Tesis doctoral de Laura Sánchez Martín
Los suelos agrícolas son importantes emisores a la atmósfera de óxido nitroso (n2o) y óxido nítrico (no). Por ello, en los últimos años se está haciendo un importante esfuerzo investigador a nivel internacional para encontrar las condiciones y las prácticas agrícolas que favorezcan su reducción. A pesar de esto, son muy pocos los estudios realizados en suelos de zonas mediterráneas. En este trabajo se ha tratado de profundizar en los mecanismos que originan estas emisiones (nitrificación y desnitrificación), estudiando específicamente la influencia en estos procesos, y consecuentemente en las emisiones de n2o y no, del tipo y composición del fertilizante (orgánico ó mineral), del c orgánico añadido o residual del propio suelo y de los sistemas de riego (por goteo o a surco). Para conseguirlo, se han llevado a cabo cuatro experimentos, 2 ensayos de campo y 2 ensayos de laboratorio. Cada uno de ellos se resume a continuación. en una primera fase, se estudiaron las emisiones de n2o, no y las pérdidas totales por desnitrificación (zona 0-10 cm) en un suelo cultivado con patata (solanum tuberosum) en regadío, utilizando fertilizantes orgánicos con diferentes fracciones de c soluble y amonio como: purín de cerdo incorporado en el suelo con y sin inhibidor de la nitrificación, la diciandiamida; fracción digerida del purín de cerdo; la fracción sólida del purín de cerdo compostada y un compost de residuos sólidos urbanos mezclados con urea. La dosis de n aplicada fue de 175 kg n ha-1 y las emisiones fueron comparadas con un fertilizante mineral, la urea y con un control, que no llevaban ningún tipo de fertilización nitrogenada. Las pérdidas totales por desnitrificación estuvieron altamente correlacionadas con las fracciones de carbohidratos solubles, el c y n soluble añadido. Tanto el n como el c orgánico soluble afectaron a la relación n2o / n2, observándose que los fertilizantes orgánicos disminuyeron esta relación en comparación con uno mineral ó con el propio control. Las emisiones de n2o y no producidas por nitrificación fueron mayores para la urea (7.31 kg n2o-n ha-1 y 0.24 kg no-n ha-1) que para los fertilizantes orgánicos. La fracción digerida del purin mitigó en un 48% las emisiones totales de n2o y en un 33% las perdidas por desnutrificación en comparación a las perdidas presentadas por el purin sin tratar, pero no influyó en las emisiones de no. El compost de purín comparado con el purin sin tratar, incrementó en un 40% las pérdidas de n2o y en un 55% las de no pero redujo en un 34% las perdidas por desnitrificación. El dcd fue efectivo bajo condiciones de nitrificación reduciéndolas en un 83% y 77% las emisiones de n2o y no respectivamente. Aunque msw + u presentó una relación c:n mayor y produjo mayores pérdidas por desnitrificación (33.3 kg n ha-1), las emisiones de n2o y no fueron menores a las presentadas por u y cp. en este trabajo se ha demostrado que los fertilizantes orgánicos son una herramienta útil para mitigar las emisiones de contaminantes atmosféricos como el n2o y el no en comparación con la urea en suelos irrigados de zonas mediterráneas. en una segunda fase se evaluó el efecto del carbono soluble en las emisiones de n2o y no, aplicado junto con un fertilizante mineral (sulfato amónico) a diferentes dosis (200 y 50 kg n ha-1) en dos suelos diferentes; un suelo de cultivo de la zona centro de españa (ph=7.5, 0.8%c) y un suelo de pastoreo de escocia (ph=5.5, 3.5%c). El experimento fue realizado en condiciones de laboratorio y bajo diferentes contenidos de humedad (90% y 40% wfps). A altas condiciones de humedad (90% wfps), las emisiones totales de n2o aumentaron en 250.7 y 8.1 ng n2o-n g-1 en comparación con el control a alta y baja dosis de n añadido respectivamente para el suelo español y en 472.2 ng n2o-n g-1 para el suelo escocés solo para alta dosis de n añadido. Las emisiones de no solamente aumentaron significativamente en el suelo español, cuando el n mineral fue aplicado en alta dosis con y sin glucosa y en ambas condiciones de humedad. La aplicación de glucosa junto con n mineral a altas dosis redujo las emisiones totales de n2o y no en un 94% y un 55% en el suelo español y en un 46% y un 66% en el suelo escocés respectivamente. Estas diferencias pueden ser explicadas por las diferentes propiedades que presentaba cada tipo de suelo (ph, contenido en n mineral y c orgánico soluble). El mecanismo principal de producción de no y n2o en el suelo con bajo contenido en materia orgánica (suelo español) podría haber sido vía desnitrificación por nitrificadores, mientras que para el suelo rico en materia orgánica (suelo escocés) habría sido debido a un equilibrio entre la nitrificación y la desnitrificación. para completar las investigaciones realizadas en torno al papel que juega el c residual de un suelo pobre en materia orgánica de una región con clima árido (mali; áfrica), tuvo en los pulsos de óxidos de n producidos tras el aporte de agua y agua con fertilizante. En el ensayo de laboratorio, llevado a cabo en edibumgo, se utilizaron muestras de suelo procedentes de parcelas experimentales que habían sido fertilizadas 6 meses antes en mali. Las parcelas recibieron en su momento una combinación de fertilizantes orgánicos y minerales: estiércol con y sin urea, urea sola y control (sin estiércol ni urea). Cuando los suelos secos se humedecieron con agua en el laboratorio, se produjeron pulsos de n2o y co2 coincidiendo con un 68% wfps. Se observaron también pulsos de no, pero a una wfps inferior a 60%. Posteriormente, y tras la adición de una disolución de urea simulando una fertilización uréica y una evento de lluvia, los suelos que habían sido fertilizados 6 meses antes con estiércol y urea presentaron menores emisiones totales de n2o (1.2 ng n2o-n g-1 suelo) y no (43.9 ng no-n g-1 suelo) comparadas con las parcelas que solamente recibieron urea (5.6 ng n2o-n g-1 suelo) estos datos sugieren que existe un efecto residual del estiércol que contribuye a reducir las emisiones de los contaminantes atmosféricos n2o y no en suelos con poca material orgánica. con el fin de desarrollar que estrategias para paliar las emisiones de los óxidos de n desde suelos agrícolas, la cuarta fase de este trabajo, ha intentado remarcar la importancia que tiene una buena elección del sistema de riego. Para ello se desarrolló un experimento de campo analizando las emisiones de n2o y no durante un cultivo de melón bajo dos sistemas de riego diferentes, riego a surco y riego por goteo. Los tratamientos fueron tres: purín digeridos a modo de fertilizante orgánico, sulfato amónico como mineral, ambos aplicados a una dosis de 175 kg n ha-1 y un control sin fertilización nitrogenada. En las parcelas fertilizadas, el riego por goteo redujo un 70% y 33% del total de n2o y no emitido en el tratamiento mineral (sulfato amónico) con respecto al riego a surco, mientras que para el orgánico (purín digerido) fue solo un 28% en n2o. Esto fue probablemente debido a la menor cantidad de agua aplicada y a la diferente distribución de agua en el riego por goteo. Las zonas secas de las parcelas control en el riego por goteo emitieron cantidades similares de n2o que las zonas húmedas (0.45 kg n2o-n ha-1). Sin embargo, las pacelas fertilizadas emitieron cantidades superiores tanto en las áreas secas como en las húmedas (0.95 y 0.92 kg n2o-n ha-1 para sulfato amónico y purín digerido respectivamente en zonas secas y 0.70 y 1.35 kg n2o-n ha-1 para los mismos tratamientos en zonas húmedas). Los pulsos de los óxidos de n emitidos a través del riego por goteo fueron promovidos en parte por los frecuentes incrementos de volúmen de suelo mojado después de las adiciones de agua. La nitrificación fue la fuente más importante de emisión de n2o en el riego por goteo, mientras que la desnitrificación lo fue en el riego a surco. La adición de nh4+ y el uso del riego por goteo aumentó la relación n2o/n2 de los gases producidos por la desnitrificación. Sin embargo, el fertilizante orgánico mostró de nuevo un efecto positivo, sobre las emisiones disminuyendo la relación n2o/n2 con respecto al fertilizante mineral incluso en ambos sistemas de riego (0.24 y 1.60 para el purín digerido y sulfato amónico en riego a surco, y 0.75 y 2.50, para los mismos tratamientos en riego por goteo). La cantidad de c orgánico soluble en el suelo generalmente disminuyó con la adición de nh4+ aunque esa disminución fue un poco menor en el caso del fertilizante orgánico. este trabajo ha demostrado que el riego por goteo, en comparación con el riego a surco, es un método que no solo se puede usar para reducir agua, sino también para mitigar emisiones de óxidos de n.
Datos académicos de la tesis doctoral «Estrategia de mitigación de óxidos de nitrógeno basadas en el manejo de la fertilización en regadío bajo clima mediterráneo«
- Título de la tesis: Estrategia de mitigación de óxidos de nitrógeno basadas en el manejo de la fertilización en regadío bajo clima mediterráneo
- Autor: Laura Sánchez Martín
- Universidad: Politécnica de Madrid
- Fecha de lectura de la tesis: 01/04/2008
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Antonio Vallejo García
- Tribunal
- Presidente del tribunal: María isabel Rico selas
- José María Estavillo aurre (vocal)
- laura m Cárdenas (vocal)
- José Antonio Díez lópez (vocal)