Prácticas agrarias sostenibles en la agricultura mediterránea para la reducción de la erosión, el cambio climático y la pérdida de biodiversidad

Abstract

Como consecuencia de los grandes retos climáticos y medioambientales a los que se enfrenta actualmente la región mediterránea, las diferentes administraciones están generando políticas que buscan minimizar los impactos derivados de los mismos. El marco general de este ámbito en Europa lo marca el Pacto Verde Europeo (Green Deal), cuyas propuestas están íntimamente relacionadas con la agricultura. Debido a que la agricultura de la cuenca mediterránea, con un pasado de milenios, está profundamente relacionada con el clima en el que ha evolucionado desde tiempos históricos. En la actualidad, los cultivos mediterráneos están siendo afectados por grandes impactos ambientales generados por el ser humano, de carácter global, pero que son más evidentes a escala mediterránea. Esto es debido a que las condiciones climáticas propias de este clima, ya de por sí fisiológicamente exigentes para los seres vivos, se han visto recrudecidas por la acción humana. Acción que ha favorecido los procesos erosivos sobre el suelo, el aumento de temperaturas y la reducción de precipitaciones a través del cambio climático, así como la pérdida de biodiversidad y los servicios ecosistémicos asociados a ella. Está previsto que la nueva Política Agraria Común (PAC) sea reforzada en sus aspectos medioambientales y climáticos, en un nuevo marco regulativo, denominado arquitectura verde. En esta nueva arquitectura, los denominados eco-regímenes, van a constituirse en las herramientas de transformación hacia un sistema agrario más sostenible y competitivo. En la actualidad, a nivel nacional, se está trabajando en la concreción y definición de estos ecoregímenes, con el objetivo de incluir su versión final en la regulación de la futura PAC. Los siete eco-regímenes previstos están destinadas a dos grandes campos ambientales. Uno cuya motivación es la agricultura de carbono y otro más dirigido a la conservación medioambiental. Estos siete eco-regímenes, van a tener como base diferentes prácticas agrícolas sostenibles. Y, en concreto, tres de ellos se basan en prácticas que han sido estudiadas en la presente tesis doctoral: cubiertas inertes procedentes de los restos de poda del olivar, siembra directa en cultivos herbáceos y creación de márgenes multifuncionales mediante barbechos semillados establecidos junto a cultivos herbáceos. La erosión es uno de los principales problemas ambientales que afectan al suelo en los olivares. El primer artículo de la tesis doctoral (capítulo 2) ha tenido como objetivo estudiar el efecto sobre la protección frente a la erosión del suelo del olivar de tres manejos diferentes de los residuos de poda. La investigación se llevó a cabo en un olivar con una producción total de 0,39 kg m-2 de peso seco de residuos de poda cada 2 años. Estos restos de poda fueron picados y esparcidos en franjas de 2 m de ancho en tres manejos diferentes. Manejo A, con densidades de 1,56 kg m-2 distribuidas en todas las calles del olivar. El manejo B, con densidades de 3,12 kg m-2 distribuidas en la mitad de las calles del olivar. Y el manejo C, con densidades de 3,12 kg m- 2 distribuidas en la mitad de las calles del olivar, alternando esta aplicación cada 2 años con la otra mitad de las calles. La influencia de los residuos en la protección del suelo se ha medido a través de la evolución de tres parámetros de los residuos a lo largo de 4 años: degradación de la masa de residuos, porcentaje de cobertura del suelo y distribución espacial. Los resultados del estudio, han demostrado que el manejo C es el que mejor protege el suelo de la erosión en el olivar, al mantener una cobertura protectora sobre sus calles del superior al 40%, mientras que la homogeneidad que mantienen los restos sobre su superficie es el doble que si se distribuyen los restos de poda con la mitad de densidad en todas las calles. La Iniciativa 4x1000 pretende mitigar las emisiones antropogénicas de CO2 mediante el secuestro de carbono orgánico en el suelo (COS). Su principal objetivo es aumentar la cantidad de C en los suelos del mundo anualmente en un 0,4%. En el segundo artículo de la tesis doctoral (capítulo 3) se ha presentado una nueva metodología de estudio centrada en la consecución de los objetivos regionales de la Iniciativa 4x1000 mediante la aplicación potencial de la Siembra Directa (SD) en los cultivos anuales. Se ha basado en la modelización del secuestro de carbono (SC) mediante Carbon Benefit Project (CBP), una herramienta online gratuita que permite realizar una modelización de la evolución de los stocks de C y de las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI), derivadas del uso de diferentes sistemas de gestión del suelo. Para todo el ámbito de estudio (15 regiones de España), la media anual de SC para la SD respecto al laboreo convencional (CT) obtenida a través de CBP es de 0,38 Mg de C ha-1 año-1. Mientras que la cantidad potencial de SC correspondiente puede llegar a estar próxima a los 3 Tg de C al año. La comparación entre el C anual derivado de la aplicación de la SD y los contenidos en COS en los cultivos anuales, ha permitido calcular la importancia potencial de la SD, en el marco regional, de la Iniciativa 4x1000. Como resultado se ha observado que existen amplias zonas donde el C que se podría secuestrar anualmente podría ser 2 y hasta 3 veces superior al valor de referencia marcado por dicha iniciativa (0,04%). Lo que supone que la aplicación potencial de SD representaría un porcentaje importante de los objetivos totales de secuestro de C establecidos en la Iniciativa 4x1000 en Navarra (52%), Castilla-La Mancha (51%), Castilla y León (43%), Aragón (35%), La Rioja (35%), Andalucía (35%) y Cataluña (29%). Esta metodología de cálculo del potencial de la SD sobre la Iniciativa 4x1000 es fácilmente replicable en regiones y países de todo el mundo. Las tierras más aptas para el uso agrícola han sido ocupadas gradualmente por los cultivos en todo el mundo. Se han creado grandes e ininterrumpidas tierras de cultivo, al tiempo que se aplican en ellas cantidades desproporcionadas de fertilizantes, insecticidas, fungicidas y herbicidas. Como consecuencia, la actividad agrícola tiene un impacto negativo en la biodiversidad, por lo que se ha hecho necesaria la intensificación ecológica de las tierras cultivadas. Mediante la implantación de márgenes multifuncionales (MMF), se logra el establecimiento de márgenes de flora autóctona adyacentes a las tierras de cultivo, que proporcionan un hábitat seminatural que provee de alimentación y refugio de la fauna. En el tercer trabajo (capítulo 4) se estudiaron tres mezclas de especies diferentes sembradas en MMF. Se determinó la gran capacidad de las semillas de seis especies (Borago officinalis, Glebionis coronaria, Coriandrum sativum, Sinapis alba, Trifolium resupinatum y Vicia sativa) para proliferar con éxito en este tipo de infraestructuras verdes. Además, se observaron reducciones de hasta el 65% en la aparición de malas hierbas y aumentos del 36% en la biodiversidad de polinizadores en los MMF sembrados con respecto al MMF constituido por flora espontánea. La biodiversidad de la fauna epígea con respecto a la presente en los cultivos anuales, aumentó en un 15% en los márgenes de flora espontánea y en un 32% en los márgenes constituidos por plantas sembradas.

As a result of the major climate and environmental challenges currently facing the Mediterranean region, the different administrations are generating policies that seek to minimise the impacts derived from these challenges. The general framework in this area in Europe is set by the European Green Deal, whose proposals are closely related to agriculture. Because agriculture in the Mediterranean basin, with a history stretching back millennia, is deeply linked to the climate in which it has evolved since historical times. Today, Mediterranean crops are being affected by major human-generated environmental impacts, which are global in nature, but which are most evident on a Mediterranean scale. This is due to the fact that the climatic conditions of this climate, already physiologically demanding for living beings, have been intensified by human action. This has favoured soil erosion, increased temperatures and reduced rainfall through climate change, as well as the loss of biodiversity and associated ecosystem services. The new Common Agricultural Policy (CAP) is expected to be strengthened in its environmental and climate aspects, in a new regulatory framework, the so-called green architecture. In this new architecture, the so-called eco-regimes will become the tools for transformation towards a more sustainable and competitive agricultural system. At national level, work is currently underway to specify and define these eco-regimes, with the aim of including their final version in the regulation of the future CAP. The seven eco-regimes envisaged are aimed at two main environmental fields. One is motivated by carbon farming and the other is aimed at environmental conservation. These seven eco-regimes will be based on different sustainable agricultural practices. Specifically, three of them are based on practices that have been studied in this doctoral thesis: inert covers from olive pruning waste, direct sowing in herbaceous crops and the creation of multifunctional margins through seeded fallows established next to herbaceous crops. Erosion is one of the main environmental problems affecting the soil in olive groves. The first article of the doctoral thesis (chapter 2) aimed to study the effect of three different pruning residue management practices on soil erosion protection in olive orchards. The investigation was carried out in an olive orchard with a total production of 0.39 kg m-2 dry weight of pruning residues every 2 years. These pruning residues were chopped and spread in 2 m wide strips in three different managements. Management A, with densities of 1.56 kg m-2 distributed in all the alleys of the olive grove. Management B, with densities of 3.12 kg m-2 distributed in half of the olive grove lanes. And management C, with densities of 3.12 kg m-2 distributed in half of the olive grove lanes, alternating this application every 2 years with the other half of the lanes. The influence of residues on soil protection has been measured through the evolution of three residue parameters over 4 years: degradation of the residue mass, percentage of soil cover and spatial distribution. The results of the study have shown that management C is the one that best protects the soil from erosion in the olive grove, by maintaining a protective cover over its lanes of more than 40%, while the homogeneity maintained by the residues over its surface is twice as high as if the pruning residues were distributed with half the density over all inter-rows. The 4x1000 Initiative aims to mitigate anthropogenic CO2 emissions through soil organic carbon sequestration (COS). Its main objective is to increase the amount of C in the world's soils annually by 0.4%. In the second article of the PhD thesis (chapter 3) a new study methodology has been presented focusing on the achievement of the regional targets of the 4x1000 Initiative through the potential application of no-tillage (NT) in annual crops. It is based on the modelling of carbon sequestration (CS) using the Carbon Benefit Project (CBP), a free online tool that allows modelling the evolution of C stocks and Greenhouse Gas (GHG) emissions, derived from the use of different soil management systems. For the whole study area (15 regions of Spain), the annual average of CS for DS compared to conventional tillage (CT) obtained through PBC is 0.38 Mg C ha-1 yr-1. Whereas the corresponding potential amount of CS can be close to 3 Tg C per year. The comparison between the annual C derived from the application of DS and the COS contents in annual crops has allowed to calculate the potential importance of DS in the regional framework of the 4x1000 Initiative. As a result, it has been observed that there are large areas where the C that could be sequestered annually could be 2 or even 3 times higher than the reference value set by this initiative (0.04%). This means that the potential application of DS would represent a significant percentage of the total C sequestration targets set by the 4x1000 Initiative in Navarra (52%), Castilla-La Mancha (51%), Castilla and Leon (43%), Aragon (35%), La Rioja (35%), Andalusia (35%) and Catalonia (29%). This methodology for calculating the potential of SD on the 4x1000 Initiative is easily replicable in regions and countries around the world. Land that is more suitable for agricultural use has gradually been taken over by crops all over the world. Large, uninterrupted croplands have been created, while disproportionate amounts of fertilisers, insecticides, fungicides and herbicides are applied. As a consequence, agricultural activity has a negative impact on biodiversity, and ecological intensification of cultivated land has become necessary. Through the establishment of multifunctional margins (MFM), the establishment of native flora margins adjacent to croplands is achieved, providing a semi-natural habitat that provides food and shelter for wildlife. In the third paper (chapter 4), three different species mixtures planted in MFM were studied. The seeds of six species (Borago officinalis, Glebionis coronaria, Coriandrum sativum, Sinapis alba, Trifolium resupinatum and Vicia sativa) were found to be highly capable of successfully proliferating in this type of green infrastructure. Furthermore, reductions of up to 65% in weed emergence and 36% increases in pollinator biodiversity were observed in the sown MFM compared to the MFM consisting of spontaneous flora. Biodiversity of epigean fauna compared to that present in annual crops increased by 15% in the spontaneous flora margins and by 32% in the sown plant margins.