ReMSAE: Grupo de modelización de GEI y de la dinámica del N y C en sistemas de

cultivo en EspañaDoltra 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, Cantabria2Universidad Politécnica de Madrid - UPM, Madrid3 Estación Experimental de Aula Dei -CSIC, Zaragoza 4 Universidad de Lleida – UdL, Lleida5 Basque Centre for Climate Change - BC3, Bilbao

III Workshop REMEDIA10-11 Abril 2014, Valencia

En esta presentación

• Antecedentes• ReMSAE• Modelos - Sistemas agrícolas• Próximos pasos?

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.

ReMSAE

ObjetivoContribuir 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)

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

Estructura modelo basados en procesos

TemperatureRainfall

Global radiation ET0

Water

Organic Matter

Inorganic NutrientsTransport

Plant uptakeTransport

Soil Layer

ExternalOrganicMatter

MineralizationImobilization

Transport

TransportDenitrificationPlant uptake

Turnover

INPUT

Clima

Suelo

Manejo cultivo

Agronómicos

AmbientalesProcesos

OUTPUT

SowingSoil tillageFertilization

IrrigationResidues

management

Bulk densityTexture

C contentPh

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:

DrainageLeaching

MineralizationVolatilization

Gaseous emissionsCarbon

YieldTotal biomassCrop residues

Crop NCrop quality

Crop dynamics

Económicos

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 parcelaMuestreos cada 2 semanas, durante la fertilización: -24h, 4h, 72 h.

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 75 Mineral 150 Mineral 75 Organic 150 Organic0

200

400

600

800

1000

1200

1400

PredictedObserved

g N

-N2O

ha-

1

Secanos valle del Ebro - DayCent:

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 2005Control Urea Pig S Control Urea Pig S Control Urea 2008 Pig S

2002Maize Maize Maize Barley Barley Barley Fallow Fallow Fallow2003Maize Maize Maize Barley Barley Barley Fallow Fallow Fallow2004Potato Potato Potato Barley Barley Barley Fallow Fallow Fallow2005Maize Maize Maize Barley Barley Barley Melon Melon Melon2006Maize Maize Maize Barley Barley Barley Fallow Fallow Fallow2007Onion Onion Onion Barley Barley Barley Fallow Fallow Fallow2008Onion Onion Onion Melon Melon Melon2009Maize Maize Maize2010Maize Maize Maize

Calibración emisiones N2O

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

kg N

2O-N

ha-1

d-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

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

CLIM

ASU

ELO

SIST

EMA

CULT

IVO Location System Crop Fertilization Amount

kg N ha-1

Mabegondo (SP) Conventional Forage

Maize mineral 200

Foulum (DK) Organic Arable

Wheat/barleyPig slurry (digested) 165

Centro de Investigacións Agrarias de MabegondoCentro de Investigacións Agrarias de Mabegondo

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-NSoil NH4-N kg ha-1

WFPSCrop N

JUT(DK)

GAL(ES) GAL(ES)

GAL(ES)

Doltra J, Olesen JE, Báez D, Chirinda N. 2014. CropM Symposium, OSLO (Norway)

0

2

4

6

8

10

12C

rop

yiel

d (t

DM

ha-

1 ) 2001

0

2

4

6

8

10

12

Cro

p yi

eld

(t D

M h

a-1 ) 2002

0

2

4

6

8

10

12

Cro

p yi

eld

(t D

M h

a-1 ) 2003

0

2

4

6

8

10

12

0 50 100 150 200 250

Cro

p yi

eld

(t D

M h

a-1 )

N application rate (kg N ha-1)

2004

0

2

4

6

8

10

12

Cro

p yi

eld

(t D

M h

a-1 )

2006

0

2

4

6

8

10

12

Cro

p yi

eld

(t D

M h

a-1 ) 2007

0

2

4

6

8

10

12

0 50 100 150 200 250

Cro

p yi

eld

(t D

M h

a-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

0 50 100 150 200N rate (kg N ha-1)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

t DM

ha

-1 y

r-1

0

1

2

3

4

5

6

7

kg N

2O-N

ha

-1 y

r-1

0

20

40

60

80

100

120

0 50 100 150 200

kg N

O3--

N h

a-1yr

-1

N rate (kg N ha-1)

(a) (b)

Organic Mineral

Sensibilidad

Rendimiento

Emisiones N2O

Lixiviación

SIMSNIC Model

ValidaciónValidación

Emisiones de N2O (mensuales)

WFPS (diario)

0,0

0,4

0,8

1,2

1,6

2,0kg

N2O

-N h

a-1Simulated

Observed

40N 100N

0

20

40

60

80

100

WF

PS

(%)

Simulated

Observed

SIMSNIC Model

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

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

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

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 REMEDIA10-11 Abril 2014, Valencia