OPTIMIZAR EL USO DE NUTRIENTES ES EL NUEVO RETO DE NUESTRA AGRICULTURA. Rodney Thompson Dept. Agronomy, University of Almeria, Almeria, Spain

Transcripción

1 OPTIMIZAR EL USO DE NUTRIENTES ES EL NUEVO RETO DE NUESTRA AGRICULTURA Rodney Thompson Dept. Agronomy, University of Almeria, Almeria, Spain

2 Enfoque de la presentación Nitrógeno Debido al problema de lixiviación de nitratos Donde hay más presión legislativa Cultivos en suelo o Es donde hay más opciones para reducir la lixiviación de nitratos Fosforo, también es un problema importante Pero no tenemos tiempo En este momento, no hay tanta presión como con el N

3 Las dos caras del uso del N en agricultura 1. Componente fundamental de nuestro sistema de alimentación 2. La fuente de grandes fugas de N al medio ambiente y ecosistemas naturales con efectos negativos importantes al medio ambiente

4 Logros de la intensificación de la agricultura durante los últimos 60 años Grandes saltos en producción Se ha desarrollado la capacidad para alimentar a la población humana que ha tenido un crecimiento exponencial (hasta 7 mil millones) El enorme salto en productividad agrícola ha liberado a la población humana de la agricultura para hacer otras formas de trabajo En los países ricos, hay una gran abundancia y variedad de alimentos

5 Factores de intensificación responsables de estos logros Ingeniería Mecanización, invernaderos etc. Mejora genética variedades con resistencias, mayor rendimiento etc. Protección contra patógenos, malas hierbas etc. Riego Nitrógeno Se estima que el 40% del aumento productivo es atribuible al fertilizante N El uso del N es fundamental para: 1) Alimentar la población humana 2) Una alimentación amplia y barata 3) Nuestro estilo de vida

6 Marco para entender las dos caras del N Óptimo económico Aplicación de seguridad Pérdidas de N Rendimi -ento Suministro de N Desde suelo Desde abono mineral

7 Razones por las aplicaciones excesivas de N - varias incertidumbres Una carencia de N puede afectar fuertemente la rentabilidad de un cultivo Es difícil saber cual es el óptimo económico de un cultivo dado Hay variaciones con el ciclo de cultivo, clima, manejo del suelo, textura... Variaciones en la cantidad de N suministrado por el suelo N mineral presente en el suelo a inicio del cultivo N mineralizado desde la materia orgánica del suelo durante el cultivo Pérdidas de N desde la zona de las raíces durante el cultivo Considerando todos estos factores, es común aplicar N en exceso

8 Pérdidas de N y sus impactos ambientales Si hay exceso de N, hay pérdidas del N al medio ambiente e impactos ambientales Perdida de N Volatilización de NH 3 Emisión de N 2 O Escorrentía Impacto ambiental Eutrofización de ecosistemas terrestres Cambio climático (N 2 O es un gas del efecto invernadero) Eutrofización de agua superficial Lixiviación de NO - 3 1) NO 3- contaminación de acuíferos 2) Eutrofización de agua superficial En la producción de hortalizas en invernadero, la pérdida de N más importante es la lixiviación de NO 3 - Hay dos razones para que ocurra lixiviación de NO 3- desde los cultivos: 1) Exceso de N mineral en la zona de raíces 2) Drenaje, por exceso de riego

9 Lixiviación de nitratos

10 Contaminación de acuíferos con nitratos Fuentes de NO 3 - En ecosistemas naturales hay muy poca lixiviación de nitrato Los niveles naturales en acuíferos son normalmente <2.0 mg NO 3- L -1 La mayor fuente de nitrato que entra en los acuíferos procede de la agricultura intensiva, desde: El abono mineral El estiércol Condiciones favorables por lixiviación de NO 3- : exceso de N mineral en el suelo drenaje por riegos excedentarios o lluvia

11 Contaminación de aguas subterráneas con NO Preocupaciones 1) Aspectos de salud pública Metahemoglobinemia principal preocupación En combinación con nitrito (NO 2- ), la hemoglobina de los fetos y bebes de varios meses es incapaz de transportar el oxígeno conocido como el síndrome de los bebes azules NO 3- en agua puede convertir a NO - 2 es una enfermedad seria y potencialmente mortal 2) Eutrofización de agua superficial

12 Contaminación de cauces de agua superficiales por EUTROFIZACIÓN asociada con lixiviación de NO 3 - abono, estiércol Aplicación de N suelo Lixiviación de NO 3 acuífero Transporte de NO 3 - por el acuífero ríos, lagos, mar

13 Legislación Vigente Unión Europea Directiva de Nitratos Comunidad Autónoma de Andalucía Aguas subterráneas y superficiales Concentración umbral de NO 3- : 50 mg NO 3- /L En agua natural <2 mg NO 3- /L Zonas Vulnerables de Nitratos (ZVN) Con >50 mg NO 3- /L en acuífero Planes de Acción en las ZVN Manejo para reducir NO 3- contaminación Seguimiento de la concentración de NO 3 - Deben demostrar mejoras 22 Zonas Vulnerables de Nitratos (ZVN) en Andalucía

14 Legislación vigente Zonas Vulnerable Nitratos COMUNIDAD AUTONOMA DE ANDALUCIA BOJA Decreto 36/2008 de 5 febrero, se designan 22 Zonas Vulnerables de Nitratos en Andalucía 14

15 Zonas Vulnerables de Nitratos asociadas con el sistema de producción en invernaderos en Almería (BOJA, 2008) Zona 13 Zona 14 Zona 12

16 Implementación de la legislación en las ZVN En Holanda y Bélgica (Flandes) Implementación MUY FUERTE Todos los cultivos de sustrato con recogida de drenaje Para todos los cultivos en suelo Es obligatorio determinar el N mineral en suelo antes el cultivo Es obligatorio obtener y seguir un plan de abonado de N preparado para el cultivo y parcela Hay un límite establecido sobre la cantidad de N mineral residual en el suelo después un cultivo

17 Implementación de la legislación en las ZVN En España En ZVN donde hay pagos de PAC, los pagos de la PAC están vinculados a la implementación de las planes de acción Aparte de eso, hay legislación pero con poca implementación Los mensajes de Bruselas son: 1) Todos los países de la UE tienen la obligación de cumplir 2) España está en la lista RT comentario: el proceso es como un glaciar lento, pero se mueve Adicionalmente, hay que considerar la preocupación medioambiental de los consumidores del norte de Europa

18 El caso de Almería

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20 Flujos anuales en ecosistemas naturales 200 mm H 2 O 20 kg N ha -1 Flujos anuales en agricultura intensiva 500 mm H 2 O 800 kg N ha kg N ha -1 biomasa Ecosistema natural Sistema hortícola intensivo drenaje lixiviación drenaje lixiviación 20 mm H 2 O 0 kg N ha -1 Valores estimados por R. Thompson, Universidad de Almería 140 mm H 180 kg N ha -1 2 O Fuentes: a) Peña-Fleitas (2009) Proyecto Fin de Carrera, Universidad de Almería b) Jadoski y cols (2013) ver bibliografía

21 2007 Foto de R. Thompson, Universidad de Almería

22 2010 Estimación del drenaje en el Campo de Dalías Drenaje anual: 130 L/m 2 (28% del agua de riego) Concentración NO 3- (promedio): 600 mg NO 3- /L Fuente: Peña-Fleitas (2009) Proyecto Fin de Carrera, Universidad de Almería Foto de R. Thompson, Universidad de Almería

23 Albufera de Adra Foto de R. Thompson, Universidad de Almería

24 Lixiviación de NO 3- en Almería - Cuáles son las fuentes del NO 3-? Cálculo de drenaje y lixiviación de NO 3- para todo el Campo de Dalías Total anual Drenaje N lixiviado Total por unidad superficial 130 L/m kg N/ha Ratio suelo : sustrato 75 : : 40 (Fuente: Peña-Fleitas (2009) Proyecto Fin de Carrera, Universidad de Almería)

25 Cómo se puede asegurar la producción y reducir el uso de N y de riego? 1) Aplicando ningún o poco estiércol (reducir el exceso de N) 2) Optimizando el manejo del riego (menos drenaje) 3) Optimizando el manejo del N (reducir el exceso de N) 4) Aprovechando la alta capacidad técnica de los sistemas de fertiriego y riego por gotero

26 Cómo se puede asegurar la producción y reducir la perdida de N por lixiviación de NO 3-? 1) Ninguno o poco estiércol Foto de R. Thompson, Universidad de Almería Profundidad (dedos; cm) En construcción Tasa estiércol Tasa N 2 dedos 3 cm 300 m 3 /ha 3000 kg N/ha 4 dedos 6 cm 600 m 3 /ha 6000 kg N/ha Retranqueo Carillas, 2 dedos 70 m 3 /ha 700 kg N/ha Fuentes: a) Thompson y cols (2007) ver bibliografia b) Jadoski y cols (2013) ver bibliografia El límite en las ZVN es 170 kg N/ha/año

27 Cómo se puede asegurar la producción y reducir la perdida de N por lixiviación de NO 3-? 2) Optimización del manejo de riego (menos drenaje) A) Uso de tablas de Las Palmerillas o PrHo (programa informático) para determinar un plan de las necesidades de riego Tablas para todas las especies y fechas más comunes de plantación

28 Cómo se puede asegurar la producción y reducir la perdida de N por lixiviación de NO 3-? 2) Optimización del manejo de riego (menos drenaje) A) Uso de tablas de Las Palmerillas o PrHo (programa informático) para determinar un plan de las necesidades de riego Tablas para todas las especies y fechas más comunes de plantación PrHo: Programa informático muy práctico para estimar volúmenes diarios de riego

29 Cómo se puede asegurar la producción y reducir la perdida de N por lixiviación de NO 3-? 2) Optimización del manejo de riego (menos drenaje) A) Uso de tablas de Las Palmerillas o PrHo (programa informático) para determinar un plan de las necesidades de riego Tablas para todas las especies y fechas más comunes de plantación PrHo: Programa informático muy práctico para estimar volúmenes diarios de riego B) Uso de sensores de suelo para ayudar con el manejo de riego Se recomiendan los tensiómetros manuales Foto de R. Thompson, Universidad de Almería

30 Marco para entender las dos caras del N Manejo mejorado de N Óptimo económico Aplicación de seguridad Pérdidas de N Rendimi -ento Suministro de N Desde suelo Desde abono mineral

31 Manejo de N de Seguridad (Influido por INCERTIDUMBRE) Reemplazar INCERTIDUMBRE con INFORMACIÓN Manejo mejorado del N (Basado en INFORMACIÓN) Herramientas que nos dan INFORMATION de: Demanda por N del cultivo Suministro de N desde el suelo (todas las fuentes) Si el suministro de N es <, > o igual a la demanda

32 Mejora del manejo del N con el Balance de N En cada cultivo N insumos = N salidas INSUMOS SALIDAS Suelo: N mineral inicial (N min-ini ) N cultivo N (N cult ) N mineralizado de MO de suelo (N minz-mo ) N pérdidas (N perd ) N mineralizado de estiércol (N minz-est ) Suelo: N mineral final (N min-fin ) Fertilizante mineral de N (N fert ) Total Insumos de N Total Salidas de N N min-ini + N minz-mo + N minz-est + N fert = N cult + N perd + N min-fin Eficiencia (E) del uso de los insumos de N por el cultivo = N cult / Inputs Con un valor de E, podemos calcular N fert N fert = (1/E) * [N cult (N min-ini + N minz-mo + N minz-est )]

33 Balance de N Hay algunas variaciones en los detalles entre autores Siempre, en el cálculo de las necesidades de fertilizante nitrogenado se deben considerar todos las fuentes de N Se incluye una determinación del N mineral en el suelo a comienzo del ciclo El balance de N es la base de varios programas informáticos que calculan el fertilizante nitrogenado Ejemplos de estos programas: EU-Rotate_N (ver próxima presentación) VegSyst (programa de UAL y Las Palmerillas, en desarrollo)

34 3) Optimización del manejo de N Cómo se puede asegurar la producción y reducir la pérdida de N por lixiviación de NO 3-? Uso de modelos y programas informáticos para calcular necesidades diarias de N basados en el balance de N, por ej. EU-Rotate_N Sistemas de monitorización durante el cultivo para evaluar si el manejo es adecuado Ejemplo: sondas de succión para controlar la concentración de NO 3- en la solución de suelo Programa piloto en invernaderos comerciales en Almería IFAPA La Mojonera y 11 cooperativas importantes Sondas de succión con Cardy NO 3- metro para hacer análisis en campo Cardy metro Foto: IFAPA La Mojonera

35 Cómo se puede asegurar la producción y reducir la perdida de N por lixiviación de NO 3-? 4) Aprovechando la alta capacidad técnica de los sistemas de fertiriego y riego por gotero a) Se aplican nutrientes y riego en cantidades pequeñas y exactas b) Estas cantidades se aplican con alta frecuencia c) Se puede aplicar nutrientes y agua a la carta en acuerdo con las necesidades de los cultivos d) Con herramientas adecuadas para ayudar con el manejo de riego y N (y que estamos en invernadero), es el sistema mas idóneo

36 Después de los varios éxitos del sistema Almeriense, el próximo reto es el ajuste de la agricultura intensiva para minimizar pérdidas de nutrientes al medio ambiente GRACIAS POR VUESTRA ATENCIÓN

37 BIBLIOGRAFIA Granados García, M.R., Thompson, R.B., Fernández Fernández, M.D., Gázquez Garrido, J.C., Gallardo, M., Martínez Gaitán, C. (2008). Reducción de la lixivación de nitratos y manejo mejorado de nitrógeno con sondas de succión en cultivos hortícolas. Documento Técnico, Fundación Cajamar, Almeria. Jadoski, S., Thompson, R., Peña-Fleitas, M.-T., Gallardo, M. (2013). Regional N balance for an intensive vegetable production system in South-Eastern Spain. Book of Abstracts of International workshop on Nitrogen, Environment and Vegetables, Peña- Fleitas, M.T. (2009). Estimación a escala regional de los flujos de agua y la lixiviación de nitratos en el Campo de Dalías (Almería). Proyecto Fin de Carrera, Universidad de Almería. Thompson, R.B., Martínez-Gaitán, C., Gallardo, M., Giménez, C., Fernández, M.D. (2007). Identification of irrigation and N management practices that contribute to nitrate leaching loss from an intensive vegetable production system by use of a comprehensive survey. Agricultural Water Management, 89: