Emisiones de gases con efecto invernadero provenientes de la agricultura. Estado actual del conocimiento en el mundo y en Argentina.

Transcripción

1 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 Simposio Fertilidad 2011 Rosario, 18 y 19 de mayo de 2011

2 1. Cambio climático. Evidencias e inventarios de gases. 2. Gases efecto invernadero (GEI) emitidos por la agricultura. 3. Factores que afectan las emisiones de N 2 O. 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

3 1. Cambio climático. Evidencias e inventarios de gases. Simposio Fertilidad 2011 Rosario, 18 y 19 de mayo de 2011

4 Poder de calentamiento: CO 2 = 1 CH 4 = 21 N 2 O = Radiación solar GEI: CO 2 N 2 O CH 4 CFC HCFC Radiación infrarroja Absorben la radiación IR Aumento de temperatura

5 Cambios en la temperatura, el nivel del mar y la cobertura de nieve en el hemisferio Norte (a) Temperatura global de la superficie de la tierra Temperatura (ºC) Diferencias desde (b) Nivel global del mar Cambios observados en temperatura media, nivel del mar, y cobertura por nieve IPCC 4º Informe de Cambio Climático (AR ) Millones de km 2 Millones de km 2 (c) Cobertura de nieve del hemisferio Norte Año

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7 39,5 % N 2 O 7,9% Gases-F 1,1% CH 4 14,3% CO 2 (uso de combustible fosil) 56,6% CO 2 (deforestación, descomposición de biomasa, etc) 17,3% CO 2 (Otros) 2,8% Participación en 2004 en términos de C equivalente

8 Gg C equivalente Energía Procesos industriales Agricultura Desechos CUSS Emisiones GEI según el inventario de la 2º Comunicación Nacional de Argentina (Fundación Bariloche 2007)

9 Participación de los distintos sectores en el Inventario GEI para Argentina en el 2000 Desechos 5% Agricultura 44% Energía 47% Procesos industriales 4%

10 2. Gases de efecto invernadero emitidos por la agricultura

11 Principales fuentes de emisiones/absorciones de gases de efecto invernadero y procesos en ecosistemas manejados (Fuente: IPCC, 2006).

12 AGRICULTURA ARGENTINA: EMISIONES GEI Cultivo de arroz Metano (CH 4 ) Quema de residuos agrícolas e incendios de bosques, arbustales y pajonales Metano (CH4) Óxidos nitrosos (N 2 O, NO x ) Monóxido de carbono (CO) Manejo agrícola de los suelos Óxido nitroso (N 2 O)

13 3. Factores que afectan las emisiones de N 2 O.

14 Las emisiones de N 2 O desde suelos agrícolas son un producto colateral de los procesos de mineralización aeróbica (1) (N) y de la desnitrificación anaeróbica (2) de nitrógeno. N 2 O (1) N orgánico suelo N-nitratos (N-NO 3 ) N 2 O (2) N-nitratos (N-NO 3 ) N (N 2 ) molecular

15 Manejo: Labranza Encalado Factores distales Factores próximos Situación: Irrigación Drenaje Tipo de cultivo Barbecho Fertilizantes N (cantidad/tipo) Ambiente: Redox Estimuladores de crecimiento Temperatura Humedad ph Abonos orgánicos Producción de N 2 O (Microorganismos) Sustratos: N C Clima/tiempo Propiedades del suelo: Textura Estructura Porosidad MO Paisaje Residuos de cultivos (Rochette, 2010)

16 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.

17 160,0 140,0 120,0 Gg N 2 O / año 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 Residuos FBN Fertilizantes Emisiones directas de N 2 O de Argentina: aumentaron de 60 Gg / año in 1990 a 140 Gg / año in 2005.

18 2005/06 42% 10% 48% Fertilizantes FBN Residuos baja participación de N fertilizantes alta participación de cultivos y forrajes fijadores de N.

19 160,00 140,00 120,00 y = 0,0022x + 44,032 R² = 0, ,00 Gg N 2 O 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 0, , , , , ,0 Producción de soja (Gg grano) La producción de soja explica alrededor de 95 % de las emisiones estimadas de N 2 O de acuerdo con IPCC (1996, 2001).

20 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.

21 2. ESTIMACIÓN DE EMISIONES DIRECTAS DE N 2 O CON LAS DIRECTRICES IPCC 2007 La reciente literatura científica aporta evidencia de la existencia de una doble contabilidad de emisiones de N 2 O debido a las fuentes cultivos y forrajeras fijadoras de N y enterramiento de residuos. IPCC 1996 N Fertilizante - 10 % volatilización. Producción de cultivos y forrajeras fijadoras de N (leguminosas). Residuos agrícolas. Orina y heces de animales en pastoreo. IPCC 2007 N Fertilizante. Mineralización de N-MOS. Residuos agrícolas. Orina y heces de animales en pastoreo kg N 2 O/kg N 0.01 kg N 2 O/kg N

22 70,00 Gg N2O/ año 60,00 50,00 40,00 30,00 Residuos Mineralización de N Fertilizantes en arrozales inundados Fertilizante sintético 20,00 10,00 0, / / / / / /10

23 Gg N 2 O año IPCC 1996 IPCC / / / / / /10 Se esperan menores emisiones al cambiar de metodología IPCC 1996 a IPCC 2006

24 10,00 Emisiones directas de óxido nitroso por cultivo (IPCC 2006) kg N 2 O-N 8,00 6,00 4,00 N residuos N fertilizantes 2,00 0,00 trigo (4 Mg ha-1) maíz (10 Mg ha-1) soja (3,5 Mg ha-1) Emisiones de N 2 O por hectárea y por cultivo usando IPCC 2006

25 3. DETERMINACIÓN DE EMISIONES DE N 2 O EN SUELOS AGRICOLAS BAJO SD Tabla 13. Superficie cultivada, emisiones directas anuales de óxido nitroso (N 2 O), y conversión de esas emisiones a una base de superficie usando las directrices del IPCC (1997, 2001). Año inventario superficie Emisiones directas de N 2 O A B = A x 10 3 C D = C x 10 6 E = D / C miles de ha ha (Gg N 2 O-N año -1 ) (kg N 2 O-N año -1 ) 1990/ , ,00 39, ,67 2, / , ,00 45, ,81 2, / , ,00 59, ,26 2, / , ,00 69, ,42 2, / , ,00 82, ,59 3,08 (kg N 2 O-N ha -1 año -1 ) De acuerdo con el Inventario Nacional, los suelos agrícolas de Aergentina emitieron casi 3 kg N-N 2 O per hectárea en 2005.

26 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 Palma et al. (1997) Perdomo et al. (2009)* Jantalia et al. (2008) Rotación/cultivo Labranza dosis de N (kg N ha -1 ) kg N-N 2 O 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 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 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 maíz/trigo LC 45 0,76 1,23 (0,12) * medias transformadas logarítmicamente

27 c) Emisiones de N 2 O medidas a campo.

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

29 Cromatografía Embrapa- Agrobiología

30 PRIMEROS RESULTADOS Emisiones de N 2 O en suelos agrícolas de la Pampa Ondulada y la Pampa Semiárida

31 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).

32 Noviembre 2009 maiz Marzo 2009 trigo Agosto 2009 soja Cosentino et al. 2010

33 N-N 2 O (μg N-N 2 O m -2 h -1 ) Maíz Soja 2da Marzo 2009

34 N-N 2 O (μg N-N 2 O m -2 h -1 ) Maíz V5 Trigo Noviembre 2009

35 Suelos manejados con SD bajo una rotación maíz-trigo/soja (Cosentino et al.,2010) Agosto 2009: Las emisiones de N 2 O fueron nulas durante barbechos invernales (baja temperaturas).

36 Las emisiones de N 2 O 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 NO 3 (maíz V5) y presencia de soja en floración. Efectos aislados de la compactación del suelo: cabecera > centro de lote

37 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).

38 EMISIONES DURANTEBARBECHO INVERNAL Emisiones de N 2 O Porosidad llena de agua cincel cincel SD SD Vegetación nativa Vegetación nativa

39 EMISIONES DURANTE CULTIVOS DE PRIMAVERA-VERANO Emisiones de N 2 O Porosidad llena de agua cincel F cincel F SD Vegetación nativa Vegetación nativa

40 Álvarez et al Las emisiones de N 2 O en Manfredi, Córdoba: Barbecho invernal: nulas x falta de agua Período de cultivo: Correlacionadas con la concentración de NO 3. En menor medida con la porosidad de agua. No hubo efectos del sistema de labranza y de cultivo

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

42 CAMBIO CLIMÁTICO FRECUENCIA DE EXTREMOS GEI Secuestro de Carbono Predicción de escenarios EROSION CAMBIOS DE USO DE LA TIERRA SALINIZACION NUEVOS CULTIVOS SUELO MITIGACIÓN DE EMISIONES GEI ADAPTACION AL CC

43 Estrategias de mitigación (MPMs): a) Manejo de la fertilización nitrogrenada (MPMs): Dosis de N correcta. Manejo x ambientes Efectividad sitio-específica, en función de donde hay mayor riesgo de pérdidas de N hacia el agua subterránea y la atmósfera. Fuentes alternativas de N

44 Estrategias de mitigación (MPMs): 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 Analizar balance en términos de C equivalente (poder de calentamiento de cada GEI) Manejo de pastizales y pasturas

45 CONCLUSIONES 1. Las emisiones directas de N 2 O = 3 kg N-N 2 O / 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 N 2 O: Emisiones nulas durante barbechos invernales. Elevada variabilidad durante el cultivo en función de factores climáticos (lluvia, temperatura) y edáficos (porosidad de agua, concentración de NO 3 ), así como el tipo de cultivo. Emisiones a campo s mas bajas que el Inventario Argentinino. 6. Mitigación posible a través de MPMs.

46 Muchas gracias!

47

48 Fuentes de GEI en la agricultura (IPCC 2006): a) Emisiones y absorciones de CO 2 resultantes de cambios de las existencias de carbono. b) Emisiones de gases CO 2 y no- CO 2 producidas por incendios. c) Emisiones de N 2 O de tierras con manejo agrícola. d) Emisiones de CO 2 relacionadas con la aplicación de cal y urea. e) Emisiones de CH 4 del cultivo de arroz. f) Emisiones de CO 2 y N 2 O de tierras de cultivo orgánico. g) Emisiones de CO 2 y N 2 O de humedales cultivados. h) Emisión de CH 4 y N 2 O producidos por el manejo de estiércol.