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.

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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

ias

desd

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

quiv

alen

te

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

2. Gases de efecto invernadero emitidos por la agricultura

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)

3. Factores que afectan las emisiones de 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

c) Emisiones de N2O medidas a campo.

Muestreo de gases usando cámaras no venteadas, en un cultivo de soja.

Cromatografía

Embrapa- Agrobiología

PRIMEROS RESULTADOS

Emisiones de N2O en suelos agrícolas de la Pampa Ondulada y la Pampa Semiárida

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).

Noviembre 2009

Agosto 2009

Marzo 2009

Cosentino et al. 2010

trigo

maiz

soja

0

20

40

60

80

100

120

Maíz Soja 2da

N-N

2O (μ

g N

-N2O

m-2

h-1

)

Marzo 2009

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Maíz V5 Trigo

N-N

2O (μ

g N

-N2O

m-2

h-1

)

Noviembre 2009

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

5. Mitigación de emisiones en la agricultura. Adaptación a impactos del Cambio climático.

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.

Muchas gracias!

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):