Los cultivos cubierta para reducir el riesgo de lixiviación: evaluación en diferentes escenarios climáticos

La contaminación de acuíferos tiene como principal causante el aumento de los niveles de nutrientes procedentes de la actividad agrícola, debidos en parte a la lixiviación de nitratos. Además de representar unas pérdidas económicas para el agricultor, este proceso supone un deterioro de la calidad del agua que implica preocupantes consecuencias ambientales y un riesgo potencial para la salud.

En rotaciones anuales, el riesgo de lavado puede ser particularmente elevado en otoño – coincidiendo con eventos de lluvia – tras la cosecha de cultivos de verano que dejan una gran cantidad de nitratos en el suelo. Una estrategia interesante para afrontar este problema es el uso de cultivos cubierta, en sustitución del periodo de barbecho. Entre sus múltiples beneficios destaca su habilidad para reciclar nutrientes. Esta capacidad va a contribuir a una mejora de la calidad del agua y a una mayor eficiencia del uso del N en las rotaciones. En definitiva: a un incremento en la sostenibilidad del sistema. Esta habilidad para “atrapar” nutrientes – motivo por el cual estos cultivos también son conocidos como cultivos captura – ha sido reportada en muchos estudios. Sin embargo, la realidad es que a pesar de este y otros fenomenales beneficios, el uso de cubiertas vegetales en regiones semiáridas aún no está muy extendido, debido en parte al miedo a una posible competencia con el cultivo comercial posterior por los recursos. Frente a esta limitación, el manejo, y en concreto la fecha de terminación en la que decidimos poner fin a nuestra cubierta en primavera, ha demostrado ser una herramienta influyente para maximizar sus beneficios, y al mismo tiempo disminuir dicho riesgo de competencia por el agua y nutrientes.

En un trabajo publicado en 2018 por Science of the Total Environment, investigadores del CEIGRAM-UPM, del INIA y de la Universidad Católica de Lovaina (UCL, Bélgica), evaluaron el impacto del uso de cubiertas vegetales y la implicación de diferentes fechas de terminación en primavera en el lavado de nitratos y en la posible competencia por los recursos en primavera, bajo diferentes escenarios y situaciones climáticas. Para ello, en primer lugar, se calibraron y validaron diferentes módulos del modelo de agua y nutrientes, WAVE (“Water and Agrochemicals in the soil and Vadose Environment”, desarrollado en la UCL), utilizando datos de dos ensayos experimentales en los que se estudió el uso de cubiertas vegetales frente a un suelo desnudo, en rotaciones anuales, realizados en la zona de las Vegas del Tajo (Aranjuez, Madrid) entre 2006 y 2013 (Gabriel y Quemada, 2011; Alonso-Ayuso y col. 2014). A continuación, se realizaron simulaciones en condiciones climáticas presentes y en condiciones con proyección de cambio climático de escenarios que incluían un suelo desnudo o el uso de cultivos cubierta con diferentes fechas de terminación en primavera. Estos escenarios se combinaron además con otros factores como diferentes condiciones iniciales de suelo en otoño en contenido de N y agua en el suelo, y diferentes fechas de siembra del cultivo principal. Para las simulaciones de cambio climático, la base de datos de 30 años (1979-2009) usada para las simulaciones de clima actual se modificó usando una aproximación de “factor de cambio”: las temperaturas se perturbaron entre -1°C y +7°C y las precipitaciones diarias entre un -40% y +30% en intervalos de 10%, incluyendo así en las diferentes combinaciones las predicciones de escenarios de cambio climático del CMIP5 (IPCC, 2013). Bajo condiciones climáticas actuales, los cultivos cubierta redujeron la lixiviación frente a un suelo desnudo, en cualquiera de los escenarios evaluados. Respecto al manejo, una fecha de terminación temprana redujo el riesgo de competencia con el cultivo principal, aunque en condiciones con un elevado contenido de nitrato en el suelo, una fecha tardía podría contribuir a controlar la lixiviación que suele ser elevada en los primeros estadios del cultivo principal (Fig. 1).

Los cultivos cubierta para reducir el riesgo de lixiviación: evaluación en diferentes escenarios climáticos
Fig. 1. Condiciones climáticas actuales. Curvas de probabilidad acumulada para el N lixiviado (izda., kg N ha-1) y para el N inorgánico del suelo (dcha., kg N ha-1) presente en el momento de siembra del cultivo comercial

En condiciones de cambio climático, el potencial de reducir la lixiviación por parte de los cultivos cubierta se incrementó. Esto es debido a que con predicciones de aumento de temperatura y disminución de precipitación, la mineralización de materia orgánica se prevé mayor en suelos desnudos, y así, las diferencias con respecto a las cubiertas aumentaron. Por tanto, bajo estas condiciones también es esperable un mayor riesgo en términos de competencia. De nuevo, la elección de una fecha de terminación temprana de la cubierta puede reducir este riesgo (Fig. 2).

Los cultivos cubierta para reducir el riesgo de lixiviación: evaluación en diferentes escenarios climáticos
Fig. 2. Proyección de cambio climático. N lixiviado (à, kg N ha-1) y contenido de agua en el suelo en Abril (¯, m3 m-3), en respuesta a cambios en temperatura y de precipitación respecto a los datos climáticos de base para varios tratamientos

Como ya se ha visto en otras entradas de este blog, los modelos son herramientas fundamentales que nos permiten entender la complejidad de los sistemas. En este caso, permitió simular numerosos escenarios que en condiciones experimentales hubiera sido, en términos de esfuerzo, tiempo y dinero, prácticamente irrealizable.

Como conclusión, la fecha de terminación fue confirmada como una estrategia importante en el manejo de cubiertas, permitiendo reducir la competencia con el siguiente cultivo sin comprometer su beneficio de reducir de lixiviación. Por otro lado, bajo diferentes escenarios climáticos futuros, los cultivos cubierta potencian el control del lavado y por tanto confirman la importancia de estos cultivos cubierta como estrategia de adaptación al cambio climático.

Autores: María Alonso Ayuso, Doctora Ingeniera Agrónoma (UPM), maria.alonso@upm.es; José Luis Gabriel, Doctor Ingeniero Agrónomo (INIA), gabriel.jose@inia.es; y Miguel Quemada Sáenz-Badillos, Catedrático del Dep. de Producción Agraria (UPM). miguel.quemada@upm.es

Enlace al artículo

REFERENCIAS

Alonso-Ayuso, M., Gabriel, J. L., & Quemada, M. (2014). The kill date as a management tool for cover cropping success. PLoS One9(10), e109587. Gabriel, J. L., & Quemada, M. (2011). Replacing bare fallow with cover crops in a maize cropping system: yield, N uptake and fertiliser fate. European Journal of Agronomy34(3), 133-143.

Cultivos cubierta: una estrategia de mitigación y adaptación frente al cambio climático

Los cultivos cubierta o intercalares son aquellos que se introducen en las rotaciones con el principal objetivo de mejorar la sostenibilidad ambiental del sistema y no tanto para aumentar el beneficio económico. Sin embargo, debido a las innumerables ventajas que pueden ofrecer al agricultor como fuente de nutrientes, aporte de materia orgánica, mejoradores de la estructura del suelo o control de malas hierbas pueden suponer un beneficio económico a medio plazo.

Los usos más conocidos de los cultivos cubierta son protegiendo el suelo en las calles de cultivos leñosos y remplazando a los barbechos tradicionales en rotaciones de cultivo en las que el suelo queda desnudo durante un período largo de tiempo. Cuando pensamos en los beneficios ambientales asociados a los cultivos cubierta, nos viene a la cabeza su papel para controlar la erosión, fijar nitrógeno atmosférico, controlar la lixiviación de nitratos o mejorar la calidad del suelo; sin embargo, hay escasa información de su capacidad como estrategia para la mitigación y adaptación al cambio climático a pesar de que existe un común acuerdo en que mejoran la resistencia de los sistemas de cultivo ante situaciones adversas.

En el artículo recientemente publicado por Kaye y Quemada (2017) se parte de la comparación entre dos ensayos ampliamente estudiados de dos zonas climáticas my diferentes, una templada en Pensilvania (EEUU) y otra mediterránea-continental en Aranjuez (España), para evaluar el efecto de reemplazar los barbechos tradicionales por cultivos cubierta en el potencial de calentamiento global de los sistemas de cultivo y revisar su papel como estrategia de adaptación ante cambios futuros de temperatura o precipitación.

fig1

Figura 1. Dos ensayos de cultivos cubierta en Aranjuez (Madrid) en primavera. El más cercano muestra parcelas de mezclas de veza/cebada vivas (verdes) ya matadas (amarillas) y suelo desnudo. El más lejano es un ensayo que ha comparado durante más de 10 años diferentes especies de cultivos cubierta frente al barbecho invernal en rotaciones basadas en cultivos de verano de regadío.

El potencial de calentamiento global es una medida de la capacidad que tiene un sistema para contribuir al cambio climático y se expresa en equivalentes de CO2 producidos por hectárea y año. Se trata de un balance en el que hay medidas como el secuestro de carbono o el ahorro de fertilizante nitrogenado que disminuyen esa capacidad, mientras que otras como la emisión de gases de efecto invernadero o consumo de combustibles por la maquinaria agrícola que la aumenta. En este caso se cuantificó que la utilización de cultivos cubierta disminuye el potencial de calentamiento global con respecto al barbecho  en 141 kg de CO2 equivalente por hectárea cuando se emplean gramíneas como cultivos cubierta y en 160 si se emplean leguminosas o mezcla gramíneas/leguminosas. Así el empleo de cultivos cubierta podría ser una medida de mitigación muy eficiente frente al cambio climático, equivalente o superior a la transformación de sistemas de laboreo intensivo a no-laboreo, siendo los dos términos más importantes en la reducción el secuestro de C y la reducción de fertilizantes nitrogenados en el caso de leguminosas. Una novedad mostrada en este artículo es que el cambio producido en el albedo, es decir la reflexión de la radiación incidente, de la superficie del terreno debe ser considerado al evaluar la capacidad de mitigación de las estrategias de cultivo. En el caso de los cultivos cubierta su peso fue incluso superior al ahorro de fertilizantes nitrogenados de las leguminosas, aunque varía mucho en función del tipo de superficie cubierta (suelo oscuro, claro, cubierto de nieve). Incluso los residuos de los cultivos cubierta una vez muertos reflejan gran cantidad de radiación, contribuyendo a disminuir la temperatura del suelo y la capacidad de calentamiento, lo que sería interesante evaluar también en los sistemas de laboreo que producen un acolchado de residuos sobre el suelo.

fig2

Figura 2. Ensayo de cultivo cubierta en Pensilvania (EE.UU.) en una rotación de maíz/soja/trigo al final de verano. En el centro se ven los refugios para evitar la entrada de lluvia y estudiar la sequía. A la izquierda, distintas especies de cultivos cubierta que se sembraron después del trigo en agosto.

El manejo de las cultivos cubierta puede hacer que se constituyan también en una importante herramienta de adaptación frente al cambio climático. Especialmente a través de la reducción de la vulnerabilidad de los sistemas de cultivo frente a la erosión de los eventos de lluvia extremos y mediante el aumento de las opciones de manejo del agua durante períodos de sequía o saturación, ya que su terminación o permanencia nos permite controlar el agua almacenada en el suelo. El aumento de temperatura y de los eventos de lluvia intensos ha llevado a predecir una mineralización más rápida o ‘a pulsos’ y acumulación de nitrógeno en el suelo susceptible de perderse por lixiviación o emisiones gaseosas; en este caso, los cultivos cubierta podrían tener un importante papel reteniendo el N acumulado en forma vegetal y liberándolo lentamente, disminuyendo su pérdida y contribuyendo a un reciclaje dentro del sistema de cultivo. En conjunto, se encontraron pocos inconvenientes ligados a la introducción de cultivos cubierta como estrategias de adaptación y mitigación al cambio climático, de forma que sería esperable que muchos de los servicios ecosistémicos proporcionados por lo cultivos cubierta en condiciones actuales se verían reforzados en escenarios futuros.

Kaye J y Quemada M. 2017. Using cover crops to mitigate and adapt to climate change: a review. 2017. Agronomy for Sustainable Agriculture, 37:4. DOI 10.1007/s13593-016-0410-x.

Quemada Sáenz-Badillos, Miguel

Fuente: Red Remedia

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