Ozono y nitrógeno, dos factores que interactúan en la producción vegetal

Transcripción

1 Ozono y nitrógeno, dos factores que interactúan en la producción vegetal Victoria Bermejo-Bermejo, S. Elvira, H. Calvete-Sogo I. González-Fernández, J. Sanz, H. García-Gómez, I. Rábago, F. Valiño, R. Alonso Ecotoxicología de la Contaminación Atmosférica Departamento de Medio Ambiente CIEMAT

2 El ozono troposférico Gas efecto invernadero Gas elevada capacidad oxidante Elevada fitotoxicidad Afecta amplias zonas rurales/ forestales En España se sobrepasan de forma crónica los umbrales de O 3 para la protección de la vegetación (DE Calidad aire) Niveles de ozono en Europa Niveles de ozono en España Gabrielsen et al., 2009 UNEP, 2002 EEA, 2015 (MAGRAMA, 2013) < 3 ppm.h 3-9 ppm.h > 9 ppm.h Umbrales de protección para vegetación (Directiva Calidad Aire 2008/50/CE): Valor objetivo (2010) 3-meses AOT40 9 ppm.h Objetivo a largo plazo 3-meses AOT40 3 ppm.h

3 El ozono troposférico Gas efecto invernadero Gas elevada capacidad oxidante Elevada fitotoxicidad Afecta amplias zonas rurales/ forestales En España se sobrepasan de forma crónica los umbrales de O 3 para la protección de la vegetación (DE Calidad aire) Niveles de ozono en Europa Niveles de ozono en España Gabrielsen et al., 2009 UNEP, 2002 EEA, 2015 (MAGRAMA, 2013) < 3 ppm.h 3-9 ppm.h > 9 ppm.h Umbrales de protección para vegetación (Directiva Calidad Aire 2008/50/CE): Valor objetivo (2010) 3-meses AOT40 9 ppm.h Objetivo a largo plazo 3-meses AOT40 3 ppm.h

4 Ciemat Ciemat Foto: CIEMAT CEAM Foto: CIEMAT Foto: CIEMAT Foto: CEAM Foto: CIEMAT Sensibilidad de los cultivos al ozono (CLRTAP 210, rev 1016) Judía var. Lit Sandía var. Toro SENSIBLES Guisante Judía Batata Nabo Trigo Alfalfa Cebolla Lechuga Acelga Espinaca Sandía Lechuga var. Romana Naranjo Ciruelo Pascícolas anuales MODERADAMENTE SENSIBLES Remolacha Colza Maíz Arroz Patata Cebada Tomate Olivo MODERADAMENTE RESISTENTES Avena Viña TOLERANTES Fresa Lechuga var. Romana Tabaco var. Well W3 Foto: CIEMAT Tomate var Tiny Tim Trifolium striatum

5 Grados Brix Efectos directos del ozono: reducción de producción y calidad Alteración del metabolismo del C y N Perdida de clorofilas Reducción g s Incremento respiración Activación sistema antioxidante Alteración tasa C/N TOMATE: Número de frutos Aire Filtrado Aire No Filtrado Aire No Filtrado+O 3 Perdida de producción Alteración fenología Reducción de la calidad 6 5,5 5 4,5 4 3,5 3 TOMATE: Grados Brix Aire Filtrado Aire No Filtrado Aire No Filtrado +O Cosechas parciales (g) TOMATE: Peso de frutos Aire Filtrado Aire No Filtrado Aire No Filtrado+O 3-18% Número de frutos Días desde Emergencia AF NF NF+ C. TEMPRANAS C. TARDÍAS

6 Grados Brix Efectos directos del ozono: reducción de producción y calidad Alteración del metabolismo del C y N Perdida de clorofilas Reducción g s Incremento respiración Activación sistema antioxidante Alteración tasa C/N TOMATE: Número de frutos Aire Filtrado Aire No Filtrado Aire No Filtrado+O 3 Perdida de producción Alteración fenología Reducción de la calidad 6 5,5 5 4,5 4 3,5 3 TOMATE: Grados Brix Aire Filtrado Aire No Filtrado Aire No Filtrado +O Cosechas parciales (g) TOMATE: Peso de frutos Aire Filtrado Aire No Filtrado Aire No Filtrado+O 3-18% Número de frutos Días desde Emergencia AF NF NF+ C. TEMPRANAS C. TARDÍAS

7 Efectos directos del ozono: diferencia de sensibilidad entre variedades Triticum aestivum TRIGO BLANDO Incremento O 3 Antiguas: Ninguna sensible Modernas: 3 sensibles: Califa Sur>Berdun>Arthur Nick>Nogal (CIEMAT Data)

8 Efectos directos del ozono: diferencia de sensibilidad entre variedades Triticum aestivum TRIGO BLANDO Incremento O 3 Antiguas: Ninguna sensible Modernas: 3 sensibles: Califa Sur>Berdun>Arthur Nick>Nogal (CIEMAT Data)

9 RWC (%) Efectos indirectos del ozono TOMATE: % infección virus mosaico (%) 100 Aire filtrado de ozono Aire no filtrado de ozono Aire no filtrado + 40 ppb ozono * * * * Predisposición ataques de patógenos ,94 0,92 0,9 0,88 0,86 0,84 0,82 0,8 0,78 0,76 0,74 Abril Mayo Junio Julio Agosto Modern CVs Medium-age CVs Old CVs (Porcuna, 1997) TRIGO BLANDO: Contenido hídrico relativo (RWC) FA NFA NFA+ NFA++ (CIEMAT Data) Reducción de tolerancia al estrés hídrico Mayor efecto en variedades modernas

10 RWC (%) Efectos indirectos del ozono TOMATE: % infección virus mosaico (%) 100 Aire filtrado de ozono Aire no filtrado de ozono Aire no filtrado + 40 ppb ozono * * * * Predisposición ataques de patógenos ,94 0,92 0,9 0,88 0,86 0,84 0,82 0,8 0,78 0,76 0,74 Abril Mayo Junio Julio Agosto Modern CVs Medium-age CVs Old CVs (Porcuna, 1997) TRIGO BLANDO: Contenido hídrico relativo (RWC) FA NFA NFA+ NFA++ (CIEMAT Data) Reducción de tolerancia al estrés hídrico Mayor efecto en variedades modernas

11 Interacción Ozono x Nitrógeno N compensa los efectos de concentraciones moderadas de ozono El ozono reduce el efecto de la fertilización con N FA NFA NFA+ NFA++ + O 3 PASTIZAL ANUAL: Producción g dw m N0 N20 N40 Incremento N Calvete-Sogo et al. (2014)

12 Interacción Ozono x Nitrógeno N compensa los efectos de concentraciones moderadas de ozono El ozono reduce el efecto de la fertilización con N FA NFA NFA+ NFA++ + O 3 PASTIZAL ANUAL: Producción g dw m N0 N20 N40 Incremento N Calvete-Sogo et al. (2014)

13 Interacción Ozono x Nitrógeno: heterogeneidad de respuesta entre especies HERBÁCEAS ANUALES: Biomasa aérea ** ns * ns O 3 y N modulan: Estructura Biodiversidad Calidad forraje ** ** - O 3 + O 3 - N + N Calvete-Sogo et al., (2016)

14 Interacción Ozono x Nitrógeno: heterogeneidad de respuesta entre especies HERBÁCEAS ANUALES: Biomasa aérea ** ns * ns O 3 y N modulan: Estructura Biodiversidad Calidad forraje ** ** - O 3 + O 3 - N + N Calvete-Sogo et al., (2016)

15 Interacción Ozono x Nitrógeno Briza maxima: Contenido C y N Trifolium striatum: Biomasa raíz %N N 0 Kg/Ha N 20 Kg/Ha N 40 Kg/Ha C/N Incremento N O 3 limita el efecto fertilizador del N en crecimiento de raíz Fertilización elevada INTENSIFICA efectos del O 3 en raíces CFA NFA NFA+ NFA++ Incremento O 3 O 3 reduce contenido en N en raíz Fertilización elevada de N MITIGA los efectos del O 3 en contenido C, N en raíces (Sánchez-Martín et al., en revisión)

16 Interacción Ozono x Nitrógeno Briza maxima: Contenido C y N Trifolium striatum: Biomasa raíz %N N 0 Kg/Ha N 20 Kg/Ha N 40 Kg/Ha C/N Incremento N O 3 limita el efecto fertilizador del N en crecimiento de raíz Fertilización elevada INTENSIFICA efectos del O 3 en raíces CFA NFA NFA+ NFA++ Incremento O 3 O 3 reduce contenido en N en raíz Fertilización elevada de N MITIGA los efectos del O 3 en contenido C, N en raíces (Sánchez-Martín et al., en revisión)

17 Interacción Ozono x Nitrógeno mg N-N 2 O m N0 25 N20 20 N PASTIZAL ANUAL: Emisiones N 2 O El ozono incrementa las emisiones de N 2 O del suelo La estacionalidad de las emisiones depende de los niveles de O 3 y N 5 0 FA NFA NFA+ NFA++ + Incremento O 3 (Sánchez-Martín et al., en revisión)

18 Interacción Ozono x Nitrógeno mg N-N 2 O m PASTIZAL ANUAL: Emisiones N 2 O + O 3 N0 N20 N40 N-0= background N-40=40 kg N ha -1 El ozono incrementa las emisiones de N 2 O del suelo La estacionalidad de las emisiones depende de los niveles de O 3 y N 5 0 FA NFA NFA+ NFA++ + Incremento O 3 (Sánchez-Martín et al., en revisión)

19 Instalación Experimental de Cámaras Descubiertas del CIEMAT (Ubicación: Finca experimental agrícola La Higueruela MNCN/CSIC) Gracias por su atención AGRISOST, CAM ECLAIRE- EU FP7 RESPIRA LIFE13 ENV/ES/ Cargas y Niveles Críticos, MAGRAMA Entrada nutrientes Lago Sanabria, CEDEX

20 Instalación Experimental de Cámaras Descubiertas del CIEMAT (Ubicación: Finca experimental agrícola La Higueruela MNCN/CSIC) Sistema Experimental: Cámaras de Techo Descubierto Tratamientos de ozono: AA = Parcela sin cámara FA = Aire Filtrado NFA = Aire no filtrado (ambiente) NFA+ = Aire no filtrado + 20 ppb O 3 NFA++= Aire no filtrado + 40 ppb O 3