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 sueloControl de malas hierbas, plagas y enfermedadesMejora calidad sueloReciclaje de nutrientesReducir la lixiviación de nitratos

IntroduccciónCultivos cubierta

Cultivos de cobertura

Cover crops

Tipos y terminología

Cultivos cubierta Cover crops

Aporte nutrientes y materia orgánicaControl erosión Control lixiviación

Cultivos captura

Catch crops

Abonos verdes

Green manure

AQUIFER

Cash crop: Maize Cash crop: Maize

Spring Summer Autumn Winter Spring SummerRAINFALL

Intercrop period: Fallow

Inorganic N (NO3-, NH4

+..) Inorganic N (NO3-, NH4

+..)

NitrateLeachedNitrateLeached

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 TajoClima: 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 ~ 8Alto a medio C orgánico y carbonatosTextura: franco arcillo limosoBuena permeabilidad

Materiales y métodos• Diseño experimental

Cover crops

2006 2007

Maize Cover crops Maize Cover crops Maize

2008 2009 2010

Oct Oct Oct Oct Ap 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 fertilization140 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

ResultadosN2O periodo intercultivo

-4

-2

0

2

4

6

8

10

mg

N-N

2O/m

2

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 Oct Ap Ap Ap Ap

Cover crops

• Gral: Bajas

• Desnitrigicación

• Veza: leguminosa

ResultadosCO2 periodo intercultivo

-40

-20

0

20

40

60

80

100

g C-

CO2/

m2

Testigo Cebada Veza Suelo desnudo Colza

CB > VZ > CO ≈ T ≈ SDCebada: mayor biomasa radicular

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

mg

C-CH

4/m

2

Testigo Cebada Veza Suelo desnudo Colza

ResultadosCH4 Periodo intercultivo

VZ > SD > CO ≈ CB >T

VZ: Mayor N min, competencia nitrificación vs oxidación CH4

ResultadosAcumuladas N2O periodo cultivo maíz

0

5

10

15

20

25

30

35

Testigo Suelo desnudo Cebada Veza Colza

mg

N-N

2O/m

2

sin residuo enterrado con residuo enterrado

b b

ab ab

ab

ab

a

a

bb

Emisiones bajas (IPCC): desnitrificación + lixiviación + cultivo

Resultados

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Testigo Suelo desnudo Cebada Veza Colza

g C-

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˂ IPCC2007 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