La agricultura ha contribuido al cambio climático, y al mismo tiempo, dicho cambio afecta a la producción agrícola. Para resolver esta situación, la gestión agrícola debe adoptar medidas que aborden conjuntamente el reto de mitigación y adaptación al cambio climático para así reducir el impacto en el clima y garantizar la seguridad alimentaria. El cultivo del arroz es importante para la alimentación humana, pero su producción en las zonas costeras está amenazada por el aumento del nivel mar. Este cultivo tiene un gran potencial para secuestrar carbono, aunque la gestión agrícola habitual produce gran cantidad de gases de efecto invernadero (GEI), promoviendo el calentamiento global. Los mecanismos involucrados en el secuestro de carbono y los factores determinantes en la emisión de gases de efecto invernadero son bien conocidos, sin embargo, la aplicación eficaz de esquemas alternativos de gestión para optimizar el secuestro de carbono requiere conocer detalladamente las condiciones características de las zonas de producción. El objetivo de la presente Tesis Doctoral ha sido proveer conocimiento sobre los mecanismos que influyen en la formación del suelo del arrozal y la estabilización del carbono en el suelo, e identificar medidas de gestión del cultivo, encaminadas a mejorar el secuestro de carbono y a reducir el potencial de calentamiento en los arrozales, utilizando el delta del Ebro como caso de estudio. Para ello se realizaron tres estudios aplicando metodologías de análisis complementarias. En resumen, se analizaron los factores ambientales clave relacionados con el contenido de carbono orgánico en el suelo, se evaluó el efecto de la gestión del cultivo durante la postcosecha en la emisión de GEI y balance de carbono, y se modelizó la formación del suelo del arrozal (acreción vertical) teniendo en cuenta la materia inorgánica y orgánica, así como secuestro de carbono. Los resultados obtenidos indican que el contenido de carbono en los suelos de arrozal está influenciado por las características físico-químicas del suelo, como la textura y la conductividad, las cuales presentan un componente espacial determinado por el gradiente marino-fluvial. Respecto al efecto de la gestión del cultivo, la aplicación de la práctica evitar la inundación en la postcosecha redujo significativamente el potencial de calentamiento global del cultivo, sin afectar el secuestro de carbono. Por último, el modelo simuló la formación del suelo de arrozal satisfactoriamente, poniendo de relieve que la entrada de sedimentos facilitó la acreción vertical en los arrozales, promoviendo a la vez el secuestro de carbono. En base a la situación actual de aumento del nivel del mar y la falta de aporte de sedimentos del río, las simulaciones señalan que es indispensable restaurar el aporte de sedimentos a los campos de arroz para poder compensar el aumento del nivel del mar. Esta medida de gestión de los sedimentos es una medida adaptativa y de mitigación, ya que favorecería la acreción vertical, evitando pérdidas en la producción de arroz por la salinización de los suelos y promovería el secuestro de carbono del cultivo. El análisis global de estos resultados permite evaluar el impacto de los arrozales en la capacidad mitigadora de los ecosistemas y agro-sistemas del delta del Ebro.

Agriculture has contributed to climate change, which in turn has affected agricultural production. To resolve this situation, agricultural management must adopt measures that jointly meet the challenge of mitigating and adapting to climate change in order to ensure food security. Rice cultivation is important for humans, but its production in coastal areas is threatened by rising sea levels. Paddy rice has great potential to sequester carbon, although with current agronomic practices it produces large amounts of greenhouse gases (GHG), contributing to global warming. The mechanisms involved in carbon sequestration and the determining factors in the emission of greenhouse gases are well known, however, the effective application of farming schemes to optimize carbon sequestration in a territory requires a comprehensive knowledge of its specific conditions. The objective of this PhD Thesis aims to provide insight into the mechanisms influencing soil formation and carbon stabilization in the rice field soil, and to identify crop management measures addressed to improve carbon sequestration and reduce the warming potential in the rice fields, using the Ebro Delta as a study case. For this purpose, three studies were conducted applying complementary analysis methodologies. First, key environmental factors related to soil organic carbon content were analyzed; second, the effect of crop management during post-harvest on GHG emission and carbon balance was evaluated, and third, soil formation associated with inorganic and organic matter was modelled, including carbon sequestration. The results obtained indicate that the carbon content in paddy soils is influenced by the physicochemical characteristics of the soil, such as texture and conductivity, which have a spatial component determined by the marine-fluvial gradient. Regarding the effect of crop management, avoiding post-harvest flooding significantly reduced the global warming potential of the crop without affecting carbon sequestration. Finally, the model simulated paddy soil formation successfully, highlighting that sediment input facilitated vertical accretion in paddy fields, promoting at the same time carbon sequestration. Under the current situation of sea level rise and low sediment input, the simulations indicate that it is essential to restore sediment inputs from the river to the rice fields in order to compensate for sea level rise. This sediment management measure is both an adaptive and mitigation measure, as it would favour vertical accretion, avoid losses in rice production due to soil salinization and promote carbon sequestration. The overall analysis of these results enables an assessment of rice fields' impact on the mitigation capacity of the ecosystems and agro-systems of the Ebro Delta.