Producción de materia orgánica por rizodeposición

Los últimos avances tecnológicos como la resonancia magnética (la misma que se utiliza para mirar en el interior del cuerpo humano); no ha permitido conocer más sobre cómo se forma el carbono en el suelo agrícola. Podemos recurrir a técnicas como o el  uso de trazadores isotópicos como el 13C y el 14C —que se usan, por ejemplo, para datar los huesos prehistóricos—.

Gracias a estas técnicas se está conociendo más acerca del rol que tienen las raíces en la formación de la MOS. Las raíces más pequeñas tienen una vida muy corta y  cuando mueren tras «explorar» el entorno se depositan en torno a las raíces vivas en un fenómeno al que se le ha bautizado como «Rizodeposición». Por lo tanto aportan nutrientes y carbono al suelo que quedan disponibles para la planta.

Además se conoce que las raíces liberan compuestos simples que estimulan la formación de materia orgánica del suelo (MOS), son los llamados exudados de las raíces. Conociendo ya bien este hecho, podríamos plantearnos la pregunta de que aporta más carbono al suelo, ¿la deposición de las hojas aéreas de la planta o las propias raíces?.

Esta es la cuestión que han querido resolver en un reciente estudio llevado a cabo en conjunto por la Facultad de Agronomía de la UBA (FAUBA), el INTA, el CONICET y las universidades de Mar del Plata y de Stanford. El estudió reveló que la rizodeposición aportó hasta un 46% de la materia orgánica asociada a la parte mineral del suelo, que es la más estable, mientras que las raíces y la parte aérea aportaron a esa fracción sólo 9% y 7%, respectivamente. Este trabajo demuestra, por primera vez, la importancia de la rizodeposición para los suelos y los ecosistemas. Conocer bien esta proporción podría ayudarnos a obtener unos cultivos más sanos y productivos.

Este es uno de los estudios que demuestran que son las raíces y no la parte aérea de la planta las que aportan un mayor contenido de carbono en el suelo. El carbono es el elemento que regula la presencia de micro y macro-nutrientes. Por lo tanto la actividad de rizodeposición como resultado de la muerte de las raicillas y la liberación química de los exudados estimulan la actividad microbiana formando una rizosfera saludable capaz de sustentar una plantas más sanas que se «autoabastecen» de nutrientes y carbono mediante esa rizodeposición.

Este trabajo de investigación publicado en Science Advances buscaba  cuantificar los aportes de cada fuente a las dos fracciones de la materia orgánica: la particulada y la asociada a la parte mineral del suelo. Este es el carbono más estable ya que queda «encapsulado» entre  arcillas y limos del suelo. Los resultados obtenidos tienen un impacto a nivel global para la sustentabilidad de los ecosistemas, la producción sana de cultivos, y para replantear el mejoramiento genético vegetal.

 

Exudados a la carta

El investigador jefe de este trabajo, Gervasio Piñeiro declara:

“Es muy interesante, ya que aún no se sabe muy bien por qué existe este mecanismo. Las plantas generan raíces y al mismo tiempo exudan compuestos hacia fuera, hacia la tierra. Son compuestos sencillos, azucarados, ‘ricos’ para los hongos y las bacterias del suelo. Es como si las plantas los liberaran para que allí se alimenten esos microorganismos. Y cuando éstos ‘comen’, a su vez liberan al medio nutrientes inorgánicos que las plantas absorben y usan para vivir”.

 “En este trabajo descubrimos que a través de la rizodeposición, las plantas, además de darle de comer a los microorganismos están contribuyendo a formar materia orgánica estable del suelo, esa que se ‘pega’ a las arcillas y a los limos. Eso es novedoso, porque antes pensábamos que la materia orgánica del suelo se formaba a partir de pedazos de raíces o de tejidos vegetales de difícil descomposición y que una parte importante de esa materia orgánica era el humus, una molécula muy compleja. Pero ahora sabemos que, en realidad, esta materia orgánica estable se forma principalmente a partir de los compuestos sencillos”.

Según el investigador, este hallazgo tendría impactos a nivel global, ya que sus resultados son extrapolables a todos los ecosistemas del mundo, incluyendo a los agroecosistemas. “Ahora se sabe que si queremos generar materia orgánica en el suelo, de alguna manera debemos contar con plantas que produzcan mucha rizodeposición. Y ese es un rasgo que hay que empezar a medir en las plantas. Claramente, la meta es que haya más raíces activas rizodeponiendo al suelo”.

Gervasio Piñeiro señaló que el hecho de que el mejoramiento vegetal busque cosechar cada vez más implica, también, un problema. “Esto surgió de la revolución verde. Cosechamos año a año más maíz, más soja, más girasol… Logramos más rinde —lo cual es fundamental para alimentar al planeta—, pero olvidamos otras funciones que cumplen esas plantas para que el ecosistema funcione, como producir más raíces que exuden y generen materia orgánica. Normalmente, si una planta con poca raíz produce mucho grano, la seleccionamos. Si no puede tomar su agua, la regamos. Si el suelo se vuelve infértil, lo fertilizamos. Todo esto hace que el ecosistema se vaya degradando”.

“Tenemos que pensar en un nuevo mejoramiento vegetal que se enfoque en el ecosistema. Obviamente, hay que buscar producir más órganos cosechables, pero también debemos empezar a mirar con lupa características como la producción de raíces y la rizodeposición, o la fijación de N, o la atracción a depredadores y polinizadores. Todos esos rasgos de las plantas son importantes para que los agroecosistemas sean más sustentables. Incluso, debemos tender a que en los campos haya plantas todo el año, y no sólo durante algunos meses. Por eso, una buena alternativa son los cultivos de servicios”, indicó.

Fuente: http://cultivosdeservicios.agro.uba.ar/

La clave está en la relación C/N

La relación de carbono a nitrógeno (C:N) es una relación entre la masa de carbono y la masa de nitrógeno en una sustancia. Por ejemplo, un C:N de 10:1 significa que hay diez unidades de carbono por cada unidad de nitrógeno en la sustancia. Dado que la relación C:N de todo lo que hay en y sobre el suelo puede tener un efecto significativo en la descomposición de los residuos de los cultivos, en particular la cobertura de residuos en el suelo y el ciclo de nutrientes de los cultivos (predominantemente nitrógeno), es importante comprender estas relaciones al planificar las rotaciones de cultivos y el uso de cultivos de cobertura en sistemas agrícolas.

 

 

La relación Carbono- Nitrógeno que gobierna el suelo

Los microorganismos del suelo tienen una relación C:N cercana a 8:1 y deben adquirir suficiente carbono y nitrógeno del entorno en el que viven para mantener esa proporción de carbono y nitrógeno en sus cuerpos. Debido a que los microorganismos del suelo queman carbono como fuente de energía, no todo el carbono que ingiere un microorganismo del suelo permanece en su cuerpo; una cierta cantidad se pierde como dióxido de carbono durante la respiración (respiración del suelo). Para adquirir el carbono y el nitrógeno que un microorganismo del suelo necesita para mantenerse vivo (mantenimiento corporal + energía), necesita una dieta con una relación C:N cercana a 24:1, (con 16 partes de carbono utilizadas como energía y ocho partes para el mantenimiento). ¡Es esta relación C:N (24:1) la que gobierna el suelo!.

 

 

Alimentación de microorganismos del suelo

Entonces si proporcionamos al suelo alimentos como heno de alfalfa maduro (proporción C:N de 25:1), los microorganismos del suelo lo consumirán con relativa rapidez sin que quede prácticamente ningún exceso de carbono o nitrógeno. El heno tiene un equilibrio casi perfecto de carbono/nitrógeno que necesitan los microorganismos del suelo.

¿Qué pasaría si añadiéramos al suelo un producto alimenticio con una relación C:N más alta como paja de trigo con una relación C:N de 80:1? Dado que la paja de trigo contiene una mayor proporción de carbono que de nitrógeno, los microbios tendrán que encontrar nitrógeno adicional para acompañar el exceso de carbono y poder consumir la paja de trigo. Este nitrógeno adicional deberá provenir de cualquier exceso de nitrógeno disponible en el suelo. Como los microorganismos del suelo retienen el exceso de nitrógeno (inmovilización), esta situación podría crear un déficit de nitrógeno en el suelo hasta que algunos de ellos mueran, se descompongan y liberen nitrógeno (mineralización) contenido en sus cuerpos, o alguna otra fuente de nitrógeno esté disponible en la tierra.

Por el contrario, ¿qué pasaría si añadiéramos un producto alimenticio con una relación C:N más baja, como un cultivo de cobertura de arveja vellosa con un C:N de 11:1? Dado que la arveja contiene una menor proporción de carbono que de nitrógeno, los microbios consumirán la arveja y dejarán el exceso de nitrógeno en el suelo. Este exceso de nitrógeno en el suelo estará disponible para el cultivo de plantas o para que los microorganismos del suelo lo utilicen para descomponer otros residuos que podrían tener una relación C:N superior a 24:1.

En igualdad de condiciones, los materiales añadidos al suelo con una relación C:N superior a 24:1 darán como resultado un déficit temporal de nitrógeno (inmovilización), y aquellos con una relación C:N inferior a 24:1 darán lugar a una excedente de nitrógeno (mineralización). Esta es la razón por la que las operaciones de compostaje se manipulan para lograr una mezcla de materiales con una relación C:N lo más cercana a 24:1 y favorecer así el proceso.

 

 

¿Cuál es la mejor relación C:N desde una perspectiva práctica para la producción de cultivos y la salud del suelo?

Cuanto más rápido sean consumidos los residuos de los cultivos por los microorganismos del suelo, menor será el tiempo que esos residuos cubrirán la superficie del suelo. Los residuos de cultivos en la superficie del suelo son importantes para proteger los agregados del suelo de la fuerza destructiva de las gotas de lluvia que golpean el suelo, conservando la humedad del suelo y proporcionando el hábitat ideal para que los artrópodos trituren los residuos de los cultivos y coman las semillas de malas hierbas. Si bien es importante mantener la cobertura del suelo, también es esencial que esos mismos residuos se descompongan para liberar los nutrientes para las plantas y para acumular materia orgánica en el suelo. Por lo tanto, es importante prestar atención a las proporciones de C:N de los residuos de los cultivos para mantener la cobertura del suelo cuando se desee, y al mismo tiempo permitir que la cobertura finalmente se descomponga y se recicle.

 

 

Influencia de los cultivos de cobertura

Una buena practica para mantener un suelo rico en materia orgánica es la rotación de cultivos. Por ejemplo, un sistema de monocultivo como el trigo sin labranza ciertamente proporciona una buena cobertura del suelo, ya que el trigo produce una buena cantidad de residuos con una relación C:N relativamente alta (80:1) que se descompone con relativa lentitud, pero en cambio hace que los nutrientes no estén fácilmente disponibles para los microorganismos del suelo o las plantas, lo que llega a empobrecer el suelo. Al agregar un cultivo de relación C:N relativamente baja como la arveja vellosa (11:1) a la rotación, el nitrógeno estará disponible para los microorganismos del suelo, lo que les permitirá descomponer la paja de trigo más rápidamente. Del mismo modo, un sistema de cultivo de guisantes sin labranza continua daría como resultado muy poca cobertura del suelo, ya que los microbios del suelo consumirían el residuo del guisante (C:N de 29:1) con relativa rapidez, ya que no se necesitaría mucho nitrógeno adicional.

ES por ello que las opciones de manejo de suelo deben lograr un equilibrio entre los residuos de cultivos que cubren el suelo y ciclo de nutrientes. Es necesario conocer las proporciones C:N de los cultivos para seleccionar los tipos de cultivos y mantener una secuencia de cultivo en el camino correcto hacia la sostenibilidad, pero esto requiere cierta planificación y experimentación para lograr un equilibrio adecuado. Si los cultivos con proporciones altas de C:N se cultivan con demasiada frecuencia en la rotación, los residuos se acumularán en la superficie del suelo y el nitrógeno para el crecimiento de los cultivos puede ser escaso a menos que se complemente con otras fuentes de nitrógeno. Esto puede resultar en un rendimiento deficiente de los cultivos durante los momentos en que los microorganismos del suelo retienen el nitrógeno mientras trabajan para descomponer los residuos de cultivos con una proporción alta de C:N.

En resumen, un cultivo de cobertura de baja proporción C:N que contiene leguminosas (guisantes, lentejas, soja, cáñamo solar o tréboles) y / o brassicas (nabo, rábano, colza o mostaza) puede intercalarse entre un cultivo de alta proporción C:N como el maíz o el trigo, para así hacer que los nutrientes estén disponibles para el próximo cultivo. De manera similar, un cultivo de cobertura con una proporción alta de C:N que podría incluir maíz, sorgo, girasol o mijo puede proporcionar cobertura del suelo después de un cultivo con una proporción baja de residuos y C:N, como el guisante o la soja, y así proporcionar nutrientes a disposición del siguiente cultivo de rotación durante su degradación.

 

 

Alberto Pérez

 

Referencias:

  • Brady, N.C. and R.R. Weil. 2002. The Nature and Properties of Soils, 13th edition, Prentice Hall.
  • Howell, J. 2005. Organic Matter: Key to Soil Management. Available at http://www.hort.uconn.edu/ipm/veg/croptalk/croptalk1_4/ page8.html. [verified 1.19.11]
  • USDA NRCS. 1977. Conservation Agronomy Technical Notes, No. 30: Relationships of carbon to nitrogen in crop residues. Available at http://www.nm.nrcs.usda.gov/Technical/tech-notes/agro/ AG30.pdf. [verified 1.19.11]
  • Wortman, C.S., C.A. Shapiro, and D.D. Tarkalson. 2006. Composting Manure and Other Organic Residues. NebGuide G1315. Available at http://www.ianrpubs.unl.edu/epublic/pages/publicationD. jsp?publicationId=567. [w 1.19.11]

 

El proyecto circular Humus-Spain y el proyecto de Real Decreto /2020

PROYECTO DE REAL DECRETO /2020, POR EL QUE SE ESTABLECEN NORMAS PARA LA NUTRICIÓN SOSTENIBLE EN LOS SUELOS AGRARIOS

 

El proyecto circular Humus-Spain se encuentra completamente alineado con este Real decreto que regula la fertilización de los suelos y la producción de fertilizantes comienza diciendo lo siguiente:

La sociedad actual demanda de las Administraciones Públicas la aplicación de una política que permita disminuir el impacto ambiental de la aplicación en los suelos agrarios de productos fertilizantes y otras fuentes de nutrientes o materia orgánica, todo vez se alcanza el nivel de producción agrícola necesario para proveer al sistema alimentario.

Por otro lado, la Comisión Europea también integra transversalmente la política medioambiental en las demás políticas comunitarias, como se refleja en el Pacto Verde Europeo. Entre las herramientas principales de este pacto en el sector agrario, se encuentra la Estrategia «De la granja a la mesa» en donde se busca diseñar un sistema alimentario justo, saludable y ecológico. Esta estrategia impone unos objetivos ambientales muy ambiciosos entre los que se encuentra uno referido a la fertilización y buen estado agronómico de los suelos. Establece como meta reducir, al menos, a la mitad las pérdidas de nutrientes, sin deteriorar la fertilidad del suelo.

Aunque existen normas sectoriales que ya regulan aspectos concretos en el citado ámbito, se hace preciso aprobar una norma que establezca un marco general básico, de aplicación en toda España, para conseguir, regulando un aporte sostenible de nutrientes en los mencionados suelos, reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y otros gases contaminantes, en especial el amoniaco, evitar la contaminación de las aguas, tanto superficiales como subterráneas, preservar y mejorar las propiedades biológicas de los suelos agrarios, potenciando su manejo como “suelos vivos”, evitar la acumulación de metales pesados y otros contaminantes en los suelos agrarios, y preservar la biodiversidad ligada a los suelos agrarios.

Si se leen los objetivos del proyecto se podrá comprobar su sintonía con los de este real decreto:

a) Gestión sostenible de la nutrición de los cultivos
b) Mantenimiento o incremento, en su caso, de la materia orgánica de los suelos agrarios

c) Reducción de emisiones de gases de efecto invernadero y lucha contra el cambio climático

d)  Reducción de emisiones de otros gases contaminantes, en especial el amoniaco

e)  Evitar la contaminación de las aguas, tanto superficiales como subterráneas

f)  Preservar y mejorar las propiedades biológicas de los suelos agrarios, potenciando su manejo como “suelos vivos”

g)  Evitar la acumulación de metales pesados y otros contaminantes en los suelos agrarios

h)  Preservar la biodiversidad ligada a los suelos agrarios.

Enlace al contenido completo de este Real Decreto

Plan Nacional de Adaptación al Cambio Climático (PNACC)

 

Los informes del IPCC señalan al sur de Europa y la cuenca del Mediterráneo como las zonas más expuestas a los impactos derivados de la crisis climática, por lo que para España ésta es una cuestión esencial: sin una adecuada acción en materia de mitigación, las capacidades adaptativas se verán irremediablemente desbordadas.

De acuerdo al artículo 7 del mencionado Acuerdo de París, el Gobierno español a desarrollado el Plan Nacional de Adaptación al Cambio Climático (PNACC) 2021-2030 que se define como un instrumento de planificación básico para promover la acción coordinada frente a los efectos del cambio climático en España. Para ello el plan define objetivos, criterios, ámbitos de trabajo y líneas de acción para fomentar la adaptación y la resiliencia frente al cambio del clima. Su elaboración es el resultado de un proceso colectivo de análisis, reflexión y participación pública y empieza diciendo:

 

«El Plan Nacional de Adaptación cumple el objetivo fundamental de dar cumplimiento y desarrollar -a nivel de Estado español- los compromisos que nuestro país ha adquirido en el contexto internacional de la Convención Marco de Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC) cuyo artículo 4.1(b) establece que las Partes deberán formular, aplicar, publicar y actualizar regularmente programas nacionales y, según proceda, regionales, que contengan (…) medidas para facilitar la adaptación adecuada al cambio climático».

 

El Plan coordinado por de la Oficina Española de Cambio Climático (OECC) en sí no tiene objetivos establecidos y no aporta soluciones, si  no que se pretende integrar todos los proyectos e iniciativas encaminados a lograr una adaptación al cambio climático en España, en los distintos sectores, sistemas, ámbitos y niveles, buscando de forma activa la interacción entre todos ellos con el fin de que puedan beneficiarse mutuamente de los resultados que se vayan alcanzando. De esta manera se creará una base de datos estructurada a la que podrán acceder las partes interesadas para desarrollar sus propias estrategias.

El papel de  la OECC consiste en promover la generación de datos, herramientas e información relevantes para el desarrollo de cada evaluación de impactos y facilitar los procesos participativos.

Es decir, que la razón de ser de este plan, es que las estrategias de mitigación por si solas, de manera independiente no pueden solucionar los problemas ambientales, se necesita de una previsión, de unos datos, de contestar a ciertas preguntas, para después si, poder desarrollar estrategias adecuadas.

Preguntas como estas:

  • ¿Cuáles son los impactos clave del cambio climático a largo plazo?
  • ¿Hasta qué punto la adaptación puede reducir los efectos negativos del vulnerabilidad e cambio climático?
  • ¿Qué puede hacer un país o comunidad para adaptarse al cambio climático?
  • ¿Cómo pueden desarrollarse y evaluarse mejor las políticas de adaptación?

 

De las lineas de trabajo que comprende el PNACC, El Proyecto Circular Humus-Spain puede jugar su rol de actuación en varias de ellas, veamos como:

Agricultura: se ha demostrado que la mejor enmienda orgánica para la nueva y creciente agricultura de conservación, agricultura de precisión, y agricultura ecológica es el humus de lombriz, que será el subproducto obtenido como resultado del reciclaje de los biorresiduos recogidos por la planta de reciclaje. El uso de estas enmiendas en sustitución de fertilización química, está en concordancia con el objetivo del Gran Pacto Verde Europeo, de alcanzar una superficie agrícola ecológica de al menos el 25% para el 2030.

 

Áreas costeras: Aunque aparentemente no tendría relación con la actividad del proyecto, en realidad si lo tiene. Uno de los problemas actuales al que se están enfrentando las zonas costeras es el de la invasión de algas invasoras asiáticas. Además de los problemas que causa en el equilibrio del ecosistema marino, su retirada y acumulación también supone un problema por la emisión de Gases de Efecto Invernadero (GEI) y de mal olor.  Normalmente este biorresiduo acaba en las incineradoras municipales con el consiguiente daño ambiental. Además es un desperdicio no reutilizar esta biomasa tan rica en nutrientes para la agricultura. Tratando este biorresiduo en las ECOpilas de la planta de reciclaje del proyecto, se podrán reciclar para valorizarlo y convertirlo en un rico biofertilizante que puede utilizarse para la fertilización de suelos agrícolas.

 

Ciudad, urbanismo y vivienda: no cabe duda de que las ciudades se están transformando en lugares más sostenibles y sensibles con la naturaleza. La llamada agricultura urbana es toda una tendencia y cada vez encontramos más huertos urbanos. El humus producido en la planta de reciclaje puede ser utilizado como fertilizante en los espacios verdes de las ciudades. La ventaja principal con respecto a otros tipos de fertilizantes es su gran capacidad de retención hídrica, lo que constituye un gran ahorro en agua.

Por otro lado, recientemente se ha publicado un reporte científico sobre las ventajas a nivel de salud que constituye abonar los parques y jardines urbanos con humus. Su alto contenido en microbiota combate los patógenos del suelo y lo hace más seguro cuando se entra en contacto con este.

 

Protección de la salud: uno de los retos a nivel mundial es el de poder abastecer de alimentos a su creciente población y hacerlo de una forma segura. La actual pérdida de superficie agrícola debido a los cambios climáticos y al abusivo uso de la fertilización química, pone en peligro el poder abastecer de alimentos a toda una población mundial. Esto podría aumentar el uso de fertilización química para maximizar las cosechas y compensar esa pérdida de superficie agrícola. Esta mayor dependencia de la fertilización química amenaza la salud alimentaria.

Por contra, el reciclaje de estiércoles para su conversión en fertilizantes orgánicos, podrá abastecer a una mayor superficie de cultivos libres de químicos para la producción de alimentos más sanos y seguros.

 

Conservación biodiversidad: La recuperación de suelos empobrecidos resulta de vital importancia para la conservación y expansión de la biodiversidad terrestre. La biorremediación de suelos se ha posicionado como la mejor estrategia para afrontar este cometido. El uso de materia orgánica para recuperar superficie de suelo sin vida está creciendo exponencialmente por los óptimos resultados que se están obteniendo en aquellos lugares donde se emplean. La planta de BIOreciclaje que propone el proyecto, podrá suministrar grandes cantidades de estos compuestos orgánicos obtenidos como resultado del proceso de ECOreciclado, a empresas dedicadas a la recuperación de ecosistemas.

 

Suelos y desertificación: de todas estas lineas de actuación, es en la del suelo donde el Proyecto Humus-Spain juega su mayor papel.

Una parte importante de la superficie del territorio español está amenazada actualmente por procesos de desertificación, especialmente como consecuencia de los incendios forestales y de la pérdida de fertilidad en suelos de regadío por salinización y erosión. Las proyecciones del cambio climático señalan un incremento de dichos problemas de forma generalizada y, especialmente, en la España de clima mediterráneo seco y semiárido. De hecho, el Gobierno español ha declarado a la desertificación como el mayor problema ambiental de nuestro país.

Una de las estrategias más efectivas para luchar contra la desertificación y el cambio climático es el aporte de Materia Orgánica (MO) al suelo para cambiar su estructura y perfil isohúmico. Suelos ricos en MO son suelos vivos capaces de retener agua y de capturar carbono para sustentar una mayor y mejor vegetación. La puesta en marcha del proyecto podrá producir una gran cantidad de MO para llevar a acabo esta estrategia.