Estrategias de manejo de cultivos cubierta para optimizar el uso de agua y nitrógeno, así como el control de malas hierbas

El uso de cultivos cubierta invernales (CC) en rotaciones anuales en sustitución a un barbecho durante el periodo entre cultivos es una estrategia que ha demostrado ser capaz de aumentar la sostenibilidad en muchos de los sistemas de cultivo. A pesar de sus múltiples beneficios que van desde la mejora de la calidad del suelo, el reciclaje de nutrientes o control de malas hierbas (MH), el uso de CC sigue siendo minoritario. Una mejora de la comprensión en su manejo permitiría maximizar sus beneficios y extender su uso. En este trabajo han sido explorados dos aspectos del manejo de los CC en sistemas de regadío entre cultivos comerciales de verano: la fecha y el método de terminación en primavera, y su impacto en diferentes variables del sistema planta-suelo. Para ello, se han realizado tres ensayos experimentales de campo de dos años de duración cada uno. En dos de estos ensayos el CC fue una mezcla cebada/veza (Hordeum vulgare L./Vicia sp.). El otro trabajo experimental fue desarrollado igualmente a lo largo de dos campañas, pero ubicado en un ensayo de larga duración con CC (cebada, veza y suelo desnudo (SD)). Los ensayos se localizaron en Aranjuez (Madrid), clima Mediterráneo semiárido, siendo los cultivos comerciales de verano empleados maíz (Zea mays L.) y girasol (Helianthus annuus L.). Además, el impacto de la fecha de terminación fue confirmado en otro trabajo en el que mediante la calibración y validación del modelo de balances de agua y nutrientes WAVE se evaluaron múltiples escenarios de manejo de CC. También permitió evaluar el impacto de los CC y su manejo en condiciones de cambio climático. En uno de los ensayos, un retraso en la fecha de terminación del CC condujo a una mayor cantidad de residuo en superficie y más resistente a la descomposición. Los CC mostraron su capacidad de reciclaje de nutrientes que fue potenciada por una fecha tardía de terminación. Sin embargo, esta fecha tardía condujo a un mayor agotamiento de nutrientes del suelo. Igualmente, condujo a un mayor agotamiento de agua en el suelo que no se vio compensado por una reducción en la evaporación. El trabajo de modelización confirmó la competencia con el cultivo comercial por parte del CC que se puede ver agravada con una terminación tardía y que es crucial en escenarios con baja disponibilidad de agua y nutrientes en el suelo. Además, bajo condiciones de cambio climático, los CC potenciaron el beneficio de control de la lixiviación manteniendo los niveles de competencia con el cultivo comercial. En el ensayo integrado dentro del experimento de larga duración se estudió el impacto de los CC y su fecha de terminación en el control de MH. Ambas especies redujeron la densidad de MH frente a un SD en primavera. Sin embargo, la fecha de terminación solo tuvo impacto uno de los dos años, en que una fecha tardía supuso un retraso de la emergencia de MH. Por otro lado, el banco de semillas realizado tras 10 años de ensayo con CC confirmó el control de los CC sobre algunas especies (i.e. Xanthium spinosum L.), pero advirtió que el control de MH por los CC es incompleto, por lo que deben ser usados como una herramienta más en un manejo integrado. La terminación del CC con roller-crimper dejó el residuo en superficie como acolchado y permitió preservar la humedad en el suelo en primavera y controlar de forma eficiente las MH en verano en comparación con la incorporación de residuos. El uso de roller-crimper sin glifosato resultó ineficaz uno de los dos años conduciendo a un menor rendimiento del cultivo comercial. Esta menor productividad se tradujo en un mayor riesgo económico para el agricultor. Los resultados del segundo año sugirieron que el uso de roller-crimper permitiría ahorrar labores de post-emergencia estivales ya que fue menos dependiente de ellas que la incorporación de residuos para obtener valores de productividad competitivos y valores de eficiencia de uso de N altos. Los resultados de N en el residuo del CC presente tras la cosecha del maíz sugirieron que el uso de métodos de terminación que dejan el residuo en superficie debe tener en cuenta el aprovechamiento de ese N residual para evitar su lixiviación en otoño. Los CC pueden reducir el consumo energético frente a un sistema convencional si su introducción en la rotación supone un ahorro en la dosis de fertilizante del cultivo comercial. En comparación con el enterrado del residuo, el roller-crimper supuso un consumo energético 43% menor debido a la disminución de laboreo. Ese ahorro en fertilizante puede conducir a que el coste económico total sea también inferior. La elección de labores que reduzcan el uso de herbicidas supondría un ahorro económico y disminuiría los riesgos asociados al uso excesivo de agroquímicos. La terminación inefectiva por parte del roller-crimper sin apoyo de glifosato condujo a un mayor riesgo en el retorno de beneficios neto con respecto a otros métodos de terminación. ----------ABSTRACT---------- The use of winter cover crops (CC) in annual rotations replacing a fallow during the intercropping period is a strategy that has proven to be capable of increasing sustainability in many cropping systems. Despite their multiple environmental benefits, the CC use remains low. An improvement of the understanding in its management would allow to maximize their benefits and extend their use. In this work, two CC management aspects have been explored: the termination date and the termination method in spring. Their impact on different variables of the plant-soil system (residue quantity and quality, soil water and N content, weed control) has been studied. To achieve this, two two-year trials were carried out in which the CC was a barley / vetch (Hordeum vulgare L. /Vicia sp.) mixture. Another two-year trial was performed, but located in a long-term CC experiment. The trials were located in Aranjuez (Madrid), under semiarid Mediterranean climate. The commercial summer crops were corn (Zea mays L.) and sunflower (Helianthus annuus L.). In other work, the water and nutrient balance model WAVE was calibrated and validated. Subsequently, it allowed to evaluate different CC scenarios in current climate conditions and climate change conditions. In one trial, the CC termination date delay led to a greater surface mulch amount and more resistant to decomposition. The CC showed their nutrient recycling ability that was enhanced by a late termination date. However, this late date led to a greater soil nutrients depletion, and to a greater soil water depletion that was not compensated by a reduction in evaporation. The modeling work confirmed the pre-emptive competition of CC with the commercial crop that can be aggravated with a late termination, and can be harmful in low soil water and nutrient availability scenarios. In addition, under climate change conditions, CC enhanced the leaching control while maintaining the levels of competition with the commercial crop. In the trial integrated within the long-term experiment, both CC species reduced weed density compared to fallow in spring. However, the termination date only had an impact on one of the years, in which a late date meant a weed emergency delay. On the other hand, the weed seed bank performed after 10 years of CC rotation confirmed the control of CC over some weed species (e.g. Xanthium spinosum L.), but warned that the weed control by CC is incomplete, so they must be used as a tool in integrated management. The use of roller-crimper as a termination method left the CC residue as mulch and allowed to preserve soil moisture in spring and to control weeds in summer compared to the residue incorporation method. The roller-crimper use without glyphosate was ineffective one of the two years leading to a lower corn yield. The second year, results suggested that the roller-crimper use would save summer postemergency labors because it was less dependent on them than the residue incorporation method to get a competitive yield and high N use efficiency values. The N contained in the CC residue in the soil after corn harvest suggested that the CC termination methods leaving the residue on the surface must take into account the use of that residual N to avoid leaching during the fall period. The CC can reduce the energy consumption compared to a conventional system if they allow a reduction in the fertilization dose for the commercial crop. In comparison with the residue incorporation method, the roller-crimper use resulted in a 43% lower energy consumption due to the decrease in tillage operations. This fertilizer saving can lead as well to a lower total economic cost. The choice of labors that reduce the herbicides use would result in economic savings and reduce the risks associated with excessive use of agrochemicals. The ineffective termination by the roller-crimper without glyphosate is a management that led to a greater risk in the return of net benefits compared to other CC termination methods.