La captura de carbono y el aumento de la materia orgánica del suelo tendrán un impacto directo sobre la calidad y la fertilidad de los suelos. Habrá también efectos positivos importantes sobre el ambiente y la resiliencia y la sostenibilidad de la agricultura.
Como se mencionó anteriormente, la materia orgánica del suelo tiene funciones esenciales desde el punto de vista biológico, físico y químico del suelo. El contenido de materia orgánica es generalmente considerado como uno de los indicadores primarios de la calidad del suelo, tanto en sus funciones agrícolas como ambientales.
La materia orgánica es de especial interés en el caso de los suelos tropicales -excepto en los vertisoles- con arcillas de baja actividad que tienen una pobre capacidad de intercambio de cationes. La capacidad de intercambio de cationes aumenta en función del incremento de la materia orgánica (Figura 12). La biodisponibilidad de otros elementos importantes tales como el fósforo podrá mejorar y la toxicidad de otros elementos podrá ser inhibida por la formación de quelatos u otras uniones, por ejemplo, aluminio y materia orgánica (Robert, 1996a).
Figura 12. Relación entre el carbono orgánico y la capacidad de intercambio de cationes en suelos experimentales seleccionados
En una agricultura con bajo uso de insumos, el reciclaje de los nutrimentos -N, P, K, Ca- por medio de la descomposición gradual de las plantas y los residuos de los cultivos es de importancia fundamental para la sostenibilidad (Sánchez y Salinas, 1982; Poss, 1991).
En relación a las propiedades físicas, la materia orgánica y los organismos vivientes asociados a la misma juegan un papel principal en la agregación del suelo en diferentes escalas de su organización (Tisdall y Oades, 1982; Robert y Chenu, 1991), tanto a micro- como a macronivel (Figura 13). La agregación y los procesos de captura de carbono están estrechamente asociados (Golchin et al., 1994; Angers y Chenu, 1998). Muchas propiedades dependen de la estructura del suelo y de su estabilidad, de la retención de agua y su liberación para las plantas, de la tasa de infiltración y de la resiliencia de la erosión y de otros procesos físicos de degradación.
En el caso de la erosión, se ha establecido una correlación entre la disminución histórica de la materia orgánica del suelo y el desarrollo de la erosión. Todos los tipos de manejo de los cultivos que capturan carbono favorecen la cobertura del suelo y limitan la labranza y de este modo previenen la erosión.
La captura de carbono en los suelos agrícolas se contrapone al proceso de desertificación por medio del papel que juega el incremento de la materia orgánica sobre la estabilidad de la estructura -resistencia a la erosión hídrica y eólica- y a la retención de agua, y al aspecto esencial de la cobertura de la superficie del suelo directamente por las plantas o por los residuos de las plantas -o cobertura muerta- para prevenir la erosión e incrementar la conservación del agua.
La materia orgánica, al incrementar la calidad del suelo, también tiene una función protectiva al fijar los contaminantes -ya sean orgánicos como los pesticidas o minerales como los metales pesados o el aluminio- los cuales, en general, disminuyen en su toxicidad.
La calidad del aire está principalmente relacionada con la disminución de la concentración del CO2 atmosférico, pero considerando también los otros gases de invernadero, en particular metano y óxido nitroso (CH4 y N2O). El principal factor que controla su génesis es la anaerobiosis -proceso de reducción del suelo- la cual está generalmente ligada a las condiciones hidromórficas. Cuando aumentan las pasturas o las tierras para pastoreo, la emisión de metano por el ganado debe también ser tomada en consideración.
En algunos ambientes y dependiendo de las condiciones climáticas -áreas húmedas- o propiedades del suelo -alto contenido de arcilla- puede ser formado N2O. Por lo tanto, se debe hacer un cuidadoso balance de los distintas emisiones de gases.
El cultivo del arroz en tierras húmedas es el sistema de cultivos más complejo en relación a la captura de carbono. Si la materia orgánica se acumula en un suelo húmedo, también se forma CH4. El efecto de invernadero del metano es mucho mayor que el del CO2. La estrategia más común para prevenir la formación de metano es disminuir el período de inundación, de modo que la materia orgánica esté menos protegida de la mineralización y puedan ser emitidos CO2 y N2O o NH4. Por estas razones, parecería muy difícil, por el momento, manejar simultáneamente la producción de arroz en tierras húmedas y la captura de carbono.
Los últimos hallazgos en la agricultura de conservación respecto a los sistemas arroz-trigo son positivos; por ejemplo, los rendimientos del arroz pueden ser mantenidos o mejorados sin saturación de agua, encharcamiento o reducción del suelo y con grandes ahorros de agua en el período de crecimiento del arroz. Este nuevo enfoque ha sido convalidado por los agricultores en varios miles de hectáreas en países como India y Brasil.
Las tierras húmedas tienen condiciones anaeróbicas similares con menor emisión de CH4 que los campos de arroz húmedos y un mayor potencial de secuestro de carbono que puede llevar a la formación de turba. Esto tiene también otras ventajas ambientales importantes que deben ser protegidas; no es realista, sin embargo, esperar rápidos incrementos.
La calidad del agua también es mejorada por una disminución de la escorrentía, de los contaminantes y de la erosión. En el caso específico de la labranza de conservación, también se evita o minimiza una fuerte mineralización de la materia orgánica con la subsecuente formación de nitratos.
Los cambios en el uso de la tierra y en su manejo también tienen un efecto importante sobre la distribución de la precipitación pluvial entre escorrentía y almacenamiento o infiltración, con un aumento de la última en el caso de las tierras de pastoreo, bosques y labranza de conservación con cobertura de suelo. La cobertura del suelo previene la erosión; por lo tanto, si hubiera alguna escorrentía, el agua estaría libre de partículas asociadas con contaminantes -elementos traza, PO4. La contaminación a distancia por productos solubles también disminuirá en relación directa con la menor escorrentía. Esta es una de las bases de la ecocondicionalidad en la US Farm Bill desde 1996. Con tales cambios en las prácticas agrícolas puede ser enfrentado el desafío de la calidad del agua. Una vez que los cambios hayan tenido lugar en grandes áreas, también decrecerá la severidad y frecuencia de las inundaciones.
El efecto general del incremento de la materia orgánica del suelo es un mejoramiento de la capacidad amortiguadora y de la resiliencia del suelo a diferentes tipos de degradación o estrés.
Los cambios en la biodiversidad son evidentes cuando ocurre la deforestación. En el caso de la reforestación, dependerán del tipo de bosque establecido. Los sistemas agro-forestales bien manejados involucran una amplia gama de biodiversidad. Por lo general, la biodiversidad de los mamíferos es preservada en el caso de los bosques, el número de especies de aves se reduce a la mitad y las especies vegetales disminuyen en un tercio (de 420 a 300), (IPCC, 2000). Likey, (ICRAF) se refiere a un mosaico de manchas, cada una de ellas compuesta de muchos nichos, o sea un sistema favorable para la biodiversidad.
En el pasado, los sistemas agrícolas más intensivos llevaron a una sensible disminución de la biodiversidad, junto a una paralela reducción de la materia orgánica debida sobre todo a la labranza y al uso de pesticidas (Rovira, 1994).
En el caso de las tierras de cultivo, el aumento de la biodiversidad en relación con el incremento de la materia orgánica se basa, sobre todo, en el aumento de la biodiversidad del suelo (Copley, 2000). La Figura 13 presenta una organización jerárquica de la biodiversidad del suelo, la cual depende directamente del abastecimiento de materia orgánica fresca y de las prácticas agronómicas. Esta biodiversidad varía desde los genes hasta los microorganismos, la fauna y la biodiversidad encima de la tierra. La cantidad de bacterias puede aumentar en forma exponencial, de 103 a 1012, tan pronto como la materia orgánica sea abundante. La labranza cero favorecerá el desarrollo de hongos los cuales son sumamente activos en la agregación del suelo. Sin embargo, solo 5 a 10 por ciento de las especies de la microflora del suelo son conocidas y en la actualidad sería posible investigar, gracias a las nuevas técnicas moleculares, la evaluación de la biodiversidad específica o interespecífica de los microorganismos.
Figura 13. Organización jerárquica de la biodiversidad del suelo
Cuando la materia orgánica fresca -residuos de las plantas o plantas de cobertura- está presente en la superficie del suelo, habrá un incremento de las distintas categorías de la fauna, sobre todo de los descomponedores. Las cadenas alimenticias asociadas a los detritos serán estimuladas (Hendricks et al., 1986) -bacterias, hongos, microartró-podos, nematodos, enquitreidos-macroartrópodos. Las lombrices de tierra, las termites y las hormigas, que son los principales grupos que componen la macrofauna (>1 cm) a menudo son llamados ingenieros del suelo en razón de la función que tienen sobre la porosidad -bioporos- y estructura del suelo; su número se incrementa paralelamente al aumento de la materia orgánica con una disminución del disturbio del suelo, o sea la no labranza (Figura 14). Son buenos indicadores de la calidad del suelo (Lavelle, 2000; Lobry de Bruyn, 1997) y tienen un papel fundamental en la agricultura de conservación. Son, por ejemplo, indispensables para asegurar la distribución a través del suelo -incluso a más de un metro de profundidad- de la materia orgánica acumulada en la superficie.
Figura 14. Efecto del sistema anterior de labranza sobre el número de lombrices de tierra en varias fincas. Canterbury, Nueva Zelandia (de Fraser, en Soil biota, 1994)
Un aumento en la captura de carbono causa un incremento en la biodiversidad activa y un funcionamiento más efectivo de los elementos biológicos del suelo, lo cual es un proceso relativamente lento en la mayoría de los suelos agrícolas. La biodiversidad de todo el agro-sistema (vegetación, aves, etc.) también depende del tipo de manejo.
Todas las consecuencias y los beneficios de este enfoque también deberían ser apreciados en relación con la sostenibilidad de la agricultura, incluso con respecto a los depósitos de genes y el control biológico de las plagas.
Los agricultores no siempre son sensibles a los problemas de la calidad del suelo, salvo que haya otras ventajas mas tangibles. La conservación del suelo y la prevención de la degradación de la tierra se están percibiendo cada vez más como beneficios concretos. La materia orgánica del suelo es también equivalente a una cierta cantidad de nutrientes y puede retener agua suplementaria. Todos estos beneficios han sido evaluados en el caso de los agricultores estadounidenses (Lal et al., 1998a).
En relación con la labranza de conservación y la no labranza, los agricultores pueden obtener ganancias por una reducción del tiempo de trabajo, energía y costo de los materiales: estas son ventajas directas que deben ser evaluadas. De cualquier manera, los agricultores deberán controlar las plagas, pero con una mayor calidad del suelo, los cultivos serán generalmente más sanos y tendrán mayor capacidad de recuperación.
Los sistemas agroforestales bien manejados pueden ser viables desde un punto de vista económico. Algunos ejemplos bien conocidos comprenden el café, el cacao, la pimienta, los árboles frutales o las palmas. Estos sistemas presentan ventajas, si bien puede no haber incrementos inmediatos en el rendimiento, sobre todo en los cultivos más comunes.
Por lo tanto, para llegar a una posición ventajosa, se deberán agregar otros beneficios. Estos pueden provenir de distintos orígenes tales como convenios o intervenciones sobre políticas (Izac, 1997), basados en beneficios como los que se citan en la Figura 15.
Es fundamental que sea otorgado un valor económico -como para los bienes comercializables- a la cantidad de carbono capturado por medio de la aplicación del Protocolo de Kyoto o de un probable tratado Post-Kyoto y el Mecanismo de Desarrollo Limpio (CMD).
Los grupos de comercialización de carbono o sistemas de intercambio aparecieron por primera vez en el año 2000. Hay tres formas de calcular el valor del carbono en esos sistemas de comercialización e intercambio: i) la primera opción es adjudicar un valor calculado del costo externo de cada tonelada de carbono emitido a la atmósfera, evaluando los costos del daño, de la mitigación y de la adaptación; ii) la segunda opción es calcular el costo de implementación de proyectos dirigidos a un objetivo preciso tal como el Protocolo de Kyoto; iii) la tercera opción consiste en identificar que sectores comerciales están en condiciones de pagar a terceros por las emisiones de carbono -las compañías están en efecto buscando soluciones contra el riesgo de futuros pagos obligatorios que puedan eventualmente surgir por medio de nuevas regulaciones contra las emisiones de carbono.
El costo para la comunidad de las emisiones de CO2 ha sido estimado en Europa en alrededor de 95 dólares EE.UU. por tonelada/C de acuerdo con los modelos Externe y Open Fund (Pearce et al., 1996; Eyre et al., 1997; Holland et al., 1999). Este valor es mayor que los 20 a 28 dólares EE.UU. por tonelada estimados a principios de la década de 1990 (Fankhauser, 1994; Sala y Paruelo, 1997).
Se han establecido recientemente un cierto número de sistemas de intercambio o canje de carbono en los cuales los valores del crédito de carbono se establecen a valores mucho menores que los costos reales externos. Estos varían ampliamente -entre 1 y 38 dólares EE.UU. por tonelada de carbono- si bien los valores más comunes se encuentran entre 2,50 y 5,00 dólares EE.UU. Estos valores monetarios por la tonelada de carbono son considerablemente menores que algunas estimaciones optimistas hechas en los Estados Unidos de América de 100 dólares EE.UU. por tonelada.
Para que ocurra un verdadero impacto en el cambio climático los sumideros deben ser permanentes. Si la tierra bajo agricultura de conservación es labrada, todas las ganancias de carbono y de materia orgánica del suelo se pierden. Esto presenta un desafío importante para los sistemas de intercambio ya que no existen, en estas condiciones, una clara reducción de las emisiones en forma permanente ni la captura permanente de una tonelada de carbono ya que estas operaciones se pueden revertir en el tiempo. Los sistemas de intercambio o canje deben, por lo tanto, ser dirigidos al punto del riesgo de la permanencia y casi seguramente adoptar límites más bajos para la captura potencial del carbono y para los valores monetarios asignados. El riesgo de revertir la operación será más bajo durante el período limitado por el contrato entre el comprador y el vendedor de créditos de reducción de carbono, pero la permanencia será garantizada solamente si hay cambios a largo plazo en el comportamiento y en las actitudes. Con el correr del tiempo, los procedimientos y los hallazgos científicos también pueden evolucionar proporcionando más claridad a los términos de intercambio.
Los sistemas de intercambio y canje ofrecen nuevas opciones en forma significativa, pero también es claro que el solo intercambio de emisiones no puede solucionar los problemas del cambio climático y, por lo tanto, son necesarios cortes substanciales en las emisiones. También es posible llegar a resultados insatisfactorios en las primeras etapas de los sistemas de intercambio, tales como la conversión de bosques nativos a monoculturas forestales de rápido crecimiento de modo de obtener ganancias por los créditos de emisiones o arando las pasturas para reconvertirlas a sistemas de labranza cero aptos para la captura de carbono.
Algunos sistemas de intercambio se resumen en un reciente trabajo (Pretty et al., 2001). Muchos de estos trabajos pertenecen al sector privado y probablemente no sean afectados por la falta de progreso de los Protocolos de Kyoto.
Por lo tanto, las llamadas actividades adicionales del Artículo 3.4 del Protocolo de Kyoto deberían ser aprobadas en la próxima Conferencia de las Partes (COP) y aplicadas a los países en desarrollo. Este es el verdadero desafío. El sistema también necesita el desarrollo de políticas intergubernamentales, de políticas gubernamentales de desarrollo con un enfoque participativo (Benites et al., 1999) y de acciones técnicas de apoyo. En los países europeos y en los Estados Unidos de América, las prácticas que capturan carbono en el suelo deberían ser consideradas para ser financiadas con fondos agroambientales.
Mientras que un aumento del contenido atmosférico de gases de invernadero está llevando a un cambio climático, también ocurrirán numerosos efectos complejos, contrastantes y opuestos (Brinkman y Sombroek, 1996).
Todos los resultados experimentales demuestran que un aumento de la concentración de CO2 en la atmósfera induce un incremento de la biomasa o de la Red Primaria de Producción por medio de la fertilización con carbono, con un papel muy importante sobre la fotosíntesis y el crecimiento de las plantas. La ganancia en la fijación de CO2 podría ser importante. El incremento en la productividad medido a causa de la duplicación de la concentración del CO2 -predicha para el año 2100- es de cerca del 30 por ciento para las plantas C3. Otro efecto importante del aumento del CO2 es la disminución de la transpiración de las plantas a través de los estomas lo cual redunda en una mayor eficiencia en el uso del agua (WUE), sobre todo en las plantas C4. En lo que se refiere al agua, hay un efecto neto favorable del CO2 sobre la reducción de la transpiración de las plantas (Gregory et al., 1998). Evidentemente, para llegar a un aumento de rendimiento en el campo, también deben ser satisfechos otros requerimientos de las plantas como el agua y los nutrientes disponibles.
En lo que se refiere al ciclo del carbono, habrá una mayor captura de carbono por la biomasa aérea y un correlativo ingreso de carbono en el suelo a partir de los residuos de las plantas y del crecimiento y la muerte de las raíces más finas. Los compuestos de las raíces tienen una mayor relación C/N y son más estables.
Otro factor que juega un papel importante en la captura de carbono es la temperatura, la que podría aumentar en algunas partes del globo terráqueo. Tal incremento podría provocar una mayor tasa de mineralización de la materia orgánica por los microorganismos y una mayor tasa de respiración de las raíces. Este efecto de la temperatura sobre la mineralización podría ser significativo en los países fríos, donde la temperatura es un factor limitante y donde puede ser esperado un incremento de las emisiones de CO2. Sin embargo, en la mayor parte del mundo es de esperar un aumento de la captura de carbono (van Ginkel et al., 1999).
Para estimar el efecto del cambio climático sobre la captura de carbono pueden ser usados modelos. Los resultados de muchos estudios recientes confirman el incremento de la tasa de crecimiento de los bosques en las zonas templadas y en los países nórdicos. En lo que se refiere a los bosques tropicales, existen algunas medidas hechas en la Amazonía donde se ha encontrado un aumento de la biomasa (Phillips et al., 1998) de 0,62 t C/ha/año, lo cual para un área de 7 000 millones de hectáreas significa una captura de carbono de Gt 0,44 C/año. La causa de esto no es simple, ya que la influencia de El Niño está probablemente involucrada en el aumento de la humedad del área.
