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  • 1. ReMSAE: Grupo de modelización de GEI y de la dinámica del N y C en sistemas de cultivo en España Doltra J.1, Sanz-Cobena A.2, Alvaro-Fuentes J.3, del Prado A.4, Tellez–Rio A.2, Plaza-Bonilla D.4, Gallejones P.5, Pardo G.5, Ortiz-González R.1 1Centro de Investigación y Formación Agrarias - CIFA, Cantabria 2Universidad Politécnica de Madrid - UPM, Madrid 3 Estación Experimental de Aula Dei -CSIC, Zaragoza 4 Universidad de Lleida – UdL, Lleida 5 Basque Centre for Climate Change - BC3, Bilbao III Workshop REMEDIA 10-11 Abril 2014, Valencia
  • 2. En esta presentación • Antecedentes • ReMSAE • Modelos - Sistemas agrícolas • Próximos pasos?
  • 3. Antecedentes • Para mitigar el cambio climático y los impactos asociados es particularmente importante reducir las emisiones en los sistemas agrícolas más extendidos y en áreas edafoclimáticas con más riesgo de emisiones de GEI mediante un óptimo manejo agronómico. • Necesidad de desarrollar/mejorar herramientas que ayuden a entender y cuantificar las diferencias en las emisiones de GEI ante distintas opciones de manejo de los sistemas de cultivo e identificar aquellas que conducen a la reducción de emisiones considerando la escala temporal. • Diferentes grupos en España están trabajando en la evaluación de flujos de N2O, CH4 y CO2 asociados a diferentes sistemas de cultivo y opciones de manejo mediante modelos de simulación basados en procesos.
  • 4. ReMSAE Objetivo Contribuir a la cuantificación de emisiones de GEI (N2O, CH4, CO2) de suelos agrícolas y a la identificación de estrategias agronómicas de mitigación en sistemas de cultivo españoles mediante modelos de simulación. Grupo de Modelización de GEI y de la dinámica del N y C en Sistemas Agrícolas Españoles I Workshop ReMSAE - marco de REMEDIA y GRA - (Bilbao, diciembre 2013)
  • 5. ReMSAE Grupo de Modelización de GEI y de la dinámica del N y C en Sistemas Agrícolas Españoles MODELO Origen Sistema y área investigada Grupo DAYCENT USA (CSU) Cereales - secanos valle del Ebro CSIC- EEAD DNDC USA (NHU) Cultivos y regadíos del centro peninsular UPM, BC3 FASSET DK (AU) Cultivos y praderas del Norte peninsular CIFA SIMSNIC ES (BC3) Cereales y praderas - País Vasco BC3 Abierto a otros sistemas de cultivo, modelos y áreas agro-climáticas Modelos, sistemas de cultivo y áreas geográficas en estudio
  • 6. Estructura modelo basados en procesos Temperature Rainfall Global radiation ET0 Water Organic Matter Inorganic Nutrients Transport Plant uptake Transport Soil Layer External Organic Matter MineralizationImobilization Transport Transport Denitrification Plant uptake Turnover INPUT Clima Suelo Manejo cultivo Agronómicos AmbientalesProcesos OUTPUT Sowing Soil tillage Fertilization Irrigation Residues management Bulk density Texture C content Ph FASSET Denitrification DOC NO3 - NO N2O N2 NO2 - nitrate denitrifier nitrite denitrifier N2O denitrifier DNDC Escala temporal (horaria, diaria, semanal, mensual, anual) Balances: N, C, Water Environmental dynamics: Drainage Leaching Mineralization Volatilization Gaseous emissions Carbon Yield Total biomass Crop residues Crop N Crop quality Crop dynamics Económicos
  • 7. Secanos valle del Ebro - DayCent: Localización: Senés de Alcubierre (valle del Ebro central). Pluviometría: 327 mm. ETo: 1197 mm. Textura del suelo (arena, limo, arcilla): 6, 63 y 31%. Tratamientos - Fertilización: control, tipo (orgánica con purín porcino de engorde y mineral) y dosis (control, 75 y 150 kg N ha-1). Metodología emisiones GEIs: Cámaras estáticas. Muestras a los 0, 30 y 60 min. 2 obs. por parcela Muestreos cada 2 semanas, durante la fertilización: -24h, 4h, 72 h.
  • 8. Emisiones acumuladas de N-N2O durante el año 2011 en el experimento de Senés bajo laboreo intensivo (grada de discos) y diferentes tipos de fertilización 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 0 75 Mineral 150 Mineral 75 Organic 150 Organic gN-N2Oha-1 Predicted Observed Secanos valle del Ebro - DayCent:
  • 9. Regadíos vega del Henares (Madrid)- DNDC: efecto manejo fertilización y riego sobre flujos GEI Localización del ensayo  finca experimental del IMIDRA, “el Encín” (Madrid) Ensayo de media duración  2007-2010 Suelo es un Calcic Haploxerepts (28% clay, 17% silt, 55% sand) Ensayos manejo (fertilización y riego): Dosis, tipo fertilizante, inhibidores actividad ureasa y nitrificación. Riego por aspersión Periodo de cultivo modelizado: 4 años Maíz  Urea (250 kg N ha-1); riego aspersión (630 mm) Plot 1 Plot 2 Plot 3 Amm S 2005 Control Urea Pig S Control Urea Pig S Control Urea 2008 Pig S 2002Maize Maize Maize Barley Barley Barley Fallow Fallow Fallow 2003Maize Maize Maize Barley Barley Barley Fallow Fallow Fallow 2004Potato Potato Potato Barley Barley Barley Fallow Fallow Fallow 2005Maize Maize Maize Barley Barley Barley Melon Melon Melon 2006Maize Maize Maize Barley Barley Barley Fallow Fallow Fallow 2007Onion Onion Onion Barley Barley Barley Fallow Fallow Fallow 2008Onion Onion Onion Melon Melon Melon 2009Maize Maize Maize 2010Maize Maize Maize
  • 10. Calibración emisiones N2O 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 kgN2O-Nha-1d-1 Dates 4 years measured Emisiones puntuales de N2O en cultivo de maíz irrigado (por aspersión) y fertilizado con urea en superficie (250 kg N ha-1) en el año 2010. DNDC Model
  • 11. FASSET: Diferentes áreas edafoclimáticas y agro-sistemas? Doltra J, Olesen JE, Báez D, Chirinda N. 2014. CropM Symposium, OSLO (Norway) – Mabegondo (Galicia, SP) • Av. T = 14.4 oC • Av. P = 1008 mm • Altitude = 58 m – Foulum (Jutlandia, DK) • Av. T = 7.3 oC • Av. P = 627 mm • Altitude = 38 m 0-25 cm texture Clay (%) pH SOM (%) Ntot % Mabegondo Silty loam 17.7 5.3 5.6 0.31 Foulum Loamy sand 8.8 6.5 3.8 0.18 CLIMASUELOSISTEMA CULTIVO Location System Crop Fertilization Amount kg N ha-1 Mabegondo (SP) Conventional Forage Maize mineral 200 Foulum (DK) Organic Arable Wheat/barley Pig slurry (digested) 165 Centro de Investigacións Agrarias de MabegondoCentro de Investigacións Agrarias de Mabegondo
  • 12. Flujo diario N2O-N g ha-1 Centro de Investigacións Agrarias de MabegondoCentro de Investigacións Agrarias de Mabegondo FASSET: Simulación de la dinámica del N y agua en el sistema suelo-planta JUT(DK) Soil NO3-N Soil NH4-N kg ha-1 WFPS Crop N JUT(DK) GAL(ES) GAL(ES) GAL(ES) Doltra J, Olesen JE, Báez D, Chirinda N. 2014. CropM Symposium, OSLO (Norway)
  • 13. 0 2 4 6 8 10 12Cropyield(tDMha-1) 2001 0 2 4 6 8 10 12 Cropyield(tDMha-1) 2002 0 2 4 6 8 10 12 Cropyield(tDMha-1) 2003 0 2 4 6 8 10 12 0 50 100 150 200 250 Cropyield(tDMha-1) N application rate (kg N ha-1) 2004 0 2 4 6 8 10 12 Cropyield(tDMha-1) 2006 0 2 4 6 8 10 12 Cropyield(tDMha-1) 2007 0 2 4 6 8 10 12 0 50 100 150 200 250 Cropyield(tDMha-1) N application (kg N ha-1) 2008 Validación Rendimiento Datos de 61 parcelas Diferentes zonas y años r2 = 0.7-0.93 SIMSNIC Model
  • 14. 0 50 100 150 200 N rate(kg N ha-1) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 tDMha-1yr-1 0 1 2 3 4 5 6 7 kgN2O-Nha-1yr-1 0 20 40 60 80 100 120 0 50 100 150 200 kgNO3 --Nha-1yr-1 N rate(kg N ha-1) (a) (b) Organic Mineral Sensibilidad Rendimiento Emisiones N2O Lixiviación SIMSNIC Model
  • 15. ValidaciónValidación Emisiones de N2O (mensuales) WFPS (diario) 0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 kgN2O-Nha-1 Simulated Observed 40N 100N 0 20 40 60 80 100 WFPS(%) Simulated Observed SIMSNIC Model
  • 16. Objetivos a abordar y posibles próximos pasos  Evaluar opciones de manejo agronómico que reduzcan las emisiones de GEI en los sistemas de cultivo – qué mejoras son necesarias en los modelos en nuestras condiciones? Otros modelos?  Datos experimentales para la validación y mejora de los modelos: Identificación de necesidades y limitaciones  Analizar la respuesta de los modelos en diferentes escenarios basados en factores agronómicos y ambientales ReMSAE Grupo de Modelización de GEI y de la dinámica del N y C en Sistemas Agrícolas Españoles
  • 17.  En base a los objetivos planteados – Qué modelos encajan mejor en diferentes situaciones? Existen sinergias? Explorar la inter-comparación (iniciativas internacionales AgMip, MACSUR.…)  Extender la modelización de GEI a un mayor número de sistemas agrícolas en España  Explorar “Upscaling”: de nivel de parcela al análisis local, regional y nacional de emisión de GEI. Posibilidades y limitaciones con los modelos de simulación  II Workhop ReMSAE en Madrid (junio 2014): abierto a todas aquellas personas interesadas en participar ReMSAE Objetivos a abordar y posibles próximos pasos Grupo de Modelización de GEI y de la dinámica del N y C en Sistemas Agrícolas Españoles
  • 18. Agradecimientos • CICYT: AGL2007-66320-CO2-02/AGR • CICYT: CGL2009-10176 (LANDGHG) • CICYT: AGL2010-22050-C03-02/AGR • CICYT: AGL2012-37815-C05-04 (NEREA-5) • DEFRA (UK): GRAMP • FACCE-JPI –COMET Global • Gobierno de Aragón – La Caixa: GA-LC-050/2011 • INIA: RTA2012-0065-C05-03 • OECD – CRP 2013: TAD/CRP JA00077691 • OECD – CRP 2013: TAD/CRP JA00077951 ReMSAE Grupo de Modelización de GEI y de la dinámica del N y C en Sistemas Agrícolas Españoles
  • 19. ReMSAE: Grupo de modelización de GEI y de la dinámica del N y C en sistemas de cultivo en España GRACIAS POR SU ATENCIÓN! III Workshop REMEDIA 10-11 Abril 2014, Valencia