Agricultura y cambio climático

A lo largo de la historia hemos visto cómo el suelo degradado dificultó alimentar a poblaciones crecientes, como ocurrió en diversos momentos a lo largo de la historia. Hoy la agricultura enfrenta retos similares agravados por el cambio climático: el 80% de las tierras cultivas sufre erosión severa que reduce nutrientes, materia orgánica y capacidad de retención de agua, afectando los rendimientos. Las prácticas convencionales —laboreo intensivo, mecanización y ausencia de cobertura vegetal— aceleran la degradación, liberan CO₂, N₂O y CH₄ y transforman el suelo de sumidero a fuente de gases de efecto invernadero. Además, el cultivo continuo empobrece el carbono orgánico, tal como muestran comparativas entre bosques y suelos agrícolas en Andalucía y a nivel global. El reto es evidente: urgentemente se necesitan prácticas sostenibles o regenerativas que restauren la salud del suelo, mitiguen el cambio climático y garanticen la seguridad alimentaria, equilibrando producción y conservación.

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◼ Paula Martín Sánchez
◼ Antonio Jordán López

La agricultura en el contexto del cambio climático

A lo largo de la historia de la humanidad, los conflictos sociales y políticos se han intensificado cuando la población ha superado la capacidad de la tierra para proveer alimento. En este blog hemos hablado mucho sobre este asunto.

Los historiadores aún debaten las razones del colapso del Imperio Romano, priorizando la política imperial, las presiones externas y la degradación ambiental. Pero Roma no colapsó, sino que se autodestruyó. Si bien sería simplista atribuir la caída de Roma únicamente a la erosión del suelo, el estrés de alimentar a una población creciente con tierras deterioradas contribuyó a la desintegración del imperio. Además, la relación funcionó en ambos sentidos. A medida que la erosión del suelo influyó en la sociedad romana, las fuerzas políticas y económicas, a su vez, moldearon el trato que los romanos daban a su suelo.

David R. Montgomery. Dirt. The erosion of civilizations (2007). 

La ingeniera agrónoma Inmaculada Reguera durante un ensayo con fertilizante ecológico en un cultivo de algodón cerca de Lebrija (Sevilla). Antonio Jordán/Imaggeo.

En la actualidad la humanidad se enfrenta a un problema creado por ella misma, el cambio climático. Tenemos enfrente un riesgo de catástrofe al que se enfrentaron otras civilizaciones antes, aunque nunca a nivel planetario. Hoy, sin embargo, sabemos un poco más. Que lo aprovechemos o no, es otra cosa. Así que lo primero es identificar el problema.

 ¿Y a cambio de qué, piensas, que has destrozado tu vida?

Fiódor Dostoyevski. Memorias del subsuelo (1864).

En el último capítulo de su libro de cuentos Noticias del Antropoceno, José María Merino propone una versión irónicamente pesimista del asunto que nos pone frente al espejo:

- Mira, Salva, a nuestra edad vamos a charlar de algo positivo: la labor de muchas organizaciones ecologistas, por ejemplo, o de que la gente ya se ha echado a la calle para protestar por la pasividad ante el cambio climático, o sobre el tratamiento de los residuos, he visto un documental en la tele sobre el tema muy bueno... Quiero decir, charlar de la mayor conciencia que en todo el mundo hay sobre el asunto. Poco a poco se irán orientando las cosas en el buen sentido, aunque nosotros ya no lo veamos.

Pero esta tarde, Salvador ha sacado del bolsillo una página de El País doblada y ha hecho ademán de entregársela.

- Es de un inglés que se llama John Gray. Léelo, anda. -Cuéntamelo tú...

Salvador desplegó la hoja con un gesto de fastidio y fue mirándola mientras hablaba.

- Pues dice que, por mucho que se haga, el calentamiento global que hemos puesto en marcha se va a prolongar cientos, miles de años aunque cesemos ya de fomentarlo. Y que no se puede pasar de lo que llama la «geopolítica»: que dejar de consumir combustibles fósiles, aunque le viniese bien al medio ambiente, crearía problemas graves, porque muchos Estados necesitan los hidrocarburos para sobrevivir. Arabia Saudí, Irán, Rusia sufrirían un tremendo descenso en el nivel de vida, y se harían más radicales y belicosos.

- Pues vaya...

-Y añade que echar la culpa de todo esto al capitalismo es una ingenuidad, porque en la Unión Soviética y en la China maoísta la degradación del medio ambiente era tan fuerte o todavía peor que en Occidente.

- Estamos listos....

- El caso es que, según él, la ejecución de bastantes propuestas ecologistas supondría un descenso del nivel de vida de muchísima gente, lo que es políticamente insostenible. Además, el crecimiento de la población humana es lo que está determinando la desaparición masiva de numerosas especies animales.-

- Qué cosas...

- Te leo un párrafo de los últimos: «Utilizando las tecnologías más avanzadas, entre ellas la energía nuclear y la solar, y marginando la agricultura en favor de los medios sintéticos de producción de alimentos, se podría alimentar a la todavía creciente población humana sin seguir haciendo demandas aún más intolerables al planeta. La intensificación de la vida urbana podría permitir la recuperación de territorios salvajes que hubiesen quedado despoblados. Los recursos se podrían concentrar en construir defensas contra el cambio climático, que tendrá lugar hagamos lo que hagamos ahora los seres humanos. Los sueños soberbios de "salvar el planeta" se sustituirían por ideas sobre cómo adaptarnos a vivir en un planeta que nosotros mismos hemos desestabilizado. Si los seres humanos no se amoldan, el planeta los reducirá a un número menor o los condenará a la extinción».

Salva dobló la hoja y se la guardó.

José María Merino. Noticias del Antropoceno (2021).

Algunos retos de la agricultura ante el cambio climático

Se estima que el 80% de las tierras agrícolas del mundo sufre erosión moderada a severa, con la pérdida de nutrientes que ello supone, lo que reduce su calidad, dificulta la absorción de agua y disminuye la materia orgánica, lo que lleva a menor rendimiento de los cultivos y a riesgos importantes para la seguridad alimentaria:

Es complicado establecer una conexión precisa entre la magnitud y los procesos de erosión del suelo y la disminución de los rendimientos de los cultivos, ya que este último puede ser el resultado de diversas influencias. En algunos casos, los rendimientos de los cultivos no disminuyen notablemente, e incluso pueden aumentar durante un tiempo, a pesar de la erosión del suelo, por ejemplo, si se realiza un aumento compensatorio en los insumos de fertilizantes. Los rendimientos de los cultivos pueden verse afectados por la eliminación excesiva de nutrientes del suelo que no se reponen, el impacto de plagas y enfermedades, la infestación de malezas y la mayor frecuencia de sequías como consecuencia del cambio climático.

Otros factores que pueden estar asociados con la erosión del suelo también pueden ser culpables de una reducción en los rendimientos de los cultivos, por ejemplo, una restricción en la posible profundidad de enraizamiento (cuando la profundidad del suelo se vuelve limitada y las raíces tocan el lecho rocoso o una capa de arcilla), una reducción en la capacidad de agua del suelo, una disminución en la materia orgánica del suelo y el contenido de carbono orgánico del suelo, un aumento de la salinidad o sodicidad del suelo, otros cambios en la composición química del suelo (por ejemplo, la presencia de aluminio o cationes de metales pesados) o una reducción en el pH del suelo (acidificación) en general. Todo lo anterior, de una forma u otra, está relacionado con algún tipo de degradación del suelo, siendo la más común la erosión del suelo por el agua. Se puede decir que prácticamente cualquier cambio ambiental adverso puede provocar la erosión del suelo y una disminución en el rendimiento de la biomasa, tal es la intrincada complejidad de los componentes subyacentes de estos fenómenos.

C.J. Rhodes (2017). The imperative for regenerative agriculture. Science Progress 100(1):80-129.

Prácticas inadecuadas, como el arado perpendicular a las curvas de nivel, promueven la pérdida de suelo. En la imagen, se puede apreciar la diferencia de rendimiento en la parte superior de la pendiente (con germinación y crecimiento vegetal limitados) y en la parte inferior (donde se acumulan sedimentos ricos en nutrientes) de un suelo cultivado cerca de Rota (Cádiz). Antonio Jordán/Imaggeo.

La agricultura convencional, basada en el laboreo intensivo, el uso excesivo de maquinaria y la escasa cobertura vegetal entre cultivos, contribuye significativamente a la erosión del suelo de forma muy clara. Estas prácticas alteran la estructura del suelo, reducen su capacidad para retener agua y lo dejan expuesto al impacto directo de la lluvia y al arrastre del viento. Como resultado, se pierde la capa superficial más fértil, disminuye la productividad a largo plazo y se degradan los ecosistemas circundantes.

 

Sameh, Diana y Lorena junto a una cárcava originada por la erosión en un suelo cultivado. Antonio Jordán/Imaggeo.

El laboreo intensivo y otras prácticas que alteran la estructura del suelo y causan erosión reducen su capacidad para retener carbono. Por otro lado, la expansión de las tierras agrícolas a menudo se acompaña de deforestación, eliminando bosques que actúan como sumideros naturales de carbono. El caso de la Amazonia brasileña es un ejemplo ya tristemente clásico.

Límite entre la selva amazónica y una parcela desforestada destinada a la plantación de soja (fotograma de un vídeo realizado por Victor Moriyama). Victor Moriyama/El País.

El campo, decía él, era bueno para los salvajes. El hombre, a medida que se civiliza, se aleja de la naturaleza; y la realización del progreso, el Paraíso en la Tierra, que presagiaron los idealistas, él lo concebía como una enorme ciudad ocupando el globo por completo, toda llena de casas, toda de piedra, y teniendo tan solo aquí y alli un bosquecillo sagrado de rosales, donde se fueran a recoger los ramilletes para perfumar el altar de la Justicia...

- ¿Y el maíz? ¿La dulce fruta? ¿Las hortalizas? preguntó Vilaça, riendo con malicia.

¿Imaginaba entonces Vilaça, replicó el otro, que de aquí a unos siglos aún se comerían hortalizas? El hábito de los vegetales era un resto de la ruda animalidad del hombre. Con el tiempo, el ser civilizado y completo se alimentaría únicamente de productos artificiales, en frasquitos y en píldoras, hechos en los laboratorios del Estado...

- El campo dijo entonces don Diogo, pasando seriamente los dedos por sus bigotes posee ciertas ventajas para la sociedad, para hacer un bonito picnic, para una excursión en burro, para una partida de croquet... Sin campo no hay sociedad.

- Sí - gruñó Ega -, y también un salón decorado con árboles viene a ser lo mismo...

José Maria Eça De Queiroz. Los Maia (1888).

Agricultura convencional y emisión de cases de efecto invernadero

La agricultura convencional favorece la emisión de gases de efecto invernadero por diversas razones. En primer lugar, este modelo se basa en la utilización intensiva de maquinaria que consume combustibles fósiles, lo que aumenta la liberación de dióxido de carbono, y en el uso de fertilizantes químicos cuyo manejo puede derivar en la emisión de óxido nitroso (N₂O), un gas de efecto invernadero con un potencial de calentamiento mucho mayor que el CO₂.

¿Qué gases de efecto invernadero se emiten bajo la agricultura convencional?

Aunque gran parte de la la culpa del cambio climático se la lleva el dióxido de carbono, en el caso de la agricultura, son otros dos gases de efecto invernadero, el N₂O y el metano (CH₄), los que constituyen la mayor parte de la contribución al cambio climático. El N₂O se libera cuando el nitrógeno de los fertilizantes o la materia orgánica se transforma en el suelo gracias a los procesos microbianos, y su capacidad en términos de calentamiento global es 300 veces superior a la del CO₂ en términos de su potencial de calentamiento global.

Esquema de la liberación de óxido nitroso en la agricultura a partir de los fertilizantes. Los fertilizantes aportados al suelo en forma de amonio (NH₄⁺) se transforman en nitrato (NO₃¯). Este nitrato más el eventual nitrato añadido también como fertilizante sirven para nutrir a la planta. Parte del NH₄⁺ y el NO₃¯ , sin embargo, pueden escapar a la atmósfera en forma de óxido nitroso (N₂O). El nitrato sobrante se transforma en el suelo en N₂O que puede escapar a la atmósfera en forma de nitrógeno molecular (N₂), que es un componente habitual de la atmósfera.

El CH₄, por su parte, se libera a la atmósfera cuando la materia orgánica se descompone en condiciones anaeróbicas (de falta de oxígeno), por ejemplo en campos inundados (como ocurre en los arrozales), y es 25 veces más potente que el CO₂.

Las emisiones agrícolas de gases de efecto invernadero diferentes al CO₂ (como N₂O o CH₄) son equivalentes a algo más de 6000 millones de toneladas de CO₂ (6000 Mt CO₂ e) al año. Como el cerebro humano no está preparado para manejar números grandes, pongámoslo en perspectiva: es más o menos el volumen del mar Mediterráneo cada año.

Esto representa aproximadamente (solo) el 11% del total de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero y el 56% de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero diferentes al CO₂.

Emisiones de N₂O y CH₄ por fuentes agrícolas (medidas en millones de toneladas de CO₂ equivalente al año) en EEUU. En comparación, las emisiones de CO₂ de origen agrícola representan el 1.4%. Fuente: EPA 430-R-24-004, Inventario de emisiones y sumideros de gases de efecto invernadero de EE. UU. 1990-2022.

Hoy sabemos que la aplicación de fertilizantes y estiércol, el agua del suelo y el laboreo afectan la producción y liberación de estos gases de efecto invernadero (N₂O y CH₄). De modo que, en la práctica, es la interacción entre la fertilización, la gestión del agua y el laboreo la que determina las emisiones de gases de efecto invernadero de la agricultura.

Agricultura convencional y carbono del suelo

¿Cuánto carbono almacena el suelo?

El océano constituye el mayor reservorio de carbono de la corteza terrestre. Aparte de este y de la roca, el carbono se reparte entre el suelo, la atmósfera y la masa de los seres vivos (biomasa). Entre estos tres compartimentos, el mayor es, sin duda, el suelo. Y, dentro del suelo, el horizonte superficial. El siguiente diagrama nos da una idea relativa de la magnitud de estos compartimento:

Distribución de carbono en el suelo, la atmósfera y la biomasa. A partir de Falkowski et al. (2000) y Bar-On et al. (2018).

¿Cuánto carbono está contenido en los suelos naturales y agrícolas?

El carbono que absorben las plantas de la atmósfera en forma de CO₂ forma parte de su estructura. En un sistema dado, este carbono acaba llegando al suelo en forma de residuos (hojas, tallos, ramas y raíces muertas), donde son procesados por los organismos del suelo y, al final, emitidos básicamente en forma de CO₂ de nuevo a la atmósfera como resultado de la respiración. Pero en el proceso, se asegura una cantidad constante de materia orgánica en el suelo (carbono orgánico, si se prefiere). Las entradas y salidas de carbono en el suelo se encuentran en equilibrio con las condiciones del medio.

Sin embargo, en un suelo agrícola, las plantas que fijan CO₂ atmosférico no devuelven carbono al suelo, ya que antes de morir son cosechadas. El carbono acaba en un supermercado, a veces a cientos de miles de kilómetros. Si el carbono no retorna al suelo en forma de materia orgánica, el ciclo de este elemento se interrumpe y el suelo se empobrece en materia orgánica. Esta, entre otras, es la causa del uso de estiércol como abonado, que aumenta el contenido de carbono en el suelo, pero de manera efímera, ya que gran parte se devuelve a la atmósfera rápidamente. Como consecuencia, pasar de un sistema natural (sea el que sea) a un sistema agrícola (sea el que sea) significa que el suelo pasa de ser una trampa de CO₂ a un emisor de CO₂, aumentando la concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera.

En un trabajo clásico, P. Buringh calculó la cantidad de carbono orgánico almacenado en el suelo, y comprobó que los suelos forestales constituyen uno de los principales reservorios de carbono. Pero más o menos a la par que los suelos bajo cultivos anuales: 

Carbono orgánico en el suelo bajo diferentes tipos de uso. En el gráfico, "bosque primario" se refiere a un bosque virgen, mientras que "bosque secundario" se refiere aun bosque transformado o recuperado. A partir de Organic carbon in soils of the world (P. Buringh, 1984).

De modo que la cosa no es tan sencilla. Si uno mide el contenido en carbono orgánico de cualquier suelo cultivado, encontrará un contenido en materia orgánica que oscila entre el 1% y el 3%, en el mejor de los casos. En un suelo forestal, el contenido puede ser mucho más alto y en algunos casos incluso superar el 50%. Teniendo en cuenta que el carbono es aproximadamente la mitad de la materia orgánica del suelo, estamos diciendo que un suelo agrícola rico en carbono posee un 1.5%, frente a un suelo forestal que puede tener hasta 30 o 40 veces más. ¿Cómo es entonces posible que, en los resultados de Buringh, los suelos bajo bosque y los suelos bajo cultivos anuales tengan más o menos el mismo contenido en carbono orgánico por hectárea? Como siempre en ciencia, Buringh no dice más de lo que dice.

En 2012, un equipo de investigadores de la Universidad de Sevilla analizó el contenido en carbono orgánico en suelos de Andalucía, y obtuvo unos resultados algo diferentes:

Distribución de carbono orgánico del suelo en Andalucía a diferentes profundidades según el tipo de uso. En el gráfico, "áreas agrícolas heterogéneas" se refeiere a superficies de cultivos anuales asociados a cultivos permanentes (leñosos) en la misma parcela. Una explicación completa puede consultarse aquí (en inglés). A partir de Organic carbon stocks in Mediterranean soil types under different land uses (Southern Spain) (M. Muñoz et al., 2012).

Ellos concluyeron que la razón por la que en zonas como Andalucía el carbono almacenado en los suelos bajo bosque sea menor que en los cultivos es... el tipo de suelo que le dejamos a los bosques. Durante siglos ha predominado la visión de que todo suelo fértil debe ser cultivado y todo suelo no fértil abandonado. Y en éstos es donde hemos dejado crecer a los bosques en nuestro país. Básicamente suelos poco profundos, escarpados, donde la erosión limita su desarrollo. Esta visión ha dominado durante décadas no solo en España, y, desgraciadamente, todavía predomina en muchos casos (lo bueno es que la percepción comienza a cambiar).

Pero si consideramos tipos de suelo por separado, la cosa cambia. En Vertisoles, por ejemplo, que es un tipo de suelo fértil, con alto contenido en nutrientes, muy arcilloso y habitualmente cultivado, la gráfica cambia de esta manera:

Distribución de carbono orgánico en Vertisoles de Andalucía a diferentes profundidades según el tipo de uso. A partir de Organic carbon stocks in Mediterranean soil types under different land uses (Southern Spain) (M. Muñoz et al., 2012).

De modo que, bien a igualdad de condiciones, bien de forma global, sí podemos afirmar que los suelos cultivados son pobres en carbono frente a suelos bajo vegetación herbácea o bosque. Más o menos, los contenidos en carbono orgánico de estos suelos, a nivel global se muestran en la siguiente gráfica, donde podemos ver que los suelos bajo bosque el contenido en carbono orgánico en suelos forestales oscila entre 50 y 115 toneladas por hectárea, mientras que en suelos cultivados, oscila entre 30 y 50 toneladas por hectárea. Y, de hecho, dependiendo del tipo de bosque y el tipo de pasto, el contenido en carbono de los suelos bajo vegetación herbácea puede superar al de los suelos bajo bosque.

Contenido en carbono orgánico en suelos bajo pasto y vegetación herbácea natural, suelos bajo bosque y suelos cultivados. A partir de  Guo y Gifford (2002), IPCC (2006), Jobbágy y Jackson (2000), Lal (2004) y Sanderman et al. (2017).

En definitiva, el paso de bosque o vegetación natural a suelo cultivado supone acelerar el cambio climático (porque convertimos el suelo en una fuente de gases de efecto invernadero, mientras que el paso inverso supone mitigarlo (porque convertimos el suelo en un sumidero de CO₂ sin emitir gases de efecto invernadero debido a las prácticas agrícolas). Ahora bien, tampoco podemos reforestar todo lo que hemos cultivado. En algunos casos, podríamos parar el destrozo que hacemos (y deberíamos, como ocurre en la Amazonia), pero...

¿Qué hacemos en lugares que llevan milenios cultivados?

¿Qué bosque iba dónde?

Y si sabemos qué bosque iba dónde... ¿conseguiremos que termine estableciéndose el bosque original si lo replantamos?

Supongamos que tenemos éxito y lo conseguimos: ¿qué hacemos ahora para alimentar a las personas que ya viven ahí?

La solución nunca es fácil. Pero esta discusión pone de relieve la necesidad de adoptar prácticas agrícolas más sostenibles y respetuosas con el medio ambiente. De modo que comprender esto nos hace ver la magnitud del problema, pero también nos muestra la herramienta para solucionarlo.

¿Podría la agricultura regenerativa tener algo que decir? Lo veremos pronto por aquí.

Preguntas para pensar un poco

¿Qué es la erosión del suelo?

¿Qué color presenta un suelo cultivado y uno bajo bosque natural? ¿Cómo son ambos al tacto? ¿Por qué?

¿Qué signos muestra un suelo erosionado?

¿Dónde puedes suelos erosionados en tu entorno?

¿Por qué los bosques ocupan suelos marginales y poco fértiles en España?

¿Qué es la materia orgánica del suelo?

¿Cómo retiene agua un suelo sano?

¿Qué gases emite un suelo alterado?

¿Cómo medir el carbono del suelo?

¿Qué puedes plantar para mejorar el suelo?

¿Qué es el laboreo mínimo?