Evaluación de cambios ambientales sobre el balance de carbono y nitrógeno en el suelo

Abstract

[ES] El creciente aumento de la contaminación de origen agrícola en la Comunitat Valenciana, como consecuencia del inadecuado manejo de la fertilización orgánica y mineral, hace necesario estudiar cómo se producen algunos de los procesos relacionados con el N en el suelo, entre los que se encuentra la mineralización de la materia orgánica (añadida y presente en forma de humus). Estos procesos de transformación están en gran medida influenciados por las condiciones microclimáticas del suelo, en concreto por su temperatura y humedad, las cuales pueden variar en el futuro, tal y como pronostican diferentes modelos climáticos en base a diferentes escenarios de emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera. En este trabajo se han evaluado los cambios más relevantes producidos en los componentes del ciclo del nitrógeno y carbono en una rotación de cultivos en la zona de la huerta de Valencia atendiendo a diferentes escenarios de cambio climático. Para ello, se han utilizado dos modelos de simulación del sistema suelo-agua-planta, LEACHM y EU-Rotate_N que han sido previamente calibrados para el cultivo de coliflor. Para realizar los pronósticos a corto, medio y largo plazo el modelo climático utilizado ha sido MPI-ESM-LR-CSC-REMO2009 bajo dos escenarios de emisiones denominados RCP 4.5 y RCP 8.5. Los modelos LEACHM y EU-Rotate_N se han comportado como herramientas válidas para pronosticar posibles cambios en los componentes de los ciclos de C y N ante variaciones climáticas, pero necesitan de una adecuada calibración y validación. El modelo EU-Rotate_N resultó más adecuado a la hora de simular la rotación de cultivos porque permitió comprobar el crecimiento óptimo del cultivo. Los cambios en los componentes de ambos ciclos se hacen evidentes a medio y largo plazo y son más acentuados en el escenario RCP 8.5. Los cambios de temperatura pronosticados aumentaron el contenido de N mineral en el perfil de suelo como consecuencia de un incremento de la mineralización de la materia orgánica. Las emisiones de CO2 procedentes de la respiración del suelo variaron en la rotación estudiada entre un 5 y un 12% según el modelo de simulación utilizado. En las condiciones de cultivo estudiadas (2013-2015) fue preciso redimensionar el riego, no solo a nivel de dosis de agua aplicada sino también en su frecuencia, para asegurar niveles óptimos de producción en los tres cultivos. Así mismo, ante el aumento de la mineralización fue posible reducir el abonado mineral sin afectar a la producción, mitigando con ello las pérdidas por lixiviación y las pérdidas gaseosas de N. En futuros trabajos sería necesario determinar el intervalo óptimo de aplicación de las enmiendas orgánicas y el posible uso de enmiendas con características diferentes a la de la gallinaza, con el fin de mitigar las emisiones de CO2 por parte del suelo.

[EN] The inadequate management of organic and mineral fertilization implies an increase in groundwater pollution from agricultural sources in the Valencian Community. Therefore, it is necessary to study how some of the processes related to N occur in the soil. One of these processes is the mineralization of soil organic matter (added and present as humus). These processes are largely influenced by the microclimatic conditions of the soil, in particular by soil temperature and humidity, which can change over time according to the forecasts of different climatic models. These models are based on different scenarios of greenhouse gas emissions into the atmosphere. In this study, the most relevant changes produced in the components of the nitrogen and carbon cycle in a crop rotation in the area of Valencia have been evaluated in response to different scenarios of climate change. Two calibrated models of the soil-water-plant system, LEACHM and EU-Rotate_N, have been used in a cauliflower crop. The climate model MPI-ESM-LR-CSC-REMO2009 has been used for obtain the climate data under two emission scenarios (RCP 4.5 and RCP 8.5) in the short, medium and long term. Both models have behaved as valid tools to predict possible changes in the components of the C and N cycles due to climatic variations, but the EU-Rotate_N model was more appropriate when simulating crop rotation because it allowed checking the optimal crop production. The changes observed in the components of both cycles become evident in the medium and long term and are more pronounced in the RCP 8.5 scenario. Temperature changes increased the content of mineral N in the soil profile because of an increase in the mineralization of organic matter. CO2 emissions from soil respiration varied in the rotation between 5 and 12% according to the simulation model used. Under the conditions studied in the period 2013-2015, a new schedule of irrigation was required to ensure optimum levels of production in the three crops. In addition, it was possible to reduce mineral fertilizer without affecting production, mitigating leaching and gaseous losses of N from soil-plant system. In future studies, it would be necessary to determine the optimum range and quality of organic amendments in order to mitigate CO2 emissions by the soil.