Agricultura Salina

El gran desafío de la agricultura para el siglo XXI es el aumento que se espera de la población. Según las estimaciones, para 2050, la población mundial alcanzará los 9700 millones de habitantes, un 20% por encima de la población actual. Esto quiere decir que, para esa época, habrá que producir, como mínimo, un 20% más de recursos alimenticios, pero sobre todo en los países en vías de desarrollo. La situación todavía será peor para 2100, donde se estima una población mundial de unos 12000 millones de habitantes.  Al mismo tiempo, se espera que una gran parte de la población se desplace hacia las ciudades. Este hecho reducirá el número de agricultores, con lo que tendremos menos productores primarios para una población cada vez más creciente. Pero, además, también habrá menos suelo disponible para producir, motivado por el aumento de la urbanización y por el aumento de la degradación del suelo. Estos factores nos obligarán a tener que utilizar suelos marginales para poder cultivar, suelos que además pueden estar afectados por problemas de salinidad. En este sentido, tendremos que convivir con la salinidad (en suelos y en agua de riego) para poder producir. Actualmente, un 10% de la población mundial sufre problemas de desnutrición. Por ello, es urgente buscar soluciones para poder producir en suelos salinos. Una posibilidad es aumentar los esfuerzos para buscar especies de interés agronómico con mayor tolerancia a salinidad. Otra posibilidad es la utilización de plantas transformadas genéticamente. Sin embargo, la actual legislación europea no lo permite de momento, aunque sí lo permite a algunas multinacionales. Una tercera posibilidad, muy prometedora,  es utilizar plantas halófitas (muy tolerantes a salinidad) como medio de remediación de suelos salinos mediante estrategias de cultivos mixtos y/o mediante rotación de cultivos. El uso de este tipo de plantas, que acumulan muchas sales en sus tejidos, es muy útil para eliminar iones tóxicos del suelo, sobre todo sodio, cloro y sulfatos, entre otros.

Plantas de Arthrocnemum macrostachyum L. en su hábitat natural

En el proyecto HaloFarm, financiado por el Programa PRIMA (Partnership for Research and Innovation in the Mediterranean Area), investigamos el uso de plantas halófitas para mejorar la producción de plantas de interés agronómico en suelos salinos, repartidos en diferentes países de la Cuenca Mediterránea (España, Italia, Túnez y Egipto). Resultados de este proyecto, obtenidos en 4 países diferentes, han demostrado que la presencia de plantas halófitas, en cultivos mixtos, reducen la absorción de iones tóxicos (Na y Cl) en plantas de tomate, mejorando la producción tanto en cultivos mixtos como en rotación de cultivos.

Nuestro gran desafío, en un futuro próximo, para ayudar a la seguridad alimentaria.

Plantas de tomate cultivadas en cultivos mixtos con la halófita Arthrocnemum macrostachyum L.

José Antonio Hernández (Investigador Científico del CSIC)

Barreras Vegetales contra la Erosión

El Dr. Gonzalo Gonzalez Barberá (CEBAS-CSIC) participa en un estudio sobre la función de las barreras vegetales para luchar contra la erosion y mejorar la riqueza medioambiental y los usos agrícolas.

Para más informaciòn:

BARRERAS VEGETALES

El papel del suelo en la regulación del clima

Imagen

Felipe Bastida (CEBAS-CSIC) describe el suelo como ecosistema clave en regular el clima y el flujo de CO2 en la tierra

Suelo_Clima

 

“Las tierras de secano: de la marginalidad a la oportunidad en la lucha contra la desertificación y el cambio climático. Búsqueda de soluciones sostenibles”

Carolina Boix Fayos, Joris de Vente, Joris Eekhout, María Almagro, Elvira Díaz Pereira, Raquel Luján Soto, Javier Martínez, Pedro Pérez-Cutillas, Juan Albaladejo, Víctor Castillo y María Martínez-Mena.

El 17 de Junio se celebra el día de lucha contra la desertificación y la sequía de las Naciones Unidas (#2019WDCD), definido por la Convención de Lucha contra la Desertificación (https://www.unccd.int/actions17-june-world-day-combat-desertification/celebrate-2019wdcd). Este año, además, se cumplen 25 años de la firma de la Convención en París en 1994. En la misma participan 197 países y ha contribuido en toda esta etapa a la definición y concienciación del problema y a la búsqueda de soluciones impulsando el manejo sostenible de tierras. Recientemente la Convención introdujo un cambio de paradigma en la lucha contra la desertificación lanzando el concepto de Neutralidad en la degradación de tierras (Land Degradation Neutrality, LDN). Éste tiene como objetivo mantener o estimular el capital natural de tierras (suelo) y sus servicios ecosistémicos asociados (Cowie y colaboradores, 2018).

Foto 1. Erosión concentrada (cárcava) en almendro de secano aterrazado sobre litología margosa, sin mantenimiento de terrazas. Tasa de erosión media de 70 toneladas/hectárea/año (Foto: Carolina Boix Fayos y María Martínez-Mena).

Desde el Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura (CEBAS-CSIC), el grupo de Erosión y Conservación de Suelos y Aguas lleva trabajando varias décadas en el estudio de los procesos involucrados en la desertificación, tanto en la definición de los problemas, como en la búsqueda de soluciones. Parte de nuestros estudios se centra en la degradación de los suelos y las consecuencias ambientales y sociales de los mismos, así como su conservación y restauración. Otros investigadores del equipo trabajan también en la adaptación de la vegetación al cambio climático (www.soilwaterconservation.es). En todos estos años hemos aprendido que el cambio de percepción sobre el suelo como capital natural, va de la mano de la implementación de soluciones sostenibles para su conservación, y todos los beneficios socioecológicos que conlleva.

Figura 1. Lema del 25 aniversario de la creación de la Convención de Lucha contra la Desertificación y el día mundial de Lucha contra la Desertificación.

 

La erosión, un proceso natural acelerado por la excesiva degradación de tierras.

La erosión constituye un proceso de degradación de suelos, que junto con otros como la compactación, la salinización, la pérdida de materia orgánica, pérdida de nutrientes, la degradación de la estructura del suelo, que a su vez se asocian al deterioro de la capacidad de retención de agua, y la reducción de la infiltración, está presente en numerosas zonas del campo natural y cultivado de la Región de Murcia. Todo ello comporta una pérdida de la biodiversidad y del capital natural que provee el suelo como sustrato de procesos ecológicos y como filtro para numerosos procesos geomorfológicos.

Foto 2 y 3. Cárcava abierta en almendro de secano en terreno nivelado (izquierda), cárcavas en terreno de cereal en barbecho (derecha). (Fotos: Carolina Boix Fayos y Elvira Díaz Pereira).

Uno de los principales temas abordados durante estos años, desde nuestro grupo de investigación, ha sido la medición de tasas de erosión de suelos en campo y el análisis del funcionamiento de los procesos erosivos. La variabilidad de las tasas de erosión en la Región de Murcia es grande dependiendo de la escala de medición, las variables ambientales (litología, cubierta vegetal, pendientes, condiciones climáticas), los usos y manejo del suelo.

En mediciones realizadas en campos de cultivo, los últimos datos apuntan a medias anuales de pérdidas de suelo por erosión entre 0,5 y 4 toneladas/hectárea/año en zonas agrícolas en secano, en función del uso de suelo, la litología y pendiente local. Estas mediciones recogen en su mayoría procesos de erosión superficial (salpicadura, erosión laminar, regueros permanentes o efímeros). Estas tasas están muy por encima de lo que se conoce como la tasa tolerable de erosión (tasa en la que se asegura que la tasa de formación de suelo para el mantenimiento de todas sus funciones está por encima de la tasa de erosión). Hay varias aproximaciones a la misma, los últimos estudios consideran en Europa una tasa de erosión por encima de 1 tonelada/hectárea/año como no sostenible a largo plazo (Verheijen y colaboradores, 2009). Sin embargo, eventos extremos de precipitación pueden dar lugar a tasas de erosión mucho más elevadas, que son responsables de la mayor parte de la erosión producida.

Aunque la mayoría de los estudios sobre erosión se han desarrollado en agroecosistemas de secano, recientemente hemos empezado a trabajar en regadío, donde los primeros resultados indican altas tasas de erosión debido a la enorme compactación de los suelos, pobres en materia orgánica y con muy escasa cubierta de vegetación, dependiendo del marco de plantación.

A escala de pequeñas cuencas de drenaje, con variedad de litologías, obtenemos una gran variabilidad de tasas de erosión, con una media de 11± 22 toneladas/hectárea/año (Quiñonero Rubio y colaboradores , 2016). Estas tasas de erosión son mayores que las obtenidas en campos de cultivo, debido a que al aumentar la escala de observación, aparecen otros procesos de erosión, que movilizan gran cantidad de sedimento, tales como la erosión por cárcavas, el colapso de márgenes laterales de los ríos y la propia erosión del lecho fluvial. Al mismo tiempo cuando observamos en superficies mayores, encontramos zonas de sedimentación o depósito de sedimentos que cierran el ciclo erosivo, por ejemplo en las llanuras aluviales de ríos y ramblas o pequeños conos aluviales al pie de terrazas de cultivo.

Foto 4. Mantenimiento de parcelas de erosión en campo nivelado de cereales (Foto: María Martínez-Mena, Eloísa García e Inmaculada Montoya).

 

Si analizamos la erosión a una escala aún más amplia, cuantificamos tasas medias de exportación de sedimentos hacia los embalses de la cuenca del Segura alrededor de 3 toneladas/hectárea/año, al aparecer dentro de la misma cuenca hidrográfica amplias zonas de deposición. Sin embargo, esta tasa afecta a la capacidad del embalse de almacenamiento de agua, afectando al suministro doméstico y al riego y a su función de reducir las avenidas o inundaciones.

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Foto 5 y 6. Izquierda: Muestreador de sedimentos en cauce y medición de caudal, al fondo se puede apreciar desprendimientos de erosión lateral de los márgenes del cauce (cuenca de la Rogativa). Embalse del Taibilla al 33% de su capacidad, se puede apreciar la gran cantidad de sedimentos en las entradas fluviales (Fotos: María Almagro y Joris de Vente).

 

Así pues la erosión de suelos tiene múltiples efectos, locales y regionales, entre los efectos locales tenemos el deterioro de los suelos, con la pérdida de sus funciones como por ejemplo su potencial como hábitat para la biodiversidad, su capacidad de retención de agua, su capacidad de almacenar y secuestrar carbono, la pérdida de nutrientes y la reducción de la productividad agrícola. Los efectos regionales incluyen las inundaciones con barro, daños a carreteras y puentes, y la colmatación de embalses que así pierden su capacidad de almacenar agua afectando al suministro doméstico y al riego. En definitiva, los procesos de degradación del suelo, entre los que incluimos la erosión, suponen un deterioro de los servicios ecosistémicos, de los que hablamos más adelante.

Hablemos de soluciones sostenibles: beneficios medioambientales y sociales desde ya a largo plazo

Nuestro enfoque actual trata de buscar soluciones de manejo sostenible para la conservación del suelo y provisión de servicios ecosistémicos, que son los beneficios que el ecosistema genera para la sociedad (por ejemplo: control de la erosión, regulación del clima, disponibilidad de agua, mantenimiento de la biodiversidad, recreación, turismo etc.). Nuestra experiencia abarca trabajo coordinado en distintos aspectos del manejo sostenible en ecosistemas agroforestales. Abarcamos tanto la escala de detalle en fincas agrícolas en estrecha colaboración con los agricultores, como observación y monitorización de procesos en el campo a nivel de rambla, río y cuenca de drenaje. Finalmente llevamos los resultados a escala regional utilizando herramientas de modelización para poder estudiar los resultados en su conjunto, y así proveer a los técnicos, gestores y agricultores de criterios para la gestión y planificación.

Foto 7. Cubierta verde (o abonado verde de Avena y Veza) bajo almendros de secano. Reducción del 70% de las tasas de erosión, reducción de la pérdida de nutrientes por erosión y mejora de propiedades físicas y químicas del suelo.

 

Nuestros resultados apuntan una reducción de las tasas de pérdidas de suelo por erosión de aproximadamente un 70% cuando aplicamos prácticas sostenibles (p.e. reducción de las pasadas de arado o la incorporación de abonos verdes, siembras de leguminosas, entre el cultivo principal). Esta reducción de la erosión lleva implícita una reducción de las pérdidas de carbono y nutrientes (principalmente nitrógeno y fósforo) que se producen por este proceso y que revierten positivamente en los costes de los agricultores a la hora de abonar el suelo para obtener un mejor rendimiento del cultivo. Un aspecto interesante es que el control de la erosión con tales prácticas sostenibles es prácticamente inmediato a la implementación y que la efectividad es mayor en eventos de lluvias más intensas, que son las responsables de las mayores pérdidas de suelo en la región y que aumentarán en el futuro como consecuencia del cambio climático.

 

Foto 8. Detalle de las parcelas de la entrada a las parcelas de erosión para monitorización continua en terreno con abonado verde.

 

Otra de las prácticas sostenibles que estamos experimentando consiste en introducir esquemas de “diversificación” entre los cultivos actuales (www.diverfarming.eu). Por ejemplo intentamos aumentar la cobertura vegetal intercalada entre los cultivos perennes de secano, ya que existe un gran marco de suelo desnudo. Actualmente estamos introduciendo tomillo de invierno (Thymus hyemalis), tápenas (Capparis spinosa) y cártamo o alazor (Carthamus tinctorius) entre las filas de almendro (Prunus dulcis), sin adición de materia orgánica, ya que estas plantas prefieren para su instalación suelos poco evolucionados. Son plantas autóctonas, espontáneas, que actúan a modo de colonizadoras y en muchos casos arraigan en zonas marginales, muy resistentes a la sequía incluso extrema. Sin embargo, aún estamos en las fases previas para conseguir cultivarlas, no sin pocos problemas. Presentan un gran desarrollo radicular entre otros mecanismos de adaptación a los estreses, así crean suelo, bombean nutrientes, aportan materia orgánica y secuestran el carbono. La presencia de esta biomasa mejora la estructura y agregación, la capacidad de retención, de humedad y de aireación del suelo, así como el rendimiento del cultivo principal. Actúan sobre la disminución de la erosión, sobre el aumento de la microbiología del suelo, atraen a diversos polinizadores y fauna beneficiosa por sus floraciones. Estas plantas resultan atractivas por ser medicinales, contener aceites, se utilizan como condimento o alimento, o tintes. Sus usos se han mantenido en el tiempo con mayores o menores picos de interés, pero incluso hoy en día con ellas se pueden explorar nuevos mercados (www. https://cienciacebas.wordpress.com/2018/03/15/la-biodiversidad-en-la-agricultura-conjugar-servicios-ecosistemicos-y-beneficios-economicos/ ).

Foto 9 y 10. Recogida de la almendra en parcelas experimentales con diversificación de tápena (arriba). Detalle de tápena joven en condiciones de extrema aridez entre almendros. ( Fotos: Elvira Díaz-Pereira).

 

Hemos estudiado también cómo en cuencas hidrológicas, con variados usos del suelo y problemas de erosión, “las soluciones basadas en la naturaleza” que implican, entre otros, el crecimiento estratégico de cobertura vegetal, pueden tener una relación coste-beneficio a largo plazo mayor que cuando se utilizan exclusivamente infraestructuras de obra (por ejemplo el uso de diques de retención sedimentaria). El uso de “infraestructura gris” (obras) es muy eficiente, aunque también más costoso en implementación y mantenimiento, por lo que quizá combinaciones de las mismas con “soluciones verdes”, o basadas en la naturaleza, son opciones sostenibles y eficaces a medio y largo plazo (Boix-Fayos y colaboradores, 2008; Quiñonero-Rubio y colaboradores, 2016).

Consideramos que el manejo sostenible de suelos agrícolas y forestales es una herramienta fundamental para desarrollar y gestionar el potencial de los suelos para proveer servicios ecosistémicos para la sociedad, ante los retos a los que nos enfrentamos debido al cambio climático.

Hemos implementado una variedad de prácticas agrícolas sostenibles, monitorizando con los propietarios diferentes indicadores de la calidad de suelo, su respuesta erosiva, su capacidad de almacenamiento de carbono y su efecto en el rendimiento de las cosechas. A lo largo de una década de investigación hemos podido comprobar los múltiples beneficios ambientales de dichas prácticas sostenibles y su potencial como estrategias de mitigación y adaptación frente al cambio climático. Entre los efectos positivos de dichas prácticas destacan: la mejora de la estructura y la capacidad de almacenamiento de agua en el suelo, disminución de las pérdidas de suelo y nutrientes por erosión, aumento del secuestro de carbono, reducción de las emisiones de CO₂ del suelo a la atmósfera, y un aumento de la fertilidad de los suelos, lo que en su conjunto favorece que estos sistemas agrícolas estén más preparados para adaptarse al cambio climático caracterizado por un aumento los eventos extremos climatológicos como sequías y lluvias fuertes.

Foto 11. Reunión con agentes sociales.

Para poder conocer el impacto de todas estas medidas anteriormente planteadas en áreas muy grandes utilizamos la modelización, que nos permite aplicar los ensayos de campo en regiones enteras. Un trabajo reciente revela cómo las fuertes tormentas y las sequías aumentarán su frecuencia bajo el cambio climático, poniendo en peligro la disponibilidad de agua en la cuenca del Segura (Eekhout y de Vente, 2019). El cambio climático conduce a una redistribución del agua del suelo hacia los embalses (por la disminución de la capacidad de infiltración y de retención de agua de los suelos), y al aumento del estrés de los cultivos y de la vegetación natural. Además, la erosión del suelo aumenta, disminuyendo la capacidad de almacenamiento de los embalses. En este estudio se simulan prácticas de manejo sostenible a gran escala en la cuenca del Segura, particularmente en cultivos de secano, con almendros y viñedos, y los resultados muestran cómo los impactos se revierten, disminuyendo enormemente el estrés de los cultivos y la erosión del suelo.

Figura 2. Esquema de los efectos locales (on-site) del cambio climático sin (izquierda) y con (derecha) aplicación de medidas de manejo sostenible (resultados regionales de modelización). A la izquierda disminución del precipitación un 1%, aumento de la evapotranspiración un 7 %, aumento del estrés hídrico de la planta un 6%, disminución de la infiltración un 6%, disminución del contenido de agua en el suelo de un 11%, aumento de la salida de escorrentía y sedimentos aguas abajo de un 49 y un 55 % respectivamente. Derecha: disminución del precipitación un 1%, aumento de la evapotranspiración un 2 %, aumento del estrés hídrico de la planta un 1%, aumento de la infiltración un 7%, aumento del contenido de agua en el suelo de un 6%, disminución de la salida de escorrentía y sedimentos aguas abajo de un 24 y un 5 % respectivamente (Esquema de Joris Eekhout, de Eekhout y de Vente, 2019).

 

Oportunidades para la explotación responsable y la agricultura sostenible

Los resultados hasta el momento muestran suficientes indicios sobre cómo un manejo integrado y sostenible de la agricultura de secano puede revertir a medio y largo plazo en una mayor productividad agrícola y, especialmente, en una mejora de servicios ecosistémicos. Éstos son fundamentales para la sociedad tales como el control de la erosión y laminación de avenidas, el aumento de la disponibilidad de agua para los cultivos, el reciclaje y almacenamiento de nutrientes y la regulación de clima mediante la captura y almacenamiento de carbono en los suelos y en la vegetación. Todo ello pasa por el cambio de percepción sobre nuestros suelos. Los suelos no son un mero soporte para que crezca la vegetación natural o cultivada al que se maltrata con cambios de topografía, excesiva mecanización, contaminación, no prevención de la erosión, compactaciones etc., pensando que su estado no tiene importancia, pues toda el agua y nutrientes que necesitan los cultivos podemos adicionarlos. Esto último, además de los costes que implica, no tiene en cuenta las otras funciones y servicios que el suelo genera para la sociedad cuando se encuentra en buen estado. Es un recurso natural valioso con múltiples funciones y proveedor de servicios ecosistémicos clave. Desde este punto de vista los suelos cultivados en secano y regadío, o los desarrollados bajo vegetación no cultivada son un valiosísimo capital natural.

La agricultura de secano, que ocupa el 53 % de la superficie agraria utilizada en España, a menudo marginal y poco productiva y por tanto causa de abandono de explotaciones, despoblación rural y desequilibrios territoriales puede, bajo sistemas de gestión y manejo adecuados, tener un elevado potencial para generar servicios ecosistémicos de gran valor para la sociedad convirtiendo así la marginalidad en oportunidad.

 

Referencias

Boix-Fayos, C., Martínez-Mena, M. de Vente, J., Barberá, G. G., Castillo, V., 2008. The impact of land use change and check-dams on catchment sediment yield. Hydrological Processes 22, 922-4935.

Cowie, A.,Orr, B., Castillo Sanchez, V.M. y colaboradores, 2018.              Land in balance: the scientific conceptual framework for Land Degradation Neutrality. Environmental Science & Policy 79, 25-35.

Eekhout, J.P.C. and de Vente, J., 2019. Assessing the effectiveness of Sustainable Land Management for large-scale climate change adaptation. Science of the Total Environment, 654: 85-93.

Almagro, M., de Vente, J., Boix-Fayos, C., García-Franco, N., Melgares de Aguilar, J., González, D., Solé-Benet, A., Martínez-Mena, M., 2016. Sustainable land management practices as providers of several ecosystem services under rainfed Mediterranean agroecosystems. Mitigation and adaptation strategies for global change, 21:1029–1043.

Quiñonero-Rubio, J.M., Nadeu, E., Boix-Fayos, C. and de Vente, J., 2016. Evaluation of the effectiveness of forest restoration and check-dams to reduce catchment sediment yield. Land Degradation & Development, 27(4): 1018-1031.

Verheijen, F.G.A., Jones, R.J.A., Rickson, R.J., Smith, C.J. (2009). Tolerable versus actual soil erosion rates in Europe. Earth- Science Reviews 94, 23-28.

 

 

El suelo: un almacén de carbono

Felipe Bastida (Científico Titular, CEBAS-CSIC)

El suelo: un almacén de carbono controlado por la biodiversidad de microorganismos

Es rara la semana en la que no aparecen noticias sobre el impacto del cambio climático o la contaminación en la diversidad de especies. Hace algunos días, diversos medios se hacían eco de una extinción masiva de anfibios a nivel global y también somos cada vez más conscientes del impacto del calentamiento global en grandes vertebrados en zonas polares. Es evidente que los animales capturan de forma notable la atención de cualquier telespectador y son, desde el punto de vista ecológico, eslabones clave en las cadenas tróficas del planeta. Sin embargo, el cambio global, incluyendo diversas actividades humanas (agricultura, contaminación etc.) afectan, para bien o para mal, también a aquellos organismos vivos que no somos capaces de ver con nuestros propios ojos y que sólo son detectables al microscopio: los microorganismos. Estos seres vivos llevan a cabo funciones críticas para el mantenimiento de la vida en el planeta y me gustaría llamar su atención sobre sus funciones en el suelo.

La biodiversidad de microorganismos en el suelo es excelsa. De hecho, es tan amplia que sólo ahora comenzamos a entenderla, merced a las técnicas moleculares que han aparecido en la última década. Un gramo de suelo puede contener más de 10.000 especies, y este valor aumenta cada año conforme mejora la resolución de las plataformas de secuenciación genética.

No es un mero interés ecológico el que nos invita a estudiar esta amplia diversidad de microorganismos. Los microbios en el suelo llevan a cabo funciones críticas y sin ellos el planeta no podría subsistir. Por ejemplo, los microorganismos del suelo son responsables de mantener en gran parte la fertilidad edáfica gracias a sus reacciones biogeoquímicas mediadas por sistemas enzimáticos y, por tanto, son en gran parte responsables de que nuestros cultivos mantengan la producción agronómica necesaria para sustentar la seguridad alimentaria de toda la sociedad. Más aun, algunos microorganismos son capaces de degradar compuestos tóxicos (p.ej. pesticidas o hidrocarburos) y, por tanto, están involucrados en procesos de biorremediación. En definitiva, los microorganismos del suelo son nuestros aliados para mantener la salud de nuestros campos y ecosistemas y, a la vez, la acción, prácticamente invisible de los microorganismos del suelo, supone billones de euros para toda la sociedad.

La vida microbiana en el suelo es compleja y está regulada por multitud de factores (fertilizantes, cambios de uso del suelo, riego, contaminaciones, cambio climático, etc.). Como todos los seres vivos, los microorganismos del suelo necesitan “nutrirse” y lo hacen principalmente a partir de la materia orgánica del suelo. De hecho, uno de los procesos microbianos más complejos y de vital importancia para la “sostenibilidad” de nuestro planeta es el metabolismo de la materia orgánica del suelo y su descomposición hasta CO₂, un gas de efecto invernadero. La respiración microbiana representa el mayor flujo de CO₂ a la atmósfera en ecosistemas terrestres. Por tanto, es evidente que los microorganismos, mediante su contribución al balance de carbono entre el suelo y la atmósfera, están estrechamente implicados en la regulación del cambio climático.

La materia orgánica es un conjunto de metabolitos orgánicos que se han ido formando en el suelo con el paso de los años y siglos. Básicamente, se podría definir como “un agujero negro” de compuestos orgánicos de muy variada composición y en diferentes estados, incluyendo restos vegetales, restos celulares, etc. Una parte de esta materia orgánica es lábil, fácilmente biodisponible para los microorganismos y las plantas; pero otra parte es sumamente estable y recalcitrante (conocida de forma tradicional como “humus”). En general, la materia orgánica es fundamental para producción agraria y vegetal porque favorece la retención de agua (aspecto fundamental en nuestro clima) y mejora la estructura física del suelo, permitiendo una mayor productividad. Sin embargo, esta materia orgánica es limitante en ambientes semiáridos, como por ejemplo en el sureste español debido en gran parte a las escasas precipitaciones y elevadas temperaturas.

En el CEBAS-CSIC estamos estudiando la relación entre la biodiversidad microbiana y los procesos relacionados con la degradación de la materia orgánica del suelo. Determinadas acciones (i.e. derivadas del cambio global, usos del suelo, etc.) pueden afectar a la dinámica microbiana, haciendo que algunos microorganismos se vean forzados a degradar formas estables de dicha materia orgánica que antes no descomponían y, por tanto, alterar este almacén de carbono orgánico y, potencialmente, el flujo de CO₂ a la atmósfera. Estos estudios no sólo pretenden aumentar nuestro conocimiento ecológico, sino también sentar las bases de un conocimiento más aplicado que nos permitirá dirigir el algún momento el metabolismo microbiano hacia procesos de fijación o de liberación del carbono en nuestros suelos, y así hacerlos funcionar como un sumidero o como una fuente de carbono según sea necesario. En este sentido, y desde un punto de vista de la fertilidad del suelo y del cambio climático, llegar a “controlar” todos estos procesos sería, sin duda alguna, una revolución verde. Además, esta línea de investigación tiene un marcado interés industrial y biotecnológico porque podrá permitir un mayor control de la dinámica de fertilizantes en el suelo.

 

Reproducido a partir de: http://www.proexport.es/el-suelo-un-almacen-de-carbono-controlado-por-la-biodiversidad-de-microorganismos/

 

 

Reconciliar Agricultura y Biodiversidad

Dr. Felipe Bastida, Científico Titular del CSIC

Según la Plataforma Intergubernamental de Biodiversidad y Servicios Ecosistémicos (IPBES), el 25% de las especies animales y vegetales están en peligro de extinction.

PARA MÁS INFORMACIÓN:

FELIPE BASTIDA AGRICULTURA Y BIODIVERSIDAD

Cambio de perspectiva: una mirada creativa para entender los negocios sostenibles y el medio ambiente

Carolina Boix Fayos y Joris de Vente

¿Quieres aprender sobre oportunidades de negocio y restauración de paisajes de la mano de expertos en economía, ecología y medioambiente?

El Grupo de Erosión y Conservación de Suelos presenta el curso on-line “Innovaciones en los modelos de negocio para la restauración sostenible de los paisajes” (MOOC, Massive Online Course: «Bussiness Model Innovation for Sustainable Landscape Restoration”) https://www.coursera.org/learn/enable20

Estos vídeos muy cortos ilustran el enfoque del curso

https://www.youtube.com/watch?v=1MRzOaizf68

https://youtu.be/wSZrNkXrGuE

Es un curso interdisciplinar sobre la búsqueda de oportunidades de negocio relacionadas con actividades de restauración paisajística en ecosistemas naturales y agrícolas. Se desarrolla on-line durante 8 semanas presentando los conceptos teóricos desde el punto de vista socio-ecológico, geográfico, biofísico, económico e incorporando aspectos de marketing y negocio. Además de las bases teóricas, explica varios casos prácticos en distintas zonas europeas intentando presentar sus contenidos de una forma clara, visual y creativa a través de material de estudio, variados vídeos cortos, ejercicios y grupos de trabajo virtuales. El curso es gratuito y se lanza desde la plataforma Coursera. Tiene un carácter muy internacional y permite conectar a profesionales interesados en el tema de todas partes del mundo a través de grupos de trabajo, así como estudiantes de últimos cursos. De momento el curso se desarrolla en inglés pero existe la posibilidad de formar grupos de estudio en otros idiomas y contactar a los profesores que forman parte de él también en español.

Figura 1. Paisaje de almendros con cubierta verde para favorecer la estructura del suelo, la entrada de materia orgánica y la biodiversidad.

Figura 2. Proceso de grabación del curso en los estudios de la Universidad de Rotterdam

Figura 3. Proceso de grabación de vídeos del curso en la Región de Murcia, finca “La Junquera”. Esta finca agrícola desarrolla sus propios esquemas de diversificación económica como la Academia de Regeneración (https://www.regeneration-academy.org/).

El curso forma parte de las actividades educativas del proyecto ENABLE (Erasmus +) cuyo coordinador de la parte española es Joris de Vente del CEBAS-CSIC que participa junto a otras compañeras (Carolina Boix y María Martínez-Mena) y compañeros del centro (Javier Martínez y Joris Eekhout) y de la Universidad de Murcia (Pedro Pérez Cutillas). El curso se ha diseñado y desarrollado en cooperación con la Erasmus Universidad de Rotterdam (Rotterdam School of Bussiness), la Universidad de las Naciones Unidas en Islandia, la fundación Commonland, y la Universidad de Nova Lisboa (Nova Bussiness School). En el curso ha hecho una colaboración especial Raúl Zornoza de la Universidad Politécnica de Cartagena y coordinador del proyecto europeo Diverfarming. El caso de estudio que se presenta en España, en la Región de Murcia, gira en torno a la diversificación de cultivos y otras actividades en las explotaciones agrícolas que permitan diversificar la economía al tiempo que potenciar variados servicios ecosistémicos. Se trata de introducir mayor biodiversidad y disminuir los insumos en las explotaciones agrarias que conduzcan a beneficios ambientales y económicos. El proyecto Diverfarming es un ejemplo de investigación actual en torno a esta idea que se desarrolla en España y que se presenta en el curso.

(https://cienciacebas.wordpress.com/2018/03/15/la-biodiversidad-en-la-agricultura-conjugar-servicios-ecosistemicos-y-beneficios-economicos/)

Figura 4. Clase en el campo en la cuenca de La Rogativa (Región de Murcia), como parte de las actividades del primer curso online.

 

Figura 5. Almendros en flor con protección del suelo bajo labranza minima.

Es el segundo curso on-line desarrollado por el consorcio ENABLE. El primero (https://www.coursera.org/learn/landscape-restoration-sustainable-development) ofreció un amplio conocimiento de la degradación y restauración del paisaje desde las perspectivas de las ciencias naturales, la economía y la administración de empresas. Este nuevo curso interdisciplinar adopta un enfoque integrado para enfrentar el desafío de la restauración de paisajes a gran escala, que refleja la interconexión de la ecología, la sociedad y la economía en la gestión del paisaje, apoyando el bienestar de las personas y el planeta.

El curso es gratuito y durante ocho semanas tiene como objetivo equipar a los alumnos con herramientas prácticas de negocios para restaurar paisajes. En el curso, se alienta a los participantes a pasar por el proceso de innovación del modelo de negocio en grupos de su elección, basándose en un interés común. Está diseñado en tres fases que mueven a los participantes de las ideas hacia la implementación exitosa de un nuevo modelo de negocio para la restauración sostenible del paisaje. Este modelo se basa en cuatro pilares: retorno del capital natural, social y financiero y retorno de la inspiración refiriéndose al patrimonio emocional y los vínculos con la tierra. Cada paso del proceso se ilustra con tres casos reales de restauración del paisaje para mostrar cómo se ve la teoría en la práctica. Estos casos son: un caso de restauración de bosques a gran escala en Islandia, un caso sobre la diversificación del uso de la tierra y los sistemas de cultivo en España; y un caso sobre los desafíos de la recuperación de incendios forestales en Portugal.

El curso ya está abierto para que los estudiantes comiencen a trabajar en soluciones para la restauración del paisaje, uno de los mayores desafíos de nuestro tiempo. Puedes inscribirte en el curso aquí.

https://www.coursera.org/learn/enable20

Carolina Boix Fayos y Joris de Vente son investigadores en el CEBAS-CSIC en el Departamento de Conservación de Suelos y Agua www.soilwaterconservation.es

 

 

 

 

Últimos avances en la reutilización del agua

Francisco Pedrero Salcedo (CEBAS-CSIC)

Más de 150 investigadores, procedentes de 17 países, debatieron del 11-15 de junio sobre el futuro del agua y las innovaciones en reutilización y control de la salinidad dentro de la Conferencia Regional de IWA sobre la Reutilización del Agua y la Gestión de la Salinidad (IWARESA). La IWA es la principal red mundial relacionada con el agua y organizada por primera vez en Murcia gracias al Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura (CEBAS-CSIC).

El Dr. Juan José Alarcón, Director del CEBAS-CSIC, durante su intervención en el Congreso

Durante el congreso se mostró como en el arco Mediterráneo existe un gran conocimiento en el sector de la reutilización del agua, tanto desde el punto de vista tecnológico como académico, aunque existen grandes dificultades de materializar toda esta experiencia en regulaciones efectivas y políticas de agua. El debate giró sobre la importancia de la ciencia y la tecnología como pilares de la regeneración y reutilización del agua, pero también sobre la demostración en los últimos tiempos, de que la excelencia tecnológica no es garantía de éxito en los proyectos de reutilización. Se ha avanzado mucho en el campo tecnológico y existen amplios conocimientos científicos a largo plazo, pero existe una brecha en la transferencia y materialización de todo este conocimiento a la población en general y al usuario final en particular.

Desde el punto de vista agronómico, se obtuvieron conclusiones muy interesantes de los tres países agrícolas principales usuarios de estos recursos (España, Israel y California) y con experiencias a largo plazo. Se mostraron numerosas técnicas y herramientas agronómicas para paliar los efectos negativos de la salinidad. Dentro de los nuevos fertilizantes, la aplicación de microorganismos y sustancias húmicas, el uso de nuevos modelos para evaluar el efecto a largo plazo de las sales en diferentes cultivos y parcelas, herramientas de ayuda a la toma de decisiones para el usuario final de dichas aguas. También se estableció la necesidad de reexaminar los criterios y límites mundiales de calidad de agua de riego para diferentes cultivos, ya que la mayoría se establecieron hace más de 30 años y con los conocimientos, técnicas y herramientas actuales y nuevas variedades y patrones existentes, una actualización de dichos límites, ayudaría a un mejor manejo de dicho recurso y a un fomento en su uso.

El Dr. Francisco Pedrero durante su comunicaciòn oral en el congreso

Durante las sesiones enfocadas tecnológicamente al tratamiento de estas aguas y sus rechazos, se mostraron la gran amplitud de tratamientos existentes, desde los más avanzados, pasando por los convencionales y terminando en los basados en la naturaleza (extensivos). Se llegó a la conclusión que, para una implantación satisfactoria de un proyecto de reutilización de las aguas, la parte tecnológica es una estrategia muy localizada y diferente de cada lugar, y que el establecer soluciones uniformes para varios casos distintos, lleva al fracaso. Se mostró una tendencia hacia sistemas de tratamientos combinados para asegurar una calidad del efluente idónea y uniforme, y se mostró un aumento del uso de energías renovables en los procesos de tratamiento, sobre todo la energía solar. Pese al aumento del coste de este recurso con respecto a otros, se mostraron numerosos ejemplos exitosos de uso agrícola en diferentes países y se llegó a la conclusión que, seleccionando cultivos rentables en el mercado, la seguridad y fiabilidad de estos recursos, hacen rentable su uso.

Como novedad, se organizó una sesión MED del congreso titulada “La movilización de la juventud en el Mediterráneo para resolver los desafíos de la gestión del agua, de investigadores, empresarios a activistas”, se invitaron a numerosos jóvenes miembros de la red MedYWat (Mediterranean Youth Water network), de la cual el Director Técnico del congreso Francisco Pedrero es coordinador, con  trabajadores en el sector del agua de numerosos países del Mediterráneo, para que aportaran su visión de la situación y de los futuros retos y oportunidades en el sector, desde diferentes secciones (investigación, emprendedores, activistas…).

Por último, en la visita técnica, los asistentes pudieron conocer los últimos avances en el tratamiento y reutilización del agua y la gestión de la salinidad en la Región, como ejemplo de área típica mediterránea con recursos hídricos limitados.

Asistentes a la visita técnica

El Departamento de Riego del CEBAS participa en el proyecto INTERREG Risk-AquaSoil

RiskAquaSoil tiene como objetivo desarrollar un plan integral e iniciativa conjunta para una gestión de riesgos eficiente y una mayor capacidad de recuperación de las zonas rurales del Atlántico. A través de la cooperación transnacional, los socios del proyecto combatirán los efectos adversos del cambio climático, especialmente en tierras agrícolas.

El Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) es un instrumento financiero cuyos objetivos son reforzar la cohesión económica y social favoreciendo el equilibrio regional a través del apoyo al desarrollo y al ajuste estructural de economías regionales, incluida la reconversión de regiones industriales en declive y regiones menos desarrolladas, y el apoyo a la cooperación transfronteriza, transnacional e interregional. De esta forma, el FEDER da efecto a las prioridades de la Unión Europea.

El objetivo primordial de la cooperación transnacional del FEDER es promover una mejor integración en la Unión Europea, desarrollando proyectos que proporcionen soluciones conjuntas a los desafíos transnacionales comunes que enfrentan las regiones.

Este es el caso concreto del RiskAquaSoil, Plan Atlántico de gestión de riesgos en suelo y agua, referencia EAPA_272/2016. Este proyecto cofinanciado por dicho Fondo FEDER, contribuirá a una mejor coordinación para la detección, la gestión de riesgos y la rehabilitación de los territorios rurales, especialmente con fines agrícolas, principalmente asociados al cambio climático y los riesgos naturales, pero también a la presión humana.

 

Este plan integral implicará tres etapas vinculadas a los tres objetivos específicos: Alerta temprana y diagnóstico, Implementación y adaptación y Creación de capacidades y diseminación de resultados.

El proyecto de 30 meses de duración, se encuentra en su fase inicial y cuenta con un consorcio de 14 partners de Francia, Reino Unido, Portugal, Irlanda y España, siendo el CEBAS uno de los socios españoles.

La biodiversidad en la agricultura: conjugar servicios ecosistémicos y beneficios económicos

Carolina Boix-Fayos, María Martínez-Mena, Joris de Vente, Marga Ros, Jose Antonio Pascual, y Elvira Díaz Pereira (Departamento de Conservación de Suelos y Aguas y Manejo de Residuos Orgánicos, CEBAS), y el equipo de la Unidad de Cultura Científica de la Universidad de Córdoba (componentes del equipo del proyecto Diverfarming (H2020)).

El proyecto Diverfarming comenzó su andadura en Mayo del 2017 (Foto 1), coordinado por Raúl Zornoza de la Universidad Politécnica de Cartagena, con una importante representación del CSIC como socio, participando con dos centros y varios grupos de investigación: la Estación Experimental del Aula Dei, y el CEBAS con el Grupo de Conservación de Suelos y Agua y el Grupo de Enzimología y Biorremediación de Suelos y Residuos Orgánicos. Diverfarming trabajará durante 5 años en nuevos modelos de sistemas agrícolas (alternativos a la intensificación) basados en diversificación de cultivos y prácticas de manejo de bajos insumos. Todo ello con el objetivo de incrementar la resiliencia, sostenibilidad y los ingresos económicos de la agricultura a largo plazo. 

La agricultura intensiva basada en el monocultivo (Foto 1) ha puesto en peligro la biodiversidad y la sostenibilidad de los agroecosistemas (pérdida de materia orgánica, erosión, reducción de biodiversidad, contaminación de suelos, emisión de gases efecto invernadero, eutrofización de acuíferos, mayor impacto de avenidas….) en Europa, con un elevado coste ambiental. Proponer un cambio de paradigma en el manejo y prácticas agrícolas trabajando con soluciones respetuosas con la naturaleza, manteniendo y/o incrementando los beneficios  económicos es el objetivo del equipo internacional que integra el proyecto Diverfarming, del programa Horizonte 2020 de la Comisión Europea.

Foto 1. Monocultivo de cítricos en la Finca Canteras (Murcia) y parte del equipo del proyecto Diverfarming.

Para alcanzar ese cambio de mentalidad, Diverfarming engloba 60 investigadores de universidades, centros de investigación, empresas agrarias, de logística y de maquinaria de 7 países europeos con 22 casos de estudio en los que trabaja directamente con los agricultores, organizándose a nivel local para conseguir un cambio global. Se tienen en cuenta las peculiaridades climáticas, edáficas, culturales y técnicas de cada región europea, eligiendo esquemas de diversificación de cultivos conjuntamente con los agricultores, propietarios de la tierra y técnicos agrarios (Foto 2), atendiendo a su experiencia y prioridades.

 La investigación se centra en cómo la diversificación de cultivos bajo prácticas de manejo sostenibles de bajos insumos puede ser una alternativa a los actuales modelos agronómicos intensivos. Todo ello con mejoras en la calidad ambiental, optimizando los servicios ecosistémicos (disponibilidad de agua y nutrientes, mantenimiento de cosechas de calidad, incremento de la biodiversidad, control de la erosión, control de emisiones de CO₂, secuestro de carbono etc.) y por tanto, en la sostenibilidad a largo plazo de los sistemas agrarios, y con beneficios económicos para el agricultor.

Foto 2. Discusión en campo (Finca Canteras, Murcia) del diseño experimental con técnicos de ASAJA, científicos y el encargado de la finca (Vicente).

El proyecto está estructurado en diferentes paquetes de trabajo con objetivos independientes, aunque estrechamente interrelacionados, que presentan diferente temporalidad. Sólo las alternativas apoyadas por los profesionales del sector agrario serán probadas en campo en la fase experimental, para dar soluciones a problemas reales. Una vez elegidas las diversificaciones en un proceso participativo que se ha desarrollado en los primeros meses del proyecto, los científicos y técnicos desarrollarán el diseño experimental en las fincas de los agricultores implicados, que a su vez siguen involucrados en el desarrollo de los experimentos a través, principalmente, de apoyo logístico y de las labores de manejo sostenible (Foto 3).

Foto 3. Preparación del terreno para la siembra de tomillo de invierno y plantación de tápena entre almendros de secano en la Finca Los Escuderos (Murcia).

La agricultura mediterránea de secano y regadío centrará el trabajo del CEBAS y se desarrollará en dos fincas de la Región de Murcia, la finca Canteras dónde se estudiarán campos  de regadío de cítricos (Foto 4) y la agricultura de secano representada por almendro en la finca Los Escuderos (Foto 5, #FincaLosEscuderos).

Foto 4. Cítricos en regadío en la Finca Canteras (Murcia).

Foto 5. Almendros en secano en la Finca Los Escuderos (Murcia).

El proceso participativo para la selección de las medidas de diversificación finalizó la semana pasada y éstas han comenzado a implementarse (Foto 6).  En la Finca Los Escuderos, a cargo del CEBAS-CSIC, además de controlar el monocultivo del almendro de secano en una parcela control, se han implementado dos diversificaciones intercaladas entre las filas de almendro:  cultivo de la tápena (Capparis spinosa) para la industria alimentaria (Foto 7); y el cultivo del tomillo de invierno (Thymus hyemalis) para la comercialización de aceites esenciales (Foto 8).

Fotos 6a (izquierda) y 6b (derecha). Trabajos de siembra del tomillo de invierno (6a) y plantación de tápena en secano (6b) (Finca Los Escuderos).

Foto 7. Capparis spinosa (tápena).

Foto 8. Thymus hyemalis (tomillo de invierno).

 

En la Finca Canteras, e intercalada entre las filas de cítricos, se han implementado otras dos diversificaciones: una con veza/cebada (primavera) con haba (otoño) durante 3 años y la otra diversificación con un año 1 idéntico a la diversificación 1, el año 2 con plantaciones de colleja (febrero-abril), verdolaga (mayo-julio) y cardo (octubre-diciembre), y finalmente el año 3  se utilizarán rotaciones hortícolas  de caupí (mayo-agosto) y rúcula (octubre-enero)  En los caballones donde se encuentran los cítricos se pretende instalar un césped permanente de veza/cebada mantenido por corte sistemático.

 Además, se va incluir un factor muy importante como es la incorporación de materia orgánica al suelo mediante la aplicación de compost para estudiar su efecto sobre las diversificaciones.

El Grupo de Conservación de Suelos y Agua evaluará el efecto de las distintas diversificaciones implementadas en el control de la erosión y movilización de nutrientes así como en la calidad del suelo (en particular secuestro de carbono). Todo ello se llevará a cabo a través de una monitorización periódica en el campo para cuantificar tasas de erosión y muestreos sistemáticos de suelos y sedimentos para su análisis en laboratorio.

El Grupo de Enzimología y Biorremediación de Suelos y Residuos Orgánicos estudiará la microbiota del suelo mediante estudios de diversidad microbiana a través de secuenciación de las comunidades bacterianas y fúngicas del suelo, además, determinaremos la calidad de los suelos mediante medidas de actividad microbiana global y específica. Con ello se intentará determinar cómo cambia la diversidad del suelo con las diversificaciones y si se genera una mejora a nivel microbiológico sobre la calidad del mismo.

Para información sobre el proyecto Diverfarming en el CEBAS podéis contactar a cboix@cebas.csic.es

También puedes seguirnos en twitter:

 @CEBAS_SWC

 @Diverfarming

o visitarnos  en:

www.soilwaterconservation.es

www.diverfarming.eu