Emisiones de CO 2 en Escenarios de Cambio de Uso de Suelo usando el modelo RothC en si8os de México

Transcripción

1 Sustentabilidad en Condiciones de Cambio Climá9co Emisiones de CO 2 en Escenarios de Cambio de Uso de Suelo usando el modelo RothC en si8os de México Lucila González Molina Sede regional: Centro

2 Introducción Incremento [CO2] de 270 a 379 ppm 50 % de emisiones proviene del CUS y ac9vidades agrícolas El C atmosférico es ½ y el de la vegetación 1/3 del que hay a un m de profundidad en el suelo. Influye en manejo de los sistemas, porosidad del suelo, reserva de N, P, K y S. Representa una estrategia para reducir el CO 2 atmosférico y mejorar la calidad del suelo

3 Los cambios del COS se dan en periodos > a 20 años (IPCC, 2007). Escasa información de COS en experimentos de larga duración (México <20 años) El modelo RothC 26.3 de Coleman & Jenkinson, 2005 En México se probo en sistemas agrícolas, forestales y praderas ( r de 0.81 a 0.96)

4 Captura y secuestro de carbono Captura es el captado por organismos autótrofos (fotosíntesis) y u9lizado en su metabolismo para la construcción de esqueletos hidrocarbonados. Es la transferencia de CO 2 atmosférico por las plantas y su almacenamiento como COS. Asociado con la fracción mineral del suelo y forma complejos órgano- minerales Captura y secuestro de carbono

5 Obje8vo Es9mar las emisiones de CO 2 edáfico y el potencial de secuestro del COS en escenarios de CUS de sistemas con vegetación secundaria a sistemas con labranza, matorrales, pas9zales, usando el modelo RothC.

6 Materiales y Métodos

7 ESTRUCTURA DEL MODELO ROTHC IOM =0.049*TOC Falloon et al. (1998) Material resistente a la descomposición (RPM) x = 1.67 ( exp( %clay)) CO 2 Residuos orgánicos Material de fácil Biomasa descomposición microbia (DPM) na (BIO) CO 2 DPM/RPM 1.44 Cul8vos y pas8zales cul8vados (59% DPM, 41% RPM) 0.67 Pas8zales y vegetación arbus8va 0.25 Bosques tropicales y caducifolios (20% DPM, 80% RPM) Humus (HUM) Materia orgánica inerte (IOM) BIO HUMUS

8 Información de entrada al RothC Precipitación (mm) Temperatura ( 0 C) Evaporación (mm) MVD/MVR (1.44 cul8vos y 0.25 bosques) Cobertura del suelo (0 ó 1) COS inicial (t/ha), Da, profundidad de muestreo. % de arcilla, MOI =0.049*COT C (t ha - 1 ) residuos vegetales (entrada y distribución) C (t ha - 1 ) abono (gallinaza, es8ércol et..) Historia del uso del suelo

9 Caracterís9cas generales de los si9os de estudio para la simulación del cambio de uso de suelo. Caracterís8cas/ Si8os Perote, Ver. Perote, Ver. Tlaxcala México- Hgo. S. Fe, Ver. La8tud norte 19 o 40' 19 o 26' 19 o 47' 19 o 43' 19 o 11' Longitud oeste 97 o o 11' 98 o 36' 99 o 19' 96 o 31' Al8tud (msnm) Núm. Est. climatológica Precipitación anual (mm) Temperatura media anual ( o C) Evaporación media anual (mm) Arcilla (%) Tipo de suelo Andosol ócrico Andosol Ócrico Feozem aplico Litosol Ver9sol pélico

10 Sistemas con vegetación secundaria BQVSa: Bosque de encino, con vegetación secundaria arbus9va, ubicado en los Estados de México e Hidalgo BQVSA: Bosque de encino, con vegetación secundaria arbórea, en Tlaxcala BPVSA: Bosque de pino, vegetación secundaria arbórea, en el Estado de Tlaxcala BPVSa: Bosque de pino, vegetación secundaria arbus9va, en Perote Veracruz SBC: Selva Baja Caducifolia, en Santa Fe, Veracruz

11 Sistemas de cambio de uso de suelo LT- R: Labranza tradicional, riego LC- R: Labranza de conservación, riego LT- T: Labranza tradicional, temporal LC- T: Labranza de conservación, temporal Matorral Pas8zal

12 Medición directa del COS El Cálculo de carbono se expresó como sigue: COS (t/ha)= Da (g/cm 3 ) x Pr(cm) x C (%)

13 Desempeño del RothC en sistemas de México SOC predicted (t/ ha) Agricultura+R y = 0.77x R² = Agricultura-R y = R² = SOC measured (t/ha) CT MIFT*m 100 LB*m 80 LB*p 60 Tm 40 To 20 Tav Po 90 ZTMwR ZTMmR 70 TTRR 50 (a) 30 TT MIFT*p AGR- LIN Tt Pt ZTMw-R (b) y = R² = y = 0.68x R² = 0.66 y = 0.92x R² = 0.93 Agostaderos Pastizales Bosques (c) (d) LF AF CA ACA B1 B2 B3 B4 B5 B6 B (e)

14 Procedimiento de simulación El modelo se ejecutó itera9vamente 10,000 años atrás con: COS de la MOI, la relación MVD/MVR y la entrada de C al suelo de los RV de la vegetación secundaria Se elaboraron escenarios de manejo del suelo con la matriz de CUS

15 Condiciones iniciales de simulación con el RothC en los sistemas con vegetación secundaria de los si9os de estudio Perote, Perote, Si8os Ver. Ver. Tlaxcala Méx.- Hgo Santa Fe, Ver. Sistemas BP VSA BP VSa BQ VSA BQ VSa SBC Variable b : COS (t ha - 1 ) MOI (t ha - 1 ) MVD/MVR RVsA (t ha - 1 ) Meses C. vegetal

16 Residuos vegetales aéreos y subterráneos de los sistemas con vegetación secundaria a los sistemas de cambio de uso de suelo Sistemas Residuos vegetales c Perote, Ver. Tlaxcala México- Hgo. Santa Fe, Ver. BQVSA a RVs RothC BQVSa BA/BS RVs RothC BPVSA BA/BS RVs RothC BPVSa BA/BS RVs RothC SBC BA/BS RVs RothC LT- R b BA Rto/IC (1)d 5.5/ / /0.4 Rastrojo (2) 0.18 BA 0.18 BA 0.18 BA BS Raíces (3) 0.15 BA 0.15 BA 0.15 BA LC- R BA Rto/IC 5.5/ / / 0.4 Rastrojo (2) 1.0 BA 1.0 BA 0.18 BA BS Raíces (3) 0.15 BA 0.15 BA 0.15 BA LT- T BA Rto/IC 3.5/ / / /0.4 Rastrojo (2) 1.0 BA 0.18 BA 0.18 BA 0.18 BA BS Raíces (3) 0.15 BA 0.15 BA 0.15 BA 0.15 BA LC- T BA Rto/IC 3.5/ / / /0.4 Rastrojo (2) 1.0 BA 1.0 BA 0.18 BA 0.18 BA BS Raíces (3) 0.15 BA 0.15 BA 0.15 BA 0.15 BA Pas8zal BA/BS/AO (4) PPN(1- %UPPN) e PPN(1- %UPPN) Matorral BA/BS (5) (6) (6)

17 Can9dad de residuos vegetales y abonos orgánicos en los sistemas de cambio de uso de suelo a simular con el modelo RothC. Si8os Perote Tlaxcala Méx- Hgo Santa Fe, Ver. Sistemas Residuos vegetales/abonos orgánicos (t ha - 1 año - 1 ) LT- R b LC- R LT- T LC- T Pas8zal 2.0/ /1.2 Matorral

18 Matriz de cambio de uso de suelo de los sistemas de vegetación primaria y secundaria labranza, pas9zales y matorrales, en los si9os de estudio. Si8os Perote/ Perote/ Tlaxcala/ Méx- Hgo/ Sistemas BPVSA a BPVSa BQVSA BQVSa LT- R b X X X X Santa Fe/SBC LC- R X X X X LT- T X X X X X LC- T X X X X X Pas8zal X X X Matorral X X

19 Ejemplo de archivos y escenarios

20 a BPVSa LT-R LC-R LT-T LC-T PASTIZAL b BPVSA LT-R LC-R LT -T LC-T PASTIZAL 180 SBC 80 BQVSA 110 BQVSa COS t ha c Años LC-T LT-T PASTIZA L d LT-T LC-T LT-R LC-R MATORRAL e LT-R_HGO LC-R_HGO LT-T_MEX LC-T_MEX MATORRAL Cambios de COS después del cambio de uso de suelo de sistemas de vegetación secundaria a sistemas de labranza, matorral o pas8zal en: (a) Perote, Veracruz; (b) Perote, Veracruz; (c) Santa Fe, Veracruz; (d) Tlaxcala; e (e) Hidalgo y México

21 80 BQVSA 300 BQVSA LT-T 250 LT-T COS Mg ha LC-T LT-R LC-R CO 2 Mg ha LC-T LT-R LC-R a Años MATORRAL b MATORRAL Cambios de COS después del CUS: (a) COS y (b) emisiones de CO2. Leyenda: Sistemas con vegetación secundaria: BQVSA=Bosque de encino, vegetación secundaria arbórea. Sistemas de cambio de uso de suelo: LT- R=Labranza tradicional, riego; LC- R=Labranza de conservación, riego; LT- T=Labranza tradicional, temporal; LC- T=Labranza de conservación, temporal.

22 Tasa de secuestro de carbono orgánico del suelo (COS) y emisiones de CO2 del suelo, después de 40 años de cambio de uso de suelo de sistemas na9vos a sistemas con labranza, pas9zales y matorrales Si8os/Sistemas a/b Perote/ Perote/ Tlaxcala/ Méx- Hgo/ Santa Fe/ BPVSA a BPVSa BQVSA BQVSa SBC Tasa de secuestro de COS (t ha - 1 año - 1 ) Vegetación na8va a LT- R b LC- R LT- T LC- T Pas8zal Matorral

23 Conclusiones Según las simulaciones con el RothC, el CUS de vegetación secundaria a los sistemas de labranza, matorrales o pas9zales, la LC bajo condiciones de riego o temporal fue la alterna9va más favorable para conservar los almacenes de COS y evitar el incremento en las emisiones de CO 2.