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Agricultura de carbono

Medición de la respiración del suelo en tierras agrícolas. La agricultura de carbono mejora el secuestro de carbono en el suelo.

La agricultura de carbono es un conjunto de métodos agrícolas que tienen como objetivo almacenar carbono en el suelo , las raíces de los cultivos, la madera y las hojas. El término técnico para esto es secuestro de carbono . El objetivo general de la agricultura de carbono es crear una pérdida neta de carbono de la atmósfera. [1] Esto se hace aumentando la tasa a la que el carbono es secuestrado en el suelo y el material vegetal. Una opción es aumentar el contenido de materia orgánica del suelo . Esto también puede ayudar al crecimiento de las plantas, mejorar la capacidad de retención de agua del suelo [2] y reducir el uso de fertilizantes . [3] La gestión forestal sostenible es otra herramienta que se utiliza en la agricultura de carbono. [4] La agricultura de carbono es un componente de la agricultura climáticamente inteligente . También es una forma de eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera .

Los métodos agrícolas para el cultivo de carbono incluyen el ajuste de la forma de labranza y el pastoreo del ganado , el uso de mantillo orgánico o compost , el trabajo con biocarbón y terra preta y el cambio de los tipos de cultivo. Los métodos utilizados en la silvicultura incluyen la reforestación y el cultivo de bambú .

Los métodos de cultivo de carbono pueden tener costos adicionales. Algunos países tienen políticas gubernamentales que dan incentivos financieros a los agricultores para que utilicen métodos de cultivo de carbono. [5] A partir de 2016, las variantes de cultivo de carbono alcanzaron cientos de millones de hectáreas a nivel mundial, de los casi 5 mil millones de hectáreas (1,2 × 10 10 acres) de tierras agrícolas del mundo. [6] El cultivo de carbono tiene algunas desventajas porque algunos de sus métodos pueden afectar los servicios ecosistémicos . Por ejemplo, el cultivo de carbono podría causar un aumento de la tala de tierras, los monocultivos y la pérdida de biodiversidad . [7] Es importante maximizar los beneficios ambientales del cultivo de carbono teniendo en cuenta al mismo tiempo los servicios ecosistémicos. [7]

Objetivos

El objetivo general de la agricultura de carbono es almacenar carbono en el suelo , las raíces de los cultivos, la madera y las hojas. Es uno de los diversos métodos para el secuestro de carbono . Se puede lograr modificando las prácticas agrícolas porque el suelo puede actuar como un sumidero de carbono eficaz y, por lo tanto, compensar las emisiones de dióxido de carbono . [8]

Las prácticas de secuestro agrícola pueden tener efectos positivos en la calidad del suelo , el aire y el agua, ser beneficiosas para la vida silvestre y expandir la producción de alimentos . En tierras de cultivo degradadas , un aumento de una tonelada de la reserva de carbono del suelo puede aumentar el rendimiento de los cultivos entre 20 y 40 kilogramos por hectárea de trigo , entre 10 y 20 kg/ha de maíz y entre 0,5 y 1 kg/ha de caupí . [9]

Mecanismo

En comparación con la vegetación natural , los suelos de cultivo se agotan en carbono orgánico del suelo (SOC). Cuando un suelo se convierte de tierra natural o tierra seminatural, como bosques , bosques, pastizales , estepas y sabanas , el contenido de SOC en el suelo se reduce en aproximadamente un 30-40%. [10] La pérdida de carbono a través de prácticas agrícolas puede eventualmente conducir a la pérdida de suelo adecuado para la agricultura. [11] La pérdida de carbono del suelo se debe a la eliminación de material vegetal que contiene carbono, a través de la cosecha. Cuando el uso de la tierra cambia , el carbono del suelo aumenta o disminuye. Este cambio continúa hasta que el suelo alcanza un nuevo equilibrio. Las desviaciones de este equilibrio también pueden verse afectadas por la variación del clima. [12] La disminución se puede contrarrestar aumentando el aporte de carbono. Esto se puede hacer a través de varias estrategias, por ejemplo, dejando residuos de la cosecha en el campo, utilizando estiércol o rotando cultivos perennes . [13] Los cultivos perennes tienen una fracción de biomasa subterránea más grande, lo que aumenta el contenido de SOC. [10] A nivel mundial, se estima que los suelos contienen >8.580 gigatoneladas de carbono orgánico, aproximadamente diez veces la cantidad presente en la atmósfera y mucho más que en la vegetación. [14]

En parte, se cree que el carbono del suelo se acumula cuando la materia orgánica en descomposición se mezcla físicamente con el suelo. [15] Las raíces pequeñas mueren y se descomponen mientras la planta está viva, depositando carbono debajo de la superficie. [16] Más recientemente, se ha enfatizado el papel de las plantas vivas donde el carbono se libera a medida que las plantas crecen. [17] Los suelos pueden contener hasta un 5% de carbono en peso, incluida la materia vegetal y animal en descomposición y el biocarbón .

Aproximadamente la mitad del carbono del suelo se encuentra en suelos profundos. [18] Alrededor del 90% de este se estabiliza mediante asociaciones minerales-orgánicas. [19]

Escala

La agricultura de carbono puede compensar anualmente hasta el 20% de las emisiones de dióxido de carbono de 2010. [8] En 2016, las variantes de la agricultura de carbono alcanzaron cientos de millones de hectáreas a nivel mundial, de las casi 5 mil millones de hectáreas (1,2 × 10 10 acres) de tierras agrícolas del mundo. [6]

Sin embargo, los efectos del secuestro en el suelo pueden revertirse. Si se altera el suelo o se utilizan prácticas de labranza intensiva, el suelo se convierte en una fuente neta de gases de efecto invernadero. Por lo general, después de varias décadas de secuestro, el suelo se satura y deja de absorber carbono. Esto implica que existe un límite global a la cantidad de carbono que el suelo puede retener. [20]

Métodos utilizados en la agricultura

Todos los cultivos absorben CO
2durante el crecimiento y liberarlo después de la cosecha. El objetivo de la eliminación de carbono agrícola es utilizar el cultivo y su relación con el ciclo del carbono para secuestrar permanentemente el carbono dentro del suelo. Esto se logra seleccionando métodos agrícolas que devuelvan biomasa al suelo y mejoren las condiciones en las que el carbono dentro de las plantas se reducirá a su naturaleza elemental y se almacenará en un estado estable. Los métodos para lograr esto incluyen:

Ajuste del pastoreo del ganado

Pastoreo de ganado

El ganado, como todos los animales, es productor neto de carbono. Los rumiantes, como las vacas y las ovejas, no solo producen CO2 , sino también metano debido a los microbios que residen en su sistema digestivo. Una pequeña cantidad de carbono puede quedar secuestrada en los suelos de los pastizales a través de los exudados de las raíces y el estiércol. Al rotar regularmente el rebaño a través de múltiples potreros (con una frecuencia diaria), los potreros pueden descansar/recuperarse entre los períodos de pastoreo. Este patrón produce pastizales estables con forraje significativo. [25] Las gramíneas anuales tienen raíces menos profundas y mueren una vez que son pastoreadas. El pastoreo rotativo conduce a la sustitución de las anuales por plantas perennes con raíces más profundas, que pueden recuperarse después del pastoreo. Por el contrario, permitir que los animales se desplacen por un área grande durante un período prolongado puede destruir el pastizal. [26]

La silvopastoreo implica el pastoreo del ganado bajo la cubierta de árboles, con los árboles separados lo suficiente para permitir que la luz solar alimenten el pasto. [25] Por ejemplo, una granja en México plantó árboles nativos en un potrero que abarcaba 22 hectáreas (54 acres). Esto evolucionó hasta convertirse en una lechería orgánica exitosa. La operación se convirtió en una granja de subsistencia, obteniendo ingresos de la consultoría y capacitación de otros en lugar de la producción de cultivos. [27]

Ajuste de la labranza

La agricultura de carbono minimiza la alteración de los suelos durante el ciclo de siembra/cultivo/cosecha. Se evita la labranza utilizando sembradoras o técnicas similares. [28] El ganado puede pisotear y/o comer los restos de un campo cosechado. [25] La reducción o la interrupción total de la labranza creará un aumento en las concentraciones de carbono del suelo superficial. [11] El arado divide los agregados del suelo y permite que los microorganismos consuman sus compuestos orgánicos. El aumento de la actividad microbiana libera nutrientes, lo que inicialmente aumenta el rendimiento. A partir de entonces, la pérdida de estructura reduce la capacidad del suelo para retener agua y resistir la erosión, lo que reduce el rendimiento. [6]

Uso de mantillo orgánico y compost

El mantillo cubre el suelo alrededor de las plantas con una capa de virutas de madera o paja. Otra opción es dejar los residuos de los cultivos en el lugar para que se introduzcan en el suelo a medida que se descomponen. [25]

El compost secuestra el carbono en una forma estable (de difícil acceso). Los agricultores que se dedican al carbono lo esparcen sobre la superficie del suelo sin labrar. [25] Un estudio de 2013 descubrió que una sola aplicación de compost aumentó significativamente y de manera duradera el almacenamiento de carbono en los pastizales entre un 25 y un 70 %. El secuestro continuo probablemente se debió a una mayor retención de agua y a la "fertilización" por la descomposición del compost. Ambos factores favorecen una mayor productividad. Ambos sitios evaluados mostraron grandes aumentos en la productividad de los pastizales: un aumento del forraje del 78 % en un sitio de valle más seco, mientras que un sitio costero más húmedo registró un aumento promedio del 42 % .
4y N
2Las emisiones de O y de CO2 no aumentaron significativamente. Los flujos de metano fueron insignificantes .
2Las emisiones de O de los pastizales templados modificados con fertilizantes químicos y estiércol fueron órdenes de magnitud más altas. [29] Otro estudio descubrió que los pastizales tratados con 0,5" de abono comercial comenzaron a absorber carbono a una tasa anual de casi 1,5 toneladas/acre y continuaron haciéndolo en los años posteriores. Hasta 2018, este estudio no se había replicado. [26]

Trabajando con biocarbón y terra preta

La mezcla de biocarbón quemado anaeróbicamente con el suelo permite secuestrar aproximadamente el 50% del carbono de la biomasa. A nivel mundial, hasta el 12% de las emisiones de carbono antropogénicas derivadas del cambio de uso de la tierra (0,21 gigatoneladas) se pueden compensar anualmente en el suelo, si se reemplaza la tala y quema por la tala y carbonización . Los desechos agrícolas y forestales podrían añadir unas 0,16 gigatoneladas al año. La producción de biocombustibles a partir de biomasa moderna puede producir un subproducto de biocarbón mediante pirólisis que secuestra 30,6 kg por cada gigajulio de energía producida. El carbono secuestrado en el suelo se mide de forma fácil y verificable. [30]

Ajuste del tipo de cultivo

Los cultivos de cobertura son especies de rápido crecimiento que se plantan para proteger los suelos de la erosión eólica e hídrica durante la temporada baja. El cultivo de cobertura puede incorporarse al suelo para aumentar la materia orgánica del mismo. Los cultivos de cobertura de leguminosas también pueden producir una pequeña cantidad de nitrógeno. No se debe aumentar el contenido de carbono de un suelo sin asegurarse también de que la cantidad relativa de nitrógeno también aumenta para mantener un ecosistema de suelo saludable.

Los cultivos perennes ofrecen potencial para secuestrar carbono cuando se cultivan en sistemas multicapa. Un sistema utiliza cultivos básicos perennes que crecen en árboles análogos al maíz y los frijoles, o en vides, palmeras y plantas herbáceas perennes. [31]

Métodos utilizados en silvicultura

Repoblación forestal

Tanto la silvicultura como la agricultura son actividades humanas basadas en la tierra que en conjunto contribuyen aproximadamente a un tercio de las emisiones de gases de efecto invernadero del mundo. [32] Hay un gran interés en la reforestación, pero en lo que respecta al cultivo de carbono, la mayor parte de esa oportunidad de reforestación estará en pequeñas parcelas con árboles plantados por propietarios individuales de tierras a cambio de los beneficios proporcionados por los programas de cultivo de carbono. [33] La silvicultura en el cultivo de carbono puede ser tanto reforestación, que es restaurar bosques en áreas que fueron deforestadas , como forestación , que sería plantar bosques en áreas que históricamente no estaban forestadas. [4] No todos los bosques secuestrarán la misma cantidad de carbono. El secuestro de carbono depende de varios factores que pueden incluir la edad del bosque, el tipo de bosque, la cantidad de biodiversidad, las prácticas de manejo que experimenta el bosque y el clima. [34] [35] A menudo se piensa que la biodiversidad es un beneficio secundario del cultivo de carbono, pero en los ecosistemas forestales, el aumento de la biodiversidad puede aumentar la tasa de secuestro de carbono y puede ser una herramienta en el cultivo de carbono y no solo un beneficio secundario. [35]

Cultivo de bambú

Un bosque de bambú almacenará menos carbono total que la mayoría de los tipos de bosque maduro. Sin embargo, puede almacenar una cantidad total de carbono similar a la de las plantaciones de caucho y los huertos de árboles frutales, y puede superar el carbono total almacenado en agroforesterías , plantaciones de aceite de palma , pastizales y matorrales. [36] Una plantación de bambú secuestra carbono a un ritmo más rápido que un bosque maduro o una plantación de árboles. [37] Sin embargo, se ha descubierto que solo las plantaciones nuevas o las plantaciones con gestión activa secuestrarán carbono a un ritmo más rápido que los bosques maduros. [38] En comparación con otras especies de árboles de rápido crecimiento, el bambú solo es superior en su capacidad de secuestrar carbono si se cosecha de forma selectiva. [39] Los bosques de bambú tienen un potencial especialmente alto de secuestro de carbono si el material vegetal cultivado se convierte en productos duraderos que mantienen el carbono en el material vegetal durante un largo período porque el bambú crece rápidamente y vuelve a crecer con fuerza después de una cosecha anual. [36] [40]

Si bien el bambú tiene la capacidad de almacenar carbono como biomasa en el material cultivado, más de la mitad del carbono secuestrado por el bambú se almacenará como carbono en el suelo. [40] El carbono secuestrado en el suelo por el bambú se almacena en los rizomas y las raíces, que es biomasa que permanecerá en el suelo después de que el material vegetal sobre el suelo se coseche y se almacene a largo plazo. [37] El bambú se puede plantar en tierras subóptimas no aptas para el cultivo de otros cultivos y los beneficios incluirían no solo el secuestro de carbono, sino también la mejora de la calidad de la tierra para futuros cultivos y la reducción de la cantidad de tierra sujeta a la deforestación. [37] El uso del comercio de emisiones de carbono también está disponible para los agricultores que usan el bambú para obtener créditos de carbono en tierras que de otro modo no se cultivarían. [37] Por lo tanto, el cultivo de madera de bambú puede tener un potencial significativo de secuestro de carbono. [41] [42] [43]

Costos e incentivos financieros

Muchos factores afectan los costos del secuestro de carbono, incluida la calidad del suelo , los costos de transacción y diversas externalidades como fugas y daños ambientales imprevistos. Debido a que la reducción del CO atmosférico
2es una preocupación a largo plazo: los agricultores pueden mostrarse reacios a adoptar técnicas agrícolas más costosas cuando no existe un beneficio claro para el cultivo, el suelo o la economía.

Los métodos de cultivo de carbono pueden tener costos adicionales. A veces, los propietarios de tierras individuales reciben incentivos para utilizar métodos de cultivo de carbono a través de políticas gubernamentales. [5] Los gobiernos de Australia y Nueva Zelanda están considerando permitir a los agricultores vender créditos de carbono una vez que documenten que han aumentado suficientemente el contenido de carbono del suelo. [21] [44] [45] [46] [47] [48]

Las prácticas aprobadas pueden hacer que los agricultores sean elegibles para recibir fondos federales. No todas las técnicas de cultivo de carbono han sido recomendadas. [26]

Desafíos

La agricultura de carbono no está exenta de desafíos y desventajas. Cuando la restauración de ecosistemas se utiliza como una forma de agricultura de carbono, puede haber una falta de conocimiento que sea desventajosa en la planificación del proyecto. [7] Los servicios ecosistémicos son a menudo un beneficio secundario de la restauración de ecosistemas junto con la agricultura de carbono, pero a menudo los servicios ecosistémicos se ignoran en la planificación del proyecto porque, a diferencia del secuestro de carbono, no es un producto global que pueda comercializarse. [7] Se debe investigar si los métodos de secuestro adicionales de la agricultura de carbono pueden afectar los servicios ecosistémicos y de qué manera, para determinar cómo los diferentes métodos y estrategias afectarán el valor de un servicio ecosistémico en áreas particulares. [7] Una preocupación a tener en cuenta es que si las políticas y los incentivos solo apuntan al secuestro de carbono, entonces la agricultura de carbono podría en realidad ser perjudicial para los ecosistemas . [7] La ​​agricultura de carbono podría causar inadvertidamente un aumento de la tala de tierras y los monocultivos cuando la diversidad de especies no es un objetivo del proyecto de paisajes, por lo que se deben intentar equilibrar los objetivos de la agricultura de carbono y la biodiversidad . [7]

Los críticos dicen que la agricultura regenerativa relacionada no puede adoptarse lo suficiente como para que tenga importancia o que podría reducir los precios de las materias primas. El impacto del aumento del carbono del suelo en el rendimiento aún está por determinar. [ cita requerida ]

Otra crítica dice que las prácticas de siembra directa pueden aumentar el uso de herbicidas, disminuyendo o eliminando los beneficios del carbono. [26]

El compostaje no es una técnica aprobada por el NRCS y sus impactos sobre las especies nativas y las emisiones de gases de efecto invernadero durante la producción no se han resuelto por completo. Además, los suministros de compost comercial son demasiado limitados para cubrir grandes extensiones de tierra. [26]

La agricultura de carbono puede tener en cuenta cuestiones relacionadas, como la degradación de las aguas subterráneas y superficiales. [2]

Conceptos relacionados

Agricultura climáticamente inteligente

La agricultura climáticamente inteligente (CSA) (o agricultura resiliente al clima) es un conjunto de métodos agrícolas que tiene tres objetivos principales con respecto al cambio climático . [49] [50] En primer lugar, utilizan métodos de adaptación para responder a los efectos del cambio climático en la agricultura (esto también crea resiliencia al cambio climático ). En segundo lugar, apuntan a aumentar la productividad agrícola y garantizar la seguridad alimentaria para una población mundial en crecimiento . En tercer lugar, intentan reducir las emisiones de gases de efecto invernadero de la agricultura tanto como sea posible (por ejemplo, siguiendo enfoques de agricultura de carbono). La agricultura climáticamente inteligente funciona como un enfoque integrado para gestionar la tierra. Este enfoque ayuda a los agricultores a adaptar sus métodos agrícolas (para criar ganado y cultivos ) a los efectos del cambio climático . [50]

Carbono azul

El carbono azul es un concepto dentro de la mitigación del cambio climático que se refiere a "flujos y almacenamiento de carbono impulsados ​​biológicamente en sistemas marinos que son susceptibles de gestión". [51] : 2220  Más comúnmente, se refiere al papel que pueden desempeñar las marismas , los manglares y las praderas marinas en el secuestro de carbono . [51] : 2220  Estos ecosistemas pueden desempeñar un papel importante para la mitigación del cambio climático y la adaptación basada en ecosistemas . Sin embargo, cuando los ecosistemas de carbono azul se degradan o se pierden, liberan carbono a la atmósfera, lo que aumenta las emisiones de gases de efecto invernadero . [51] : 2220 

Por país o región

Australia

En 2011, Australia inició un programa de límites máximos y comercio de emisiones . Los agricultores que capturan carbono pueden vender créditos de carbono a empresas que necesitan compensaciones de carbono . [25] El Plan de Acción Directa del país afirma que "la mayor oportunidad para que el CO2
2En Australia, la reducción de emisiones se logra mediante el biosecuestro en general y, en particular, mediante la reposición de carbono en el suelo. En estudios de parcelas de prueba realizados durante 20 años, se observó un aumento de la actividad microbiana cuando los agricultores incorporaron materia orgánica o redujeron la labranza. Los niveles de carbono en el suelo entre 1990 y 2006 disminuyeron un 30% en promedio con cultivos continuos. La incorporación de materia orgánica por sí sola no fue suficiente para generar carbono en el suelo. Para lograrlo, también fue necesario agregar nitrógeno , fósforo y azufre . [43]

Francia

El mayor esfuerzo internacional para promover la agricultura de carbono es el "cuatro por mil", encabezado por Francia. Su objetivo es aumentar el carbono del suelo en un 0,4% anual mediante cambios en la agricultura y la silvicultura. [26]

América del norte

En 2014, más del 75% de las tierras de cultivo de las praderas canadienses habían adoptado la "labranza de conservación" y más del 50% habían adoptado la labranza cero . [52] Veinticinco países se comprometieron a adoptar la práctica en las conversaciones sobre el clima de París de diciembre de 2015. [25] En California, varios Distritos de Conservación de Recursos (RCD) apoyan las asociaciones locales para desarrollar e implementar la agricultura de carbono, [2] En 2015, la agencia que administra el intercambio de créditos de carbono de California comenzó a otorgar créditos a los agricultores que compostan las tierras de pastoreo. [25] En 2016, Chevrolet se asoció con el Departamento de Agricultura de los EE. UU. (USDA) para comprar 40 000 créditos de carbono a los ganaderos en 11 000 acres de labranza cero. La transacción equivale a retirar 5000 automóviles de la carretera y fue la más grande hasta la fecha en los EE. UU. [25] En 2017, varios estados de EE. UU. aprobaron una legislación en apoyo de la agricultura de carbono y la salud del suelo . [53]

Otros estados están considerando programas similares. [53]

Véase también

Referencias

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