Potencial de la agricultura de conservación para la conservación del agua y mitigación de cambio climático en cultivos extensivos regados en condiciones mediterráneas

Abstract

The current perspectives of climate change (CC) in the agricultural sector forcé the establishment of solutions to increase the resilience of agricultural systems and their capacity to mitigate greenhouse gas (GHG) emissions. Conservation agriculture (CA), consisting of the combination of minimum or no tillage, permanent surface coverage of crop residues, and crop rotation, has the double potential for CC adaptation and mitigation. CA protects the soil structure against water erosion and has the potential to emit less GHGs into the atmosphere, and to conserve water and sequester carbon in the soil, although literature reviews show highly variable results and few studies on irrigated crops. Regarding GHG emissions (CO2, CH4 and N2O) from the soil to the atmosphere, CA can reduce CO2 emissions and provide favorable conditions for CH4 uptake; however, regarding N2O, whose global warming potential is 273 times that of CO2, it may increase its emissions. CA can have other negative effects on the crop e.g. by compacting the soil and limiting root growth. CA impact on crop yields, compared to conventional systems, is highly variable. Results from long-term trials show that, in general, the first few years often carry a penalty on crop performance, although this negative effect often diminishes over time and may become positive. CA has given good results in arid and semi-arid dryland conditions, but it is not clear in irrigated cultivation conditions. In the Mediterranean region, the availability of water is the most limiting factor in agriculture and the situation is expected to worsen with climate change. Various options, such as regulated deficit irrigation, allow irrigation water to be saved without significantly impairing crop yields as the deficit is applied in periods less sensitive to water stress. In this Thesis, the possible synergies and the potential for adaptation and mitigation against CC of CA in combination with regulated deficit irrigation in an irrigated maize crop system under Mediterranean conditions are explored. The general hypothesis is formulated as: in the long term, optimized CA under regulated deficit irrigation conditions can reduce global greenhouse gas emissions into the atmosphere and increase soil organic carbon and water productivity, without compromising crop grain yield.

Las actuales perspectivas de cambio climático (CC) en el sector agrario obligan a establecer soluciones para aumentar la resiliencia de los sistemas agrícolas y su capacidad para mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero (GEIs). La agricultura de conservación (AC), consistente en la combinación del mínimo o no laboreo, la cobertura superficial permanente de los residuos del cultivo y la rotación de cultivos, tiene doble potencial de adaptación y mitigación del CC. La AC protege la estructura del suelo frente a la erosión hídrica y tiene el potencial de emitir menos GEIs a la atmósfera y de conservar agua y secuestrar carbono en el suelo, si bien las revisiones bibliográficas muestran resultados muy variables y pocos estudios en cultivos regados. En lo relativo a las emisiones de GEIs (CO2, CH4 y N2O) del suelo a la atmósfera, AC puede reducir las emisiones de CO2 y proporcionar condiciones favorables para la captación de CH4; sin embargo, con respecto al N2O, cuyo potencial de calentamiento global es 273 veces superior al del CO2, AC puede aumentar sus emisiones. La AC puede tener otros efectos negativos en el cultivo al no hacer descompactación física del suelo. Su impacto en el rendimiento de los cultivos, en comparación con los sistemas convencionales, es muy variable. En los ensayos de larga duración, los primeros años suele conllevar una penalización para el rendimiento, aunque a menudo, este efecto negativo disminuye con el tiempo y puede llegar a ser positivo. En general la AC ha dado buenos resultados en condiciones de secanos áridos y semi-áridos, pero no está claro en condiciones regadas del cultivo. En la región mediterránea la disponibilidad de agua es el factor más limitante en agricultura y se espera que la situación se agrave con el cambio climático. Diversas opciones, como el riego deficitario controlado, permiten ahorrar agua de riego sin perjudicar sensiblemente el rendimiento del cultivo, al aplicarse el déficit en los periodos menos sensibles al estrés hídrico. En esta Tesis doctoral se exploran las posibles sinergias y el potencial de adaptación y mitigación frente al CC de la AC en combinación con el riego deficitario controlado en un sistema de cultivo de maíz regado en condiciones mediterráneas. La hipótesis general de la Tesis se formula como: a largo plazo, la AC optimizada bajo condiciones de riego deficitario controlado puede reducir las emisiones globales de gases de efecto invernadero a la atmósfera, y aumentar las reservas de carbono orgánico del suelo y la productividad del agua sin comprometer el rendimiento.