Conferencia magistral:Hacia el desarrollo de materiales genticos para enfrentar el cambio climtico.Hernn Mauricio Romero Angulo, PhD.Cenipalma Hacia el Desarrollo de MaterialesGenticos para Enfrentar el Cambio Climtico Hernn Mauricio Romero, Ph.D.Coordinador Programa de Biologa y Mejoramiento, Cenipalma Profesor Asociado, Departamento de Biologa Universidad Nacional de ColombiaOctubre 1, 2014Factores limitantes del crecimiento y produccin en plantas CO2RadiacinTemperaturaFotoperiodoCarctersticas del cultivo Fisiologa fenologa Arquitectura AguaNutrimentos Elementos mayores Elementos menoresCompactacinSalinidadInfiltracin Malezas Enfermedades Plagas Contaminantes CalamidadesPotencialSituacin de ProduccinFactores determinantesObtenibleFactores limitantesActualFactores reductoresNivel de Produccin4Concentracin histrica de CO2Environment CanadaEfecto invernaderoGEI: vapor de agua, CO2, CH4, N2O, HCFC, HFC, etc.Para qu contabilizar el C?Efecto invernadero es un proceso de Calentamiento global o aumento progresivo y gradual de la temperaturamedia de la superficie de la TierraEl calentamiento global es el responsable del Cambio climtico mundial: cambios significativos en los patronesclimticos del planeta (temperatura y precipitacin), as como en la frecuencia y severidad de eventos extremoscomo huracanes, inundaciones, sequas (Gonzlez et al., 2003).Importancia:incrementoestablecerdeGEI,losoluciones(Mitigacinimplicaal/suCompensacin)Cuantificacinque ContabilidadHuella de Carbono del C: HC vs. ACVHuella de carbono: Balance emisin / captura de GEI GEI emitidos por efecto directo o indirecto de un individuo,organizacin o producto durante un periodo de tiempo definido oen relacin con una unidad de producto especificado.1. Producto: PAS 2050 / ISO 14067; Organizacin: ISO 14069 / PAS 20602. Indicador de IA programa de reduccin de emisiones.Determinacin del potencial del cultivo de palma Huella de Carbono de aceite como sumidero de carbono para disminuir los gases efecto invernadero.1. Cuantificar el tiempo de intercambio neto de CO2 (NEE) entre el suelo, un cultivo adulto de palma de aceite y la atmsfera2. Establecer la evapotranspiracin de un cultivo adulto de palma de aceite mediante la tcnica de Eddy Covariance, y el balance de agua en el continuo suelo - palma de aceite atmsfera.3. Determinar la huella de carbono para la produccin de una tonelada de aceite de palma refinadoHuella de CarbonoMedicin de flujo = cuntas molculas se mueven y con qu rapidez suben y bajanEsquema de la tcnica ECHuella de CarbonoSistema EC - CEPV Analizador: 7200 CO2/H2O (cerrado) Anemmetro: Gill Wiindmaster Pro Sensores Biomet: Radimetro CNR4 Placas de flujo de calor Sensores temperatura del suelo Sensores de humedad del suelo Sensor para precipitacin Sensor para humedad relativa Sensor para tempertura Sensor PAR DataloggerHuella HdricaHuella de CarbonoHuella de CarbonoHuella de CarbonoHoja 1Hoja 9Hoja 17Hoja 25mlImportancia: establecer soluciones al incremento de GEI, (Mitigacin / Compensacin) lo que implica suCuantificacinClculo de la HCPreliminar: Caracterizar el sistema productivo (RFF CEPV, 2012)HC: Definicin de UF y Mapa del procesoUnidad funcional (UF): 1 ton RFFCO2Emisiones por CUSPlantasCambio uso de suelo (CUS)Emisiones: Uso de fertilizantesEmisiones: Uso de plaguicidasEmisiones: Quema combustiblesCrecimiento del cultivoMantenimiento y cosechaProductoFlujo de materiaFlujo de energaEmisiones / CapturaAguaFertilizantesPlaguicidasCombustiblesResiduos orgnicos (e inorgnicos)Racimos de fruta fresca (RFF)PBAlcance: Lmites del sistemaAgroindustriaTransformacin industrialEtapas y productos en la cadena productiva de la palma de aceiteFase agrcolaProcesamiento industrial de aceites y grasasIndustria oleoqumicaEtapa de CultivoEtapa de Extraccin Elaboracin de materias primas yproductos refinadosElaboracin de bienesde consumo bsico e insumos para otras industrias Elaboracin de materias primas yproductos para otros procesosEtapasAceite de palma RBDAceite de palma crudoProductosOlena de palma RBDcidos grasosAceite liquido comestibleMantecaMargarinas Grasas para frer,confitera y heladosJabonesMezclas para alimentosconcentradosMaterias primas: Metil esteresAlcoholes grasos Emulsificantes Glicerol Productos:Combustibles (Biodiesel) Lubricantes PinturasSurfactantesFruto de palma (RFF)Almendra de palmaAceite de palmiste crudo Torta de palmisteAceite de palmiste RBDOlena de palmiste RBDEstearina de palmiste RBDUF = 1 Ton RFFCEPV a PBInventarios: Emisiones directasAgua suministrada : No hubo riegoEstudio de cambio de uso del suelo (CUS)Tipo y cantidad de fertilizantes: No se emple fertilizacinorgnica. Tipo y cantidad de plaguicidas, (insecticidas, herbicidas,fungicidas, desinfectantes, coadyuvantes) Consumo de combustibles y lubricantesDiesel: tractor, cable va, camiones de transporte de fruto y busLubricantesGasolina: guadaa, vehculos y motos del personalPB Oleaginosas Las Brisas Extractora CentralPalmeras de Puerto Wilches Extractora Monterrey TotalFruto vendido (ton)1945289 4523714648% Participacin41,86,21,051,0100Distancia al CEPV (km)60507080 -Clculo de la HC (SimaPro versin 7.0)Factor de emisin: Cantidad de GEI relativos a una unidad de actividad y expresada comoCO2eq Ecoinvent (IPCC, 2007).CO2 equivalente (CO2eq): Unidad de comparacin de la fuerza de radiacin (potencial decalentamiento global) de un GEI con el dixido de carbono.Potencial de calentamiento globalGEIDixido de CarbonoMetanoxido nitrosoHFC-23HFC-125HFC-134aHFC-143aCFC13CFC12Bromuro de metiloDespus de 100 aos125298148003500143044701090047501400Importancia agrcola CO2eq moneda de normalizacinCO2eq = masa de un GEI dado x potencial de calentamiento global. Ej: 1 ton CH4 = 25 ton CO2eqRESULTADOSCambio de uso de suelo (CUS)Cambio en el carbono almacenado debido al CUSt Cha-1ParteSubterrneaComponenteCOSBosque fragmentado convegetacin secundaria52,9Sistema de palmade aceite67,4AreaPlanta + Coberturas + MOTotal (t Cha-1)Cambio (t Cha-1)*50,0*102,9+15,450,9**118,3 Biomasa en pie del bosque de bosques secundariostropicales: Ortiz y Kanninen (2000) ** Biomasa para el agroecosistema de la palma: palma (dosel,estpite, bases peciolares, inflorescencias, racimos, races) +coberturas + MO asociada (hojas e inflorescencias masculinaspodadas) Henson et al., (2012a)Se asume un promedio de contenido de C en labiomasa del 45% (Henson, 2005)Tiempo de pago: 22 aosEstimacin de MS del agroecosistema de la palmaProduccin mxima de biomasaEdad (aos)Biomasa max (t /ha)21113,1Biomasa Palma (t /ha)Biomasa Hojarasca (t /ha)Biomasa Coberturas (t /ha)96,9510,036,13Fuente: Henson et al., 2012aCaptura de C por la palma de aceiteComparacin por captura de C entre diferentes alternativas de sistemas de uso de la tierra (SUT).SUTBosque primarioDuracin(aos)-Bajo192Medio230Reserva de carbono (t Cha-1)Alto276Diferencia entreBosque primario-Pastura-201Cultivo / barbechoSAF complejoSAF simplePalma de aceite425 401525 - 30326565823485741003611892120-196-145-156-130+5+56+61+70(Castilla, 2004).Palma de aceite en Colombia 2012: 452.435 ha sembradas el 87%estuvo previamente ocupada por cultivos anuales y pasturas, K, > P, < Al3+ , > actividad microbiolgica) (Garzn, 2010).Factores limitantes del crecimiento y produccin en plantas CO2RadiacinTemperaturaFotoperiodoCarctersticas del cultivo Fisiologa fenologa Arquitectura AguaNutrimentos Elementos mayores Elementos menoresCompactacinSalinidadInfiltracin Malezas Enfermedades Plagas Contaminantes CalamidadesPotencialSituacin de ProduccinFactores determinantesObtenibleFactores limitantesActualFactores reductoresNivel de Produccin34 LIMITACIONESToxicidad de aluminioDficit hdricoInundacionesAltas temperaturasPlagasEnfermedadesEfecto del ambiente en la productividad de palma de aceite(Henson, 1997)C= (R0 x RI x E x IC) x (T x P)C:Rendimiento agronmico de la especie cultivada.R0:Radiacin solar fotosintticamente activa (RFA) que incide en eldosel.RI:Fraccin de RFA interceptada por el dosel.E:Eficiencia fotosinttica del cultivo, normalmente expresadacomo unidad de materia seca producida por unidad de RFA. Tambinconocida como Uso Eficiente de la Radiacin Solar (UERS).IC:Indice de cosecha, expresado como la relacin entre elrendimiento agronmico y el rendimiento biolgico de un cultivo.T:Temperatura media del aire, durante el periodo de crecimientoP:Precipitacin, o en su defecto cantidad de agua disponiblepara aplicar en forma de riego.Distribucin de asimilados en palma de aceiteFotosntesis y produccin16Fotosntesis (mol/m2/s)141210864200510Racimos por palma(Henson, 1990)15 Factores que afectan laproductividad de la palmaElementoClimticoPrecipitacin (mm/ao)Temperatura (oC)Epoca seca (meses) Radiacinsolar diaria (MJ /m2)AltamenteadecuadoAdecuadoModerad.adecuadoInadecuado 2500 - 3000 3000 - 40002000 -2500 1700 - 2000 1400 - 170026 2929 3223 2632 3420 23> 5000< 1100> 36< 20016 17< 10117 1914 1610 152-419 2111 1415 25>6> 23 40(Goh, 2000)Viento (m/s)Fotosntesis de palma de aceite sembrada en diferentes zonas palmeras18Fotosntesis (mol m s )1614121086420-2-1AARTESTIGOGOLDEN HOPEGUTHRIEMaterialNorteOccidentalOrientalCentralAGUAESTRS HDRICO EN PALMAANEGAMIENTOAnegamientoA.B.Figura 1. Precipitacin en porcentajes con respecto al promedio multianual entre: A. enero ydiciembre de 2010, y B. enero y septiembre de 2011. Fuente Ideam, 2012.Colombia: inundaciones en 1000.000 ha cerca de unmilln de hectreas de cultivos y actividad ganadera prdidas en 200.000 ha.Palma de aceite: inundaciones en aprox. 40 mil ha cada en el rendimiento de aceite, de 3.4 a 3.0 t / ha +propagacin de enfermedades en algunas zonasFotografas: O Obando, 2010ObjetivosDeterminar el efecto del anegamiento sobre la fisiologa deplntulas de palma de aceite.Fotografa: O Obando, 2010MetodologaAAABBCCCDCondiciones hdricas del suelo evaluadas durante el ensayo: A. Dficit (T1); B. Capacidad de campo (T2); C. Hipoxia (T3); D. Anoxia (T4).MetodologaDeterminaciones a los 30 y 60 ddt:Intercambio de gases (Fotosntesis,respiracin)yrelacioneshdricas(transpiracin y UEAE) en hoja nmero 3(IRGA - LI-6400)Crecimiento vegetativo: altura, NHojas,PST y AF.Contenido nutricional: N, P, K, Ca, Mg, B, S,Na, Fe, Mn, Zn en hoja nmero 3 (LAFS)Respuesta bioqumica: compuestos deajuste osmtico, actividad SAE y SANE ,contenido de etileno, AO, cido lctico yalcohol dehidrogenasa en hoja nmero 3(LFBV)Resultados: Intercambio de gasesRespuesta fotosinttica de tres lneas embriognicas sometidas durante 32 y 66 das a diferentes condiciones hdricas del suelo.Interaccin Condicin hdrica vs. Lnea embriognica no significativa.Fotosntesis mximaFactorNivel32 ddtAnoxiaCondicinhdricaHipoxiaCCDH8,97 a7,88 a8,96 a4,35 bFotosntesis mximapotencial(mol CO2 m-2 s-1)66 ddt10,48 a10,74 a10,45 a1,40 bEficiencia fotosinttica(mol CO2. mol foton-1)diaria(mol CO2 m-2 s-1)66 ddt8,40 a8,60 a9,69 a2,80 b66 ddt0,0192 a0,0198 a0,0185 a0,0033 bLneaembriognicaLE 33-7LE 28-598,05 a7,82 a6,94 a7,45 a7,96 a8,15 a0,0143 a0,0152 aLE 16-796,75 a7,72 a8,70 a0,0162 aPromedios con letras distintas son significativamente diferentes, segn Tukey (P