claves para rebajar emisiones de n o y nh3 en cultivos
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Antonio Vallejo García. Catedrático de Universidad
Dpto. Química y Tecnología de Alimentos- UPM
Claves para rebajar emisiones de N2O
y NH3 en cultivos
La ineficiencia del Nitrógeno
Fertilizante
producido
Fertilizante
aplicado
N en
cultivo
N en
pienso
N
consumido
-6 -47
100 4794 431
-27-16
Solo 4% del nitrógeno del fertilizante acaba en la
carne que comemos! El resto se pierde al medio
ambiente.
El destino del nitrógeno del fertilizantes
ATMÓSFERA
SUELO
AGUAS
SUBTERRÁNEAS
N orgánico
NH3
N amoniacal
NH3 xNH4
N nítrico
NO3-
Mineralización
Lixiviación
N inorgánico
Fijación N2
Nitrificación
Volatilización
Inmovilizacion
Contaminación
Desnitrificación
Absorción
Deposición
95-99% N del suelo
N2O, NO, N2
N2O
GAS de
EFECTO
INVERNADERO
REDUCE el
OZONO en la
estratosfera
6 % de los GEI
antropogénicos
Influencia en el inventario de GEI
Afectan a la huella de C de los alimentos
IMPORTANCIA DE LAS EMISIONES DE GEI
Implicaciones en el sector Privado: huella de C de los productos
agroalimentarios
CO2: 1
N2O: 298
CH4:24
Potencial de calentamiento global (CO2eq)
Paso de N-NH3 desde la disolución del suelo (o desde el
propio fertilizante) a la atmósfera circundante.
VOLATILIZACIÓN DE NH3
Aplicación de NH4
+ (o urea) NH3(gas, en aire)
NH4+ intercambiable NH4
+(solución) NH3(solución) NH3(gas, en suelo)
OHNHOHgNH 2433 )(
LEGISLATION: GOTHENBURG PROTOCOL (1999)
300
320
340
360
380
400
420
440
1990 1995 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
kt NH3 Techo de emisión NH3 (kt)
- Spanish annual emission of NH3 (kt) between 1990-2007 (blue line): 427 kt
- National emission target according to the Gotheburg Protocol (red line): 353 kt
European Community emission inventory report 1990–2007
PRODUCCIÓN Y CONSUMO DE N2O EN EL SUELO
10
Factores que influyen en los procesos de Nitrificacion y
Desnitrificacion
- Humedad del suelo, WFPS 55-
60%
- Aireacion del suelo
- Temperatura 27-30ºC
-Presencia NH4+ a través de
fertilizantes
- WFPS > 60%
- Aporte Corg soluble
- Aporte NO3-
- pH
-Temperatura (30ºC)
NO3- NO2
- NO N2O N2
Emisión en condiciones aerobias Emisión en condiciones anaerobias
NITRIFICACIÓN DESNITRIFICACIÓN
NO N2O NO N2O
Norg NH4+ NO2
- NO3-
Abono
orgánico o2 o2o2
o2
lluvia
Prop. Físicas:
-Temperatura
- Humedad
-Aireación
Prop. Químicas:
- N disponible
- C disponible
Factores climáticos:
- Lluvías
-Temperaturas
Prácticas Agrícolas:
- Laboreo
- Rotación de cultivos
- Riego
-Fertilizantes
- Estiércol
Estos procesos microbianos dependen
de la compleja interacción entre
Fig. Gases producidos durante la desnitrificación de un suelo
fertilizado con nitrato. Experimento realizado por Bergstermann et al.
(2011) ( Colaboración COAPA- Rothamthed-UK)
CUANTIFICACIÓN DE LA EMISIÓN DE N2O
Se aplica un factor de emisión (EF) = 1% del N aplicado al suelo (mineral, orgánico)
(Países con escasa información. Se incluye España actualmente)
TIER 1 (IPCC)
Cada país puede establecer sus propios índices adaptados a condiciones específicas (manejo, cultivo, condiciones edafoclimáticas)
Sólo algunos países están en esta fase
TIER 2 (IPCC)
N2O EF:
EF(%)= (N2O trat. – N2O control)*100/ N aplicado
Qué es factor de emission (EF) y como se
calcula?
POTENCIAL MITIGADOR DE EMISIONES(PRINCIPALES MEDIDAS)
Ajustar la dosis de
fertilizante a las
necesidades de la planta
Mejorar el uso del agua
en el riego
Rotación de cultivos- uso
de leguminosas
Utilización de
inhibidores de la
actividad ureasa y de
la nitrificación
0.0 0.80.4 1.2
Factor de emisión(%)
IPCC Tier I
valor por
defecto
A manta (14)
surco (27)
goteo (52)
aspersión (45)
Valor medio EF para cultivos
mediterráneos(223)0.5 ± 0.1
0.9 ± 0.2
0.5 ± 0.3
0.5 ± 0.4
0.2 ± 0.5
Secano (62)
Irrigado (138) 0.6 ± 0.1
0.3 ± 0.2Secano <450 (38)
Secano >450 (24) 0.3 ± 0.3
0.2 ± 0.3
Manejo del agua
Cayuela et al., 2017
Tipo de cultivo
0.0 0.80.4 1.2
Factor de emisión(%)
IPCC Tier I
Cereal invierno (53)
arroz(14)
otros (33)
Valor medio cultivos
mediterraneo (200)0.5 ± 0.1
0.5 ± 0.3
0.2 ± 0.5
0.3 ± 0.2
0.5 ± 0.4Perenne (19)
0.6 ± 0.3
Maiz (47)
Horticultura (34)
0.8 ± 0.3
OPORTUNIDAD PARA EL SECTOR
• Los cereales de invierno y en general los
cultivos de secano de zonas mediterráneas
producen menos emisiones de N2O que los
de zonas más húmedas
• Implica: Una huella de C menor que la que
producen cereales de otras zonas
europeas.
OPORTUNIDAD PARA EL SECTOR
• Los cultivos irrigados tienen emisiones de
N2O mayores que los de secano pero
estrategias basadas en riego por goteo son
claramente mitigadoras.
• Implica: Nuestro sector hortícola puede ser
competitivo a nivel de sostenibilidad
cuando utiliza riego por goteo –
fertirrigación.
Fig. Mediana de múltiples ensayos en campo de
emisiones de N2O (Bowman et al. 2002)
Manejo de la dosis de N
Dosis de N aplicada
La relación no es lineal, depende de la dosis y del
exceso de N en el suelo.
van Groenigen et al., 2010
↑ dosis de N
exceso de N en el suelo
↑emisión de N2O
RETOS CIENTÍFICO-TÉCNICOS PARA LOS PRÓXIMOS AÑOS
-Implementar prácticas agrícolas que
afecten a las emisiones y seleccionar
aquellas que combinen mitigación-
rendimiento-calidad.
0.0 0.80.4 1.2
Factor de emisión(%)
IPCC Tier I
Organico líquido(30)
Organico solido (24)
Mezcla (22
sintético (124) 0.5 ± 0.1
0.5 ± 0.4
0.2 ± 0.3
0.8 ± 0.3
Inhibidores (23) 0.1 ± 0.3
100-400 kg N/ha(145)
>400 kg N/ha (15) 0.8 ± 0.5
0.5 ± 0.1
<100 kg N/ha (40)0.2 ± 0.3
Tipo fertilizante
Dosis de
aplicación
Tipo de fertilizante
INHIBIDORES DE LA NITRIFICACIÓN
• DCD (Diciandiamida)
• DMPP (3,4-dimetilpirazol fosfato)–
Forma de aplicarlo:
Se usa mezcla urea o fertilizante amónico con IN
Se mezcla el inhibidor con el purín en el tanque antes de
aplicar.
EFECTO DE APLICACIÓN DE IN EN PURINES
Emisión de N2O en maiz. LFPS es purín de cerdo, LFPS es purín de cerdo con inhibidor de la nitrificación
(Guardia et al. 2016)
ROTACIÓN DE LEGUMINOSAS
•Solo contabiliza si se usa
como abono verde
VOLATILIZACIÓN DE AMONIACO-MEDIDAS CON TÉCNICAS MICROMETEREOLOGICAS
MITIGACIÓN DE NH3 EN FERTILIZANTESCOMO UREA
Inhibidores de la ureasa Incorporación de urea
al suelo
0-5
cm
7.5
8.0
8.5
9.0
9.5
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5
7.9max pH
pH
Days
9.5max pH
UI+Urea
Baja emisión NH3 gas95%NH4
5%NH3
39%NH4
61%NH3
urea: Alta emisión NH3 gas
Efecto de los IU en el pH durante hidrolisis
VOLATILIZACIÓN DE UREA CON O SIN INHIBIDOR DE LA UREASA
OTRAS MEDIDAS MITIGADORAS
• Riego inmediatamente después de la aplicación
de urea.
• Enterrrado del fertilizante.
0.0
4.0
8.0
12.0
16.0
20.0
0 100 200 300 400 500 600 700
KgN
H3-N
ha
-1
time (h)
Surface
Injected
APLICACIÓN DE PURINES
Sanz-Cobena et al.,.
~ 75% mitigación
EMISIONES DE AMONIACO EN ESPAÑA
Muchas gracias
por su atención