el suelo como moderador del cambio climáticoedafologia.ugr.es/gestionsuelos/grupoa/tema22.pdf ·...

2. El suelo como moderador del cambio climáticoGestiónConserv.Suelos

1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

El suelo como moderador del cambio climáticoObjetivos

En este tema se explicará el importante papel que juega el suelo en el cambio climático.

La filosofía es que dado que los suelos se encuentran esquilmados de materia orgánica como consecuencia de su uso intensivo si se cambian las técnicas de explotación se puede conseguir que los suelos recuperen sus niveles de materia orgánica original y de esta manera retirar este carbono de la atmósfera, es lo que se conoce como sumidero de carbono (SCS = soil carbon sequestration).

1


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

El suelo como moderador del cambio climático1 El suelo como sumidero de carbono

2 Concentración de carbono orgánico en los suelos

3 Técnicas para favorecer el SCS

4 Potencial de SCS (secuestro de carbono en el suelo)

5 Factores limitantes del SCS

6 El carbono inorgánico de los suelos

7 El SCS en las regiones áridas

8 Comportamientos del CH4 y N2O

2En las tablas de este tema se hablará de:Mega, millónGiga, mil millones (1.000 megas)Tera, billón (1.000 gigas)Peta, mil millones (1.000 teras)1 Mg (megagramo) = 1 tonelada (1.000.000g = 1.000kg)1 Gg = mil toneladas (109 gramos)1 Tg = millón toneladas (1012 g)1 Pg = mil millones toneladas (1015 g)1Pg = 1 Gtppm, partes por millón (igual en Europa que en USA; y es lo mismo que mg/kg)ppb, partes por billón (pero billón USA representa sólo 1.000 millones); ppt, partes por trillón (en USA equivale a un billón europeo).Pg petagramo, igual a mil billones de gramos, igual a 1.000 millones de toneladas.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

1 El suelo como sumidero de carbono3


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O Cambio climático (Callendar 1938).

Como es sabido, determinados gases de la atmósfera atrapan la energía electromagnética emitida por la superficie de la tierra, se calientan y remiten una parte hacia la superficie de la tierra: efecto invernadero.

Efectos importantes sobre el clima: Tª y lluvias4

Invernadero, caliente por abajo y frío por arriba.Cambio climático: aumento Tª 0,6º C en el siglo 20 y de 1 a 6º C previsto para el siglo 21Cambio climático: lluvias. Hemisferio Norte aumentaran en 0,5 a 1% a la década. Subtropicales disminuirán en 0,3 % a la década. Lo que se traducirá en profundas modificaciones en los suelos (carbono orgánico, escorrentías, erosión, ciclos del carbono, nitrógeno, fósforo …)Todos estos incrementos en la emisión de estos gases tiene importantes repercusiones en el clima a nivel mundial = CAMBIO CLIMATICO


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O Dramático incremento del CO2 y otros gases de efecto invernadero

en la atmósfera en los últimos tres siglosgases año

1.750ppm

año 2.000ppm

I. P.%

I. A C. C. T. R.años

CO2 280 379 311,5 ppm/año0,4 %/año

3,3 Pg C/año1 50 a

200

CH4 0,700 1,75 151 7x10-3 ppm/año0,4 %/año

11 15

N2O 0,270 0,31 17 8x10-4 ppm/año0,25 %/año

320 120

CFCs - 268x10-6 1.300 - - 4.000

España, año 2.000 CO2 CH4 N2O CFC

miles tn en CO2 equivalente 293.791 47.089 46.014 10.800

CO2 CH4 N2O CFC

Repercusión en el cambio climático 60% 20% 20% <1%

5I.P., incremento total durante el periodo considerado; I.A., incremento anual; C.C, capacidad de calentamiento de la atmósfera; T.R., tiempo de residencia en la atmósfera. CO2, anhídrido carbónico o dióxido de carbono; CH4, metano; N2O, oxido nitroso; CFCs, compuestos fluoroclorocarbonados1Pg (petagramo) = 1 Gt (gigatonelada); Mega, millon; Giga, mil millones (1.000 megas); Tera, billon (1.000 gigas); Peta, mil millones (1.000 teras)1 Mg (megagramo) = 1 tonelada (1.000.000g = 1.000kg); 1 Gg = mill toneladas (109 gramos); 1 Tg = millon t (1012 g); 1 Pg = mill millones t (1015 g)El C se encuentra en la atmósfera fundamentalmente como CO2 y CH4.Se habla constantemente de la importancia del CO2 en el efecto de invernadero (y de hecho en la tabla se le atribuye un 60%) pero también son muy importantes el CH4 y el N2O con un 20% cada uno. El CH4 tiene una capacidad calorífica unas 11 veces superior a la del CO2, aunque con un tiempo de residencia muy corto. El N2O tiene un poder capacidad calorífica muy alto (unas 320 veces la del CO2), un tiempo de residencia considerable, aunque sus incrementos anuales representan la mitad de la de los otros gases.El más grande contribuyente al efecto invernadero natural es el vapor de agua. Su presencia en la atmósfera no se ve afectada directamente por la actividad humana. El dióxido de carbono (CO2) es actualmente responsable de más del 60% del aumento del efecto invernadero. Este gas existe naturalmente en la atmósfera, pero la quema de carbón, petróleo y gas natural libera el carbono almacenado en estos combustibles fósiles a una velocidad sin precedentes. De igual forma, la deforestación libera el carbono almacenado en los árboles. Las emisiones anuales actualmente llegan a 23 mil millones de toneladas métricas de dióxido de carbono, es decir, prácticamente el 1% de la masa total de dióxido de carbono que existe en la atmósfera. El dióxido de carbono que se produce a partir de la actividad humana, ingresa al ciclo natural del carbono. Muchos miles de millones de toneladas de carbono se intercambian en forma natural cada año entre la atmósfera, los océanos y la vegetación terrestre. El intercambio en este sistema natural complejo y masivo es muy equilibrado; los niveles de dióxido de carbono parecen haber variado menos de un 10% durante los 10.000 años previos a la industrialización. En 200 años desde 1800, sin embargo, estos niveles han aumentado más de un 30%. Incluso aunque la mitad de las emisiones de la actividad humana sea absorbida por los océanos y la vegetación terrestre, los niveles atmosféricos seguirán aumentando sobre el 10% cada 20 años.Los niveles de metano (CH4) ya se han multiplicado por 2,5 durante la era industrial. Las nuevas fuentes principales de este poderoso gas de efecto invernadero están en las actividades agrícolas, en particular, la plantación de arroz de regadío y la expansión de la cría de ganado. Se ha calculado que una vaca contamina más al día que un coche recorriendo 50 km. Las emisiones de los depósitos de basura, rellenos sanitarios y de las emisiones fugitivas de las minas de carbón y de la producción de gas natural también son factores que contribuyen a este aumento. El metano se elimina de la atmósfera por intermedio de reacciones químicas que son muy difíciles de modelar y pronosticar. El metano de las emisiones pasadas contribuye actualmente al 20% del aumento al efecto invernadero. El acelerado aumento del metano comenzó más recientemente que el de dióxido de carbono, sin embargo, la contribución del metano se le acerca rápidamente. De todas formas, el metano tiene una vida atmosférica efectiva de unos 15 años, en tanto que el dióxido de carbono sobrevive mucho más tiempo.Los óxidos nitrosos (N2O), una serie de gases industriales y el ozono contribuyen al restante 20 % de aumento del efecto invernadero. Los niveles de los óxidos nitrosos han aumentado en un 16% principalmente debido a una agricultura más intensiva. En tanto que los clorofluorocarbonos (CFCs) se están estabilizando debido a los controles sobre las emisiones que se introdujeron bajo el Protocolo de Montreal para proteger a la capa estratosférica de ozono, los niveles de los gases de larga vida como los HFCs y los PFCs y el hexafluoruro de azufre (SF6) están aumentando.Los CFCs son emitidos por los procesos industriales y no tiene repercusiones en las actividades agrícolas y ganaderas


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

La emisión de CO2 a la atmósfera no ha cesado de aumentar

Global emisión de CO2 por combustión de carburantes y petróleos

(Marland y Anders., 2001)

Año Emisiones (Mt C/año)1750 31800 81850 541900 5341950 16301970 40751980 52971990 60962000 8000

6El CO2 ha aumentado en mas de 1.000 veces en los últimos dos siglos.(Mt, millones de toneladas)


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Convención sobre el Cambio Climático de las Naciones Unidas celebrada en Kyoto. Obliga a limitar* las emisiones conjuntas de seis gases con efecto invernadero:• CO2

• CH4• N2O

• compuestos perfluorocarbonados (PFC)• compuestos hidrofluorocarbonados (HFC)• hexafluoruro de azufre

* Reducir emisiones por debajo del 5% (hasta aumentar en un 15%, según país) de lo que se emitía en 1990 (de aplicación para el periodo 2008-2012).

Protocolo de Kyoto (diciembre 1997)

7


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

8En la naturaleza hay 5 contenedores de C con diferentes capacidades (1Pg = 1 Gt).El Geologic C Pool representa a la materia orgánica de la biosfera que al quedar sepultada, queda fuera de contacto con el O2, por lo que sufre un complejo proceso de fermentación que la transformará en carbón, petróleo y gas natural que se acumulan en la litosfera. Este almacén litosférico de CO2 en forma de sumideros fósiles, supone una neta rebaja de sus niveles atmosféricos. La combustión de estos recursos energéticos por la actividad antrópica hace que se incremente notablemente el contenido de CO2 en la atmósfera, favoreciendo el efecto invernadero y el cambio climático.El Geologic C comprende el C fósil del petróleo 4.000 Pg C del carbón, más 500 Pg C de gases, más 500 de petróleos. De los 2.500 Pg C del suelo (a dos metros de prof; 1500 a 1 m) 1.500 corresponden a orgánico (SOC) y 1.000 al inorgánico (SIC; capturado de forma muy estable como CaCO3).Los suelos representan el tercer reservorio mas grande de C a nivel global (después de los océanos y el combustible fósil o geológico). Así el C (el orgánico y el inorgánico a 1 m de prof) de los suelos es más de 4 veces el C biótico y 3 veces el atmosférico, pero aproximadamente la mitad que el C geológico. El C de los suelos (SOC) es muy dinámico, muy sensible a los procesos edáficos y a las perturbaciones antropológicas.Hay dos fuentes principales de emisión: 6,5 Pg emitidas anualmente por la utilización de C fósil (por combustión de petróleos por la industria, urbano o transporte, y producción de cemento); y desde el suelo, 1,6 (por prácticas agrícolas, deforestaciones e incendios). Y luego hay dos sumideros principales: la atmósfera y los océanos. Y hay un exceso de 2,1 Pg que no se sabe exactamente su ubicación (algún sumidero terrestre no identificado o fugas al exterior; de cualquier forma estos números son aproximados pues se calculan sobre una serie de factores solo cuantificables de manera muy general a nivel mundial).Entre el C de los océanos, el de la atmósfera y el de la biomasa/vegetación y suelos hay un equilibrio dinámico con un continuo flujo de C entre ellos.Todos estos datos proceden del IPCC (Intergovernment Panel on Climate Change) de su informe en 2001.Las emisiones anuales actualmente llegan a 23 mil millones de toneladas métricas de dióxido de carbono, es decir, prácticamente el 1% de la masa total de dióxido de carbono que existe en la atmósfera.Mientras que la atmósfera e hidrosfera intercambian CO2 por difusión directa, en la edafosfera y litosfera lo podemos encontrar en diferentes maneras: constituyendo minerales carbonatados (calcita, dolomita) y silicatos cálcicos (piroxenos, anfíboles, plagioclasas, etc.) o en forma de materia orgánica y combustibles fósiles.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

suelouso

inadecuado

buenas prácticas agrícolas

emisión C

secuestro C

estrategia “win-win”

9La acumulación de restos orgánicos vegetales y animales en la superficie terrestre y su posterior descomposición dan lugar a la materia orgánica del suelo. Los flujos entre el carbono orgánico del suelo y la atmósfera son importantes y pueden ser positivos, bajo forma de captura, o negativos como emisión de CO2.

El suelo hoy día se comporta como fuente de emisión de C, pero con unas buenas practicas agrícolas no sólo se pueden rebajar sus emisiones sino que se puede llegar a invertir la situación y pasar a convertirse en un importante sumidero de C.

Una buena practica agrícola controla la emisión de C, pero también de metano y nitroso.

Se trata de una estrategia “win-win” (ganan todos; normalmente los sistemas son de coste global cero, lo que gana uno lo pierde el otro, ¿no juegas al poker?).

Al fijar C en el suelo, a la vez que se evita su efecto invernadero en la atmósfera, se mejoran las propiedades del suelo (estructura, nutrientes, retención de agua, permeabilidad, …), aumentan las producciones, disminuye la escorrentía y la erosión, y, en definitiva, se produce un mejoramiento general del suelos y del medio ambiente.Este importante papel del suelo para el secuestro del carbono está siendo reconocido a nivel mundial. En el Protocolo de Kyoto …


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Protocolo de Kyoto, diciembre 1997.

Revisión de Bonn, julio 2001:

Dos nuevas cláusulas al artículo 3.4 (Agriculture an Forestry Sinks).

1. Countries are allowed to subtract from their industrial C emissions certain increases in C sequestered in ‘‘sinks’’ such as forests and soils; and

2. Countries are allowed to trade emission allowances that can reduce abatement costs. The UNFCCC/Kyoto Protocol recognizes soil C sinks provided that the rate of SOC sequestration and the cumulative magnitude can be verified by standard procedures.

10Pero apenas si hace alusión a los suelosEn la revisión posterior de Bonn se añaden dos nuevas cláusulas de gran importancia en las que se reconoce el importante papel del suelo como fijador (secuestro) de carbono.El artículo 3.4 de dicho protocolo preconiza la expansión de los sumideros creados por la intervención antrópica. Los recientes acuerdos post-Kyoto consideran los sumideros en los diferentes países y reconocen el potencial de la agricultura, terrenos de pastoreo y de los suelos forestales para capturar carbono y la necesidad de conceder créditos nacionales e internacionales para favorecer la formación de sumideros de carbono en los suelos degradados. Desde un punto global el secuestro de carbono de los suelos representa una inmensa oportunidad que no puede ser ignorada.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Pérdidas históricas de C durante1.850 - 1.998

406 Pg C en total

270 Pg C por petróleos y cemento (67%)

136 Pg C desde los suelos (33%)

60% absorbido por los océanos y sistemas terrestres

40% incremento den la atmósfera

Hasta la década de los 1970 se emitía más C por uso agrícola que por la combustión de petróleos y fabricación de cementos. Hoy el uso agrícola representa del orden del 30% del total emitido.Lal, 2004

11Pérdidas históricas en los principales sumideros desde la revolución industrial (1950) hasta la actualidad (1998)En la actualidad, la principal causa del incremento de la concentración de CO2 en la atmósfera es la combustión de combustibles fósiles por parte, principalmente, de la industria y el transporte.Pero hay que recordar también el importante efecto de las labores agrícolas/ganaderas en la emisión de otros gases con efecto invernadero, siendo la responsable de la emisión del 50% del CH4 antrópico (fundamentalmente de la ganadería y de los cultivo de arroz) y del 70% del N2O antrópico (fertilizantes, residuos animales, procesos edáficos). De cualquier forma no hay que olvidar que el causante principal del efecto de invernadero es el CO2, por su abundancia.

Pg = mil millones de toneladas


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

1. El factor energético representa el 64%.

2. La agricultura (incluida la ganadería) es responsable de un 25% del total de gases emitidos a la atmósfera

3. Los procesos industriales distintos de la combustión, el 7%

4. Gestión de residuos, el 4%

Dentro de las actividades agropecuarias, las emisiones de los distintos gases son:• CO2, descomposición materia orgánica, respiración, ... (73%)

• CH4, estiércol, residuos ganaderos, incineraciones, suelos hidromórficos, ... (5%)• N2O, fertilizantes, estiércol, descomposición mat. org. ... (22%)

Origen de las emisiones de gases a la atmósfera

12


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

2 Concentración de carbono orgánico en suelos (SOC) y estado actual

13SOC, soil organic carbon


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Contenido en C orgánico de los suelos en España, %

Total Zona árida Zona húmeda

Bosques 3,1 2,2 4,0

Pastos 3,2 2,3 4,1

Arbustos 5,2 2,9 7,1

Cultivos 1,1 1,0 2,5

N = 1.315 muestras

Hernández et al. (II Simposio Nacional “Control de la Degradación de Suelos”,Pág. 107-111, Madrid,2005)

14Medidas de los contenidos de carbono en el suelo.La metodología que se suele usar normalmente es la determinación del carbono orgánico total de una muestra de tierra fina del suelo (<2mm) a diferentes profundidades o de una forma global para uno o más horizontes y expresar los resultados en % en peso. En los estudios ambientales los contenidos en C de los suelos se suelen expresar en kg/m2, t/ha o Gt (Pg) totales y para ello se ha de tener en cuenta la densidad aparente y el espesor de suelo considerado (en ocasiones los 25/30 cm del laboreo y otras veces se aumenta el espesor a uno o dos metros).Sin embargo, la materia orgánica que se encuentra sobre la superficie del suelo no se tiene en cuenta en la evaluación de la existencia de carbono en el suelo. Esto es muy discutible porque los residuos vegetales de los bosques representan una reserva de carbono importante.Igualmente, las raíces vivas constituyen una apreciable biomasa de carbono y son también importantes los residuos superficiales de los suelos agrícolas, sobre todo cuando se usan como cobertura protectora en algunos agrosistemas.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Cantidad de SOC depende proceso dinámico.

Entradas:

natural: vegetación y cultivos, más organismos. antrópica: enmiendas orgánicas (estiércol, compost, purines, alpechín, etc)

Salidas: mineralización (humificación)

erosión (SOC libre o incorporado a los agregados)

lavado

15Las plantas por la fotosíntesis fijan el CO2 de la atmósfera, transformándolo en materia vegetal (del orden del 45% en peso seco es C). Se calcula que la fotosíntesis moviliza cada año alrededor del 5% del CO2 atmosférico.Erosión: realmente es un desplazamiento a otros suelos o al fondo de ríos, lagos y pantanos, en donde quedará secuestrada.Lavado: ácidos orgánicos solubles arrastrados a horizontes subsuperficiales o al subsuelo y niveles freáticos.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Las principales prácticas agrícolas responsables del agotamiento de la materia orgánica del suelo:• deforestación• arado• quema de biomasa y rastrojos• cultivo inadecuado (sin rotaciones y sin inputs)que producen: • aumento de la Tª• disminución de la humedad edáfica• aumento de la oxidación• aumento de la mineralización• aumento de la erosión

cultivos pastos bosques

carbono orgánico- +

Porqué disminuye la materia orgánica del suelo

16POR SU USO!, generalmente inadecuado y abusivo


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

En resumen el SOC se pierde por:

• actividad biológica nutrientes para los organismos

fuente de energía para los microorganismos

respiración de los organismos

• procesos de transformación, fundamentalmente

mineralización pero también en la humificación

• lixiviado

• erosión

17Bajo condiciones aerobias (las que rigen en suelos normales) la mayoría del C que llega al suelo es lábil y se emite rápidamente a la atmósfera a través del proceso conocido como respiración del suelo (respiración de las raíces, de los organismos autotróficos y heterotróficos) y debido a las transformaciones de la materia orgánica. Así que, generalmente, sólo el 1% del C que entra en el suelo (55 Pg C/año) se acumula en fracciones estables.Se estima que las pérdidas de SOC debidas a la erosión representa del orden de 1/3 de las pérdidas totales.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Pérdida de SOC = degradación del sueloDegradación física pérdida de estructura compactación encostramiento disminución permeabilidad disminución retención agua erosión Degradación química

pérdida de nutrientes modificación pH

Degradación biológica pérdida de materia orgánica pérdida de biomasa disminución actividad biológica pérdida de biodiversidad

18


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Factores que condicionan la concentración de SOC

1 Tipo de suelo

19Mha, millones de hectáreasTons/ha se supone que para un espesor de 30 cm (profundidad del arado)En otras tablas los valores se expresan en kg/m2; 1 tn/ha = 0,1 kg/m2; para pasar los datos de esta tabla a kg/m2 hay que dividir por 10.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Protección de la materia orgánica

• Fuerzas físicas: encapsulada dentro de agregados minerales.

• Fuerzas electroquímicas: adsorbida a la superficie de las partícula minerales.

• Fuerzas químicas: unidas a la fracción mineral formando complejos.


2 Materia orgánica

20


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

• materia orgánica particulada

• humus (con sus distintas fracciones)

• carbón


2 Materia orgánica

Tipo de materia orgánica: estabilidad

21Muy diferente velocidad de alteración

La materia orgánica particulada es la materia orgánica incluida en los agregados del suelo.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

• microorganismos

• lombrices


3 Organismos

22Aunque la MO se puede oxidar directamente por el O del suelo, es este un proceso netamente microbiano. En él va a influir el tipo y la abundancia de los microorganismos. El C es utilizado por los organismos como fuente de energía y al descomponer la materia orgánica producen compuestos con alto poder aglomerante que forman agregados estables.Las lombrices descomponen los restos orgánicos y sobre todo sus excreciones ejercen un papel primordial en la formación de agregados.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

precipitaciones

temperatura

% SOC


4 Clima

23SOC = Soil Organic carbon (Carbono Orgánico de los Suelos)La influencia del clima en el contenido de SOC se pone claramente de manifiesto al considerar el SOC de los suelos en Europa y en España; el gradiente N-S de precipitaciones y temperaturas y SOC es claro.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

24A nivel del planeta las PÉRDIDAS mas intensas ocurren bajo climas cuyos periodos de altas temperaturas coinciden con los periodos húmedos (climas tropicales); mientras que en climas fríos y con escasa humedad se desarrollarán las más lentas descomposiciones (climas de la altas latitudes).

En Europa se diferencian dos zonas con lenta descomposición de la materia orgánica (climas fríos de las latitudes altas y climas con veranos secos y cálidos situados al sur). Y la parte central con altas velocidades de descomposición debido al clima templado húmedo.

En Andalucía la presencia de veranos cálidos y secos favorecen la acumulación de C.O. Aunque esta no llega a acumularse en grandes concentraciones en los suelos debido a las insuficientes lluvias en el resto del año.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O También la relación SOC y clima se observa a nivel mundial

25IPCC, Intergovernamental Panel on Climate Change


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O


5 Uso: degradación

26Pérdida de SOC en suelos al roturarlos para su uso agrícola en Holanda e Inglaterra.(Mas del 20% de los suelos de la tierra se utilizan para el cultivo de plantas)


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

suelos andaluces 27

Distribución tentativa de las pérdidas de SOC para los suelos de AndalucíaEn un tipo determinado de suelo en que se realicen prácticas constantes se puede alcanzar una situación estable de la materia orgánica en un plazo entre 30 a 50 años (Greenland, 1995).


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Como consecuencia del mal uso continuado del suelo a lo largo de tantos milenios los suelos actuales se encuentran muy degradados, con niveles mínimos de materia orgánica.

Ya en una fecha tan temprana como 1938 un científico americano, W. A. Albrecht, publica un artículo en el Year Book of Agriculture en su sección “Soils and Men” de titulo “Loss of soil organic matter and its restoration” en el que resalta,

‘‘soil organic matter is one of our most important national resources; its unwise exploitation has been devastating; and it must be given its proper rank in any conservation policy.’’

28


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

3 Opciones tecnológicas que favorecen el SCS

29


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Estrategias: aumentar los aportes y disminuir pérdidas

Fijar el CO2 de la atmósfera en las plantas Fijarlo en el suelo Transformarlo en fracciones estables Redistribuirlo en el suelo

La agricultura puede ser definida como operación antropogénica de:

adquisición, fijación, emisión y transformación de C.

Procesos que favorece el SCS fotosíntesis humificación agregación translocación

30Estrategia primera. Fijar CO2 por las plantas , es decir por el proceso de fotosintesis.Estrategia tercera. Transformarlo en fracción estable; por humificación y mediante el microencapsulado incluyendo la materia orgánica dentro de los agregados del suelo de manera que quede protegida de la actuación de los microorganismos.De la misma manera que la agricultura tradicional ha sido hasta ahora la responsable de la emisión de importantes cantidades de CO2 a la atmósfera, la agricultura moderna está en condiciones de invertir la situación y transformarse en una poderosa arma de secuestro de C en los suelos. Como hasta hoy se ha actuado mucho y mal, ahora estamos en una situación espléndida para recuperar enormes cantidades.Un buen uso secuestra y un mal uso emite.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

31


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Estrategias para aumentar contenido de SOC

En general: incrementar aportes y disminuir velocidad de descomposición. Se consigue controlando:

• arado

• residuos y rastrojos

• nutrientes

• manejo agua

• erosión

• tipo de cultivo y rotaciones

32¡Agricultura de conservación!


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

33


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O En resumen, (según Lal, Geoderma 123, 1-22 (2004)

Making inferences about realistic possibilities for increased carbon sequestration in the soil, through improved appropriate management, is difficult because many of the factors and processes that control the flow of carbon between soils and plants are still poorly understood. Management practices for increasing carbon sequestration in the soil, and their inferred feasibility and associated relative C gains (pantalla siguiente), include five broad classes: (a) reduction in tillage intensity; (b) eliminating summer fallow(b) intensification of cropping systems; (c) adoption of yield-promoting practices, including improved nutrient amendments; (d) soil/water conservation measures, and (e) reestablishment of permanent perennial vegetation.

34


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O Tratamientos en zona de

cultivosSCS potencial

t / ha / añoRegión

Rotación cultivos 0.1 a 0,6 globalCultivos de cubierta 0,17 a 0,76 CanadáLabranza cero 0,3 a 0,5 global

Labranza de conservación0,2 a 0,50,1 a 0,2

tropical, USAárida

Abonado orgánico 0,1 a 0,3 USAManejo fertilizantes y plaguicidas 0,3 a 0,6 tropicalManejo de agua 0,05 a 0,1 árida

Agricultura de conservación0.3 a 0,8

0,15 a 0,3tropicalárida

Control de erosión 0,05 a 0,76 globalRestauración de suelos degradados 0,6 - 1,0 globalMonocultivo continuo - 0,9 KeniaQuema de rastrojos - 8 MozambiqueCultivo de suelo virgen - 10 KeniaBosque a maizal - 2,7 Zimbawe Fr

eiba

uer e

t al.,

Geo

derm

a 12

2, 2

004

35Comentar que efecto tiene cada tratamiento en la acumulación u oxidación de la materia orgánica. El signo menos indica pérdidas, es decir emisión.

1 t/ha representa en % aproximadamente un 0,03 (30 t/ha = 1%).Las buenas prácticas agrícolas al controlar la emisión de C rebajan también las emisiones de metano y óxido nitroso: distinto comportamiento por ejemplo de los fertilizantes inorgánicos y el estiércol. Los primeros si no se requieren para fertilizar no existirían (se evitarían sus emisiones de C y N), el estiércol utilizado en agricultura también emite C y N pero el estiércol esta ahí, no se fabrica para fertilizar el suelo y aunque no se utilizara en agricultura emitiría igualmente gases ¿o no?.

Labranza (laboreo) de conservación, mínima modificación del suelo, también llamado laboreo mínimo. A veces sin barbecho desnudo, a veces incorpora residuos. Este tipo de laboreo del suelo puede tener dos efectos negativos: aumento del consumo de fertilizantes (que al fabricarlos se emite CO

2) y se puede aumentar la emisión de N

2O si se aumentan las condiciones de

anaerobiosis al no ararse el suelo.Cultivos de cubierta evitan el barbecho desnudo frecuentemente en el verano. Evitan erosión, aumentan aportes de materia orgánica, evitan oxidación de la materia orgánica, protegen de las radiaciones solares, aislan cambios bruscos de Tª y conservan humedad al disminuir las evaporaciones

Posibles efectos negativos de la agricultura de conservación (las ventajas son evidentes) aumento de la emisión de N2O

procedentes de las transformaciones de las pajas que recubren el suelo.Posibles efectos negativos de los fertilizantes, emisión de CO

2 al fabricarlos y aumento de emisiones de N

2O al añadirle N al suelo

(del orden de 0,0125 Kg de N20 por kg de N).

Posibles efectos negativos de los abondos orgánicos, también posible aumento de las emisiones de N2O y CH

4 (se admite

emisiones de 0,01 kg de N20 por kg de N).

Adecuado uso de nutrientes (cantidad y tipo, es decir claras ventajas de los orgánicos frente a inorgánicos)

Solo se utilizan en Europa el 54% de las “manures” que se producen, si se utilizaran todas (820 Mtn) se produciría un sequestro de 6,8 Mt/año, lo que representa un 1% de todo lo que se emite.

Lifting irrigation water is also C-intensive, but irrigation increases biomass production by two to three times compared with the rainfed systems and leads to SOC sequestration. Judicious use of irrigation can also lead to SIC sequestration through leaching of bicarbonates into the groundwater.

Labranza de conservación, Tristram y Wilfred (2002) 67 experiencias de campo, secuestro de 14 a 57 g C m-2 año-1.En toda Europa se calcula en 23 Mt/año de SCS.Sólo la reducción por carburantes representa 3,2 Mt/año

The rates of SOC sequestration on cropland range from 0.02 to 0.76 t C/ha/year for adopting improved systems of crop management, 0.1 to 1.3 t C/ha/year by converting from plow till to no till, and 0.25 to 0.5 t C/ha/year for rice land management.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Tratamientos SCS potencial (t/ha/año) Región

Reducción degradación

0,02 a 0,5 global

Control del pastoreo 0,1 a 0,6 global

Fertilización 0,2 a 0,7 global

Pastos

Tratamientos SCS potencial (t/ha/año) RegiónRestauración 0,1 a 1,0 global

Conversión a arable-1 a -19

-0,4 a -40.0templadatropical

Humedales

Tratamientos SCS potencial (t/ha/año) Región

Agrícola a bosque 1,0 global

Bosques

Frei

baue

r et a

l., G

eode

rma

122,

200

4

360,6 a1 t/ha representa en % un 0,02 a 0,03 (30 t/ha = 1%).En el mundo hay, aproximadamente, 3.469 Mha de pastos. Muchos degradados. Su recuperación puede suponer hasta 0,54 t/ha/año. Estas cantidades podría aumentar sensiblemente si se dedicaran a pastos muchas tierras marginales.Los bosques bien manejados pueden secuestrar 6 t C/ha/año.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Tratamiento cultivos SCS potencialt / ha / año

SCS potencialtotal Mt / año

Labranza cero 0,4 25

Laboreo mínimo 0,3 19

Rotación cultivos 0,6 38

Residuos cultivos 0,7 44

Estiércol 0,4 25

Lodos residuales 0,3 19

Cultivos de cubierta 0,6 38

De arable a bosque 0,3 a 0,6

De arable a prado 1,2 a 1,7

De bosque a arable - 0,6 a -0,8

De prado a arable -1,0 a -1,9

En Europa

Freibauer et al., Geoderma 122, 2004

37Parece que hay unas 63 Mha de cultivos en Europa que pueden mejorarse (hay en total 313,5 de cultivos perennes y anuales)1 t/ha representa en % un 0,03 (30 t/ha = 1%).Laboreo cero y laboreo mínimo tiene además un ahorro de carburantes del orden de 3,2 Mt/año.Hay autores (Smith) que consideran que si todos los suelos agrícolas de Europa se pasasen al laboreo de conservación se podrían compensar todas las emisiones de combustibles fósiles en Europa.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Tratamiento pastos

SCS potencialt / ha / año


Hierba permanente 0,3 a 0,4 2,2 a 2,9

Fertilización 0,2 1,5

Revegetación 0,3 a 0,6 2,2 a 4,4

De arable a prado 1,4

En Europa

Tratamiento para conservación

SCS potencialt / ha / año


De arable a bosque 0,5 a 1,4

Abandono cultivos para conservación 2,5

Freibauer et al., Geoderma 122, 200438

Suponiendo 7,3 Mha en Europa de pastos mejorables (hay en total 183,2 Mha)De árboles y bosques hay 947,3 Mha en Europa1 t/ha representa en % un 0,03 (30 t/ha = 1%).On rangeland, rates of SOC sequestration range from 0.02 to 1.3 t C/ha/year on restoring degraded grasslands, 0.16 to 0.50 t C/ha/year by systems that may improve grassland productivity, and 0.5 to 1.4 t C/ha/year by systems involving fire management.Se calcula que en la UE hay 12,0 C Pg secuestrado en los bosques.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

4 Potencial de SCS39


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Contenido de OC del suelo actual y su contenido en un suelo similar virgen.

40


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Process MhaWater erosion 751Wind erosion 280Chemical degradation 146Physical degradation 39Total degraded area 1216

Estimates of soil degradation in the world (at moderate level of severity + strong + extreme); calculated from GLASOD, 1991.

Volumen de suelos degradados a nivel mundial

El potencial de SCS depende del estado actual de degradación de los suelos

41Potencial de secuestro muy alto a nivel mundial pues los suelos se encuentran muy degradados.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

El potencial de SCS global depende del uso actual de los suelos

Uso del suelo Mha Pérdidas/secuestro

Total pérdidas/secuestro

Arables 1.369

Arables degradados

1.216 40 - 60 t C/ha/250 años

48 - 73 Pg C/250 años

60 - 90 Pg C/25 a 50 añosPastos 3.460 0.9 Pg C/año 30 - 60 Pg/50 años

Lal, Geoderma 123, 2004

42En rojo se expresan las perdidas y en verde los secuestros.La mayoría de las tierras de cultivo han perdido del orden de 40 a 60 t C/ha por lo que hay autores (Lal) que indican que con un manejo adecuado se podrían secuestra del orden de 60 a 90 Pg C en un corto plazo de 25 a 50 años.

Global land use (FAO, 2001)


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Simulated carbon fluxes in soil organic matter in Europe (t C ha-1 year-1) in the commitment period 2008– 2012. Simulations were made using the mean soil organic carbon content (SOC) reported by IGBP-DIS (Global Soil Data Task, 2000) and its standard deviation (SD) as the initial situation in 2000 (Vleeshouwers and Verhagen, 2001).

43


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

44Per hectare values for grassland fluxes of carbon range from 1.81 to 2.31, mean = 0.60, SD = 0.64 t C ha 1 year 1. Equivalent figures for arable land were min: 2.93, max: 0.31, mean = 0.83, SD= 0.40 t C ha 1 year 1. Positive fluxes mean carbon uptake by the soil while a negative sign indicates a carbon source .Estos datos están calculados Assuming the use of inorganic fertiliser and removal of crop residues from the field, which is probably a worst case scenario, Vleeshouwers and Verhagen (2002) calculated average carbon fluxes under the business as usual scenario in the 2008–2012 commitmentperiod for Europe.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

5 Factores limitantes del SCS45


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Mecanismos del SCS

transformaciones fijación

Saturación del OC en los suelos

aumento no lineal con el tiempo

46MECANISMOS. Se habla mucho de la cantidad pero tan importante es en que estado queda y como queda

fijado en el suelo.TRANSFORMACIONES: evolución por humificación en fracciones de distinta estabilidad. UNION A LOS DEMAS CONSTITUYENTES: agregación (inter/intra), microagregados, encapsulado (por

causas físicas y químicas)SATURACION Como es sabido, capacidad de almacenar C por los suelos no es infinita, mas bien diríamos

que es muy limitada (2-5% en suelos normales de OC): La acumulación sigue una curva ¿logarítmica?. A los 20 o 100 años se alcanza el nuevo equilibrio y ya no se secuestra mas C. En el primer periodo (unos 30 años) la fijación de C es muy alta para en los años decrecer.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

47Los suelos arcillosos son capaces de acumular bastante rápidamente C, mientras que los arenosos podrían no acumular C aun en un periodo tan largo como 100 años con intensas incorporaciones de abonados orgánicos.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Mecanismos del SCS




Residencia del OC en los suelos C no permanente

Contenidos iniciales de OC en los suelos

Tipo de abonado

48C no permanente, necesita de aportes periódicosAbonos orgánicos frente a los inorgánicos. Cantidad y estabilidad: estiércol, lodos residuales, residuos de

granjas, paja de cereales.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Tiempo de residencia

49The MRT (men residence time) of C in soil versus other ecosystems, which is about 5 years in the atmosphere, 10 years in vegetation and 35 years in soil. Thus, MRT of C in soil is three to four times that in the vegetation.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Mecanismos del SCS




Residencia del OC en los suelos C no permanente emisión C se acelera por cambio de uso

Contenidos iniciales de OC en los suelos

Cantidad de tierras disponibles y recursos

50Recursos como estiércol, abonos, fertilizantes, agua …


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

6 El carbono inorgánico de los suelos (SIC)

51


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

• calcita y dolomita

• primario o secundario

La formación de carbonatos secundarios en los suelos es un mecanismo muy importante de secuestro de C (muy estable, solo emitible por acidificación de los carbonatos)

52


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O La translocación de carbonatos está gobernada por el

balance de reacción entre carbonatos (insolubles) y bicarbonatos (solubles) de acuerdo con la siguiente ecuación:

decarbonatación --------------------------------------------->CaCO3 (insoluble) + CO2 + H2O <-----> Ca++ + 2HCO3

-

<------------------------------------------------ carbonatación

En rocas silicatadas: 2CO2 + H2O + CaSiO3 => Ca2+ + 2HCO3- + SiO2

Los parámetros que influencian la reacción son:humedad, CO2 disuelto, temperatura, pH, concentración de sales en la solución del suelo.

53El agua del suelo está cargada de CO2 y puede disolver los carbonatos pasándolos a bicarbonatos que pueden profundizar en el suelo y entonces pueden precipitar produciendo acumulaciones de carbonatos, generalmente constituidos por calcita.El CO2 se disuelva con facilidad en agua formando acido carbónico que ataca a los minerales del suelo, fácilmente a los carbonatos y mas lentamente a los silicatos.Lavado de carbonatos en los suelos. Climas húmedos, arrastre; climas áridos, recolocación (cuando las disoluciones carbonatadas se concentran y precipitan los carbonatos).


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

54Pg (petagramo), mil millones de toneladaSon escasos los estudios que han tratado de valorar la cantidad de carbono de origen inorgánico (SIC) presenta en los suelos del mundo


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O En nuestra región, Díaz-Hernández, Barahona y Linares (Geoderma 114, 2003), analizan

la concentración de SIC suelos de la depresión Guadix-Baza (carbonatos primarios en la fracción tierra fina y secundarios de los horizontes cálcicos)

55


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

56


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

134,4

2,3% 40,3%Total en %

571 kg / m2 1 kg = 0,001 tn1 m2 = 0,0001 ha1 kg/m2 = 10 tn / ha0,6 a1 t/ha representa en % un 0,02 a 0,03 (30 t/ha = 1%).1 kg/m2 = 10 tn / ha = 0,3%SOC, 7,8 x 0,3 = 2,3%


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

7 El SC en los suelos áridos

58


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Las pérdidas de SOC son mucho más importantes en los climas áridos y semiáridos que en las regiones húmedas y por tanto es allí donde se encuentran las mejores posibilidades de fijación de carbono al suelo.

En general, el potencial de SCS de las tierras áridas disminuye al decrecer las lluvias y al aumentar la temperatura.

Ocupan un 47% de la superficie de la tierra (o sea, 6.310 Mha). Excluyendo a las hiperáridas (en las que poco o nada se puede hacer) las tierras áridas representan 1.642 Mh y las semiáridas 1.890 Mh).

59Aridez = déficit de aguaAridez, cuando precipitaciones < evapotranspiración


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

60Un estudio realizado en la Región de Murcia (S.E. de España), sobre una superficie total de muestreo de 11.317 km2, ha permitido constatar y evaluar los cambios, en el contenido en C orgánico, que se producen en los suelos de esta región, como consecuencia de los cambios deuso y manejo (Ortiz et al. 2005). Los principales tipos de suelos que aparecen son, según FAO-ISRIC-ISS (1998), Regosoles, calcisoles, Leptosoles, Fluvisoles, Kastannozems, Gipsisoles y Solonchaks. El estudio se realizó sobre un total de 946 muestras superficiales (0-25 cm) de suelo, recogidas para la realización de mapas de suelos dentro del Proyecto LUCDEME (Lucha contra la Desertificación en el Mediterráneo), con la siguiente distribución de usos: 1) leñosas de secano, principalmente almendros y olivos (297 muestras), 2) Cítricos con riego localizado, principalmente limoneros, naranjos y mandarinos (39 muestras), 3) frutales de hueso, principalmente albaricoquero, melocotonero y peral, tanto en riego a manta como con riego localizado (51 muestra), 4) cultivos hortícolas en producción intensiva con riego localizado, sobre todo alcachofa, cebolla y lechuga (25 muestras), 5) cereales en secano, especialmente cebada, alfalfa y trigo (137 muestras), y 6) tierras forestales, entre las que se incluyen las áreas repobladas con Pino y arbustivas de porte bajo (160 muestras) y las de vegetación natural con matorral mediterráneo (237 muestras). Los datos que se presentan en la Tabla 2, muestran que los valores máximos de C orgánico se presentan en los suelos forestales, con una cobertura vegetal arbórea o de matorral no degradada (1.8 % y 1.6 % ). Entre los suelos dedicados al cultivo, los valores mas altos se encuentra en los frutales en regadío (1.3 %) y cultivos hortícolas (1.1 %), siendo las leñosas de secano (0.7 %) los que presentan los valores mas bajos. Estos resultados muestran que la transformación de una zona con vegetación natural para su uso agrícola, conduce a una notable reducción de los contenidos en C orgánico y a una disminución de la capacidad de secuestro de CO2. Este hecho también se puede comprobar por los cambios que se producen en la tipología de los suelos. Todos los suelos agrícolas de la región murciana tienen epipedon ócrico, mientras que en las áreas con vegetación natural el epipedon suele ser móllico en frecuentes ocasiones. Considerando los distintos usos agrícolas, se puede apreciar que bajo sistemas de cultivo con fertilización orgánica y sistema de riego localizado, como es el caso de los frutales de hueso y cultivos hortícolas, los niveles de C orgánico se mantienen mas altos.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Uso de los suelos: pastoreo agricultura de subsistencia

Estado de los suelos: muy degradados

Características de las tierras áridas que afectan al SCS

Clima escasez de lluvias; lluvias erráticas altas temperaturas (mineralización)

Vegetación, escasa; pocos aportesEscasos contenidos de SOC, < 1% y frecuentemente < 0,5%Escasas producciones

Desfavorables

FavorablesTiempo largo de residencia del SOC

61


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Potencial de las tierras áridas para el SCS

• Gran área (47% de la tierra)

• Suelos muy lejos de la saturación del SOC (>0,5%)

Alto potencial

Pérdidas históricas, 8 -12 Pg C de los suelos

4 - 6 Pg C desde la vegetación

Se podrían recuperar un total de 12 a 18 Pg C

Lal, Geoderma 123, 2004

62Residencia del SOC larga al no haber agua no hay actividad (“invernando”)


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Técnicas para el SCS en las zonas áridas

• Halofitas

• Praderas

• Reducción incendios

• Reforestación

• Residuos vegetales

• Abonados

• Laboreo

• Rotaciones

• Eliminación barbechos

63Parecidas a las ya vistas para los suelos del mundo pero con algunas características muy específicas.HALOFITAS, suelos áridos frecuentemente salinos, generalmente suelos abandonados, pero halofitas especialmente adaptadas, buen potencial de SCS. 130 Mha aptas para el crecimiento de halofitas, para forrages, piensos, aceites y, … para SCS; de 600 a 1.200 tn C/año pueden fijar las halofitas y el 30 al 50% se podría almacenar en fases muy estables en el suelo.PRADERAS Y PASTOS para el ganado; especialmente recomendadas en estas regiones en las que los árboles encuentra grandes dificultades para su desarrollo. Hoy día se conoce que su potencial es mucho mas alto de lo que se pensaba en un principio. Así que aunque en las zonas áridas aparezcan muchos suelos abandonados estos presentan un buen potencial para el SCS, con C fijado en fracciones estables (abundantes restos -raíces- muy lignificados y por tanto muy poco descomponibles). Para praderas regeneradas se dan valores de 0,1 - 0,3 tn/ha/año y para praderas nuevas de 0,6 t/ha/año.REDUCCIÓN DE INCENDIOS. Difícil de cuantificar por las muchas variables que entran. Las altas pérdidas instantáneas de C se pueden compensar por la reinstalación de nueva vegetación y por los restos de carbón que quedan en el suelo, con un tiempo de residencia tan largo como 10.000 años.REFORESTACIÓN. Problemas para el crecimiento árboreo en estas zonas, solo para especies adaptadas: acacias y prosopis, pueden fijar 0,5 a 2 tn C/ha/año. Pero estos árboles requieren un manejo muy delicado para que dejen buenos rendimientos de C en el suelo.RESIDUOS VEGETALES. En praderas nativas se calcula que el 40% de la producción de plantas es incorporado al suelo como SOM (soil organic matter); el 20% para los suelos de cultivo. La cantidad y la calidad de los residuos regula el SCS. Un cultivo de maíz deja dos veces mas restos que la soja. Los cereales fijan mas COS que las legumbres (2,9 a 5,4 tn frente a 1,4 - 1,8 tn/ha/año).También influye la especie. La composición química de los rsidous afecta a la velocidad de descomposición (relación C/N).

ABONADOS (DE RESIDUOS ANIMALES). De muchas mas altas prestaciones el estiércol y sus derivados que el abonado con fertilizantes inorgánicos. Los abonados orgánicos favorecen el desarrollo de estructura, estabilidad microestructural, añaden C al suelo además de ser fertilizantes. Son más resistentes a la descomposición microbiana que los restos vegetales, por tanto incorporan al suelo mas C que los restos vegetales. 0,24 t C/ha/año. La velocidad de descomposición depende de la especie y por tanto de su dieta. Se considera que es la mejor manera de incorporar C al suelo y favorecer su secuestro.

LABOREO. El arado el principal responsable del agotamiento de la materia orgánica de los suelos. Altamente recomendable el laboreo cero, mínimo y de conservación frente al tradicional. Ya comentados sus efectos al tratar estas técnicas de SCS a nivel general.

Igualmente lo expresado anteriormente para las ROTACIONES y ELIMINACION DE BARBECHOS es aplicable aquó para las tierras áridas.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Estudios de casos de SCS en zonas áridas*

* Carbon sequestration in dryland soils. WORLD SOIL RESOURCES REPORTS, nº 120. (http://www.fao.org)

Modelos de simulación

•RothC (Coleman y Jenkinson, 1995)

•CENTURY (Parton et al., 1988)

Evolución del SOC a largo plazo y diferentes manejos. Ambos han sido contrastados en numerosos ensayos experimentales de larga duración, en condiciones muy diferentes.

Se basan en datos de suelo, clima y manejo. Varían en su complejidad.

RothC, requiere pocos datos; CENTURY, muchos datos, subprogramas, pero resultados mas fiables.

Normalmente RothC da mas altos valores de C que CENTURY, posiblemente porque RothC considera velocidades de descomposición de la materia orgánica mas lentas que en el caso de CENTURY.

18 proyectos FAO en 6 países de 3 continentes (África, Asia, Suramérica)

64Considerando el enorme potencial que ofrecen las tierras áridas del mundo para el SCS la FAO ha editado una amplia monografía en la que se recogen una serie de ensayos realizados en distintos países para el estudio de la evolución del COS en los suelos bajo diferentes usos.Elegimos 3 casos, uno en cada continente.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Nigeria – Kano Region

Nigeria includes some of the most densely inhabited areas of semi-arid West Africa. This is not a recent phenomenon as indications of human activity can be traced back well over a thousand years. Consequently, the soils of this region have been subjected to long periods of cultivation. However, in the last 40 years the cultivated area of northern Nigeria has increased from 11 percent to 34 percent of the total land area. In particular, the level of agricultural intensity in the Kano is among the highest in semi-arid West Africa. Plant production is generally limited by rainfall or nutrients.

65


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O Nigeria – Kano Region

PHYSICAL ASPECTS This semi-arid region has a rainy season from May–July until September. However, rainfall is erratic and makes crop cultivation particularly difficult. The soils are principally ferruginous tropical soils that are sandy, with poor waterholding capacity and low levels of nutrients and organic matter. Nutrient balances can vary between years as crop growth fluctuates with rainfall. The natural vegetation is open forest savannah with a trend towards increasing open grassland where rainfall is lowest.

FARMING SYSTEMS. STUDY SITEKaska, Yobe State. This is a low-intensity agropastoral farming system covering lowland, upland and some wetland areas. Only the lowland soils are modelled here. There is intercropping of legumes and grains, and crop residues are fed to livestock. Manure application to fields is low and long bush fallows are used. CENTURY was parametized for the last 50 years with a seven year cycle of 4 years of grazing and 3 years of millet–cowpea–millet cropping. FYM (0.75 tonnes/ha) was added in the first year of each cropping cycle.

66FYM, farmyard = corralUso: agrícola y ganadero. Legumbres y granos y los residuos de los cultivos se recogen para alimentar el ganado.CENTURY. 4 años de pastoreo y 3 años de rotación de cultivos.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

4 20,73 168%

0,18

0,26

-0,02-0,00

67Se busca: EFFECTS OF FALLOWS AND ORGANIC INPUTS.FYM, farmyard = corral; millet = sorgoCULTIVATED SOILS HAVE CARBON CONTENTS of 4.5–7.0 tonnes/ha. The CENTURY model calculates a current carbon content of 7.7 tonnes/ha, and RothC gives a similar result. Both models suggest that with current practice the system is close to steady state.

EFFECTS OF FALLOWS AND ORGANIC INPUTS. Removing the fallow from the current practice (Scenario 2) leads to a slight decline in soil C in subsequent years. Applying 3 tonnes/ha FYM to each millet crop (average 1.3 tonnes/ha/year over seven-year cycle) will produce a marked increase in soil C representing a CS rate of 0.18 tonnes/ha/year. This increase will be further enhanced if the fallow is removed, because the manure application rate will now average 0,26 tonnes/ha/year.

SUMMARY. The scenarios for Kaska illustrate the effect of fallow periods on stocks of soil C. Where the cropping regime is adding very little organic matter to the soil, fallows will often have a positive effect if correctly managed. However, if the cropping practice is accumulating significant organic matter in the soil, any interruption, such as fallowing, will decrease the overall potential for CS.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Argentina – Cordoba Province In recent years, Argentina has experienced a rapid growth in the adoption of reduced and no-tillage systems, especially in dryland regions. This change has been brought about by a deterioration in soil quality and associated crop yields. Many local soils are not suited to the heavy tillage and cropping practices introduced by European settlers. The Argentine Pampa now has very little natural vegetation. Xerophitic vegetation such as Prosopis algarrobilla and Larrea divaricata can still be found in the most arid areas. Agricultural practices commenced with the arrival of colonists in the sixteenth century. Ungulates were introduced to graze the grasslands, which have now been mostly re-sown. Very few trees remain except around farmsteads. Wheat was initially cultivated and row-crop production has increased with time. In many parts, grazed pasture was dominant until the 1990s but since then there has been a marked increase in the cultivation of summer annuals, such as maize, sunflower and soybean. The Argentine Pampa has been recognized as a region with potential for increased production, if soils can be improved. Crop yields have declined in many areas. These declines have been correlated closely with a reduction in SOM content. This has prompted the need for change in existing land-management practices. The negative effects of heavy tillage on SOM led to the commencement of no-tillage experiments in the 1960s, in an attempt to produce a more sustainable agricultural system. Now some 13 million ha, or about half of the agricultural area in Argentina, is under some form of reduced-tillage system. Fertilization of crops is primarily achieved through the use of inorganic fertilizers, with organic material tending to be conserved for use in horticultural farming systems.

68


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Cordoba Province, Buenos Aires Province, La Pampa

Following an equilibrium period with natural vegetation and subsequent prairie conditions from the mid- 1800s, CENTURY was parametized with a cultivation regime commencing in the 1950s. This included a fouryear cropping (wheat–soybean– maize–soybean) and a four-year prairie cycle with inorganic fertilizer applications (100 kg/ha urea) starting in 1985. In 1987, a rotated and a nonrotated cropping system was applied that is similar to cultivation practices occurring in the field. The rotated crop sequence was winter forage– soybean–maize–soybean–wheat– soybean–maize– four years of prairie and winter forage–wheat–soybean– maize–soybean–maize–prairie. The non-rotated crop sequence was similar but without the prairie interludes.

69Finca de uso agrícola sin pastoreo, con fertilizantes inorgánicos.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

70Se busca: efectos del no-till y de los fertilizantes orgánicos.Los manejos ensayados para esta finca han sido 7 :Cultivos sin rotación. Ambos modelos pronostican importantes pérdidas de C en los suelos. El modelo CENTURY da 37 t C/ha en 2000 que disminuye a 33 t C/ha a los 50 años. Mientras que con RothC en 2000 da 51 t C/ha y 41 t C/ha en 2005.Al introducir la rotación los contenidos de C suben, pero se siguen produciendo pérdidas aunque mucho menores que cuando se mantienen los barbechos.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

0,02-0,08 -0,03

0,060,09 0,10

0,14

71EFFECT OF NO-TILLAGE. The adoption of a no-tillage regime for the rotated-plots system increases soil C by 2.5 tonnes/ha in the next 50 years, representing a CS rate of 0.02 tonnes/ha/year (Scenario 3). Si manteniendo el no-tillage se cambia a abonado orgánico (Scenario 4) la fijación de carbono aumenta fuertemente (0,06 t C/ha/año). Pudiendose alcanzar los 0,14 t C/ha/año utilizando abonados de FYM en altas proporciones.

EFFECT OF ORGANIC INPUTS. Additions of green manure and FYM with or without inorganic fertilizer can lead to CS rates of 0.06–0.14 tonnes/ha escenarios 4 y 7). Organic material can replace inorganic fertilizer successfully.

SUMMARY. The inclusion of prairie interludes in the cropping system is an important factor for reducing the decline in soil C. However, the models show that no-tillage and organic inputs are required if C is to be sequestered in this system.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

India – Andhra Pradesh and Karnataka States More than half of India’s farmers of India live in climate regions that can be described as semi-arid. Recent decades have seen increases in crop yields that have been attributed to the green revolution. However, the associated technologies, e.g. irrigation and inorganic fertilizer are expensive, and not readily accessible to the rural poor. These practices may lead to declines in soil fertility, and are also dependent upon fossil-fuel energy. In fact, nearly two-thirds of the arable land in India remains dependent solely upon rainfall for agricultural production. They have shown that there is an increasing awareness about technologies for maintaining and improving soil fertility, identifying at least 14 different practices from legume cultivation to vermicompost production. Most involve maintaining and increasing the organic matter content of the soil. These studies provide an opportunity to investigate the effect that these soil-fertility improvement techniques may have on CS.

72


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O PHYSICAL ASPECTS

Medak District forms part of the tableland of the Deccan Plateau that extends from Andhra Pradesh into Karnataka. The climate consists of a mild winter period (rabi, November–February), a hot and dry summer (March–May) and the southwest monsoon, when more than 80 percent of rainfall occurs (kharif, June–October). Average rainfall is slightly less than 900 mm. The hottest month is May, just before the onset of rains, when the maximum daytime temperature can reach 40 °C. Conversely, night temperatures can drop to 6 °C in December. Moisture availability for crop growth ranges from 120 to 150 d. The major soil types are Alfisols and Vertisols. The former include red lateritic soils comprising loamy sands, sand loams and sandy clay loams and are usually nonsaline. The Vertisols, black cotton soils, are potentially more productive with a higher waterholding capacity, moderately alkaline and with a highly soluble salt content. They comprise clay loams, clays and silty clays. The organic carbon content of soils in the area is usually 0.5–1 percent. The land lies between 500–600 m above sea level, and very little natural vegetation remains. The tropical dry deciduous forest has mainly been felled except on protected government land.

73


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

FARMING SYSTEMS The farming systems in this region have a high degree of integration between livestock, crops and trees. This situation makes for an efficient use of the limited land resources and acts as insurance against unpredictable weather conditions, a frequent problem in drylands. The average farm size is 2.6 ha. The small and marginal farmers can grow at least eight varieties of crops per half hectare. The cattle population has been falling continuously since the 1980s. This has important implications for agriculture, not only because animal wastes are an important source of organic matter for soils, but also because bullocks make a vital contribution as draught animals, not least in the transport of FYM. Tillage is commonly performed with very basic implements.Farmers attach a high priority to maintaining soil fertility while inorganic fertilizers are ranked poorly in terms of maintaining soil quality. However, many farmers use them because organic alternatives are often unavailable and because the inorganic fertilizers are subsidized. The importance attached to soil fertility can have unforeseen consequences such as the sale of FYM by the poorest farmers to their more affluent counterparts. The ultimate effect of this will be an increase in the fertility and carbon content of some soils while degrading neighbouring areas.

74


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Study Site, Lingampally village, Medak District.

This is a holding of slightly more than 5 ha on predominantly Vertisols.

Livestock are fed fodder and plant residues from the fields. Consequently, no plant material is returned to the soil. The animals are also grazed on local common land. The livestock provide manure (2–3 tonnes/ha/year).

In addition, inorganic fertilizer has been used in recent years (30–45 kg/ha of di-ammonium phosphate). Crops modelled are sorghum (kharif May–September) and cowpea (rabi October–January).

75Uso finca: ganadera y agrícola. Los residuos de las cosechas se recogen para alimento del ganado. Fertilización restos ganderos (manure) e inorgánica.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

-0,0-0,0

-0,0

0,2 0,30,4

0,9

7

76Se busca: efectos de los fertilizantes inorgánicos, orgánicos y árboles.

CENTURY predicts that the current farming practice is resulting in a nearly stable soil carbon content of about 20 tonnes/ha declining to 2050 by nearly 2 tonnes/ha. RothC shows a lower total soil carbon content of 18 tonnes/ha in 2000, declining to 18 tonnes/ha by 2050 (emisión de 0,03 t C/ha/año).

EFFECT OF INORGANIC FERTILIZER. Al añadir fertilizantes inorgánicos se acentúa la pérdida (emisión) de OC del suelo (escenario 2).

EFFECT OF ORGANIC FERTILIZER. Al cambiar los fertilizantes inorgánicos por orgánicos la sitiuación mejora ligeramente la situación inicial (escenario 3).

ABANDONO DE RESTOS DE LAS COSECHAS

EFFECT OF FARMYARD MANURE Doubling the current annual input of FYM to 4–6 tonnes/ha (Scenario 4) without applying inorganic fertilizer has a marked effect on soil C: 0.27 tonnes/ha/year is sequestered in the next 50 years , with the system still not at a steady state. Similarly, RothC shows a continuing rise, reaching 28.3 tonnes/ha by the same date.

Effect of other organic inputs Adding only modest amounts of vermicompost (100 kg/ha) and green manure (250 kg/ha) in addition to the doubled FYM (Scenario 5) has a limited effect, while 2 tonnes/ha plant residues makes a bigger contribution, 0.4 tonnes/ha/year.

EFFECT OF TREES This farm has a capacity for introducing N-fixing trees such as Glyricidia, which creates Scenario 7 when added to the manure and plant residues. After 10 years, the trees are cut annually for wood. The result is a very large increase in soil CS of 0.9 tonnes/ha/year. This increase exceeds that which would be obtained by increasing the manure application by four times.

Summary The two soil carbon models are in fairly close agreement for this farming system. The current practice is nearly sustainable with only a small decline (< 2 percent) in soil C predicted over the next 50 years. However, cattle are currently being grazed on other land and, consequently, some C is effectively being mined from elsewhere. A modest increase in organic material would be required to replace the inorganic fertilizers currently used. Further organic inputs could increase soil CS substantially. Introducing trees is likely to have a marked effect on soil C and would simultaneously increase aboveground carbon storage. However, a greater proportion of trees may have been introduced to the model than would be feasible and, therefore, the degree of CS that is practicable for this farming system may be overestimated.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

8 Comportamientos del CH4 y N2O

77


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

Emisiones de pequeñas cantidades pero con alto poder de calentamiento.

Emisiones por:•CH4, estiércol, residuos ganaderos, incineraciones, suelos hidromórficos (5,5% del total emitido por las actividades agropecuarias). Cultivo de arroz (inundado) y turberas.• N2O, fertilizantes, estiércol, descomp. mat. org. (21,9%).

Se admite que puede representar hasta un 40% del total de las emisiones por las actividades agropecuarias

Pocas valoraciones cuantitativas, gases muy olvidados

78Protocolo de Kyoto destaca claramente que se requiere la disminución de los gases con efecto invernadero en su sentido global (sumas y restas de las emisiones de cada gas en términos de toneladas de Co2 equivalente). Algunos autores (Smith, Conen, 2004; Steinbach, Alvarez, 2006) destacan el importante efecto del NO2 en el efecto invernadero y cuestionan la eficacia de muchas medidas de fijación de C en los suelos agrícola a liberarse importantes cantidades de NO2.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O Procesos responsables de la emisión de N2O

-Nitrificación

Proceso microbiano oxidación del NH4 a NO3-

-Desnitrificación

Reducción del NO3- en N2O o N2 por las bacteria anaerobias.

Es el proceso más importante.

Influenciado por las disponibilidades de O, N y C.

También influye:

Humedad. Mucha más liberación en suelos inundados.

Textura (difusión de gases y accesibilidad de los microorganismos). Más liberación en suelos arenosos que en arcillosos.

pH. En los suelos ácidos se produce más liberación (menor disponibilidad de C y N para las enzimas desnitrificadoras).

79


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

80En Canadá se ha desarrollado un modelo para predecir las emisiones producidas de los tres gases principales con efecto invernadero (CO2, CH4 y N2O) para diferentes usos del suelo. The Canadian Economic and Emissions Model for Agriculture (CEEMA) is a linkage of the Canadian Regional Agricultural Model (CRAM) and a GHG emissions module that estimates agricultural emissions of CO2, N2O and CH4 for crop production, grazing lands, and livestock production. Emissions of the gases are expressed as their CO2 equivalents (CO2–Eq) based on 100-year warming potentials, which are one for CO2, 21 for CH4, and 310 for N2O.The model estimated that between 1990 and 2001.A COMENTAREmisiones CO2 controladas de +5,9 en 1990 a -6,1 en 2001 (Tg =millones de toneladas)Importantes emisiones de N2O ¡mayores, en CO2 equivalente) que las de CO2. Además van aumentando con el tiempo. Explicación, de 1990 a 2001 la agricultura canadiense ha implantado unas medidas efectivas (labranza cero, cultivos de cubierta y reducción del barbecho con suelo desnudo) que han pasado las emisiones netas de gases GHG de 20,1 en 1990 a 14,1 en 2001, pero estas técnicas aumentan la emisión de N2O (favorecen que haya mas materia orgánica en los suelo y al descomponerse emite N2O (ademas se ha aumentado la fertilización de os suelos con lo cual también se ha emitido mas N2O (en realidad las cantidades emitidas en toneladas de N2O son pequeñas, pero al pasarlas a tn de CO2 equivalente dan unas cifras muy altas ya que el poder de calentamiento de la atmósfera es de 320 veces mayor que el del CO2.El buen comportamiento de las emisiones de CO2 (por cierto si se quiere pasar a de toneladas de CO2 a toneladas de C hay que dividir por 3,67) casi se pierde por el consiguiente aumento de las emisiones de N2O.As a result, CO2 flux from soils declined from a net source of 5.9 Tg CO2–Eq yr−1 in 1990 to 0,4 in 1996 and a net removal of 6.1 Tg CO2–Eq yr−1 in 2001, a difference of 12.0 Tg CO2–Eq. Those same changes in land management caused a net increase in the emissions of the non-CO2 gases. Declining summerfallow (al disminuir la frecuencia de los periodos de barbecho con suelo desnudo durante los veranos) and increasing zero tillage acreage (desde 1990 a 2001) caused inputs of N fertilizer and N2O emissions from cropland soil to increase. Nitrous oxide emissions rose from 13.8 Tg CO2–Eq yr−1 in 1990 to 19,1 Tg CO2–Eq yr−1 in 2001, un aumento of 6,1 Tg CO2–Eq. EN RESUMEN: no nos emocionemos con el control del CO2 pues la podemos estar cagando con los otros dos gases GHG! Sobre todo por culpa de la ganadería.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O

81Si además de la actividad agrícola se incluye a la ganadería, la situación se complica.A COMENTARImportantes emisiones de CHa por la ganaderíaLas importantes emisiones de CH4 que se producía por la agricultura se producen igualmente por ganadería.Las emisiones de CO2 son mínimas en el caso de la ganaderíaEMISIONES GLOBALES (agricultura + ganadería)CO2, +4,8 en 1990 a -9,6 en 2001. Evolución periodo, -15,4 (bien por el CO2)CH4, +20,9 +23,0 -2,1 N2O, +27,5 +36,0 +8,5 (muy mal el N2O)

EMISIONES GLOBALES NETAS54,2 en 1990 a 49,4 en 2001, Evolución periodo considerado, se han dejado de emitir 4,8 millones de tn de CO2 eq. (hemos ganado por puntos y en el ultimo minuto!).EN RESUMEN: no nos emocionemos con el control del CO2 pues la podemos estar cagando con los otros dos gases GHG! Sobre todo por culpa de la ganadería.


1 Sum

idero

2

Conc

entra

cione

s 3

Téc

nicas

4

Poten

cial

5 Fac

tores

6

Inorg

ánico

7

Regio

nes

árida

s 8

CH 4 y

N2O Resumen

Los suelos cultivados españoles tiene del orden de 0,3 a 1 % de CO en vez de los 2 a 3 % de CO que tiene los suelos: Es decir, tienen de 1/7 a 1/3 de lo que podrían tener. Lo que representa que “tenemos el almacén vacío”.Se admite que en los próximos 25-50 años con un buen manejo de los suelos se podrían fijar del orden de 30-60 t/ha, lo que a nivel mundial (con unas 2.000 millones de hectáreas) representaría secuestrar 60.000 - 90.000 millones de t. Además de retener importantes cantidades de metano y óxidos de nitrógeno.

The global potential of SOC sequestration is merely 30–60 Pg C at the rate of about 0.9+-0.3 Pg C/year over the next 50 years. Despite the finite capacity, SOC sequestration is the most cost-effective strategy during the first half of the 21st century with numerous ancillary benefits.

Restauración de suelos degradadosPotencial enorme En cultivos 600 - 1.000 kg C/ha/añoEn pastos 110 - 3.040 kg/ha/año (on 3.460 Mha en el mundo)

Recuperación para bosques de suelos agrícolasPotencial enorme 800 - 1.200 kg C/ha/año

An important issue at hand is the ‘‘commodification’’ or ‘‘moneytization’’ of soil C. In fact, soil C is a new farm commodity that can be bought and sold like any other farm commodity (e.g., corn, soybean, meat, dairy or poultry). For soil C to be traded, bought and sold as any other farm commodity, there is a need for creation of a market, comprising buyers and sellers who trade C. Creation of an effective C market implies the following: (i) imposing a cap on industrial CO2 emissions with a quota system; (ii) assessing the societal value of soil C based on intrinsic properties (e.g., market value of N, P, K, S and water contained in soil humus) and ancillary benefits (e.g., improvement in water quality, reduction in sedimentation/siltation of waterways and reservoirs, biodegradation of pollutants); and (iii) imposing penalties on land managers who convert to soil degradative land uses. In addition to biophysical issues, creating an effective C market also implies addressing the human-dimensions issues. It is important to identify and implement policies that lead to adoption of the RMPs.

Según Lal para los suelos del mundo sin erosión se podría secuestrar del orden de 0,5 a 0,8 Pg C/año y para los erosionados 0,6 a 1,2 Pg C/año. Estima una media de 0,9 Pg C/año durante los próximos 50 años. Esta técnica sería muy efectiva para el siglo XXI pero no es un arma definitiva sino que debe considerarse como una estrategia muy útil como una primera medida para combatir el cambio climático mientras se buscan otras soluciones más definitivas.

82Coste tonelada de CEl Programa Europeo para el Cambio Climático ha fijado el secuestro de 1 tn de C con un precio de 73 euros (20 € por tonelada de CO2) y una hectárea de tierra agrícola podría representar un beneficio de 22€, aunque todavía no se han llegado a pagar estos precios.A modo de conclusión, la conversión de tierras agrícolas en praderas es la técnica más efectiva para el secuestro de C en los suelos. Se admite que unos valores de 16 a 19 Mt/año es un valor muy realista para los suelos de la UE durante el periodo fijado por el Protocolo de Kyoto y que equivale al 2% de las emisiones antrópicas de CO2.Además de los ahorros en CO2 por la agricultura hay que tener en cuenta que también se producen importantes ahorros en la emisión de los otros gases de efecto invernadero (importantes cantidades de metano, óxidos de N y CFCs. Alrededor de 1/3 de estos gases emitidos a la atmósfera lo hacen desde el suelo.El SCS es mayor en los trópicos y subtrópicos pues sus contenidos actuales de OC es bajo pues el clima es muy agresivo con altas temperaturas y abundantes lluvias (en estas condiciones de los trópicos, la velocidad de mineralización es rápida y la eficacia de la humificación baja) y además los agricultores no tiene recursos para los inputs. Por tanto el potencial de secuestro de carbono es estos suelos tan degradados es alta. Por ello debe considerase urgente su restauración.Grandes Diferenciales de Precios:Derechos de Emisión de la UE: 7 a 30 euros / tCO2e (spot y contratos a futuro) > derecho creado por gobiernosTransacciones de Proyectos: 3 a 10+ dollars / tCO2e (Contratos a futuro sobre volúmenes de CERs) > creados por proyectos

el suelo como moderador del cambio climáticoedafologia.ugr.es/gestionsuelos/grupoa/tema22.pdf ·...

Documents