El cultivo de carbono es el nombre de una variedad de métodos agrícolas destinados a secuestrar el carbono atmosférico en el suelo y en las raíces de los cultivos, la madera y las hojas. El objetivo de la agricultura de carbono es aumentar la velocidad a la que el carbono se secuestra en el suelo y el material vegetal con el objetivo de crear una pérdida neta de carbono de la atmósfera. [1] Aumentar el contenido de materia orgánica del suelo puede ayudar al crecimiento de las plantas, aumentar el contenido total de carbono, mejorar la capacidad de retención de agua del suelo [2] y reducir el uso de fertilizantes [3] . [4]A partir de 2016, las variantes del 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 mundiales. [5] [6] Además de las actividades agrícolas, la gestión forestal también es una herramienta que se utiliza en el cultivo de carbono. [7] La práctica del cultivo de carbono a menudo es realizada por propietarios de tierras individuales a quienes se les da incentivos para usar e integrar métodos que secuestrarán carbono a través de políticas creadas por los gobiernos. [8] Los métodos de cultivo de carbono normalmente tendrán un costo, lo que significa que los agricultores y propietarios de tierras normalmente necesitan una forma en la que puedan beneficiarse del uso del cultivo de carbono y los diferentes gobiernos tendrán diferentes programas.[8]
Las posibles alternativas de secuestro al cultivo de carbono incluyen la depuración de CO2 del aire con máquinas ( captura directa de aire ); fertilizar los océanos para provocar la proliferación de algas que después de la muerte transportan carbono al fondo del mar [9] , almacenar el dióxido de carbono emitido por la generación de electricidad; y tipos de rocas que trituran y extienden, como el basalto, que absorben carbono atmosférico. [4] Las técnicas de manejo de la tierra que pueden combinarse con la agricultura incluyen plantar / restaurar bosques, enterrar el biocarbón producido por biomasa convertida anaeróbicamente y restaurar humedales. (Los lechos de carbón son los restos de marismas y turberas ). [10]
Descripción general
Carbono del suelo
En parte, se cree que el carbono del suelo se acumula cuando la materia orgánica en descomposición se mezcla físicamente con el suelo. [11] Las raíces pequeñas mueren y se descomponen mientras la planta está viva, depositando carbono debajo de la superficie. [12] Más recientemente, se ha enfatizado el papel de las plantas vivas donde se libera carbono a medida que crecen las plantas. [13] Los suelos pueden contener hasta un cinco por ciento 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. [14] Aproximadamente el 90% de esto se estabiliza mediante asociaciones minerales-orgánicas. [15]
Al menos treinta y dos prácticas del Servicio de Conservación de Recursos Naturales (NRCS) mejoran la salud del suelo y capturan carbono, junto con importantes beneficios colaterales: mayor retención de agua, función hidrológica, biodiversidad y resiliencia. Las prácticas aprobadas pueden hacer que los agricultores sean elegibles para recibir fondos federales. No se han recomendado todas las técnicas de cultivo de carbono. [4] El cultivo de carbono puede considerar cuestiones relacionadas como la degradación de las aguas subterráneas y superficiales. [2]
Por sector
Silvicultura
La silvicultura y la agricultura son actividades humanas basadas en la tierra que se suman para contribuir con aproximadamente un tercio de las emisiones de gases de efecto invernadero del mundo. [16] Existe un gran interés en la reforestación, pero en lo que respecta al cultivo de carbono, la mayor parte de esa oportunidad de reforestación será en pequeñas parcelas con árboles plantados por propietarios de tierras individuales a cambio de los beneficios proporcionados por los programas de cultivo de carbono. [17] La silvicultura en el cultivo de carbono puede ser tanto la reforestación, que es restaurar bosques en áreas que fueron deforestadas , como la forestación, que sería plantar bosques en áreas que históricamente no fueron forestadas. [7] No todos los bosques captarán 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. [18] [19] A menudo se piensa que la biodiversidad es un beneficio secundario del cultivo de carbono, pero en los ecosistemas forestales una mayor 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. [19]
Bambú
Un bosque de bambú almacena 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, y puede superar el carbono total almacenado en los agroforestales , plantaciones de aceite de palma , pastizales y matorrales. [20] Las plantaciones de bambú capturan carbono a un ritmo más rápido que un bosque maduro o una plantación de árboles. [21] Aunque se ha encontrado que solo las plantaciones nuevas o con manejo activo secuestrarán carbono a un ritmo más rápido que los bosques maduros. [22] En comparación con otras especies de árboles que, como el bambú, crecen rápidamente, el bambú solo es superior en su capacidad para secuestrar carbono si se cosecha de forma selectiva. [23] 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 período prolongado porque el bambú crece rápidamente y crece bien con el rebrote después de un cultivo anual. . [20] [24] Si bien el bambú brinda la capacidad de almacenar carbono como biomasa en el material cultivado, más de la mitad del secuestro de carbono realizado por el bambú almacenará carbono en el suelo. [24] El carbono secuestrado en el suelo por el bambú es almacenado por los rizomas y las raíces, que es la biomasa que permanecerá en el suelo después de que el material vegetal sobre el suelo se recolecte y se almacene a largo plazo. [21] El bambú se puede plantar en tierras subóptimas que no podrían cultivar otras plantas de cultivo y el beneficio incluiría no solo el secuestro de carbono sino que mejoraría la calidad de la tierra para cultivos futuros y reduciría la cantidad de tierra sujeta a deforestación. [21] El uso del comercio de emisiones de carbono también está disponible para los agricultores que utilizan bambú para obtener créditos de carbono en tierras que de otro modo no serían cultivadas. [21]
Por lo tanto, el cultivo de madera de bambú puede tener un potencial significativo de secuestro de carbono. [25] [26] [27]
Sistemas a base de agua
Carbono azul se refiere al secuestro potencial de dióxido de carbono que puede ocurrir tanto en ambientes costeros como marinos para el carbono de biomasa viva o no viva. [28] [29] Los ambientes costeros que son de interés para el secuestro de carbono incluyen bosques de manglares , praderas de pastos marinos y marismas , que son todos ambientes costeros con vegetación. [28] El área global de ecosistemas costeros con vegetación es bastante pequeña, más pequeña que el área global total de bosques terrestres, pero tendrán un mayor secuestro de carbono a largo plazo al atrapar sedimentos.
Cultivo de algas
El cultivo de algas a gran escala (llamado " forestación oceánica ") podría secuestrar grandes cantidades de carbono. [30] Las algas silvestres secuestran una gran cantidad de carbono a través de partículas disueltas de materia orgánica que se transportan a los fondos marinos profundos del océano, donde quedarán enterradas y permanecerán durante largos períodos de tiempo. [31] Actualmente, el cultivo de algas marinas se realiza para la cosecha, ya que las algas marinas tienen varios usos cada vez mayores como alimento, medicina y biocombustible. [31] Con respecto al cultivo de carbono, el crecimiento potencial de algas marinas para el cultivo de carbono haría que las algas recolectadas fueran transportadas a las profundidades del océano para su entierro a largo plazo. [31] El cultivo de algas marinas ha atraído la atención dado el limitado espacio terrestre disponible para las prácticas de cultivo de carbono. [31] Actualmente, el cultivo de algas se produce principalmente en las zonas costeras del Pacífico asiático, donde ha sido un mercado en rápido crecimiento. [31] La forestación de solo el 9% del océano podría secuestrar 53 mil millones de toneladas de dióxido de carbono al año. {{ Cita requerida }} El Informe especial del IPCC sobre el océano y la criosfera en un clima cambiante recomienda "mayor atención a la investigación" como táctica de mitigación. [32]
Restauración de humedales
Los humedales se crean cuando el agua se desborda en un suelo con mucha vegetación, lo que hace que las plantas se adapten a un ecosistema inundado. [33] Los humedales pueden existir en tres regiones diferentes. [34] Los humedales marinos se encuentran en áreas costeras poco profundas, los humedales de marea también son costeros pero se encuentran más hacia el interior, y los humedales sin mareas se encuentran tierra adentro y no tienen los efectos de las mareas. El suelo de los humedales es un importante sumidero de carbono; El 14,5% del carbono del suelo del mundo se encuentra en los humedales, mientras que solo el 5,5% de la tierra del mundo está compuesta por humedales. [35] Los humedales no solo son un gran sumidero de carbono, sino que tienen muchos otros beneficios, como recolectar agua de inundación, filtrar el aire y los contaminantes del agua y crear un hogar para numerosas aves, peces, insectos y plantas. [34]
El cambio climático podría alterar el almacenamiento de carbono del suelo y cambiarlo de un sumidero a una fuente. [36] Con el aumento de las temperaturas viene un aumento de los gases de efecto invernadero de los humedales, especialmente en lugares con permafrost . Cuando este permafrost se derrite, aumenta el oxígeno y el agua disponibles en el suelo. [36] Debido a esto, las bacterias en el suelo crearían grandes cantidades de dióxido de carbono y metano para ser liberadas a la atmósfera. [36]
Las turberas contienen aproximadamente el 30 por ciento del carbono de nuestro ecosistema. [37] Cuando los humedales se drenan para tierras agrícolas y urbanización, debido a que las turberas son tan vastas, grandes cantidades de carbono se descomponen y emiten CO2 a la atmósfera. [37] La pérdida de una turbera podría producir potencialmente más carbono que entre 175 y 500 años de emisiones de metano. [38]
Si bien el vínculo entre el cambio climático y los humedales aún no se conoce por completo, pronto se determinará mediante la eliminación futura de los humedales. [36] Tampoco está claro cómo los humedales restaurados manejan el carbono sin dejar de ser una fuente contribuyente de metano. Sin embargo, la preservación de estas áreas ayudaría a prevenir una mayor liberación de carbono a la atmósfera. [37]
Agricultura
En comparación con la vegetación natural , los suelos de las tierras de cultivo se reducen en carbono orgánico del suelo (COS). Cuando un suelo se convierte de terreno natural o seminatural, como bosques , bosques, pastizales , estepas y sabanas , el contenido de COS en el suelo se reduce en aproximadamente un 30–40%. [39] La pérdida de carbono a través de prácticas agrícolas puede eventualmente conducir a la pérdida de suelo apto para la agricultura. [40] La pérdida de carbono del suelo se debe a la eliminación de material vegetal que contiene carbono, a través de la cosecha. Cuando cambia el uso de la tierra, 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. [41] La disminución puede contrarrestarse aumentando la entrada de carbono. Esto se puede hacer a través de varias estrategias, por ejemplo, dejando los residuos de la cosecha en el campo, utilizando estiércol o cultivos perennes rotativos . [42] Los cultivos perennes tienen una mayor fracción de biomasa subterránea, lo que aumenta el contenido de COS. [39] A nivel mundial, se estima que los suelos contienen> 8.580 gigatoneladas de carbono orgánico, aproximadamente diez veces la cantidad en la atmósfera y mucho más que en la vegetación. [43]
La modificación de las prácticas agrícolas es un método reconocido de secuestro de carbono, ya que el suelo puede actuar como un sumidero de carbono efectivo que compensa hasta un 20% de las emisiones de dióxido de carbono de 2010 anualmente. [44] La agricultura ecológica y las lombrices de tierra pueden compensar con creces el exceso de carbono anual de 4 Gt / año. [45]
Los métodos de reducción de emisiones de carbono en la agricultura se pueden agrupar en dos categorías: reducir y / o desplazar las emisiones y mejorar el secuestro de carbono . Las reducciones incluyen el aumento de la eficiencia de las operaciones agrícolas (por ejemplo, equipos que consumen menos combustible) y la interrupción del ciclo natural del carbono . Las técnicas efectivas (como la eliminación de la quema de rastrojos ) pueden tener un impacto negativo en otras preocupaciones ambientales (mayor uso de herbicidas para controlar las malezas que no se destruyen con la quema).
Biochar / terra preta
Mezclar biocarbón quemado anaeróbicamente en el suelo secuestra aproximadamente el 50% del carbono en la biomasa. A nivel mundial, hasta el 12% de las emisiones antropogénicas de carbono derivadas del cambio de uso de la tierra (0,21 gigatoneladas) se pueden compensar anualmente en el suelo, si la tala y quema se reemplaza por tala y carbón . Los desechos agrícolas y forestales podrían agregar alrededor de 0,16 gigatoneladas / año. La producción de biocombustible utilizando 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. [10]
Labranza
El cultivo de carbono minimiza la alteración de los suelos durante el ciclo de siembra / cultivo / cosecha. La labranza se evita utilizando sembradoras o técnicas similares. [46] El ganado puede pisotear y / o comer los restos de un campo cosechado. [3] La reducción o la interrupción completa de la labranza creará un aumento en las concentraciones de carbono del suelo de la capa superficial del suelo. [40] 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, reduciendo así el rendimiento. [6]
Pastoreo de ganado
El ganado, como todos los animales, es un productor neto de carbono. Los rumiantes como las vacas y las ovejas producen no solo CO 2 , sino también metano debido a los microbios que residen en su sistema digestivo. Una pequeña cantidad de carbono se puede secuestrar 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 varios potreros (tan a menudo como a diario), los potreros pueden descansar / recuperarse entre los períodos de pastoreo. Este patrón produce pastizales estables con mucho forraje. [3] Las gramíneas anuales tienen raíces menos profundas y mueren una vez que se pastorean. El pastoreo rotacional conduce a la sustitución de plantas anuales por plantas perennes con raíces más profundas, que pueden recuperarse después del pastoreo. Por el contrario, permitir que los animales se extiendan por un área grande durante un período prolongado puede destruir los pastizales. [4]
La silvopastura implica el pastoreo del ganado bajo la cubierta de árboles, con árboles lo suficientemente separados para permitir que la luz solar adecuada alimente la hierba. [47] Por ejemplo, una finca en México plantó árboles nativos en un prado de 22 hectáreas (54 acres). Esto se convirtió en una exitosa lechería orgánica. La operación se convirtió en una granja de subsistencia, obteniendo ingresos de la consultoría / capacitación de otros en lugar de la producción de cultivos. [5]
Mantillo orgánico
El mantillo cubre el suelo alrededor de las plantas con un mantillo de astillas de madera o paja. Alternativamente, los residuos de cultivos se pueden dejar en su lugar para que ingresen al suelo mientras se descompone. [3]
Compost
El compost secuestra carbono en una forma estable (de difícil acceso). Los productores de carbono lo esparcen por la superficie del suelo sin labrar. [3] Un estudio de 2013 encontró que una sola aplicación de abono aumentó de manera significativa y duradera el almacenamiento de carbono en los pastizales entre un 25% y un 70%. La continuación del secuestro probablemente se debió a una mayor retención de agua y "fertilización" por descomposición del compost. Ambos factores apoyan una mayor productividad. Ambos sitios evaluados mostraron grandes aumentos en la productividad de los pastizales: un aumento de forraje del 78% en un sitio de valle más seco, mientras que un sitio costero más húmedo promedió un aumento del 42%. CH
4y N
2O y las emisiones no aumentaron significativamente. Los flujos de metano fueron insignificantes. Suelo N
2Las emisiones de O de los pastizales templados modificados con fertilizantes químicos y abonos fueron órdenes de magnitud mayores. [48] Otro estudio encontró 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. A partir de 2018, este estudio no se había replicado. [ 4]
Tipo de cultivo
Los cultivos de cobertura son especies de crecimiento rápido que se plantan para proteger los suelos de la erosión del viento y el agua durante la temporada de crecimiento. El cultivo de cobertura puede incorporarse al suelo para aumentar la materia orgánica del suelo. Los cultivos de cobertura de leguminosas también pueden producir una pequeña cantidad de nitrógeno. El contenido de carbono de un suelo no debe aumentarse sin asegurarse también de que la cantidad relativa de nitrógeno también aumente para mantener un ecosistema de suelo saludable.
Los cultivos perennes ofrecen potencial para secuestrar carbono cuando se cultivan en sistemas de varias capas. Un sistema utiliza cultivos básicos perennes que crecen en árboles análogos al maíz y frijoles, o enredaderas, palmeras y plantas herbáceas perennes. [49]
Desafíos
El cultivo de carbono no está exento de desafíos o desventajas. Cuando la restauración de ecosistemas se utiliza como una forma de cultivo de carbono, puede haber una falta de conocimiento que sea desventajosa en la planificación del proyecto. [50] Los servicios de los ecosistemas son a menudo un beneficio secundario de restaurar los ecosistemas junto con el cultivo de carbono, pero a menudo los servicios de los ecosistemas se ignoran en la planificación de proyectos porque, a diferencia del secuestro de carbono, no es un producto global que pueda comercializarse. [50] Debería investigarse si los métodos adicionales de secuestro de la agricultura de carbono pueden afectar los servicios de los ecosistemas y cómo los diferentes métodos y estrategias afectarán el valor de un servicio de los ecosistemas en áreas particulares. [50] Una preocupación a tener en cuenta es que si las políticas y los incentivos solo tienen como objetivo el secuestro de carbono, el cultivo de carbono podría ser realmente perjudicial para los ecosistemas. [50] El cultivo de carbono podría provocar inadvertidamente un aumento del desmonte y los monocultivos cuando la diversidad de especies no es un objetivo del proyecto de paisajes, por lo que debería intentarse equilibrar los objetivos del cultivo de carbono y la biodiversidad. [50]
Los críticos dicen que la agricultura regenerativa relacionada no puede adoptarse lo suficiente como para importar o que podría reducir los precios de las materias primas. El impacto del aumento de carbono del suelo en el rendimiento aún no se ha resuelto. [ cita requerida ]
Otra crítica dice que las prácticas de labranza cero pueden aumentar el uso de herbicidas, disminuyendo o eliminando los beneficios del carbono. [4]
El compostaje no es una técnica aprobada por 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 comerciales de compost son demasiado limitados para cubrir grandes extensiones de tierra. [4]
Por país
Australia
En 2011, Australia inició un programa de tope y comercio . Los agricultores que secuestran carbono pueden vender créditos de carbono a empresas que necesitan compensaciones de carbono . [3] El plan de acción directa del país establece "La mayor oportunidad para la OC
2La reducción de emisiones en Australia se produce mediante el secuestro biológico en general y, en particular, la reposición de los carbonos del suelo ". En estudios de parcelas de prueba durante 20 años, se demostró un aumento de la actividad microbiana cuando los agricultores incorporaron materia orgánica o una labranza reducida. Niveles de carbono del suelo desde 1990 –2006 disminuyó en un 30% en promedio bajo cultivo continuo. La incorporación de materia orgánica por sí sola no fue suficiente para generar carbono en el suelo. Para hacerlo, también hubo que agregar nitrógeno , fósforo y azufre . [27]
Francia
El mayor esfuerzo internacional para promover el cultivo de carbono es "cuatro por 1.000", liderado por Francia. Su objetivo es aumentar el carbono del suelo en un 0,4 por ciento por año a través de cambios agrícolas y forestales. [4]
América del norte
Para 2014, más del 75% de las tierras de cultivo de Canadian Prairies habían adoptado la "labranza de conservación" y más del 50% no había adoptado la labranza cero . [51] Veinticinco países se comprometieron a adoptar la práctica en las conversaciones sobre el clima de París de diciembre de 2015 . [3] En California, múltiples Distritos de Conservación de Recursos (RCD) apoyan las asociaciones locales para desarrollar e implementar el cultivo 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 hacen abono en las tierras de pastoreo. [3] En 2016, Chevrolet se asoció con el Departamento de Agricultura de EE. UU. (USDA) para comprar 40.000 créditos de carbono de los ganaderos en 11.000 acres de labranza cero. La transacción equivale a retirar 5.000 automóviles de la carretera y fue la más grande hasta la fecha en los EE. UU. [3] En 2017, varios estados de EE. UU. Aprobaron leyes en apoyo del cultivo de carbono y la salud del suelo . [52]
- California asignó $ 7.5 millones como parte de su Programa de Suelos Saludables. El objetivo es demostrar que "prácticas de gestión específicas secuestran carbono, mejoran la salud del suelo y reducen los gases de efecto invernadero en la atmósfera". El programa incluye mantillo, cultivos de cobertura , compostaje , setos y franjas de protección . [52] Casi la mitad de los condados de California tienen agricultores que trabajan en el cultivo de carbono. [4]
- El Programa de suelos saludables de Maryland apoya la investigación, la educación y la asistencia técnica. [52]
- Massachusetts financia la educación y la capacitación para apoyar la agricultura que regenera la salud del suelo. [52]
- Hawaii creó el Grupo de Trabajo de Cultivo de Carbono para desarrollar incentivos para aumentar el contenido de carbono del suelo. [52] Un proyecto de demostración de 250 acres intentó producir biocombustibles a partir del árbol pongamia . Pongamia agrega nitrógeno al suelo. De manera similar, un rancho tiene 2,000 cabezas de ganado en 4,000 acres, utilizando pastoreo rotativo para construir suelo, almacenar carbono, restaurar la función hidrológica y reducir la escorrentía. [53]
Otros estados están considerando programas similares. [52]
Ver también
- Agroforestería
- Agricultura climáticamente inteligente
- Agricultura regenerativa
- Retroalimentación de carbono del suelo
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enlaces externos
- "Proyecto Marin Carbon" . www.marincarbonproject.org . Consultado el 27 de abril de 2018 .
- COMET-Farm : una herramienta del USDA que estima la huella de carbono de una granja . Los agricultores pueden evaluar varios escenarios de gestión de la tierra para saber cuál es el más adecuado.