Modelación de la emisión de gases de efecto invernadero derivada de la aplicación de excretas bovinas en el suelo

Abstract

RESUMEN: En Colombia, la actividad ganadera reviste gran importancia desde el punto de vista económico, donde tienen una representación del 1,6% del PIB nacional y un 24,8% del PIB agropecuario. Tradicionalmente, la actividad ganadera se realiza bajo sistemas de pastoreo; no obstante, en los sistemas de lechería especializada se hace un uso más intensivo del suelo, lo que conlleva a una mayor cantidad de animales por unidad de área. Esto lleva, a su vez al aumento de las excretas depositadas en las pasturas, con el consiguiente incremento de los tres principales gases de efecto invernadero, óxido nitroso (N2O), metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2). Asimismo, estos gases son cuantificados con un respectivo factor de emisión, el cual se determina con un periodo determinado. Por lo tanto, es de vital importancia contar con estos datos en particular para una de las regiones lecheras más importantes de Colombia, como lo es la zona del norte de Antioquia, siendo una de las principales cuencas lecheras del país. El objetivo del presente trabajo fue modelar las emisiones de N2O, CH4 y CO2 derivadas de la aplicación de diferentes dosis de nitrógeno (N) a partir de las excretas bovinas (heces y orina). Para tal efecto se realizó un experimento donde se evaluaron 5 tratamientos: Control, sin aplicación de excretas; H1 y H2, correspondientes a la aplicación de 1 y 2 kg heces y, O1 y O2, correspondientes a la aplicación de 1 y 2 L de orina. Se realizaron cuatro repeticiones por tratamiento, empleando para tal efecto cámaras estáticas con un área de 0,0572 m2, donde cada una estaba dentro de una parcela de 3 m2. La concentración de N en las heces y la orina fue 3 g/kg materia seca y 6 g/L, respectivamente, resultando en la aplicación 56,11, 112,23, 104,9 y 209,8 g N/m2 en los tratamientos H1, H2, O1 y O2, respectivamente. El experimento tuvo una duración de 39 días, y la cuantificación de la emisión de GEI se realizó los días 0, 1, 2, 3, 9, 11, 18, 25, 31 y 39 después de la aplicación de los tratamientos. Para el análisis de la información se utilizó un diseño de bloques completamente al azar con un arreglo de medidas repetidas en el tiempo, utilizando el programa R-project. Los factores de emisión de N-N2O correspondieron a 0,27, 0,35, 2,1 y 1,2 % en los tratamientos H1, H2, O1 y O2 respecto a la cantidad total de N aplicado, respectivamente. La emisión acumulada de N-N2O, C-CH4, C-CO2 y CO2 eq durante los 39 días fue de 0,24, 0,48, 2,29 y 2,69 g N-N2O/m2; 1,89, 4,02, 0,01 y 0,02 g C-CH4/m2; 659, 763, 542 y 531 g C-CO2/m2; 2.427, 3.262, 2.987 y 3.165 g CO2 eq/m2 para los tratamientos H1, H2, O1 y O2, respectivamente. Estos resultados muestran que hay una mayor emisión de N-N2O por el aumento en la aplicación de N al suelo. Además, las emisiones de C-CH4 en heces están más influenciadas por el volumen, que por la cantidad de N en estas mismas. También los factores de emisión fueron mayores en los tratamientos de O1 y O2; por lo tanto, estos valores deben tratarse por separado en los inventarios nacionales de gases de efecto invernadero.

ABSTRACT: In Colombia, livestock activity is of great importance from the economic point of view, where it represents 1.6% of the national GDP and 24.8% of the agricultural GDP. Traditionally, livestock activity is carried out under grazing systems; however, in specialized dairy systems, more intensive land use is made, which leads to a greater number of animals per unit area. This also leads, in turn, to an increase in excreta deposited in pastures, with the consequent increase in the three main greenhouse gases, nitrous oxide (N2O), methane (CH4) and carbon dioxide (CO2). Likewise, these gases are quantified with a respective emission factor, which is determined with a certain period. Therefore, it is of vital importance to have these data, particularly for one of the most important dairy regions in Colombia, such as the Northern area of Antioquia, being one of the most important dairy basins in the country. This study aimed to model the emissions of N2O, CH4, and CO2 derived from the application of different doses of nitrogen (N) from bovine excreta (faeces and urine). For this purpose, an experiment was carried out where 5 treatments were evaluated: Control, without application of excreta; H1 and H2, corresponding to the application of 1 and 2 kg of feces, and O1 and O2, corresponding to the application of 1 and 2 L of urine. Four repetitions per treatment were carried out, using for this purpose static chambers with an area of 0.0572 m2, where each one was within a plot of 3 m2. The concentration of N in feces and urine was 3 g/kg dry matter and 6 g/L, respectively, resulting in the application of 56.11, 112.23, 104.9, and 209.8 g N/m2 in the treatments H1, H2, O1, and O2, respectively. The experiment lasted 39 days, and the GHG emission was quantified on days 0, 1, 2, 3, 9, 11, 18, 25, 31, and 39 after the application of the treatments. For the analysis of the information, a completely randomized block design was used with an arrangement of measures repeated over time, using the R-project program. The emission factors of N-N2O corresponded to 0.27, 0.35, 2.1, and 1.2% in the treatments H1, H2, O1 and O2 with respect to the total amount of N applied, respectively. The accumulated emission of N-N2O, C-CH4, C-CO2 and CO2 eq during the 39 days was 0.24, 0.48, 2.29 and 2.69 g N-N2O/m2; 1.89, 4.02, 0.01 and 0.02 g C-CH4/m2; 659, 763, 542, and 531 g C-CO2/m2; 2,427, 3,262, 2,987, and 3,165 g CO2 eq/m2 for treatments H1, H2, O1 and O2, respectively. These results show that there is a greater emission of N-N2O due to the increase in the application of N to the soil. In addition, the emissions of C-CH4 in feces are more influenced by the volume, than by the amount of N in them. In addition, the emission factors were higher in the O1 and O2 treatments; therefore, these values should be treated separately in national greenhouse gas inventories.