el futuro de la alimentaciÓn y retos de la...
TRANSCRIPT
www.elikadura21.eus
ELFUTURODELAALIMENTACIÓNYRETOSDELAAGRICULTURAPARAELSIGLOXXI:Debatessobrequién,cómoyconquéimplicacionessociales,económicasyecológicasalimentaráelmundo.
THEFUTUREOFFOODANDCHALLENGESFOR
AGRICULTUREINTHE21stCENTURY:Debatesaboutwho,howandwithwhatsocial,economicandecological
implicationswewillfeedtheworld.ELIKADURARENETORKIZUNAETANEKAZARITZARENERRONKAKXXI.MENDERAKO:Munduanork,nolaetazer-nolakoinplikaziosozial,ekonomikoetaekologikorekinelikatukoduenizangodaeztabaidagaia
Lainvestigaciónalserviciodelasostenibilidadyseguridadalimentariaenuncontextodecambio
climático Del-CantoA,MenaPetiteA,Pérez-LópezU,AldezabalA,
Muñoz-RuedaA,LacuestaM
Paper#74
Apirila–Abril–April24,25,262017
Elfu
turodelaalim
entación
ylaAgriculturaenelSigloXXI.
1
Lainvestigaciónalserviciodelasostenibilidadyseguridadalimentariaenuncontextodecambio
climático Del-CantoA,MenaPetiteA,Pérez-LópezU,AldezabalA,Muñoz-Rueda
A,LacuestaM
1. INTRODUCCIÓN
Laactividadagrícolaestásiendosometidaaunacrecientepresiónparaincrementarymejorarsuproductividad,conelfindeasegurarelsuministrodealimentosenunescenariodecambioclimáticoydecrecientepoblaciónmundial.Duranteaños,laproducciónagrícolasehabasadoenunaumentocontínuodelaproducción,incrementandoelusodefertilizantes,pesticidas,yundescensoenlabiodiversidaddecultivos.Losdañosqueestetipodeprácticashangeneradoenelmedioambiente,unidosaunaumentodelasensibilidaddelconsumidorporlostemasmedioambientalesyelbienestaranimal,asícomounmayorapoyoalastécnicasdeproduccióntradicionalesyalaproduccióndecercanía,estánmodificando,aunquelentamente,lossistemasdeproducción.Aestohayqueañadirelimpactoqueelcambioclimáticopuedetenerenlossistemasagroforestalesamedioylargoplazo.Así,elaumentodelCO2ydeotrosgasesdeefectoinvernadero,responsablesdelcambioclimático,estánprovocandoelincrementodelaTa,delosciclosdesequíaydelasalinizacióndelossuelos.Estoscambiosprovocanimportantesmodificacionesenlafisiologíadelasplantasalterandoelcrecimiento,laproductividadylacalidaddelosproductosagrícolasylosrecursosnaturalesdelamontaña(sistemasextensivos).
Estoscambiosdebenserabordadosdesdediferentesperspectivasparaevitar,oalmenosminimizar,elimpactoqueelcambioclimáticopuedetenerenlossistemasbiológicos,enlabiodiversidad,enlaproduccióndealimentosyenlaseguridadalimentaria.Porello,esfundamentalllevaracaboinvestigacionestantobásicascomoaplicadasquepermitanconocer,nosóloelefectoqueelcambioclimáticotienesobrelaproducciónycalidaddelosalimentos,sinotambiénlacapacidaddeadaptación,tantodeloscultivosagrícolascomodelosrecursospascícolasfrentealanuevasituaciónambiental,buscandoestrategiasqueminimicenlosimpactosnegativosyfavorezcanlossistemasdeproducciónfrentealasnuevassituacionesambientales.
NuestrogrupodeinvestigaciónFisioclimaCO2delaUniversidaddelPaísVasco(UPV/EHU)llevamásde20añosanalizandolainteraccióndelincrementodelCO2
ylosprincipalesestresesasociados(comolaTa,déficithídrico,fertilizaciónnitrogenada,salinidad)enlaproductividadysupervivenciadediferentesespeciesvegetalesdeinterésagronómicocomocebada,alubia,maíz,sorgo,lechuga.Asímismo,sehanrealizadoestudiosecológicosdecomunidadesenpastosseminaturales,evaluandolainteraccióndeespeciesvegetalespratensesylainteracciónvegeción-herbívoroconelfindeobtenerunaprovechamientoóptimodelospastosdemontaña.Losobjetivosprincipalesquesepersiguenennuestraslíneasdeinvestigaciónsonlossiguientes:
Elfu
turodelaalim
entación
ylaAgriculturaenelSigloXXI.
2
1. Conocerenprofundidadlosmecanismosecofisiológicosylacapacidaddeadaptacióndelasespeciesdeinterésagrícolaalascondicionesimpuestasporelcambioclimático.Estosconocimientosayudaríanaestablecerlaspautasderespuestadelasplantasfrentealosestresesambientales,tantodesdeelpuntodevistagenéticocomofisiológicoypodríautilizarseenprogramasdemejora.Paraello,trabajamosen:(i)laseleccióndenuevasvariedadesdecebadamástolerantesasequía,CO2yTa;(ii)lamejoradelasinteraccionesrizobio-leguminosaquepermitaadaptarloscultivosantelasnuevassituacionesambientalesdeCO2ysequía,reduciendoelusodefertilizantesnitrogenados;(iii)elestudiocomparadodelaproducciónecológicayconvencionaldeleguminosasparadotardeherramientasquepermitanfomentarelusodelaagroecologíacomoalternativadeproducción.
2. Laoptimizacióndelosrecursospascícolasanalizandolaincidenciaquelasequíaylasprácticasasociadasalpastoreopuedentenerenlaproducciónycalidadfinaldelospastos.Medianteunexperimentoeninvernadero(mesocosmos)seanalizaráelefectoquelosprincipalesmecanismosinducidosporelpastoreo(defoliación,fertilización,dispersióndesemillas)ensituacionesdesequía,ejercensobreladiversidadflorística,calidadnutritivayrelacionesdecompetenciadelospastosseminaturalesatlánticos.
3. Encontrarestrategiasqueminimicenelimpactodelcambioclimáticoypermitanunaproducciónsostenibleylaseguridadalimentariapresenteyfutura.
2.TRAYECTORIAYRESULTADOSMÁSDESTACABLESDELGRUPOFISIOCLIMA-CO2
Enlaactualidad,elgrupodeinvestigacióndelaUPV-EHUFisioclima-CO2dirigidoporelDr.Muñoz-Rueda,estácompuestopor15investigadores(7profesores,5postdoctorales,3predoctorales)quepertenecenalasáreasdeconocimientodeFisiologíaVegetal(lideradoporelDr.AlbertoMuñoz)yBotánica(lideradoporlaDra.ArantzaAldezabal).
Elequipodefisiologíavegetal,poseeunaampliaexperienciaenelestudiodelainteraccióndelaumentodelCO2conotrosestresesligadosalcambioclimáticocomolasequíaylasalinidad.Talesestudiosvanencaminadosadilucidarlosmecanismosdelarespuestadelaproductividaddeloscultivos(principalmentecerealesyleguminosas)alaumentodelCO2ylabúsquedadeespeciesocultivarescapacesdeaprovecharelefectoestimuladorqueelaumentodeCO2tienesobrelaproduccióndeloscultivosbajolascondicionesdecambioclimático.EntalesensayosseponedemanifiestolanecesidaddeanalizardequéformaelelevadoCO2interactuaráconotrosestresescomolasequíaylasalinidad,entreotros.
Trashabercontrastadoalgunasdelashipótesissobrelainteracciónentrediferentesfactoresasociadosalcambioclimáticoenunasolaespecie,iniciamosestudiosenotrosecosistemascomolospastosdemontaña,dondeconvivenmásdeunaespecieyexisteelfactordelacompetenciaentreespecies.Estatemáticasirviódenexoconlosobjetivosplanteadosenlosestudiosdesarrolladosen
Elfu
turodelaalim
entación
ylaAgriculturaenelSigloXXI.
3
condicionesnaturalesporelequipode“EcologíadelPastoreoyDinámicaForestal”delaUPV/EHU,deBotánica,quecuentaconunalargatrayectoriaenelanálisisdelainteracciónentrelosherbívorosysuhábitat,asícomoenelestudiodeladinámicaforestalyladiversidadfúngicaterrestreasociadaadichosecosistemas.Lostrabajosrealizadospordichogrupotienencomoobjetivoprincipalentendercómorespondenlascomunidadesvegetalesalasperturbaciones,seannaturalesogeneradasporelhombre(principalmente,elpastoreo).Enlaactualidad,suactividadinvestigadorasecentraendoslíneasdeinvestigación:(1)elanálisisdelainteracciónsuelo-vegetaciónyelefectodelcesetotaldelpastoreosobrelacomposiciónflorísticadelpasto,diversidadvegetal,diversidaddelacomunidadfúngicaendomicorrícica,parámetrosfísico-químicosdelsuelo,asícomolatemperatura,contenidodeaguaylaactividaddelascomunidadesmicrobianasensuelo;(2)laevaluaciónydescripcióndelosprocesosquemodificanlospatronestemporalesyespacialesdelasespeciesleñosas,principalmenteenmatorralesybosques,asícomoelestudiodelasinteraccionesentreplantasyhongosmicorrícicos.Elgruposehaespecializadoendiversastécnicascomoladendrocronologíayelmodeladodepatronesespacialesytemporales.
Desdeelaño2016,traslafusióndeambosequipos,elgrupodeinvestigaciónFisioclimaCO2hatrabajadonosóloencondicionescontroladasencámarasdecrecimiento,fitotronesoinvernaderos,simulandolascondicionesambientalesligadasalcambioclimático(comosonsequía,salinidad,temperatura,elevadoCO2,etc),sinotambiénenparcelasexperimentalesenelcampo,encultivoconvencionalyecológicoyenpastosseminaturales,loqueleconfiereunaexperienciamuyvaliosaparaavanzarenelconocimientodelefectoquelascondicionesligadasalcambioclimáticoproducenencereales,leguminosasypastosseminaturales.
Acontinuaciónsedescribendeunamaneraesquemáticayresumidaalgunosdelosresultadosmásrelevantesdenuestrasinvestigaciones.
2.1.RespuestadelacebadaalasequíayelelevadoCO2
1-ElelevadoCO2aliviaelimpactodelasequíaenlacebadamejorandosuestadohídricoaldisminuirlaconductanciaestomáticayretrasandosusefectossobrelafotosíntesis(Robredoetal.,2007).
2-ElestréshídricoinfluyedemaneradiferencialenlascaracterísticasfotosintéticasdecebadacuandocreceaCO2elevadooaCO2ambiental.ElelevadoCO2contrarrestaelefectodelasequíaatravésdemecanismostantobioquímicoscomofisiológicos,disminuyendoelriesgodedañosenelaparatofotosintético,loquepermitealasplantasenfrentarsemáseficientementealestréshídrico(Robredoetal.,2010).
3-ElelevadoCO2mejoraelmetabolismodelnitrógenoafectadoporlasequíaalmantenerunmejorestadohídricoyaumentandolafotosíntesis,loquepermiteunamayorreduccióndelnitratoyasimilacióndelamonio,mitigandomuchosdelosefectosdelasequíaenelmetabolismodelnitrógenoypermitiendounamásrápidarecuperacióntraselestréshídrico(Robredoetal.2011).
2.2.RespuestadelacebadaalasalinidadyelelevadoCO2
1-Elimpactodelestréssalinoenelestadohídricodelacebadaesmitigado
Elfu
turodelaalim
entación
ylaAgriculturaenelSigloXXI.
4
parcialmenteporelelevadoCO2,debido,enparte,aunamayorcapacidadderealizarajusteosmóticoyunamenorpérdidadeelasticidad(Pérez-Lópezetal.,2009a,2010a,2014a).
2-ElelevadoCO2reducelaslimitaciones,tantoestomáticascomofotoquímicasybioquímicasprovocadasporlasalinidadenlafotosíntesisdeloscultivaresdecebada.(Pérez-Lópezetal.,2012).
3-ElestrésoxidativocausadoporlasalinidadenloscultivaresdecebadaesmitigadoporelaumentodelaconcentracióndeCO2implicandomenorestasasdegeneracióndeROSyunmejormantenimientodelahomeostasisredoxcomoconsecuenciadeunamásaltatasadeasimilaciónymenortasadefotorrespiración,siendoademástalrespuestadependientedelcultivar(Pérez-Lópezetal.,2009b,2010b).
4-LaconcentracióndeCO2contrarrestaelefectodelasalinidadenlanutriciónmineralalincrementarelcrecimientovegetalylatomadeionescomoconsecuenciadeunamayorfracciónderaícesfinasydeunamayorcantidaddeesqueletoscarbonados,loquepodríapermitirunamayordisponibilidaddeATP,necesarioparalatomadenutrientes(Pérez-Lópezetal.,2014b).
5-ElefectodelasalinidadenelmetabolismodelNesmoduladoporelniveldeCO2delaatmósferaatravésdemayorestasasdetoma,reducciónyasimilacióndelnitrógeno,mostrandonivelessuperioresdecomposiciónisotópicade15Nyproteínas,loquelespermitesermáseficientesenelusodelnitrógenoyobtenerunmayordesarrollo(Pérez-Lópezetal.,2013c).
6-Lareduccióndelcrecimientoprovocadoporlasalinidades,enparte,contrarrestadaporelelevadoCO2yaqueescapazdesintetizarmásbiomasasecaporárea,consecuenciadeunamayortasafotosintética,yamortiguarlareduccióndelaexpansiónfoliar,debidoaunpotencialdeparedmáselevado(Pérez-Lópezetal.,2013a).
2.3.EfectodelelevadoCO2enlarespuestadeleguminosas
1-LarespuestafisiológicadelasleguminosasalelevadoCO2dependedelacepadeRhizobiuminoculada.DependiendodelascondicionesambientalesylacepadeS.melilotiinoculada,larespuestadelaplantaalCO2elevadofuediferente.Mientrasquelasplantasinoculadasconlacepa102F78mostraronunamayorfotosíntesis,fijacióndeN2bajocondicionesdeCO2elevadoqueresultóenmayorproducción;lasplantasinoculadasconlacepa1032GMImostraronunamenorrespuestaaestascondiciones(Sanz-Sáezetal.,2012a,2012b,2013).
2-LainoculaciónconunacepaseleccionadadeBradyrhizobiumjaponicumnoalteralarespuestadelasojaalelevadoCO2encondicionesdecampo,yseconcluyequeapesardequelacepaseleccionadaeramáseficientequelanativaenlafijacióndeN2,fotosíntesisycrecimiento,sinembargo,cuandoseinoculanconlacepaseleccionadamacetasenlasqueyaexisteunapoblacióndecepasnativas,noseobservaunefectopositivodelainoculación;porloquepodemosdecirquelascepasseleccionadas,mejoranelcrecimientodelasplantasdesoja,siemprequenoexistancepasnativasenelsuelo(Sanz-Sáezetal.,2015).
2.4.Seguridadalimentariaymejoradelacalidadnutricionaldelosvegetales
Losresultadosdelainvestigacióndemuestranquelaproduccióndebiomasayla
Elfu
turodelaalim
entación
ylaAgriculturaenelSigloXXI.
5
calidadnutricionaldelalechugapuedensermodificadasperolarespuestaesdependientedelcultivar,ylaeleccióndelamejortécnicadecultivo(usarelevadaintensidaddeluzoaguasaladasolas,oacompañadasdelelevadoCO2)dependedelascaracterísticasdelalechugaquesequieramodificar(Pérez-Lópezetal.,2013b,2015a,2015b).
2.5.Elaportedealtasdosisdenitrógenoreduceelcrecimientoenmaíz,desdeunnivelcelularhastalaplantaentera
Elnitrógenoesunnutrienteesencialquelimitalaproductividadagrícolaycuyousoestáampliamenteextendidoenlaagriculturaconvencional.Sinembargo,elexcesodefertilizantesnitrogenados,nosólosuponeunriesgoparalasaludhumanayelmedioambiente,sinoqueinclusopuedesernegativoparaelcrecimientodelcultivo.Enestostrabajos,resultadosdelaTesisdoctoraldelDr.Saiz-Fernández,sedemostróquelaaplicacióndedosisaltasdeNO3-enuncultivodemaíznoincrementabalaproductividaddelcultivoniencondicionescontroladasnienexperimentosencampo.Inclusoencondicionescontroladas,seobservóunafuerteinhibicióndelcrecimiento,enplantasdemaízcrecidasdurante45díasconconcentracionessuperioresa5mMdeNO3-.Estainhibicióndelcrecimiento,quesedabatantoanivelradicularcomoaéreo,parecíaestarmediadoporalteracionesenlosniveleshormonales,asíseobservóunincrementoenelniveldelácido1-aminociclopropano-1-carboxílico,precursordeletilenoenhojas,quesetranslocóprobablementedesdelasraíces,yunaumentodelosnivelesdecitoquininasqueocasionóunareduccióndeltamañocelularydelnúmerodelascélulas.LacombinacióndeestosefectosprovocólainhibicióngeneraldelcrecimientoenlasplantascrecidasbajoaltasconcentracionesdeNO3-
.LosresultadosdemostraronquelaaplicacióndealtasconcentracionesdeNO3-inhibenelcrecimientoenmaízmediantecambiosenlosniveleshormonalesquemodificanelcrecimientocelular,desdelacélulahastalaplantaenteraysuponenunamenorproductividadencampo(Saiz-Fernándezetal.,2015).
2.6.Efectodelcambioclimáticoenlacompetenciaentreespecies
Larespuestaalcambioclimáticoesdependientedelaespecieydeltipodecompetenciaestablecidaentrelasespecies.Así,elincrementodelabiomasaaelevadoCO2enlasgramíneasessuperiorcuandocrecenencompetenciaintraespecíficaquecuandocrecenencompetenciainterespecífica.Mientrasqueenelcasodelasleguminosasseobservalarespuestacontraria.Porotrolado,encompetenciaintraespecíficalasleguminosasestánmásafectadasporlasequíaquelasgramíneas,mientrasqueencompetenciainterespecíficalasleguminosasaguantanmásquelasgramíneas.EstasdiferenciasaniveldeespecieenlarespuestadelcrecimientoalelevadoCO2yalasequíapodríallevarconsigocambiosenlacomposiciónybiodiversidaddelospastizalesencondicionesclimáticasfuturas(Miranda-Apodacaetal.,2015).
2.7.Efectosdelpastoreosobrelavegetación,elsuelo,laactividadydiversidadmicrobiana
Losresultadosobtenidoshastalaactualidadporelgrupoindicanquelosefectosmásnotablesinducidosporunaexclusiónpermanentedelpastoreo(dealmenos5años)sonlareduccióndelacalidadnutritivadelasespeciespascícolas(Odriozolaetal.,2014),laausenciadefluctuacionestérmicasdiariasenla
Elfu
turodelaalim
entación
ylaAgriculturaenelSigloXXI.
6
temperaturadelsuelodebidoalefectodeaislamientoqueproducelaacumulacióndelamateriaseca(manto)porfaltadepastoreo,yunasrelacioneshídricasmuycomplejasquedependendelatexturadelsueloylaradiaciónsolar(Odriozolaetal.,2014).Asimismo,sehadetectadounapérdidaprogresivaderiquezaespecíficaenlasparcelasexcluidas,conunadominanciaclaradegramíneasyciperáceas.Enconsecuencia,losmicroorganismosdelsuelorespondenreduciendosuactividadenzimáticaybiomasamicrobiana,aumentandolasemisionesdeCO2ysutasametabólica(CO2),locualindicaunamenoreficienciametabólicaenausenciadepastoreo(Aldezabaletal.,2015).Sinembargo,enrelaciónaladiversidadbacterianayfúngicadelascomunidadesmicrobianas,nosehanencontradodiferenciassignificativasentrelasparcelasexcluidasypastadas(Aldezabaletal.,2015).LosresultadospresentadosenOdriozolaetal.(2017)corroboranunareducciónprogresivadeespeciesvegetalestraslaexclusióndelpastoreode10años.Tambiénobservamosqueelpastoreodepequeñosrumiantesretrasalasucesiónvegetaldelosbosquessecundarios(Laskurainetal.,2013).
3.OBJETIVOSPLANTEADOSPARAELPERIODO2016-2021
Objetivo1:Selecciónencampodeloscultivaresdecebadaquemuestrancaracterísticasdeadaptación*(enbaseaproducciónycalidaddelgrano)alaumentodelCO2yladisponibilidadhídrica.*Sedefinelaadaptacióncomolacapacidaddegenerarunaaltaproducciónconaltacalidadnutricionaly/obuenaaptitudtecnológicaenfuncióndeldestinodelproducto.
Objetivo2:Selecciónencondicionescontroladas(cámarasdecrecimiento)delascaracterísticasagronómicas,fisiológicasymolecularesresponsablesdelamayorcapacidaddeadaptación(enbaseaproducciónycalidaddelgrano)alosfactoresambientalesligadosalcambioclimático(altaTa,sequíayelevadoCO2)deloscultivarespreviamenteseleccionadosenlosensayosencampo,loquenosservirácomoindicadorcomúnparalaposteriorseleccióndelosgenotiposmásadaptados.
Objetivo3:Validarycomprobarlafiabilidaddelcarácterocaracteresseleccionado/senellaboratorioparalaidentificaciónyseleccióndegenotiposdeinterés.Paraello,aquelloscaracteresseleccionadosenelobjetivo2seevaluaránencampoenelconjuntodeloscultivaresdepartidaysecorrelacionaránconlosparámetrosdeproducciónycalidaddelgranoestablecidos,loquenospermitiráidentificaryseleccionarlosgenotiposmásadaptadosalascondicionesfuturasdecambioclimático(sequía,elevadaCO2yaltaTa).
Objetivo4:EstudiarelefectodeltipodecepadeBradyrhizobiumenlaproduccióndesojaencondicionesdeCO2ambienteyelevado.EnesteobjetivoseanalizarálarespuestafisiológicaydeproduccióndeunavariedaddesojacrecidaencondicionesdeCO2ambientalyelevadoalainoculacióncontrescepasdeBradyrhizobiumjaponicumaisladasendiferentesambientesdeCO2:(1)lacepaSFJ4-24-,bacteriapredominanteennódulosdesojacrecidasencondicionesambientalesdeCO2;(2)lacepaSFJ14-36,predominanteennódulosdesojacrecidasencondicionesdeCO2elevado;ylacepaUSDA110,cepa"control"seleccionadaporsualtaeficienciaenlafijacióndeN2.Esteestudioserealizaráen
Elfu
turodelaalim
entación
ylaAgriculturaenelSigloXXI.
7
doscondicionesdiferentes,encámarasdecrecimientosometidasaCO2ambienteyelevado,yencampo.ElestudiodecámaraspermitirácrecerlasplantasencondicionesdeCO2controladas,yenausenciadeaportedefertilizantenitrogenado,porloqueelNqueacumulenlasplantasserámayoritariamenteprocedentedelafijacióndeN2.EstonospermitiráestudiarquécepadeBradyrhizobiumesmáseficienteenlafijaciónenlosdiferentesambientesdeCO2.Elexperimentodecampo,aunqueserealizarásolamenteencondicionesdeCO2ambiental,nospermitiráestudiarquécepaestimulamáslaproduccióndesojaencondicionesedáficasyambientalesnaturalestantoencultivoecológicocomoconvencional.Porlotanto,elexperimentodecamposervirácomoconfirmacióndelosdatosobtenidosencámara.
Objetivo5:SeleccióndelaasociaciónsimbióticaRhizobium-Alubiamáseficienteencondicionesdesequíaconelfindeincrementarelpotencialproductordevariedadeslocalesycomercialesdealubiatantoencultivoecológicocomoconvencional.Enesteobjetivoseanalizarálacapacidadproductivadediferentesvariedadesdealubiacomercialesylocalescultivadasensuelosecológicosyconvencionalessometidosasequía.Trasidentificarlasvariedadesmásproductivasencadatipodesuelo,seprocederáalaislamientoeidentificacióndelasbacteriasparasuposteriorinoculaciónenlasdiferentesvariedadesdealubiayevaluarsilainoculaciónconunacepasresistentealasequíaayudaaaumentarlaproducción.
Objetivo6:AnalizarelefectoquepresentandosfactoresasociadosalcambioclimáticocomosonelenriquecimientodeCO2atmosféricoyelestréshídricodemaneraseparadaoconjuntaenlaecofisiologíadeespeciespratenses(Festucarubra,Agrostiscapillaris,TrifoliumrepensyT.pratense).Asuvez,determinarsiexistendiferenciasentrelasdistintasespeciesy/ogruposfuncionalesyelucidarsilarespuestaalasvariacionesambientalessevemoduladaporeltipodecompetenciaenlaquecrecenlasplantas.Semediránunconjuntodevariablesligadasalasrelacioneshídricas,alarespuestadelmetabolismofotosintético,alossistemasantioxidantesimplicadosenprevenireldañoproducidoporlaformaciónderadicalesdeoxígenoyalcrecimientodelasplantas,suproductividad,ycalidadforrajera.
Objetivo7:Dilucidarlosefectosdelpastoreoylasequíaenlabiodiversidadyproductividaddepastosdemontaña.Elobjetivodeesteexperimentoescuantificarlacontribuciónindividualdelabonado,elre-semilladoyladefoliaciónalefectoglobaldelpastoreoenlabiodiversidadvegetalylaproduccióndebiomasaycalidadnutritiva,todoelloenelcontextodelcambioclimático,esdecir,delcambioenlaproductividadderivadodeldescensoproyectadoenlasprecipitaciones.
4.RELEVANCIAEIMPACTOSOCIOECONÓMICOYTECNOLÓGICODELAPRESENTEINVESTIGACIÓN
Labúsquedaeidentificacióndecaracterísticasagronómicas,fisiológicasymolecularesquepuedanayudaraadaptarloscultivosdecebadaalascondicionesdecambioclimático,labúsquedadecepasderizobios(BradyrhizobiumyRhizobium)queseancapacesdeunmejordesarrolloensimbiosisconleguminosas
Elfu
turodelaalim
entación
ylaAgriculturaenelSigloXXI.
8
comolasojaylaalubiadetantointerésagronómicocomoindustrialbajolascondicionesclimáticasfuturas,yelestudiodelainfluenciadefactoresligadosalcambioclimáticoyalcambioglobaldelossistemaspascícolasseminaturalesdetantaimportanciaeneldesarrolloganaderodelaCAPV,abordaunretoglobalalqueseenfrentanuestrasociedadyavanzaenlabúsquedadesolucionescapacesdedarrespuestaalasdemandas,tantopresentescomofuturas,resultantesdelimportanteprocesodecambioytransformaciónquevivimos.Portanto,constituyeunodelosprincipiosdeactuacióneneldiseñodelaspolíticaspúblicasdeI+D+i,yasíquedareflejadoenlosobjetivosdeHorizonte2020.
OtroproblemaqueafrontaestegrupodeinvestigacióneselquevieneproduciéndosedurantelosúltimosañosdeformageneralizadaenEuropa,eselabandonoprogresivodelossistemasextensivosdepastoreo.Elmedioruralespañolocupaenlaactualidadcercadel90%delterritorioyacogeúnicamenteal25%delapoblacióndelpaís.Elprogresivoabandonodelasactividadesagropecuariasenzonasdemontañasuponeunanotablepérdidadebeneficiossocio-económicosendichaszonasrurales,yporconsiguiente,delbienestardelconjuntodelasociedad.Lapolíticaruraleuropea(PolíticaAgrariaComún-PAC2014-2020)estátratandodeestablecermedidasparaunmayorapoyoalasostenibilidaddelossistemasdepastoreoenmontaña.
NuestraslíneasdeinvestigaciónestándirigidasalainvestigaciónfundamentalcientíficaytécnicaqueabordalosochograndesretosidentificadosenlaEstrategiaEspañoladeCienciayTecnologíaydeInnovación.LosobjetivosdecadalíneaseencuadranenelcontextodelRetodelaSociedaddenominado“Seguridad,CalidadAlimentaria;ActividadAgrariaProductivaySostenible,SostenibilidadRecursosNaturales,InvestigaciónMarinayMarítima”,delPlanEstataldeInvestigaciónCientífica,TécnicaydeInnovación2013-2016delMINECO.Porotraparte,losobjetivosqueplanteamosseintegrandentrodelRetopropuestoporlaUniónEuropaensupropuestaHorizonte2020,denominado“FoodSecurity,SustainableAgricultureandForestry,Marine,MaritimeandInlandWaterResearchandtheBio-Economy”.
5.BENEFICIOSEINNOVACIONESESPERADASCONLAPRESENTEINVESTIGACIÓN
Desdeelpuntodevistadelconocimientobásicopermitiráconocerlarespuestaanivelmolecular,bioquímicoyfisiológicodelasespeciesobjetodeestudioantelascondicionesligadasalcambioclimático;quéaspectosanivelestructural,bioquímicoyfisiológicorelacionadosconelcrecimiento,eldesarrolloylaproductividadsevenalteradosporesosfactoresambientales,ydequémaneraincidensobrelaintegraciónfuncionaldelaplanta.Elconocerlarespuestadeloscultivaresanalizadosantelascondicionesligadasalcambioclimáticoeidentificarquéaspectosanivelagronómico,fisiológicoymolecularsevenalteradosporesosfactoresambientalespodríanservirdeindicadoresdelacapacidaddeadaptacióndelacebadaylasleguminosasobjetodeesteestudio.Lainclusióndediferentescultivaresconferiráunampliorangoderespuestaquepodríapermitirpredecirlaproductividadfuturaenfuncióndedichoscambios,ademásdeidentificarlosrasgosmásrepresentativosdelatoleranciadeestasplantasalosestreses,loqueseríadegraninterésparaproyectosdemejoraagraria.
Elfu
turodelaalim
entación
ylaAgriculturaenelSigloXXI.
9
Desdeelpuntodevistaagrícolaeindustrialestetrabajoevidenciarálanecesidaddeseleccionargenotipos/cultivaresycepasbacterianasquerespondanmejoralosfactoresdelcambioclimático,ypodercumplirelretorelacionadoconlacalidadylaseguridadalimentariaylaactividadagrariaproductivaysostenible(OrdenECC/1780/2013).
Desdeelpuntodevistasocioeconómicoseampliaráelconocimientodelimpactodelcambioclimáticoenlaproduccióndelacebada,laalubiaylasoja,todasellasespeciesdealtovaloreconómico.Estosconocimientospodrántrasladarsealosagricultores,incluyendoplanesparalaimplementacióndemedidasdeadaptaciónanteelcambioclimático.Unavezidentificadosloscaracteresmorfofuncionalesindicadoresdetoleranciaalestrésydelrendimientoencondicionesclimáticasfuturas,podránserintegradosenprogramasdemejoraparalaobtencióndecultivaresdecebadamástolerantes,decepasdebacteriasmáseficientesensusimbiosisconlasleguminosasyquemejorrespondanalascondicionesclimáticasfuturas,yunamayorcapacidaddepreservarlaseguridadalimentariaencondicionesmedioambientalesmássostenibles.Nuestroshallazgossepodríantraducirenbeneficioseconómicosparatodoslossectoresimplicados.
Enloreferentealasconclusionesqueseobtenganlasactividadesrelacionadasconlospastosdemontaña,serviránparadefiniryevaluarlosbeneficiosasociadosalmantenimientodelpastoreodemontañaderivadosdelaspolíticaspúblicasenelmediorural.Lainformaciónresultante,además,puedeservirparaeldiseñodeherramientasdefomentodelpastoreodemontaña,ydeotrosmecanismosqueincrementenlaeficaciadelaspolíticaspúblicasparalapromocióndeactividadespastorilesquecumplanconcriteriosdesostenibilidadyasegurenbeneficiosparalasociedadengeneralyelmundoruralenparticular.
Elimpactoesperadodelosresultadosanivelcientífico-técnico,internacional,socialy/oeconómicoenelretoanteriormenteespecificadosecentraenlossiguientesaspectos:
1-Aportacióndedatosnovedososmultidisciplinaresparalaevaluacióndesostenibilidaddelsistemadepastoreoenlamontañacantábrica.ElcontrastedeestosresultadosconlosdeotrosestudiosdepastoreorealizadosenotraszonashúmedasdemontañaenEuropaproporcionaráunaperspectivamásglobalparaevaluarlasostenibilidaddelossistemasdemanejoenpastoreoysucontribuciónalmantenimientodelabiodiversidad.Desdeelpuntodevistasocioeconómico,nuestrosestudiosampliaránelconocimientodelimpactodelcambioclimáticoenunecosistemaemblemáticocomosonlospastosdemontañaylasimplicacioneseconómicasdetalescambiossobreelpotencialdedesarrolloganaderodeesospastizales.
2-Aportacióndeevidenciascientíficassobreloscambiosqueelabandonodelsistemadepastoreo,osuprogresivadesaparición,ocasionaránsobrelavegetaciónysuelosdelosactualesecosistemasdemontaña,ysuimpactomedioambientalacortoymedio-largoplazo.Estasevidenciascientíficascontribuiránalaconservaciónygestióneficientedelosecosistemasdemontañaconmanejoganaderobajoescenariosdecambioclimático.
3-EstimacióndelaemisióndeCO2deorigenedáfico,debidoalaactividadmicrobianayradiculardelsuelo,yevaluacióndepropuestasrealesparalareduccióndelaemisióndedichogasconobjetodeminimizarelimpactomedio
Elfu
turodelaalim
entación
ylaAgriculturaenelSigloXXI.
10
ambientaldelpastoreosobreelcambioclimáticoglobal.Desdeelpuntodevistamedioambiental,seampliaráelconocimientoylacapacidaddeintervenciónparacomprender,prever,y,ensucaso,manejaromitigarlainfluenciaqueelcambioclimáticopuedatenersobrelabiodiversidaddelosgruposfuncionalescaracterísticosdelospastosyprotegerlariquezapascícolaypaisajística,asícomosuusoconfinesganaderosyrecreativos.AdemássevalorarálacapacidadsumiderodeCO2delasdiferentesespeciesysuinteracciónconlasfluctuacionesmedioambientales.
4-Aportacióndeconocimientosobrelanecesidad,ono,demodificarlasprácticasdemanejodelospastos,tantodesdeelpuntodevistaagrícolacomoganadero.Losresultadosobtenidosenlosexperimentosdesarrolladosporelgrupopodránserutilizadosporlosmodelizadoresparadesarrollarycalibrarmodelosdesimulaciónyhacerprediccionesdelimpactodelcambioclimáticosobrelospastizalesbajolosescenariosfuturos.Asimismo,losconocimientosobtenidosconlasinvestigacionesqueseproponenpodríantrasladarseaagricultoresyganaderosincluyendoplanesparalaimplementacióndemedidasdeadaptaciónanteelcambioclimático.
6.PARTICIPACIÓNYCOLABORACIÓNDELGRUPODEINVESTIGACIÓNCONOTROSAGENTES:INTERDISCIPLINARIEDADEINTERNACIONALIZACIÓN
Ellogrodelosobjetivosdeinvestigacióndelgrupo,cadavezmásambiciosos,exigelamultidisciplinariedady,portanto,lacooperaciónconotrosagentes.Paraello,contamoscondiferentescolaboradoresenlapropiaUniversidadyendiferentesUniversidadesEuropeas.Precisamente,conelfindeimpulsarlainterdisciplinaridadenelgrupo,lacolaboraciónquecomenzóenelaño2009conlasDras.ArantzaAldezabalyNereAmaiaLaskurainparticipandoconjuntamenteenproyectossubvencionadosporlaCátedraUnesco(UNESCO09/18),actualmentesehaconsolidadodandolugaralafusióndeambosequipos.Sinduda,estehechoamplíaelabanicodeobjetivosabordablesporelgrupodeformamultidisciplinar,yenriqueceydiversificanotablementelasrelacionesnacionaleseinternacionalesconotrosgruposdeprestigio,quesecomentanacontinuación.
Recientemente,sehaestablecidounarelacióndecolaboraciónconlaProfesoraElisabethAinsworthdelDepartmentofPlantBiologydelaUniversityofIllinoisatUrbana-Champaign,Urbana,Il(USA),encuyocentrosehanllevadoacaboestudiosporpartedelDr.ÁlvaroSanzSáezdeJáuregui,miembrodelequipo,relacionadosconelestudiodelainfluenciadelcambioclimáticoenlainteracciónsimbióticasoja-Bradyrhizobiumdentrodelasegundasublíneadeinvestigaciónmásarribamencionada,yencuyaunidad(GlobalChangeandPhotosynthesisResearchUnit)pretendemosdesarrollarpartedelainvestigaciónpropuestaenlapresentesolicitud.
NuestrogrupotambiénmantieneunaestrechacolaboraciónconlaDra.CristinaSgherridelDipartimentodiChimicaeBiotecnologieAgrariedelaUniversidaddePisa(Italia).ConellaestudiamoslosefectosdelaumentodelCO2conotrosestresesligadosalcambioclimáticosobrelaspropiedadesnutricionalesydebeneficioparalasaluddedistintoscultivosdeinterésalimenticio,comola
Elfu
turodelaalim
entación
ylaAgriculturaenelSigloXXI.
11
lechuga,desdeunpuntodevistaderiquezaantioxidante.LaDra.Sgherriesexpertaenquímicaagrícolayenladeterminacióndecompuestosfitoquímicos.FrutodeestacolaboraciónsehanpublicadodistintosartículoscientíficosycapítulosdelibroylaDra.UsuePérezLópezrealizóunaestanciapostdoctoralendicholaboratorio,loquenoshapermitidoalcanzarunelevadonivelenlaestimaciónyelanálisisdelacalidadalimentaria.
Porotrolado,tambiénllevamosunaestrechacolaboraciónconelDr.NigelPaul(UniversidaddeLancaster)especialistaenestudiosdelimpactodelaradiación,fundamentalmenteultravioleta.Enelsenodeestacolaboracióntambiénhahabidointercambiodealumnospredoctoralesdeuncentroaotro.
TambiénmantenemosunaestrechacolaboraciónconelDr.KarelDoležal,delDepartmentofChemicalBiologyandGenetics,CentreoftheRegionHanáforBiotechnologicalandAgriculturalResearch,Olomouc–RepúblicaCheca,grupoexpertoenlaidentificacióndelosdiferentestiposdecitoquininasactivaseinactivas.
Paralasaproximacionesexperimentalesencampo,colaboramosconlaDra.AmaiaOrtizBarredodeNeiker-Tecnalia,comoseobservaenlosproyectosquesehandesarrolladodemaneraconjunta.Asimismo,desdeelaño2014hemosestablecidounConvenioconfinesdeColaboraciónenlaInvestigaciónconlaDiputaciónForaldeÁlava,atravésdelLaboratorioAgropecuariodeEskalmendi.Dichoconvenioseconcretademaneramásespecíficaeneldesarrolloyejecucióndeanálisisdecontroldecalidaddemateriasprimasyproductosagrícolasyganaderos,enbasealosexperimentosllevadosacabopornuestroequipoenlasdistintaslíneasdeinvestigaciónespecificadasenlapresentesolicitud.
Porotrolado,duranteestosúltimosaños,lasDras.AldezabalyLaskurainhanconsolidadounaestrecharelacióncongruposdeotrasdisciplinas,delascualesdestacamoslassiguientes:(1)elequipodeDr.RodríguezBarrón(grupoLactikerdelaUPV/EHU,Valdivielsoetal.,2016);(2)elequipodelDr.Mijangos(grupoSaluddelSuelodeNeiker-Tecnalia,Aldezabaletal.2015);(3)elequipodelaDra.Mandaluniz(GrupoProducciónAnimaldeNeiker-Tecnalia,Mandalunizetal.2011).Comofrutodeestacolaboración,enlaactualidadlasDras.Aldezabal,LaskurainySarrionandiacompartenunproyectocoordinadotitulado“Evaluacióndelasostenibilidaddelpastoreodemontañadelasovejaslecheras:integracióndeaspectosproductivos,medio-ambientalesysocio-económicos”.Másconcretamente,participanconelDr.RodríguezBarrónenelsubproyecto“Pastoreodemontaña:calidadytrazabilidaddealimentostradicionales,biodiversidad,adaptacióndelsistemaalcambioglobalydesarrollorural(TRADEMON,ref.:AGL2013-48361-C2-1-R)”,financiadoporelMINECO(2014-2016).
Paralelamente,laDra.LaskurainyelDr.Herrero(actualmenteinvestigadorpostdoctoral)hanconsolidadounaestrecharelaciónconotrosprestigiososinvestigadores,destacandolossiguientes:(1)elDr.Olano(Olanoetal.,2002,Olanoetal.,2009,Laskurainetal.,2013),profesordelÁreadeBotánicadelDepartamentodeCienciasAgroforestalesdelaEscueladeIngenieríasAgrariasdeSoria;(2)elDr.CamareroinvestigadordelInstitutoPirenaicodeEcología(CSIC)yelDepartamentodeEcologíadelaUniversidaddeBarcelona;(3)elDr.deZavala,profesordelDepartamentodeEcologíadelaUniversidaddeAlcalá,quienenlaactualidadcoordinaungrupodeinvestigaciónsobremodelizacióndeladinámica
Elfu
turodelaalim
entación
ylaAgriculturaenelSigloXXI.
12
delosecosistemasterrestresconénfasisenelanálisisdelosimpactosdelcambioglobalymecanismosdeadaptación.
Finalmente,bajoladireccióndelaDra.Sarrionandia,seestádesarrollandounalíneadeinvestigacióndestinadaalestudiodelasinteraccionesentreplantasyhongosmicorrícicos(Sarrionandiaetal.2015,Nouhraetal.2015),paralocualactualmentecontamosconlacolaboracióndelequipodelDr.Nouhra(ConsejoNacionaldeInvestigacionesCientíficasyTécnicasdeCórdoba,Argentina).
7.REFERENCIASBIBLIOGRÁFICAS:
Aldezabaletal.(2015)AppliedSoilEcology96:251-260.
Laskurainetal.(2013)JournalofVegetationScience24:320-331.
Mandalunizetal.(2011)LivestockScience138:49-55.
Miranda-Apodacaetal.(2015)PlantBiology62:298-310.
Nouhraetal.(2015)MicrobialEcology69:813-825.
Odriozolaetal.(2014)Geoderma235:347-354.
Odriozolaetal.(2017)AppliedVegetationScience20:50-61.
Olanoetal.(2002)JournalofVegetationScience13:775-784.
Olanoetal.(2009)AnnalsofForestScience66:105p1-105p8
Pérez-Lópezetal.(2009a)EnvironmentalandExperimentalBotany66:463-470.
Pérez-Lópezetal.(2009b)PhysiologiaPlantarum135:29-42.
Pérez-Lópezetal.(2010a)JournalofPlantPhysiology167:15-22.
Pérez-Lópezetal.(2010b)PhysiologiaPlantarum139:256-268.
Pérez-Lópezetal.(2012)PhotosynthesisResearch111:269-283.
Pérez-Lópezetal.(2013a)JournalofPlantGrowthRegulation32:732-744.
Pérez-Lópezetal.(2013b)JournalofPlantPhysiology170:1517-1525.
Pérez-Lópezetal.(2013c)EnvironmentalandExperimentalBotany87:148-158.
Pérez-Lópezetal.(2014a)PlantScience226:71-81.
Pérez-Lópezetal.(2014b)EnvironmentalandExperimentalBotany99:86-99.Pérez-Lópezetal.(2015a)ScientiaHorticulturae191:38-48.
Pérez-Lópezetal.(2015b)ScientiaHorticulturae195:56-66.
Robredoetal.(2007)EnvironmentalandExperimentalBotany59:252-263.
Robredoetal.(2010)BiologiaPlantarum54:285-292.
Robredoetal.(2011)EnvironmentalandExperimentalBotany71:399-408.
Sanz-Sáezetal.(2012a)EnvironmentalandExperimentalBotany77:267-273.
Elfu
turodelaalim
entación
ylaAgriculturaenelSigloXXI.
13
Sanz-Sáezetal.(2012b)JournalofPlantPhysiology169:782-788.
Sanz-Sáezetal.(2013)JournalofIntegrativePlantBiology55:721-734.
Sanz-Sáezetal.(2015)Plant,CellandEnvironment38:2589-2602.
Sarrionandiaetal.(2015)CanadianJournalofForestResearch45:667-675.
Valdivielsoetal.(2016)FoodChemistry197:622-633.
Elfu
turodelaalim
entación
ylaAgriculturaenelSigloXXI.
14
NazioartekoHizketaldiaELIKADURARENETORKIZUNAETANEKAZARITZARENERRONKAKXXI.MENDERAKO:
Munduanork,nolaetazer-nolakoinplikaziosozial,ekonomikoetaekologikorekinelikatukoduenizangodaeztabaidagaia
InternationalColloquiumTHEFUTUREOFFOODANDCHALLENGESFORAGRICULTUREINTHE21stCENTURY:
Debatesaboutwho,howandwithwhatsocial,economicandecologicalimplicationswewillfeedtheworld.
April24th-26th.EuropaCongressPalace.VitoriaGasteiz.Álava.BasqueCountry/Europe
ColoquioInternacionalELFUTURODELAALIMENTACIÓNYRETOSDELAAGRICULTURAPARAELSIGLOXXI:
Debatessobrequién,cómoyconquéimplicacionessociales,económicasyecológicasalimentaráelmundo.
YZ/Y[deAbril,Y\]^.PalaciodeCongresosEuropa.Vitoria-Gasteiz.Álava.PaísVasco.Europa.
GUNTZAILEAK/COLABORAN/COLLABORATINGORGANIZATIONS
LAGUNTZAEKONOMIKOA/APOYAN/WITHSUPPORTFROM
2017koapirilaren24/26.EuropaBiltzarJauregia.Vitoria-Gasteiz.Araba.EuskalHerria.Europa.