El no laboreo es una técnica que puede hacer el manejo del suelo mucho más sostenible en el tiempo

Efectos acumulados después de más de 20 años de agricultura de conservación

José Luis Gabriel, Diana Martín, Sara Sánchez, Inés Santín, José Luis TenorioINIA - Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria24/10/2017

España es, por sus condiciones meteorológicas, topográficas y edafológicas, un país donde los procesos de erosión del suelo y de pérdida de materia orgánica se producen con mayor frecuencia de la deseada. Estos procesos, además, se están agravando a consecuencia del cambio climático, con temperaturas cada vez más altas y días de lluvia más escasos y más torrenciales. Y, como las capas superficiales del suelo, que sufren la erosión y la pérdida de materia orgánica, son las más fértiles, se hace cada vez más urgente encontrar soluciones a este gran problema para evitar problemas de pérdidas de rendimiento a gran escala en el futuro.

Desde hace ya unos 80 años, y tratando de encontrar soluciones a este problema, se plantearon las bases de la agricultura de conservación. Hay tres pilares fundamentales que definen la agricultura de conservación: minimizar las labores en pre-siembra, mantener una cobertura vegetal de al menos el 30% del suelo en todo momento y la rotación de cultivos. Estas medidas, bien manejadas, permiten proteger el suelo de los procesos degradativos (incluida la erosión o la costra), aumentar el contenido de materia orgánica del suelo (así como el secuestro de carbono), mejorar la conservación de agua (tanto por una mayor capacidad de infiltración como por una mayor capacidad de retención), aumentar la fertilidad del suelo y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.

La reducción del laboreo propuesta por la agricultura de conservación tiene también una influencia importante tanto en la dinámica de poblaciones de malas hierbas y de los organismos del suelo (lombrices, ácaros, nematodos, comunidades microbianas, …), ya que conserva en gran medida la estructura natural del suelo y los ciclos naturales de ambas poblaciones. Todos estos efectos necesitan tiempo para manifestarse, pero en agricultura, como en muchos otros campos, nos gusta ver resultados inmediatos. En cualquier caso, pese a esta dificultad de que los agricultores cambien su forma de cultivar sin obtener resultados de forma inmediata, el MAPAMA estimó para el año 2016 que la superficie cultivada bajo los principios de la agricultura de conservación había aumentado hasta los 2 millones de hectáreas.

Con el objetivo de dilucidar los efectos a largo plazo de las prácticas de agricultura de conservación sobre la calidad y rendimiento del trigo, las poblaciones de malas hierbas y la calidad del suelo el INIA cuenta desde 1993 con un ensayo de rotación en secano (barbecho-trigo-veza-cebada) en la finca de la Canaleja (Alcalá de Henares), en un suelo clasificado como alfisol cálcico, franco-arenoso, que partía con unos 7 g kg^-1 de carbono en el suelo y un pH de 8, en el que se compararon tres niveles de intensidad de laboreo: laboreo tradicional, mínimo laboreo y no laboreo.

El laboreo tradicional consistió en un pase de vertedera de unos 30 cm de profundidad, enterrando los residuos del cultivo anterior, seguido de un pase de cultivador para la preparación del lecho de siembra. En el mínimo laboreo se utilizó un pase de chisel a unos 15 cm de profundidad, seguido también de un pase de cultivador. Por último, en el no laboreo la siembra se realizó directamente sobre el rastrojo del cultivo del año anterior, sin preparar el terreno. La dosis de fertilizante para el cereal hasta el año 2006 fue de 200 kg ha-1 de 8-24-8 en sementera y 200 kg ha^-1 de nitrosulfato amónico (27-0-0), año en el cual se comenzó a ajustar la dosis a las necesidades del cultivo antes del encañado (fertilización integrada en base al nitrógeno disponible en el suelo y al rendimiento máximo esperado). El control de malas hierbas en todos los tratamientos se realizó mediante aplicaciones de metsulfuron metil en post-emergencia según las necesidades y la aplicación de glifosato dos semanas antes de la siembra en las parcelas de no laboreo.

En definitiva, este ensayo pretende cuantificar las posibles ventajas e inconvenientes de cada uno de los sistemas, tanto a nivel de calidad de suelo como a nivel agronómico, es decir, evaluando el impacto ambiental pero también el impacto en la producción.

Vista aérea del ensayo de larga duración.

Efecto en producción

Más allá de las fluctuaciones propias de los secanos en el centro de la península, donde la lluvia (tanto por cantidad como por su distribución) es el factor más limitante, el rendimiento medio de trigo observado para el laboreo tradicional fue de 1.558 kg ha^-1, 1.432 kg ha^-1 para el no laboreo y 1.157 kg ha^-1 para el mínimo laboreo. En cuanto al rendimiento de la cebada los resultados fueron similares, con una producción media de 1.449 kg ha^-1 en el laboreo tradicional, 1.514 kg ha^-1 en el no laboreo y 1.185 kg ha^-1 en el mínimo laboreo. Como se puede observar en la Figura 1, a lo largo de los 10 últimos años de ensayo no ha habido diferencias importantes en rendimiento entre los tratamientos de no laboreo y el de laboreo tradicional. Sin embargo, cabe destacar que el tratamiento de no laboreo presenta unos menores costes de cultivo al renunciar a las labores del suelo. Sin embargo, el tratamiento de mínimo laboreo fue el sistema que peores rendimientos produjo, debido principalmente a un peor control de las malas hierbas, como se verá en apartado siguiente.

Figura 1. Producción de grano (12%) de cebada y trigo a lo largo de 10 años en función del sistema de laboreo.

Efecto en poblaciones de malas hierbas

Es bien sabido que la variabilidad climática de zonas semiáridas y las prácticas agronómicas, como el laboreo y las rotaciones de cultivos, a menudo interactúan para determinar la composición y abundancia de especies de malas hierbas en campos de cultivo. Nuestros estudios más recientes (Santín-Montanyá et al. 2017; Fernández-Getino et al., 2015) han reflejado la importancia de los experimentos a largo plazo para obtener conocimientos sobre los efectos de dichas prácticas en la composición de las comunidades de malas hierbas.

Entre los años 2009 y 2014 se analizó la presión de malas hierbas en cada tratamiento. Estas malas hierbas se midieron en la fase de encañado de los cereales, muestreando tanto la cantidad de malas hierbas como el número de especies. Los datos mostraron que la densidad total de malas hierbas estuvo influenciada por las condiciones climatológicas de cada año, pero también por el sistema de laboreo y la interacción entre ambos (Figura 2). En este sentido cabe destacar que la densidad total de malas hierbas y el número de especies aumentaron en los sistemas de laboreo de conservación (mínimo laboreo y no-laboreo) respecto al laboreo tradicional. Esta diferencia es aún mayor los años en los que la pluviometría anual es superior a la media (como 2009-2010 y 2010-2011). Además, cuando las precipitaciones estuvieron muy por debajo de la media, el mínimo laboreo también fue de nuevo la técnica que peor controló la densidad de malas hierbas.

Figura 2. Densidad total y número de especies de malas hierbas presente en cada sistema de laboreo.

Efecto en la calidad del suelo

Los datos de carbono y de nitrógeno totales en los primeros 30 cm del suelo para cada tratamiento desde otoño de 2010 hasta otoño de 2016 mostraron un aumento progresivo en los tres tratamientos (Figura 3). Sin embargo, este aumento fue aún mayor en las parcelas de no laboreo frente a las de mínimo laboreo y de laboreo tradicional. Teniendo en cuenta que la fertilización es la misma y que los restos de cada cosecha se pican y esparcen sobre el suelo independientemente del sistema de laboreo (por lo que las entradas de C y de N son muy similares en todos los tratamientos), las diferencias encontradas en los stocks de C y de N deben ser producidos por una mayor pérdida en las parcelas labradas con mayor o menor intensidad. Esta pérdida se debe principalmente a un incremento en la mineralización de la materia orgánica, debida al aumento de la aireación del suelo al mejor contacto de los residuos con las partículas del suelo al mezclase estos con las labores, quedando más expuestos a la acción de los microorganismos del suelo.

Figura 3. Evolución del contenido de los 30 primeros cm del suelo en carbono orgánico y nitrógeno total para los tres sistemas de laboreo.

Estos valores se correspondieron también con el C de la biomasa microbiana. En las parcelas en no laboreo este parámetro alcanzó los 433 mg de carbono por kg de suelo, un 47% superior al encontrado en laboreo tradicional. Además, la relación de la biomasa microbiana por unidad de carbono orgánico del suelo también fue mayor en el no laboreo (4,4% frente al 3,6% del laboreo tradicional). Este mayor contenido de carbono y de microorganismos también se reflejó en una mayor respiración basal del suelo de no laboreo (un 40% mayor que en laboreo tradicional), aunque la relación del carbono en forma de CO2 frente al carbono orgánico del suelo no varió entre tratamientos. Otra relación interesante y que aporta gran información sobre el estado de las comunidades microbianas, de su madurez o de si se encuentran bajo algún estrés (como puede ser un periodo de sequía o si le está afectando algún plaguicida) es el cociente metabólico (qCO₂). Este cociente se obtiene como la relación entre la respiración basal del suelo y el contenido de carbono en la biomasa microbiana. En este caso, el qCO₂ fue similar entre los tres sistemas de laboreo. Pero, al relativizar este cociente al contenido de carbono orgánico del suelo, sí que se vio un descenso del 62% en las parcelas de no laboreo, indicando una mayor eficiencia de sus comunidades microbianas.

Otros parámetros medidos fueron algunas de las enzimas producidas por los microorganismos del suelo, que sirven de indicadores de la madurez de estas poblaciones y de su capacidad de catalizar determinados procesos de descomposición. Por ejemplo, la enzima ß-glucosidasa (enzima extracelular y bastante persistente en el tiempo) es sensible al aporte de residuos y a su localización, ya que cataliza reacciones de degradación de compuestos orgánicos liberando glucosa al medio. Otro ejemplo sería la enzima ureasa, que participa en la degradación del nitrógeno orgánico rompiendo la molécula de urea y liberando NH₃ y CO₂. Otra sería el FDA, que se hidroliza por esterasas, proteasas y lipasas, todas ellas involucradas en la descomposición microbiana de la materia orgánica del suelo y representa la actividad total de los microorganismos heterotróficos. En este caso, el tratamiento de no laboreo mostró una mayor actividad de las enzimas ß-glucosidasa (58,7% mayor) y ureasa (46,3% mayor) y una mayor actividad en la hidrólisis de FDA (18% mayor) respecto al laboreo tradicional, demostrando una mejor capacidad de respuesta microbiana de los suelos no labrados.

Efecto en la microfauna del suelo

Como se ha visto, en el suelo habitan una enorme cantidad de organismos pertenecientes a numerosos grupos de animales (nematodos, colémbolos, ácaros, lombrices) que afectan de forma fundamental a la funcionalidad del suelo. El suelo, de hecho, alberga hasta una cuarta parte de la diversidad biológica del planeta, y se calcula que la mitad de la biomasa animal total de la tierra es subterránea. Estos organismos del suelo participan en el mantenimiento del ciclo de nutrientes así como en otras funciones como la modificación de la estructura del suelo y la supresión de especies plaga e invasoras. Así, la diversidad y abundancia de estas comunidades de organismos edáficos se pueden utilizar como indicadores de la salud biológica de los suelos agrarios. En este sentido, los nematodos edáficos destacan por sus propiedades como bioindicadores. Aunque los nematodos son generalmente conocidos por sus especies fitoparásitas, que pueden provocar pérdidas importantes en las cosechas, la mayoría de los nematodos del suelo son organismos beneficiosos, con hábitos tróficos diversos y sensibles a las perturbaciones ambientales.

En nuestro estudio, observamos que los tratamientos con una menor perturbación mecánica (mínimo laboreo y no laboreo) presentaron comunidades de nematodos edáficos más complejas, mientras que el laboreo tradicional mejoró la fertilidad del suelo debido a la incorporación de los residuos del cultivo. Desglosando por grupos (Figura 4), encontramos que los nematodos bacterívoros fueron más abundantes en el no laboreo (relacionado con la mayor presencia de materia orgánica fácilmente descomponible), los fungívoros lo fueron en el laboreo tradicional (relacionado con una mayor disponibilidad de materia orgánica más recalcitrante, en este caso por enterrar el residuo de cereal) mientras que la proporción de herbívoros aumentó con el mínimo laboreo. En cuanto a los nematodos fitoparásitos más abundantes encontrados en nuestras parcelas fueron el nematodo lesionador (Pratytlenchus spp.) y el nematodo agallador (Meloidogyne ssp.), aunque no se registró una incidencia directa de estos nematodos en la salud de los cultivos. Ambos nematodos respondieron de forma diferente a los tratamientos. Las abundancias de Pratylenchus ssp. se vieron significativamente reducidas en el laboreo tradicional (al romper las raíces del cultivo que pueden actuar como reservorio) comparado con los dos laboreos reducidos. Pero en el caso de Meloidogyne spp., los datos indican una tendencia a reducir sus poblaciones con la reducción del laboreo.

Figura 4. Contribución porcentual de cada grupo trófico de nematodos al total de la comunidad bajo diferentes laboreos. Pred-Omn.= predadores y omnívoros, Bacter.= bacterívoros, Fung.= fungívoros, Herb.= herbívoros, LT= laboreo tradicional, ML= mínimo laboreo, NL= no laboreo. Letras diferentes significan diferencias significativas entre tratamientos a p< 0.05.

Conclusiones

Sabiendo de la dificultad que entraña el estudio de sistemas tan complejos como son el suelo, tras los más de 20 años de análisis de estas parcelas de distintos sistemas de laboreo, podemos concluir que el no laboreo es una técnica que, si bien no nos va a permitir mejorar los rendimientos en condiciones de secano respecto al laboreo intensivo tradicional, nos puede hacer nuestro manejo del suelo mucho más sostenible en el tiempo, mejorando sus propiedades físicas y microbiológicas y evitando en gran medida la pérdida del suelo por erosión.

Agradecimientos

Estos trabajos han sido financiados por los proyectos RTA2013-00009-C02-01 (MINECO-INIA) y S2013/ABI-2717 (Comunidad de Madrid).

Referencias bibliográficas

Fernández-Getino, A.P., Santín-Montanyá, M.I., Zambrana, E., de Andrés, E.F., y Tenorio, J.L., 2015. The response of barley to rainfall and temperature in different tillage and crop rotation systems in semi-arid conditions. Annals of Applied Biology 166, 143-153.
Martín-Lammerding, D., Hontoria, C., Tenorio, J.L. y Walter, I., 2011. Mediterranean Dry land Farming: Effect of Tillage Practices on Selected Soil Properties. Agronomy Journal 103, 382-389.
Martín-Lammerding, D., Navas, M., Albarrán, M.M., Tenorio, J.L., y Walter, I., 2015. Long term management systems under semiarid conditions: Influence on labile organic matter, ß-glucosidase activity and microbial efficiency. Applied Soil Ecology 96, 296-305.
Santín-Montanyá, M.I., Fernández-Getino, A.P., Zambrana, E., y Tenorio, J.L., 2017. Effects of tillage on winter wheat production in Mediterranean dryland fields. Arid Land Research and Management 31, 269-282.