Antonio Vallejo García. Catedrático de Universidad

Dpto. Química y Tecnología de Alimentos- UPM

Claves para rebajar emisiones de N2O

y NH3 en cultivos

La ineficiencia del Nitrógeno

Fertilizante

producido

Fertilizante

aplicado

N en

cultivo

N en

pienso

N

consumido

-6 -47

100 4794 431

-27-16

Solo 4% del nitrógeno del fertilizante acaba en la

carne que comemos! El resto se pierde al medio

ambiente.

El destino del nitrógeno del fertilizantes

ATMÓSFERA

SUELO

AGUAS

SUBTERRÁNEAS

N orgánico

NH3

N amoniacal

NH3 xNH4

N nítrico

NO3-

Mineralización

Lixiviación

N inorgánico

Fijación N2

Nitrificación

Volatilización

Inmovilizacion

Contaminación

Desnitrificación

Absorción

Deposición

95-99% N del suelo

N2O, NO, N2

N2O

GAS de

EFECTO

INVERNADERO

REDUCE el

OZONO en la

estratosfera

6 % de los GEI

antropogénicos

Influencia en el inventario de GEI

Afectan a la huella de C de los alimentos

IMPORTANCIA DE LAS EMISIONES DE GEI

Implicaciones en el sector Privado: huella de C de los productos

agroalimentarios

CO2: 1

N2O: 298

CH4:24

Potencial de calentamiento global (CO2eq)

Paso de N-NH3 desde la disolución del suelo (o desde el

propio fertilizante) a la atmósfera circundante.

VOLATILIZACIÓN DE NH3

Aplicación de NH4

+ (o urea) NH3(gas, en aire)

NH4+ intercambiable NH4

+(solución) NH3(solución) NH3(gas, en suelo)

OHNHOHgNH 2433 )(

LEGISLATION: GOTHENBURG PROTOCOL (1999)

300

320

340

360

380

400

420

440

1990 1995 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

kt NH3 Techo de emisión NH3 (kt)

- Spanish annual emission of NH3 (kt) between 1990-2007 (blue line): 427 kt

- National emission target according to the Gotheburg Protocol (red line): 353 kt

European Community emission inventory report 1990–2007

PRODUCCIÓN Y CONSUMO DE N2O EN EL SUELO

10

Factores que influyen en los procesos de Nitrificacion y

Desnitrificacion

- Humedad del suelo, WFPS 55-

60%

- Aireacion del suelo

- Temperatura 27-30ºC

-Presencia NH4+ a través de

fertilizantes

- WFPS > 60%

- Aporte Corg soluble

- Aporte NO3-

- pH

-Temperatura (30ºC)

NO3- NO2

- NO N2O N2

Emisión en condiciones aerobias Emisión en condiciones anaerobias

NITRIFICACIÓN DESNITRIFICACIÓN

NO N2O NO N2O

Norg NH4+ NO2

- NO3-

Abono

orgánico o2 o2o2

o2

lluvia

Prop. Físicas:

-Temperatura

- Humedad

-Aireación

Prop. Químicas:

- N disponible

- C disponible

Factores climáticos:

- Lluvías

-Temperaturas

Prácticas Agrícolas:

- Laboreo

- Rotación de cultivos

- Riego

-Fertilizantes

- Estiércol

Estos procesos microbianos dependen

de la compleja interacción entre

Fig. Gases producidos durante la desnitrificación de un suelo

fertilizado con nitrato. Experimento realizado por Bergstermann et al.

(2011) ( Colaboración COAPA- Rothamthed-UK)

CUANTIFICACIÓN DE LA EMISIÓN DE N2O

Se aplica un factor de emisión (EF) = 1% del N aplicado al suelo (mineral, orgánico)

(Países con escasa información. Se incluye España actualmente)

TIER 1 (IPCC)

Cada país puede establecer sus propios índices adaptados a condiciones específicas (manejo, cultivo, condiciones edafoclimáticas)

Sólo algunos países están en esta fase

TIER 2 (IPCC)

N2O EF:

EF(%)= (N2O trat. – N2O control)*100/ N aplicado

Qué es factor de emission (EF) y como se

calcula?

POTENCIAL MITIGADOR DE EMISIONES(PRINCIPALES MEDIDAS)

Ajustar la dosis de

fertilizante a las

necesidades de la planta

Mejorar el uso del agua

en el riego

Rotación de cultivos- uso

de leguminosas

Utilización de

inhibidores de la

actividad ureasa y de

la nitrificación

0.0 0.80.4 1.2

Factor de emisión(%)

IPCC Tier I

valor por

defecto

A manta (14)

surco (27)

goteo (52)

aspersión (45)

Valor medio EF para cultivos

mediterráneos(223)0.5 ± 0.1

0.9 ± 0.2

0.5 ± 0.3

0.5 ± 0.4

0.2 ± 0.5

Secano (62)

Irrigado (138) 0.6 ± 0.1

0.3 ± 0.2Secano <450 (38)

Secano >450 (24) 0.3 ± 0.3

0.2 ± 0.3

Manejo del agua

Cayuela et al., 2017

Tipo de cultivo

0.0 0.80.4 1.2

Factor de emisión(%)

IPCC Tier I

Cereal invierno (53)

arroz(14)

otros (33)

Valor medio cultivos

mediterraneo (200)0.5 ± 0.1

0.5 ± 0.3

0.2 ± 0.5

0.3 ± 0.2

0.5 ± 0.4Perenne (19)

0.6 ± 0.3

Maiz (47)

Horticultura (34)

0.8 ± 0.3

OPORTUNIDAD PARA EL SECTOR

• Los cereales de invierno y en general los

cultivos de secano de zonas mediterráneas

producen menos emisiones de N2O que los

de zonas más húmedas

• Implica: Una huella de C menor que la que

producen cereales de otras zonas

europeas.

OPORTUNIDAD PARA EL SECTOR

• Los cultivos irrigados tienen emisiones de

N2O mayores que los de secano pero

estrategias basadas en riego por goteo son

claramente mitigadoras.

• Implica: Nuestro sector hortícola puede ser

competitivo a nivel de sostenibilidad

cuando utiliza riego por goteo –

fertirrigación.

Fig. Mediana de múltiples ensayos en campo de

emisiones de N2O (Bowman et al. 2002)

Manejo de la dosis de N

Dosis de N aplicada

La relación no es lineal, depende de la dosis y del

exceso de N en el suelo.

van Groenigen et al., 2010

↑ dosis de N

exceso de N en el suelo

↑emisión de N2O

RETOS CIENTÍFICO-TÉCNICOS PARA LOS PRÓXIMOS AÑOS

-Implementar prácticas agrícolas que

afecten a las emisiones y seleccionar

aquellas que combinen mitigación-

rendimiento-calidad.

0.0 0.80.4 1.2

Factor de emisión(%)

IPCC Tier I

Organico líquido(30)

Organico solido (24)

Mezcla (22

sintético (124) 0.5 ± 0.1

0.5 ± 0.4

0.2 ± 0.3

0.8 ± 0.3

Inhibidores (23) 0.1 ± 0.3

100-400 kg N/ha(145)

>400 kg N/ha (15) 0.8 ± 0.5

0.5 ± 0.1

<100 kg N/ha (40)0.2 ± 0.3

Tipo fertilizante

Dosis de

aplicación

Tipo de fertilizante

INHIBIDORES DE LA NITRIFICACIÓN

• DCD (Diciandiamida)

• DMPP (3,4-dimetilpirazol fosfato)–

Forma de aplicarlo:

Se usa mezcla urea o fertilizante amónico con IN

Se mezcla el inhibidor con el purín en el tanque antes de

aplicar.

EFECTO DE APLICACIÓN DE IN EN PURINES

Emisión de N2O en maiz. LFPS es purín de cerdo, LFPS es purín de cerdo con inhibidor de la nitrificación

(Guardia et al. 2016)

ROTACIÓN DE LEGUMINOSAS

•Solo contabiliza si se usa

como abono verde

VOLATILIZACIÓN DE AMONIACO-MEDIDAS CON TÉCNICAS MICROMETEREOLOGICAS

MITIGACIÓN DE NH3 EN FERTILIZANTESCOMO UREA

Inhibidores de la ureasa Incorporación de urea

al suelo

0-5

cm

7.5

8.0

8.5

9.0

9.5

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5

7.9max pH

pH

Days

9.5max pH

UI+Urea

Baja emisión NH3 gas95%NH4

5%NH3

39%NH4

61%NH3

urea: Alta emisión NH3 gas

Efecto de los IU en el pH durante hidrolisis

VOLATILIZACIÓN DE UREA CON O SIN INHIBIDOR DE LA UREASA

OTRAS MEDIDAS MITIGADORAS

• Riego inmediatamente después de la aplicación

de urea.

• Enterrrado del fertilizante.

0.0

4.0

8.0

12.0

16.0

20.0

0 100 200 300 400 500 600 700

KgN

H3-N

ha

-1

time (h)

Surface

Injected

APLICACIÓN DE PURINES

Sanz-Cobena et al.,.

~ 75% mitigación

EMISIONES DE AMONIACO EN ESPAÑA

Muchas gracias

por su atención