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CONSEJERÍA DE INNOVACION, CIENCIA Y EMPRESA Secretaria General de Universidades, Investigación y Tecnología

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Orden de 11 de diciembre de 2007 de la Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa por la que se establecen las bases reguladoras del programa de incentivos a los Agentes del Sistema Andaluz del Conocimiento y se efectúa su convocatoria para el período 2008-2013 (BOJA nº 4 de 5 de enero de 2008)

PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN DE EXCELENCIA (Convocato ria 2011)

Organismo Universidad de Granada Investigador principal Andrew S. Kowalski Denominación proyecto Balance de carbono en el olivar: efecto de la presencia de la cubierta

vegetal (CARBOLIVAR) 1. RESUMEN DE LA PROPUESTA (CARBOLIVAR) La implementación de prácticas agrícolas respetuosas con el medio ambiente podría tener importantes repercusiones ambientales (contribución a la mitigación del papel de fuente de CO2 de la agricultura) y económicas (posibilidad de incorporar en el Mercado de CO2 el carbono secuestrado tras la adopción de practicas agrícolas específicas). A pesar de este potencial de secuestro de carbono y de sus posibles repercusiones económicas es llamativo la escasez de estudios específicos (escala local) dirigidos a evaluar el efecto de prácticas de manejo específicas, potenciadas por políticas concretas, sobre los flujos netos de carbono a escala de suelo y ecosistema. En Andalucía el olivar supone el 35 % de la superficie agraria útil y es el paisaje predominante de toda Andalucía oriental. La distribución regular de los olivos (típicamente entre 80 y 200 árboles por hectárea) permite el desarrollo de cubierta vegetal sin o con baja competencia (nutrientes y/o agua) con el olivo. El desarrollo de la cubierta vegetal en el olivar ha sido potenciado por la recepción de las subvenciones económicas con el objetivo de reducir las perdidas de suelo por erosión. Teniendo en cuenta el éxito de esta práctica y la nueva orientación en la política Europea de subvención a la agricultura dirigida a prácticas de manejo respetuosas con el Medio Ambiente, el estudio de los flujos de carbono a nivel del suelo y a nivel del agroecosistema se hace imprescindible.

En este sentido, la técnica eddy covariance (EC) es una de las herramientas más idóneas para la cuantificación del balance anual de carbono de un ecosistema. Su importancia radica en la toma de medidas desde el aire no generando una perturbación en el ecosistema. Para ello se necesita instrumentación capaz de trabajar con una respuesta rápida y una alta frecuencia de muestreo (i.e. 10 Hz) proporcionando información acerca de los flujos en escalas de una hora o incluso inferiores. A pesar de las dificultades en la toma y almacenamiento de medidas en continuo, se ha demostrado que la integración a escala anual del intercambio de CO2 a nivel de ecosistema es posible. El objetivo fundamental de la propuesta es determinar el efecto de la presencia de la cubierta vegetal, y otros manejos asociados a ésta, en el potencial de secuestro de C en cultivos de olivar usando la técnica EC y medidas complementarias de carbono en suelo y respiración. Concretamente el desarrollo de la propuesta permitirá:

1. Proporcionar información, conocimiento y datos sobre los flujos de CO2 en sistemas de cultivo del olivar contrastados (con cubierta vegetal versus sin cubierta vegetal) con potencialidad para incorporarse en futuras propuestas de subvención específicas por secuestro de carbono.

2. Testar/calibrar/modificar los modelos generales de flujos de CO2 a escala de ecosistema. 3. Contar con parcelas para el seguimiento de los flujos de CO2 a largo plazo.

Los resultados obtenidos serán de interés general para a la comunidad científica que trabaja en la medida del balance de carbono mediante torres EC ya que aportará detalles técnicos para su aplicación en ecosistemas de olivar en otra partes del mundo. Además, el estudio será útil desde un punto de vista de la modelización contribuyendo a mejorar los cálculos de balance mundial de carbono. Tales datos serán de interés para su incorporación en las redes de medidas de intercambio de carbono a niveles tanto nacional como internacional. Finalmente, la Junta de Andalucía ha expresado su interés en este tipo de información para mejorar sus modelos de los intercambios de carbono a nivel regional.



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2.- ANTECEDENTES DEL PROYECTO Y ESTADO DE LA CUESTIÓN En los ecosistemas terrestres, el suelo es, con diferencia, la mayor reserva de carbono orgánico (SOC) y globalmente contiene alrededor de 1550 Pg C. Otros 570 – 950 Pg C están almacenados en forma de carbono inorgánico (Carbono inorgánico) y, finalmente, en la vegetación terrestre se encuentra en torno a 600 Pg C (Schimel, 1995). Por lo tanto, la reserva de carbono en el suelo (SOC más Carbono inorgánico) es 3 y 4 veces mayor que aquella de la atmósfera y de la vegetación terrestre, respectivamente. Por otra parte, el incremento neto annual de C-CO2 en la atmósfera se ha estimado en 3.3 Pg (Sarmiento y Wofsy, 1999) y, por tanto, incluso pequeños cambios porcentuales anuales en la cantidad de carbono (C) almacenado en el suelo o en los flujos de C a través de esta reserva tan grande podría fácilmente afectar al cambio neto de CO2 en la atmósfera. 2.1. La agricultura tiene potencial para secuestrar SOC en el suelo La agricultura y el cambio de uso del suelo contribuyen entre el 15 – 20 % de las emisiones antropogénicas de CO2 (Dumanski y Lal, 2004). El contenido promedio de carbono orgánico en un suelo natural (primeros 30 cm), puede rondar las 15 – 30 ton ha-1, y cuando se pone en cultivo entre el 20 – 30 % de este C se emite hacía la atmósfera en forma de CO2 durante los primeros 20 años en áreas templadas, y entre el 50 – 75% en áreas tropicales (Dumansku y Lal, 2004), observándose valores intermedios en zonas mediterráneas. Así, hay un considerable potencial para devolver al suelo parte de este carbono a través de la adopción de prácticas de manejo de conservación en los sistemas agrícolas. Consecuentemente se ha incrementado notablemente el interés en promover políticas agrícolas, que se traducen en prácticas de manejo concretas, dirigidas a incrementar la cantidad de C secuestrado en el suelo, contribuyendo a mitigar el incesante incremento en los niveles de CO2 en la atmósfera. Por ejemplo, se ha estimado que el potencial de secuestro de C en las áreas agrícolas de Estados Unidos es el equivalente al 24 % del compromiso inicial (Protocolo de Kioto) de reducción de emisiones de CO2. En Europa el potencial de secuestro de carbono oscila entre 90 y 120 Tg año-1, ante un escenario en el que buena parte de las prácticas de manejo respetuosas con el medio ambiente se implementasen. Resumiendo: La implementación de prácticas agrícolas respetuosas con el medio ambiente puede hacer que el suelo actué como sumidero más que como fuente de CO2. A pesar de este potencial de secuestro de carbono y de sus posibles repercusiones económicas en el mercado de CO2 resulta llamativo la escasez de estudios específicos (escala local) dirigido a evaluar el efecto de prácticas de manejo específicas, potenciadas por políticas concretas, sobre los flujos netos de carbono a través del suelo o a nivel de parcela. 2.2. Principales prácticas agrícolas que potencian el secuestro de carbono Los niveles de carbono orgánico en el suelo (SOC) son el resultado del balance que a largo plazo se establece entre entradas y salidas de carbono. Como ya se ha mencionado, tras la puesta en cultivo de un suelo, este balance se interrumpe y los flujos de salida desde el suelo (prácticas de manejo que potencian los procesos oxidativos; respiración) son superiores a aquellos de entrada (retirada de cosecha y eliminación de cubierta vegetal) y los niveles de SOC decrecen hasta que se alcanza un nuevo balance. Cualquier práctica de manejo que suponga una entrada neta de carbono en el suelo y reduzca la tasa de descomposición del SOC, provocará que los niveles de SOC se eleven y el sistema agrícola actuará netamente como sumidero de CO2, al menos hasta que se alcance un nuevo estado estacionario. Sin embargo, hay que tener en cuenta que a corto plazo el C secuestrado de forma neta en el suelo suele estar en una forma extremadamente lábil y puede ser fácilmente devuelto a la atmósfera si no se mantienen las prácticas que facilitan el secuestro de C durante un periodo de tiempo lo suficientemente largo. Esto implica la necesidad de adopción de políticas a medio-largo plazo que estimulen el uso de estas prácticas respetuosas con el agroecosistema. En los sistemas agrícolas, dejar la biomasa aérea de los restos de cosecha es considerada la principal práctica de manejo que se puede implementar para aumentar la cantidad de carbono orgánico que entra en el suelo. Para el caso de sistemas de cultivo tipo frutal, con una distribución regular de los árboles, como el olivar, la presencia de cubierta vegetal (biomasa aérea más radicular) puede ser una vía significativa de entrada de carbono hacía el suelo. Por ejemplo, se ha estimado que el potencial anual de secuestro de carbono en el suelo tras la aplicación de restos de cosecha puede rondar las 0,2 ton C ha-1 (Hutchinson et al., 2007). En cultivos tipo frutal, los restos de vegetación arvense pueden contribuir en una entrada neta anual de carbono orgánico de en torno a 0.44 ton C ha-1. Nuestros propios ensayos preliminares para un conjunto de 11 parcelas de olivar con vegetación adventicia, mostraron que la cantidad de carbono orgánico que entró anualmente en el suelo fue de entre 242 y 1015 Kg C ha-1, y que el contenido en SOC en estas parcelas fue, en general, superior a parcelas comparables pero sin cubierta vegetal (Figura 1). Otras prácticas agrícolas que podrían potenciar la cantidad de carbono orgánico secuestrado en el suelo son aquellas que reduzcan la tasa de descomposición (respiración) como es el arado reducido o el no arado. Las



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estimaciones sobre la contribución anual del no arado en el secuestro de carbono se sitúan alrededor de 200 Kg C ha-1 en un conjunto de suelos en Canadá (Bruce et al., 1998). Sin embargo, el efecto neto del arado es complejo y hay estudios que muestran que el arado no tiene un efecto acelerador de la tasa de descomposición (Baker, 1987).

2.3.- El olivar y la conveniencia de la propuesta Como ya se ha mencionado, a pesar de las repercusiones ambientales (contribución a la mitigación el papel de fuente de CO2 de la agricultura) y económicas (posibilidad de incorporar en el Mercado de CO2 el carbono secuestrado tras la adopción de practicas agrícolas específicas) de la implementación (vía política) de prácticas o modos de manejo y su efecto

sobre los flujos de carbono a nivel de agroecosistema, es llamativa la ausencia de estudios específicos y locales que permitan afinar y comparar los resultados, datos y predicciones de modelos más generales. Y esto a pesar de que la cuantificación del intercambio de CO2 a escala de ecosistema está adquiriendo gran importancia a escala mundial, sin duda potenciada por las decisiones tomadas en el protocolo de Kioto en el que se planteó explícitamente la necesidad de cuantificar los posibles sumideros de dicho gas para poder promover su conservación y/o potenciar su capacidad. Asimismo, desde un punto de vista estrictamente científico, se ha incrementado notablemente el número de investigaciones dirigidas a cuantificar el porcentaje de CO2 de origen antropogénico que es capaz de ser absorbido por los diversos ecosistemas Europeos. Estos estudios plantean implícita o explícitamente la necesidad de cuantificar este intercambio en ecosistemas aún no estudiados, para validar los modelos aplicados (Janssens et al., 2003). Del mismo modo, en respuesta al Consejo Europeo de junio de 1998, en el que se acordó el reparto de carga en lo referente a las emisiones de los estados miembros, la Junta de Andalucía expresó su voluntad de contribuir al cumplimiento de los compromisos del Estado español en materia de Cambio Climático. Concretamente, la Dirección General de Participación e Información Ambiental, contrató un trabajo de consultoría y asistencia menor para la calibración y aplicación del modelo Photosynthesis and Respiration Model (VPRM) en Andalucía al grupo de “Física de la Atmósfera” de la Universidad de Granada. Este modelo fue calibrado y validado en EEUU para cada uno de los usos de suelos definidos según el IGBP usando estaciones de medida directas de flujo de CO2 instaladas en cada clase de suelo (Mahadevan et al., 2008). Tras este estudio, se concluyó que para estimar los intercambios de carbono entre la atmósfera y la región andaluza era necesario medidas directas de CO2 en el ecosistema de olivar. El olivar es el principal objeto de estudio de este proyecto porque creemos que es un adecuado modelo experimental para evaluar el efecto de la principal práctica agrícola (al menos en términos absolutos) de manejo relacionada con el secuestro de carbono orgánico en el suelo en Andalucía; intensificar la entrada de carbono orgánico a través de la cubierta vegetal. Por otra

Figura 1. Contenido en carbono orgánico (%) en los primeros 15 cm de suelo en parcelas de olivar ecológico con cubierta vegetal y en parcelas convencionales/producción integrada comparables pero sin cubierta vegetal (a), y diferencia en el contenido en carbono orgánico (toneladas/ha) almacenado en el suelo entre cada par de parcelas comparables (b) (con versus sin cubierta vegetal).



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parte, el olivar también ofrece una elevada viabilidad técnica para contrastar la metodología Eddy covariance con aquellas medidas compartimentalizadas. Otras características destacables de la idoneidad del olivar como sistema experimental son:

i) Importancia económica, social y ambiental del olivar. En Andalucía el olivar se extiende por casi un millón y medio de hectáreas que supone el 35 % de la superficie agraria útil y que resulta el paisaje predominante de toda Andalucía oriental. Por otra parte, la industria del aceite de olivar se compone de hasta 2500 almazaras que generan el 30 % de la producción mundial de aceite de oliva con unos 25 millones de días de trabajo anuales. De acuerdo con estos datos, cualquier cambio en las prácticas de manejo (por ejemplo permitir el desarrollo de cubierta vegetal) puede tener en general repercusiones ambientales de significación y contribuir a que la agricultura andaluza sea netamente más o menos fuente o sumidero de CO2. Además, nuestras estimaciones preliminares indican que el cultivo de olivar en Andalucía podría secuestrar en torno a 585 x 103 Tm de C al año, lo que implica un valor de entre 32.5 y 10 millones de euros anuales en el mercado mundial de CO2.

ii) Distribución regular de los árboles. La distribución regular de los olivos (típicamente entre 80 y 200 árboles por hectárea) permite el desarrollo de cubierta vegetal sin o con baja competencia (nutrientes y/o agua) con el olivo. Típicamente la superficie donde es posible el desarrollo de la cubierta vegetal se extiende en el 65 – 75 % de la superficie de una hectárea y, sin duda, el desarrollo de la cubierta vegetal tiene un elevado potencial de entrada de carbono orgánico en el suelo. Este hecho es importante en los suelos dónde se desarrolla el olivar que se caracterizan por bajos niveles de materia y carbono orgánico.

iii) La condicionalidad (conjunto de requisitos legales relativos a la protección del Medio Ambiente y buenas condiciones agrarias); una norma dirigida a permitir el desarrollo de la cubierta vegetal. El desarrollo de la cubierta vegetal en el olivar ha sido potenciado, sin duda, por la condicionalidad que supedita la recepción de las subvenciones económicas del olivar a permitir el desarrollo de la cubierta vegetal en la entre calle de olivares con unas circunstancias específicas (pendientes superiores a un umbral….), con el objetivo de reducir las perdidas de suelo por erosión. Permitir el desarrollo de la cubierta vegetal se ha incrementando espectacularmente durante los últimos años en el olivar, aunque la superficie es todavía relativamente escasa. Teniendo en cuenta el éxito de esta práctica de manejo en términos de reducción de la erosión sin que se haya comprometido la cosecha y la nueva orientación en la política Europea de subvención a la agricultura dirigida casi exclusivamente a aquellos sistemas agrícolas que implementen prácticas de manejo respetuosas con el Medio Ambiente, como es permitir el desarrollo de la cubierta vegetal, se espera durante los próximos años que el incremento en la superficie de olivar con cubierta vegetal sea espectacular y, por lo tanto, los flujos de carbono a nivel del suelo y a nivel del agroecosistema.

Por lo tanto, creemos conveniente el desarrollo de este proyecto porque permitirá: 1. Conformar un equipo de investigación multidisciplinar con capacidad para medir a distintos niveles (suelo y

agroecosistemas entero), en distintos elementos del agroecosistema y con distintas aproximaciones experimentales el balance neto de los flujos de CO2 (suelo, árbol, cubierta vegetal…)

2. Proporcionar información, conocimiento y datos sobre los flujos de CO2 en sistemas de cultivo del olivar contrastados (con cubierta vegetal versus sin cubierta vegetal) con potencialidad para incorporarse en futuras propuestas de subvención específicas por secuestro de carbono.

3. Testar/calibrar/modificar los modelos generales de flujos de CO2 a escala de ecosistemas. 4. Evaluar el potencial de secuestro de carbono del olivar con cubierta vegetal que puede ser significativo a escala

regional teniendo en cuenta la extensión de este cultivo. 5. Contar con parcelas para el seguimiento de los flujos de CO2 a largo plazo.

2.4- Sobre la conveniencia de emplear la técnica eddy covaraince

La técnica eddy covariance (EC) es una de las herramientas más usadas para la cuantificación del balance anual de carbono de un ecosistema (Baldocchi, 2003). Su importancia radica en la toma de medidas desde el aire no generando una perturbación en el ecosistema. Para ello se necesita instrumentación capaz de trabajar con una respuesta rápida y una alta frecuencia de muestreo (i.e. 10 Hz) proporcionando información acerca de los flujos en escalas de una hora o incluso inferiores. A pesar de las dificultades en la toma y almacenamiento de medidas en continuo, se ha demostrado que la integración a escala anual del intercambio de CO2 a nivel de ecosistema es posible (Wofsy et al., 1993). Además, la técnica EC es la empleada por la red internacional FLUXNET. A esta red están adheridos numerosos investigadores de todo el mundo que trabajan en el análisis de los flujos de CO2 (Baldocchi et al., 2001), vapor de agua y calor sensible en distintos ecosistemas. También se llevan a cabo otros estudios colaterales como por ejemplo medidas del intercambio de gases a nivel de la hoja de la planta, caracterizaciones de suelos, variaciones anuales en el índice de área foliar, etc., que complementan y ayudan a entender el



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funcionamiento de los ecosistemas. La red española para la medida de flujos de CO2 en ecosistemas con la técnica EC (CARBORED-II) es liderada por el Doctor Arnaud Carrara, siendo dos de los componentes del equipo de la propuesta, miembros de dicha red. CARBORED-II aún no cuenta con medidas en olivar. Los pocos estudios en olivar de regadío sobre respiración de suelo y asimilación de carbono sugieren un comportamiento muy distinto al estudiado en bosques o herbáceas (Testi et al., 2008) con una capacidad de asimilación que podría ser superior al resto de cultivos (Villalobos et al., 2006). A pesar de ello, se desconoce la capacidad de asimilación de carbono en olivares no regados (ampliamente extendidos en Andalucía). Medidas continuas (hasta años) de flujo de CO2 con la técnica EC y medidas complementarias de carbono y flujo en suelo se propone como la mejor herramienta para dar respuesta a esta incertidumbre.

La técnica EC comenzó a emplearse instalando un anemómetro sónico para medir las fluctuaciones de la dirección de

viento y un analizador de gases por infrarrojos (IRGA) de cámara cerrada (close-path) para medir las fluctuaciones de CO2 y vapor de agua (Valentini et al., 2000). Este IRGA tipo “close path” consta de una tubería que recoge, gracias una bomba, las muestras de aire que posteriormente se analizarán en el IRGA ubicado en la parte baja de la torre. A partir del siglo XXI, este IRGA comenzó a sustituirse por un analizador de cámara abierta (open-path) que analiza “in situ” el contenido de CO2 y vapor de agua de la muestra de aire, evitando así la pérdida de información a alta frecuencia (Scott et al., 2003; Serrano-Ortiz et al., 2009; Xu and Baldocchi, 2004). No obstante, a pesar de esta mejora, se detectó que el calentamiento de este instrumento provoca una subestimación en los flujos medidos. Esta subestimación puede alcanzar el valor de 1 µmol m-2 s-1 a escala de media hora dando lugar a importantes incertidumbres cuando se realiza la integración anual. A pesar de haberse publicado una corrección a esta deficiencia en la medida, muchos autores opinan que su eficiencia está muy lejos de ser universal y es necesario más investigación (Amiro, 2010; Järvi et al., 2009; Wohlfahrt et al., 2008). Paralelamente a esta situación, la casa proveedora (Li-Cor) de estos IRGAs ha sacado al mercado un instrumento híbrido entre el “open” y el “close path” que combina las ventajas de ambos instrumentos (Li-7200 Lincoln, NE, USA). Permite la toma de muestras de aire y su posterior análisis en un sistema cerrado “in situ” evitando así la pérdida de información a alta frecuencia y que el calentamiento de la muestra tomada afecte a los análisis. 2.5.- Hipótesis de partida La principal hipótesis de partida es que la presencia de cubierta vegetal, desde el momento de su eliminación a través de desbrozadora o arado durante los meses de marzo-abril, hasta el siguiente marzo-abril, llevará consigo cambios en la magnitud y en el patrón temporal de los flujos de CO2 y que esos cambios serán apreciables tanto a nivel del suelo como a nivel del agroecosistema, en relación con un olivar sin cubierta vegetal. Otras prácticas de manejo inherentes a la presencia/ausencia de la cubierta vegetal también pueden tener efecto significativo, al menos puntualmente y a nivel del suelo, en los flujos netos de CO2. Teniendo en cuenta que la producción neta anual de carbono en la biomasa aérea promedio en 11 parcelas de olivar fue de 560 Kg C ha-1 y que si a esta se le añade aquella asociada al sistema radicular (≈ 30 % de aquella de la biomasa aérea según estimaciones para plantas anuales y bianuales) las entradas netas en el suelo podrían rondar los 700 Kg C ha-1. Este valor es neto y por tanto los flujos brutos serían mucho mayores. Por otra parte, parte del carbono orgánico procedente de la biomasa de la cubierta vegetal se descompondría devolviendo parte del C en forma de CO2 hacía la atmósfera. La tasa de descomposición depende principalmente de las condiciones ambientales, de la actividad de los microorganismos del suelo y de la calidad y cantidad del carbono orgánico en el suelo. Por tanto, asumiendo que la entrada de carbono en el suelo, así como los niveles de SOC en éste, son superiores en el olivar con cubierta vegetal, son esperables flujos brutos y netos más elevados que en aquel olivar comparable pero sin cubierta vegetal. Sin embargo, tanto los flujos a través de la biomasa de la cubierta vegetal como a través del suelo, que pueden mostrar elevada variabilidad temporal, desde nuestro conocimiento, todavía no han sido convenientemente evaluados. A pesar de que los flujos brutos de CO2, tanto a nivel del suelo como la cubierta vegetal y al nivel del agroecositema, se esperan muchos más elevados en el olivar con cubierta vegetal se prevé, habida cuenta del incremento en el contenido en SOC (Figura 1), un flujo neto de C hacia el suelo superior que aquel de la parcela de olivar sin cubierta vegetal. Conocer el destino (carbono orgánico en distintos niveles de labilidad y, por tanto, secuestrable a distintas escalas temporales), los procesos enzimáticos de transformación y la velocidad de descomposición del SOC es de significación y pertinente en esta propuesta. Finalmente, el carbono orgánico proporciona otros muchos servicios en el suelo y que se extiende, a más largo plazo, a nivel de ecosistemas tales como: i) mejorar la estructura y fertilidad del suelo, ii) incrementar la capacidad de retención de agua y



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nutrientes, iii) proporcionar la fuente de energía y el esqueleto para el adecuado desarrollo de la comunidad de microorganismos edáficos (Robertson y Swinton, 2005).



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3.- OBJETIVOS DEL PROYECTO El objetivo principal del proyecto es determinar el efecto de la presencia de la cubierta vegetal, y otros manejos

asociados a ésta, en el potencial de secuestro de C en cultivos de olivar. Además, fruto de la investigación llevada a cabo para este fin, se alcanzarán otros objetivos más específicos:

Objetivo operacional 1. Balance anual de carbono en olivar con y sin cobertura vegetal. Las medidas en continuo del intercambio de CO2 a escala de ecosistema usando la técnica eddy covariance (EC) nos permitirá cuantificar la cantidad de carbono absorbido o emitido por ambos manejos. Objetivo operacional 2. Estimación de la fotosíntesis y la respiración a escala de ecosistema. Los intercambios de CO2 a escala de 30 minutos medidos con las torres EC se descompondrán en fotosíntesis (GPP) y respiración (Reco) usando diversos modelos que establecen una relación directa entre la cantidad de luz y GPP y la temperatura y Reco. Objetivo operacional 3. Medida de la respiración de suelo. Además de lo abajo descrito, estos resultados se usarán para validar la estimación de fotosíntesis y respiración obtenidos en el objetivo 2. Objetivo operacional 3.1 Establecer el patrón temporal de la respiración de suelo en parcelas de olivar comparables con y sin cobertura vegetal. Mediante sistemas de cámaras de suelo, se establecerá la magnitud y el patrón temporal del flujo neto de CO2 desde el suelo en parcelas de olivar comparables pero con manejo contrastado, cuantificando los cambios provocados por el patrón climático estacional. Objetivo operacional 3.2 Efecto de las prácticas de manejo del suelo en el olivar sobre los flujos de CO2 de suelo. Mediante sistemas de cámaras de suelo se estimarán los cambios en los flujos netos de CO2 asociados a distintos eventos de manejo (i.e., arado) y se incorporarán al balance anual evaluando su efecto a distintas escalas tanto temporales como estacionales. Objetivo operacional 4. Obtención de los parámetros apropiados para la modelización de los intercambios de CO2 entre olivar y atmósfera. Relaciones hiperbólicas entre las medidas en continuo de intercambios de CO2 con la torre EC y medidas de luz y temperatura, nos permiten obtener los parámetros apropiados para aplicar en olivar el modelo VPRM propuesto por la Consejería de Medio Ambiente. Objetivo operacional 5. Secuestro de carbono orgánico en distintas formas de labilidad. Este objetivo está diseñado para cuantificar la cantidad de carbono orgánico secuestrado a corto, medio y largo plazo en el suelo en olivares con y sin cubierta vegetal. Objetivo operacional 6. Evaluación de la descomposición enzimática del carbono orgánico. Objetivo operacional 7. Evaluación de la tasa de descomposición de los restos de vegetación de la cubierta vegetal. Objetivo operacional 7.1. Tasa de descomposición de los restos de vegetación en condiciones de campo. Objetivo operacional 7.2. Tasa de descomposición del carbono orgánico lábil y refractario de los restos de vegetación en condiciones de laboratorio. Objetivo operacional 8. Evaluación del rendimiento de los manejos (objetivo agrícola) Con este objetivo se pretende contabilizar la producción (litros de aceite por hectárea) en función de la presencia de la cobertura vegetal y relacionar esta información con los resultados obtenidos de intercambios de CO2 medidos en suelo y agroecosistema en conjunto.



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Olivar con cubierta Olivar sin cubierta

Objetivos operacionales 1,2 y 4

Objetivo operacional 3.1


Objetivo operacional 8

Olivar con cubierta Olivar sin cubierta

Objetivos operacionales 1,2 y 4




Labilidad del

C secuestrado

-

+




Descomposición

enzimática del C

Descomposición de la

cubierta vegetal



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4. METODOLOGÍA Y PLAN DE TRABAJO El objetivo principal de este proyecto es determinar el efecto de la presencia de la cubierta vegetal, y otros manejos

asociados a ésta, en el potencial de secuestro de carbono en cultivos de olivar. Para ello se plantea como hipótesis de partida que el tratamiento del manejo del olivar afectará al contenido de carbono en el suelo y a la actividad vegetal y todo ello repercutirá en el balance de carbono global a escala de ecosistema. Los resultados previstos de este estudio tendrán importantes repercusiones ambientales (contribución a la mitigación el papel de fuente de CO2 de la agricultura) y económicas (posibilidad de incorporar en el Mercado de CO2 el carbono secuestrado tras la adopción de practicas agrícolas específicas).

La principal fuente de variación que vertebra el diseño experimental es la tipología de sistema de cultivo del olivar con implicaciones en los flujos de carbono a nivel del suelo y parcela, en las reservas de carbono orgánico y en el conjunto de procesos implicados en la transformación del carbono orgánico. Dos son los niveles de esta fuente de variación: Olivar con cubierta vegetal y olivar sin cubierta vegetal. Para reducir otras posibles fuentes de variación inherentes a trabajar con unidades experimentales de campo, se realizará un gran esfuerzo para seleccionar aquellas parcelas que, siendo lo más homogéneamente posible en aspectos tales como edad de los árboles, densidad de plantación, tipo de suelo, orientación, pendiente…, difieran únicamente en la presencia de cubierta vegetal y en las prácticas de manejo asociadas a su presencia o ausencia. Por otra parte, para garantizar cierto estado estacionario en los procesos del suelo, el olivar con cubierta vegetal que se seleccionará debe haber tenido cubierta vegetal al menos durante los últimos 8 años.

La consecución del objetivo principal del proyecto será posible gracias a la adopción de una serie de objetivos operacionales. Estos objetivos se estructurarán en diversas tareas que se describirán a continuación. Previo a describir estas tareas, definimos una tarea fundamental: Tarea 0: Selección de las parcelas de estudio (olivar con y sin cobertura vegetal). Se seleccionarán dos parcelas de olivar lo más similares posibles en relación a las características de la plantación (edad y densidad de plantación), aspectos geomorfológicos (orientación y pendiente) y el tipo de suelo. Se pretende que la única fuente de variación sea el tipo de manejo; presencia de cubierta vegetal versus ausencia de cubierta vegetal. Para ello se buscará en las bases de datos al uso (por ejemplo aquellas del CAAE y del RAEA) y en fotografías aéreas, para seleccionar parcelas de olivar con cubierta vegetal. Se visitarán y en función de la similitud con aquella convencional comparable cercana se seleccionarán. Aparte de la presencia/ausencia de cubierta vegetal se usará como criterio la viabilidad técnica que conlleva la instalación de ambas torres EC. OBJETIVO OPERACIONAL 1. Balance anual de carbono en olivar con y sin cobertura vegetal. La estimación del balance anual de carbono en ambas parcelas de estudio se realizará aplicando la técnica de eddy covariance (EC). La técnica EC se basa en la toma de medidas directas de flujo turbulento próximo a la superficie a alta frecuencia de muestreo (i.e. 10 Hz), y nos proporciona información detallada (horaria o infrahoraria) acerca de los flujos.

Tarea 1.1. Instalación de las torres de EC e instrumentación complementaria en las parcelas de olivar seleccionadas con y sin cobertura vegetal. Cada torre EC se compondrá de un anemómetro sónico (CSAT-3, Campbell Scientific, Logan, UT, USA) y un analizador híbrido de gases por infrarrojo (LI-7200, Lincoln, NE, USA) para evitar pérdida de información a alta frecuencia y que el calentamiento de la muestra de aire afecte a las medidas. La torre complementaria se compondrá de sensores para la medida de la temperatura y humedad de aire, flujo de fotones fotosintéticamente activos y NDVI (tanto incidente como reflejado), radiación neta, además de temperatura, humedad y flujo de calor al suelo. Estas medidas complementarias son imprescindibles para el filtrado de los datos obtenidos con la técnica EC, relleno de huecos e integración anual. A pesar de las dificultades en la toma y almacenamiento de medidas en continuo, se ha demostrado que la integración a escala anual del intercambio de CO2 a nivel de ecosistema es posible (Wofsy et al., 1993). Bajo estas premisas se planifican las siguientes tareas:

Tarea 1.2. Filtrado y corrección de los intercambios medidos. Se aplicarán diversas técnicas destinadas a la corrección de los flujos obtenidos, como la rotación de coordenadas (McMillen, 1988) y el análisis del cierre de balance de energía (Wilson et al., 2002). El estudio de la calidad de los datos se realizará siguiendo el procedimiento de (Serrano-Ortiz et al., 2009). Este procedimiento consiste fundamentalmente en el almacenamiento por el sistema de adquisición de datos instalado en el campo de una serie de parámetros diagnóstico que nos permitirán estimar la calidad del flujo obtenido.



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Tarea 1.3. Relleno de huecos en las medidas de flujo de CO2. El relleno de huecos de aquellos datos rechazados tras el análisis de calidad se realizará usando la técnica “Marginal Distribution Sampling” (MDS) Se trata de una técnica estadística que relaciona las variaciones en el flujo de CO2 con variaciones en las condiciones meteorológicas (temperatura, déficit de presión de vapor de agua y radiación global). Este algoritmo estadístico considera tres casos: (1) Hay huecos en los valores de flujo pero no en las variables meteorológicas, (2) además de huecos en los valores de flujo tampoco hay información sobre la temperatura de aire o el déficit de presión de vapor de agua pero sí hay valores de radiación global, (3) hay huecos en los valores de flujo y en las variables meteorológicas mencionadas anteriormente. En función de cada uno de estos tres casos se usarán distintos algoritmos para la estimación del flujo de CO2. Estos algoritmos se basan en el cálculo del flujo no medido tomando promedios del flujo medido anterior y posterior a esta ausencia. Esta herramienta de relleno es accesible a través de Internet totalmente gratis en la siguiente dirección: http://gaia.agraria.unitus.it/database/eddyproc/index.html

Tarea 1.4. Creación y mantenimiento de una base de datos de todas las variables medidas por las torres EC y la instrumentación complementaria. Esta tarea facilitará el acceso a la información a los componentes del proyecto para la consecución del resto de las tareas.

Tarea 1.5 Mantenimiento y calibración de la instrumentación de campo (torres EC y complementarias) y descarga de

datos Tarea 1.6 Cálculos finales para la obtención de los balances anuales de carbono. Tras todos los pasos intermedios

mencionados arriba, estaremos en condiciones de estimar los balances anuales de carbono para los olivares estudiados (con y sin cobertura vegetal) OBJETIVO OPERACIONAL 2. Estimación de la fotosíntesis y la respiración a escala de ecosistema. Tras realizar la integración anual de intercambios de carbono para ambas parcelas de olivar, se aplicarán dos técnicas distintas para estimar la fotosíntesis y la respiración. Para cada valor de flujo neto de CO2 medido a escala de 30 minutos se determinará la cantidad de CO2 asimilado por fotosíntesis (GPP) y emitido por respiración (Reco). Para ello usaremos dos técnicas distintas y compararemos los resultados de ambos modelos: (1) “Nighttime data-based estimated” (NB) (Reichstein et al., 2005) y “daytime data-based estimate” (DB) (Lasslop et al., 2010). Estas técnicas están disponibles en la siguiente dirección: http://gaia.agraria.unitus.it/database/eddyproc/index.html. Como se ha comentado en la Tarea 1.1, además de la torre EC se instalará instrumentación complementaria para la medida de temperatura y humedad de suelo y aire así como radiación neta y flujo de fotones fotosontéticamente activos. La medida de estas variables son imprescindibles para aplicar los modelos que estiman GPP y Reco. Tarea 2.1. Aplicación de los algoritmos para la estimación a escala de 30 min de GPP y Reco.

- “Nighttime data-based estimated” (NB) (Reichstein et al., 2005): Este algoritmo asume valores de GPP=0 durante la noche. De este modo, considera que todo el flujo neto de CO2 medido durante la noche con la torre EC es consecuencia de procesos de respiración (Reco). Esta respiración durante la noche está únicamente relacionada con la temperatura mediante la siguiente ecuación:

−−

−=

000

11exp.

TTTTErbR

airrefeco

Donde rb es la respiración a la temperatura de referencia, E0 es la sensibilidad de la temperatura, Tref es la temperatura de referencia y T0 toma el valor de -46.02ºC. Estas constantes se estimarán para cada dos días y los resultados se extrapolarán a los datos de día. Durante el día GPP se definirá como el intercambio de CO2 neto medido por la torre (NEE) menos el Reco modelizado.

- “Daytime data-based estimate” (DB) (Lasslop et al., 2010). El intercambio de CO2 medido por la torre a escala de media hora se modeliza en función de la siguiente ecuación:



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−−

−−

+=

000

11exp.

TTTTErb

R

RNEE

airrefg

g

βααβ

Donde α es la eficiencia en el uso de la luz y β es la máxima asimilación de CO2 por las plantas en condiciones saturadas de luz y dependerá de la humedad del aire. Rg es la radiación global medida que puede estimarse a través de la medida de flujo de fotones (Ceulemans et al., 2003). Los valores de las constantes se estimarán cada dos días.

OBJETIVO OPERACIONAL 3. Medida de la respiración de suelo Este objetivo está diseñado para cuantificar y establecer el patrón temporal en los flujos de CO2 a través del suelo en parcelas de olivar con y sin cubierta vegetal así como los cambios en los flujos asociados a distintos eventos de manejo (i.e., arado). Fuentes de variación: 1.- Tipología contrastada de sistema de cultivo del olivar. Con dos niveles olivar sin y con cubierta vegetal. 2.- Tiempo/prácticas de manejo específicas. Los flujos de CO2 muestran una elevada variabilidad durante un ciclo anual y a distintas escalas temporales, desde aquellas diarias hasta estacionales. A esta variabilidad hay que sumarles aquellas derivadas de los distintos manejos en el suelo que mostrarán diferencias en los olivares sin y con cubierta vegetal. Los flujos de CO2 se medirán con distintas cadencias a lo largo de un ciclo anual de crecimiento y con intensidades en el tiempo variables en función de las prácticas de manejo específicas. De forma regular se tomarán medidas de flujo de CO2 bimensualmente durante dos años en 20 réplicas por unidad experimental y durante aquellos eventos que supongan una fuente de perturbación en el suelo (arado, aplicación de herbicidas, desbrozar la cubierta vegetal…) se tomarán medidas diarias (cada dos horas) hasta que los flujos retornen a un estado estacionario. Asimismo, al menos durante una ocasión por estación, se medirán los flujos de CO2 durante un ciclo diario. Variables dependientes (variables a medir): 1.- Flujo de CO2 en el suelo. Para completar la visión integrada de flujo de CO2 en el agroecosistema se determinarán las tasas de respiración del suelo en los olivares en presencia y ausencia de cubierta vegetal de acuerdo con el esquema temporal antes indicado. En el caso del olivar con cubierta vegetal las medidas se harán por duplicado en localizaciones con cubierta y localizaciones comparables en las que se haya eliminado la cubierta, para ser capaces de separar la contribución de la cubierta vegetal y del suelo per se a la salida de C desde el ecosistema. 2.- Variables de estado/control. Se tomarán, en una ocasión, muestras de suelo (0-5 y 5 -15 cm) para realizar una caracterización de los mismos. Se analizarán variables tales como textura, pH, contenido en materia orgánica, nitrógeno, fósforo y potasio totales, carbonatos, formas intercambiables de Na, Mg y K, y la capacidad de intercambio catiónico. Por otra parte, también se determinará la densidad aparente. OBJETIVO OPERACIONAL 3.1 Establecer el patrón temporal de la respiración de suelo en parcelas de olivar comparables con y sin cobertura vegetal. Tarea 3.1.1. Muestreo y determinación de las variables de estado/control del suelo. Una vez seleccionadas las parcelas, se tomarán muestras de suelo (0-10 y 10 -20 cm de suelo) intacto (5 muestras compuestas de 5 en la entrecalle de cada parcela de olivar). Se determinarán el pH, textura, densidad aparente, contenidos en materia orgánica, carbono total, carbono orgánico, nitrógeno total, fósforo y potasio totales, P Olsen, K intercambiable, para realizar una caracterización del suelo. Tarea 3.1.2 Medidas estacionales de los flujos de CO2 del suelo. Esta tarea consistirá en realizar las medidas de flujos de CO2 en las parcelas seleccionadas durante dos años y con distintas cadencias en función de las condiciones ambientales y de los eventos de manejo diferenciales en las dos parcelas previamente seleccionadas. En cada parcela se dispondrán con carácter fijo 20 cilindros de PVC (7 cm profundidad, 10 cm de diámetro). Sobre estos cilindros se acoplará la cámara de medida de respiración del suelo. Con carácter bimensual se medirán los flujos de CO2 durante dos años entre las 9:00 y las 12:00 en cada uno de los 20 cilindros de cada parcela. Para cada medida de respiración de suelo mediremos también la temperatura y humedad de cada cilindro.



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Tarea 3.1.4 Ciclos diarios de los flujos de CO2 del suelo. Se realizan medidas de respiración de suelo durante un ciclo diario al menos una vez por estación. En estos casos, se tomarán medidas de flujo en cada parcela cada hora durante un día. Para cada medida de respiración de suelo mediremos también la temperatura y humedad de cada cilindro OBJETIVO OPERACIONAL 3.2 Efecto de las prácticas de manejo del suelo en el olivar sobre los flujos de CO2 de suelo. Tarea 3.2.1 Medida de respiración de suelo tras las perturbaciones ocasionadas por las prácticas de manejo. Durante aquellos eventos que supongan una fuente de perturbación en el suelo (arado, aplicación de herbicidas, desbrozar la cubierta vegetal…) se tomarán medidas diarias con el sistema de cámaras de suelo hasta que los flujos retornen a un estado estacionario. El número de réplicas y la periodicidad en las medidas se diseñarán cuando las parcelas hayan sido seleccionadas y se evalúen las prácticas de manejo que conlleven perturbación. OBJETIVO OPERACIONAL 4. Obtención de los parámetros apropiados para la modelización de los intercambios de CO2 entre olivar y atmósfera. Los resultados obtenidos como consecuencia del contrato menor “Calibración, aplicación y validación del modelo VPRM en Andalucía” que la Consejería de Medio Ambiente encargó a nuestro grupo de investigación de la UGR, apuntan a una potencial mejora de la aplicación del modelo VPRM en Andalucía mediante la instalación y gestión de torres de flujos ubicadas en usos de suelo aún por caracterizar, como es el caso del olivar (17.33% del uso de suelo andaluz). El modelo VPRM estima, a partir de variables medidas de temperatura, flujo de fotones e imágenes de satélite (MODIS), la cantidad de CO2 que absorbe o emite un tipo de ecosistema (Mahadevan, et al. 2008). El valor del Flujo de CO2 es estimado a partir de la siguiente fórmula:

[ ]βαλ +×+

××

+××××−= TPAREVI

PARPARWPTFc scalescalescale )/1(

1

0

Según esta ecuación, el flujo de CO2 a escala de ecosistema es consecuencia de los procesos de fotosíntesis (asimilación de CO2, primer término de la ecuación) y respiración (emisión de CO2, segundo término de la ecuación). Además de las variables de entrada del modelo (flujo de fotones (PAR), temperatura del aire (T), productos de MODIS (EVI y LSWI)), este modelo incluye varias funciones incluye una serie de constantes que vienen determinadas por el tipo de ecosistema según el IGBP (Programa Internacional Geosfera-Biosfera).

• λ=Eficacia del uso de la luz

• TScale(función que estima el efecto de la T sobre la fotosíntesis) = [(T-Tmin) (T-Tmax)]/[(T-Tmin) (T-Tmax) - (T-Topt)2]

• Tmin =Temperatura mínima del ecosistema

• Tmax =Temperatura máxima del ecosistema

• Topt =Temperatura optima del ecosistema)

• PScale (función que estima el efecto de la fenología de la planta sobre la fotosíntesis)= (1+LSWI)/ 2)

• WScale (función que estima el efecto del estrés hídrico sobre la fotosíntesis) = (1+LSWI)/ (LSWImax)

• LSWImax=máximo valor de LSWI en periodo de crecimiento vegetal

• PAR0=nivel de luz correspondiente a la mitad del máximo valor de asimilación de CO2

• α y β =pendiente y punto de corte de la recta que establece la relación existente entre la temperatura y la respiración

En este sentido, aplicaremos el modelo VPRM en las dos parcelas de olivar con y sin cobertura vegetal. Los valores de flujo de CO2 estimados por el modelo VPRM se compararán con los valores medidos por las torres de EC para poder así calibrar el modelo en este tipo de ecosistemas. Las tareas propuestas para la consecución de este objetivo son:



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Tarea 4.1. Obtención de los parámetros de entrada del modelo VPRM. Obtención de las variables de entrada

necesarias para el cálculo de los intercambios de carbono estimados por el modelo VPRM. Para ello, descargaremos periódicamente las imágenes de satélite [rojo (620–670 nm), NIR (841–876 nm), azul (459–479 nm), y SWIR (1628–1652 nm)] necesarias para el cálculo del EVI (índice de verdor) y el LSWI (contenido hídrico del suelo). Asimismo, se elaborará una base de datos que contenga información a distintas escalas temporales del flujo de fotones y la temperatura del aire medida en las torres complementarias (Tarea 1.4)

Tarea 4.2. Aplicación del modelo VPRM en las parcelas de olivar seleccionadas

Tarea 4.3. Calibración y optimización del modelo VPRM para su aplicación en ecosistemas de olivar. Los resultados obtenidos con el modelo, se compararán con los medidos por las torres EC. Así, gracias a la información obtenida con las torres EC, las constantes para el uso de suelo de olivar serán recalculadas, optimizando su aplicación para este uso de suelo. OBJETIVO OPERACIONAL 5. Secuestro de carbono orgánico en distintas formas de labilidad. Este objetivo está diseñado para cuantificar la cantidad de carbono orgánico secuestrado a corto, medio y largo plazo en el suelo de olivar con y sin cubierta vegetal.

Tarea 5.1. Muestreo y determinación las reservas de carbono de distinta labilidad. Con esta tarea se pretende evaluar las reservas de carbono de distinta labilidad (y de significación en términos de tiempo de residencia y secuestro de carbono) en el suelo de aquella parcela de olivar con cubierta vegetal y sin cubierta vegetal. Durante el segundo año, se tomarán 5 muestras de suelo, cada una compuesta de 5 en ambas parcelas, en dos rangos de profundidad (0 -10 cm y 10 – 20 cm). Una vez tamizadas en el laboratorio (< 2mm) se determinará: 1.- Carbono orgánico total. Siguiendo la metodología clásica de Walkley y Black (1934). 2.- Carbono microbiano. El contenido en carbono orgánico en los microorganismos del suelo en las dos parcelas de olivar con y sin cubierta vegetal se analizará estacionalmente (4 ocasiones) siguiendo la metodología del cloroformo. Brevemente, las muestras de suelo se incuban sin y con cloroformo y se evalúa el contenido en Carbono orgánico (Walkley y Black) en extractos de suelo. 3.- Reservas de carbono de distinta labilidad. La separación de las distintas reservas de SOC se llevará a cabo a través de una combinación de fraccionamiento físico, químico y por densidad en un proceso de tres pasos (Figura 2). Esta metodología ha sido detallada por Six et al. (2002) y Plante et al. (2006) y aplicada satisfactoria por Stewart et al. 2008). Este esquema de fraccionamiento está basado en la asunción de que existe una ligazón entre las fracciones aisladas y los mecanismos de protección del SOC que están implicados en la estabilización y secuestro de carbono orgánico a largo plazo. El resultado de la aplicación de este esquema de fraccionamiento será la obtención de las siguientes reservas de carbono orgánico:

1.- Carbono orgánico no protegido que consiste en la fracción cPOM aislada durante el primer paso de dispersión y la fracción LF aislada durante el segundo paso. 2.- Carbono orgánico físicamente protegido que consiste en la fracción magg y la materia orgánica ocluída en ésta (iPOM). 3.- Carbono orgánico químicamente protegido que corresponde a la fracción hidrolizable de las fracciones de arcilla y limo aisladas durante la dispersión inicial (H-dSilt y H-dClay). 4.- Carbono orgánico bioquímicamente protegido que corresponde la fracción no hidrolizable de carbono que permanece en las partículas de arcillas y limos después de la hidrólisis ácida (NH-dSilt y NH-dClay).

4.- Entradas de carbono orgánico a través de cubierta vegetal. Se cuantificará la cantidad de biomasa, y SOC en ésta, que entra anualmente (= producción) en el olivar con cubierta vegetal para establecer relaciones con los flujos de CO2 a través del suelo y las medidas acumuladas anualmente que toman la torres de Eddy covariance. Básicamente, se seleccionarán 10 unidades experimentales de 50 cm x 50 cm unos días antes del momento de eliminación de la cubierta vegetal (a través de desbrozadora o arado) y se desbrozará manualmente toda la biomasa vegetal.



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Figura 2. Proceso de fraccionamiento en tres pasos para obtener reservas de carbono orgánico de distinta labilidad. OBJETIVO OPERACIONAL 6. Evaluación de la descomposición enzimática del carbono orgánico.

Tarea 6.1 Muestreo y determinación de actividades enzimáticas. Las actividades enzimáticas, utilizadas en un principio para recoger información descriptiva de los suelos, son, actualmente, unos indicadores precisos para monitorizar la actividad de los microorganismos del suelo y, para el caso de aquellas relacionadas con la ruptura de distintas formas de carbono orgánico, han sido utilizadas para modelar el procesado del carbono orgánico. Se determinarán actividades enzimáticas desplegadas por los microorganismos del suelo y relacionadas con el procesado de carbono orgánico tales como la �-glucosidasa, xilanasa, celobiasa, invertasa, proteasa, N acetilglucosamidasa y amila con las metodologías a uso. El equipo de investigación de la UJA tiene experiencias contrastada en el análisis de actividades enzimáticas en suelos sometidos a distintos tipos de perturbación. Éstas se analizarán al menos en dos ocasiones en las parcelas de olivar con y sin cubierta vegetal y para dos rangos de profundidad (0-10 y 10 – 20 cm) en muestras de suelo (5 réplicas compuestas de 5) previamente tamizadas (< 2 mm). OBJETIVO OPERACIONAL 7. Evaluación de la tasa de descomposición de los restos de vegetación de la cubierta vegetal. Este objetivo se desarrolla siguiendo dos aproximaciones. Por una parte se evaluará la tasa de pérdida de peso seco y de carbono orgánico de los restos de vegetación arvense en condiciones naturales de campo (técnica de incubación en bolsas de descomposición) y que incluirá la movilización/inmovilización del nitrógeno (N), fósforo (P) y potasio (K) de los restos vegetales (Objetivo operacional 7.1.3 Por otra parte, se realizará un ensayo a escala de laboratorio (condiciones óptimas) para establecer un modelo de descomposición de los restos vegetales tras la aplicación de un modelo doble exponencial de 4 parámetros (Objetivo operacional 7.2.3). Tras la aplicación de este modelo obtendremos la tasa de descomposición y los tiempos de residencia del carbono orgánico lábil y de aquel refractario procedente de los restos vegetales.

Suelo tamizado (< 2 mm)

Aislador de microagregados

C-arcilla < 2µm (dClay)

C hidrolizable (H-dClay)

C no hidrolizable (NH-dClay)

C-limo 2-53 µm (dSilt)

C hidrolizable (H-dSilt)

C no hidrolizable (NH-dSilt)

C en los microagr. 53-250 µm (µagg)

Hidrólisis ácida

Hidrólisis ácida

Flotación en densidad

Dispersión

C fino no protegido POM (LF)

µagregados protegidos POM C

(iPOM)

C-limo 2-53 µm (µSilt)

Clay-sized C < 2µm (µClay)

C hidrolizable (H-µClay)

C no hidrolizable (NH-µClay)

C hidrolizable (H-µSilt)

C no hidrolizable (NH-µSilt)

Hidrólisis ácida

Hidrólisis ácida



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OBJETIVO OPERACIONAL 7.1. Tasa de descomposición de los restos de vegetación en condiciones de campo. Fuentes de variación: 1.- Régimen de laboreo del suelo. Con la inclusión de esta fuente de variación se pretende evaluar el efecto del arado sobre las tasa de pérdida de material y de carbono orgánico y la movilización/inmovilización de N, P y K . El material vegetal se descompondrá en condiciones de campo utilizando la técnica de litter-bag sobre la superficie del suelo y dentro del suelo. 2.- Tiempo. La tasa de descomposición del carbono y aquellas de movilización/inmovilización de N. P y K se evaluará estacionalmente. Para ello, se tomarán al menos dos bolsas de descomposición durante cada estación (mediados y finales) durante dos años. Variables dependientes (variables a medir): 1.- Pérdida de material vegetal, carbono orgánico y N, P y K. El peso seco del material vegetal y los contenidos en carbono, N, P y K se determinarán en las muestras (bolsas de descomposición) recién traídas del campo. A partir del peso y de la concentración de carbono (C), N, P y K se podrá evaluar la cantidad de C, N, P y K que queda con respecto aquel añadido en al bolsa inicialmente y determinar así la tasa de descomposición durante cada estación. Así, para la consecución del objetivo descrito se proponen las siguientes tareas:

Tarea 7.1.1. Recogida vegetación adventicia y preparación de bolsas. Durante febrero/marzo, y justamente el siguiente día de ser desbrozada, del segundo año se cosechará la vegetación adventicia en 5 cuadrados de 50 cm x 50 cm y se transportarán al laboratorio. Una vez en el laboratorio se secarán en estufa (60 oC durante 48 horas) y pesarán 15 g del material vegetal en bolsas dobles de acero con una luz de malla de 2 mm. Se prepararán 2 posiciones (sobre la superficie del suelo y enterradas en el suelo, para evaluar el efecto de la disposición de los restos vegetales sobre el suelo tras el desbroce versus desbroce y arado (bolsas enterradas)) x 6 réplicas x 2 muestreo por estación x 4 estaciones x 2 años = 192 bolsas.

Tarea 7.1.2. Colocación y recogida de bolsas de descomposición. Una vez preparadas las bolsas (una semana después de su recogida) se repartirán en 2 bloques (de 4 mx 4m debidamente señalizados y en la entrecalle del olivar con cubierta vegetal) al azar; la mitad sobre la superficie del suelo y la otra mitad enterradas (5 – 10 cms). Cada 2 meses (dos muestreos por estación) y durante 2 años se recogerán 6 bolsas (3 enterradas y 3 sobre la superficie del suelo) por bloque.

Tarea 7.1.3. Análisis de carbono, nitrógeno, fósforo y potasio. Una vez en el laboratorio, se secará y pesará el contenido de la bolsa (libre de suelo) y se determinará la pérdida de material con respecto a los 15 grs iniciales. El material, una vez seco, se molerá en un molino de bolas (< 1mm) y sobre éste se determinará el contenido en cabono y nitrógeno (autoanalizador elementar CNHS), fósforo (digestión Sommer y Nelson) y potasio (ICP). Estas variables se analizarán también en los restos vegetales iniciales. Teniendo en cuenta el contenido en material y las concentraciones de carbono, nitrógeno, fósforo y potasio, se podrá determinar la tasa de descomposición del carbono y movilización/inmovilización de nitrógeno, fósforo y potasio.

OBJETIVO OPERACIONAL 7.2. Tasa de descomposición del carbono orgánico lábil y refractario de los restos de vegetación en condiciones de laboratorio Fuentes de variación: 1.- Presencia de restos de vegetación de la cubierta vegetal. La tasa de descomposición del carbono lábil y refractario de los restos vegetales se evaluará en una experiencia en condiciones óptimas de laboratorio (25 oC, oscuridad y 60 % de capacidad de campo) en suelos (previamente tamizado < 2 mm) de aquella parcela de olivar con cubierta vegetal empleando la técnica de la trampa con sosa. La cantidad de carbono orgánico a aplicar en forma de restos vegetales se determinará en función de la biomasa de cubierta vegetal cosechada. 2.- Tiempo. La tasa de descomposición del carbono lábil y refractario de los restos vegetales se evaluará con una cadencia bisemanal durante el primer mes, mensual durante los siguientes 6 meses y cada dos meses durante los siguientes meses hasta los dos años. Variables dependientes (variables a medir): 1.- Tasa de respiración y cantidad de C-CO2 procedente de los restos vegetales. La cantidad de C-CO2 procedente de los restos vegetales durante su descomposición se evaluará con el método de la trampa de sosa y se transformarán en tasa teniendo en



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cuenta el periodo de incubación. A partir del modelo doble exponencial de 4 parámetros se establecerá la cantidad de carbono orgánico lábil (tiempo de residencia bajo) y refractario (tiempo de residencia elevado) aportado al suelo desde la cubierta vegetal así como sus tasas de descomposición específicas. Así, para la consecución del objetivo descrito se proponen las siguientes tareas:

Tarea 7.2.1 Recogida vegetación adventicia y suelo, y montaje experimental. Durante febrero/marzo de la tercera anualidad (en el momento del desbroce de la cubierta vegetal) se recogerá una cantidad suficiente (1 kg) de los restos de cubierta vegetal y suelo (al menos 20 kilos de suelo de entre 0 – 10 cm de profundidad). El material vegetal se secará en estufa (60 oC durante 48 horas) y se molerá (< 1mm). El suelo se tamizará (< 2 mm) y se secará al aire. Se tomarán 100 grs de suelo (equivalente seco) se añadirá en un recipiente apropiado (250 ml). Se prepararán 5 réplicas. A este suelo (una vez determinada la capacidad de campo) se añadirá (y mezclará con intención) una cantidad de carbono orgánico en forma de restos de cubierta vegetal equivalente a la producción anual de cubierta vegetal en la parcela de olivar y que, posiblemente oscilará entre 2 – 6 mg SOCánico-restos vegetales por gramo de suelo. Se prepararán los controles pertinentes (5 réplicas de recipientes con sólo suelo). Los recipientes se dispondrán aleatoriamente en una cámara de incubación en oscuridad 25 oC y 60 % de la capacidad de campo (se mantendrá constante durante toda la experiencia). Cada tres días durante las primeras dos semanas, semanalmente durante los dos siguientes meses y mensualmente hasta un año, se evaluará la tasa de respiración en las unidades experimentales.

Tarea 7.2.3. Medida de tasa de respiración. Para la medida de respiración se utilizará el método de la trampa de sosa. Esta medida, en la que no se sacrifican las unidades experimentales, permite cuantificar todo el C-CO2 emitido desde el suelo por respiración. Brevemente, la cantidad de CO2 producido se estimará a partir de los equivalentes de sosa gastados durante el periodo de incubación (días o semanas o meses) en cada unidad experimental. A la cantidad de C-CO2 producido en las unidades experimentales con presencia de C orgánico procedente de los restos vegetales se le restará aquella de las unidades experimentales controles para conocer cuánto del carbono del CO2 producido proviene de la descomposición de los restos vegetales. Tras un año y ajustando las curvas obtenidas a un modelo doble exponencial de 4 parámetros se podrá conocer qué cantidad del SOC de la cubierta vegetal es lábil y cuánto es refractario así como los tiempos de residencias de ambas reservas.

OBJETIVO OPERACIONAL 8. Evaluación del rendimiento de los manejos (objetivo agrícola) Para las administraciones públicas, a la hora de promover el manejo que optimice el secuestro de carbono y así cumplir con uno de los objetivos del Protocolo de Kyoto, será importante reconocer el coste de dichas actividades para el agricultor. Tarea 8.1 Contabilizar la producción (litros de aceite por hectárea) en función de la presencia de la cubierta vegetal. Esta información se relacionará con los resultados obtenidos de intercambios de CO2 medidos en suelo y agroecosistema en conjunto. Esto se realizará registrando datos disponibles en la almazara a la hora de prensar, y organizándolos en función del manejo y resultados. Cronograma y resumen de objetivos y tareas: (ver página siguiente)



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TécnicoBRR

UGR1.5 Mantenimiento y calibración de la instrumentación de campo (torres EC y complementarias) y descarga de datos

Postdoc.BRRPSO

UGR1.6 Cálculos finales para la obtención de los balances anuales de carbono

BRR

Postdoc.ASK

EEZA

UGR2.1. Aplicación de los algoritmos para la estimación a escala de 30 min de GPP y Reco.

2. Estimación de la fotosíntesis y la respiración a escala de ecosistema.

ASKPSOBRRTécnico1

UGREEZA

1.1. Instalación de las torres de EC e instrumentación complementaria en las parcelas de olivar seleccionadas con y sin cobertura vegetal.

1. Balance anual de carbono en olivar con y sin cobertura vegetal.

PSO

BRRUGR

EEZA1.2. Filtrado y corrección de los intercambios medidos.

PSO

BRRUGR

EEZA1.3. Relleno de huecos en las medidas de flujo de CO2

PSOBRR

Postdoc.

UGREEZA

1.4. Creación y mantenimiento de una base de datos de todas las variables medidas por las torres EC y la instrumentación complementaria.

Año 3

TodosUGR

EEZAUJA

0. Selección de las parcelas de estudio (olivar con y sin cobertura vegetal).

Determinar el efecto de la presencia de la cubierta vegetal, y otros manejos asociados a ésta, en el potencial de secuestro de C en cultivos de olivar

Objetivo Año 2 Año 4Año 1PersonalCentroTareas

TécnicoBRR

UGR1.5 Mantenimiento y calibración de la instrumentación de campo (torres EC y complementarias) y descarga de datos

Postdoc.BRRPSO

UGR1.6 Cálculos finales para la obtención de los balances anuales de carbono

BRR

Postdoc.ASK

EEZA

UGR2.1. Aplicación de los algoritmos para la estimación a escala de 30 min de GPP y Reco.

2. Estimación de la fotosíntesis y la respiración a escala de ecosistema.

ASKPSOBRRTécnico1

UGREEZA

1.1. Instalación de las torres de EC e instrumentación complementaria en las parcelas de olivar seleccionadas con y sin cobertura vegetal.

1. Balance anual de carbono en olivar con y sin cobertura vegetal.

PSO

BRRUGR

EEZA1.2. Filtrado y corrección de los intercambios medidos.

PSO

BRRUGR

EEZA1.3. Relleno de huecos en las medidas de flujo de CO2

PSOBRR

Postdoc.

UGREEZA

1.4. Creación y mantenimiento de una base de datos de todas las variables medidas por las torres EC y la instrumentación complementaria.

Año 3

TodosUGR

EEZAUJA

0. Selección de las parcelas de estudio (olivar con y sin cobertura vegetal).

Determinar el efecto de la presencia de la cubierta vegetal, y otros manejos asociados a ésta, en el potencial de secuestro de C en cultivos de olivar

Objetivo Año 2 Año 4Año 1PersonalCentroTareas

E F M A M J J A S O N D E F M A M J J A S O N D E F M A M J J A S O N D E F M A M J J A S O N DE F M A M J J A S O N DE F M A M J J A S O N D E F M A M J J A S O N DE F M A M J J A S O N D E F M A M J J A S O N DE F M A M J J A S O N D E F M A M J J A S O N DE F M A M J J A S O N D










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41092 SEVILLA

PSOPostdoc.

EEZA4.1. Obtención de los parámetros de entrada del modelo VPRM.

4. Obtención de los parámetros apropiados para la modelización de los intercambios de CO2 entre olivar y atmósfera.

PSOPostdoc.

EEZA4.2. Aplicación del modelo VPRM en las parcelas de olivar seleccionadas

PSOPostdoc.

EEZA4.3. Calibración y optimización del modelo VPRM para su aplicación en ecosistemas de olivar.

BVP

RGRTécnico

UJA

UGR6.1 Muestreo y determinación de actividades enzimáticas

6. Evaluación de la descomposición enzimática del carbono orgánico.

BVPRGRTécnico

UJA5.1 Muestreo y determinación las reservas de carbono de distinta labilidad.

5. Secuestro de carbono orgánico en distintas formas de labilidad.

SMJTécnico

BRRBVP

UGRUJA3.1.3 Medidas estacionales de los flujos de

CO2 del suelo.

SMJTécnicoBRR

BVP

UGRUJA3.1.4 Ciclos diarios de los flujos de CO2 del

suelo

SMJTécnicoBVP

UGRUJA

3.2.1 Medida de respiración de suelo tras las perturbaciones ocasionadas por las prácticas de manejo.

3.2 Efecto de las prácticas de manejo del suelo en el olivar sobre los flujos de CO2 de suelo.

RGR

JCGBVP

UJA

UGR3.1.1. Muestreo y determinación de las variables de estado/control del suelo

3.1 Establecer el patrón temporal de la respiración de suelo en parcelas de olivar comparables con y sin cobertura vegetal.

3. Medida de la respiración de suelo

Año 3Objetivo Año 2 Año 4Año 1PersonalCentroTareas

PSOPostdoc.

EEZA4.1. Obtención de los parámetros de entrada del modelo VPRM.

4. Obtención de los parámetros apropiados para la modelización de los intercambios de CO2 entre olivar y atmósfera.

PSOPostdoc.

EEZA4.2. Aplicación del modelo VPRM en las parcelas de olivar seleccionadas

PSOPostdoc.

EEZA4.3. Calibración y optimización del modelo VPRM para su aplicación en ecosistemas de olivar.

BVP

RGRTécnico

UJA

UGR6.1 Muestreo y determinación de actividades enzimáticas

6. Evaluación de la descomposición enzimática del carbono orgánico.

BVPRGRTécnico

UJA5.1 Muestreo y determinación las reservas de carbono de distinta labilidad.

5. Secuestro de carbono orgánico en distintas formas de labilidad.

SMJTécnico

BRRBVP

UGRUJA3.1.3 Medidas estacionales de los flujos de

CO2 del suelo.

SMJTécnicoBRR

BVP

UGRUJA3.1.4 Ciclos diarios de los flujos de CO2 del

suelo

SMJTécnicoBVP

UGRUJA

3.2.1 Medida de respiración de suelo tras las perturbaciones ocasionadas por las prácticas de manejo.

3.2 Efecto de las prácticas de manejo del suelo en el olivar sobre los flujos de CO2 de suelo.

RGR

JCGBVP

UJA

UGR3.1.1. Muestreo y determinación de las variables de estado/control del suelo

3.1 Establecer el patrón temporal de la respiración de suelo en parcelas de olivar comparables con y sin cobertura vegetal.

3. Medida de la respiración de suelo













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RGRTécnico

SHP

UJAUGR7.2.3. Medida de tasa de respiración.

ASKUGR8.1 Contabilizar la producción (litros de aceite por hectárea) en función de la presencia de la cubierta vegetal

8. Evaluación del rendimiento de los manejos (objetivo agrícola)

TodosUGREEZAUJA

Difusión de los resultados obtenidos y emisión de informes

RGR

BVPTécnicoJCG

UJA

UGR7.1.2. Colocación y recogida de bolsas de descomposición

RGRBVPTécnicoSHP

UJAUGR7.1.3. Análisis de carbono, nitrógeno,

fósforo y potasio.

7. Evaluación de la tasa de descomposición de los restos de vegetación de la cubierta vegetal.

RGRBVPTécnico

JCG

UJAUGR7.1.1. Recogida vegetación adventicia y

preparación de bolsas

7.1. Tasa de descomposición de los restos de vegetación en condiciones de campo.

RGRBVPTécnicoSHP

UJAUGR

7.2.1. Recogida vegetación adventicia y preparación de bolsas y montaje experimental7.2 Tasa de descomposición del

carbono orgánico lábil y refractario de los restos de vegetación en condiciones de laboratorio


RGRTécnico

SHP

UJAUGR7.2.3. Medida de tasa de respiración.

ASKUGR8.1 Contabilizar la producción (litros de aceite por hectárea) en función de la presencia de la cubierta vegetal

8. Evaluación del rendimiento de los manejos (objetivo agrícola)

TodosUGREEZAUJA

Difusión de los resultados obtenidos y emisión de informes

RGR

BVPTécnicoJCG

UJA

UGR7.1.2. Colocación y recogida de bolsas de descomposición

RGRBVPTécnicoSHP

UJAUGR7.1.3. Análisis de carbono, nitrógeno,

fósforo y potasio.

7. Evaluación de la tasa de descomposición de los restos de vegetación de la cubierta vegetal.

RGRBVPTécnico

JCG

UJAUGR7.1.1. Recogida vegetación adventicia y

preparación de bolsas

7.1. Tasa de descomposición de los restos de vegetación en condiciones de campo.

RGRBVPTécnicoSHP

UJAUGR

7.2.1. Recogida vegetación adventicia y preparación de bolsas y montaje experimental7.2 Tasa de descomposición del

carbono orgánico lábil y refractario de los restos de vegetación en condiciones de laboratorio











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5.- RESULTADOS ESPERADOS, DIFUSIÓN Y EXPLOTACIÓN, EN SU CASO, DE LOS MISMOS. Los resultados principales de este proyecto tendrán consecuencias tanto económicas como ambientales y agrícolas. Tras el estudio propuesto seremos capaces de cuantificar el secuestro de carbono en cultivo de olivar, y determinar el efecto que tienen los distintos tipos de manejo sobre este potencial de secuestro. Estos resultados ayudarán a conocer la dinámica y funcionamiento de cultivos de olivar en general y su papel como fuente/sumidero en el balance total de carbono y aportar información muy valiosa para la comunidad internacional en cuanto a la toma de decisiones por el Protocolo de Kioto.

Los resultados serán de interés general para a la comunidad científica que trabaja en la medida del balance de carbono mediante torres Eddy covariance ya que aportará detalles técnicos para su aplicación en ecosistemas de olivar en otra partes del Mundo. Además el estudio será útil desde un punto de vista de la modelización contribuyendo a mejorar los cálculos de balance mundial de carbono. Tales datos serán de interés para su incorporación en las redes de medidas de intercambio de carbono a niveles tanto nacional (ver anexo: carta de apoyo de los proyectos Carbored-II e ICOS-Spain), como internacional (ver anexo: carta de apoyo del proyecto GHG-Europe). Finalmente, la Junta de Andalucía ha expresado su interés en este tipo de información para mejorar sus modelos de los intercambios de carbono a nivel regional (ver anexo: carta de apoyo de la Consejería de Medio Ambiente). Además, el objetivo operacional relacionado con la evaluación de los rendimientos de los manejos será de importante interés a la hora de la toma de decisiones políticas y de gestión. Los grupos solicitantes, tal como se puede observar en los CVs, mantienen una elevada capacidad de producción de artículos en revistas nacionales e internacionales, así como una activa asistencia a congresos. El plan de difusión de los resultados de este proyecto contempla su publicación en revistas tales como Agricultural and Forest Meteorology, Agriculture, Ecosystem and Environment, e incluso Science o Nature, todas ellas incluidas en el Science Citation Index y caracterizadas por su relevancia en el campo de estudio en el que se enmarca el presente proyecto. Asimismo se presentarán los resultados en reuniones y congresos internacionales, como las del proyecto ICOS-Spain y Carbored-II, las reuniones de GHG-Europe y FLUXNET, Congresos de la European Geosciences Union o Asambleas de la American Geophysical Union.



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6.-Relación del personal del equipo que participa en la actividad Andrew S. Kowalski (ASK). Doctor en Ciencias Atmosféricas y profesor titular de Física Aplicada de la Universidad de

Granada, tiene más de 15 años de experiencia aplicando la técnica eddy covariance para la estimación de los intercambios de gases de efecto invernadero en ecosistemas terrestres. En relación directa con el tema del proyecto solicitado, ha publicado en revistas internacionales más de 40 artículos científicos, y ha servido de investigador principal en proyectos a nivel regional, nacional, y europeo.

Jorge Castro (JCG). Profesor titular de Ecología de la Universidad de Granada, del grupo de Ecología Terrestre. Con más

de 30 publicaciones, es IP de dos proyectos de investigación relacionados con la regeneración de ecosistemas, y lleva más de 5 años estudiando el almacenamiento de carbono en el suelo y las interacciones entre plantas y microorganismos.

Roberto García Ruiz (RGR). Profesor titular de la Universidad de Jaén. Ha desarrollado en los últimos años, en el Área

de Ecología de la Universidad de Jaén, una línea de investigación que ha dado lugar a una importante especialización en aspectos avanzados de la biogeoquímica del C, N y P en cultivos de olivar. Asimismo, ha desarrollado trabajos encaminados a poner de manifiesto los efectos de los principales tipos de manejo sobre la calidad y la salud del suelo, a través del análisis e variables indicativas de la disponibilidad de nutrientes a largo plazo, tales como el contenido en materia orgánica, el C orgánico y el N. Ha puesto a punto la metodología para medir actividades enzimáticas en el suelo relacionadas con el ciclo del carbono y está familiarizado con el montaje experimental necesario para medir tasas de descomposición de los restos vegetales tanto en condiciones de laboratorio como en aquellas de campo. Por último, es actualmente investigador principal de un proyecto de investigación financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación para evaluar el papel de la cubierta vegetal en el secuestro de C en olivares con manejos contrastados.

Benjamín Viñegla Pérez (BVP). Profesor titular de la Universidad de Jaén. Tiene una amplia experiencia en las medidas de flujo de CO2 en suelo en diferentes sistemas (desde cultivo de olivar a suelos Árticos, pasando por ecosistemas forestales, y en medidas de fotosíntesis en distintas especies herbáceas y arbóreas. Ha sido investigador principal de un proyecto relacionado con la mineralización de nutrientes (C, N y P) en suelos de ambientes extremos, en relación a procesos de cambio climático y maneja de forma habitual los sistemas de evolución de CO2 para estimar flujos de C en distintos compartimentos.

Penélope Serrano Ortiz (PSO). Contratada postdoctoral Juan de la Cierva, desempeña sus funciones de investigación en la Estación Experimental de Zonas Áridas de Almería (CSIC). Es experta en medidas y análisis de los intercambios de CO2 y vapor de agua obtenidos con la técnica eddy covariance (EC) y cuenta con numerosas publicaciones como primera autora y coautora que avalan dicha experiencia. Actualmente es la responsable de la gestión de los datos obtenidos en 3 torres EC ubicadas en la provincia de Almería. Además, lideró un contrato menor con la Junta de Andalucía relacionado con la aplicación de la técnica EC para la calibración de un modelo global de estimación de intercambios de Carbono en ecosistemas andaluces.

Lic. Sara Marañón Jiménez (SMJ). Becaria predoctoral de Formación de Personal Universitario, se está doctorando en el

Departamento de Ecología de la Universidad de Granada. El tema de su tesis doctoral incluye, entre otros procesos, la medición e interpretación de los flujos de CO2 del suelo. Su primer artículo de investigación está aceptado en la revista Forest Ecology and Management.

Lic. Borja Ruiz Reverter (BRR). Técnico de Apoyo del MICINN, es responsable del mantenimiento y gestión de los datos

obtenidos en 2 torres EC ubicadas en Sierra Nevada. El tema de su tesis doctoral incluye, entre otros procesos, la estimación anual de intercambios de CO2 en ecosistemas de alta montaña. Su primer artículo de investigación se publicó en la revista Biogeosciences.

Lic. Susana Hitos Pérez (SHP). Técnico de Apoyo del MICINN, es responsable del laboratorio de análisis de contenido de

carbono orgánico y nutrientes del Centro Andaluz del Medio Ambiente (CEAMA) de la Universidad de Granada. .



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a. FINANCIACIÓN PÚBLICA Y/O PRIVADA, EN OTROS PROYECTOS Y CONTRATOS I+D, OBTENIDA POR LOS MIEMBROS DEL EQUIPO O

INSTITUCIÓN (PROYECTOS MÁS RELEVANTES, ÚLTIMOS 5 AÑOS) Titulo IP Entidad Financiadora Duración Entidades Participantes Financiación Balance de carbono y agua en ecosistemas de matorral mediterráneo: predicción de su respuesta al cambio climático. BACAEMA.

A.S. Kowalski Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa de la Junta de Andalucía. Proyecto de Excelencia. (Ref.: RNM 332)

2006 - 2010 Univ. Granada.; EEZA - CSIC; Univ. Almería; Univ. Pablo de Olavide - Sevilla

217.000 €

Efecto de los tratamientos selvícolas post-incendio sobre el flujo de CO2 y el balance de carbono: análisis de pautas que optimicen la captura de C en ecosistemas mediterráneos.

A.S. Kowalski Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (SUM2006-00010-00-00)

2007 - 2010 Univ. Granada - CEAMA 78.534 €

Red de monitorización de los flujos de carbono en ecosistemas mediterráneos españoles – cuantificación y estudio de procesos (Carbored-II; CGL2010-22193-C04-02)

A. S. Kowalski MICINN 2011-2013 Univ. Granada 74.536€

ICOS SPAIN. Implementación 2010 (AIC10-A-000474) Millán Millán MICINN, Subrograma Actuaciones relativas a Infraestructuras científicas Internacionales

2011 CEAM; Univ. Granada; CSIC; AEMET;CIFU; ULPGC; IC3

70.000€

Greenhouse gas management in European land use systems (GHG Europe; Grant Agreement 244122)

Annette Freibauer Euro. Commission FP7-ENV-2009-1.1.3.1; 2010-2013 41 Instituciones Europeas €75.000 (Univ. Granada)

Evaluación de técnicas para la cuantificación de carbono asimilado o emitido por los ecosistemas terrestres

Andrew S. Kowalski Junta de Andalucía, Consejería de Medioambiente

5-11/2008 Univ. Granada 12000€.

Calibración, Aplicación y Validación del modelo “VPRM” en Andalucía

Penélope Serrano Ortiz Junta de Andalucía, Consejería de Medioambiente

2009-2010 Univ. Granada-CEAMA 20.851 €

Soil Carbon sequestration in weed-cover olive-groves Roberto García Ruiz Plan nacional I+D+I (fundamental no orientada)

2010-2012 Univ. Jaén 65.000 €

Certificación de la sustentabilidad del olivar

Dr. Roberto García Ruiz .Ramón Muñoz Martínez, Asociación Desarrollo Rural de Sierra Segura

Programa Regional Leader Plus Andalucía. Acción Conjunta de colaboración

2005-2007 Univ. Jaén y 23 asociaciones de desarrollo rural.

22.3000 €

Calibración y aplicabilidad de indicadores biológicos (actividades enzimáticas e indicadores nematológicos) en el control y monitorización de las explotaciones ecológicas del olivar giennense.

Roberto García Ruiz Plan de Ayuda a la Investigación-Universidad de Jaén

2003-2005 Univ. Jaén 12.200 €

Desarrollo de bases científicas para un protocolo general de fertilización de nitrógeno en el olivar ecológico.

Roberto García Ruiz Plan de Ayuda a la Investigación-Universidad de Jaén

2006-2007 Univ. Jaén 9.000 €

Fomento y optimización del olivar ecológico en Andalucía. Roberto García Ruiz Dirección General de Agricultura Ecológica, Consejería de Agricultura y Pesca, Junta de Andalucía.

2006-2008 Univ. Jaén 60.000 €

Biomarcadores. Desarrollo y aplicaciones en agroalimentación y sanidad.

Roberto García Ruiz Newbiotechnic del Programa de Incentivos para el Fomento de la Innovación y el desarrollo empresarial de Andalucía, Consejería de Ciencia, Innovación y Empresa, Junta de Andalucía).

2007-2008 Univ. Jaén/Newbiotechnic 30.000 €



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Estudio preliminar del potencial fertilizante del alpeorujo compostado

Roberto García Ruiz Dirección General de Agricultura Ecológica, Consejería de Agricultura y Pesca, Junta de Andalucía.

2009-2010 Univ. Jaén 15.000 €

Carbon cycling and soil hydrolase enzyme activities in the Arctic environment

Benjamín Viñegla ARCFAC APPLICATION (European Community FP6 Specific Programme for Structuring the European Research Area)

2008 Universidad de Jaén 13.000 €

Indicadores de funcionalidad biogeoquímica y ciclado de carbono en suelos árticos

Benjamín Viñegla Acciones Complementarias, Ministerio de Educación y Ciencia

2008 Universidad de Jaén 7.000 €

Dinámica del bosque mediterráneo en un escenario de cambio global (DINAMED)

Teodoro Marañón Arana (coordinador); Regino Zamora Rodríguez (IP subproyecto)

MEC (CLG2005-05830-CO3-03/BOS) 2006-2011 Universidad de Granada, Universidad de Córdoba y Universidad de Sevilla

Equipamiento para la cuantificación de los flujos y depósitos de carbono en ecosistemas

Regino Zamora Rodríguez MEC (Fondos FEDER) 2006-2007 Universidad de Granada, Centro Andaluz de Medio Ambiente (CEAMA), Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (CSIC).

314.500 €

Efecto del manejo de la madera quemada sobre la regeneración forestal post-incendio: desarrollo de técnicas blandas de restauración ecológica.

Jorge Castro Gutiérrez Ministerio de Medio Ambiente, O.A. Parques Nacionales (10/2005)

2007-2010 Universidad de Granada 70.826,90 €

Gestión sostenible del bosque mediterráneo: investigación, aplicación y transferencia.

Regino Zamora Consejería de Innovación de la Junta de Andalucía

2007-2010 Universidad de Granada y Consejería de Medio Ambiente

230.000 €

Colonización post-incendio por encina (Quercus ilex) de pinares de repoblación en función del manejo de la madera quemada: análisis de la concordancia entre los factores de dispersión y el establecimiento (COILEX).

Jorge Castro Gutiérrez MEC (CGL2008-01671) 2009-2011 Universidad de Granada 145.770 €

Los montes españoles y el cambio global: amenazas y oportunidades (MONTES).

Javier Retana MEC, Consolider-Ingenio (CSD2008-00040) 2008-2013 En el proyecto MONTES participan 11 grupos de investigación españoles

4 millones de euros.



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8.- RELACIÓN Y PERFIL DE LOS CANDIDATOS EN LAS DISTINTAS MODALIDADES DE PERSONAL A INCORPORAR AL PROYECTO CUANDO PROCEDA, SALVO EN PERSONAL INVESTIGADOR EN FORMACIÓN. Las tareas detalladas para la consecución de los objetivos de esta memoria requieren un personal científico formado y ayuda técnica para llevar a cabo los experimentos y medidas de campo y análisis de laboratorio. Por todo ello, el proyecto requiere la contratación de personal, 1 contratado Posdoctoral y 1 Ayudante Técnico. Perfil del candidato posdoctoral Se solicita un investigador postdoctoral con un Doctorado en Ciencias. Dicho investigador postdoctoral deberá tener un perfil investigador con experiencia previa en la aplicación de la Técnica Eddy Covariance y con conocimiento en el manejo de instrumentación de campo para medida de flujos de CO2 desde el suelo. Además se valorará su experiencia previa en manejo y análisis de datos micrometeorológicos para su posterior publicación. Este perfil se ajusta a los objetivos concretos planteados en el presente proyecto de forma que el investigador postdoctoral contratado tendrá una importante implicación en el conjunto del proyecto y deberá ser capaz de liderar algunas de las tareas en las que esté implicado, concretamente las tareas contenidas en lo Objetivos operacionales 1,2 y 5 y que incluyen 1.4. Creación y mantenimiento de una base de datos de todas las variables medidas por las torres EC y la instrumentación complementaria. 1.6 Cálculo final de los balances anuales de carbono en los olivares con y sin cobertura vegetal 2.1. Aplicación de los algoritmos para la estimación a escala de 30 min de la fotosíntesis (GPP) y la respiración (Reco). 5.1. Obtención de los parámetros de entrada del modelo VPRM. 5.2. Aplicación del modelo VPRM en las parcelas de olivar seleccionadas 5.3. Calibración y optimización del modelo VPRM para su aplicación en ecosistemas de olivar. Su experiencia investigadora previa permitirá asimismo su implicación en la redacción de los correspondientes informes y artículos científicos que emanen de los resultados esperables del proyecto Perfil del Ayudante técnico Se solicita un licenciado en Ciencias, con destreza en manejo de instrumentación de campo, registro de datos, programación de sistemas de adquisición de datos y desarrollo de bases de datos. Este perfil contempla los conocimientos y habilidades necesarias para desempeñar las tareas de campo y laboratorio contenidas en los objetivos operacionales.



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9.- DESCRIPCIÓN DEL CARÁCTER MULTIDISCIPLINAR Y TRANSVERSAL DEL PROYECTO. Para llevar a cabo los objetivos propuestos en esta memoria, es necesaria la cohesión de varias disciplinas. El equipo multidisciplinar que realizará la propuesta está integrado por 5 Doctores y 3 Licenciado pertenecientes a 3 grupos distintos de investigación del Plan Andaluz de Investigación (PAIDI), con experiencia en diferentes disciplinas de la Física, Ecología, y Edafología. El principal campo de investigación de este proyecto precisa de poder medir de forma correcta los flujos turbulentos de CO2 que caracterizan los intercambios a escala de ecosistema y por lo tanto es necesario contar con la experiencia para la aplicación de la técnica Eddy Covariance. El equipo investigador es uno de los pocos capaces a nivel nacional de realizar este trabajo, como puede observarse por las publicaciones de los últimos años. Para la interpretación de los flujos netos de CO2 y por tanto para poder investigar la contribución de los procesos biológicos de los que depende (fotosíntesis, respiración heterotrófica autotrófica), es preciso una combinación de expertos multidisciplinar. Por otra parte, los resultados del proyecto son de gran interés para el asesoramiento científico de actividades relacionadas con la gestión del uso del suelo y la agricultura. Además, el proyecto proporcionará herramientas para predecir mejor las consecuencias del Cambio Global.



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10.- PRESUPUESTO DESGLOSADO DEL PROYECTO

Gastos elegibles (art. 12.2 Orden 11 -12-2007) Coste/presupuesto actividad/material

Importe incentivo solicitado CICE

GASTOS DE PERSONAL (1) 144810 144810 Total gastos de contratación de personal investigador.

144810 144810

Gastos de traslado del investigador de reconocido prestigio (en su caso).

0 0

GASTOS DE EJECUCIÓN (2) 98319 98319 Costes de adquisición de material inventariable 74319 74319 1 Anemómetro Sónico, CSAT3 7329 7329 1 Datalogger, CR3000 batt ext. 3023 3023 1 Termohigrómetro, HMP45 486 486 3 reflectómetros (humedad suelo) CS616 447 447 3 sondas temperatura suelo promediado TCAV 501 501 2 analizador gases por infrarojo (IRGA) Li-7200 35660 35660 2 bomba para el IRGA Bomba 7200-101 9180 9180 2 Caja intemperie 7550-101 1020 1020 2 Cable de conexión 9972-032. 1020 1020 2 Torreta de 9m TM-360-09 2160 2160 1 Pluviómetro 52203-20. 510 510 1 Soporte para el pluviómetro SPL-5200 190 190 2 Sensores radiación fotosintética PAR LI-190SZ 1040 1040 2 Soportes para sensores PAR LI-190 160 160 3 Placas flujo de calor al suelo HFP01 1350 1350 1 Radiómetro de Neta NR01 3840 3840 1 Sistema cámaras medición flujos de CO2 suelo 6403 6403 Costes de adquisición de material fungible 24000 24000 Material fungible torres de medición (paneles, reguladores, baterías, cables, bornes, tornillos, bridas, herramientas) 4000 4000 Material fungible de análisis en laboratorio (agentes, reagentes, crisoles, filtros, anillos)

20000 20000

Costes de investigación contractual, conocimientos técnicos y patentes.

0 0

Costes de consultoría y servicios equivalentes . 0 0 Costes de subco ntratación (proyectos motrices )(3) 0 0 GASTOS COMPLEMENTARIOS (4) 37000 37000 Gastos de desplazamiento, viajes, estancias y dietas (derivados del proyectos).

15000 15000

Visitas mensuales al campo para tareas de mantenimiento y calibración, medidas de flujos de CO2 del suelo, y muestreo del suelo (más visitas extraordinarias asociadas con campañas eventuales e imprevistos de instrumentación)

3000 3000

Tres congresos internacionales con asistencia de dos personas (viaje, alojamiento, dietas)

12000 12000

Gastos de material de promoción, catálogos, folletos, cartelería,etc.

0 0

Servicios externos de formación. 0 0 Gastos de inscripción en congresos y seminarios relacionados con la actividad .

2000 2000

Tres congresos internacionales con asistencia de dos personas 2000 2000 Otros gastos de funcionamiento derivados de la actividad de investigación.

20000 20000

Contrato con el agricultor, incluye costes de de manejo (herbicidas, arado, poda, cosecha) y electricidad

20000 20000

Otros incentivos conc edidos por otros organismos para la misma actividad o proyecto

0



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(detallar) TOTAL PRESUPUESTO/COSTE DEL PROYECTO (6) 280129

TOTAL INCENTIVO SOLICITADO (5) 280129 280129



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11.- BIBLIOGRAFÍA

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Valentini, R., Matteucci, G., Dolman, A.J., Schulze, E.-D., Rebmann, C., Moors, E.J., Granier, A., Gross, P., Jensen, N.O., Pilegaard, K., Lindroth, A., Grelle, A., Bernhofer, C., Grünwald, T., Aubinet, M., Ceulemans, R., Kowalski, A.S., Vesala,



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T., Rannik, Ü., Berbigier, P., Loustau, D., Guðndmonson, J., Thorgeirsson, H., Ibrom, A., Morgenstern, K., Clement, R., Moncrieff, J.B., Montagnani, L., Minerbi, S. and Jarvis, P.G., 2000. Respiration as the main determinant of carbon balance in European forests. Nature, 404: 861 - 865.

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Isla de la Cartuja

41092 SEVILLA

11.- ANEXO: CARTAS DE APOYO

proyectos de investigaciÓn de excelencia …andyk/projs/017.pdf · los resultados obtenidos serán...

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