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
• 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
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
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
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
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).
Objetivos
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
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)
• 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
• 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
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
Resultados
CO2 periodo intercultivo
-40
-20
0
20
40
60
80
100
gC-CO2/m2
Testigo Cebada Veza Suelo desnudo Colza
CB > VZ > CO ≈ T ≈ SD
Cebada: mayor biomasa radicular
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
mgC-CH4/m2
Testigo Cebada Veza Suelo desnudo Colza
Resultados
CH4 Periodo intercultivo
VZ > SD > CO ≈ CB >T
VZ: Mayor N min, competencia nitrificación vs oxidación CH4
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
Resultados
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Testigo Suelo desnudo Cebada Veza Colza
gC-CO2/m2
sin residuo enterrado con residuo enterrado
Acumuladas CO2 periodo cultivo maíz
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.˂
Gracias por su atención

4 sanz cobeña

  • 1.
    May cover cropsaffect 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 introducidospara 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 Covercrops 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: MaizeCash 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: MaizeCash 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 yemisiones 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).
  • 7.
  • 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 TestigoCebada 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
  • 13.
    Resultados CO2 periodo intercultivo -40 -20 0 20 40 60 80 100 gC-CO2/m2 TestigoCebada Veza Suelo desnudo Colza CB > VZ > CO ≈ T ≈ SD Cebada: mayor biomasa radicular
  • 14.
    -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 mgC-CH4/m2 Testigo Cebada VezaSuelo desnudo Colza Resultados CH4 Periodo intercultivo VZ > SD > CO ≈ CB >T VZ: Mayor N min, competencia nitrificación vs oxidación CH4
  • 15.
    Resultados Acumuladas N2O periodocultivo 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
  • 16.
    Resultados 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Testigo Suelo desnudoCebada Veza Colza gC-CO2/m2 sin residuo enterrado con residuo enterrado Acumuladas CO2 periodo cultivo maíz
  • 17.
    Conclusiones • Diferencias entreCC 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.˂
  • 18.
    Gracias por suatención

Notas del editor

  • #12 Indicar con frase y foto de cámaras donde se producen nuetsras medidas de GEI y que otros parámetros se midieron
  • #13 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.
  • #14 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
  • #15 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).
  • #16 En cuanto al CO2 (se incluye respiración del suelo y fotosíntesis de la planta) la CB y VZ
  • #18 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.