PROYECTO: Uso de Técnicas Nucleares e Isotópicas para una Mayor Eficiencia en el Manejo del Agua y el Suelo en la Agricultura, Vinculadas a Estrategias de Adaptación y Mitigación del Cambio Climático.
ACRÓNIMO: ISOAGRI
ISOAGRI es un proyecto sectorial financiado por la Agencia de Energía Nuclear y Tecnologías Avanzadas (AENTA) y contraparte nacional del proyecto de colaboración internacional "Mejora en la eficiencia en el uso del agua asociada a estrategias de adaptación y mitigación al cambio climático en la agricultura - RLA 5077"
CLASIFICACIÓN DEL PROYECTO: Investigación Aplicada y de Desarrollo.
ENTIDAD EJECUTORA PRINCIPAL: Centro de Estudios Ambientales de Cienfuegos (CEAC).
JEFE DEL PROYECTO: DraC. Rita Yvelice Sibello Hernández rita@ceac.cu
USUARIOS o CLIENTES: Instituto de Suelo, Ministerio de la Agricultura, Recursos Hidráulicos y otras instituciones subordinadas a estas que sean designadas.
DURACIÓN: 3 años (2019 - 2020)
PROBLEMA(S) A RESOLVER. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN:
Cuba, por su condición de archipiélago y su ubicación geográfica en el Mar Caribe, es altamente vulnerable a los eventos asociados a la variabilidad climática, con gran incidencia en sectores tan importantes como la agricultura. Este hecho ha motivado que los estudios e investigaciones sobre el clima, el cambio climático y sus impactos sean objeto priorizado desde hace varias décadas para nuestro país. En tal sentido, ha sido aprobada por el Consejo de Ministros en el 2017, la denominada Tarea Vida y constituye el Plan del Estado Cubano para el enfrentamiento a los efectos adversos del cambio climático. Estudios científicos ratifican que el clima de Cuba es cada vez más cálido y extremo. Desde mediados del siglo pasado la temperatura ha experimentado un incremento de 0,9 o C y el régimen de lluvia ha cambiado, aumentando significativamente las sequías. Estas anomalías implican una reducción del agua disponible del suelo, necesaria para los cultivos. El aumento de la temperatura proporciona el incremento de las pérdidas de agua por evaporación. Todo esto puede tener mayor incidencia en el rendimiento del cultivo si se sobrepasa el umbral de tolerancia en alguna de las fases fenológicas, conduciéndolo a la reducción del rendimiento o a su muerte total. Los recursos hídricos cubanos también han sido afectados por los cambios climáticos, el nuevo mapa isoyético cubano indica que estos recursos potenciales son más bajos que hace una década y el potencial hídrico ha disminuido en un 15%.
Con respecto a los suelos cubanos se puede afirmar que el 65% de las tierras agrícolas están afectadas por uno o más factores limitantes, lo que hace que el rendimiento potencial de las tierras esté por debajo de un 50%. Por otra parte, están los agrosistemas frágiles de montañas, con grandes riesgos de pérdidas de suelo por erosión, aumentados por la ocurrencia de eventos meteorológicos extremos como los huracanes y ciclones, acompañados de intensas lluvias, en muchos casos de larga duración, provocando el desprendimiento del suelo y su arrastre. Esto, además, trae consigo la contaminación de las aguas por la deposición de sedimentos y contaminantes asociados. La Tarea 4 de la Tarea Vida está dirigida al uso eficiente del agua y la Tarea 5, a la conservación de los suelos.
Dados estos antecedentes es fácil convencernos que para paliar los efectos adversos del cambio climático mencionados arriba en la agricultura, es importante desarrollar estrategias que garanticen un uso eficiente del agua para el desarrollo agrícola y un adecuado manejo del recurso suelo.
Con este proyecto, se pretenden implementar técnicas nucleares que constituyen herramientas útiles en manos de los agricultores para optimizar el riego y disminuir las pérdidas de agua por la evaporación directa del suelo; proteger los suelos de la contaminación, utilizando técnicas isotópicas para optimizar el uso de fertilizantes y técnicas nucleares que permiten un diagnóstico expedito y preciso del estado de los suelos respecto a la erosión. Estas técnicas, unidas a la modelación, permiten evaluar la eficiencia de la cosecha en diferentes escenarios.
OBJETIVO GENERAL:
Establecer un paquete tecnológico de técnicas nucleares e isotópicas que contribuyan a mitigar los efectos adversos de los cambios climáticos en la agricultura.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
- Implementar la técnica basada en el O-18 e H-2 para el uso eficiente del agua en la agricultura.
- Asimilar el Modelo Aquacrop para la optimización del riego.
- Desarrollar la técnica del N-15 para un uso óptimo de los fertilizantes.
- Implementar la técnica del Cs-137 y el Pb-210 exc para diagnosticar la erosión de los suelos.
- Caracterizar físico químicamente las principales fuentes tributarias de las áreas donde se diagnostique la erosión.
METODOLOGÍA A UTILIZAR PARA ENFRENTAR EL PROBLEMA:
Se pretende utilizar técnicas isotópicas para evaluar y optimizar el uso eficiente del agua en la agricultura. Utilizando conocimientos del fraccionamiento isotópico de O-18 e H-2, es posible discernir entre el agua que se pierde por evaporación directamente del suelo y la que proviene de la transpiración. Disminuyendo la evaporación e incrementando la transpiración se logra incrementar el uso eficiente del agua en el cultivo. Unido a esta técnica, la aplicación del Modelo Acuacrop, permite la optimización del riego y se puede también predecir el impacto de los cambios climáticos en la agricultura mediante la simulación de diferentes escenarios, lo cual posibilita tomar medidas adecuadas de mitigación.
Al mismo tiempo se pretende evaluar el aprovechamiento de los fertilizantes nitrogenados utilizando abonos marcados con N-15. Toda esta investigación se realizará en un cultivo, evaluando dos tipos de riegos y en una parcela experimental se evaluará la asimilación del nitrógeno por las plantas.
Por otra parte, se pretende introducir y asimilar el know how para la aplicación de nuevas técnicas de evaluación de la erosión de los suelos utilizando los isótopos de Be-10, Al-26 y Cl-36, en cuencas representativas del país. Estas investigaciones aportarán resultados no sólo referidos a las tasas de erosión y deposición, sino también que se dará información sobre los períodos de ocurrencia utilizando donde sea posible la datación con Pb-210, lo que permitirá evaluar la influencia antrópica del sector agrario en el incremento de los procesos erosivos, mediante la comparación de los resultados correspondientes a la década del 80-90, con el desarrollo de la agricultura intensiva, con uso de maquinarias pesadas y de fertilizantes, con la agricultura desarrollada a partir del período especial, una agricultura orgánica y de conservación. Esta comparación ha sido, por lo general, hasta el momento poco investigada. Adicionalmente, por una simple determinación por gamma espectrometría de los isótopos de Cs-137 y Pb-210 exc, se podrá diagnosticar de manera expedita el estado de los suelos con respecto a la erosión. Por otra parte, las aguas de las cuencas tributarias serán caracterizadas y evaluadas en un amplio espectro de parámetros, aprovechando las capacidades analíticas existentes en el CEAC.
IMPACTOS ESPERADOS DE LOS RESULTADOS PLANIFICADOS:
(Científicos, tecnológicos, económicos, sociales y medio ambientales).
Con la ejecución de este proyecto se pretende implementar un paquete tecnológico de técnicas nucleares e isotópicas vinculadas a estrategias de adaptación y mitigación de los efectos adversos del cambio climático en la agricultura, dirigidas específicamente a optimizar el riego y aumentar el uso eficiente del agua en este sector; optimizar el uso de los fertilizantes nitrogenados, evitando costos innecesarios de la cosecha y disminuyendo la contaminación del suelo y el agua por el uso indiscriminado de los mismos; asimilar técnicas de modelación para simular las eficiencias de los cultivos en escenarios climáticos diferentes y desarrollar técnicas nucleares para un diagnóstico rápido del estado del suelo respecto a la erosión, permitiendo a los productores tomar las medidas necesarias para evitar la erosión oportunamente.
De lo planteado se puede resumir que el proyecto tendrá impactos científicos, pues se dará un paso de avance en el uso de la tecnología nuclear para el desarrollo de una agricultura amigable con el medio ambiente, incrementará las capacidades analíticas respectivas del CEAC, ya que se adquirirán nuevos equipamientos para el desarrollo de estas técnicas, constituyendo un impacto tecnológico para la institución, para el país y para la región; los impactos económicos estarán dados por la disminución de los costos agrícolas por concepto de riego y de fertilizantes. El impacto social estará dado por la garantía de las producciones agrícolas aun cuando el clima no se comporte favorablemente, desarrollando estrategias de cultivo y riego para los períodos de mayor sequía. El impacto ambiental está dado por un uso más eficiente y sostenible de los recursos agua y suelo.