Se ha conseguido un maíz con una etiqueta de menores emisiones de dióxido de carbono gracias a la implementación de prácticas sostenibles y respetuosas con el medioambiente

El principal objetivo de GO MaízSostenible ha sido promover la sostenibilidad y evaluar la rentabilidad del cultivo de maíz en España, mediante la combinación de metodologías basadas en la aplicación de tecnologías y herramientas digitales. Así como calcular la huella de carbono con el fin de aproximarnos a una certificación de sostenibilidad ambiental que permita mejorar la competitividad del maíz producido en España frente a mercados internacionales.

Las Universidades son instituciones dedicadas a tres pilares fundamentales para una sociedad actual: enseñanza, investigación y transferencia del conocimiento. En este último punto, las universidades europeas han comenzado una nueva era, de colaboración estrechamente con las empresas y otros organismos del sector público y privado, entre otros con proyectos de innovación y aplicación práctica de la investigación.

En este sentido, el “Programa de Grupos Operativos” es una iniciativa promovida por el Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación en España en el marco de la Política Agrícola Común de la Unión Europea. Este programa tiene como objetivo fomentar la colaboración entre diferentes actores del sector agroalimentario para identificar y desarrollar soluciones innovadoras a problemas concretos del sector.

Bajo el paraguas del grupo operativo (GO) “MaízSostenible” (maizsostenible.com) y liderado por Vertex Bioenergy, son varias las aportaciones que se han realizado, durante estos dos últimos años, en el sector del maíz en España, y que vendrán a sumar al estado actual de conocimiento y la ciencia. El enfoque de estas aportaciones ha supuesto la integración de este conocimiento a la base productiva del país, fortaleciendo el desarrollo tecnológico, promoviendo la innovación empresarial, vinculando a centros de investigación y universidades con las empresas y apoyando la orientación hacia la triple sostenibilidad: económica, social y medioambiental.

Este grupo integra a varias organizaciones, entre ellas la Universidad de Sevilla, a través del Grupo Investigación Smart Biosystems Laboratory, el Instituto Tecnológico Agrario de Castilla y León (ITACyL), Corteva Agriscience, Timac Agro España, Control Union WG Spain (CU Spain), Grupo AN, Artica Ingeniería e Innovación (artica+i), el Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), la Asociación Española del Bioetanol (BIO-E) y la Confederación Española de Fabricantes de Alimentos Compuestos para animales (CESFAC).

Para intentar responder a esta pregunta, que es el núcleo del proyecto, nos gustaría indicar que cuando hablamos de maíz, nos encontramos ante uno de los cereales más consumidos en el mundo, en torno a los 200 millones de hectáreas cultivadas en el mundo. La Unión Europea es la cuarta región más importante, tras Estados Unidos, China y Brasil. En Europa, el maíz se usa principalmente en la alimentación animal. Territorialmente distribuido por toda la geografía, el maíz supone el 3% de las tierras cultivables en España, entorno a 397.000 hectáreas el último año.

Estos datos ponen de manifiesto que es un cultivo necesario y consumidor de recursos naturales como el agua, nutrientes y otros insumos. Por ello, uno de los grandes objetivos que tenemos es diseñar un ecosistema agrícola entorno al maíz que nos ayude a conseguir un sistema alimentario europeo sostenible, en toda la cadena de valor, desde el productor al consumidor.

Volvamos a la pregunta, ¿podemos producir maíz de manera sostenible?. La respuesta es claramente sí. De hecho, desde el equipo de coordinación técnica de este proyecto no creemos que el agricultor hasta el día de hoy trabajara de forma no sostenible, lo que ocurre es que ahora tenemos las herramientas necesarias para poder realizar una mejor distribución de los insumos necesarios y eso nos ayuda a realizarlo todo de manera mucho más localizada y precisa a como se hacía antes. Implementar de forma correcta estas nuevas herramientas nos permitirán desarrollar un cultivo más sostenible y proporcionar información/evidencias auditables para posibles certificaciones futuras.

Tenemos siempre muy presente que existen factores, como el tipo de suelo, el clima, la disponibilidad de agua, la tecnología disponible, etc. y que dependiendo de la zona de producción pueden conseguirse mejoras en cuanto a la sostenibilidad y rentabilidad. Hasta hoy, el sector agrícola ha centrado su rentabilidad en el aumento de toneladas por hectáreas. El cambio de enfoque de la productividad medida en kilogramos por hectárea (kg/ha) a otras métricas y consideraciones más sostenibles y holísticas es crucial en la agricultura moderna. En este sentido, conocer en detalle el consumo de agua, las emisiones de CO₂ producidas, la huella de insumos, la biodiversidad o el estado de salud del suelo, podrá significar etiquetar este maíz con un mayor valor que permita una demanda y conseguir una mayor rentabilidad a nivel de productor de maíz.

Conocer en detalle el consumo de agua, las emisiones de CO₂ producidas, la huella de insumos, la biodiversidad o el estado de salud del suelo, podrá significar etiquetar el maíz con un mayor valor que permita una demanda y conseguir una mayor rentabilidad a nivel de productor de maíz

Han sido dos años de ensayos, un total de 7 agricultores (10 explotaciones) que han puesto su cultivo a nuestra disposición. En cada explotación se ha llevado a cabo una parcela de tesis (agricultura de precisión) y otra con una gestión habitual/convencional (Figura 1). En primer lugar, podemos decir que hemos sido capaces de poner en marcha unas nuevas herramientas junto con el agricultor que nos han permitido hacer una mejor distribución de los insumos (semillas y abono). Esto, que parece algo fácil de conseguir, en algunos casos no lo fue tanto, quiero decir, que han sido varios casos en los que nos hemos encontrado con un agricultor con equipos de agricultura de precisión implementados en su explotación y que no usaba por desconocimiento de su manejo. En el contexto del proyecto, y con los técnicos que han participado, les hemos ayudado a poner en marcha esos equipos y superar esa brecha de uso de la tecnología.

Figura 1. Ubicación de los ensayos MaízSostenible.

Uno de los resultados más esperados de este proyecto ha sido el desarrollo y validación de un Protocolo de Técnicas de Agricultura de Precisión (PTAP) para un cultivo de maíz resiliente al clima y sostenible. En los últimos años, desde instituciones de prestigio, como la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), se han publicado manuales y diagnósticos sobre cómo enfrentarse al impacto del cambio climático en la agricultura y como reorientar los sistemas agrícolas a fin de que sean eficaces a la hora de respaldar el desarrollo y garantizar alimentos seguros en condiciones de clima cambiante (FAO, 2016, 2018).

La comprensión de este impacto y mitigar sus consecuencias (aumento de temperaturas medias, variabilidad temporal y espacial en fenómenos extremos relacionados con lluvia y sequía, etc.) se ha convertido en una prioridad para el sector agrícola y entidades capacitadas para diseñar y formular nuevas líneas estratégicas (Denton et al., 2014). En este sentido, un gran número de grupos de investigación a nivel internacional están aprovechando la tecnología digital para pilotar, acelerar y conseguir soluciones innovadoras que permitan la deseada sostenibilidad y competitividad de los agricultores ante esta situación de cambio (Basso et al., 2018; Moghimi et al., 2020).

Con este proyecto se han validado una serie de herramientas y fuentes de información, ya maduradas en el ámbito científico, como son la aplicación variable de insumos (Zhang et al., 2010), monitorización de rendimiento (Simbahan et al., 2004), seguimiento de cultivo con satélite y determinación de índices vegetativos del cultivo (Peña-Barragán et al., 2008) y sensores de suelo y cultivo (Pedrera-Parrilla et al., 2017; Apolo-Apolo et al., 2020) que se han recopilado a modo de manual en el PTAP (Figura 2). El Protocolo, a disposición de todos los agricultores españoles, se ha elaborado como una muy buena aproximación para conseguir una certificación de la producción sostenible del maíz en España.

En este enlace se puede descargar el PTAP: https://maizsostenible.com/material-de-difusion/

La agricultura es considerada actor clave en la lucha contra el cambio climático y la certificación de las emisiones de CO₂ como herramienta para ayudar a mitigar su impacto ambiental. Por ello, en el marco del proyecto, uno de los puntos clave ha sido desarrollar la certificación de las emisiones de CO₂ de acuerdo con el PTAP en el cultivo de maíz en España como instrumento de especial interés para la mitigación del cambio climático, con especial atención en la cuantificación de la huella de carbono.

Y, ¿qué es la huella de carbono de la que tanto se habla desde hace años? La huella de carbono es una medida del impacto ambiental que tiene una actividad humana en términos de emisiones de gases de efecto invernadero. El cultivo de maíz es una actividad que contribuye a las emisiones de gases de efecto invernadero y con la certificación de las emisiones de CO₂ se han establecido las pautas normalizadas para medir las emisiones generadas por la actividad en cada ciclo, con el objetivo de minimizar la huella de carbono y otros impactos ambientales de la producción del cultivo.

Para cuantificar esta reducción de la huella de carbono, se ha desarrollado una calculadora de emisiones de GEI en la versión más actualizada del PTAP para el cultivo del maíz en España. La calculadora se ha desarrollado de forma que su utilización sea sencilla y solo requiere introducir los datos establecidos que se recopilan de las labores de campo de cada parcela.

Así pues, para obtener la certificación, los productores de maíz deberán recopilar la información necesaria establecida en el PTAP y cargarla en la herramienta de cálculo de emisiones de CO₂ (la calculadora). Luego deberán recibir una auditoría por parte de una entidad certificadora independiente, para evaluar el cumplimiento de los criterios, la información utilizada para realizar el cálculo y el resultado obtenido. Una vez finalizada la auditoría se emitirá un Certificado con el valor de las emisiones de CO₂.

El sector de los biocombustibles en Europa está regulado por la Directiva de Fomento de las energías renovables (RED por sus siglas en inglés), que obliga a etiquetar los biocarburantes con la huella de carbono total del proceso de producción (incluyendo cultivo, almacenamiento, transporte y proceso). Esta Directiva permite que para las emisiones del cultivo se utilicen valores por defecto globales (de ámbito mundial) o que se calculen a nivel de plantación.

El maíz español, certificado bajo la Directiva RED, utiliza históricamente este valor por defecto que por su validez global (para entendernos es independiente del origen y de la técnica del cultivo) es un valor alto que no refleja la realidad del cultivo del maíz es España (400 kgCO₂eq/t). Sin embargo, el maíz proveniente de otros países fuera de la Comunidad Europea (como Ucrania o Brasil) suelen utilizar valores calculados de emisiones del cultivo que son mucho menores que el valor por defecto mencionado.

En este proyecto hemos conseguido valores medio de emisiones de 185 kgCO₂eq/t. Agregando a este valor emisiones de electricidad (riego, etc.) y gas natural procedente de los secaderos, estaríamos en torno a 230-240 kgCO₂eq/t, pudiendo concluir que el valor obtenido es, al menos, un 40% menor que el valor por defecto actual.

En una primera fase del proyecto, los técnicos instalaron dispositivos de monitorización avanzada en tractores y cosechadoras para llevar a cabo un mejor seguimiento de lo sucedido en las parcelas del ensayo y poder ir registrando la información vinculada a estas parcelas. Son equipos de fácil instalación, con conectividad integrada y conectados al puerto CAN del vehículo, permitiendo conocer en tiempo real todo lo que está sucediendo en la parcela.

En este proyecto se han utilizado sistemas de monitorización de la empresa John Deere (DjLink) y Agroplanning (LinkerBox) (Figura 3). Estos equipos han permitido registrar los rendimientos de las tareas realizadas, la potencia empleada, el combustible consumido por vehículo, etc. También permite realizar un seguimiento del vehículo que tiene el dispositivo con la aplicación, vía móvil y web, además de realizar la estimación directa del consumo de combustible para cada tarea y, por tanto, la emisión de gases expulsados a la atmósfera.

Una herramienta muy útil y que hemos tenido oportunidad de poner en marcha en este proyecto ha sido el uso de series temporales de imágenes multiespectrales adquiridas por satélites/plataformas espaciales de campañas anteriores (últimos 30 años de imágenes). La serie temporal de valores de NDVI, entre otros, obtenida desde la constelación de satélites a utilizar permite definir la trayectoria a lo largo del tiempo para cada píxel de la parcela, con la suficiente frecuencia (Figura 4). La tecnología detrás del análisis de series temporales no sólo emplea NDVI, sino un agregado de índices de vegetación.

Lo ideal, cuando existen años con cultivos diferentes al cultivo con el que se va a trabajar, es retirarlos de la serie temporal para no introducir anomalías por desarrollo diferencial. La comparación espacial mediante superposición de mapas de variabilidad de una parcela a lo largo de los años permite desvelar, si existe, el patrón espacial común atribuible a factores estructurales. Con esta metodología se ha podido concretar mapas de potencial productivo para las parcelas en estudio y en base a esta información realizar las diferentes operaciones agrícolas aplicando tecnologías de aplicación variable (Granular Link., Corteva; https://granular.ag/).

Una vez diseñados los mapas de prescripción tanto para abonado como para siembra variable, fueron incorporados a la maquinaria de los agricultores, y a través del uso de sistema GNSS, imprescindible tanto para conocer la posición actual del equipo, como para ajustar la aplicación en función de la zona de la parcela en la que se encuentre, se llevó a cabo la aplicación. El hecho de que algunos agricultores dispusieran de sistemas de ayuda al guiado y guiado automático en tractores facilitó la técnica de abonado variable. Si la antena del receptor GNSS no está montada directamente sobre el equipo de aplicación de abonado, el controlador utilizado en el tractor tiene que ser programado para tener en cuenta la distancia de separación entre la antena GNSS y el equipo de aplicación para asegurar que la dosis (kg/ha ó L/ha) cambia en la posición correcta del equipo cuando este se mueve por zonas que requieren diferentes dosis.

Un controlador es el equipo más importante en la aplicación variable de fertilizantes y en la mayoría de las ocasiones es montado en la propia cabina del vehículo agrícola, para facilidad de manejo por parte del conductor. El controlador realiza varias funciones: 1) el software embebido en el controlador permite visualizar e interpretar el mapa de aplicación sobre un display; 2) registra la señal del GNSS para conocer la posición en tiempo real del vehículo; 3) se comunica directamente con el dispositivo de control de flujo (líquido/sólido) para modificar las dosis; 4) registra la velocidad del vehículo y 5) el mapa post-aplicación.

Las abonadoras utilizadas fueron centrífugas de disco, que como función principal distribuyen superficialmente abonos minerales sólidos en cultivos herbáceos. La necesidad de contar con un sistema de pesaje en la tolva de un equipo para abonado, se hace evidente cuando se tiene en cuenta el objetivo marcado por las técnicas de agricultura de precisión de obtener un control preciso de la cantidad que queda en la tolva de abono fertilizante. Estos discos se accionan mediante algún tipo de actuador, ya sea hidráulico o eléctrico, controlado desde el monitor del sistema, de manera que la dosis se ajuste a la especificada en el mapa de prescripción, independiente de la velocidad a la que se desplace la máquina.

Otro elemento relevante que hemos usado en los ensayos de este proyecto ha sido el monitor de rendimiento montado en cosechadora. Basados en nuestra experiencia, coincidente con la opinión de muchos expertos, podríamos decir que la implantación de la agricultura de precisión comienza con la monitorización del rendimiento de los cultivos. Para ello es necesario, en primer lugar, incorporar a una cosechadora un instrumento electrónico que mida y almacene los datos de producción por unidad de área y año. La monitorización del rendimiento es la mejor opción para conocer la productividad potencial de cada cultivo en cada parcela, proporciona gran cantidad de información. Se realiza durante la operación de cosecha por lo que se reduce mucho el coste y nos permite evaluar qué resultado han tenido las decisiones tomadas (Figura 5).

La monitorización del rendimiento es la mejor opción para conocer la productividad potencial de cada cultivo en cada parcela, proporciona gran cantidad de información y se realiza durante la operación de cosecha, por lo que se reduce mucho el coste y nos permite evaluar qué resultado han tenido las decisiones tomadas

Se ha desarrollado y validado un Protocolo de Técnicas de Agricultura de Precisión (PTAP). Dicho PTAP tiene como objetivo, proponiendo la adopción de medidas innovadoras, aumentar de forma sostenible la competitividad del sector, facilitar la adaptación y mejorar su resiliencia ante el previsible impacto del cambio climático, y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.

El sector, y gracias a inversiones en nuevos equipos, comienza a tener equipos preparados para aplicaciones de precisión. Algunos agricultores, a veces más de los que pensamos, comienzan a tener interiorizado en su flujo de trabajo la dosificación variable para conseguir una optimización en el uso de los insumos (en este caso semilla y fertilizantes).

Se ha conseguido un maíz con una etiqueta de menores emisiones de dióxido de carbono gracias a la implementación de prácticas sostenibles y respetuosas con el medioambiente en su producción. Esto es fundamental en el contexto de cambio climático que estamos viviendo.

Uno de los grandes logros de este proyecto ha sido poder validar y demostrar, a pie de campo, y de una forma empírica que la tecnología puede ayudar no solo a aumentar la productividad del campo sino también puede contribuir a la mayor sostenibilidad de los cultivos. Cambiar usos y costumbres nos cuesta a todos, el campo es por tradición conservador, proyectos como este, que pasan del papel a realidades tangibles, son los que demandan agricultores y cooperativas.

Referencias

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Simbahan, G.C., A. Dobermann, and J.L. Ping. 2004. Screening yield monitor data improves grain yield maps. Agron. J. 96: 1091– 1102 https://doi.org/10.2134/agronj2004.1091,

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Pedrera-Parrilla, A., Pachepsky, Y.A., Taguas, E.V., Martos-Rosillo, S., Giráldez, J.V., Vanderlinden, K., 2017. Concurrent temporal stability of the apparent electrical con-ductivity and soil water content. J. Hydrol. 544, 319–326.https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2016.10.017

Apolo-Apolo, E., Martínez-Guanter, J., Pérez-Ruiz, M., Egea, G. 2020. Design and assessment of new artificial reference surfaces for real time monitoring of crop water stress index in maize. Agricultural Water Management 240 (106304)

Autoridad de Gestión encargada de aplicación de la ayuda FEADER: Dirección General de Desarrollo Rural, Innovación y Formación Agroalimentaria (DGDRIFA)

Responsable del contenido: GO MAÍZ SOSTENIBLE

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