su fisiología y morfología en respuesta a variaciones ambientales se conoce como plasticidad fenotípica, y es un rasgo esencial para la supervivencia en entornos variables. Dentro de este marco, la aclimatación fotosintética —entendida como los cambios reversibles y a corto plazo en los procesos metabólicos— permite a las plantas optimizar el uso de los recursos disponibles. Tradicionalmente, se ha asumido que los cultivos herbáceos, especialmente aquellos seleccionados durante décadas para maximizar el rendimiento en condiciones de radiación solar directa y sin competencia, carecen de la flexibilidad necesaria para prosperar bajo sombra parcial. Esta suposición ha limitado el desarrollo de modelos predictivos precisos y ha generado cierta reticencia entre los agricultores a adoptar estos sistemas.

El estudio que analizo a continuación aborda esta laguna de conocimiento de manera rigurosa, mediante una aproximación experimental de campo multisitio que incluye cinco cultivos de importancia agronómica en Alemania. A lo largo de sus páginas, los autores demuestran que la realidad es mucho más matizada y esperanzadora de lo que se pensaba, revelando mecanismos de aclimatación conservados que desafían los paradigmas establecidos y abren nuevas vías para el diseño de sistemas agrícolas realmente sostenibles y resilientes.

2.1. Sitios de estudio

Para abordar la complejidad de las respuestas fisiológicas en condiciones de campo reales, los investigadores diseñaron un experimento que abarcó cinco localizaciones distintas en Alemania, representando una amplia variedad de condiciones edafoclimáticas y de gestión agrícola. Esta heterogeneidad es crucial, ya que permite evaluar la generalidad de las respuestas observadas y descartar que estas sean meros artefactos de condiciones locales específicas.

Características específicas de los sistemas:

En el ámbito de los sistemas agroforestales, se seleccionaron dos sitios. El primero, Eckartsweier (EW), consiste en un campo de cultivo de cebada de verano adyacente a un bosque de frondosas mixtas dominado por hayas y carpes, cuyas copas alcanzan hasta veintiséis metros de altura. La sombra proyectada por este bosque afecta a las hileras más cercanas al linde durante las horas matutinas. El segundo, Heidfeldhof (HFH), presenta una configuración diferente: hileras de cerezos silvestres plantados en 1995 que se alinean a lo largo del campo de maíz, creando un gradiente de sombra que varía desde un treinta por ciento hasta la exposición total a pleno sol en función de la distancia a los árboles.

En cuanto a los sistemas agrivoltaicos, se estudiaron tres instalaciones con características tecnológicas diferenciadas. En Straßkirchen (STR), los módulos bifaciales se montan a seis metros de altura sobre el cultivo de patatas y col, con un sistema de seguimiento de eje este-oeste que modifica la incidencia de la sombra a lo largo del día. En Bürgewald (BW), los paneles de silicio bifaciales se elevan a dos metros y medio sobre las habas, con una orientación fija hacia el sur y una inclinación de veinte grados. Finalmente, en Heggelbach (HG), la instalación más extensa, los módulos bifaciales de vidrio-vidrio se disponen a cinco metros de altura sobre patatas y habas, con una orientación suroeste. Esta diversidad tecnológica es fundamental, ya que permite comparar no solo el efecto de la sombra per se, sino también el impacto de su dinámica temporal y su distribución espacial sobre la fisiología de los cultivos. 

• AFS Heidfeldhof: hileras de árboles de Prunus avium (cerezo silvestre) plantados en 1995, altura media de 10.18 m, copa de ~10.95 m
• AFS Eckartsweier: bosque de especies de hoja ancha mixtas, dominado por haya (Fagus sylvatica) y carpe (Carpinus betulus), altura máxima de 26 m
• APV Straßkirchen: módulos bifaciales montados a 6 m, seguimiento este-oeste
• APV Bürgewald: módulos bifaciales de silicio orientados al sur, inclinación 20°, elevados a 2.5 m
• APV Heggelbach: módulos bifaciales vidrio-vidrio montados a 6 m, inclinación 20°, orientación suroeste

2.2. Mediciones de intercambio gaseoso

Las mediciones de intercambio gaseoso se realizaron durante los meses de junio a agosto, coincidiendo con la fase de máximo desarrollo vegetativo de los cultivos. Para ello, se utilizó un sistema portátil de fotosíntesis LI-6800, que permite controlar con precisión las condiciones ambientales alrededor de la hoja medida, como la concentración de dióxido de carbono, la temperatura y la humedad, al tiempo que se varía la intensidad de luz incidente. Esta herramienta genera las denominadas curvas de respuesta a la luz, que describen cómo varía la tasa de asimilación neta de CO₂ en función de la intensidad lumínica.

2.3. Parámetros fotosintéticos evaluados

El protocolo de medición fue meticuloso. Tras sujetar la hoja en la cámara de medición, se sometió a un período de aclimatación a luz saturante de dos mil micromoles por metro cuadrado por segundo durante tres a cinco minutos, hasta alcanzar un estado estacionario en el que la asimilación neta y la conductancia estomática se estabilizaban. A continuación, se aplicaron diez niveles decrecientes de luz, desde dos mil hasta cero micromoles, y finalmente un retorno a dos mil para verificar la reversibilidad de las respuestas. Cada punto de la curva se registró únicamente tras cumplirse los criterios de estabilización del equipo, garantizando así la fiabilidad de los datos.

Un aspecto clave del diseño es que las mediciones se realizaron en hojas específicas según el cultivo y su estado fenológico, codificado mediante la escala BBCH, lo que asegura que las comparaciones sean biológicamente relevantes. Por ejemplo, en cebada se midió la hoja bandera, mientras que en maíz se utilizó la última hoja completamente desarrollada. Esta decisión metodológica, aunque introduce cierta variabilidad en los valores absolutos entre cultivos, permite capturar la respuesta del órgano fotosintéticamente más activo en cada caso.

Finalmente, para contextualizar las respuestas fisiológicas, se recogieron datos de rendimiento —biomasa aérea, peso de mil granos y producción de grano o vaina— en aquellos sitios donde fue posible. Si bien estos datos no constituyen el eje central del estudio, proporcionan una valiosa perspectiva sobre la posible traducción de la aclimatación fotosintética en productividad agraria.

3.1. Reducciones observadas 

Los resultados obtenidos revelan un panorama fascinante que desafía las expectativas convencionales. El hallazgo más sólido y reproducible del estudio es la reducción consistente y significativa de dos parámetros fisiológicos fundamentales: la respiración oscura y el punto de compensación lumínica. Esta tendencia se observó en todos los cultivos, en todos los sitios y en ambos sistemas de uso dual del suelo, a pesar de las enormes diferencias en tipos de suelo, prácticas de manejo y condiciones climáticas.

La respiración oscura, que representa la tasa de liberación de dióxido de carbono en ausencia de fotosíntesis, disminuyó entre un doce y un cuarenta y seis por ciento en condiciones de sombra en comparación con las parcelas de referencia a pleno sol. Por su parte, el punto de compensación lumínica, definido como la intensidad de luz en la que la asimilación neta de carbono es cero, se redujo entre un veinte y un cincuenta y cuatro por ciento. Para ilustrar la magnitud de este fenómeno, basta considerar el caso de las patatas en Straßkirchen (STR), donde la respiración oscura en las plantas situadas entre las filas de paneles fue un cuarenta y seis por ciento inferior a la de las plantas del campo de referencia, y el punto de compensación lumínica se redujo en más de un cincuenta y tres por ciento. Estos descensos no son meras fluctuaciones estadísticas, sino que alcanzan significación estadística en múltiples comparaciones, como en el caso de la cebada en Eckartsweier (EW), donde tanto la respiración oscura como el punto de compensación mostraron diferencias significativas con valores de p de 0,029 y 0,037 respectivamente, o en las patatas de Heggelbach (HG), donde la reducción del punto de compensación fue altamente significativa con un valor de p de 0,0002.

Reducciones observadas:

La interpretación fisiológica de este fenómeno es de gran calado. Una reducción de la respiración oscura indica que la planta disminuye su gasto metabólico basal en condiciones de baja luminosidad, una estrategia de ahorro energético bien documentada en especies tolerantes a la sombra, pero que aquí se manifiesta en cultivos típicamente considerados exigentes en luz. Al mismo tiempo, la disminución del punto de compensación lumínica significa que la planta puede mantener un balance de carbono positivo a niveles de irradiancia mucho más bajos, lo que le permite seguir asimilando carbono y creciendo incluso en las zonas más sombreadas del campo. Esta doble respuesta sugiere que los cultivos herbáceos, lejos de ser rígidos y especializados únicamente en condiciones de plena luz, poseen una notable capacidad para ajustar su metabolismo y optimizar su eficiencia en entornos lumínicos subóptimos.

3.2. Respuestas variables de AQY y Aₛₐₜ

En contraste con esta uniformidad en la respiración y el punto de compensación, los otros dos parámetros estudiados —la tasa de asimilación saturada de luz y el rendimiento cuántico aparente— mostraron respuestas más variables y dependientes del sistema y de la especie. La tasa de asimilación saturada de luz, que refleja la capacidad fotosintética máxima de la hoja, permaneció sorprendentemente estable en los sistemas agrivoltaicos a lo largo de los distintos niveles de sombra, indicando que las plantas bajo los paneles mantienen su maquinaria fotosintética plenamente operativa sin mostrar signos de degradación o inhibición. Sin embargo, en los sistemas agroforestales, este parámetro mostró una mayor variabilidad, con el maíz de Heidfeldhof (HFH) exhibiendo el patrón esperado de mayor asimilación en condiciones de mayor disponibilidad lumínica, lo que sugiere que la naturaleza de la sombra —más estática y constante en el caso de los árboles— puede inducir respuestas distintas a las de la sombra dinámica de los paneles solares.

El rendimiento cuántico aparente, que mide la eficiencia con la que la planta utiliza la luz incidente para fijar carbono en condiciones de baja intensidad, mostró también tendencias diferenciadas. En los sistemas agrivoltaicos, el rendimiento cuántico tendió a ser ligeramente inferior en las parcelas de referencia en comparación con las zonas sombreadas, lo que sugiere que las plantas a pleno sol pueden estar operando con una eficiencia cuántica reducida debido a fenómenos de fotoinhibición o disipación energética. Por el contrario, en los sistemas agroforestales, el rendimiento cuántico aumentó con niveles más altos de radiación. Las habas, tanto en Bürgewald (BW) como en Heggelbach (HG), mostraron un comportamiento atípico, con respuestas más estáticas que el resto de los cultivos, lo que subraya la importancia de la variabilidad interespecífica en la plasticidad fotosintética.

3.3. Datos de rendimiento

En cuanto a los datos de rendimiento agrario, los resultados fueron, como cabría esperar, mixtos y dependientes de múltiples factores. En Straßkirchen (STR), el trigo cultivado bajo los paneles no mostró diferencias significativas en biomasa total o tamaño del grano en comparación con el campo de referencia, aunque sí se observó una tendencia a un mayor rendimiento por planta en pleno sol. En Heggelbach (HG), las habas bajo los paneles redujeron su producción entre un cincuenta y cuatro y un sesenta por ciento, aunque su biomasa total no mostró diferencias significativas. En Bürgewald (BW), sin embargo, la biomasa aérea fue notablemente mayor en la referencia, pero la producción de habas fue similar en ambos tratamientos. En Eckartsweier (EW), la cebada a pleno sol produjo un treinta y uno por ciento más de biomasa, aunque el peso de mil granos fue prácticamente idéntico, mientras que en Heidfeldhof (HFH), el maíz mostró diferencias significativas únicamente en los niveles de sombra más extremos, con un comportamiento comparable entre el setenta y el cien por ciento de radiación. Esta variabilidad subraya que la aclimatación fotosintética, aunque necesaria, no es condición suficiente para garantizar incrementos de rendimiento, y que otros factores como la arquitectura del dosel vegetal, la competencia por nutrientes y agua, y el manejo agronómico juegan un papel determinante.

• Straßkirchen (STR): cultivo de trigo. Sin diferencia significativa en biomasa total o conteo de granos; tendencia a mayor grano/planta en referencia.
• Heggelbach (HG): cultivo de habas. Sin diferencia en biomasa total; reducción del 54-60% en rendimiento de habas bajo paneles.
• Bürgewald (BW): cultivo de habas. 58% más biomasa en referencia; sin diferencia significativa en producción total de habas (p = 0.23).
• Eckartsweier (EW): cultivo de cebada. 31% más biomasa en pleno sol; pesos de mil granos casi idénticos.
• Heidfeldhof (HFH): cultivo de maíz. Diferencias significativas en PAR ≤ 55%; sin diferencia entre 70% y 100%.

4.1. Aclimatación conservada 

Los resultados de este estudio tienen implicaciones que trascienden el ámbito de la fisiología vegetal y se adentran en la agronomía, la ecología del paisaje y las políticas de sostenibilidad. El hallazgo de una aclimatación conservada de la respiración y el punto de compensación lumínica constituye una prueba empírica sólida de que los cultivos herbáceos, incluso aquellos genéticamente mejorados para altas productividades en ambientes de plena luz, conservan una plasticidad metabólica que les permite ajustarse a condiciones de sombra parcial. Esta capacidad para reducir el gasto respiratorio y disminuir el umbral de luz necesario para mantener un balance de carbono positivo representa, desde un punto de vista evolutivo, una estrategia de supervivencia que permite a las plantas colonizar y persistir en hábitats con disponibilidad lumínica reducida.

Históricamente, la literatura científica ha tendido a clasificar las estrategias de las plantas frente a la sombra en dos categorías dicotómicas: la evitación de la sombra, caracterizada por la elongación de tallos, hojas más delgadas y mantenimiento de altos requerimientos lumínicos, y la tolerancia a la sombra, que implica una mayor eficiencia en el uso de la luz, menores puntos de compensación y una respiración más baja. Los resultados aquí presentados desafían esta dicotomía rígida, demostrando que los cultivos de campo abierto pueden transitar a lo largo de este continuo y adoptar, en función de las condiciones ambientales, estrategias típicamente asociadas a la tolerancia a la sombra. Esta flexibilidad no solo amplía nuestra comprensión de la ecofisiología de los cultivos, sino que también abre la puerta a un manejo más fino y adaptativo de los sistemas agroforestales y agrivoltaicos.

4.2. Plasticidad fenotípica en cultivos de campo abierto

Desde una perspectiva agronómica, estos hallazgos sugieren que la selección de variedades compatibles con estos sistemas podría basarse, al menos en parte, en la evaluación de su capacidad para reducir la respiración oscura y el punto de compensación en condiciones de sombra. La posibilidad de identificar y cultivar líneas con alta plasticidad para estos rasgos podría contribuir a mitigar las pérdidas de rendimiento en las zonas más sombreadas de los campos. Además, el diseño mismo de los sistemas podría optimizarse teniendo en cuenta la fisiología de los cultivos: en los sistemas agrivoltaicos, por ejemplo, una separación adecuada entre filas de paneles y una orientación que minimice las zonas de sombra profunda y persistente podría garantizar que la mayoría de las plantas se desarrollen en niveles de radiación en los que el balance de carbono sea favorable. En los sistemas agroforestales, la elección de especies arbóreas con copas menos densas o la poda selectiva podrían lograr efectos similares.

La distinción en las respuestas de la tasa de asimilación saturada y el rendimiento cuántico entre sistemas agrivoltaicos y agroforestales es particularmente reveladora. En los sistemas agrivoltaicos, la estabilidad de la capacidad fotosintética máxima sugiere que los cultivos bajo los paneles no sufren una reducción en su maquinaria fotosintética, lo que podría atribuirse a la naturaleza dinámica de la sombra, con parches de luz solar directa que se desplazan a lo largo del día y permiten períodos de alta fotosíntesis intercalados con períodos de sombra. Esta alternancia podría prevenir la aclimatación negativa y mantener las hojas en un estado de preparación para la captura de carbono cuando la luz está disponible. Por el contrario, la sombra más constante de los árboles en los sistemas agroforestales podría inducir una mayor variabilidad y, en algunos casos, una reducción de la capacidad fotosintética máxima, lo que refleja una aclimatación más profunda a un entorno lumínico más estable.

4.3. Diferencias entre sistemas APV y AFS

Es importante destacar que la reducción de la respiración oscura en condiciones de sombra no solo reduce el costo metabólico, sino que también podría tener efectos beneficiosos sobre la eficiencia del uso del agua y la tolerancia al estrés. Una menor tasa respiratoria implica una menor pérdida de carbono durante la noche y, potencialmente, una menor necesidad de transpiración para enfriar las hojas durante los períodos cálidos. En un contexto de cambio climático, donde se prevé un aumento de las temperaturas y una mayor frecuencia de eventos de sequía, esta capacidad de ahorro energético podría ser crucial para mantener la productividad en condiciones adversas. De hecho, los beneficios microclimáticos de los sistemas de uso dual —reducción de temperaturas extremas, aumento de la humedad del suelo y menor demanda evaporativa— se combinan sinérgicamente con la aclimatación fotosintética para crear un entorno más favorable para el cultivo.

Los autores del estudio son cautelosos al señalar que la aclimatación fotosintética no se traduce automáticamente en mayores rendimientos. Esta observación es fundamental y debe ser tenida en cuenta por agricultores y responsables políticos. El rendimiento final de un cultivo está determinado por una multitud de factores que van desde la captura de carbono a nivel de hoja hasta la partición de asimilados hacia los órganos de interés agronómico, pasando por la fenología, la interacción con patógenos y la disponibilidad de nutrientes. Sin embargo, la aclimatación fotosintética constituye la base fisiológica sobre la que se construyen los rendimientos potenciales, y su estudio proporciona una herramienta indispensable para la mejora genética y el manejo de estos sistemas. Como bien señalan los autores, aunque los beneficios en rendimiento no son siempre evidentes en las condiciones actuales, la capacidad de los cultivos para mantener un balance de carbono positivo bajo sombra será cada vez más valiosa a medida que el cambio climático imponga mayores restricciones hídricas y térmicas.

4.4. Implicaciones para el rendimiento

La relevancia de este estudio trasciende el ámbito puramente agronómico y se inscribe en los objetivos más amplios de sostenibilidad global. Los sistemas agrivoltaicos y agroforestales contribuyen directamente al cumplimiento de varios Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas. En primer lugar, fomentan una producción agrícola más resiliente y diversificada, contribuyendo al Hambre Cero. En segundo lugar, generan energía renovable y contribuyen a la transición energética, alineándose con el objetivo de Energía Asequible y No Contaminante. En tercer lugar, promueven un uso más eficiente del suelo y los recursos, en consonancia con la Producción y Consumo Responsables. En cuarto lugar, mejoran la adaptación al estrés climático, apoyando la Acción por el Clima. Finalmente, al incorporar árboles y estructuras vegetales diversas en el paisaje agrícola, contribuyen a la conservación de la biodiversidad y al mantenimiento de los servicios ecosistémicos, en línea con el objetivo de Vida de Ecosistemas Terrestres. La evidencia de aclimatación fotosintética presentada en este estudio proporciona el respaldo científico necesario para seguir impulsando estas políticas.

4.5. Recomendaciones para la práctica

Los autores también señalan varias limitaciones y líneas de investigación futura que enriquecen la discusión. La medición en campo, si bien es realista, introduce una variabilidad difícil de controlar, como las diferencias en los estados fenológicos de los cultivos entre sitios o los posibles efectos de borde en las parcelas. Asimismo, el estudio se centró en parámetros fisiológicos a nivel de hoja, pero no analizó en profundidad los cambios morfológicos, como el área foliar específica o la arquitectura de la planta, que también son componentes clave de la aclimatación a la sombra. Otra línea de investigación prometedora sería el análisis de la calidad espectral de la luz bajo paneles y bajo árboles, ya que las diferencias en la relación rojo-rojo lejano pueden desencadenar respuestas específicas de evitación de la sombra mediadas por los fitocromos, que podrían interactuar con los mecanismos de aclimatación fotosintética aquí descritos.

4.6. Limitaciones y direcciones futuras

Un aspecto metodológico relevante que merece ser destacado es la necesidad de reevaluar los modelos de crecimiento de cultivos utilizados actualmente. Como señalan Frantz y Bugbee en su trabajo precursor, los modelos basados exclusivamente en la reducción de la radiación fotosintéticamente activa no logran predecir con precisión las respuestas de los cultivos en sistemas de sombra dinámica, precisamente porque no incorporan la plasticidad fisiológica que este estudio ha documentado empíricamente. El desarrollo de modelos de simulación que integren la aclimatación de la respiración y la eficiencia cuántica sería un paso fundamental para mejorar la capacidad predictiva y optimizar el diseño de estos sistemas desde una perspectiva de ingeniería agronómica.

En definitiva, el estudio de Moore y colaboradores representa un avance significativo en nuestra comprensión de la fisiología de los cultivos en sistemas de uso dual del suelo. Al demostrar que cultivos mejorados para pleno sol son capaces de reducir su respiración oscura y su punto de compensación lumínica en condiciones de sombra parcial, proporciona una base científica sólida para disipar los temores sobre la incompatibilidad de estas especies con los sistemas agroforestales y agrivoltaicos. Al mismo tiempo, revela la complejidad y especificidad de las respuestas fotosintéticas, destacando la necesidad de un enfoque matizado que tenga en cuenta las diferencias entre especies, sistemas y condiciones ambientales.

El trabajo de campo multisitio llevado a cabo en Alemania por Jennifer Moore y su equipo arroja luz sobre uno de los aspectos más críticos y menos explorados de los sistemas agrícolas del futuro: la capacidad de los cultivos para aclimatarse a regímenes lumínicos alterados. La reducción consistente de la respiración oscura y el punto de compensación lumínica en cinco especies de importancia agronómica, incluyendo tanto plantas C3 como C4, constituye una prueba inequívoca de que la plasticidad fisiológica está más extendida en nuestros cultivos de lo que la sabiduría convencional sugiere.

Estos hallazgos tienen implicaciones profundas. En primer lugar, reafirman el potencial de los sistemas agroforestales y agrivoltaicos como estrategias viables y sostenibles para la producción de alimentos en un clima cambiante, al demostrar que los cultivos no están necesariamente limitados por la reducción de luz, sino que pueden ajustar su metabolismo para mantener un balance de carbono positivo. En segundo lugar, proporcionan herramientas y criterios fisiológicos que pueden ser utilizados por fitomejoradores y agricultores para seleccionar variedades más compatibles con estos sistemas, acelerando así su adopción y optimización. En tercer lugar, subrayan la importancia de considerar la dinámica temporal de la sombra en el diseño de estos sistemas, distinguiendo entre la sombra heterogénea y estable de los árboles y la sombra estructurada y fluctuante de los paneles solares.

1. Los cultivos herbáceos mejorados para pleno sol exhiben una aclimatación fotosintética significativa bajo sombra parcial en sistemas AFS y APV
2. La reducción conservada de R_d y LCP representa una estrategia universal de aclimatación que permite mantener un balance de carbono positivo a irradiancias más bajas
3. Las respuestas de AQY y Aₛₐₜ son sistema- y especie-dependientes, reflejando la complejidad de las interacciones entre cultivo y entorno
4. La aclimatación fotosintética no garantiza mayores rendimientos, pero proporciona la capacidad fisiológica para mantener la productividad bajo futuros climas donde la limitación de agua y el estrés térmico son más restrictivos que la disponibilidad de luz
5. Estos sistemas son relevantes para múltiples ODS: Hambre Cero (ODS 2), Energía Asequible y No Contaminante (ODS 7), Producción y Consumo Responsables (ODS 12), Acción por el Clima (ODS 13) y Vida de Ecosistemas Terrestres (ODS 15)

No obstante, los autores advierten prudentemente de que la aclimatación fotosintética no equivale a una garantía de mayor rendimiento. La traducción de una mayor eficiencia fotosintética a nivel de hoja en un incremento de la producción de grano o biomasa cosechable depende de una compleja interacción de factores que incluyen la partición de asimilados, el crecimiento de los órganos reproductivos, la competencia entre sumideros y la interacción con el estrés abiótico y biótico. Esta complejidad no resta valor al hallazgo, sino que lo sitúa en su contexto adecuado: la aclimatación fotosintética es una condición necesaria, aunque no siempre suficiente, para el éxito agronómico en estos sistemas.

De cara al futuro, la investigación debería orientarse hacia la integración de estas respuestas fisiológicas en modelos predictivos, el análisis de la interacción entre la aclimatación fotosintética y la calidad espectral de la luz, y la evaluación de la variabilidad genética dentro de las especies cultivadas para estos rasgos de plasticidad. Solo mediante un enfoque multidisciplinar que combine la eco-fisiología, la genética, la agronomía y la ingeniería de sistemas será posible desbloquear todo el potencial de los sistemas de uso dual del suelo y convertirlos en una pieza clave de la transición hacia una agricultura realmente sostenible y resiliente.

En conclusión, el estudio de Moore y colaboradores no solo amplía nuestro conocimiento fundamental sobre la plasticidad de los cultivos, sino que ofrece una hoja de ruta para el diseño y la gestión de sistemas agroforestales y agrivoltaicos basados en la evidencia científica. En un momento en el que la agricultura mundial se enfrenta a desafíos sin precedentes, estos hallazgos nos recuerdan que la solución a la crisis alimentaria y climática puede residir, en parte, en la capacidad de las propias plantas para adaptarse y prosperar en entornos cambiantes, siempre que les proporcionemos las condiciones adecuadas para que su plasticidad se manifieste. La sinergia entre la innovación tecnológica y la comprensión de los procesos biológicos emerge, así como la vía más prometedora para garantizar la seguridad alimentaria de las generaciones futuras, al tiempo que se protege la salud del planeta.

Referencias clave

• Moore, J., Pataczek, L., Muller, O., Jednowski, C., Schweiger, A. (2026). Partial shade effects of dual land use systems: Harnessing plant acclimation to drive sustainable farming solutions. European Journal of Agronomy, 181, 128268.
• Arenas-Corraliza, M.G., Rolo, V., Lopez-Diaz, M.L., et al. (2019). Wheat and barley can increase grain yield in shade through acclimation of physiological and morphological traits in Mediterranean conditions. Scientific Reports, 9(1), 9547.
• Valladares, F., Niinemets, U. (2008). Shade tolerance, a key plant feature of complex nature and consequence. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, 39, 237-257.
• Barron-Gafford, G.A., et al. (2019). Agrivoltaics provide mutual benefits across the food-energy-water nexus in drylands. Nature Sustainability, 2(10), 848-855.

AUTOR: Marcos Carbonell Alemany