El agotamiento de recursos y el cambio global requieren acciones urgentes encaminadas a mitigar los cambios y adaptarse a ellos. En particular, las emisiones agrícolas de gases de efecto invernadero (GEI) contribuyen de forma significativa al cambio climático. Los cultivos mediterráneos son altamente vulnerables al cambio climático y, al mismo tiempo, son una importante fuente de emisiones de GEI. La información científica sobre emisiones de GEI en agroecosistemas mediterráneos es creciente, pero existe la necesidad de sistematizar e integrar este conocimiento.
En este trabajo, estructurado en 4 artículos (Estudios), analizamos los dos procesos principales del balance de GEI de los suelos agrícolas: las emisiones de Óxido Nitroso (N2O) (Estudio 1) y el secuestro de Carbono (C) (Estudio 2), mediante una revisión cualitativa y cuantitativa (metaanálisis), que incluye toda la información publicada sobre experimentos de campo realizados en condiciones mediterráneas (24 estudios sobre N2O y 79 sobre secuestro de C). Por otro lado, se ha realizado un análisis de ciclo de vida (ACV) de 80 fincas ecológicas y 80 convencionales, dividido en un artículo sobre cultivos herbáceos (Estudio 3) y otro sobre leñosos (Estudio 4). En este ACV se incluyen todos los procesos implicados en el balance de emisiones de GEI y se emplean factores de emisión y tasas de secuestro específicas para las condiciones mediterráneas, derivadas del metaanálisis anterior, para el cálculo de las emisiones de N2O y el secuestro del C, algo que no se había hecho hasta el momento.
Los resultados de este trabajo han revelado patrones de emisión de GEI bien definidos en los sistemas de cultivo mediterráneos. Los estudios 1 y 2 revelan que, en los dos procesos principales que contribuyen al balance de emisiones GEI de la mayoría de los sistemas de cultivo, las emisiones de N2O y el secuestro de C, las prácticas de agricultura ecológica contribuyen a reducir las emisiones. En los estudios 2 y 3 hemos podido detectar las tendencias generales y los “puntos calientes” de emisión de una amplia gama de cultivos mediterráneos, observando que el manejo ecológico reduce las emisiones de GEI por hectárea y por producto en la mayoría de cultivos estudiados. Las conclusiones detalladas de los cuatro estudios se desglosan a continuación.
Los Estudios 1 y 2, realizados mediante metaanálisis, muestran que las diferentes condiciones del suelo entre los cultivos de regadío y de secano afectan claramente los procesos microbianos del suelo, que controlan los flujos de C (dióxido de carbono, CO2, metano, CH4) y N (óxido nitroso, N2O; amoníaco, NH3; nitrato, NO3-; nitrógeno, N2) en el suelo
En el Estudio 1 se identificaron distintas fuentes de emisión de N2O en cultivos mediterráneos:
- La nitrificación y la desnitrificación de los nitrificadores son procesos importantes para las emisiones de N2O en los suelos de las tierras de cultivo mediterráneas, con bajos niveles de carbono orgánico del suelo (COS). La desnitrificación, aunque también importante, representa una proporción relativamente pequeña de las emisiones de N2O en muchos sistemas mediterráneos, en los que el déficit hídrico es habitual.
- Las emisiones de N2O y su respuesta a los aportes de N se ven afectados principalmente por la disponibilidad de agua, con bajos niveles de emisiones en sistemas de secano, intermedios en sistemas de riego por goteo, y elevados en sistemas de regadío convencional. El factor de emisión de N2O en secano es un orden de magnitud menor que el factor de emisión global promedio del IPCC. El riego por goteo puede sugerirse como una estrategia para la mitigación de N2O.
- Los fertilizantes orgánicos sólidos se asocian a emisiones más bajas (-20%) que los fertilizantes sintéticos y que los orgánicos líquidos. La elección del N disponible o el N total aplicado como denominador influye fuertemente en el factor de emisión.
En el Estudio 2 se analizó la respuesta del COS a las prácticas de manejo bajo condiciones mediterráneas. Se identificó un amplio espectro de respuestas a las diferentes prácticas.
- La cantidad de aporte de C al suelo es el principal responsable de la acumulación de COS en los suelos de cultivo mediterráneos. Las prácticas de manejo asociadas con mayores aportes de C son las que tienen las mayores tasas de secuestro de C (enmiendas orgánicas, tratamiento en suelo de residuos). Sin embargo, estas prácticas dependen de fuentes externas de materia orgánica que pueden no estar disponibles localmente.
- Las cubiertas vegetales, que pueden ser ampliamente aplicadas en cultivos leñosos, ayudan a maximizar los aportes de C basados en sus propias fuentes de biomasa, lo que conduce a aumentos de COS sin dependencia externa.
- La reducción o eliminación del laboreo está asociada a una acumulación significativa de COS particularmente en sistemas de no laboreo. Sin embargo, el no laboreo con suelo desnudo en sistemas leñosos se asocia a la pérdida de COS.
- Las prácticas que combinan enmiendas externas con cubiertas vegetales o laboreo reducido muestran un buen desempeño en el secuestro de C (Prácticas combinadas y manejo ecológico).
- Los sistemas de cultivo con manejo ecológico contribuyen al secuestro de carbono, y también muestran una amplia variabilidad en las prácticas de manejo y las respuestas del COS.
Los Análisis de Ciclo de Vida de los Estudios 3 y 4 muestran que el balance de GEI total está dominado por las emisiones de la energía fósil y el secuestro de C.
- La agricultura ecológica y las prácticas asociadas generalmente reducen las emisiones de GEI por hectárea y por unidad de producto.
- Los bajos aportes de N y el bajo factor de emisión de N2O conducen a una baja proporción del N2O en las emisiones totales.
- El combustible domina las emisiones en sistemas de secano, mientras que la electricidad lo hace en los sistemas de regadío, la infraestructura de invernaderos en los cultivos protegidos y el metano en el arroz.
- La magnitud del secuestro de C es a veces similar a la de todas las demás emisiones
Los cultivos herbáceos en España evaluados en el Estudio 3 muestran patrones de emisión GEI muy heterogéneos, dependiendo del tipo de cultivo y manejo
- Las emisiones de cereales y leguminosas están dominadas por la energía de tracción, mientras que los fertilizantes y N2O también representan componentes significativos en sistemas convencionales.
- Las emisiones de GEI están dominadas por el metano en arrozales.
- El balance de emisiones en hortícolas está distribuido uniformemente entre el riego, los fertilizantes (convencionales), el N2O y la tracción, representando la infraestructura de invernadero casi el 50% de las emisiones en sistemas protegidos.
- Las emisiones de la producción ecológica son menores que las del manejo convencional, tanto por superficie como en base al producto en todas las categorías, con la única excepción del arroz.
Los cultivos leñosos evaluados en el Estudio 4, también muestran patrones heterogéneos de emisión de GEI, con un papel relevante del secuestro de carbono, sobre todo en sistemas ecológicos.
- Las emisiones en secano (frutos secos, viñedos y olivar) están dominadas por la tracción, sobre todo bajo manejo convencional, y el secuestro de carbono, particularmente en ecológico.
- Las emisiones en regadío se distribuyen uniformemente entre riego, fertilizantes (en convencional), N2O y tracción. Los aportes orgánicos al suelo (como cubiertas vegetales, residuos de poda, enmiendas orgánicas) redujeron las emisiones debido al secuestro de carbono.
- Se encontraron emisiones menores en ecológico en la mayoría de los casos (excepto frutos secos). A pesar de esto, la gran variabilidad entre las fincas ecológicas indica que muchas de ellas están lejos de optimizar su manejo, lo que sugiere un alto potencial de mejora.
Estos hallazgos pueden utilizarse para identificar las mejores vías para la mitigación de GEI, con importantes implicaciones para la formulación de políticas y las prioridades de investigación.
- Se debe mejorar el riego, pero teniendo en cuenta los impactos a lo largo de todo el ciclo de vida de los sistemas de regadío.
- Los aportes orgánicos deben mejorarse aumentando la producción de biomasa dentro del sistema (por ejemplo, cubiertas vegetales, reducción de barbecho) y la aplicación de esta biomasa en el suelo (por ejemplo, la incorporación de residuos de poda), y de residuos de agroindustria (como residuos de almazara).
- La energía fósil debe reducirse a través de la reducción del consumo de energía y la sustitución por energías renovables.