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FIJACIÓN DE CARBONO EN EL SUELO EN AGRICULTURA DE CONSERVACIÓN
De Benito Muñoz A. y Sombrero Sacristán A.
Instituto Tecnológico Agrario de Castilla y León.(ITACyL)
Introducción
La inquietud de la sociedad de este planeta por las consecuencias que a medio y largo
plazo puede provocar “el efecto invernadero” con respecto a un cambio climático es una de sus
preocupaciones en la época actual.
Desde el punto de vista técnico es evidente la existencia de una estrecha relación entre los
gases atmosféricos de efecto invernadero y el cambio climático que se está produciendo a nivel
global y el objetivo para contrarrestar esta evolución está orientado a reducir las emisiones
antropogénicas, hacia la atmósfera, de los gases de efecto invernadero, GEIs, en general, y en
particular el dióxido de carbono, CO2.
Desde el año 1800 la concentración de CO2 en la atmósfera terrestre se ha incrementado
desde 280 ppm, (en volumen), hasta el valor actual de mas de 370 ppm. Este incremento
coincide con la industrialización de la sociedad y es la mejor evidencia de que está causado por
las emisiones de CO2 ligadas a las actividades humanas.
Reconociendo, por tanto, que el aumento de la concentración del CO2 atmosférico es el
principal inductor del cambio climático hay que concretar como líneas de actuación para
contrarrestar esta evolución, por un lado, una reducción de las emisiones de CO2 y de los otros
GEIs hacia la atmósfera, y por otro, un aumento de su captura de la atmósfera y su
almacenamiento en el suelo.
En el año 1997 el Protocolo de Kyoto recomendó a los países desarrollados reducir el total
de las emisiones de esos gases a un nivel no menor del 5% con respecto al de 1990, en el período
de compromiso comprendido entre los años 2008 y 2012.
La reducción de las emisiones de CO2, unida muchas veces al desarrollo de los países y a
políticas restrictivas, ha encontrado una considerable resistencia a la hora de poner en práctica
los planes para la consecución de este objetivo. Consecuentemente se ha contemplado la
posibilidad de recurrir a los sumideros naturales de carbono para mejorar la fijación de CO2 y
GEIs sobre sistemas biológicos. A este respecto el mecanismo más importante de fijación de
CO2 atmosférico tanto en medios terrestres como marinos es la fotosíntesis de las plantas, en la
cual el CO2 se convierte en primer lugar en azúcares y posteriormente polímeros estructurales
como celulosas y ligninas. Desde esta perspectiva se estudia la viabilidad de manipular las
emisiones de CO2 a pesar de que la materia orgánica de las plantas tiene una descomposición
lenta y su evolución es hacia una transformación del carbono orgánico en CO2 y una liberación
posterior hacia la atmósfera.
Impacto de la agricultura sobre el cambio climático global
En los periodos anteriores el efecto invernadero estaba regulado por el equilibrio existente
entre el carbono terrestre y el CO2 atmosférico fundamentado en la liberación natural del
carbono por descomposición de la materia orgánica y en la absorción del CO2 atmosférico en la
fotosíntesis de las plantas.
La interrupción de este equilibrio entre el carbono de la superficie terrestre y el CO2
atmosférico ha venido propiciada, en la agricultura por la roturación de los terrenos forestales y
por la puesta en cultivo de las tierras a gran escala, por al fraccionamiento y la quema de
residuos de las cosechas, y por el manejo inadecuado de los suelos debido a un laboreo excesivo
de los mismos con la consiguiente disminución de la materia orgánica, como se muestra en la
figura 1
Disminución del % de M.O.
110
100
100
90
89
80
80
70
70
60
64
59
50
50
42
40
39
38
37
30
0
10
20
30
40
50
60
70
Años de cultivo
Fig. 1 Disminución porcentual de la materia orgánica del suelo durante seis décadas de
cultivo (Kinsella,. 1995)
Por otra parte la industrialización generalizada del último siglo y la liberación de los gases
provenientes de los combustibles fósiles han sido otros de los factores importantes de
desequilibrio en el intercambio natural del gas con la atmósfera, provocando un incremento de
los gases sobre la corteza terrestre.
Todo ello ha dado lugar a un aumento de la liberación de gases de efecto invernadero,
GEIs, entre los que dióxido de carbono, CO2, óxido nitroso, NO2, y metano, CH4, son los de
mayor importancia y significación.
Para restablecer el equilibrio inicial se hace imprescindible, por tanto, por una parte reducir
las emisiones de los GEIs, y por otra incrementar la fijación del carbono en el suelo.
Hay tres pilares básicos, desde el punto de vista agrícola, sobre los que se fundamenta la
posible recuperación del equilibrio entre el CO2 captado de la atmósfera y el desprendido desde
el suelo y son:
- El aumento de la biomasa y de la producción de los cultivos por la introducción de nuevas
variedades y rotaciones de los mismos, por un incremento de la eficiencia de los fertilizantes y
por una ampliación de la superficie de regadío.
- El incremento de la materia orgánica del suelo y una menor tasa de mineralización, por
tanto una menor liberalización de CO2.
- El ahorro de combustibles fósiles en la agricultura, disminuyendo las labores agrícolas y
utilizando maquinaria. de menor potencia.
Estas propuestas y actividades están muy ligadas a la Agricultura de Conservación como se
muestra en la figura 2.
Fig. 2. Manejo de la materia orgánica del suelo en agricultura. FAO, (2002)
Todos estos esfuerzos combinados pueden reducir las concentraciones de CO2 en la
atmósfera, aliviar el calentamiento global del planeta (Reicosky, 2005), y disminuir la
preocupación de la sociedad en este tema, que fue lo que dio lugar, como resultado inmediato, a
la firma del protocolo de Kyoto en 1997.
Importancia de la Agricultura de Conservación en la disminución de las emisiones de CO2
La Agricultura de Conservación juega un papel importante en el sostenimiento de los
pilares antes enunciados según los resultados experimentales obtenidos en diferentes trabajos de
investigación.
Es necesario desarrollar nuevas prácticas de manejo del suelo, como la siembra directa,
para almacenar más CO2 en el suelo, y optimizar la fotosíntesis de las plantas para aumentar las
producciones de los cultivos. (Reicosky, 2007)
Con respecto al incremento de la biomasa y producción de los cultivos de secano se puede
destacar que, aunque estos parámetros son muy similares en los sistemas convencionales y los de
conservación, en años de climatología normal, sin embargo, son superiores en agricultura de
conservación cuando los años son secos. Pues el agua del suelo, que en secano es el factor
principal en la producción de los cultivos, se retiene mejor en agricultura de conservación que en
agricultura convencional y por tanto hace que aumenten las producciones en aquel sistema de
agricultura. (Bravo et all., 2007).
En definitiva se puede asegurar que en el contexto mediterráneo español la agricultura de
conservación asegura un crecimiento de los rendimientos entre un 10 y un 15%y sobre todo su
estabilización, (Lahmar, R.,2006).
Uno de los sumideros terrestres más importantes del almacenamiento de carbono y del
intercambio con el CO2 atmosférico es el carbono orgánico del suelo, SOC, y la Agricultura de
Conservación puede desempeñar un papel importante en su aumento, mejorando al mismo
tiempo la calidad ambiental en los sistemas de producción, (Reicosky, 2007)
La agricultura de conservación favorece la acumulación de carbono orgánico en los
primeros horizontes del suelo dejando los residuos del cultivo precedente sobre la superficie del
suelo. La agricultura convencional, en cambio, con el volteo del suelo, acelera su destrucción
cualquiera que sean las circunstancias climáticas de las zonas agrícolas.
Sin embargo, el aumento de la cantidad y % de carbono orgánico como respuesta a la
reducción del laboreo varía apreciablemente, entre los estudios efectuados, pues mientras en
unos no se obtienen diferencias apreciables, en otros se presentan incrementos altamente
significativos al reducir las labores, (De Benito y Sombrero, 2006).
Esta inconsistencia refleja la interacción del laboreo con varios factores a tener en cuenta,
como los de tipo agronómico, suelo y variables climáticas, principalmente.
Los factores agronómicos del laboreo sobre el carbono orgánico del suelo incluyen, el
sistema de laboreo y los pases de los aperos, las rotaciones de cultivo y las prácticas de
fertilización, principalmente. En general cuanto mayor es la reducción del laboreo mayor es el
incremento del contenido de carbono orgánico en el suelo. Así, el aumento de carbono orgánico
es mayor al pasar de laboreo convencional a no laboreo, que al pasar a este pasar desde un
laboreo mínimo.
De forma similar los beneficios del laboreo reducido en relación con el carbono orgánico
del suelo son más pronunciados en sistemas de producción con altos rendimientos. Por tanto en
no laboreo, una rotación continuada de cultivos es mas beneficiosa que otra en la que se
introduce el barbecho.
Finalmente los sistemas de cultivo bien fertilizados tienen una mejor respuesta en el
aumento de carbono orgánico que cuando la fertilización es escasa o nula.
Las propiedades del suelo también influyen en la respuesta de carbono a la reducción del
laboreo, que se pone en videncia en el control de la erosión del suelo. Así, los suelos fácilmente
erosionables suelen mostrar una mejor respuesta del carbono orgánico a la reducción del laboreo
que los que no lo son.
El clima afecta tanto a la producción de los cultivos como a la descomposición de los
residuos, pues el potencial para acumular rápidamente carbono orgánico en el suelo al reducir el
laboreo es superior en condiciones que favorecen altos rendimientos productivos y por tanto
mayor fijación de carbono. Pero al mismo tiempo, estas condiciones también estimulan la
actividad microbiana y la descomposición de la materia orgánica del suelo. En este caso el
beneficio de la reducción del laboreo para el carbono orgánico depende de la tasa de
descomposición relativa del carbono fijado, es decir, de que la cantidad de carbono
descompuesta sea mayor o menor que la fijada en un determinado periodo de tiempo.
El clima interacciona en ambos términos de la ecuación, ganancias y pérdidas. Por tanto no
es fácilmente aplicable una relación entre el clima y la respuesta del carbono orgánico a la
reducción del laboreo del suelo. (Campbell and Janzen, 1995)
Todos estos factores determinan la magnitud de la influencia del laboreo sobre el carbono
orgánico del suelo y no hay predominio de unos sobre otros en la tendencia a su aumento como
respuesta a la reducción del laboreo.
El carbono existente en el suelo no es un parámetro fácil de determinar debido a la
heterogeneidad y variabilidad espacial del medio. La forma más directa de medir la cantidad de
carbono fijada es apreciar los cambios secuenciales del elemento en el suelo, mediante muestreos
regulares en periodos más o menos largos de tiempo y determinaciones del carbono orgánico en
las cada una de las muestras.
Otra de las formas de constatar la influencia del laboreo sobre la emisión de carbono del
suelo es medir el flujo de CO2 desde el suelo durante un largo periodo de tiempo
Esto puede dar lugar a valores similares a los de la tabla 1, en la que se muestran las
emisiones de CO2 relacionadas específicamente con los sistemas de laboreo empleados en la
preparación del suelo para la siembra.
Sistema de laboreo
Emisiones de CO2 (kg/.ha.año)
Laboreo convencional
28168
Laboreo reducido
23588
Tabla 1. Emisiones de CO2 medidas a lo largo de 2 años en los que se utilizaron diferentes
sistemas de laboreo. (Sanchez et all, 2002).
Estos estudios, hechos de manera permanente, permitirán cuantificar las actividades
agrícolas como factores favorables o desfavorables a la fijación del carbono en el suelo.
El incremento de SOC puede ser el resultado de una serie de prácticas que incluyen una
mejora en el manejo del laboreo y de los sistemas de cultivo, en la gestión de los residuos para
aumentar la cubierta vegetal del suelo y en un uso eficiente de los inputs de producción
principalmente nutrientes y agua, (Follet, 2001).
La finalidad principal de la fijación del carbono en el suelo no solo está relacionada con el
cambio climático sino también con la reducción de la contaminación medioambiental y con la
degradación de los recursos naturales, y en definitiva con la salud y el bienestar de la sociedad.
El almacenamiento del carbono en los suelos utilizando técnicas de Agricultura de
Conservación puede, por tanto, ayudar a contrarrestar las emisiones de gases de efecto
invernadero a la atmósfera.
Finalmente otro de los puntos esenciales de la importancia de la Agricultura de
Conservación con respecto al restablecimiento del equilibrio del CO2 es la disminución de las
emisiones por un menor número de labores en la preparación del suelo para la siembra y por la
utilización de maquinaria de menor potencia en las mismas en relación con el laboreo
convencional.
Según los cálculos efectuados por diferentes investigadores el ahorro carbono, en la
agricultura de la unión europea, procedente de las emisiones de CO2 de los combustibles fósiles,
es de 3,2 millones de toneladas por año, que unidas al potencial de fijación de 23 millones de
toneladas por año por la adopción del laboreo de conservación dan lugar a una mitigación
considerable de las emisiones de carbono hacia la atmósfera (Smith et al., 2000). Concluyendo
que una conversión del 100% a agricultura de no-laboreo podría suponer una anulación de las
emisiones agrícolas de CO2 en Europa, (Smith et al., 1998).
Resultados obtenidos en experimentos realizados en Castilla y León.
En nuestro, caso en los experimentos llevados a cabo desde 1994 a 2004 en Torrepadierne
(Burgos) y desde 1993 a 1998en Viñalta (Palencia) los resultados de producción de los cultivos
se presentan en la figura3.
7000
kg/ha
6000
5000
Cer/Cer
4000
Bar/Cer
3000
Leg/Cer
2000
Cer/Leg
1000
0
LC
LM
NL
LC
BURGOS
LM
NL
PALENCIA
Sistemas de laboreo
Fig. 3. Producciones medias de cereal y leguminosa de dos localidades con los mismos
sistemas de laboreo y rotaciones de cultivos. (Sombrero, A. y De Benito A. 2008). LC,
laboreo convencional, LM. Laboreo mínimo, NL, no laboreo.
Inicialmente el % de carbono orgánico en los 30 primeros centímetros de suelo en la
parcela del ensayo fue de 1.04, (35,256 t/ha) y el aumento en este periodo, en t/ha y en %, se
refleja en las figuras 4 y 5
14
12
Tm. ha -1
10
8
LC
6
LM
NL
4
2
0
LC
LM
NL
Sistem as de Laboreo
Fig. 4 Aumento del carbono orgánico en el suelo en diferentes sistemas de laboreo.
LC, laboreo convencional. LM, Laboreo mínimo. NL, no laboreo.
35
% de Carbono
30
25
LC
20
LM
15
NL
10
5
0
LC
LM
NL
Sistemas de laboreo
Fig. 5 Incremento del % de carbono orgánico en el suelo en los distintos sistemas de
laboreo. LC, laboreo convencional. LM, laboreo mínimo. NL, no laboreo o siembra directa.
Según los valores de los datos medios representados en las figuras en todos los sistemas de
laboreo ha habido un aumento apreciable del contenido de carbono orgánico en el suelo en los 10
años del experimento. Además las diferencias han sido estadísticamente significativas entre los
sistemas de laboreo.
Al final de este periodo, el carbono orgánico en los 30 primeros centímetros del perfil del
suelo fue superior en las parcelas de siembra directa o no laboreo con respecto a las de laboreo
mínimo y laboreo convencional, y el aumento porcentual de las diferencias fue del 20% y 200%,
respectivamente.
El aumento de carbono en el suelo en las diferentes rotaciones de cultivo, barbecho/cereal,
cereal/cereal y leguminosa/cereal, fue diferente según el sistema de laboreo utilizado, como se
muestra en las figuras 6 y 7.
Pues, así como fue generalizado y superior, el aumento del carbono en la rotación de cereal
con leguminosa, en todos los sistemas de laboreo, sin embargo hubo diferencias significativas en
laboreo convencional entre la rotación con barbecho, que fue la de menor contenido en carbono,
y las restantes, y en laboreo mínimo, en el que, en la rotación de monocultivo de cereal, el
14
12
Tm/ha
10
R1 Bar/Cer
8
R2 Cer/Cer
6
R3 Leg/Cer
4
2
0
CT
MT
NT
Sistemas de Laboreo
aumento de carbono en el suelo fue menor que en las de barbecho y leguminosa.
Fig. 6 Aumento del carbono orgánico en el suelo en las rotaciones de cultivo
ensayadas en cada uno de los sistemas de laboreo. LC, laboreo convencional. LM, Laboreo
mínimo. NL, no laboreo.
% de carbono
45
40
35
30
25
R1 Bar/Cer
20
15
R3 Leg/Cer
R2 Cer/Cer
10
5
0
CT
MT
NT
Sistemas de Laboreo
Fig. 7 Incremento del % de carbono orgánico en el suelo en las diferentes rotaciones
de cultivo empleadas en el ensayo con distintos sistemas de laboreo. LC, laboreo
convencional. LM, laboreo mínimo. NL, no laboreo o siembra directa.
Estos resultados y apreciaciones concuerdan con los obtenidos por otros investigadores que
concluyen, en sus trabajos, que son claras las diferencias, en la retención del carbono en el suelo,
entre sistemas de laboreo siempre a favor de los de conservación, y en particular del no-laboreo
(Follet, 2001), y que la mejora en la fijación a través de las rotaciones es compleja y solo hay
algunos casos en que se puede aumentar claramente, como en la de maíz a maíz- soja en cultivos
de regadío, (Tristam and Wilfred, 2002).
Referencias
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