TRANSFERENCIA DE NITRÓGENO DESDE ECOSISTEMAS AGRÍCOLAS HACIA AGUAS SUBTERRÁNEAS Y SUPERFICIALES:

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Elisa Lagos Martin
hace 7 años
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1 TRANSFERENCIA DE NITRÓGENO DESDE ECOSISTEMAS AGRÍCOLAS HACIA AGUAS SUBTERRÁNEAS Y SUPERFICIALES: Efectos de la intensificación de la agricultura y de la variación en las precipitaciones Silvina Portela INTA Pergamino

2 EL CICLO HIDROLÓGICO napa freática: techo de la zona saturada de agua del perfil de suelo/sedimento los solutos no se pueden perder más rápido que el agua

USO DE NITRÓGENO Población mundial (1 millones) Fertilizante nitrogenado (Millones toneladas) 1 M 2 M 3 M Galloway and Cowling, 22 1742-1794: descubrimiento del N como elemento de la tabla periódica

3 USO DE NITRÓGENO Población mundial (1 millones) Fertilizante nitrogenado (Millones toneladas) 1 M 2 M 3 M Galloway and Cowling, : descubrimiento del N como elemento de la tabla periódica (Scheele, Rutherford, Lavoisier) : se lo reconoce como nutriente (Boussingault, Liebig) Nitrógeno (millones ton) : descubrimiento de la fijación biológica de N 2 (Hellriegel, Wilfarth) 1913: descubrimiento de Haber-Bosch mediante el cual se comenzó a producir NH 3 a partir de N 2 Brazil 3H 2 (g) + N 2 (g) 2NH 3 (g) Fuente: Gapminder

4 Viglizzo et al. 21

5 Balance de N (exportación como granoreposición como fertilizante) en la región pampeana, 23. Austin et al. 26 Fuente: García et al. 25;

6 Balance de nutrientes por región (kg/ha/año) W Kenya N China Midwest USA Región Pampeana Argentina N P N P N P N P Fertilizante Fijación biológica N Total Extracción grano Extracción otros productos 36 3 Total Diferencia Vitousek et al. 29; Austin et al. 26

7 Mineralización de MO Verano Otoño Invierno Primavera

8 Estado actual (N) de los cursos de agua Exploramos algunos controles sobre los flujos de agua y N: Materia orgánica lixiviación Cultivo recarga/lixiviación Cultivo descarga/concentración

Cuenca del Arroyo Pergamino El Socorro 1 2 Pergamino 3 4 5 6 Arrecifes 9 8 Rojas N disuelto inorgánico N disuelto orgánico 1.6 1.

9 Cuenca del Arroyo Pergamino El Socorro 1 2 Pergamino Arrecifes 9 8 Rojas N disuelto inorgánico N disuelto orgánico P disuelto total P particulado Nitrógeno (mg/l) N particulado Fósforo (mg/l) Salto Fuente: GeoINTA

10 Región Uso de la tierra N-NO 3 (mg l -1 ) 1 P sol (µg l -1 ) Fuente Sena, Francia agricultura 5, 14 Meybeck, 1998 bosque,5 14 Apalaches, USA agricultura 15, - Boyer & Paquarell, 1995 bosque,4 - Herring, NC, USA agricultura 5,6 68 Stone et al., 1995 bosque 1,1 12 Nebraska, USA agricultura 5, <2 Boyd, 1996 pastizal,6 <15 Midwest, USA agricultura 3,6 36 Johnson et al., 1997 <5% agric.,9 37 Girou, France agricultura 5,7 33 Probst, 1985 Ohebach, Alemania agricultura 5,9 29 Schulz & Liess, 1999 Potomac, USA 74% agric. 3,7 2 Miller et al., % bosque,4 <1 Pampa húmeda, agricultura 2,3 143 Mugni et al. 25 Argentina 2 1 N-NO 3 * 4,4 = NO 3 Límite admisible para agua de bebida = 1 mg N-NO 3 l -1 = 45 mg NO 3 l -1 ) (OMS, U.S.EPA y Código Alimentario Argentino) 2 Arroyos Maguire, Helves, Luna y Horqueta (21)

11 Cuenca del Arroyo Pergamino Nitrato (mg/l) Rec 12 Rec 4 Des 12 Des 12 Nitrato (mg/l) Rec 12 Rec 4 Des 12 Des 12 Des Nitrato (mg/l) Rec 12 Rec 4 Des 12 Des 12

12 35 A 3 Establecimiento El Recuerdo, 14 El Socorro Pp mensual actual-media (mm) Pp anual (mm) Profundidad freática (m) UP MS TS MS-TS B Gradiente hidráulico lateral (%) N-NO3 (mg l -1 ) TS-NO3 UP-NO3 MS-NO3 TS-Cl C Cl (mg l -1 )

13 Estado actual (N) de los cursos de agua Exploramos algunos controles sobre los flujos de agua y N: Materia orgánica lixiviación Cultivo recarga/lixiviación Cultivo descarga/concentración

Destinos del fertilizante nitrogenado 43 (lluvia)+17 (riego)=6 mm 96 kg ha -1 (7% humedad) Capa de arena gruesa Caja lisimétrica con la serie Junin Fosa Caja lisimétrica con la serie Pergamino Capa

14 Destinos del fertilizante nitrogenado 43 (lluvia)+17 (riego)=6 mm 96 kg ha -1 (7% humedad) Capa de arena gruesa Caja lisimétrica con la serie Junin Fosa Caja lisimétrica con la serie Pergamino Capa de canto rodado Recolectores de drenaje Hapludol típico serie Junín textura franco arenosa 2,8% de MO (-3 cm) 52 kg N ha -1 en cuarta hoja Argiudol típico serie Pergamino textura franco limosa 3,% de MO (-3 cm) 78 kg N ha -1 en cuarta hoja

15 Destinos del fertilizante nitrogenado A B Grain (27%) Drainage (%) Crop residue (13%) Inorganic (2%) Stem (3%) Cob (2%) Leaves (9%) Organic (29%) Unaccounted (16%) Cob (3%) Grain (26%) Stem (4%) Leaves (6%) Corn (39%) Drainage (%) Crop residue (1%) Inorganic (1%) Corn (42%) Organic (15%) Franco limoso -.5 (7%).5-.3 (5%) (24%) Franco arenoso -.5 (94%).5-.3 (2%) (4%) El maíz y la MO del suelo son buenos capturadores del N del fertilizante en un sistema bajo SD, atenuando las pérdidas. Esta capacidad de la MO es más importante en el suelo franco limoso que en el franco arenoso. El N exportado hacia el acuífero, está vinculado principalmente al NO 3 originado en la mineralización de un gran contenido de MO lábil presente en el suelo. Unaccounted (36%) Portela et al. 26

16 Evolución del N del fertilizante inmovilizado en la MO del suelo cosecha de maíz 4% SERIE PERGAMINO 4% SERIE JUNÍN 3% 3% 15 N orgánico 2% 15 N orgánico 2% 1% 1% % % Sep-3 Sep-4 Sep-5 Sep-6 Sep-7 Sep-8 Sep-3 Sep-4 Sep-5 Sep-6 Sep-7 Sep

17 Estado actual (N) de los cursos de agua Exploramos algunos controles sobre los flujos de agua y N: Materia orgánica lixiviación Cultivo recarga/lixiviación Cultivo descarga/concentración

18 Los cultivos como reguladores de la RECARGA / LIXIVIACIÓN Prof. freática (m) Lluvia barbecho maíz trigo soja Lluvia acumulada (mm) 6 Abr- Jun- Ago- Oct- Dic- Mar- 1 May- 1 Jul-1 Sep- 1 Nov- 1 Ene- 2 Lote 1 trigo soja barbecho Lluvia drenaje kg N/ha <1 <1 23 Lote 2 barbecho maíz barbecho trigo Lluvia drenaje kg N/ha Portela et al., 29

19 Cultivos de cobertura como reguladores de la RECARGA/LIXIVIACIÓN Cultivos de cobertura Mineralización de la MO Verano Otoño Invierno Primavera

20 CAPTURA DE NITRÓGENO POR CULTIVOS DE COBERTURA 25 TESTIGO GRAMÍNEAS CRUCÍFERAS LEGUMINOSA N mineral en -1 cm (kg ha -1 ) TESTIGO GRAMÍNEAS CRUCÍFERAS LEGUMINOSA N mineral en -1 cm (kg ha -1 ) Restovich 21

21 DINÁMICA DEL NITRÓGENO DURANTE EL CULTIVO DE MAÍZ Secado Siembra V 5-6 Floración Cosecha N mineral (kg ha -1 ) en -1 cm semanas R.Grass Cebada Avena Cebadilla testigo Nabo Avena-Vicia Colza Vicia Restovich 21

22 Estado actual (N) de los cursos de agua Exploramos algunos controles sobre los flujos de agua y N: Materia orgánica lixiviación Cultivo recarga/lixiviación Cultivo descarga/concentración

23 Los cultivos como reguladores de la DESCARGA productividad vs. profundidad de napa Rendimiento relativo 1 Prof de raices Anegamiento Aporte capilar POTENCIAL Profundidad de napa (m) prof. raíces salinidad demanda neta (PPT, ET) prof. napa textura barreras físicas Banda IV Banda III Banda II Banda I capilaridad Jobbágy et al 28

24 Los cultivos como reguladores de la concentración N-NO3 (mg l -1 ) TS-NO3 UP-NO3 MS-NO3 TS-Cl C Cl (mg l -1 ) TS Drenaje 35 Ascenso capilar loma bajo A Flujo de agua (mm) napa arroyo Barbecho Maíz 1 Barbecho Soja 2 Barbecho Maíz 3 Flujo de Nitrógeno (kg ha -1 ) Lixiviación Flujo ascendente Barbecho Maíz 1 Barbecho Soja 2 Barbecho Maíz 3? Portela et al. 29 B

26 Muchas gracias!

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