Respuesta agrofisiológica del arroz al abonado nitrogenado y fosfórico a la quema de restos de cosecha y a la inundación invernal en las marismas del Guadalquivirdinámica del nitrógeno en el suelo y huella de carbono parcial

Resumen

La presente Tesis Doctoral se centra en el estudio de la dinámica del nitrógeno extraíble (ExN) en el suelo de parcelas cultivadas con arroz (Oryza sativa, L.) en función de las prácticas culturales realizadas en ella durante el periodo invernal: quema de los restos de cosecha e inundación de las tablas de cultivo. Se han considerado asimismo las implicaciones agronómicas y ambientales que se derivan de la aplicación de los fertilizantes nitrogenados y fosfóricos en las condiciones de la zona arrocera de las Marismas del Guadalquivir bajo régimen de Producción Integrada. La caracterización de estas prácticas y la determinación de las dosis óptimas de cada tipo de fertilizante en dichas condiciones han servido, además, como punto de partida para estudiar posibles oportunidades de reducción en las dosis de abonado nitrogenado derivadas de la combinación de las prácticas culturales ensayadas. Por último, conociendo previamente la importancia relativa de la labor de abonado sobre las emisiones de gases de efecto invernadero en el arrozal, se ha realizado un cálculo de la huella de carbono parcial del proceso productivo del arroz en las Marismas del Guadalquivir. De este modo, se llevó a cabo en primer lugar un estudio sobre la respuesta agronómica del arroz al abonado nitrógeno. Los experimentos o ensayos de campo se llevaron a cabo durante las campañas 2011 y 2012, y se localizaron en el término municipal de La Puebla del Río (Sevilla), dentro de la finca Casudis, perteneciente a la Empresa Hisparroz, S.A. Para las variedades Puntal (tipo índica) y Guadiagrán (japónica), los óptimos técnicos de rendimiento en grano se alcanzaron con 160 y 140 kg N / ha, respectivamente. Con las dosis máximas permitidas para el cobro de las Ayudas Agroambientales (145 y 125 kg N / ha) que establece la Normativa andaluza a este respecto, se produjo una disminución de rendimiento en grano del 7,6 % para Puntal, y del 8,7 % para Guadiagrán, con la correspondiente pérdida de beneficios asociada (lucro cesante), en las condiciones ensayadas. El número de panículas por metro cuadrado fue el único componente de rendimiento afectado, de forma significativa, por la variación de la dosis de abonado. Entre las dosis de abonado nitrogenado ensayadas (110, 125, 140 y 155 kg N / ha para Guadiagrán y 130, 145, 160 y 175 kg N / ha para Puntal) no se encontraron diferencias significativas que permitan la utilización del análisis foliar como forma precisa de detectar pequeñas desviaciones en las cantidades de nitrógeno aplicadas. Posteriormente se evaluaron y cuantificaron los efectos del manejo de los restos de cosecha de arroz y de la inundación invernal de las parcelas de cultivo en las dinámicas de nitrógeno del suelo en la zona arrocera de las Marismas del Guadalquivir. Los experimentos o ensayos de campo se llevaron a cabo durante las campañas 2012 y 2013, también dentro de la finca Casudis. En cada parcela principal se establecieron dos tratamientos ¿inundación invernal (I) y no inundación (NI)- y, a su vez, dentro de cada una de ellas, dos subparcelas donde la paja fue quemada (Q) o no quemada (NQ) tras la cosecha. El abonado nitrogenado fue aplicado en la dosis máxima permitida (145 kg N / ha, puesto que se ensayó con la variedad Puntal) para esta zona en todas las subparcelas, pero dentro de cada una se estableció una microparcela sin abonar (-N). En el momento del fangueo, operación común en todo el ensayo que se realiza después de la quema y antes de la inundación invernal, la biomasa aérea de los restos de cosecha promedió alrededor de 12.145 kg/ha y 10.325 kg/ha en los tratamientos donde no había habido quema de restos de cosecha, y 4476 kg/ha y 3476 kg/ha en los que se habían quemado, para las campañas 2012 y 2013 respectivamente. Se estudió la dinámica del ExN (N-NO3- y N-NH4+) en el suelo del arrozal en función de la evolución de la altura de la lámina de agua y de los cuatro tratamientos, tanto en las parcelas elementales como en las microparcelas ¿N. Los resultados mostraron que los tratamientos en los que no se quemaban los restos de cosecha aumentaban los inputs de N al suelo, mientras que la inundación invernal favorecía la disponibilidad del ExN para el cultivo, sobre todo durante los periodos de la campaña donde éste posee máximos requerimientos de N. Esta tendencia observada a favor de la combinación I/NQ, sin embargo, no se tradujo finalmente en rendimientos significativamente mayores frente a otros tratamientos o combinaciones. Por tanto, en las condiciones de cultivo de las Marismas del Guadalquivir y a corto plazo, no es agronómicamente significativo que se practique la quema o la inundación invernal en las tablas de arroz en cuanto a la respuesta del cultivo; si bien se señala como muy probable que terminen apareciendo diferencias significativas entre tratamiento a más largo plazo si se realiza de manera continuada sobre el mismo área de experimentación, debido a un efecto acumulativo que comenzó a observarse en el segundo año de experimentos. Como complemento a los estudios anteriormente descritos, relacionados con la fertilización nitrogenada, se decidió incluir en la presente Tesis los resultados de diez años de experimentos (2004 - 2013) ¿llevados a cabo también por el Departamento de Arroz y Maíz del I.F.A.P.A.- sobre la respuesta agronómica y fisiológica del cultivo a distintas dosis de abonado fosfórico. Los ensayos se localizaron en la finca Sartenejales (La Puebla del Río, Sevilla), también perteneciente a la Empresa Hisparroz, S.A. Además de los parámetros agronómicos tradicionales (rendimiento en grano, componentes del rendimiento, rendimientos industriales, altura de la planta, encamado, humedad del grano en recolección, etc.), se determinó la evolución del contenido de fósforo en suelo (mediante muestreo anual previo a la aplicación de abonado de fondo), así como la del fósforo foliar (en diversos estados fenológicos); aunque esto último no ha sido recogido en el presente documento. Al inicio de los experimentos, la parcela de ensayo (como otras de su entorno) disponía de un contenido medio-alto de fósforo en el suelo (30 - 32 ppm). El tratamiento testigo (sin abonar) no presentó un rendimiento en grano significativamente menor a los demás tratamientos hasta el décimo año de experimentos. El conocimiento de la evolución del contenido en fósforo en suelo y en hoja nos facilita la interpretación de los resultados productivos y sirve de apoyo para las recomendaciones de abonado en explotaciones con condiciones de cultivo similares a las ensayadas. Como última parte de esta Tesis Doctoral, y en relación con las implicaciones agronómicas, y sobre todo ambientales, de las labores y operaciones estudiadas previamente (fertilización nitrogenada y fosfórica, quema de restos de cosecha e inundación invernal de las tablas de arroz), se presentará el estudio de la huella de carbono parcial del proceso productivo del arroz bajo Producción Integrada en la zona arrocera de las Marismas del Guadalquivir. Esta huella de carbono fue definida como ¿huella de carbono parcial¿ (HCp) debido a que no se contabilizaron las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) -metano y óxido nitroso fundamentalmente- que se producen directamente desde el terreno o desde el propio cultivo ni las resultantes del procesado y el transporte del arroz para su comercialización y consumo tras el secado y almacenamiento. En primer lugar se identificaron todas las labores y operaciones de cultivo que se suelen llevar a cabo en la zona arrocera estudiada, y se caracterizaron y cuantificaron todos los insumos (inputs) aplicados y consumidos, la maquinaria utilizada y su rendimiento, así como sus correspondientes factores de emisión. A continuación se calcularon las emisiones de CO2 equivalente (CO2eq), tanto por hectárea como por kilogramo de arroz cosechado al 14 % de humedad, que tienen lugar durante la campaña. Dichas emisiones, o HCp, resultaron ser aproximadamente de 314 g de CO2eq / kg de arroz. La fertilización nitrogenada fue la fuente más importante de emisiones de CO2eq. Esta huella de carbono parcial del arroz se situó en valores similares a los descritos para otras zonas y países productores con condiciones de cultivo parecidas a las del sur de España, como Italia o Estados Unidos. La metodología empleada mostró, además, grandes potencialidades para detectar oportunidades de reducción de emisiones de GEI. Todos estos estudios y la Tesis Doctoral que los agrupa están orientados a facilitar información agroambiental precisa y novedosa a los arroceros del sur de España relacionada con la fertilización y otras prácticas culturales, a fin de señalar oportunidades de optimización de las labores y operaciones de cultivo que puedan, a su vez, aumentar la rentabilidad de sus arrozales sin causar efectos negativos importantes sobre el medio ambiente.