Uno de los estudios más destacados dentro de SOILGUARD se centrará en aumentar nuestra comprensión del efecto de los estresores climáticos combinados (sequía y olas de calor) sobre la biodiversidad del suelo. En cada región NUTS-2 de la UE estudiada por SOILGUARD se instalará un simulador climático sobre el terreno. Este diseño experimental nos permitirá evaluar el impacto de las futuras condiciones climáticas específicas de cada región sobre la biodiversidad del suelo, la multifuncionalidad y comparar cómo difieren estos impactos entre los distintos tipos de gestión del suelo (por ejemplo, la gestión convencional y la orgánica en los emplazamientos agrícolas). Estos datos se combinarán con herramientas de aprendizaje automático para aumentar el poder predictivo de los impactos de la gestión del suelo sobre la biodiversidad del suelo y la prestación de servicios ecosistémicos en condiciones climáticas futuras. Esto será crucial para demostrar el potencial de la biodiversidad del suelo como solución basada en la naturaleza.
Dentro de este proyecto, la UMH ha evaluado diferentes sitios dentro de la Región NUTS-2 de Murcia, España, definidos a partir de la información de suelos de la base de datos LUCAS. Parte de la evaluación consistió en mantener entrevistas con los propietarios y agricultores, así como el monitoreo de diferentes parámetros edáficos en campo. Se evaluaron suelos de 20 parcelas de cereal con dos tipos de manejo agrícola, 10 con manejos considerados convencionales (ej: fertilización inorgánica, laboreo) y 10 adyacentes gestionadas con manejos orgánicos (no laboreo, aplicación de abono orgánico, entre otros). Las muestras se enviaron a diferentes socios del proyecto SOILGUARD de toda Europa para analizar diferentes propiedades del suelo como el contenido de microartrópodos, la diversidad microbiana, el contenido de materia orgánica, el carbono de la biomasa microbiana, la respiración edáfica basal y algunas actividades enzimáticas, también el fósforo disponible, propiedades relacionadas con la rizosfera así como propiedades relacionadas con la estructura del suelo como la densidad aparente y la estabilidad de agregados.
Durante la temporada de cultivo de 2022 (mayo-julio), se realizaron simulaciones de escenarios de cambio climático, como forzar situaciones de sequía en dos parcelas seleccionadas de los 20 lugares mencionados anteriormente. La principal diferencia entre ellas era el manejo de los cultivos (uno orgánico, y el otro convencional debido a su uso de agroquímicos en los últimos 10 años). La simulación se llevó a cabo mediante la instalación de pequeños invernaderos diseñados para excluir la lluvia, pero no el viento, y mantener así la misma temperatura en el interior que en el exterior. Simulamos una sequía con un 80% menos de precipitaciones durante tres meses, sin embargo, tuvimos que regar 18 l/m² fuera de los invernaderos debido a un verano anormalmente más caluroso y seco que el modelo de cambio climático utilizado (RCP 4,5). En ambos casos, el cultivo sufrió escasez de agua, lo que se reflejó en el rendimiento. Los primeros resultados indican que es necesario más tiempo en el manejo sostenible para que los suelos sean lo suficientemente resistentes como para hacer frente a los efectos del cambio climático que ya se están produciendo en esta región.
En dos experimentos de campo a largo plazo adyacentes y similares (uno orgánico y otro convencional) en los que se compararon distintos tipos de laboreo del suelo. Las simulaciones climáticas SOILGUARD 2022 se realizaron centrándose en la simulación de una sequía agronómica, que se espera que ocurra con mayor frecuencia debido al cambio climático. En el campo ecológico, las simulaciones se realizaron en un campo con una buena estructura del suelo y gestionado mediante un laboreo del suelo no invasivo. El campo convencional tenía una bandeja de arado y estaba arado.
La simulación se realizó instalando refugios especiales contra la lluvia (abiertos por arriba, que inducen la sequía pero impiden la acumulación de calor) en un cultivo de patatas durante un periodo de 3 meses (mayo-agosto de 2022). Las precipitaciones bajo los refugios (utilizando un simulador de precipitaciones de uso común en la investigación sobre la erosión) se redujeron a aproximadamente la mitad de las precipitaciones en los campos no protegidos. Bajo los refugios, se precipitó una cantidad total de unos 35 l/m². Al aire libre, la precipitación durante el periodo de simulación fue aproximadamente el doble de esta cantidad. En ambos casos, el cultivo sufrió escasez de agua, lo que se reflejó en el rendimiento. En estas condiciones de sequía, el rendimiento del cultivo en el campo ecológico fue significativamente superior al del campo convencional.
En la región NUTS-2 de Jutlandia Media, de clima continental, se están realizando simulaciones de sequía y olas de calor en 2 campos, uno convencional y otro ecológico.
Sequía
En 2022, el cultivo era cebada de primavera en ambos campos. Para crear un periodo de sequía de 3 meses, se colocaron 3 refugios (3×5 metros) en cada campo. Los refugios se retiraron dos veces durante este periodo, lo que permitió que las parcelas recibieran una suma de aprox. 46 y 39 mm de lluvia en los campos convencional y ecológico, respectivamente. Se tomaron muestras del suelo de 6 parcelas de 50 x 50 cm tras el periodo de sequía. 1 parcela en cada refugio y 3 parcelas en el exterior en condiciones naturales.
Las muestras de suelo se enviaron a diferentes instituciones socias de SOILGUARD para su análisis físico, químico y biológico. El experimento de sequía se repetirá en 2023.
Ola de calor
Durante 2022, se realizaron 5 pruebas piloto de ola de calor en Dinamarca, utilizando calentadores infrarrojos y de filamento de carbono montados en los refugios. Se midió la temperatura en el suelo, a nivel del suelo y en el aire debajo de los calentadores, así como en el extremo opuesto de los refugios y en el exterior.
A partir de estos experimentos piloto, se ha decidido realizar simulacros de olas de calor en Letonia, Irlanda, Bélgica, Hungría y Dinamarca en 2023. En cada refugio se montarán 6 calefactores de infrarrojos y se simulará una ola de calor de 5 días al final del periodo de sequía de 3 meses.
En Letonia (región NUTS – 2 Boreal), los ensayos se organizaron en campos orgánicos y convencionales. En ambos sistemas se cultivó trigo de invierno. En cada uno de los sistemas de cultivo, las plantas se cultivaron en campo abierto y bajo abrigos. Bajo los abrigos, las plantas se regaron según el escenario desarrollado por NOA.
Se tomaron muestras del suelo durante la fase de floración del trigo, en la cosecha y al mes siguiente de la cosecha y se enviaron a diferentes instituciones socias de SOILGUARD para su análisis físico, químico y biológico. Los experimentos de sequía y ola de calor continuarán en 2023.
En Hungría se completó el primer año experimental. En las parcelas del experimento 3-3, tanto los sistemas de cultivo ecológicos como los convencionales se cubrieron con refugios contra la lluvia para excluir el agua de lluvia y simular las condiciones de sequía. Bajo los refugios, sólo se distribuyó por riego la cantidad de agua prevista de acuerdo con el escenario de cambio climático calculado por NOA para esta región concreta. Como control, también se asignaron 3-3 parcelas ecológicas y convencionales para el muestreo cerca de las zonas protegidas.
En el segundo año del experimento, la simulación de sequía se complementa con calefactores de infrarrojos bajo los abrigos para simular también olas de calor. Se tomaron muestras de cada parcela y se ha procedido al análisis de las muestras de suelo y a la evaluación de los datos.
El emplazamiento experimental en Finlandia Central consiste en parcelas de estudio de 50 m * 50 m de superficie y situadas una al lado de la otra con pistas de arrastre entre ellas. Los tratamientos comprenden comparaciones entre la selección de un solo árbol, el clareo desde abajo y la tala rasa reciente en rodales dominados por la pícea. El diseño original se inició en 1986 (Laiho et al. 2011, Forestry 84: 547-556) y, por tanto, la edad de los árboles dominantes en el tratamiento de Cubierta Forestal Continua de edad desigual es de unos 40 años (CCF40). Este tratamiento “sostenible” se compara con varias etapas de la silvicultura de edad uniforme “convencional”: Aclareo desde abajo (40 años, T40), Tala de madera de refugio (hace 12 años, TSW12) y Tala rasa (hace 12 años, T12). Las simulaciones de sequía se realizan en tres parcelas de campo replicadas por tratamiento y se comparan con las zonas de control cercanas.
En Irlanda, la simulación climática sobre el terreno se estableció en un ensayo de praderas pastadas en el Centro de Investigación Teagasc, en Johnstown Castle, Co. Wexford. La simulación se realizó en la región NUTS-2 del sur de Irlanda, que tiene un clima oceánico templado con precipitaciones históricamente abundantes y ausencia de temperaturas extremas. Sin embargo, en los últimos años, esta región ha experimentado varios episodios de sequía que han tenido un impacto significativo en la productividad agrícola.
Para comprender cómo respondían la biodiversidad y la función del suelo a la sequía y las olas de calor simuladas en los pastizales agrícolas irlandeses, se recogieron muestras de suelo de prados pastoreados de praderas de trébol o de praderas multiespecíficas. Las multiespecies comprendían una mezcla de L. perenne, P.pratense, T. repens, T. pratense, C. intybus y P. lanceolata que producen altos rendimientos con menores aportes de fertilizantes y se asocian a menores pérdidas de nutrientes en el medio ambiente.
Dentro de cada prado, establecimos una parcela de control de secano y una parcela tratada con sequía/ola de calor. Repetimos el muestreo antes, durante y después de la simulación de sequía/ola de calor para medir y seguir la respuesta de las comunidades del suelo al estrés climático. El experimento de simulación sigue en marcha en Irlanda y aplicaremos el estrés por olas de calor este verano.