El arroz (Oryza sativa L.) es un cultivo esencial en la seguridad alimentaria mundial. Sin embargo, su producción se realiza bajo métodos de laboreo convencional y sistemas de riego anaeróbicos, lo que conlleva la realización de numerosas labores con un gran impacto ambiental como la degradación de los suelos, emisiones de gases de efecto invernadero, acumulación de metales en el arroz, además de un elevado consumo de agua, lo que hace peligrar la sostenibilidad del cultivo, especialmente en países como España, segundo productor a nivel Europeo por detrás de Italia, donde la disponibilidad de los recursos hídricos se encuentra cada vez más restringida. La producción de arroz bajo sistemas aeróbicos junto con la aplicación de técnicas de agricultura de conservación, como la siembra directa; podría minimizar los riesgos ambientales asociados a los métodos tradicionales. Además, la aplicación de enmiendas orgánicas al suelo, podría contrarrestar el posible déficit hídrico bajo la condición aeróbica, al incrementar la capacidad de retención de agua pudiendo mejorar la productividad de la misma. El objetivo general de este trabajo fue evaluar los efectos producidos por la implantación de diferentes sistemas de riego (aeróbico y anaeróbico) en combinación con diferentes técnicas de laboreo (siembra directa y laboreo convencional) y aplicación de enmienda orgánica (compost de alperujo) en las propiedades del suelo, el comportamiento agronómico del cultivo de arroz, la calidad del grano desde el punto de vista de la seguridad alimentaria, y sobre los flujos de gases de efecto invernadero. Con el objetivo de analizar el efecto directo y residual de la aplicación del compost de alperujo, este fue aplicado solamente el primer año de estudio. Para ello, se realizaron ensayos en condiciones reales de campo durante los años 2015, 2016 y 2017, en una de las zonas de mayor interés a nivel nacional para el cultivo del arroz, las Vegas del Guadiana (Extremadura), estableciéndose seis tratamientos: SD (siembra directa y riego aeróbico); SDC (siembra directa y riego aeróbico con aplicación de compost de alperujo); LC (laboreo convencional y riego aeróbico); LCC (laboreo convencional y riego aeróbico con aplicación de compost de alperujo); LCI (laboreo convencional y riego anaeróbico); LCIC (laboreo convencional y riego anaeróbico con aplicación de compost de alperujo). En cada sistema de manejo implantado se analizaron las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo, así como la evolución de las mismas en el tiempo. A su vez se realizó un seguimiento anual de los principales parámetros agronómicos y productivos del cultivo, empleados para determinar la viabilidad económica de cada uno de los manejos. Además, se determinó la concentración de ciertos metales en los granos de arroz para evaluar su calidad. Por otro lado, los flujos de gases de efecto invernadero (CO2, CH4, y N2O) fueron monitorizados utilizando campanas estáticas durante cada campaña de cultivo. La aplicación de compost de alperujo en combinación con los sistemas de producción de arroz aeróbico produce mejoras significativas en las propiedades físicas, físico-químicas y biológicas de los suelos. El cultivo de arroz aeróbico, independientemente del sistema de laboreo implantado (SD, LC) tuvo unos rendimientos agronómicos comparables a los obtenidos mediante el sistema tradicional con riego anaeróbico (LCI). Por tanto, de media a lo largo de todos los años de estudio, la productividad del agua (unidad de arroz producida por unidad de agua utilizada expresada en g L-1) en los tratamientos SD y LC incrementó alrededor de un 40% con respecto al tratamiento LCI. La aplicación de compost de alperujo no provocó cambios significativos en el rendimiento agronómico del cultivo ni en su efecto directo ni residual, a excepción del tratamiento LCC en el año 2017, donde se registró la mayor producción para esa campaña con 8 581 kg ha-1. El sistema de riego influyó significativamente en la calidad del grano a lo largo de todo el estudio. Así, de media para los tres años, el tratamiento anaeróbico LCI presentó 0.365 mg de arsénico por kilogramo de arroz, mientras en los tratamientos aeróbicos, SD y LC fue de 0.057 y 0.084 mg kg-1, respectivamente. La aplicación de alperujo compostado, tanto en su efecto directo como residual disminuyó significativamente los niveles de cadmio en los granos de arroz, siendo un resultado muy relevante en los sistemas aeróbicos donde la concentración de este metal fue significativamente superior en comparación con los sistemas anaeróbicos. Los distintos sistemas de manejo implantados afectaron de forma diferente a los flujos de emisión de gases de efecto invernadero, en función del tipo de gas estudiado. Así, con respecto al CO2, la aplicación directa de compost de alperujo incrementó significativamente sus emisiones bajo el sistema aeróbico, mientras que en su efecto residual solo se observaron incrementos significativos en el tratamiento aeróbico en combinación con las técnicas de laboreo convencional, registrando las menores emisiones de CO2 en el tratamiento SD, transcurridos tres años desde su implantación. En referencia al CH4, el tipo de riego fue el factor fundamental en las emisiones de este gas, observando como bajo el sistema aeróbico se redujeron fuertemente las emisiones de este gas, incluso produciéndose la fijación del mismo por el suelo. Las mayores emisiones de N2O a lo largo del estudio se observaron en los tratamientos aeróbicos, especialmente bajo el sistema de laboreo convencional, con incrementos en la emisión de este gas tras la aplicación de compost de alperujo tanto en su efecto directo como residual. Transcurridos tres años desde la implantación de los diferentes sistemas de manejo se observó como el tratamiento SD disminuyó el potencial de calentamiento global (GWP) y el potencial de calentamiento global en base al rendimiento agronómico (GWPr) un 26.0 % y un 13.8 % con respecto al tratamiento LCI, respectivamente. Independientemente, del sistema de manejo seleccionado la aplicación de compost de alperujo incrementó los valores de GWP y GWPr en su efecto directo y residual, aunque dichos incrementos no siempre fueron significativos. Como conclusión, los sistemas aeróbicos junto con la aplicación de compost de alperujo mejoraron la calidad de los suelos, además de ser una alternativa viable para la producción de arroz bajo ambiente mediterráneo, incrementando significativamente la eficacia del agua aportada y mejorando la seguridad y calidad alimentaria del grano. Por otro lado, la implantación de sistemas de arroz aeróbico aplicando siembra directa puede ser, a medio plazo, una estrategia eficiente para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Además, la aplicación de compost de alperujo como enmienda orgánica en los suelos de arroz, aparte de ser una alternativa eficaz para la valorización de este residuo agroindustrial, también podría ser una práctica de gestión útil para combatir el calentamiento global, al potenciar el secuestro del carbono en el suelo tanto en su efecto directo como residual.