¿LAS zONAS RIPARIANAS SON UN SUMIDERO O UNA FUENTE...
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GOBIERNO DE CHILE / MINISTERIO DE AGRICULTURA/ INIA REMEHIE 67 ¿LAS ZONAS RIPARIANAS SON UN SUMIDERO O UNA FUENTE PARA LAS EMISIONES DE ÓXIDO NITROSO? Are riperian zones a sink or a source for nitrous oxide emissions? Leandro Paulino 1,4* , Jaime Cuevas 2,4 , José Dörner 3,4 , Jaime Vargas 1 y Cesar Leiva 2 1 Facultad de Agronomía, Universidad de Concepción, Chillán, Chile. * E-mail autor correspondencia: [email protected] 2 Instituto de Investigaciones Agropecuarias, Valdivia, Chile 3 Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile 4 Centro de Investigación en Suelos Volcánicos, Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile. INTRODUCCIóN Las Zonas Riparianas (ZR) filtran nitrógeno (N) de ambientes adyacentes, a través de procesos biológicos (consu- mo por plantas y microorganismos), incluyendo la desnitrificación (Dhondt et al. 2006), que genera óxido nitroso (N 2 O), un gas efecto invernadero con un poder de calentamiento global de 296 en un horizonte de 100 años, o nitrógeno elemental (N 2 ). Las ZR pueden ser fuentes de N 2 O (Lind et al. 2013), con emisiones elevadas. El uso de ZR como filtro de contaminación difusa podría cambiar un problema ambiental (lixiviación de N), por otro (emi- siones de N 2 O). Las ZR de clima templado húmedo del sur de Chile, pueden ser sumideros de N 2 O debido al aporte limitado de nitrato antropogénico, que inhibe la conversión a N 2 . El ciclo interno del N produce baja cantidad de N biodisponible en el suelo y la precipitación en el sur de Chile satura el suelo con agua en las ZR, reduciendo N 2 O a N 2 , donde la temperatura sobre los 5 °C controla estos procesos. Este estudio evalúa el rol de las ZR del sur de Chile, como sumidero o emisor de N 2 O en un suelo derivado de cenizas volcánicas (Duric Hapludand). MATERIALES Y MÉTODOS El estudio fue realizado en Valdivia, Chile (39° 46’ S, 73° 13’ O), en un bosque siempreverde sobre una planicie de inundación de un arroyo (ZR), conectada a una ladera con bosque deciduo remanente (LB) y a una pradera ele- vada para la producción de leche (Pr). Se realizaron ensayos de desnitrificación in situ, desde muestras intactas de suelo, bajo la superficie (30 cm de profundidad), donde se plantea una menor difusidad de oxígeno, favorable a la producción de N 2 O. Se utilizaron cámaras cerradas (10 cm x 4,5 cm de diámetro interno) con la mitad del volumen con el suelo, en las cuales se inyectó acetileno (10 % v/v) con el fin de evitar la formación de N 2 . Muestras de gases fueron obtenidas con jeringas herméticas desde las cámaras a las 2 y 5 horas de evolución y transferidas a un vial al vacío (Extatainer, Labco). Incubaciones paralelas sin acetileno determinaron las tasas de desnitrificación real, con el fin de estimar la producción de N 2 por diferencia con las tasas de desnitifricación potencial (con acetileno). Las concentraciones de N 2 O fueron estimadas por cromatografía gaseosa en laboratorio con detector ECD y columna Porapaq Q. El estudio se realizó entre Diciembre de 2011 y Enero de 2014, en los ambientes descritos y límites ecotonales (Pr-LB y LB-ZR). Se realizó análisis no paramétrico de Kruskal-Wallis y comparación a posteriori de LSD de Fisher no paramétrica. RESULTADOS Y DISCUSIóN La tasa de desnitrificación real varió de -68 a 202 mg N ha -1 h -1 (Figura 1a), y la tasa potencial de -132 a 617 mg N ha -1 h -1 en el periodo estudiado, indicando una baja producción de N 2 O comparada con países industrializados (Saggar et al. 2013). Los flujos temporales de N 2 O (potencial y real), no fueron significativamente diferentes en- tre los ambientes desde el verano de 2011 hasta la primavera de 2013 (Figuras 1a,1b). Algunos valores negativos sugieren posibles sumideros de N 2 O a través de la actividad de óxido nitroso reductasa en el suelo. En general, la desnitrificación real y potencial fueron similares en el tiempo, indicando que no hubo una producción evidente de N 2 desde del suelo. Sin embargo, los flujos se incrementaron en la primavera de 2013, especialmente los potenciales
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GOBIERNO DE CHILE / MINISTERIO DE AGRICULTURA/ INIA REMEHIE
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¿LAS zONAS RIPARIANAS SON UN SUMIDERO O UNA FUENTE PARA LAS EMISIONES DE ÓXIDO NITROSO?Are riperian zones a sink or a source for nitrous oxide emissions?
Leandro Paulino1,4*, Jaime Cuevas 2,4, José Dörner3,4, Jaime Vargas1 y Cesar Leiva2
1Facultad de Agronomía, Universidad de Concepción, Chillán, Chile. *E-mail autor correspondencia: [email protected] Instituto de Investigaciones Agropecuarias, Valdivia, Chile3 Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile4 Centro de Investigación en Suelos Volcánicos, Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile.
inTrodUCCiónLas Zonas Riparianas (ZR) filtran nitrógeno (N) de ambientes adyacentes, a través de procesos biológicos (consu-mo por plantas y microorganismos), incluyendo la desnitrificación (Dhondt et al. 2006), que genera óxido nitroso (N2O), un gas efecto invernadero con un poder de calentamiento global de 296 en un horizonte de 100 años, o nitrógeno elemental (N2). Las ZR pueden ser fuentes de N2O (Lind et al. 2013), con emisiones elevadas. El uso de ZR como filtro de contaminación difusa podría cambiar un problema ambiental (lixiviación de N), por otro (emi-siones de N2O). Las ZR de clima templado húmedo del sur de Chile, pueden ser sumideros de N2O debido al aporte limitado de nitrato antropogénico, que inhibe la conversión a N2. El ciclo interno del N produce baja cantidad de N biodisponible en el suelo y la precipitación en el sur de Chile satura el suelo con agua en las ZR, reduciendo N2O a N2, donde la temperatura sobre los 5 °C controla estos procesos. Este estudio evalúa el rol de las ZR del sur de Chile, como sumidero o emisor de N2O en un suelo derivado de cenizas volcánicas (Duric Hapludand).
mATeriALes Y mÉTodosEl estudio fue realizado en Valdivia, Chile (39° 46’ S, 73° 13’ O), en un bosque siempreverde sobre una planicie de inundación de un arroyo (ZR), conectada a una ladera con bosque deciduo remanente (LB) y a una pradera ele-vada para la producción de leche (Pr). Se realizaron ensayos de desnitrificación in situ, desde muestras intactas de suelo, bajo la superficie (30 cm de profundidad), donde se plantea una menor difusidad de oxígeno, favorable a la producción de N2O. Se utilizaron cámaras cerradas (10 cm x 4,5 cm de diámetro interno) con la mitad del volumen con el suelo, en las cuales se inyectó acetileno (10 % v/v) con el fin de evitar la formación de N2. Muestras de gases fueron obtenidas con jeringas herméticas desde las cámaras a las 2 y 5 horas de evolución y transferidas a un vial al vacío (Extatainer, Labco). Incubaciones paralelas sin acetileno determinaron las tasas de desnitrificación real, con el fin de estimar la producción de N2 por diferencia con las tasas de desnitifricación potencial (con acetileno). Las concentraciones de N2O fueron estimadas por cromatografía gaseosa en laboratorio con detector ECD y columna Porapaq Q. El estudio se realizó entre Diciembre de 2011 y Enero de 2014, en los ambientes descritos y límites ecotonales (Pr-LB y LB-ZR). Se realizó análisis no paramétrico de Kruskal-Wallis y comparación a posteriori de LSD de Fisher no paramétrica.
resULTAdos Y disCUsiónLa tasa de desnitrificación real varió de -68 a 202 mg N ha-1 h-1 (Figura 1a), y la tasa potencial de -132 a 617 mg N ha-1 h-1 en el periodo estudiado, indicando una baja producción de N2O comparada con países industrializados (Saggar et al. 2013). Los flujos temporales de N2O (potencial y real), no fueron significativamente diferentes en-tre los ambientes desde el verano de 2011 hasta la primavera de 2013 (Figuras 1a,1b). Algunos valores negativos sugieren posibles sumideros de N2O a través de la actividad de óxido nitroso reductasa en el suelo. En general, la desnitrificación real y potencial fueron similares en el tiempo, indicando que no hubo una producción evidente de N2 desde del suelo. Sin embargo, los flujos se incrementaron en la primavera de 2013, especialmente los potenciales
PRIMERA CONFERENCIA DE GASES DE EFECTO INVERNADERO EN SISTEMAS AGROPECUARIOS DE LATINOAMÉRICA (GALA)
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en la planicie de inundación con bosque ripariano (Figura 1.b). La humedad del suelo ha sido propuesta como un factor de control de la producción de N2 por un proceso de reducción y su potencial sumidero en ambientes con saturación hídrica del suelo (Lind et al. 2013). Los presentes resultados indican que las ZR contribuyen al consumo de N2O en condiciones estacionales que favorezcan la producción de N2, como temperatura del suelo sobre los 5 °C y saturación hídrica de los poros del suelo.
Figura 1. Flujos de desnitrificación (mg N-N2O ha-1 h-1) en el área de estudio: (a) Desnitrificación real; (b) Desnitrificación potencial (con acetileno 10% v/v).
ConCLUsiónLa desnitrificación en un suelo volcánico del sur de Chile son menores que en países industrializados, y las ZR de estos ambientes pueden ser un sumidero de N2O, según la combinación de variables edáficas y microclimáticas.
reFerenCiAsDHONDT, K., BOECKX, P., VERHOEST, N.E.C., HOFMAN, G., VAN CLEEMPUT, O. 2006. Assessment of temporal and spatial variation of nitrate removal in riparian zones. Environmental Monitoring and Assessment 116:197-215.
LIND, L.P.D., AUDET, J., TONDERSKI, K. HOFFMANN, C.C. 2013. Nitrate removal capacity and nitrous oxide production in soil profiles of nitrogen loaded riparian wetlands inferred by laboratory microcosms. Soil Biology Biochemistry 60:156-164.
SAGGAR, S., JHA, N., DESLIPPE, J., BOLAN, N.S., LUO, J., GILTRAP, D.L., KIM, D.G., ZAMAN, M., TILLMAN, R.W. 2013. Denitrification and N2O:N2 production in temperate grasslands: processes, measurements, modelling and mitigating negative impacts. Science of the Total Environment 465 :173-195.
AGrAdeCimienTosEsta investigación fue financiada por el Proyecto Fondecyt Regular 1110156.
(a) (b)
