Agroecosistemas y sus servicios ecosistémicos

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Agroecosistemas y sus

servicios ecosistémicos

Ing. Agr. Ph.D. Valentín Picasso Depto. Sistemas Ambientales

Facultad de Agronomía

Universidad de la República, Uruguay

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2 2

Temas

• Agroecosistemas en Uruguay

• Servicios (e impactos) ecosistémicos

• Aplicación a los agroecosistemas ganaderos pastoriles

• Múltiples servicios y compromisos

• Resiliencia y estabilidad

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4

ATRIBUTO ECOSISTEMA AGROECOSISTEMA

OBJETIVO NINGUNO UTILITARIO

RESPONSABLE NADIE AGRICULTOR

FUENTE DE ENERGÍA SOLAR SOLAR + ARTIFICIAL

BIODIVERSIDAD ALTA BAJA

PRODUCTIVIDAD BAJA ALTA

BIOMASA ALTA MEDIA

FLUJO DE NUTRIENTES CERRADO ABIERTO

OCUPACIÓN DE NICHOS ALTA BAJO

LIXIVIACIÓN DE NUTRIENTES BAJA ALTA

ESTABILIDAD ALTA BAJA

RESILIENCIA ALTA BAJA

ECOSISTEMAS vs. AGROECOSISTEMAS (Sarandón, 2002)

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5 5

Agroecosistemas

• Agroecosistemas son ecosistemas con un objetivo de producción (“una población de interés agrario”).

• Ocupan casi todo el territorio nacional.

• Gran importancia económica.

• Cambios recientes (intensificación).

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6 6

Exportaciones de Uruguay

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7 7

PBI por sectores (%)

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8 8

Los agroecosistemas…

• Son responsables del 75% de las exportaciones.

• Representan más del 25% del PBI.

• Multiplican por 6 en el resto de la economía, incluyendo empleos.

• No concentran más que los otros sectores (industria y servicios).

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Evolución del área agrícola

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10 10

Importaciones de agroquímicos

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11 11

Praderas (% área cultivos)

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12 12

Área forestal

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13 13

Cambios en el uso del suelo

• Expansión agrícola (aumento del área).

• Intensificación agrícola (aumento de fase de cultivos en rotación, agricultura

continua y uso de insumos).

• Veranización (aumento de cultivos de verano).

• Sojización (soja principal cultivo).

• Reducción de la diversidad sembrada.

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14 14

Evolución del área de pastoreo

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15 15

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16 Área de pastizales naturales en Uruguay (Baeza et al. 2012)

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17 17

Evolución stock vacuno y ovino

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18 18

Establecimientos de encierro a

corral (feedlots)

82 establecimientos 190.000 animales (DINAMA, 2013)

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19 19

Cambios en Ganadería

• Reducción del área de campo natural y

praderas sembradas

• Aumento del uso de granos en alimentación animal (estratégico y estructural)

• Intensificación (carga e insumos)

• Menos sistemas agrícola-ganaderos.

• Más sistemas encierros a corral (feedlots)

• Nuevos sistemas silvo-pastoriles (ganado en forestación).

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20 20

Temas

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21 21

Servicios agro-ecosistémicos

1. Producción de alimentos.

2. Reducciones en impactos ambientales.

– Fijación (- huella) de carbono.

– conservación (- erosión) de suelos

– suministro de agua potable

• - eco-toxicidad de pesticidas • - eutrofización

– hábitat (o - pérdida) de biodiversidad.

3. Estabilidad y resiliencia (largo plazo).

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22 22

Servicios agro-ecosistémicos

Alimentos saludables Energía Agua de calidad Fijación de Carbono Conservación del Suelo Hábitat para Biodiversidad

Resiliencia y estabilidad

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23 23

Temas

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25 25

Sistemas de

alimentación de

Ganado de carne n

Uruguay

25 SOWN PASTURES NATURAL GRASSLANDS FEEDLOTS

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26 26

Sistemas ganaderos de carne en Uruguay

Recría

Cría

Pastures

Campo natural Feedlot

Terminación

Campo natural Pasturas

150 to 350 kg

350 to 500 kg

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27 27

Sistemas estudiados

• 15 combinaciones (3 x 5): – 3 cría • Baja performance • Intermedios • Alta performance – 5 recría e invernada

• Campo natural – campo natural

• Campo natural – pasturas

• Campo natural - feedlot

• Pasturas – pasturas

• Pasturas - feedlot

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28 28

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29 29

Análisis de Ciclo de Vida

• Unidad funcional: kg de peso vivo animal

• Inventarios de insumos

• “Emisiones” para cada insumo y proceso

• Factores de caracterización

• Suma y ponderación

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30 30

Huella de Carbono

Es la cantidad total de gases de efecto

invernadero emitidos por efecto directo o indirecto de un

producto, individuo, o país.

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31 31

Ganadería es responsable del 14 al 18% de las

emisiones de gases de efecto invernadero (FAO

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32 32

66%

14% 17%

3%

Emisiones Nacionales (CO2 eq.)

GANADO

CULTIVOS/ARROZ

ENERGÍA/TRANSPORTE DESHECHOS

DESECHOS

Emisiones de Gases de efecto invernadero en Uruguay (2004)

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33 33

• Fermentación entérica (CH4)

• Manejo del estiércol (CH4, N2O)

• Cambio en uso del suelo (CO2)

• Fertilizantes y suelos (N2O, CO2)

• Uso de combustible fósil (CO2)

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34 34

Factores de caracterización

• CO₂ • CH₄ • N₂O • CO₂ equivalente = CO₂ + CH₄*25 + N₂O*298

(Global Warming Potential, GWP)

• CO₂ equivalente = CO₂ + CH₄*4 + N₂O*265

(Global Temperature Potential, GTP)

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37 37

Trade-offs

37

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38 38

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39 39

Dinámica del Carbono en Suelo

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 1963 1967 1971 1975 1979 1983 1987 1991 1995 1999 2003 Years Orga ni c Carb on % System 1 System2 System 5 System 7

Rotación 3 años de cultivos y 3 años de pasturas

Agricultura continua sin fertilizantes

Agricultura continua con fertilizantes Rotación 2 años cultivos y 1 año pasturas

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40 40

Fijación de carbono potencial

Fijación de C Reducción en Huella de carbono

C.ha-1_.yr-1 _GWP _GTP

100 17% 44%

… … …

600 103% 263%

40

• Balance neto puede llegar a ser negativo.

• Variables: tipo de pastura, composición de especies, intensidad de pastoreo, tipo de suelos, etc.

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41 41

Erosión de suelos

• Pérdida de productividad

• Mayor requerimiento de fertilizantes

• Efecto estructura del suelo

• Contaminación de aguas superficiales

• Contaminación de aguas subsuperficiales

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42 42

Pérdida de productividad (CONEAT) en función de suelo perdido

0 10 20 30 40 50 60 70 0 20 40 60 80 100 R e d u c c ió n d e l In d . C O N E A T (% ) horizonte A perdido (%)

García Préchac y Durán, 1999 R² = 0.8924

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43 43 Planes de suelos (RENARE, MGAP)

• Obligatorio presentar plan para chacras de más de 100 ha de agricultura.

• Cálculo de la erosión de la rotación en base a Ecuación de Erosión

validada en investigación nacional. • Superficie de cultivos de invierno:

522.144 has (98%) al 31/5/2013 • Superficie de cultivos de verano:

764.000 has (75%) al 18/11/2013 • Control y fiscalización

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44 44 Rendimiento (kg/ha) Fertilizantes (kg/ha) Otros agroquímicos (kg/ha) Pasadas de maquinaria Energía (MJ/kg) Girasol 1120 150 9 5 7,2 Trigo 2842 250 5 5 5,1 Maíz 4000 250 8 7 4,4 Sorgo 3800 200 13 5 2,0 Cebada 2245 200 5 5 5,6 Avena 2000 100 1 5 3,7 Soja 2128 250 5 8 7,8

Llanos, Astigarraga, Jacques, Picasso. 2013 . Agrociencia

Costo energético

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45 45

Trade-offs

45

Consumo de Energía fósil

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46 46

Aguas

• Contaminación por fuentes “difusas” agropecuarias (erosión, efluentes)

representan el 80% en Cuenca del Santa Lucía.

• Control de erosión, control de fertilización con fósforo, áreas buffer.

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48 48

Uso del agua

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49 49

Trade-offs

49 Calidad de Agua - Potencial de eutrofización: Exceso de Nutrientes

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50 50

50

(49)

51 51

Trade-offs

51 Impacto en Biodiversidad (ICP)

(50)

Impactos ambientales relativos de sistemas de

producción de carne (recría e invernada) en Uruguay

52

Natural grasslands - Natural grasslands Natural grasslands – Sown pastures Natural grasslands – Feedlot (= 100) Sown pastures- Sown pastures

Sown pastures- Feedlot

Carbon Footprint Fossil energy Use Soil Erosion N Balance P Balance Pesticide risk

(51)

53 53

Compromisos (trade-offs)

53

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54 54

Impactos ambientales

54

(53)

55 55

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56

El desafío futuro para los agroecosistemas ganaderos pastoriles: manejo de la

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58 58 Carvalho et al., 2008

Intensificación ecológica de

sistemas ganaderos pastoriles

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59 59

Temas

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60

Biodiversity

(e.g., Species richness) Ecosystem

function (e.g., Biomass

Productivity)

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61 61

61

• 52 combinations of 8 perennial species

– No crop – 8 Monocultures – 2-sp – 3-sp – 4-sp – 6-sp – 8-sp (all) PhD Research Experiment

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62 62 0 700 1400 0 2 4 6 8 0 700 1400 0 2 4 6 8 0 700 1400 0 2 4 6 8 0 700 1400 0 2 4 6 8

Seeded species richness

0 500 1000 0 4 8 Seeded Richness Biom ass (g.m -2 ) Boone, One cut (.10) Boone, Three cuts (.13) Ames, One cut (.07) Ames, Three cuts (.19) 0 500 1000 0 4 8 Seeded Richness Biom ass (g.m -2 ) Boone, One cut (.10) Boone, Three cuts (.13) Ames, One cut (.07) Ames, Three cuts (.19) 0 500 1000 0 4 8 Seeded Richness Biom ass (g.m -2 ) Boone, One cut (.10) Boone, Three cuts (.13) Ames, One cut (.07) Ames, Three cuts (.19) 0 500 1000 0 4 8 Seeded Richness Biom ass (g.m -2 ) Boone, One cut (.10) Boone, Three cuts (.13) Ames, One cut (.07) Ames, Three cuts (.19) 14 7 14 7 14 7 14 7 Bio mas s yie ld (t o n s. h a -1 ) Picasso et al., 2008, Crop Sci.

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64 64

64

La diversidad de especies en

agroecosistemas de pasturas perennes …

• Aumenta la productividad de biomasa

• Reduce la invasion de malezas (Resistencia biótica)

• Aumenta la estabilidad de la producción

• Aumenta la consistencia y confiabilidad de la productividad

Picasso et al., 2008, Crop Science Picasso et al., 2011, Ren. Agr. and Food Syst. Picasso et al., 2010, Grasslands Science

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65 65

Resiliencia

Productivity

Time (years)

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66 66

“Robustez” como estimador

Robustez = A / B Productividad 66 B A B A

Menos robusto (A/B = 0.3)

Más robusto (A/B = 0.7)

Time

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67 67

Robustez en predios

ganaderos

67 Regresson para Robustez Preñez Ingreso Sign R2 _Sign _R2

Área pasturas mejoradas (%) + 0.38 NS

Carga ovina (LU.ha-1₎ _- _0.60 ₊ _0.36

Carga total (LU.ha-1₎ _NS ₊ _0.69

Relación lanar vacuno - 0.65 NS

Parición vacuna (%) + 0.53 NS

Productividad ovina (kg.ha-1₎ _NS ₊ _0.67

Productividad carne total (kg.ha-1₎ _NS ₊ _0.49

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68 Sensibilidad y capacidad adaptativa de agroecosistemas al cambio y variabilidad climática FAO MGAP CIRCVC – EI – UDELAR

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69 69

Mensajes clave

1. Agroecosistemas son ecosistemas con un objetivo de producción, y ocupan casi todo el territorio nacional.

2. Los servicios ecosistémicos de los agroecosistemas pueden medirse como reducciones en impactos ambientales.

3. La fijación de carbono de los agroecosistemas pastoriles

puede cambiar el tamaño y el signo de la huella de carbono. 4. Múltiples servicios (e impactos) de alcance local deben ser

considerados como conservación (erosión) de suelos,

suministro de agua potable (eco-toxicidad de pesticidas y eutrofización), y hábitat (o pérdida) de biodiversidad.

5. Agroecosistemas ganaderos pastoriles con un manejo

mejorado del pastoreo aportan más servicios ecosistémicos que agroecosistemas ganaderos basados en granos.

6. Es necesario profundizar en los servicios de largo plazo como estabilidad y resiliencia.

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70 70

Agroecosistemas sustentables

proven servicios ecosistémicos

para las generaciones futuras…

70

Muchas gracias! vpicasso@gmail.com