Emisiones y captura de GEI en Sistemas Silvopastoriles de Colombia

Transcripción

1 Emisiones y captura de GEI en Sistemas Silvopastoriles de Colombia

2 Panamá O. Pacífico O. Atlántico Bogotá D.C. Venezuela Colombia, tiene una extensión terrestre de Km² ocupando el cuarto lugar entre los países de Suramérica, el séptimo en América y el número 25 del mundo. División Política: Departamentos (32) Ecuador Perú Brasil Población: habitantes (2017) Fuente: DANE, 2016

3 Colombia: país con alto porcentaje de su territorio en la cordillera Andina de Los Andes y Llanuras Orientales

4 Radiación solar y temperatura ambiental, apropiadas para la producción de Pasturas Tropicales Tipo C4

5 Colombia posee, desde Ecosistemas áridos (menor 500 mm/año), a Muy húmedos (mayor 7000 mm/año)

6 Gran variedad de pisos térmicos, permite la explotación de diferentes razas bovinas productoras de carne, leche y doble propósito. La Población Bovina en el país está constituida por animales (ICA, 2017). El 99,3 % en pastoreo libre. Fuente: ICA, 2017

7 La Población Bovina de Colombia, está distribuida en predios, ubicados principalmente en 9 departamentos de Antioquia, Córdoba, Casanare, Meta, Caquetá, Santander, Cesar, Magdalena, Cundinamarca, que agrupan el 63,84% de la población total nacional. Fuente: ICA, 2017

8 INVENTARIO NACIONAL Y DEPARTAMENTAL DE GASES EFECTO INVERNADERO COLOMBIA (2016) 3ra Comunicación Nacional Cambio Climático Inventario de emisión de GEI sigue las orientaciones metodológicas desarrolladas por el Panel Intergubernamental de Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés). EMISION DE GEI = Datos de actividad x Factor de Emisión

9 EMISION DE GEI = Datos de actividad x Factor de emisión Datos de actividad es la información del tamaño de la actividad generadora de la emisión. -Inventario de animales por grupo etario -Inventario de animales por especie y total EMISION DE GEI = Datos de actividad x Factor de emisión Factor de emisión es un valor representativo que relaciona la cantidad de un gas emitido a la atmósfera con el dato de actividad asociado a la emisión de dicho gas. -Nivel 1. Factor por defecto IPCC -Nivel 2. Factores propios, validadas por cada país -Nivel 3. Factores de mediciones directas, in situ Regiones ganaderas bovinas del país y para cada una aspectos técnicos como: producción y contenido graso de leche, peso típico y ganancia de peso de cada animal, digestibilidad de las pasturas y alimentos, % de natalidad y de preñez, temperatura promedio, oferta forrajera, entre otras. Fuente: IDEAM, 2016

10 La emisión de CH 4 procedente de la fermentación entérica se calculó en términos del contenido de energía bruta (EB) y la conversión de energía a metano (Y m ). La única propiedad del alimento considerada es la digestibilidad de la energía. El propósito de la la comunicación 4 del inventario de GEI de Colombia, para metano entérico es hacerlo con Nivel 3 (Factores de mediciones directos, in situ) En Colombia los inventarios de GEI, en el sector agropecuario se han efectuado con las metodologías propuestas por el IPCC (Tier 1, Tier2).

11 Emisiones de GEI en Colombia Nivel 2 (Tier 2) Total país: 258,8 Mton CO2 (eq) 1Mega - tonelada= ton Tier 2. Basado en la ingesta de EB. Implica conversiones a EM, ED y ENL, ER. Ym: factor de conversión en CH4, o sea % EB del alimento convertido en CH4. Total Sector Agropecuario: 67,3 Mton CO2 (eq) -26% Total Sector Ganadero: 20,7 Mton CO2 (eq)-31% Animales Bovinos Fuente: IDEAM, 2016

12 EMISIONES MUNDIALES DE GEI

13 Requisitos para tener inventarios ajustados a la realidad por país, in situ como sugiere el IPCC: Alta exactitud y precisión (IPCC, 2007). La identificación de las causas de variación en las emisiones constituyen el meollo del objetivo en el inventario (IPCC, 2007). Determinaciones de consumo total animal (Bajo pastoreo!. Marcadores externos e internos!!). Involucrar su validación bajo condiciones de campo (FE, Ym, EB%, Consumo) Línea base para el desarrollo e implementación de tecnologías para su mitigación. Políticas de estado!

14 Los GEI más relevantes en nuestros sistemas ganaderos e importantes para el Inventario Nacional y la Generación de Políticas orientadas a su mitigación-adaptación en Colombia GANADERIAS DP Y CARNE BAJO PASTOREO Inmovilización C*** CH4 entérico*** N2O**

15 Los GEI más relevantes en nuestros sistemas ganaderos e importantes para el Inventario Nacional y la Generación de Políticas orientadas a su mitigación-adaptación en Colombia GANADERIAS DE LECHE BAJO PASTOREO Inmovilización C*** N2O*** CH4 entérico**

16 Producto de la estrategia de este enfoque Balance de GEI en los diversos Sistemas Ganaderos del país bajo pastoreo: Determinante para: Tener la línea base real, paso necesario para la mitigación-adaptación Cuantificar huella de carbono kg, carne y/o L, leche Innovación orientada a productos con valor ambiental agregado (Sello verde) Productos con valor diferenciados (Exportación)

17 TECNICAS PARA LA ESTIMACION METANO ENTÉRICO Ecuaciones predictivas -IPCC- Tier 1, 2 y 3 TECNICAS PARA ESTIMAR LAS EMISIONES DE METANO ENTERICO Técnicas in vitro TÉCNICA DE GASES ANKOM RF RUSITEC Técnicas in vivo JAULAS RESPIROMÉTRICAS POLITÚNEL LASER TÉCNICA SF6 GREENFEED

18 Técnicas in vivo JAULAS RESPIROMÉTRICAS POLITÚNEL LASER TÉCNICA SF6 GREENFEED Limitaciones para condiciones de pastoreo (Trópico) Cámaras respirométricas, referencia mundial emisiones CH4 entérico y heces Los animales no pastorean libremente. Restricción de movimiento-adaptación. Capacidad limitada de animales en estudio. Altos costos de construcción y mantenimiento de las cámaras. Suzuki et al, 2007; Bhatta et al, 2007; Storm et al, 2012

19 Técnicas in vivo Técnica del Politúnel (Polietileno) Lockyer and Jarvis, 1995; Murray et al., POLITÚNEL LASER TÉCNICA SF6 GREENFEED Limitaciones para condiciones de pastoreo (Trópico) -Modificación hábitos de pastoreo vs confinamiento (Estructura pastura/ Selectividad/Consumo en pastoreo) -Poco apropiado para comparar el uso de tratamientos dietéticos, pasturas -Emisiones menores vs cámaras respirom. Denmead et al, 1998; Leuning et al, 1999; Lockyer and Champion, 2001.

20 Técnicas in vivo JAULAS RESPIROMÉTRICAS TÚNEL LASER TÉCNICA SF6 GREENFEED Técnica del gas trazador Hexafluoruro de Azufre (SF6) Johnson and Johnson, 1994; Pinares-Patiño and Clark, 2008 Limitaciones para condiciones de pastoreo (Trópico) El SF 6 es un GEI con alto potencial de calentamiento. Adiestramiento de los animales y manipulación en campo (estandarización). Altos costos de construcción e implementación. Lockyer and Champion, 2001; Machmuller y Hegarty, 2005

21 Sistema silvopastoril con Leucaena + Eucaliptus grandis Fuente: Cipav, 2014.

22 Producción diaria de metano en novillas de raza Lucerna consumiendo 100% de pasto estrella (Cynodon plectostachyus) o una mezcla de 74% de estrella y 26% de leucaena (Leucaena leucocephala), Valle del Cauca, Colombia. Técnica politúnel Parámetro G + L G Metano, g/animal/día) 149,4 144,9 Metano, % MS Ingerida 2,46 2,95 Metano, % MO Ingerida 2,72 3,27 Metano, % MS Fermentada 4,10 a 6,29 b Energía perdida en CH4, Mj/día/Animal 8,24 7,99 Energía perdida en CH4, % EB consumida (Ym) 7,92 9,42 Consumo de MS, kg/día 5,61 a 4,71 b G +L = Cynodon plectostacyus, 74% + Leucaena leucocephala, 26% cv Cunnigham. G = Cynodon plectostacyus sólo, 100%. Columnas con igual letra no difieren según Tukey (P<0,05) Fuente: Molina et al, Livestock Science. 185:

23 Consumo, producción diaria de metano y Ym, en novillas de raza Lucerna consumiendo diversas dietas silvopastoriles de gramíneas solas o en mezcla con leucaena (Leucaena leucocephala), Valle del Cauca, Colombia. Técnica politúnel SSP (Dietas) Experimento 1 Estrella + Guinea (T1) Consumo (g/kg PM) Metano (L/día) Metano (g/kg MSC) Ym (%) 96,5 b 243,1 27,0 a 9,09 a Estrella + Guinea + Leucaena (T2) 118,7 a 228,5 20,6 b 6,74 b Experimento 2 Estrella sola (T3) 78,9 b 205,1 30,8 9,42 Estrella + Leucaena (T4) 95,9 a 211,5 26,6 7,95 T1 = Pastura estrella, Cynodon plectostachyus (46%) + Pastura guinea, Megathyrsus maximus (54%) T2 = Pastura estrella (31%) + Pastura guinea (43%) + Leucaena, Leucaena leucocephala (27%) T3 = Pastura estrella, Cynodon plectostachyus (100%) T4 = Pastura estrella (75%) + Leucaena, Leucaena leucocephala (25%). Columnas con igual letra no difieren según Tukey (P<0,05) Fuente: Molina et al, INTA-Argentina Actas

24 Sistema silvopastoril con Botón de Oro (Tithonia diversifolia) + Maderables (Acacia mangium; Eucaliptus grandis)

25 Características físicas y climáticas en dos experimentos para la determinación de las emisiones in vivo de metano en sistemas de producción con y sin inclusión de Tithonia diversifolia. Técnica politúnel Características Experimento 1 Experimento 2 Ubicación, Departamento Antioquia (Centro) Cesar (Norte) Altitud, msnm Zona de Vida o Agroecológica BmH-MB Bs-T Temperatura media, C Precipitación media, mm Humedad relativa, % Raza de bovinos Holstein (533 ± 81 Kg) Brahaman (168 ± 12 Kg) Fuente: Molina et al, INTA-Argentina Actas

26 Consumo, emisiones de metano entérico, Ym y CO2 equivalente en dos experimentos en dos zonas de vida, en sistemas de producción con y sin inclusión de Tithonia diversifolia. Técnica politúnel Tipo de experimento Experimento 1* Experimento 2** T1 T2 T1 T2 CMS (kg/día) Metano (L/día) Metano (g/kg CMS) Ym (%) CO2eq/L ó GD (kg) 9,64 b 284,9 b 21,7 6,89 0,45 12,12 a 368,8 a 21,9 7,02 0,43 3,95 185,3 34,9 11,43 22,32 a 3,71 169,2 32,8 10,74 4,89 b * T1= Kikuyo (P. clandestinum) 91% + Suplemento 9%; T2= Kikuyo 63% + Suplemento 7% + Botón de oro (T. diversifolia) 30%. ** T1= B. decumbens 100%; T2= B. decumbens 66% + Botón de oro 34%. Columnas con igual letra en la columna no difieren según Tukey (P<0,05) Fuente: Molina et al, INTA-Argentina Actas

27 Técnica del gas trazador Hexafluoruro de Azufre (SF6) Johnson and Johnson, 1994; Pinares-Patiño and Clark, 2008

28 CONSTRUCCION DE COLLARES

29 CONSTRUCCION TUBOS DE PERMEACIÓN

30 Costo construcción: 40% menos (USA) LLENADO TUBOS DE PERMEACION CON SF6

31 DETERMINACION DE LAS TASAS DE LIBERACION EN TUBOS DE PERMEACION CON SF6

32 Fuente: Giraldo et al., 2016

33 Emisiones de metano entérico y Ym en dos tratamientos bajo pastoreo, con y sin suplemento de aceite de coco en la raza Holstein. Técnica SF6. TRATAMIENTO* Metano (L/An/Día) Ym (%) Kikuyo + Urea +Melaza 196,8 a 7,53 a Kikuyo + Urea + Melaza + 5% Aceite coco 118,6 b 4,08 b * Novillas raza Holstein PV= 200±6 kg; 12,5 meses de edad Promedios seguidos de letra distinta son diferentes, Tukey P<0,05 Fuente: Angarita et al, Corpoica

34 SISTEMAS SILVOPASTORILES EN COLOMBIA

35 CALLEJÓN de PASTURA Gramínea + Leguminosa (30-40 m) FRANJA DE ÁRBOLES Tres bolillo 2x2 ó 3x3 (4-6 m)

36 ARBOLES Efectos del animal a los árboles Efectos del árbol a los animales ANIMALES Efectos del árbol a la pastura Efectos del animal a la pastura Efectos de la pastura al animal PASTURA SILVOPASTOREO

37 CAPTURA O INMOVILIZACION DE CARBONO EN SSP Biomasa aérea Pastura (aérea) Hojarasca + MM P1 P2 Biomasa de raíces Compartimientos de carbono en SSP P3 Carbono en el suelo Pastura (raíces)

38 INMOVILIAZACION o CAPTURA DE CARBONO EN SUELOS Y RAICES - BARRENO DE GOLPE (Root Auger Eijkelkamp)- Técnica menos invasiva)

39 Determinación del IMA de C. Uso Microdendómetro (Técnica nivel de precisión de 0,001 cm)

40 Apeo de árboles para la determinación de biomasa (C almacenado). Uso ecuaciones Alométricas (Fuste) y de Conicidad (Raíces).

41 Estimación de los modelos Alométricos de biomasa para las especies de árboles: Acacia decurrens, Acacia mangium y Guazuma ulmifolia, con sus respectivos parámetros estadísticos. Modelo Alométrico (Especie Árbol) N EEα EEβ CME R² BT =0,2201 x D 2,2416 (Acacia decurrens) 8 0,3653 0,1389 0,0634 O,97 BT =0,1278 x D 2,3635 (Acacia mangium) 25 0,1912 0,0876 0,1331 0,93 BT =0,9669 x D 2,1767 (Guazuma ulmifolia) 14 0,4736 0,2084 0,1073 0,89 Giraldo et al, 2014

42 Captura (Stock) y flujo de C en silvopastoreo (Acacia decurrens + Pennisetum clandestinum), en dos densidades de árboles y pastura tradicional en sistema ganadería de leche, Santa Elena, Colombia (2200 msnm). t C/ha a, b (P<0.05) 300 SSP (AD) SSP (BD) ST a a Flujo de Carbono en Heces (tc/vaca/ha/año) AD = 0.50 a BD = 0.47 b T = 0.48 b b ARBOLES PASTO SUELO TOTAL

43 Captura (Stock) y flujo de C en silvopastoreo (Acacia mangium + Brachiaria humidícola), en dos densidades de árboles y pastura tradicional en sistema ganadero de DP, Caucasia, Colombia (150 msnm). t C/ha SSP (AD) SSP (BD) ST a Flujo de Carbono en Heces (tc/novillo/ha/año) AD = 0.24 a BD = 0.21 b T = 0.21 b a a, b (P<0.05) b 0 ARBOLES PASTO SUELO TOTAL

44 Captura (Stock) y flujo de C en silvopastoreo (Guazuma ulmifolia + Brachiaria arrecta), en dos densidades de árboles y pastura tradicional en sistema ganadería de carne, Carepa, Colombia (50 msnm). t C/ha a, b (P<0.05) a SSP (AD) SSP (BD) ST b Flujo de Carbono en Heces (tc/novillo/ha/año) AD = 0.56 a BD = 0.53 b T = 0.52 b ARBOLES PASTO SUELO TOTAL c

45 Captura de carbono en un arreglo silvopastoril de Eucaliptus tereticornis + Megathyrsus maximus, manejado bajo dos cargas animales contrastantes. San Sebastián de buena Vista, Magdalena, Colombia ( ). Tratamiento (Carga Animal) Cantidad de C (Ton/Ha) Suelo Pastura* Árboles* Total Carga Alta (3,5 UA/Ha) 65,98 a 12,06 b 78,71 a 156,75 a Carga Baja (2,0 UA/Ha) 68,08 a 12,80 a 81,07 a 161,95 a Promedios con igual letra no son diferentes, según Tukey (P<0.05). * Parte aérea + raíces.

46 Captura de carbono en varios arreglos silvopastoriles con Eucaliptus tereticornis, manejados en rotación con carga animal 3,5 UA/Ha. Montes de María-Bolívar, Colombia ( ). Tratamiento (Arreglo Silvopastoril) T1= Brachiaria híbrido, cv Mulato II + Cajanus cajan CIAT T2= Brachiaria híbrido, cv Mulato II + Cajanus cajan CIAT 913 T3= Brachiaria brizantha, cv Toledo + Cajanus cajan T4= Brachiaria brizantha, cv Toledo + Cajanus cajan CIAT 913 Cantidad de C (Ton/Ha) Suelo Pastura* Árboles* Total 82,47 a 16,25 b 94,13 a 192,85 a 83,25 a 16,19 b 97,48 a 196,92 a 75, 58 b 12,94 c 82,56 b 171,08 b 76,27 b 12,90 c 84,36 b 173,84 b T5= Testigo local (Megathyrsus maximus solo) 70,28 c 16,74 a - 87,02 c Promedios con igual letra no son diferentes, según Tukey (P<0.05). * Parte aérea + raíces.

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48 Captura de carbono en dos arreglos silvopastoriles con Eucaliptus tereticornis, manejados en rotación con carga animal 3,5 UA/Ha. Chibolo, Magdalena. ( ) Tratamiento (Arreglo silvopastoril) A1= Eucalyptus tereticornis + pasto guinea (Megathyrsus maximus) + leguminosa arbustiva (Leucaena. leucocephala) + leguminosa rastrera (Pueraria phaseoloides). A2= Eucalyptus tereticornis + pasto humidícola (Brachiaria humidícola) + leguminosa arbustiva (Cajanus cajan + leguminosa rastrera (Arachis pintoi). Promedios con igual letra no son diferentes, según Tukey (P<0.05). Cantidad de C (Ton/Ha) Suelo Pastura* Árboles* Total 100,21 a 18,23 b 110,32 a 228,76 a 91,65 b 21,64 a 100,75 a 214,04 b * Parte aérea + raíces.

49 Balance de carbono (Ton/Ha) en diferentes sistemas ganaderos en clima cálido (150 msnm), Bh-T. Caucasia, Colombia) Sistema Captura carbono (tc) Emisiones metano (tco2eq) Balance (tco2eq) Sin árboles 38,07 16, ,75 SSP (190 árboles/ha)* 65,79 11, ,55 (60%) SSP (100 árboles/ha)* 70,59 11, ,53 (63%) * B. humidícola + A. mangium Carga Animal: 2,0 UA/ha PV=380kg

50 Balance de carbono TCO 2 eq/ha en diferentes sistemas ganaderos clima frío (2600 msnm), Bh-MB (Sta Elena) SISTEMA Captura carbono (tco2) Emisiones metano (tco2eq) Balance (tco2eq) Sin árboles (testigo) 154,22 14, ,11 SSP (1100 árboles/ha) 160,08 7, ,82 (80,4%) SSP (550 árboles/ha) 151,11 5, ,59 (75,3%) * P. clandestinum + A. decurrens Carga Animal: 3,2 UA/ha PV=570kg

51 Captura de carbono, incremento medio anual (IMA), emisiones de metano entérico, y balance de gases efecto invernadero (GEI), en dos arreglos silvopastoriles con Eucaliptus tereticornis, manejados en rotación con carga animal 3,5 UA/Ha. Chibolo, Magdalena. Colombia. Tratamiento (Arreglo Silvopastoril) A1= Eucalyptus tereticornis + pasto guinea (Megathyrsus maximus) + leguminosa arbustiva (Leucaena. leucocephala) + leguminosa rastrera (Pueraria phaseoloides). A2= Eucalyptus tereticornis + pasto humidícola (Brachiaria humidícola) + leguminosa arbustiva (Cajanus cajan + leguminosa rastrera (Arachis pintoi). Promedios con igual letra no son diferentes, según Tukey (P<0.05). * IMA=Incremento medio anual captura de carbono en los árboles. Cantidad de CO 2 eq (Ton/Ha) Captura C IMA* Emisión CH 4 Balance GEI 228,76 a 14,65 a 12,34 a +216,42 a 214,04 b 14,09 a 13,12 a +200,92 a

52 L. Alfonso Giraldo V. Gracias