EmisionesdeCO 2enEscenariosdeCambiodeUsode ... · PDF...
23
Lucila González Molina Sede regional: Centro Emisiones de CO 2 en Escenarios de Cambio de Uso de Suelo usando el modelo RothC en si8os de México Sustentabilidad en Condiciones de Cambio Climá9co
Transcript of EmisionesdeCO 2enEscenariosdeCambiodeUsode ... · PDF...
Lucila González Molina
Sede regional: Centro
Emisiones de CO2 en Escenarios de Cambio de Uso de Suelo usando el modelo RothC en si8os de México
Sustentabilidad en Condiciones de Cambio Climá9co
Introducción
Incremento [CO2] de 270 a 379 ppm
50 % de emisiones proviene del CUS y ac9vidades agrícolas
El C atmosférico es ½ y el de la vegetación 1/3 del que hay a un m de profundidad en el suelo.
Influye en manejo de los sistemas, porosidad del suelo, reserva de N, P, K y S. Representa una estrategia para reducir el CO2 atmosférico y mejorar la calidad del suelo
Los cambios del COS se dan en periodos > a 20 años (IPCC , 2007).
Escasa información de COS en experimentos de larga duración (México <20 años)
El modelo RothC‑26.3 de Coleman & Jenkinson, 2005
En México se probo en sistemas agrícolas, forestales y praderas ( r de 0.81 a 0.96)
Captura y secuestro de carbono
Captura y secuestro de carbono
Captura es el captado por organismos autótrofos (fotosíntesis) y u9lizado en su metabolismo para la construcción de esqueletos hidrocarbonados.
Es la transferencia de CO2 atmosférico por las plantas y su almacenamiento como COS. Asociado con la fracción mineral del suelo y forma complejos órgano-‐minerales
Obje8vo
Es9mar las emisiones de CO2 edáfico y el potencial de secuestro del COS en escenarios de CUS de sistemas con vegetación secundaria a sistemas con labranza, matorrales, pas9zales, usando el modelo RothC.
Materiales y Métodos
ESTRUCTURA DEL MODELO ROTHC
Materia orgánica inerte (IOM)
Biomasa microbiana (BIO)
CO2
Humus (HUM)
Residuos orgánicos
Material resistente a la descomposición (RPM)
Material de fácil descomposición (DPM) CO2
BIO
HUMUS
DPM/RPM 1.44 Cul8vos y pas8zales cul8vados (59% DPM, 41% RPM)
0.67 Pas8zales y vegetación arbus8va
0.25 Bosques tropicales y caducifolios (20% DPM, 80% RPM)
IOM =0.049*TOC
1.139 Falloon et al. (1998)
x = 1.67 (1.85 + 1.60 exp(-0.0786 %clay))
Información de entrada al RothC
Precipitación (mm)
Temperatura (0C)
Evaporación (mm)
MVD/MVR (1.44 cul8vos y 0.25 bosques)
Cobertura del suelo (0 ó 1)
COS inicial (t/ha) , Da , profundidad de muestreo.
% de arcilla, MOI =0.049*COT1.139
C (t ha-‐1) residuos vegetales (entrada y distribución)
C (t ha-‐1) abono (gallinaza, es8ércol et..)
Historia del uso del suelo
Caracterís9cas generales de los si9os de estudio para la simulación del cambio de uso de suelo.
Caracterís8cas/ Si8os P e r o t e , Ver.
Pe ro te , Ver. Tlaxcala
Mé x i c o -‐Hgo.
S . F e , Ver.
La8tud norte 19o 40' 19o26' 19o47' 19o43' 19o11' Longitud oeste 97o10´ 97o11' 98o36' 99o19' 96o31' Al8tud (msnm) 2335 1571 2500 2107 230 Núm. Est. climatológica 30128 30175 29023 10516 3002 Precipitación anual (mm) 499 1695 675 652 1036 Temperatura media anual (oC) 13 10 13 13 24 Evaporación media anual (mm) 135 91 134 139 121 Arcilla (%) 12 12 24 18 45 Tipo de suelo
Andoso l ócrico
Andosol Ócrico
Feozem aplico
Litosol
Ver9sol pélico
Sistemas con vegetación secundaria
BQVSa: Bosque de encino, con vegetación secundaria arbus9va, ubicado en los Estados de México e Hidalgo
BQVSA: Bosque de encino, con vegetación secundaria arbórea, en Tlaxcala BPVSA: Bosque de pino, vegetación secundaria arbórea, en el Estado de Tlaxcala BPVSa: Bosque de pino, vegetación secundaria arbus9va, en Perote Veracruz
SBC: Selva Baja Caducifolia, en Santa Fe, Veracruz
Sistemas de cambio de uso de suelo
LT-‐R: Labranza tradicional, riego LC-‐R: Labranza de conservación, riego LT-‐T: Labranza tradicional, temporal LC-‐T: Labranza de conservación, temporal Matorral Pas8zal
Medición directa del COS
2000-‐2004
El Cálculo de carbono se expresó como sigue: COS (t/ha)= Da (g/cm3) x Pr(cm) x C (%)
Desempeño del RothC en sistemas de México
y = 0.68 + 6.58 R² = 0.89
0 40 80
120 160 200
0 40 80 120 160 200 SOC
pre
dict
ed (
t/ ha
)
SOC measured (t/ha)
Agricultura-R TT
MIFT*p
AGR-LIN Tt
Pt
ZTMw-R
y = 0.77x + 6.63 R² = 0.92
0
50
100
150
0 40 80 120 160
Agricultura+R CT MIFT*m LB*m LB*p Tm To Tav Po ZTMwR ZTMmR TTRR
y = 0.92x - 4.24 R² = 0.93
10 50 90
130 170 210 250 290
10 50 90 130 170 210 250 290
Bosques LF AF CA ACA B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7
y = 0.17 + 44.68 R² = 0.03
20 40 60 80
100
20 40 60 80 100
Agostaderos
y = 0.68x + 11.54 R² = 0.66
30 50 70 90
30 50 70 90
Pastizales
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
Procedimiento de simulación
El modelo se ejecutó itera9vamente 10,000 años atrás con: COS de la MOI, la relación MVD/MVR y la entrada de C al suelo de los RV de la vegetación secundaria
Se elaboraron escenarios de manejo del suelo con la matriz de CUS
Condiciones iniciales de simulación con el RothC en los sistemas con vegetación secundaria
de los si9os de estudio
Si8os
P e r o t e ,
Ver.
P e r o t e ,
Ver. Tlaxcala Méx.-‐ Hgo Santa Fe, Ver.
Sistemas BP VSA BP VSa BQ VSA BQ VSa SBC
Variableb:
COS (t ha-‐1) 115 97 71 68 170
MOI (t ha-‐1) 11 97 6 69 17
MVD/MVR 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25
RVsA (t ha-‐1) 2.8 4.09 2.8 2.9 17.0
Meses C. vegetal 12 12 12 12 12
Residuos vegetales aéreos y subterráneos de los sistemas con vegetación secundaria a los sistemas de cambio de uso de suelo
Sistemas Residuos vegetalesc Perote, Ver. Tlaxcala México-‐Hgo. Santa Fe, Ver.
BQVSAa RVs RothC
BQVSa BA/BS RVs RothC
BPVSA BA/BS RVs RothC
BPVSa BA/BS RVs RothC
SBC BA/BS RVs RothC LT-‐Rb BA Rto/IC(1)d 5.5/0.4 3.2/0.4 6.0/0.4
Rastrojo(2) 0.18 BA 0.18 BA 0.18 BA BS Raíces(3) 0.15 BA 0.15 BA 0.15 BA
LC-‐R BA Rto/IC 5.5/0.4 3.2/ 0.4 6.0/ 0.4 Rastrojo(2) 1.0 BA 1.0 BA 0.18 BA
BS Raíces(3) 0.15 BA 0.15 BA 0.15 BA
LT-‐T BA Rto/IC 3.5/0.4 1.9/0.4 3.2/0.4 3.5/0.4 Rastrojo(2) 1.0 BA 0.18 BA 0.18 BA 0.18 BA
BS Raíces(3) 0.15 BA 0.15 BA 0.15 BA 0.15 BA
LC-‐T BA Rto/IC 3.5/0.4 1.9/0.4 3.2/0.4 3.5/0.4 Rastrojo(2) 1.0 BA 1.0 BA 0.18 BA 0.18 BA
BS Raíces(3) 0.15 BA 0.15 BA 0.15 BA 0.15 BA
Pas8zal BA/BS/AO(4) PPN(1-‐%UPPN)e PPN(1-‐%UPPN)
Matorral BA/BS(5) (6) (6)
Can9dad de residuos vegetales y abonos orgánicos en los sistemas de cambio de uso de
suelo a simular con el modelo RothC.
Si8os Perote Tlaxcala Méx-‐Hgo Santa Fe, Ver.
Sistemas -‐-‐-‐-‐Residuos vegetales/abonos orgánicos (t ha-‐1año-‐1)-‐-‐-‐-‐-‐-‐
LT-‐Rb 2.4 1.5 2.6
LC-‐R 7.4 4.5 8.2
LT-‐T 1.7 1.1 1.5 1.7
LC-‐T 4.9 2.8 4.6 4.9
Pas8zal 2.0/0.7 3.5/1.2
Matorral 1.9 1.9
Matriz de cambio de uso de suelo de los sistemas de vegetación primaria y secundaria labranza, pas9zales
y matorrales, en los si9os de estudio.
Si8os
Sistemas
Perote/
BPVSAa
P e r o t e /
BPVSa
Tlaxcala/
BQVSA
Méx-‐Hgo/
BQVSa
S a n t a
Fe/SBC
LT-‐Rb X X X X
LC-‐R X X X X
LT-‐T X X X X X
LC-‐T X X X X X
Pas8zal X X X
Matorral X X
Ejemplo de archivos y escenarios
Cambios de COS después del cambio de uso de suelo de sistemas de vegetación secundaria a sistemas de labranza, matorral o pas8zal en: (a) Perote, Veracruz; (b) Perote, Veracruz; (c) Santa Fe, Veracruz; (d) Tlaxcala; e (e) Hidalgo y México
40
60
80
100
120
140
160
180
2014 2024 2034 2044 2054
CO
S t
ha-1
Años c
SBC
LC-T
LT-T
PASTIZAL
40
45
50
55
60
65
70
75
80
2014 2024 2034 2044 2054 d
BQVSA
LT-T
LC-T
LT-R
LC-R
MATORRAL
40
50
60
70
80
90
100
110
2014 2024 2034 2044 2054 e
BQVSa
LT-R_HGO
LC-R_HGO
LT-T_MEX
LC-T_MEX
MATORRAL
40
50
60
70
80
90
100
110
120
2014 2024 2034 2044 2054 a
BPVSa
LT-R
LC-R
LT-T
LC-T
PASTIZAL
80
90
100
110
120
130
140
150
2014 2024 2034 2044 2054 b
BPVSA
LT-R
LC-R
LT -T
LC-T
PASTIZAL
Cambios de COS después del CUS: (a) COS y (b) emisiones de CO2. Leyenda: Sistemas con vegetación secundaria: BQVSA=Bosque de encino, vegetación secundaria arbórea. Sistemas de cambio de uso de suelo: LT-‐R=Labranza tradicional, riego; LC-‐R=Labranza de conservación, riego; LT-‐T=Labranza tradicional, temporal; LC-‐T=Labranza de conservación, temporal.
40
45
50
55
60
65
70
75
80
2014 2024 2034 2044 2054
CO
S M
g ha
-1
Añosa
BQVSA
LT-T
LC-T
LT-R
LC-R
MATORRAL0
50
100
150
200
250
300
2014 2024 2034 2044 2054 2064
CO
2M
g ha
-1
b
BQVSA
LT-T
LC-T
LT-R
LC-R
MATORRAL
Tasa de secuestro de carbono orgánico del suelo (COS) y emisiones de CO2 del suelo, después de 40 años de cambio de uso de suelo de sistemas na9vos a sistemas con labranza, pas9zales y matorrales
Si8os/Sistemasa/b Perote/
BPVSAa
Perote/
BPVSa
Tlaxcala/
BQVSA
Méx-‐Hgo/
BQVSa
Santa Fe/
SBC
-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐Tasa de secuestro de COS (t ha-‐1año -‐1)-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐-‐
Vegetación na8vaa 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
LT-‐Rb -‐0.5 -‐0.9 -‐0.5 -‐0.3
LC-‐R 0.8 0.4 0.1 0.8
LT-‐T -‐0.6 -‐1.0 -‐0.6 -‐0.5 -‐2.3
LC-‐T 0.2 -‐0.1 -‐0.2 0.1 -‐1.9
Pas8zal -‐0.3 -‐0.5 -‐1.9
Matorral -‐0.3 -‐0.3
Conclusiones
Según las simulaciones con el RothC, el CUS de vegetación secundaria a los sistemas de labranza, matorrales o pas9zales, la LC bajo condiciones de riego o temporal fue la alterna9va más favorable para conservar los almacenes de COS y evitar el incremento en las emisiones de CO2.
