1. May cover crops affect GHG emissions
in irrigated cropping systems?
Zaragoza, 13 de Abril de 2013
Equipo de trabajo ETSI Agrónomos (UPM):
• COAPA: A. Sanz-Cobeña, S. García Marco, A.
Vallejo
• Agsystems: M. Quemada, J.L. Gabriel
2. • Cultivos introducidos para cubrir el suelo durante el
tiempo o en el espacio en el que no es protegido por el
cultivo principal.
• Pretenden aumentar la sostenibilidad del sistema de
cultivo, sin buscar a priori un beneficio económico
• Beneficios:
Control erosión suelo
Control de malas hierbas, plagas y enfermedades
Mejora calidad suelo
Reciclaje de nutrientes
Reducir la lixiviación de nitratos
Introduccción
Cultivos cubierta
3. Cultivos de cobertura
Cover crops
Tipos y terminología
Cultivos cubierta Cover crops
Aporte nutrientes y
materia orgánica
Control erosión Control lixiviación
Cultivos captura
Catch crops
Abonos verdes
Green manure
4. AQUIFER
Cash crop: Maize Cash crop: Maize
Spring Summer Autumn Winter Spring Summer
RAINFALL
Intercrop period:
Fallow
Inorganic N (NO3
-
, NH4
+
..) Inorganic N (NO3
-
, NH4
+
..)
Nitrate
Leached
Nitrate
Leached
Fuente: UCL. Earth and Life Institute
5. RAINFALL
Cash crop: Maize Cash crop: Maize
Spring Summer Autumn Winter Spring Summer
AQUIFER
Intercrop period:
Catch crop
Nitrate LeachedNitrate Leached
Inorganic N (NO3
-
, NH4
+
..) Inorganic N (NO3
-
, NH4
+
..)
Organic Nitrogen
Fuente: UCL. Earth and Life institute
6. Cultivos cubierta y emisiones de GEI
• Efecto de rotaciones leguminosa-cereal sobre
dinámicas N y C en suelos (Berntsen et al., 2006;
Olesen et al., 2007).
• CC y emisión de GEI: Información limitada, escasa y
muy específica: leguminosas en climas templados.
• Efecto no significativo de CC sobre emisiones de N2O
(Baggs et al., 2000; Chirinda et al., 2010; Pappa et al.,
2011).
8. Localización: “La Chimenea” Aranjuez, Valle del Tajo
Clima: Mediterráneo seco, monoxeric (Junio-Septiembre)
• Temperatura media: 20.5 ºC, máxima ,14 ºC & mínima 6.5 ºC
• Precipitación media: 450 mm
• ETo=753 mm
Materiales y métodos
La Chimenea
Suelo
pH ~ 8
Alto a medio C orgánico y carbonatos
Textura: franco arcillo limoso
Buena permeabilidad
9. Materiales y métodos
• Diseño experimental
Cover crops
2006 2007
Maize Cover crops Maize Cover crops Maize
2008 2009 2010
Oct Oct Oct OctAp Ap Ap Ap
Cover crops
• Suelo: humedad, temp., NMIN (NH4
+
+ NO3
-
) (intervalo 0.2 m).
• Maíz: rendimiento, biomasa aérea, N absorbido.
• GEI: N2O, CO2, CH4.
• Drenaje y NO3
-
lixiviado.
• Variables meteorológicas (Temp aire., pp, ET0, etc.)
Maize harvest
(29th
September)
Cover crop broadcast
(5th
October)
Gliphosate application
(18th
March)
Cover Crop period 2009-10
Maize harvest
(7th
October)
Maize Crop period 2010
Maize
sowing
(13th
April)
Cover crop
incorporation
(12th
April)
1st
N fertilization
140 kg N ha-1
(NH4NO3)
(27th
May)
P and K
Fertilization
(120 kg ha-1
)
2nd
N fertilization
70 kg N ha-1
(NH4NO3)
(29th
June)
10. • Tratamientos :
- Periodo intercultivo (otoño-invierno)
Rape3Barley3Rape2
BF+N3 Barley2
Barley1
Rape1
BF+N1
BF+N2
Vetch3
Vetch2
Vetch1
BF-N4
BF-N3
BF-N2
BF-N1
VZ 3
VZ 1
CO 3
SD 2
CB 2
SD 1
CB 3
VZ 2
SD 3
CB 1
CO 2
CO 1
T 3
T 4
T 2
• CO: colza (Brassica
napus L.)
• VZ: veza (Vicia villosa
L.)
• CB: cebada
(Hordeum vulgare L.)
• SD: suelo desnudo
• T: testigo
• Diseño experimental
11. • Tratamientos :
- Periodo cultivo de maiz (primavera-verano)
Rape3Barley3Rape2
BF+N3 Barley2
Barley1
Rape1
BF+N1
BF+N2
Vetch3
Vetch2
Vetch1
BF-N4
BF-N3
BF-N2
BF-N1
VZ 3
VZ 1
CO 3
SD 2
CB 2
SD 1
CB 3
VZ 2
SD 3
CB 1
CO 2
CO 1
T 3
T 4
T 2
• Diseño experimental
• CO: colza (Brassica
napus L.)
• VZ: veza (Vicia villosa
L.)
• CB: cebada
(Hordeum vulgare L.)
• SD: suelo desnudo
• T: testigo
12. Resultados
N2O periodo intercultivo
-4
-2
0
2
4
6
8
10
mgN-N2O/m2
Testigo Cebada Veza Suelo desnudo Colza
VZ > SD > CO ≈ CB >T
Cover crops
2006 2007
Maize Cover crops Maize Cover crops Maize
2008 2009 2010
Oct Oct Oct OctAp Ap Ap Ap
Cover crops
• Gral: Bajas
• Desnitrigicación
• Veza: leguminosa
15. Resultados
Acumuladas N2O periodo cultivo maíz
0
5
10
15
20
25
30
35
Testigo Suelo desnudo Cebada Veza Colza
mgN-N2O/m2
sin residuo enterrado con residuo enterrado
b b
ab ab
ab
ab
a
a
b
b
Emisiones bajas (IPCC): desnitrificación + lixiviación + cultivo
17. Conclusiones
• Diferencias entre CC significativas en periodo intercultivo.
• Vz y Cb mayores emisiones N2O y CO2 (75 y 47% Control).˃
• La fertilización aumentó emisiones de N2O en todos los
casos.
• Solamente la incorporación de Cb y Co incrementó
emisiones N2O (40 y 17%).
• Las emisiones totales de N2O de lo esperado en cultivos˂
fertilizados (0.09 FE IPCC˂ 2007 EF=1.25).
• La incorporación de residuos de CC aumentó la respiración
del suelo 21-28% (Cb y Co).
• Flujos acumulados de CH4 0.˂
Indicar con frase y foto de cámaras donde se producen nuetsras medidas de GEI y que otros parámetros se midieron
En la diapositiva se puede observar la disposición de los tratamientos durante el periodo intercultivo Se realizaron 3 replicas por tratamiento y los tratamiento fueron los siguientes: Como cultivos captura: colza, veza y cebada un tratamiento denominado suelo desnudo que se ha caracterizado por tener cubierta vegetal pero que en el cultivo de maiz anterior recibió la misma fertilización que el resto de las parcelas un tratamiento testigo sin cubierta vegetal y sin fertilización nitrogenada. Los circulos en rojo representan las cajas estáticas a través de las cuales se ha realizado el muestreo de los GEI. 2 cajas por parcela.
Durante el periodo intercultivo, en una parte de la parcela se realizó la incorporación del residuo al suelo (representado con la franja de color rosa) y en la otra parte de las parcelas el residuo se retiró. Las lineas verdes representan las líneas de siembra del maíz. Las cajas se dispusieron entre líneas. En estas parcelas, exceptuando en los testigos, se aplicó fertilización NPK, con 150 kg N/ha
A continuación paso a exponer los resultados obtenidos: Se ha estudiado el efecto sobre N2O, CH4 y CO2 y sobre pero solo se van a presentar los resultados del efcto de las cubiertas vegetales sobre el N2O. En esta gráfica se representan los flujos acumulados de N2O (en mg N/m2) en función del tiempo durante el periodo intercultivo . Se puede observar que las emisiones están influenciadas por el tipo de cultivo captura utilizado: aqullos suelos que recibieron fertilización N en el cultivo de maíz anterior (todos menos el testigo emiten más N2O) y comparando las cubiertas vegetales, la veza (leguminosa) en rojo es el tratamiento que más óxido nitroso acumula, mientras que Se observa que en las condiciones en las que se realizó el experimento y durante el periodo intercultivo la veza (una leguminosa) y el suelo sin cubierta vegetal (SD) producen mayores emsiones de N2O que el resto de los tratamientos Tanto la CO como la CB durante este periodo se podrían utilizar como estrategia de mitigación con respecto a este GEI. vetch is a legume that fixes atmospheric N 2 resulting in a lower uptake of residual N and soil mineral N accumulation (Gabriel and Quemada, 2011).
En cuanto al CO2 (se incluye respiración del suelo y fotosíntesis de la planta) la CB y VZ
Durante este periodo y en las condiciones en las que se realizó el experimento la acumulación de los gases se ve influenciada por la fertilización y por la incorporación del residuo. La incorporación del residuo de cb y colza debe estimular el desarrollo y actividad de los microorganismos dando lugar a una mayor acumulación de N2O.
