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