Emisiones y captura de GEI en Sistemas Silvopastoriles de Colombia

Emisiones y captura de GEI

en Sistemas Silvopastoriles

Colombia, tiene una extensión terrestre

de 1’141.748 Km² ocupando el cuarto lugar

entre los países de Suramérica, el séptimo en

América y el número 25 del mundo.

División Política: Departamentos (32)

O. Atlántico O. Pacífico Ecuador Perú Brasil Venezuela Panamá Bogotá D.C.

Población: 49’407.069 habitantes (2017)

Colombia: país con alto porcentaje de su

territorio en la cordillera Andina de

Radiación solar y temperatura ambiental, apropiadas para la producción de Pasturas Tropicales Tipo C4

Colombia posee, desde Ecosistemas áridos (menor 500 mm/año), a

Muy húmedos (mayor 7000 mm/año)

Gran

variedad

de

pisos

térmicos,

permite la explotación de diferentes

razas bovinas productoras de carne,

leche y doble propósito.

La Población Bovina en el país está constituida por 23´475.022 animales (ICA,

2017). El 99,3 % en pastoreo libre.

La Población Bovina de Colombia, está

distribuida en 514.794 predios, ubicados

principalmente en 9 departamentos de

Antioquia,

Córdoba,

Casanare,

Meta,

Caquetá, Santander, Cesar, Magdalena,

Cundinamarca, que agrupan el 63,84% de

la población total nacional.

INVENTARIO NACIONAL Y DEPARTAMENTAL DE GASES

EFECTO INVERNADERO – COLOMBIA (2016)

3

ra Inventario de emisión de GEI sigue las orientaciones metodológicas desarrolladas por

el Panel Intergubernamental de Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés).

 Datos de actividad es la información del tamaño de la actividad generadora de la emisión.

-Inventario de animales por grupo etario -Inventario de animales por especie y total

EMISION DE GEI = Datos de actividad x Factor de emisión

EMISION DE GEI = Datos de actividad x Factor de emisión

 Factor de emisión es un valor representativo que relaciona la cantidad de un gas emitido a la atmósfera con el dato de actividad asociado a la emisión de dicho gas.

-Nivel 1. Factor por defecto IPCC

-Nivel 2. Factores propios, validadas por cada país -Nivel 3. Factores de mediciones directas, in situ

Regiones ganaderas bovinas del país y para cada una aspectos técnicos como: producción y contenido graso de leche, peso típico y ganancia de peso de cada animal, digestibilidad de las pasturas y alimentos, % de natalidad y de preñez, temperatura promedio, oferta forrajera, entre otras.

La emisión de CH₄ procedente de la fermentación entérica se calculó en términos del contenido

de energía bruta (EB) y la conversión de energía a metano (Y_m). La única propiedad del alimento

considerada es la digestibilidad de la energía.

En Colombia los inventarios de GEI, en el sector agropecuario se han efectuado con las metodologías propuestas por el IPCC (Tier 1, Tier2).

El propósito de la la comunicación 4 del inventario de GEI de Colombia, para

metano entérico es hacerlo con Nivel 3 (Factores de mediciones directos, in situ)

Emisiones de GEI en Colombia

Nivel 2 (Tier 2)

Total país: 258,8 Mton CO

Total Sector Agropecuario: 67,3 Mton CO

Total Sector Ganadero: 20,7 Mton CO2 (eq)-31%

Fuente: IDEAM, 2016 23´475.022 Animales Bovinos

1

-tonelada

=

Tier 2. Basado en la ingesta de EB. Implica conversiones a EM, ED y ENL, ER.

Ym: factor de conversión en CH4, o sea % EB del alimento convertido en CH4.

EMISIONES

Requisitos para tener inventarios ajustados a la realidad por país, in situ como sugiere el IPCC:

 Alta exactitud y precisión (IPCC, 2007).

 La identificación de las causas de variación en las emisiones constituyen el meollo del objetivo en el inventario (IPCC, 2007).

 Determinaciones de consumo total animal (Bajo pastoreo!. Marcadores externos e internos !!).

 Involucrar su validación bajo condiciones de campo (FE, Ym, EB%, Consumo)

 Línea base para el desarrollo e implementación de tecnologías para su mitigación. Políticas de estado!

Los GEI más relevantes en nuestros sistemas ganaderos e importantes para el Inventario Nacional y la Generación de Políticas orientadas a su mitigación-adaptación en Colombia

GANADERIAS DP Y CARNE BAJO PASTOREO

CH4 entérico***

GANADERIAS DE LECHE BAJO PASTOREO

Inmovilización C*** N2O*** CH4 entérico**

Los GEI más relevantes en nuestros sistemas ganaderos e importantes para el Inventario Nacional y la Generación de Políticas orientadas a su mitigación-adaptación en Colombia

Producto de la estrategia de este enfoque

 Balance de GEI en los diversos Sistemas Ganaderos del país bajo pastoreo:

Determinante para:

• Tener la línea base real, paso necesario para la mitigación-adaptación

• Cuantificar huella de carbono kg, carne y/o L, leche

• Innovación orientada a productos con valor ambiental agregado (Sello verde)

• Productos con valor diferenciados (Exportación)

TECNICAS PARA ESTIMAR LAS EMISIONES DE METANO ENTERICO

TECNICAS PARA LA ESTIMACION

METANO ENTÉRICO

Ecuaciones predictivas

-IPCC-Tier 1, 2 y 3

Técnicas in vitro

Técnicas in vivo

Técnicas in vivo

Cámaras respirométricas, referencia mundial emisiones CH4 entérico y heces

Limitaciones para condiciones de pastoreo (Trópico)

 Los animales no pastorean libremente.  Restricción de movimiento-adaptación.  Capacidad limitada de animales en

estudio.

 Altos costos de construcción y mantenimiento de las cámaras.

Técnicas in vivo

LASER TÉCNICA SF6

GREENFEED

Lockyer and Jarvis, 1995; Murray et al., 2001.

Técnica del Politúnel (Polietileno)

Limitaciones para condiciones de pastoreo (Trópico)

-Modificación hábitos de pastoreo vs confinamiento (Estructura pastura/ Selectividad/Consumo en pastoreo) -Poco apropiado para comparar el uso de tratamientos dietéticos, pasturas

-Emisiones menores vs cámaras respirom.

Denmead et al, 1998; Leuning et al, 1999; Lockyer and Champion, 2001.

Técnicas in vivo

Técnica del gas trazador Hexafluoruro de

Azufre (SF

)

Johnson and Johnson, 1994; Pinares-Patiño and Clark, 2008

Limitaciones para condiciones de pastoreo (Trópico)

 El SF₆ es un GEI con alto potencial de calentamiento.

 Adiestramiento de los animales y manipulación en campo (estandarización).

 Altos costos de construcción e implementación.

Sistema silvopastoril con Leucaena + Eucaliptus grandis

Fuente: Molina et al, 2016. Livestock Science. 185: 24–29. http://dx.doi.org/10.1016/j.livsci.2016.01.009

Producción diaria de metano en novillas de raza Lucerna consumiendo 100% de pasto estrella (Cynodon plectostachyus) o una mezcla de 74% de estrella y 26% de leucaena

(Leucaena leucocephala), Valle del Cauca, Colombia. Técnica politúnel

Parámetro G + L G

Metano, g/animal/día) 149,4 144,9

Metano, % MS Ingerida 2,46 2,95

Metano, % MO Ingerida 2,72 3,27

Metano, % MS Fermentada 4,10 a 6,29 b

Energía perdida en CH4, Mj/día/Animal 8,24 7,99

Energía perdida en CH4, % EB consumida (Ym) 7,92 9,42

Consumo de MS, kg/día 5,61 a 4,71 b

G +L = Cynodon plectostacyus, 74% + Leucaena leucocephala, 26% cv Cunnigham.

SSP (Dietas) Consumo (g/kg PM) Metano (L/día) Metano (g/kg MSC) Ym (%) Experimento 1 Estrella + Guinea (T1) 96,5 b 243,1 27,0 a 9,09 a Estrella + Guinea + Leucaena (T2) 118,7 a 228,5 20,6 b 6,74 b

Experimento 2

Estrella sola (T3) 78,9 b 205,1 30,8 9,42 Estrella + Leucaena (T4) 95,9 a 211,5 26,6 7,95

Fuente: Molina et al, 2015. INTA-Argentina Actas 611-615

T1 = Pastura estrella, Cynodon plectostachyus (46%) + Pastura guinea, Megathyrsus maximus (54%) T2 = Pastura estrella (31%) + Pastura guinea (43%) + Leucaena, Leucaena leucocephala (27%)

T3 = Pastura estrella, Cynodon plectostachyus (100%)

T4 = Pastura estrella (75%) + Leucaena, Leucaena leucocephala (25%).

Columnas con igual letra no difieren según Tukey (P<0,05)

Consumo, producción diaria de metano y Ym, en novillas de raza Lucerna consumiendo diversas dietas silvopastoriles de gramíneas solas o en mezcla con leucaena (Leucaena leucocephala), Valle del Cauca, Colombia. Técnica politúnel

Sistema silvopastoril con Botón de Oro (Tithonia diversifolia) + Maderables

(Acacia mangium; Eucaliptus grandis)

Características Experimento 1 Experimento 2 Ubicación, Departamento Antioquia (Centro) Cesar (Norte)

Altitud, msnm 2350 1000

Zona de Vida o Agroecológica BmH-MB Bs-T

Temperatura media, °C 16 25

Precipitación media, mm 2500 750

Humedad relativa, % 73 69

Raza de bovinos Holstein (533 ± 81 Kg) Brahaman (168 ± 12 Kg)

Fuente: Molina et al, 2015. INTA-Argentina Actas 678-682

Características físicas y climáticas en dos experimentos para la determinación de las emisiones in vivo de metano en sistemas de producción con y sin inclusión de Tithonia diversifolia. Técnica politúnel

Tipo de experimento CMS (kg/día) Metano (L/día) Metano (g/kg CMS) Ym (%) CO2eq/L ó GD (kg) T1 Experimento 1* T2 9,64 b 284,9 b 21,7 6,89 0,45 12,12 a 368,8 a 21,9 7,02 0,43 T1 Experimento 2** T2 3,95 185,3 34,9 11,43 22,32 a 3,71 169,2 32,8 10,74 4,89 b

* T1= Kikuyo (P. clandestinum) 91% + Suplemento 9%; T2= Kikuyo 63% + Suplemento 7% + Botón de oro (T. diversifolia) 30%.

** T1= B. decumbens 100%; T2= B. decumbens 66% + Botón de oro 34%.

Columnas con igual letra en la columna no difieren según Tukey (P<0,05)

Fuente: Molina et al, 2015. INTA-Argentina Actas 678-682

Consumo, emisiones de metano entérico, Ym y CO2 equivalente en dos

experimentos en dos zonas de vida, en sistemas de producción con y sin inclusión de Tithonia diversifolia. Técnica politúnel

Técnica del gas trazador Hexafluoruro de

Azufre (SF

)

LLENADO TUBOS DE PERMEACION CON SF

DETERMINACION DE LAS TASAS DE LIBERACION

EN TUBOS DE PERMEACION CON SF

TRATAMIENTO* Metano (L/An/Día)

Ym (%)

Kikuyo + Urea +Melaza 196,8 a 7,53 a

Kikuyo + Urea + Melaza + 5% Aceite coco 118,6 b 4,08 b

* Novillas raza Holstein PV= 200±6 kg; 12,5 meses de edad

Promedios seguidos de letra distinta son diferentes, Tukey P<0,05

Emisiones de metano entérico y Ym en dos tratamientos bajo pastoreo,

con y sin suplemento de aceite de coco en la raza Holstein. Técnica SF6.

FRANJA DE ÁRBOLES

Tres bolillo 2x2 ó 3x3 (4-6 m)

CALLEJÓN de PASTURA Gramínea + Leguminosa

SILVOPASTOREO

Efectos del árbol a la pastura

_PASTURA

ANIMALES

Efectos del animal a la pastura Efectos de la pastura al animal

ARBOLES

Efectos del animal a los árboles Efectos del árbol a los animales

Compartimientos de carbono en SSP Biomasa aérea Biomasa de raíces Carbono en el suelo Pastura (aérea) Pastura (raíces) P1 P2 P3 Hojarasca + MM

INMOVILIAZACION o CAPTURA DE CARBONO EN SUELOS Y

RAICES - BARRENO DE GOLPE

Determinación del IMA de C. Uso Microdendómetro

(Técnica nivel de precisión de 0,001 cm)

Apeo de árboles para la determinación de biomasa (C almacenado).

Uso ecuaciones Alométricas (Fuste) y de Conicidad (Raíces).

Modelo Alométrico (Especie Árbol)

N

EEα

EEβ

CME

R²

BT =0,2201

D

BT =0,1278 x D

BT =0,9669 x D

₍

Estimación de los modelos Alométricos de biomasa para las especies de

árboles: Acacia decurrens, Acacia mangium y Guazuma ulmifolia, con sus

respectivos parámetros estadísticos.

Captura (Stock) y flujo de C en silvopastoreo (Acacia decurrens + Pennisetum

clandestinum), en dos densidades de árboles y pastura tradicional en

sistema ganadería de leche, Santa Elena, Colombia (2200 msnm).

0 50 100 150 200 250 300

ARBOLES PASTO SUELO TOTAL

SSP (AD) SSP (BD) ST t C/ha a a b a, b (P<0.05) Flujo de Carbono en Heces (tC/vaca/ha/año) AD = 0.50 a BD = 0.47 b T = 0.48 b

0 10 20 30 40 50 60 70 80

ARBOLES PASTO SUELO TOTAL SSP (AD) SSP (BD) ST _a a b a, b (P<0.05) t C/ha Flujo de Carbono en Heces (tC/novillo/ha/año) AD = 0.24 a BD = 0.21 b T = 0.21 b

Captura (Stock) y flujo de C en silvopastoreo (Acacia mangium + Brachiaria

humidícola), en dos densidades de árboles y pastura tradicional en sistema

Captura (Stock) y flujo de C en silvopastoreo (Guazuma ulmifolia + Brachiaria

arrecta), en dos densidades de árboles y pastura tradicional en sistema ganadería

de carne, Carepa, Colombia (50 msnm).

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

ARBOLES PASTO SUELO TOTAL

SSP (AD) SSP (BD) ST a b c a, b (P<0.05) t C/ha Flujo de Carbono en Heces (tC/novillo/ha/año) AD = 0.56 a BD = 0.53 b T = 0.52 b

Tratamiento

(Carga Animal)

Cantidad de C (Ton/Ha)

Suelo

Pastura*

Árboles*

Total

Carga Alta (3,5 UA/Ha)

65,98 a

12,06 b

78,71 a

156,75 a

Carga Baja (2,0 UA/Ha)

68,08 a

12,80 a

81,07 a

161,95 a

Captura de carbono en un arreglo silvopastoril de Eucaliptus tereticornis + Megathyrsus

maximus, manejado bajo dos cargas animales contrastantes. San Sebastián de buena Vista,

Magdalena, Colombia (2011-2015).

Tratamiento

(Arreglo Silvopastoril)

Cantidad de C (Ton/Ha)

Suelo Pastura* Árboles* Total

T1= Brachiaria híbrido, cv Mulato II + Cajanus cajan

CIAT 18701 82,47 a 16,25 b 94,13 a 192,85 a

T2= Brachiaria híbrido, cv Mulato II + Cajanus cajan

CIAT 913 83,25 a 16,19 b 97,48 a 196,92 a

T3= Brachiaria brizantha, cv Toledo + Cajanus cajan

18701 75, 58 b 12,94 c 82,56 b 171,08 b

T4= Brachiaria brizantha, cv Toledo + Cajanus cajan

CIAT 913 76,27 b 12,90 c 84,36 b 173,84 b

T5= Testigo local (Megathyrsus maximus solo) 70,28 c 16,74 a - 87,02 c

Captura de carbono en varios arreglos silvopastoriles con Eucaliptus tereticornis,

manejados en rotación con carga animal 3,5 UA/Ha. Montes de María-Bolívar,

Colombia (2011-2015).

Tratamiento

(Arreglo silvopastoril)

Cantidad de C (Ton/Ha)

Suelo Pastura* Árboles* Total

A1= Eucalyptus tereticornis + pasto guinea (Megathyrsus

maximus) + leguminosa arbustiva (Leucaena. leucocephala) +

leguminosa rastrera (Pueraria phaseoloides).

100,21 a 18,23 b 110,32 a 228,76 a A2= Eucalyptus tereticornis + pasto humidícola (Brachiaria

humidícola) + leguminosa arbustiva (Cajanus cajan +

leguminosa rastrera (Arachis pintoi).

91,65 b 21,64 a 100,75 a 214,04 b

Captura de carbono en dos arreglos silvopastoriles con Eucaliptus tereticornis, manejados en rotación con carga animal 3,5 UA/Ha. Chibolo, Magdalena. (2011-2015)

Balance de carbono (Ton/Ha)

en diferentes sistemas

ganaderos en clima cálido (150 msnm), Bh-T. Caucasia, Colombia)

Carga Animal: 2,0 UA/ha PV=380kg

Sistema

Captura

carbono

(tC)

Emisiones

metano

(tCO

eq)

Balance

(tCO

eq)

Sin árboles

38,07

16,31

+ 21,75

SSP (190 árboles/ha)*

65,79

11,24

+ 54,55 (60%)

SSP (100 árboles/ha)*

70,59

11,06

+ 59,53 (63%)

Balance de carbono TCO

eq/Ha en diferentes

sistemas ganaderos clima frío (2600 msnm), Bh-MB (Sta Elena)

Carga Animal: 3,2 UA/ha PV=570kg

SISTEMA

Captura

carbono

(tCO

)

Emisiones

metano

(tCO

eq)

Balance

(tCO

eq)

Sin árboles (testigo)

154,22

14,11

+ 140,11

SSP (1100 árboles/ha)

160,08

7,26

+ 252,82 (80,4%)

SSP (550 árboles/ha)

151,11

5,51

+ 245,59 (75,3%)

Tratamiento

(Arreglo Silvopastoril)

Cantidad de CO₂ eq (Ton/Ha)

Captura C IMA* Emisión CH₄ Balance GEI

A1= Eucalyptus tereticornis + pasto guinea

(Megathyrsus maximus) + leguminosa arbustiva (Leucaena. leucocephala) + leguminosa rastrera (Pueraria phaseoloides).

228,76 a 14,65 a 12,34 a +216,42 a

A2= Eucalyptus tereticornis + pasto humidícola

(Brachiaria humidícola) + leguminosa arbustiva (Cajanus cajan + leguminosa rastrera (Arachis

pintoi).

214,04 b 14,09 a 13,12 a +200,92 a

Captura de carbono, incremento medio anual (IMA), emisiones de metano entérico, y balance de gases efecto invernadero (GEI), en dos arreglos silvopastoriles con Eucaliptus

tereticornis, manejados en rotación con carga animal 3,5 UA/Ha. Chibolo, Magdalena.

Colombia.

Promedios con igual letra no son diferentes, según Tukey (P<0.05). * IMA=Incremento medio anual captura de carbono en los árboles.

Gracias