Evaluación de diferentes sistemas productivos en el cultivo del arroz: efectos en la dinámica de los herbicidas bentazona y MCPA, y sobre las emisiones de gases de efecto invernadero
- Autores: Daniel Becerra Traver
- Directores de la Tesis: Antonio López Piñeiro (dir. tes.), Ángel Albarrán Liso (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Extremadura ( España ) en 2015
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: M. C. Hermosín (presid.), David Fangueiro (secret.), José Manuel Rato Nunes (voc.), Lucía Gracia Cox Meana (voc.), María Henar Prieto Losada (voc.)
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: Dehesa
- Resumen
El arroz (Oryza sativa L.) es el alimento básico de más del 60% de la población mundial, ocupando el segundo lugar después del trigo si se considera la superficie cosechada. España es el segundo productor arrocero de la Unión Europea, después de Italia. La producción de arroz tradicional bajo condiciones de inundación conlleva una serie de riesgos ambientales y sobre la salud humana, como son el elevado consumo energético y de agua, la contaminación de suelos y aguas por plaguicidas, así como la emisión de gases de efecto invernadero. Resulta, por tanto, necesario desarrollar nuevas técnicas de manejo que ayuden a mitigar la problemática asociada al cultivo del arroz. En este sentido, la implantación del arroz aeróbico (sin inundación), con aplicación de siembra directa, se ha propuesto como una práctica de gestión eficiente que puede ayudar a garantizar la sostenibilidad de este cultivo. No obstante, estas nuevas prácticas también pueden favorecer la proliferación de malas hierbas, por lo que se hace imprescindible un mayor uso de materias activas como MCPA y Bentazona, frecuentemente utilizadas en este cultivo, aunque se desconoce la dinámica de las mismas en los arrozales con estos sistemas de manejo. El objetivo de este trabajo es evaluar el efecto que la implantación de diferentes sistemas de manejo (laboreo convencional y siembra directa) y riego (inundación y aspersión) ejercen en la dinámica de los herbicidas MCPA y Bentazona, así como en el flujo de N2O, CH4 y CO2, en suelos dedicados al cultivo del arroz. Para ello, en una zona arrocera de las Vegas Altas del Guadiana (Extremadura) se realizó una experiencia durante tres años consecutivos, en la que se seleccionaron cinco tratamientos: sistema con laboreo tradicional e inundación (CTI), sistema con laboreo tradicional y riego por aspersión (CTA), sistema con siembra directa y riego por aspersión (SDA), sistema con siembra directa e inundación (SDI) y sistema con siembra directa y riego por aspersión (SD7A), en un bloque con una antigüedad de 7 años al inicio del ensayo. Se realizaron estudios de adsorción-desorción mediante experimentos denominados en batch (por lotes). La vida media (t1/2) de los herbicidas fue calculada mediante estudios de disipación en condiciones aeróbicas y anaeróbicas, en los que la actividad enzimática deshidrogenasa también fue monitorizada. Los estudios de lixiviación fueron realizados mediante el uso de columnas alteradas (rellenadas a mano con suelo homogeneizado) e inalteradas (extraídas directamente de la parcela de estudio). En los estudios de campo, con el fin de determinar la persistencia y movilidad de los herbicidas MCPA y Bentazona, las muestras de suelo fueron tomadas a diferentes profundidades y en distintos tiempos desde la aplicación de los herbicidas. Finalmente, las emisiones de gases de efecto invernadero fueron monitorizadas durante cada campaña de cultivo utilizando campanas estáticas de polietileno. Los sistemas de producción de arroz aeróbico en combinación de técnicas de agricultura de conservación con siembra directa contribuyeron a mejorar las propiedades físicas, físico-químicas y biológicas de la superficie del suelo. Estas mejoras fueron especialmente visibles a medio-largo plazo. Los estudios de adsorción-desorción para Bentazona y MCPA evidenciaron la baja capacidad de adsorción de ambos herbicidas. Las distintas prácticas de manejo implantadas afectaron a este proceso en el que SD7A y CTI mostraron los valores de Kd más elevados en ambos herbicidas. Aunque la adsorción de los herbicidas estuvo influenciada por las variaciones de COT y pH edáfico de cada sistema de cultivo, mientras que COT fue el factor principal que determinó la adsorción de Bentazona, pH lo fue de MCPA. Al comparar los valores de vida media (t1/2) obtenidos en laboratorio pudo observarse que Bentazona presentó una vida media muy superior, en todos los tratamientos y en los dos años de estudio, a la observada en MCPA. En Bentazona los valores de t1/2 en condiciones aeróbicas fueron muy inferiores a los obtenidos en condiciones anaeróbicas. Sin embargo, estas diferencias no fueron tan elevadas en el caso de MCPA. No obstante, en MCPA, los sistemas con inundación (SDI y CTI) presentaron valores superiores al resto de tratamientos cuando el experimento se realizó en condiciones aeróbicas, diferencias que se vieron reducidas cuando el estudio se llevo a cabo en anaerobiosis, debido a la mejor adaptación de los microorganismos degradadores de MCPA de estos suelos a estas últimas condiciones. En todo caso, en condiciones aeróbicas, el suelo SD7A presentó los menores valores de t1/2 en ambos herbicidas, motivado por el mayor contenido en materia orgánica de este suelo. En condiciones de anaerobiosis el herbicida MCPA mostró una tendencia similar, es decir, bajos valores de t1/2 en SD7A con respecto a CTI. Sin embargo, en el caso de Bentazona esta tendencia no se cumplió, observándose valores de t1/2 en SD7A mayores que en el resto, debido a una menor adaptación de los microorganismos a degradar Bentazona en ausencia de oxígeno tras permanecer este suelo, al menos, siete años sin ser inundado. En estudios de laboratorios con columnas de suelos alteradas, las cantidades de Bentazona y MCPA lixiviadas en todos los tratamientos fueron muy elevadas, mostrando la elevada solubilidad de ambos herbicidas, y la escasa capacidad de adsorción de estos suelos. En columnas inalteradas ambos compuestos mostraron una lixiviación muy inferior a la observada en las alteradas, debido a la influencia que la estructura ejerce tanto sobre los procesos de adsorción de los herbicidas, como sobre la movilidad de los mismos. Los resultados indicaron, no obstante, que a medio-largo plazo, la implantación del sistema de producción de arroz aeróbico con siembra directa minimizó la cantidad lixiviada de ambos herbicidas. En campo, donde también se observó una elevada movilidad de Bentazona y MCPA, el sistema de riego utilizado desempeñó un papel fundamental en la determinación del movimiento vertical de ambas sustancias, apreciándose que la mayor cantidad de agua aportada con el riego por inundación se tradujo en un mayor desplazamiento en profundidad de los dos herbicidas. También en campo, el cultivo de arroz aeróbico con siembra directa ralentizó el movimiento en profundidad de Bentazona y MCPA, permaneciendo ambos más tiempo en zonas superficiales, especialmente en estos manejos con mayor antigüedad (SD7A). El sistema de producción de arroz afectó de forma diferente a las emisiones de gases de efecto invernadero, en función del tipo de gas considerado. Las emisiones más bajas de CO2, N2O y CH4 se encuentran en los cultivos de arroz con siembra directa y riego por aspersión (SDA) en los que, incluso, se produce fijación de CH4 por el suelo. Las emisiones más elevadas de los tres gases se obtuvieron en cultivos con laboreo, aunque mientras que los mayores flujos de N2O y CH4 se encuentran en estos manejos con inundación (CTI), los correspondientes de CO2 se registran en los de aspersión (CTA). No obstante, a medio-largo plazo, en los sistemas con siembra directa y aspersión (SD7A) las emisiones de N2O y CO2 son mayores que las obtenidas en estos manejos con menor antigüedad (SDA), aunque siempre inferiores a las observadas con laboreo convencional inundado (CTI) y de aspersión (CTA). Con respecto al cultivo tradicional con inundación, el sistema de siembra directa y riego por aspersión reduce, de media, un 60% el potencial de calentamiento global expresado en kg de CO2 eq ha-1 (GWP), y un 45% el mismo índice expresado en kg de CO2 eq kg grano-1 (GWPR), indicando el mínimo impacto por unidad de rendimiento que ocasiona esta forma alternativa de producir arroz. A modo de conclusión, a medio-largo plazo, el sistema de producción de arroz aeróbico aplicando siembra directa se reveló como una alternativa eficaz para mejorar la calidad del suelo, reduciendo al mismo tiempo los riesgos de contaminación de aguas superficiales y subterráneas por Bentazona y MCPA en este cultivo. Además, este manejo resultó ser una estrategia muy útil para reducir las emisiones de CO2, N2O y CH4, y producir arroz con el mínimo impacto sobre el calentamiento global, por unidad de rendimiento.
