Resumen de Sistemas de manejo y diversidad arvense en cultivos herbáceos mediterráneos
Antecedentes Las especies arvenses, las plantas silvestres que acompañan a los cultivos, son un componente fundamental de la biodiversidad de los agrosistemas. Recientemente se ha señalado la importancia de mantener comunidades arvenses diversas para mitigar sus efectos negativos sobre el rendimiento del cultivo y proveer diferentes servicios ecosistémicos. Se cuestiona, así, el paradigma de la agricultura convencional, que enfatiza los efectos adversos de las arvenses y orienta las prácticas de manejo hacia su eliminación. Al tiempo, surge la necesidad de identificar prácticas alternativas que hagan compatibles la renaturalización y la sostenibilidad de los agrosistemas. En este proceso es clave determinar las relaciones que se establecen entre el cultivo y los distintos aspectos de la estructura de las comunidades arvenses. Además, se deben identificar los procesos biológicos afectados por las prácticas agrícolas. Las aproximaciones funcionales basadas en rasgos respuesta-efecto, son una buena opción en este sentido. A través de cambios en rasgos funcionales clave, propiciados por distintos manejos, podemos identificar aquellos que maximizan la diversidad funcional de las comunidades arvenses y reducen su competitividad con el cultivo.
La singularidad de los cultivos herbáceos de secano mediterráneos hace que el estudio de la relación entre las arvenses y el cultivo en estos agrosistemas sea especialmente urgente. Paradójicamente, y a pesar de su importancia territorial y socio-económica, no se dispone de suficientes estudios que, desde una perspectiva ecológica, evalúen esta interacción ni la forma de modularla que tienen las prácticas agrícolas. En estos sistemas, el manejo más común se basa en una rotación bienal de cereal-barbecho o cereal-leguminosa, con aportación de N, P y K mediante fertilizantes inorgánicos y eliminación de las arvenses antes de sembrar mediante el laboreo. Para mantener la sostenibilidad de estos sistemas, una alternativa de manejo podría consistir en la reducción de la fertilización y del laboreo, utilizando diferentes tipos de labores de conservación que no invierten el perfil del suelo.
Objetivos y metodología En esta tesis nos planteamos, en el marco de los sistemas de cultivos herbáceos de secano mediterráneos, identificar la respuesta del cultivo y de las comunidades arvenses a las prácticas agrícolas en una rotación cereal-leguminosa. Para ello consideramos los siguientes objetivos específicos: i) determinar en qué medida la intensidad del laboreo y de la fertilización afectan a la diversidad y abundancia de las comunidades arvenses, al rendimiento del cultivo y a la relación entre ambas, considerando la variabilidad climática propia del mediterráneo (Cap. 3); ii) profundizar en los efectos de los distintos sistemas de laboreo de conservación sobre el rendimiento de los cultivos y sobre la diversidad taxonómica y la composición de las comunidades arvenses(Cap. 4); iii) identificar los procesos ecológicos sobre los que actúan los sistemas de laboreo de conservación que regulan la relación arvense-cultivo, a través de los cambios en la estructura funcional de la comunidad arvense (Cap. 5); iv) revisar la información existente sobre los efectos de las diferentes prácticas agrícolas que se han propuesto para el manejo de las comunidades arvenses en los sistemas cerealistas de secano mediterráneos (Cap. 6). La información obtenida servirá para establecer una propuesta de manejo de estos agrosistemas mediterráneos orientada a conservar la diversidad de las arvenses sin riesgo para las cosechas.
Para abordar estos objetivos utilizamos una aproximación experimental (Cap. 3, 4 y 5) que complementamos con una revisión bibliográfica (Cap. 6). Para la parte experimental contamos con dos ensayos: uno sobre reducción de la intensidad de las prácticas agrícolas y otro con diferentes tipos de laboreo de conservación. Los ensayos se desarrollaron en la Finca El Encín (Alcalá de Henares, Madrid, España) durante 13 campañas agrícolas con el objetivo de incluir en el estudio la variabilidad que caracteriza al clima mediterráneo. Además, el diseño experimental contemplaba parcelas de gran tamaño (400 m2) con la finalidad de estudiar los manejos de los cultivos de una manera realista y asimilable a lo que ocurre en las fincas agrícolas. Ambos ensayos se desarrollaron sobre una rotación de cereal-leguminosa de grano. En el ensayo de reducción de la intensidad, que sirvió para elaborar el capítulo 3, se compararon, durante cuatro campañas, los efectos de tres sistemas de laboreo (convencional, laboreo mínimo y no laboreo) y dos dosis de fertilización (convencional y reducida al 50%). El ensayo de laboreo de conservación comparaba tres sistemas (laboreo de subsuelo, laboreo mínimo y no laboreo) durante nueve campañas agrícolas. Con los datos de este ensayo se han elaborado los capítulos 4 y 5.
Los sistemas de laboreo realizados se caracterizan por su grado de intensidad en términos de profundidad e inversión de las capas del suelo. Laboreo convencional con inversión de la capa de suelo a 30 cm de profundidad fue el de mayor intensidad. Los laboreos de conservación, que no invierten las capas de suelo fueron, en orden de intensidad: laboreo de subsuelo a 30 cm con subsolador, laboreo mínimo a 15 cm con arado chisel y no laboreo que dependen de una aplicación herbicida en pre-siembra y se realiza con una sembradora específica de siembra directa. Respecto a la fertilización, en el momento de la siembra o sementera, se utilizaron fertilizantes compuestos (NPK) y en el inicio de encañado en cereales se realizó el abonado nitrogenado o de cobertera. El rendimiento del cultivo se calculó, para cada parcela, a partir del peso de la cosecha obtenida con una micro-cosechadora en dos bandas de 1,40 m X 30 m. Las comunidades arvenses se muestrearon anualmente en todas las parcelas, utilizando 10 marcos de 0,1 m2 y registrando el número de individuos de cada especie. Se obtuvo el valor promedio por especie de varios caracteres funcionales relacionados con la adquisición de recursos (área foliar específica, altura de la planta y hábito de crecimiento) y la regeneración de las plantas (peso de las semillas, estructuras de dispersión, tiempo de emergencia, índice de longevidad y pericarpio en las semillas). Unos caracteres se midieron en individuos recogidos en un barbecho próximo a la zona de estudio y otros se obtuvieron de las bases de datos especializadas. La diversidad taxonómica se estimó con la riqueza de especies y los índices de diversidad y equitatividad de Simpson. La estructura funcional de las comunidades se caracterizó a partir del valor medio de cada rasgo ponderado por la abundancia (CWM) y su diversidad en la comunidad, utilizando la distancia media entre pares (MPD). También se calculó un índice de diversidad funcional global utilizando el valor de todos los rasgos.
Resultados El análisis global del sistema realizado en el capítulo 3 mostró que: i) el clima es el factor más determinante, afectando a todos los componentes del agrosistema; ii) el laboreo es la práctica agrícola con mayor influencia sobre el funcionamiento del sistema, especialmente sobre la estructura de las comunidades arvenses; iii) la reducción de la fertilización no afectó a las comunidades arvenses ni al rendimiento de las leguminosas y tuvo un efecto positivo sobre el rendimiento de cereales; iv) la interacción entre el cultivo y las arvenses es dependiente del tipo de cultivo. En cereales la diversidad y la abundancia de las comunidades arvenses están relacionadas negativamente, lo que lleva a establecer una relación indirecta pero positiva entre la diversidad arvense y el rendimiento del cultivo.
En el capítulo 4, al profundizar en los efectos de tres laboreos de conservación se observó que ninguno de ellos propició un mayor rendimiento del cultivo, ni una mayor diversidad de especies arvenses de manera consistente en el medio plazo. Sin embargo, sí dieron lugar a comunidades arvenses distintas en su composición (Cap. 4). En el capítulo 5 se identificó que estas diferencias en la composición se relacionan con el filtrado diferencial, producido por los distintos laboreos, sobre la estructura funcional de la comunidad arvense, siendo los rasgos regenerativos los que mostraron mayor respuesta (Cap. 5). Esto resulta en una diferenciación de la estructura funcional de la comunidad arvense de no laboreo frente a las de laboreo de subsuelo y laboreo mínimo. Concretamente, en no laboreo se favorecen los atributos ligados a una emergencia más temprana, la cual podría estar asociada negativamente con el rendimiento.
Finalmente, la revisión bibliográfica del capítulo 6 puso de manifiesto la carencia de estudios que documenten los efectos de las prácticas agrícolas en la estructura de las comunidades arvenses en el contexto mediterráneo. Concretamente, se apreció la falta de trabajos que justifiquen la conveniencia de las prácticas de no laboreo y de dosis elevadas de fertilización como estrategias para lograr comunidades arvenses diversas y poco competitivas con el cultivo.
Conclusiones La importancia del clima sobre el funcionamiento de los sistemas cerealistas de secano mediterráneos señala la imposibilidad de asumir resultados obtenidos en otros contextos climáticos y la necesidad de contemplar la variabilidad climática en el medio y largo plazo. El análisis de la interacción cultivo-arvenses debe considerar los distintos aspectos que caracterizan la estructura de las comunidades arvenses (abundancia, composición, diversidad de especies y diversidad funcional) integrando los efectos que las prácticas agrícolas tienen sobre esta estructura. En este sentido, nuestros resultados evidencian la limitada eficacia de la fertilización y señalan a los laboreos reducidos, de subsuelo y mínimo, como los sistemas que mejor garantizan el equilibrio entre la conservación de la diversidad de las comunidades arvenses y el rendimiento del cultivo. Los efectos diferenciados de las prácticas agrícolas en cada tipo de cultivo y las interacciones cultivo-arvenses que se establecen evidencian el papel clave que pueden jugar las rotaciones en la diversificación de estos agrosistemas. Finalmente, la presente tesis permite vislumbrar como la gestión planificada de la diversidad funcional arvense puede ser una vía para conseguir compatibilizar diversidad y sostenibilidad en los cultivos herbáceos mediterráneos.
