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Gramíneas perennes destinadas a biomasa como alternativa en tierras marginales

Gramíneas perennes destinadas a biomasa como alternativa en tierras marginales

Es indiscutible la necesidad de buscar soluciones viables para suelos con baja competitividad agrícola debido a su poca productividad sobre los que, además, por sus características, será más notable la influencia del cambio climático. Estas soluciones deberán ser lo menos dependientes posible de la PAC. Las gramíneas perennes presentan ciertas ventajas en áreas poco productivas en comparación con los cultivos tradicionales. En este artículo se detallan las características de las especies con metabolismo fotosintético C4.

Carlos S. Ciria, Emiliano Maletta y Pilar Ciria. Ingenieros Agrónomos. Investigadores CEDER-Ciemat (Soria), Unidad de Biomasa.

En el contexto actual de la agricultura donde los costes de producción de los cultivos tradicionales en secano (trigo y cebada) cada vez son más elevados, la exigencia de la PAC de diversificación de cultivos es un hecho, el agotamiento de algunos suelos agrícolas con baja fertilidad cada vez es mayor y la cantidad de explotaciones mixtas que combinan agricultura y ganadería extensiva disminuye año tras año, es necesario tener una alternativa viable para que los agricultores obtengan rendimiento de esas tierras poco competitivas y no terminen por abandonarlas.

Según estudios publicados recientemente en Vida Rural (nº 401), el coste de producción de los cultivos herbáceos en secano más importantes en España como son el trigo y la cebada, es de 151,72 y 188,28 €/t respectivamente, sin incluir el coste de empacar, de recoger la paja y la mano de obra familiar. Otros estudios, sitúan el coste en secano de los citados cultivos en 128,49 €/t para el trigo y 140,19 €/t para la cebada en explotaciones de Aragón sin tener en cuenta la mano de obra familiar y los intereses de los capitales propios, y en 159,67 €/t para trigo y 185,39 €/t para cebada sin contar arrendamientos y mano de obra familiar en explotaciones de Navarra.

Dando estas cifras por válidas en la actualidad y sin contar el precio de la renta de la tierra que, en algunos casos como en Castilla y León, llegó a ser de 123 €/ha de media en el año 2013, hay que reseñar que en la semana 38 del año 2015, en la Lonja de Barcelona, se pagaba el trigo panificable con un mínimo del 11% de proteína a 185 €/t y la cebada con peso específico mayor de 64 kg/hl a 174 €/t, dejando unos márgenes muy estrechos para la producción de los citados cultivos.

La nueva PAC ha introducido importantes cambios dentro de los sistemas de producción de las explotaciones, como el criterio de greening en el que se obliga a cada explotación a tener al menos un 5% de superficie de interés ecológico (SIE).

Además, los agricultores que tengan más de 30 hectáreas deberán sembrar tres cultivos como mínimo, donde el mayoritario no supere el 75% de la superficie total y la suma de los dos cultivos mayoritarios no supere el 95%.

Otros dos cambios importantes que ha introducido la nueva PAC son la obligatoriedad de hacer, en cada parcela que figura en la declaración de superficie, al menos una labor al año, y no se contempla tener más de tres años una parcela de barbecho. En este contexto, las gramíneas perennes representan una nueva posibilidad, con bajo coste económico, para cumplir las obligatoriedades de la PAC en tierras marginales, donde la siembra de cultivos tradicionales de secano como el trigo, la cebada o el girasol, con gran variabilidad de éxito interanual, no es viable económicamente.

Por otra parte, no existe costumbre generalizada de rotaciones con cultivos perennes, que en algunos casos son muy beneficiosas para el suelo, como ocurre con las leguminosas las cuales, dependiendo de zonas, tienen baja productividad, difícil venta y bajo precio.

Las especies forrajeras están, principalmente, presentes en secanos muy frescos, como ocurre en la zona norte de España que, ante la desaparición de la cuota láctea, avanza hacia una menor presencia de pastos perennes y, consecuentemente, a la invasión de matorral aumentando cada vez más el riesgo de incendios y las pérdidas de rentabilidad. También hay cierta retracción de la ganadería extensiva, por lo que el uso de estas especies con fines energéticos podría ser una alternativa agrícola viable.

 

Concepto de marginalidad

Según la FAO, tierra marginal es la que tiene limitaciones que, en su conjunto, son graves para la aplicación sostenida de un uso determinado siendo estas limitaciones inducidas por la actividad humana o de manera natural.

Otros estudios usan el término tierras marginales para referirse a espacios abandonados como consecuencia de su escaso valor productivo debido a su baja fertilidad, donde casi no existe horizonte orgánico. También son reconocidas como áreas marginales las zonas donde se presentan limitaciones para el cultivo con las actuales técnicas agrícolas por ser suelos poco potentes, pedregosos, escasos en nutrientes, con poca capacidad de retención de agua y situados en laderas con excesiva pendiente. El abandono de estas zonas significa un aumento de la escorrentía con el correspondiente aumento de la erosión, lo que provoca un impacto negativo en la biodiversidad de la zona.

 

Gramíneas perennes

Las gramíneas perennes presentan ciertas ventajas en áreas poco productivas en comparación con los cultivos tradicionales. El cultivo está presente a lo largo de todo el año y dispone de un sistema radicular más potente, lo que le permite reducir la erosión de los suelos y aguantar mejor los periodos de sequía. Como consecuencia, aumentan la fertilidad de los suelos y su biodiversidad y el agricultor necesita hacer escasa inversión en maquinaria ya que puede utilizar la misma que usa con los cultivos tradicionales (trigo, cebada, girasol, etc.), excepto en la recolección.

Foto 2 (FILEminimizer)

Ensayos experimentales de Miscanthus en Girona.

En la bibliografía hay numerosos estudios que muestran a las gramíneas perennes como una herramienta que se tiene para capturar carbono de la atmósfera y retenerlo en el suelo, así como un cultivo que afecta positivamente a la biodiversidad del entorno. Igualmente se podrían utilizar para compostar con un residuo ganadero y producir biofertilizantes que pudieran hacer un cultivo (alimentario o energético) mas sostenible.

Por otro lado, está la problemática de la despoblación de las zonas rurales la cual se acentuó con la anterior reforma de la PAC donde, los perceptores de la misma, en algunos casos, han seguido cobrando unos importes sin desarrollar actividad, principalmente ganadera, en el medio rural.

En zonas rurales donde el sector primario es la única forma de vida, urge plantear alternativas que generen un valor añadido en todo el territorio disponible y, en consecuencia, creen puestos de trabajo para que sus habitantes no tengan que abandonar estas localidades.

Las gramíneas perennes cultivadas para producir biomasa con fines energéticos comparten características con las utilizadas para alimentación ganadera, tales como: la buena adaptación a las condiciones climáticas y de suelo, alta producción, rápida recuperación después del corte, facilidad de propagación, alta capacidad de cobertura y competencia con otras plantas, resistencia al ataque de insectos y microorganismos, alta persistencia y buena capacidad de protección del suelo. No tienen importancia características como la palatabilidad, digestibilidad o contenido en proteína digestible, sí importantes para los forrajes de uso ganadero.

De forma más general, se pueden clasificar en dos grandes grupos atendiendo a su metabolismo fotosintético. Por un lado, especies C3 las cuales obtienen su mejor rendimiento con temperaturas frescas por lo que su ciclo se desarrolla desde el otoño a la primavera y, especies C4 que obtienen su máximo rendimiento con temperaturas por encima de 25ºC y su ciclo se suele desarrollar de primavera a otoño.

Son varios los proyectos de investigación que, por parte de la unidad de Biomasa del Ceder-Ciemat, se han llevado a cabo en relación a estudiar a nivel nacional, entre otras cosas, la productividad de diferentes especies de gramíneas perennes en diferentes condiciones de cultivo (secano y regadío) y edafoclimáticas, así como sus características como combustible (On Cultivos, Decocel y BIOH2, financiados por el Ministerio de Economía y Competitividad y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional).

Dentro de las gramíneas perennes C4 con fines energéticos unas de las más apropiadas para las diferentes climatologías que hay en la Unión Europea son las indicadas en el cuadro I.

 

Cuadro I. Principales gramíneas perennes con fines energéticos apropiadas para la climatología de la UE
Tipo de metabolismo fotosintético Especies
Nombre vulgar Nombre científico
C4 Panizo de pradera Panicum virgatum L.
Miscanthus Miscanthus spp.
Pasto azul Andropogon gerardii V.

 

Panizo de pradera

Panicum virgatum L. es una especie vivaz con rizomas delgados, largos y raíces fibrosas. Tallos erectos, recios (0,60-2 m) normalmente sin ramificar. Desarrolla hojas basales y caulinares. Inflorescencia en panícula.

El panizo de pradera se implanta por semillas y, al desarrollar y extender sus rizomas, crea una densa pradera productiva durante diez años. Su ciclo es desde finales de primavera a principios de otoño, comenzando cuando la temperatura del suelo es más suave (>10ºC), aproximadamente entre abril y mayo, dependiendo de las características de la zona. La floración ocurre desde principios de junio a principios de agosto, y desde que empieza la diseminación de la semilla hasta primeros de septiembre.

Es un cultivo que tiene el fotoperiodo muy marcado cuando desciende el número de horas de sol, que hace que se produzca la floración. Tras la floración, los tallos se lignifican y la planta entra en reposo. Durante la etapa de senescencia hay un proceso de translocación de nutrientes desde las hojas y tallos hacia la parte subterránea de la planta.

Este cultivo prefiere climas templados-continentales, inviernos fríos, veranos cálidos y precipitaciones entre 500-1.000 mm anuales. Requiere condiciones ambientales de humedad y temperatura intermedias y no se desarrolla bien en condiciones extremas de temperatura y precipitación. En climas mediterráneos donde hay elevado déficit hídrico solo se puede cultivar en regadío. En países del norte de Europa donde el déficit hídrico es menos elevado se ha cultivado en secano en zonas donde las precipitaciones eran de 540 mm/año.

Se adapta muy bien a un rango alto de tipos de suelo, tolerante a condiciones moderadas de salinidad y acidez, aunque prefiere suelos profundos con pH comprendido entre 4,9 y 7,6. El ciclo del cultivo es muy parecido al del maíz.

Calendario de labores
En el año de implantación, las labores de cultivo son:
• Labores preparatorias: alzado (año anterior) y cultivador + rodillo.
• Fertilización: presiembra (N de 0-50 kg/ha).
• Control de malas hierbas: presiembra y preemergencia.
• Siembra: 11 kg/ha (abril).
• Riego: 240-560 mm/ha (abril a septiembre).
• Recolección: segadora de forraje (noviembre-febrero).
Los años de producción, las labores de cultivo son:
• Fertilización: 50 N; 32 P2O5; 186 K2O kg/ha (marzo-abril antes de brotación).
• Riego: 240-560 mm/ha (abril a septiembre).
• Recolección: segadora de forraje (febrero).
La productividad en ensayos realizados en España está entre 9 y 20 t MS/ha y año (datos Ceder-Ciemat no publicados).

 

Miscanthus

Miscanthus spp., especie vivaz con rizomas sólidos, alargados, tortuosos, y ramificados. Tallos que pueden alcanzar, dependiendo de variedades los 4 m de altura, con morfología típica de la caña. Tiene hojas largas y envainadas, e inflorescencia final en panícula erecta y plumosa.
Es más propio de climas tropicales o subtropicales, aunque también crece en áreas templadas, por lo que expresa mejor su potencial en el sur de Europa. La emergencia de los tallos ocurre cuando la temperatura del suelo es mayor de 10ºC.

El periodo más delicado donde se basa el éxito de la plantación es en el invierno del primer año de plantación ya que dependiendo de genotipos no tolera temperaturas por debajo de -3ºC. Es un cultivo de verano que tolera bien las altas temperaturas.

Prefiere suelos con gran capacidad de retención de agua pero con poco riesgo de encharcamiento.

Las plantaciones de Miscanthus pueden tener una vida útil de 20-25 años siendo, a partir del tercer año, cuando el cultivo está bien implantado. Su producción puede llegar a ser de 30 t MS/ha y año en regadío con riegos frecuentes.

Calendario de labores
En los años de implantación, las labores de cultivo son:
• Labores preparatorias: Alzado (febrero-marzo) y cultivador + rodillo.
• Fertilización: presiembra (50 N; 20 P2O5; 100 K2O kg/ha).
• Control de malas hierbas: presiembra y postemergencia.
• Siembra: con rizomas o plantas micropropagadas, marco 1×1 m (abril).
• Riego: 930 mm/ha (abril a septiembre).
• Recolección: segadora de forraje (febrero).
Los años de producción, las labores de cultivo son:
• Fertilización: 50 N; 20 P2O5; 100 K2O kg/ha (marzo-abril antes de brotación).
• Riego: 930 mm/ha (abril a septiembre).
• Recolección: Segadora de forraje (febrero).

 

Pasto azul

Andropogon gerardii V. es un cultivo de verano, con tallos de color característico verde azulado que pueden llegar a alcanzar los 2,5 m de altura. La inflorescencia es en espiguilla dividida en tres ramificaciones. La raíz es fibrosa y las hojas dispuestas alternas en el tallo de un color verde-azulado en verano y pardas en invierno.

Foto 3 (FILEminimizer)

Cultivo de pasto azul en EE.UU.

El pasto azul es una de las cuatro principales especies nativas de pasto originaria de EE.UU. En condiciones favorables es muy agresiva con otras especies, pero el sobrepastoreo y las siegas tempranas le afectan. Muy apreciado por los ganaderos de vacuno.

Es un cultivo bastante resistente a las sequías estivales y a los fríos invernales aunque para tener grandes producciones de biomasa es necesario regarlo. Responde muy bien a la fertilización.

Poco exigente en suelo aunque prefiere suelos profundos debido a que su sistema radicular es profundo, alta tolerancia a suelos calcáreos y, moderada a suelos ácidos y salinos.

Calendario de labores
En el año de implantación, las labores de cultivo son:
• Labores preparatorias: alzado (febrero-marzo) y cultivador + rodillo.
• Fertilización: presiembra (mayo) (80 N; 100 P2O5; 100 K2O kg/ha).
• Control de malas hierbas: presiembra y postemergencia.
• Siembra: con rizomas o semillas (mayo).
• Riego: junio a septiembre.
• Recolección: segadora de forraje (diciembre-febrero).
Los años de producción, las labores de cultivo son:
• Fertilización: 80 kg N; 100 kg P2O5; 100 kg K2O.
• Recolección: segadora de forraje (verano).
El rendimiento de este cultivo puede llegar hasta las 9 t MS/ha. n