DCRAF-Tesishttp://hdl.handle.net/10396/1532024-03-28T23:34:04Z2024-03-28T23:34:04ZEstructura y estabilidad de la producción agrícola ante las perturbaciones del cambio climáticoFerrero Romero, Rosana Claudiahttp://hdl.handle.net/10396/169132023-03-06T11:12:37Z2018-01-01T00:00:00ZEstructura y estabilidad de la producción agrícola ante las perturbaciones del cambio climático
Ferrero Romero, Rosana Claudia
La agricultura contemporánea se enfrenta al enorme desafío de
satisfacer la demanda de alimentos de una creciente población mundial, de
manera sostenible y frente a un clima cambiante. Hasta ahora los modelos
estadísticos utilizados consideran que el rendimiento del cultivo sigue el
comportamiento del clima en el cual se encuentra. Sin embargo, esto no
suele concordar con los nuevos hallazgos de estancamiento del rendimiento
ni con la biología del cultivo (e.g. limitaciones biofísicas), lo cual indica que
otros factores tienen que estar implicados. En esta tesis utilizamos una
aproximación novedosa basada en la teoría de sistemas dinámicos para
evaluar los distintos tipos de factores (internos y externos) que pueden
determinar la dinámica del rendimiento del cultivo bajo el efecto del
cambio climático. Analizamos la dinámica del rendimiento de los principales
cultivos de cereales en regiones estratégicas y cómo distintas variables
climáticas, el nivel de CO2 atmosférico, el riego y la diversidad de malezas
han impactado sobre el cultivo durante su período de crecimiento.
Al incluir las limitaciones biofísicas del cultivo en nuestros modelos
hemos detectado que la tasa de crecimiento del rendimiento disminuye
cuando nos acercamos a su capacidad máxima. Este resultado nos desvela
propiedades de regulación y estabilización del sistema, y nos permite
explicar y predecir los estancamientos del rendimiento del cultivo a partir
de una interpretación biológica simple e intuitiva. Se trata de un resultado
clave que determina la capacidad de respuesta y recuperación del cultivo
ante modificaciones de su ambiente. Detectamos además características
comunes en las dinámicas de rendimiento de cultivos muy distintos (hemos
evaluado cultivos de verano e invierno, plantas C3 y C4, cereales y
oleaginosas, etc.); todos ellos coinciden en los mecanismos internos que
generan el patrón observado (retroalimentaciones negativas de primer
orden).
Hemos identificado cómo los factores externos (e.g. el cambio
climático, el aumento del nivel de CO2 atmosférico y la diversidad de
malezas) afectan al rendimiento del cultivo. Para ello hemos modelado
explícitamente todos los mecanismos por los cuales dichos factores podrían
perturbar la dinámica del rendimiento (i.e. modificando su capacidad
máxima de aumento, su potencial de rendimiento o incluso afectando la
forma de la función de la tasa de crecimiento). Un aspecto novedoso que se
desprende de nuestros resultados es el hecho de que los efectos climáticos
no aditivos (multiplicativos o no lineales; i.e. cuando la respuesta del
cultivo depende de su nivel de rendimiento) son más comunes que los
aditivos (i.e. cuando el efecto del clima es independiente del rendimiento del cultivo). Nuestros resultados indican, por tanto, que los cultivos de alto
rendimiento son los más vulnerables al cambio climático. Para estos cultivos
un pequeño cambio en el clima puede disminuir drásticamente su
rendimiento. Este hallazgo podría explicar por qué los cultivos de alto
rendimiento suelen presentar una mayor inestabilidad y cómo se generan los
patrones no lineales de respuesta del cultivo que hasta ahora han sido
difíciles de explicar y predecir. Se trata de un resultado crucial, ya que
ignorar la respuesta diferencial de cultivos de bajo y alto rendimiento
conduciría a predicciones imprecisas sobre el impacto del cambio climático.
En tercer lugar, en esta tesis evaluamos de manera explícita la
efectividad del riego a la hora de disminuir la brecha del rendimiento de los
cultivos y, mediante el análisis de experimentos a largo plazo,
determinamos bajo qué circunstancias la diversidad de la comunidad de
malezas puede ser beneficiosa para los cultivos y cómo interacciona con el
clima. Este es un tema clave ya que la adaptación y mitigación del impacto
del cambio climático sobre la agricultura pasa por la mejora de la eficiencia
en el uso de los recursos utilizados (e.g. el agua para riego y la diversidad
del sistema, entre otros). Avanzamos así soluciones a medio plazo en
regiones estratégicas para la seguridad alimentaria.
2018-01-01T00:00:00ZNuevas estrategias en el manejo sostenible de la rotación tradicional trigo duro-girasol: introducción de cultivos intercalares y cultivos alternativosPedraza, Verónicahttp://hdl.handle.net/10396/167352018-07-18T10:38:05Z2018-01-01T00:00:00ZNuevas estrategias en el manejo sostenible de la rotación tradicional trigo duro-girasol: introducción de cultivos intercalares y cultivos alternativos
Pedraza, Verónica
La rotación trigo-girasol ha constituido la alternativa tradicional prioritaria en
las explotaciones agrarias de cultivos herbáceos de secano del sur de España. Los cada
vez más exigentes requerimientos medioambientales de la Política Agraria Común y los
nuevos retos de la agricultura del siglo XXI, son aspectos prioritarios que marcan la
toma de decisiones de los agricultores respecto al manejo de las explotaciones.
Actualmente, la adaptación a estos nuevos desafíos implica llevar a cabo prácticas
agronómicas sostenibles así como la diversificación de cultivos en las rotaciones, sin
embargo hasta el momento, no ha habido alternativas claras a la rotación tradicional
trigo-girasol que superen su rentabilidad.
El objetivo principal de esta tesis ha sido proponer alternativas sostenibles a la
rotación trigo duro-girasol en los secanos andaluces, mediante la introducción de los
cultivos intercalares mostaza blanca (Sinapis alba subsp. mairei) y alberjón (Vicia
narbonensis L.) y nuevos cultivos como la mezcla forrajera alberjón-avena negra (Vicia
narbonensis-Avena strigosa). Para abordar su estudio se han realizado diferentes
ensayos de campo y en condiciones controladas entre los años 2011 y 2016 en varias
localidades de la provincia de Córdoba (Córdoba y Santa Cruz) y Sevilla (Carmona).
Este trabajo ha puesto de manifiesto que los cultivos intercalares introducen
mejoras respecto a la conservación de suelo, el control de malas hierbas, la incidencia
del jopo de girasol (Orobanche cumana), la calidad del trigo duro y tiene un efecto
positivo en el contenido de humedad y fertilidad del suelo tras su incorporación en la
capa más superficial en comparación con sistemas de mínimo laboreo y siembra
directa. No obstante, estos cultivos también presentan limitaciones, y precisan de un
manejo adecuado que hacen necesarios estudios a más largo plazo para maximizar los
beneficios de esta práctica agrícola dentro los sistemas de cultivo de secano,
especialmente del girasol. Por su parte, el estudio de la nueva mezcla forrajera ha
mostrado su viabilidad como cultivo mixto por el adecuado desarrollo de ambas
especies en la mezcla y la obtención de rendimientos superiores a la mezcla estándar
veza común-avena común, así como por presentar un similar contenido en proteínas y
otros parámetros de calidad. Además, la contribución de nitrógeno realizada al sistema
permite considerar este cultivo como una futura alternativa en las rotaciones,
obteniéndose los mejores resultados a las dosis de siembra de 49 kg/ha de alberjón y
45.5 kg/ha de avena negra en años secos, y a las dosis de 91 kg/ha combinada con 24.5
kg/ha y 70 kg/ha combinada con 35 kg/ha en años con mayor precipitación acumulada
en suelos francos y arcillosos, respectivamente.
Nuestro estudio abre una nueva línea de investigación prometedora para el
futuro de los cultivos herbáceos, y pone de manifiesto que tanto los cultivos
intercalares como la mezcla forrajera son alternativas económica y
medioambientalmente viables en la agricultura de secano de clima mediterráneo.; Durum wheat-sunflower rotation is a common practice in rainfed arable areas
in southern Spain. However, the increasingly demanding environmental requirements
of the Common Agricultural Policy and the new challenges for food and agriculture in
the 21st century are important aspects influencing farmers' decision making each
growing season. Nowadays, adapting the traditional rotation and the soil management
practices to face these goals involves a sustainable management as well as a crop
diversification. However, the lack of profitable alternatives makes future adoption
difficult for Spanish arable crop farmers.
The present thesis aims to assess the introduction of new crops and cover crops
as sustainable alternatives to soil management system in traditional rainfed rotations,
by inserting white mustard (Sinapis alba subsp. mairei) and narbon bean (Vicia
narbonensis L.) cover crops and the new forage mixture narbon bean-black oat (Vicia
narbonensis-Avena strigosa). To that end, a range of experiments has been carried out
under field and controlled conditions at different locations of the province of Córdoba
(Córdoba y Santa Cruz) and Sevilla (Carmona) between 2011-2016.
The short-term results suggested that the tested cover crops may introduce
improvements in soil protection, weed and sunflower broomrape control, increased
durum wheat quality and higher soil moisture content and fertility after cover crops
incorporation into the uppermost layer than other soil management systems such as
reduced tillage or no tillage. However, these crops also have limitations and require a
proper management that makes necessary further research to analyze the long-term
effects and maximize the benefits of this practice in rainfed arable systems, especially
in sunflower growth and yields. Results for the forage mixture showed that both
species can form a balanced forage mixture for livestock diets, displaying higher dry
matter yields and crude protein yield than common vetch-common oat traditional
mixture, as well as similar crude protein content and other quality traits. Furthermore,
the nitrogen contribution made to the system allows this mixture to be considered as a
future alternative in crop rotations, obtaining the best results at a seeding rate of 49
kg/ha for narbon bean and 45.5 for black oat in dry years and at the seeding rates 91
and 24.5 and 70 and 35 kg/ha in rainy years with loamy and clay soils, respectively.
Our results open a path of study for the future of arable crops and show that
both cover crops and forage mixtures could be economically and environmentally
promising crop alternatives in the traditional rotation under the Mediterranean rainfed
conditions of southern Spain.
2018-01-01T00:00:00ZLos hongos entomopatógenos endófitos mejoran la nutrición férrica y el crecimiento vegetalRaya Díaz, Silviahttp://hdl.handle.net/10396/159872018-07-18T10:38:05Z2018-01-01T00:00:00ZLos hongos entomopatógenos endófitos mejoran la nutrición férrica y el crecimiento vegetal
Raya Díaz, Silvia
Los ascomicetos mitospóricos entomopatógenos (AME) son un
componente importante de la microbiota de los ecosistemas naturales,
agrícolas y forestales, donde regulan las poblaciones de insectos y ácaros
fitófagos, pero además, pueden ser utilizados de forma deliberada para el
control de plagas de acuerdo con distintas estrategias, incluso de forma
inundativa, como micoinsecticidas. Más allá, trabajos llevados a cabo
principalmente en la última década resaltan que la función ecológica de los
AME sobrepasa su condición de entomopatógenos, pues sus
sorprendentes relaciones con las plantas, como endófitos, en el filoplano o
en la rizosfera, abren nuevos horizontes en la protección y producción
vegetal. Los resultados de esta tesis doctoral ponen de manifiesto los
beneficios asociados al carácter endófito y competente en la rizosfera de
cepas de AME, principalmente de los géneros Beauveria y Metarhizium,
sobre distintas plantas cultivadas, no sólo por su impacto en el control de
plagas, sino también sobre su crecimiento y nutrición férrica en suelos
calcáreos.; The entomopathogenic mitosporic ascomycetes (EMA) are an important
component of the microbiota of natural, agricultural and forest
ecosystems, where they regulate insect populations and phytophagous
mites, but can also be used deliberately for the control of pests in
accordance with different strategies, including inundative release as
mycoinsecticides. Furthermore, works carried out mainly in the last decade
highlight that the ecological role of EMAs exceeds their status as
entomopathogens, because of their surprising associations with plants, as
endophytes, in the phylloplane or in the rhizosphere, open new horizons in
Plant protection and Production. The results of this Doctoral Thesis show
the benefits associated with the endophytic and rhizosphere competent
behavior of strains of EMA, mainly of the genera Beauveria and
Metarhizium, on different cultivated plants, not only for their impact on
the control of pests, but also about its growth and ferric nutrition in
calcareous soils.
2018-01-01T00:00:00ZBalance y huella de carbono en plantaciones de olivar en el sur de EspañaLópez-Bellido Garrido, Pedro Joséhttp://hdl.handle.net/10396/150902018-07-18T10:38:05Z2017-01-01T00:00:00ZBalance y huella de carbono en plantaciones de olivar en el sur de España
López-Bellido Garrido, Pedro José
Las plantaciones arbóreas se caracterizan porque pueden remover el CO2 de la
atmósfera almacenándolo de forma estable en los órganos estructurales de los
árboles (troncos, raíces y ramas) y en el suelo. Una metodología para el cálculo
del balance y huella de carbono (C) asociada a la producción agrícola primaria
del olivar ha sido utilizada, considerando, por un lado, la captura de C estable
de la biomasa de olivar y el secuestro de C por el suelo, y por otro, las emisiones
de gases de efecto invernadero (GEI) producidas por las prácticas del cultivo. El
estudio fue realizado en el sur de España en una superficie de 1121 ha, donde
fueron seleccionadas 24 unidades homogéneas de cultivo, correspondientes a
parcelas de olivar de un mismo agricultor y de similares características de suelo,
variedad, edad, marco de plantación, sistema de cultivo (secano o regadío) y
prácticas de cultivo. Fueron evaluadas las variedades Picual y Arbequina en
plantaciones convencionales, intensivas y superintensivas o en seto y bajo
cultivo de secano y regadío. Mediante el arranque de olivos y medidas
dasométricas de árboles representativos de cada parcela fue determinado el
volumen y el peso de la biomasa de los árboles y analizado el contenido de C y
un modelo alométrico fue estimado para predecir la acumulación de C en la
biomasa. Las emisiones de GEI de las operaciones de cultivo de cada parcela
fueron estimadas, determinándose el flujo neto de C expresado como tasa
anual de secuestro de C por ha, o huella de C. En conjunto las plantaciones de
olivar mostraron un balance neto de C claramente positivo, especialmente las
de tipo intensivo y superintensivo (2.05 y 4.10 t C/ha/año como promedio del
conjunto de parcelas estudiadas). Estos resultados son un componente de suma
importancia en la valoración del ciclo de vida y en el cálculo de la huella de C del
aceite de oliva, como producto final. Por el contrario, el reservorio de C
orgánico del suelo, exhibió un comportamiento irregular en las parcelas
estudiadas, con tasas negativas de acumulación de C algunas de ellas, debido a
las prácticas de manejo inadecuadas (laboreo intensivo, erosión, retirada y/o
quema de residuos). La prácticas mejoradas de manejo del suelo, tales como el
laboreo de conservación y la utilización de cubiertas vegetales y la
incorporación de los residuos de poda al suelo, pueden incrementar
notablemente el balance neto de C del olivar, llegando incluso a duplicar sus
valores. En consecuencia, la inclusión de la tasa de secuestro de C del las
plantaciones de olivar en el cálculo de la huella de C del aceite de oliva,
representa una estimación más real de la misma y constituye un factor clave
para la promoción comercial del producto final desde el punto de vista
ambiental.; Tree plantations are characterized by their ability to remove CO2 from the
atmosphere and store it in a stable manner in tree structures (trunks, roots and
branches) as well as in the soil. The study was conducted in Southern Spain in
olive groves and covering an area of 1121 ha, where 24 homogenous plantation
units were selected. The Picual and Arbequina varieties were assessed in
intensive, super-intensive and conventional plantations as well as in rainfed and
irrigated plantations. The net carbon (C) balance in the olive tree plantations
was clearly positive, especially in intensive and super-intensive plantations (2.05
and 4.10 Mg C ha-1 yr-1 on average for all plantations studied). These results are
significant for life-cycle evaluations of olive oil and for obtaining the C footprint
of olive oil as a final product. Improved practices for soil management, such as
the use of conservation tillage and cover crops and reincorporating pruning
residues into the soil, can notably increase the net C balance in tree plantations
and may even double it in amount. Thus, including the C sequestration rate of
olive tree plantations can increase the accuracy of C footprint estimations for
olive oil and represents a key factor inmarketing the final product according to
its environmental benefits.
2017-01-01T00:00:00Z