Miguel A. Taboada y Vanina Cosentino Instituto de Suelos...
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Simposio Fertilidad 2011
Rosario, 18 y 19 de mayo de 2011
Emisiones de gases con efecto invernadero provenientes de la agricultura.
Estado actual del conocimiento en el mundo y en
Argentina.
Miguel A. Taboada y Vanina Cosentino
Instituto de Suelos, CIRN, INTA CONICET
Facultad de Agronomía UBA
1. Cambio climático. Evidencias e inventarios de gases. 2. Gases efecto invernadero (GEI) emitidos por la agricultura. 3. Factores que afectan las emisiones de N2O. 4. Estado del arte en Argentina y en países de la región. 5. Mitigación de emisiones en la agricultura.
Simposio Fertilidad 2011
Rosario, 18 y 19 de mayo de 2011
1. Cambio climático.
Evidencias e inventarios de gases.
Simposio Fertilidad 2011
Rosario, 18 y 19 de mayo de 2011
Radiación solar
Radiación infrarroja
GEI: CO2 N2O CH4 CFC
HCFC
Absorben la radiación IR
Aumento de temperatura
Poder de calentamiento: CO2 = 1 CH4 = 21 N2O = 295 – 310
Año
Tem
pera
tura
(ºC
)
Cambios en la temperatura, el nivel del mar y la cobertura de nieve en el hemisferio Norte
Millo
nes
de k
m2
Millo
nes
de k
m2
Dife
renc
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e 19
61-1
990
(a) Temperatura global de la superficie de la tierra
(c) Cobertura de nieve del hemisferio Norte
(b) Nivel global del mar Cambios observados en temperatura media, nivel del mar, y cobertura por nieve IPCC 4º Informe de Cambio Climático (AR 4 2007)
CO2 (uso de combustible fosil)
56,6%
CO2 (Otros) 2,8%
CO2 (deforestación, descomposición de biomasa, etc)
17,3%
CH4 14,3%
N2O 7,9%
Gases-F 1,1%
Participación en 2004 en términos de C equivalente
39,5 %
Emisiones GEI según el inventario de la 2º Comunicación Nacional de Argentina (Fundación Bariloche 2007)
-50000
0
50000
100000
150000
200000
250000
300000
1990 1994 1997 2000
Gg
C e
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Energía Procesos industriales Agricultura Desechos CUSS
Energía 47%
Procesos industriales
4%
Agricultura 44%
Desechos 5%
Participación de los distintos sectores en el Inventario GEI para Argentina en el 2000
Principales fuentes de emisiones/absorciones de gases de efecto invernadero y procesos en ecosistemas manejados (Fuente: IPCC, 2006).
AGRICULTURA ARGENTINA: EMISIONES GEI
• Cultivo de arroz
• Quema de residuos agrícolas e incendios de bosques, arbustales y pajonales
Metano (CH4)
Monóxido de carbono (CO)
Metano (CH4)
Óxidos nitrosos (N2O, NOx)
• Manejo agrícola de los suelos Óxido nitroso (N2O)
Las emisiones de N2O desde suelos agrícolas son un producto colateral de los procesos de mineralización aeróbica (1) (N) y de la desnitrificación anaeróbica (2) de nitrógeno.
N2O
N orgánico suelo
N-nitratos (N-NO3) (1)
N-nitratos (N-NO3) N (N2) molecular
N2O
(2)
Factores distales
Producción de N2O
(Micro-organismos)
Factores próximos
Ambiente: Redox Temperatura Humedad pH
Sustratos: N C
Situación:
Propiedades del suelo:
Textura Estructura Porosidad MO
Paisaje Clima/tiempo
Manejo: Labranza Encalado Irrigación Drenaje Tipo de cultivo Barbecho Fertilizantes N (cantidad/tipo) Estimuladores de crecimiento Abonos orgánicos Residuos de cultivos (Rochette, 2010)
4. Estado del arte en Argentina y en países de la región.
a) Emisiones calculadas por los inventarios de la 2º CNCC (Fundación Bariloche 2007)
Metodología: Directrices IPCC 1996 y Manual de Buenas
Prácticas IPCC 2001.
Emisiones directas de N2O de Argentina: aumentaron de 60 Gg / año in 1990 a 140 Gg / año in 2005.
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
140,0
160,0
Gg
N2O
/ añ
o
Residuos FBN Fertilizantes
• baja participación de N fertilizantes • alta participación de cultivos y forrajes fijadores de N.
10%
48%
42%
Fertilizantes FBN Residuos
2005/06
La producción de soja explica alrededor de 95 % de las emisiones estimadas de N2O de acuerdo con IPCC (1996, 2001).
y = 0,0022x + 44,032 R² = 0,9459
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
140,00
160,00
0,0 10.000,0 20.000,0 30.000,0 40.000,0 50.000,0
Gg
N2O
Producción de soja (Gg grano)
b) Diferencias entre la metodología utilizada en el inventario vigente (IPCC 1996) y la metodología futura (IPCC 2006) que se utilizará para calcular emisiones GEI.
2. ESTIMACIÓN DE EMISIONES DIRECTAS DE N2O CON LAS DIRECTRICES IPCC 2007
La reciente literatura científica aporta evidencia de la existencia de una “doble contabilidad” de emisiones de N2O debido a las fuentes “cultivos y forrajeras fijadoras de N” y “enterramiento de residuos”.
• N Fertilizante - 10 % volatilización. • Producción de cultivos y forrajeras fijadoras de N (leguminosas). • Residuos agrícolas.
• Orina y heces de animales en pastoreo.
IPCC 1996
0.0125 kg N2O/kg N
• N Fertilizante. • Mineralización de N-MOS. • Residuos agrícolas.
• Orina y heces de animales en pastoreo.
IPCC 2007
0.01 kg N2O/kg N
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
1990/91 1994/95 1997/98 2000/01 2005/06 2009/10
Gg
N2O
/ año
Residuos
Mineralización de N
Fertilizantes en arrozales inundados Fertilizante sintético
0
20
40
60
80
100
120
140
1990/91 1994/95 1997/98 2000/01 2005/06 2009/10
Gg
N2O
año
-1
IPCC 1996
IPCC 2006
Se esperan menores emisiones al cambiar de metodología IPCC 1996 a IPCC 2006
Emisiones de N2O por hectárea y por cultivo usando IPCC 2006
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
trigo (4 Mg ha-1) maíz (10 Mg ha-1) soja (3,5 Mg ha-1)
kg N
2O-N
Emisiones directas de óxido nitroso por cultivo (IPCC
2006)
N residuos
N fertilizantes
De acuerdo con el Inventario Nacional, los suelos agrícolas de Aergentina emitieron casi 3 kg N-N2O per hectárea en 2005.
Tabla 13. Superficie cultivada, emisiones directas anuales de óxido nitroso (N2O), y conversión de esas emisiones a una base de superficie usando las directrices del IPCC (1997, 2001).
Año inventario superficie Emisiones directas de N2O A B = A x 103 C D = C x 106 E = D / C
miles de
ha ha (Gg N2O-N
año-1) (kg N2O-N año-1) (kg N2O-N ha-1
año-1) 1990/91 16.618,45 16.618.450,00 39,54 39.542.562,67 2,38 1994/95 18.190,08 18.190.080,00 45,76 45.760.873,81 2,52 1997/98 21.566,86 21.566.860,00 59,45 59.451.043,26 2,76 2000/01 23.445,09 23.445.087,00 69,76 69.755.543,42 2,98 2005/06 26.839,69 26.839.693,00 82,57 82.570.449,59 3,08
3. DETERMINACIÓN DE EMISIONES DE N2O EN SUELOS AGRICOLAS BAJO SD
Tabla 14. Resumen de datos de emisiones de óxido nitroso medidos a campo en suelos pampeanos (Palma et al., 1997), Uruguay (Perdomo et al., 2009) y sur de Brasil (Jantalia et al. 2008), en suelos manejados con siembra directa (SD) y con labranza convencional (LC).
Autor Rotación/cultivo Labranza
dosis de N (kg N
ha-1) kg N-N2O ha-1
año-1
Promedio SD
o LC maíz SD 0 0,22 maíz SD 60 0,33 maíz SD 60 0,42 0,38 (0,05) maíz LC 0 0,14 maíz LC 60 0,2
Palma et al. (1997)
maíz LC 60 0,23 0,19 (0,03) Pastizal 0,07 agricultura continua SD 0,44 rotación c/pastura SD 1,72 1,08 (0,64) agricultura continua LC 3,77
Perdomo et al. (2009)*
rotación c/pastura LC 1,35 2,56 (1,21) Trigo/soja SD 45 0,80 Soja/vicia SD 0 1,48 maíz/trigo SD 45 1,09 Trigo/soja SD 45 0,85 Soja/vicia SD 0 1,92 maíz/trigo SD 45 0,63 1,13 (0,18) Trigo/soja LC 0 1,09 Soja/vicia LC 45 1,18 maíz/trigo LC 45 1,38 Trigo/soja LC 0 1,24 Soja/vicia LC 45 1,75
Jantalia et al. (2008)
maíz/trigo LC 45 0,76 1,23 (0,12) * medias transformadas logarítmicamente
Pampa Ondulada (Chivilcoy, Pcia. de Buenos Aires):
• Determinaciones durante una rotación
trigo/soja-maíz en un Argiudol franco bajo siembra directa.
• Evaluación de nivel de compactación del suelo: cabecera vs centro de lote
(Cosentino et al., 2010).
Suelos manejados con SD bajo una rotación maíz-trigo/soja (Cosentino et al.,2010)
Agosto 2009: Las emisiones de N2O fueron nulas durante barbechos invernales (baja temperaturas).
Las emisiones de N2O en Chivilcoy, Pcia. Bs. As.: Barbecho invernal: nulas x baja temperatura Período de cultivo: Flujos varían según tipo de cultivo y fertilización reciente: Se relacionaron con lluvias recientes, la concentración de NO3 (maíz V5) y presencia de soja en floración. Efectos aislados de la compactación del suelo: cabecera > centro de lote
Pampa Semiárida (Manfredi, Còrdoba) Experimento factorial en un Haplustol franco limoso: (Alvarez et al. 2010). a. labranza (SD, cincel, vegetación nativa) b. Rotación de cultivos (monocultivo de soja, soja-maíz, maiz-soja).
Emisiones de N2O
cincel
SD
Vegetación nativa
Porosidad llena de agua
cincel
SD
Vegetación nativa
EMISIONES DURANTEBARBECHO INVERNAL
F
F
Emisiones de N2O
cincel
Vegetación nativa
Porosidad llena de agua
cincel
SD
Vegetación nativa
EMISIONES DURANTE CULTIVOS DE PRIMAVERA-VERANO
Las emisiones de N2O en Manfredi, Córdoba: Barbecho invernal: nulas x falta de agua Período de cultivo: Correlacionadas con la concentración de NO3 . En menor medida con la porosidad de agua . No hubo efectos del sistema de labranza y de cultivo
Álvarez et al. 2010
SUELO
CAMBIO CLIMÁTICO
GEI
Secuestro de Carbono
MITIGACIÓN DE EMISIONES GEI ADAPTACION AL CC
FRECUENCIA DE EXTREMOS
•EROSION •CAMBIOS DE USO DE LA TIERRA •SALINIZACION •NUEVOS CULTIVOS Pr
edic
ción
de
esce
nario
s
a) Manejo de la fertilización nitrogrenada (MPMs):
• Dosis de N correcta.
• Manejo x ambientes
• Fuentes alternativas de N
Estrategias de mitigación (MPMs):
Efectividad sitio-específica, en función de donde hay mayor riesgo de pérdidas de N hacia el agua subterránea y la atmósfera.
b) Aumento de sumideros de C • Siembra directa
• Rotaciones con > intensidad de
cultivos y manejo de nutrientes (si es posible)
• Cultivos de cobertura
• Integración ganadería – agricultura
• Abonos orgánicos
• Aforestación/ reforestación
• Manejo de pastizales y pasturas
Estrategias de mitigación (MPMs):
Analizar balance en términos de C equivalente (poder de calentamiento de cada GEI)
CONCLUSIONES
1. Las emisiones directas de N2O = 3 kg N-N2O / ha año, según el Inventario de Argentina (IPCC 1996, 2001). 2. Se espera que bajen con las nuevas directrices (IPCC 2006). 3. Primeros resultados a campo de emisiones de N2O: • Emisiones nulas durante barbechos invernales. Elevada variabilidad durante el cultivo en función de factores
climáticos (lluvia, temperatura) y edáficos (porosidad de agua, concentración de NO3), así como el tipo de cultivo.
• Emisiones a campo s mas bajas que el Inventario Argentinino.
6. Mitigación posible a través de MPMs.
a) Emisiones y absorciones de CO2 resultantes de cambios de las existencias de carbono.
b) Emisiones de gases CO2 y no- CO2 producidas por incendios.
c) Emisiones de N2O de tierras con manejo agrícola.
d) Emisiones de CO2 relacionadas con la aplicación de cal y urea.
e) Emisiones de CH4 del cultivo de arroz.
f) Emisiones de CO2 y N2O de tierras de cultivo orgánico.
g) Emisiones de CO2 y N2O de humedales cultivados.
h) Emisión de CH4 y N2O producidos por el manejo de estiércol.
Fuentes de GEI en la agricultura (IPCC 2006):