Biological and other soil parameters response to winter cover crops in a mediterranean irrigated system

Resumen

RESUMEN El reemplazo del tradicional barbecho de otoño-invierno por cultivos cubierta (CC) ha permitido la obtención de beneficios tanto a nivel de suelo como a nivel del cultivo principal. El estudio de la actividad microbiológica es un factor muy importante para llegar a comprender las interacciones suelo-planta y poder prever los cambios que se produzcan a corto plazo debido a las modificaciones en el manejo del sistema agrícola. La investigación se ha llevado a cabo en dos zonas de clima y suelos contrastados, una en España bajo condiciones mediterráneas y otra en Holanda bajo clima oceánico templado. La mayor parte del trabajo se ha realizado en un ensayo de campo de larga duración en Aranjuez (Madrid) con clima Mediterráneo semiárido. El ensayo se estableció en 2006 bajo condiciones de mínimo laboreo, en un suelo básico con signos de degradación producidos por el empleo continuado de laboreo convencional y monocultivo de maíz propio de la zona. Los tratamiento de invierno fueron: cebada (Hordeum vulgare L.), veza (Vicia villosa L. o V. sativa L.) y suelo desnudo como control. Durante los meses de verano, los cultivos principales fueron maíz (Zea mays L.) o girasol (Helianthus annuus L.) en regadío. Para evaluar los cambios en la calidad biológica del suelo en respuesta al nuevo manejo se decidió, por un lado analizar la evolución a largo plazo de una serie de parámetros biológicos y por otro lado se realizó un estudio detallado de la actividad de los hongos micorrícicos arbusculares (HMA) en suelo y planta. En la primera parte se seleccionaron un conjunto de indicadores biológicos relacionados con la calidad del suelo para evaluar el efecto de los CC durante los diez años del ensayo de campo. Se determinaron actividades enzimáticas del suelo, C de la biomasa microbiana, las fracciones fácilmente extraíble y la total de la glomalina, respiración del suelo, así como el contenido en C orgánico. En la segunda parte, se estudió el efecto que producían los CC en la actividad de los HMA durante el siguiente cultivo en las variables directamente relacionadas con los HMA: colonización micorrícica, longitud del micelio externo y número de esporas. Además, también se analizaron otras dos variables que están relacionadas de una manera más indirecta con los HMA: la fracción fácilmente extraíble de la glomalina y la actividad de la β-glucosaminidasa. Durante el desarrollo del cultivo principal también se obtuvieron parámetros nutricionales en el suelo (P disponible) y en planta (concentración de N, P y C), así como medidas de altura de la planta y rendimiento. Estos parámetros se midieron durante varias fechas para evaluar la duración de los efectos positivos de los CC a lo largo el crecimiento del cultivo principal. El efecto en la colonización micorrícica de las raíces del cultivo principal es distinto dependiendo de si el CC es una leguminosa, una gramínea o una crucífera. Las mayoría de las especies de esta última familia no pueden formar asociaciones micorrícicas debido a sustancias antifúngicas presentes en las raíces. Así pues, la micorrización podrá variar dependiendo de las distintas especies de CC, condiciones climáticas, tipo de suelo y también de los propios cultivos en los que se esté analizando. Por ello, en un segundo ensayo de campo bajo condiciones propias de un clima oceánico templado, se estudió el legado de varios CC en la colonización micorrícica de las raíces de dos cultivos principales, avena (Avena sativa L.) y endivia (Cichorium endivia L.). Los tratamientos de invierno fueron: monocultivos de rábano (Raphanus sativus L.), veza (V. sativa L.), trébol (Trifolium repens L.) y raigrás (Lolium perenne L.), mezclas de rábano+veza y raigrás+trébol y suelo desnudo. En el ensayo de larga duración, los parámetros biológicos y el contenido en C orgánico total del suelo se vieron estimulados con la sustitución del barbecho por los CC. Las fracciones fácilmente extraíble y total de la glomalina fueron parámetros que respondieron a los dos años tras la introducción de los CC (en el año 2008). A continuación, en el año 2010 se observaron aumentos en las actividades de la β-glucosaminidasa y deshidrogenasa y en la respiración del suelo. El C de la biomasa microbiana no incrementó su contenido tras los CC hasta el 2012, cuando también lo hizo el C orgánico total. La mayoría de los parámetros fueron mayores en los primeros 5 cm del suelo en comparación con la segunda profundidad (5-20 cm). En general, se pudo ver cómo tras la implantación de los CC y el mínimo laboreo en el 2006, los indicadores bioquímicos de calidad del suelo fueron mejorando con el paso de los años bajo condiciones de clima Mediterráneo. La velocidad de respuesta de dichos parámetros fue muy diferente y el efecto llegó a ser más notable en la capa superficial. La actividad micorrícica en el ensayo en clima Mediterráneo se vio afectada por el uso de CC. En las dos campañas de maíz (2012-2013 y 2013-2014), la cebada consiguió incrementar un 19% la colonización micorrícica en el maíz, un 85% la longitud de las hifas y un 64% el número de esporas respecto al suelo desnudo. La veza en cambio no mostró mejoras en la mayoría de los parámetros micorrícicos. La fracción fácilmente extraíble de la glomalina obtuvo fuertes correlaciones con las variables directamente relacionadas con los HMA, lo que ha motivado su inclusión como un indicador más de la actividad micorrícica. Ambos CC contribuyeron a una mejora de la estabilidad de agregados debido en parte a los incrementos en la longitud de hifas y a la glomalina. El aumento de la actividad de los HMA encontrado en el tratamiento de la cebada condujo a incrementos en la concentración de P en la planta del maíz durante las primeras etapas de desarrollo. Fue el tratamiento de la veza el que mostró una mayor concentración en N en planta y actividades enzimáticas más elevadas de la β-glucosaminidasa y la fosfatasa. El estudio de las variables micorrícicas en varias fechas durante el crecimiento del maíz mostró que la colonización micorrícica fue el parámetro más afectado por la fecha de muestreo mientras que el resto de parámetros mantuvieron las diferencias entre tratamientos a lo largo del tiempo. En el ensayo en clima templado, se obtuvieron similares resultados que en el ensayo en clima mediterráneo respecto a la colonización micorrícica entre gramíneas, leguminosas y suelo desnudo. Es decir, la gramínea estimuló la micorrización en los cultivos principales mientras que las leguminosas no se diferenciaron del suelo desnudo. En general, los tratamientos de raigrás y la mezcla raigrás+trébol tuvieron las colonizaciones más altas en comparación con el resto de tratamientos (un 60% más alto en el caso de la avena y 188% en la endivia comparado con el suelo desnudo). En la combinación de raigrás+trébol no se notó ninguna mejora en la micorrización comparado con el monocultivo de raigrás, a pesar de ser una mezcla gramínea-leguminosa. En las raíces de la avena se observó que el rábano produjo un efecto negativo en la colonización, disminuyendo un 51% en comparación con el suelo desnudo. La incorporación de la leguminosa en la mezcla rábano+veza tampoco llegó a contrarrestar los efecto negativos del rábano (49% menor que el suelo desnudo). La sustitución del barbecho por los CC junto con una reducción en el laboreo comprende una buena práctica agrícola que puede mitigar, e incluso revertir, el efecto negativo derivado de la intensificación agrícola. Con este trabajo se demuestra que parte de los beneficios proporcionados por los CC en la calidad del suelo y crecimiento de la planta son debidos a la mejora de los parámetros biológicos, particularmente debido a la estimulación de los HMA.