En un contexto donde el cambio climático amenaza la estabilidad de los ecosistemas agrícolas, el estudio de los cultivos cubierta se vuelve vital para entender su potencial en la adaptación y mitigación de sus efectos. Estos cultivos no solo protegen el suelo y mejoran su calidad, sino que también pueden desempeñar un papel clave para aumentar la sostenibilidad de los agroecosistemas, Por lo que este trabajo se centra en estudiar la interacción entre diferentes cultivos cubierta y el suelo bajo diferentes escenarios de cambio climático, con el propósito de entender cómo pueden ser afectados los servicios ecosistémicos. Los cultivos cubierta utilizados fueron: la cebada (Hordeum vulgare L.), la veza (Vicia sativa L.), la camelina (Camelina sativa L.) y la mezcla de las tres, con el objeto de estudiar los efectos de su posible complementariedad de rasgos. Además, se consideraron tres escenarios de cambio climático, que incluyen un aumento de temperatura de +1,5 °C y variaciones en la precipitación de -20%, -5% y +10% en comparación con la media actual. Para llevar a cabo este estudio, se utilizaron macetas dentro de una cámara climática, lo que permitió replicar las condiciones ambientales durante los meses de octubre, noviembre y diciembre.
En el análisis realizado se observó que con un aumento del 10% en la precipitación, la biomasa total de la mezcla de cebada, veza y camelina se incrementó en un 12%, mientras que con una reducción del 20% en la precipitación, aun siendo meses relativamente lluviosos, su biomasa disminuyó un 18%. Los cultivos cubierta incrementaron la cantidad de carbono orgánica del suelo, lo que contribuyó al secuestro de gases de efecto invernadero y a la calidad del suelo. En el caso del cultivo cubierta de cebada y de la mezcla, el carbono orgánico del suelo fue un 18 % y un 15 % mayores respectivamente que el control con el suelo desnudo. También se pudo comprobar que el secuestro de carbono en forma de carbono orgánico del suelo disminuyó un 10% en el escenario de menor pluviosidad (-20%) con respecto al escenario de mayor pluviosidad (+10%).
La respiración del suelo evidenció que el cultivo cubierta con mezcla afectó la actividad microbiana y aumentó la liberación de CO2 en el suelo con respecto al control sin cultivo cubierta. Por otro lado, la cebada mostró una menor actividad de β-glucosidasa (1,43 μmol g⁻¹ h⁻¹) en comparación con la veza y la mezcla de especies (2,38 y 2,43 μmol g⁻¹ h⁻¹ respectivamente), probablemente debido a la relativamente alta relación C/N de la biomasa de la cebada.
La selección de la veza como cultivo cubierta se basó en los buenos resultados que proporcionó este cultivo cubierta en parámetros como la producción de biomasa o la actividad de la β-glucosidasa. Además, la veza permitía ser más rentable al fijar nitrógeno atmosférico y ser fácilmente compatible con los eco-regímenes de la Política Agraria Común, permitiendo acceder a los pagos por prácticas agroambientales. La veza presentó mayor sensibilidad a la disminución de pluviosidad que el cultivo cubierta mezcla. No obstante, no se seleccionó la mezcla debido a las dificultades técnicas que presentaba su siembra.
Además, este trabajo incluye una valoración económica de la implantación de la veza como cultivo cubierta frente al manejo sin cultivo cubierta. No obstante, en este balance no se cuantificó económicamente, el secuestro de carbono, la conservación del suelo y su microfauna. Estos resultados refuerzan la idea de que, aunque los CC representan una inversión inicial significativa, su impacto positivo en la fertilidad del suelo y la reducción de insumos externos los convierte en una estrategia rentable y sostenible a largo plazo.
ABSTRACT
In a context where climate change threatens the stability of agricultural ecosystems, the study of cover crops becomes vital to understand their potential in adaptation and mitigation of its effects. These crops not only protect the soil and improve its quality but can also play a key role in increasing the sustainability of agroecosystems. Therefore, this work focuses on studying the interaction between different cover crops and the soil under different climate change scenarios, with the aim of understanding how ecosystem services can be affected. The cover crops used were barley (Hordeum vulgare L.), vetch (Vicia sativa L.), camelina (Camelina sativa L.) and a mixture of the three, in order to study the effects of their possible complementarity of traits. In addition, three climate change scenarios were considered, including a temperature increase of +1.5 °C and variations in precipitation of -20%, -5% and +10% compared to the current average. To carry out this study, pots were used inside a climatic chamber, allowing the environmental conditions to be replicated during the months of October, November and December.
The analysis showed that with a 10% increase in precipitation, the total biomass of the barley, vetch and camelina mixture increased by 12%, while with a 20% reduction in precipitation, even in relatively rainy months, its biomass decreased by 18%. The cover crops increased the amount of soil organic carbon, which contributed to greenhouse gas sequestration and soil quality. In the case of the barley cover crop and the mixture, soil organic carbon was 18% and 15% higher respectively than the bare soil control. It was also found that carbon sequestration in the form of soil organic carbon decreased by 10% in the lower rainfall scenario (-20%) compared to the higher rainfall scenario (+10%).
Soil respiration showed that the mixed cover crop affected microbial activity and increased soil CO2 release compared to the no cover crop control. On the other hand, barley showed lower β-glucosidase activity (1.43 μmol g-¹ h-¹) compared to vetch and mixed species (2.38 and 2.43 μmol g-¹ h-¹ respectively), probably due to the relatively high C/N ratio of barley biomass.
The selection of vetch as a cover crop was based on the good results provided by this cover crop in parameters such as biomass production or β-glucosidase activity. In addition, the vet was more cost-effective in fixing atmospheric nitrogen and easily compatible with Community Agricultural Policy eco-regimes, allowing access to payments for agri-environmental practices. Vetch was more sensitive to reduced rainfall than the mixed cover crop. However, the mixture was not selected due to technical difficulties in sowing.
In addition, this work includes an economic evaluation of establishing vetch as a cover crops versus management without cover crops. However, carbon sequestration, soil conservation and soil microfauna were not economically quantified in this assessment. These results reinforce the idea that, although CC represents a significant initial investment, their positive impact on soil fertility and the reduction of external inputs make them a profitable and sustainable strategy in the long term.
En un contexto donde el cambio climático amenaza la estabilidad de los ecosistemas agrícolas, el estudio de los cultivos cubierta se vuelve vital para entender su potencial en la adaptación y mitigación de sus efectos. Estos cultivos no solo protegen el suelo y mejoran su calidad, sino que también pueden desempeñar un papel clave para aumentar la sostenibilidad de los agroecosistemas, Por lo que este trabajo se centra en estudiar la interacción entre diferentes cultivos cubierta y el suelo bajo diferentes escenarios de cambio climático, con el propósito de entender cómo pueden ser afectados los servicios ecosistémicos. Los cultivos cubierta utilizados fueron: la cebada (Hordeum vulgare L.), la veza (Vicia sativa L.), la camelina (Camelina sativa L.) y la mezcla de las tres, con el objeto de estudiar los efectos de su posible complementariedad de rasgos. Además, se consideraron tres escenarios de cambio climático, que incluyen un aumento de temperatura de +1,5 °C y variaciones en la precipitación de -20%, -5% y +10% en comparación con la media actual. Para llevar a cabo este estudio, se utilizaron macetas dentro de una cámara climática, lo que permitió replicar las condiciones ambientales durante los meses de octubre, noviembre y diciembre.
En el análisis realizado se observó que con un aumento del 10% en la precipitación, la biomasa total de la mezcla de cebada, veza y camelina se incrementó en un 12%, mientras que con una reducción del 20% en la precipitación, aun siendo meses relativamente lluviosos, su biomasa disminuyó un 18%. Los cultivos cubierta incrementaron la cantidad de carbono orgánica del suelo, lo que contribuyó al secuestro de gases de efecto invernadero y a la calidad del suelo. En el caso del cultivo cubierta de cebada y de la mezcla, el carbono orgánico del suelo fue un 18 % y un 15 % mayores respectivamente que el control con el suelo desnudo. También se pudo comprobar que el secuestro de carbono en forma de carbono orgánico del suelo disminuyó un 10% en el escenario de menor pluviosidad (-20%) con respecto al escenario de mayor pluviosidad (+10%).
La respiración del suelo evidenció que el cultivo cubierta con mezcla afectó la actividad microbiana y aumentó la liberación de CO2 en el suelo con respecto al control sin cultivo cubierta. Por otro lado, la cebada mostró una menor actividad de β-glucosidasa (1,43 μmol g⁻¹ h⁻¹) en comparación con la veza y la mezcla de especies (2,38 y 2,43 μmol g⁻¹ h⁻¹ respectivamente), probablemente debido a la relativamente alta relación C/N de la biomasa de la cebada.
La selección de la veza como cultivo cubierta se basó en los buenos resultados que proporcionó este cultivo cubierta en parámetros como la producción de biomasa o la actividad de la β-glucosidasa. Además, la veza permitía ser más rentable al fijar nitrógeno atmosférico y ser fácilmente compatible con los eco-regímenes de la Política Agraria Común, permitiendo acceder a los pagos por prácticas agroambientales. La veza presentó mayor sensibilidad a la disminución de pluviosidad que el cultivo cubierta mezcla. No obstante, no se seleccionó la mezcla debido a las dificultades técnicas que presentaba su siembra.
Además, este trabajo incluye una valoración económica de la implantación de la veza como cultivo cubierta frente al manejo sin cultivo cubierta. No obstante, en este balance no se cuantificó económicamente, el secuestro de carbono, la conservación del suelo y su microfauna. Estos resultados refuerzan la idea de que, aunque los CC representan una inversión inicial significativa, su impacto positivo en la fertilidad del suelo y la reducción de insumos externos los convierte en una estrategia rentable y sostenible a largo plazo.
ABSTRACT
In a context where climate change threatens the stability of agricultural ecosystems, the study of cover crops becomes vital to understand their potential in adaptation and mitigation of its effects. These crops not only protect the soil and improve its quality but can also play a key role in increasing the sustainability of agroecosystems. Therefore, this work focuses on studying the interaction between different cover crops and the soil under different climate change scenarios, with the aim of understanding how ecosystem services can be affected. The cover crops used were barley (Hordeum vulgare L.), vetch (Vicia sativa L.), camelina (Camelina sativa L.) and a mixture of the three, in order to study the effects of their possible complementarity of traits. In addition, three climate change scenarios were considered, including a temperature increase of +1.5 °C and variations in precipitation of -20%, -5% and +10% compared to the current average. To carry out this study, pots were used inside a climatic chamber, allowing the environmental conditions to be replicated during the months of October, November and December.
The analysis showed that with a 10% increase in precipitation, the total biomass of the barley, vetch and camelina mixture increased by 12%, while with a 20% reduction in precipitation, even in relatively rainy months, its biomass decreased by 18%. The cover crops increased the amount of soil organic carbon, which contributed to greenhouse gas sequestration and soil quality. In the case of the barley cover crop and the mixture, soil organic carbon was 18% and 15% higher respectively than the bare soil control. It was also found that carbon sequestration in the form of soil organic carbon decreased by 10% in the lower rainfall scenario (-20%) compared to the higher rainfall scenario (+10%).
Soil respiration showed that the mixed cover crop affected microbial activity and increased soil CO2 release compared to the no cover crop control. On the other hand, barley showed lower β-glucosidase activity (1.43 μmol g-¹ h-¹) compared to vetch and mixed species (2.38 and 2.43 μmol g-¹ h-¹ respectively), probably due to the relatively high C/N ratio of barley biomass.
The selection of vetch as a cover crop was based on the good results provided by this cover crop in parameters such as biomass production or β-glucosidase activity. In addition, the vet was more cost-effective in fixing atmospheric nitrogen and easily compatible with Community Agricultural Policy eco-regimes, allowing access to payments for agri-environmental practices. Vetch was more sensitive to reduced rainfall than the mixed cover crop. However, the mixture was not selected due to technical difficulties in sowing.
In addition, this work includes an economic evaluation of establishing vetch as a cover crops versus management without cover crops. However, carbon sequestration, soil conservation and soil microfauna were not economically quantified in this assessment. These results reinforce the idea that, although CC represents a significant initial investment, their positive impact on soil fertility and the reduction of external inputs make them a profitable and sustainable strategy in the long term. Read More
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