Agua y nutrición: eficiencias necesarias frente al cambio y variabilidad climática - Nolver Atanacio Arias Arias. I.A. Ph.D.
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Agua y nutrición: eficiencias necesarias frente al cambio y variabilidad climática Nolver Atanacio Arias Arias. I.A. Ph.D.
Contenido 1. Introducción 2. Cambio climático y variabilidad climática. 3. Acciones frente a la variabilidad climática 4. Eficiencias en manejo del agua y el suelo. 5. Eficiencias en el aporte de nutrientes 6. Cultivares tolerantes y palma como sumidero de carbono 7. Comentarios finales
Contenido 1. Introducción 2. Cambio climático y variabilidad climática. 3. Acciones frente a la variabilidad climática 4. Eficiencias en manejo del agua y el suelo. 5. Eficiencias en el aporte de nutrientes 6. Cultivares tolerantes y palma como sumidero de carbono 7. Comentarios finales
Nutrición de la palma de aceite:
Factores y eficiencia
Suelo Planta Ecosistema Gente
• Física • Fisiología • Tierras
• Química • Requerimientos • Ambiente • Conocimientos
nutricionales. • Nivel de
• Biología • Vegetación
decisión y
• Interacciones acompañante
disponibilidad
bióticas y
y recursos.
abióticas • Eficiencia.
Eficiencia de la nutrición – Indicadores (técnico – económico – ambiental)
Contenido 1. Introducción 2. Cambio climático y variabilidad climática. 3. Acciones frente a la variabilidad climática 4. Eficiencias en manejo del agua y el suelo. 5. Eficiencias en el aporte de nutrientes 6. Cultivares tolerantes y palma como sumidero de carbono 7. Comentarios finales
¿Qué es el cambio climático? "cambio de clima atribuido directa o indirectamente a la actividad humana que altera la composición de la atmósfera mundial y que se suma a la variabilidad natural del clima observada durante periodos de tiempo comparables" El aumento en la T. sumado a los CUS, puede incrementar los procesos de desertificación, disminución de la productividad de los suelos agrícolas y la pérdida de fuentes y cursos de agua IDEAM, PNUD, MADS, DNP, CANCILLERÍA. 2015. Nuevos Escenarios de Cambio Climático para Colombia 2011- 2100 Herramientas Científicas para la Toma de Decisiones – Enfoque Nacional – Departamental: Tercera Comunicación Nacional de Cambio Climático.
Si los niveles de emisiones globales de GEI
aumentan (como es lo más probable), la
temperatura media anual en Colombia podría
incrementarse gradualmente para el fin del
Siglo XXI (año 2100) en 2.14ºC.
Un cambio gradual en la temperatura y la
precipitación en el país generado por el
cambio climático, podría ocasionar que los
efectos de fenómenos de variabilidad
climática como El Niño o La Niña tengan
mayor impacto en los territorios y sectores
IDEAM, PNUD, MADS, DNP, CANCILLERÍA. 2015. Nuevos Escenarios de Cambio Climático para Colombia 2011- 2100 Herramientas Científicas para la Toma
de Decisiones – Enfoque Nacional – Departamental: Tercera Comunicación Nacional de Cambio Climático.
¿Qué es la variabilidad climática? La variabilidad climática se presenta cuando con cierta frecuencia un fenómeno genera un comportamiento anormal del clima, pero es un fenómeno temporal, transitorio y natural. El cambio climático, por otra parte, denota un proceso que no es temporal y que puede verificarse revisando históricos climáticos
Cambio climático y sus manifestaciones
Impactos probables del incremento de la temperatura
en los rendimientos
Reducción de la producción (%) por incremento de la
temperatura
45 40,75
40
35 30,55
30
25 20,38
20
15 10,17
10
Palma bajo condiciones de estrés 5
0
1 (+) 2 (+) 3 (+) 4 (+)
Reducción del 20% de la producción con un incremento de 2º Celsius.Y la Niña… “Se recomienda al Sistema Nacional de Gestión del Riesgo de Desastres (SNGRG), a los alcaldes, gobernadores, consejos municipales y departamentales de gestión de riesgo de desastres, activar los planes de prevención y contingencia frente a la probabilidad de presencia de inundaciones, avalanchas, crecientes súbitas y deslizamientos de tierra, especialmente, en aquellos barrios ubicados en laderas en los departamentos de la región Andina, así como, zonas ribereñas ante la posibilidad de incrementos súbitos de los niveles”. Fuente: IDEAM: COMUNICADO ESPECIAL N.° 64 SEGUIMIENTO A LA SEGUNDA TEMPORADA DE LLUVIAS Y A LA EVOLUCIÓN DEL FENÓMENO DE LA NIÑA EN EL PAÍS Lunes, 05 de octubre de 2020, 17:00 HLC.
Cambio en factores climáticos y su relación con los
rendimientos
CO2 Temperatura Déficit de presión de vapor
Radiación
Precipitación Evapotranspiración Neta
Velocidad
del viento
Agua en el suelo
Conductancia estomática
Asimilación CO2
Sequía
Uso eficiente del agua
Conductancia
estomática Señales de
Asimilación CO2
estrés
RendimientoContenido 1. Introducción 2. Cambio climático y variabilidad climática. 3. Acciones frente a la variabilidad climática 4. Eficiencias en manejo del agua y el suelo. 5. Eficiencias en el aporte de nutrientes 6. Cultivares tolerantes y palma como sumidero de carbono 7. Comentarios finales
Eficiencias para reducir el impacto del cambio climático: - Microrganismos – Micorrizas (UEN), bacterias. - Secuestro de carbono (Reducción de emisiones) - Cultivares tolerantes al cambio climático - Cobertura vegetal y biomasa para protección del suelo. - Reducción de las emisiones de N2O - Uso eficiente del agua - Uso eficiente de los nutrientes
Contenido 1. Introducción 2. Cambio climático y variabilidad climática. 3. Acciones frente a la variabilidad climática 4. Eficiencias en manejo del agua y el suelo. 5. Eficiencias en el aporte de nutrientes 6. Cultivares tolerantes y palma como sumidero de carbono 7. Comentarios finales
Eficiencias: manejo de coberturas y conservación de la
humedad
Contenido de humedad (%) para áreas sin cobertura (T0)
y con Asystasia Sp (T2).- estación húmeda
Profundidad (cm)
Asystacia sp. Contenido de humedad (%) para áreas sin cobertura (T0)
y con Asystasia Sp (T2).- estación seca
Profundidad (cm)
Incremento > 20% en estación seca
Áreas sin cobertura.Eficiencias: requerimiento hídrico para coberturas
de leguminosas
Kudzú
5,0 5,0
4,5 4,5
4,0 4,0
ETcoberturas (mm/día)
Evaporación (mm/día)
3,5 % cobertura > 70% 3,5
3,0 3,0
2,5 2,5
2,0 2,0
1,5 ETc=3 mm/día 1,5
1,0 1,0
0,5 0,5 Desmodium
0,0 0,0
Sem1 Sem2 Sem3 Sem4 Sem5 Sem6 Sem7 Sem8
Febrero Marzo
Kudzú Desmodium Testigo (Sin cobertura)
Con un cubrimiento del suelo > 70%, las dos coberturas
tienen en promedio una evapotranspiración de 3 mm/díaComportamiento de la humedad del suelo con el uso de
coberturas bajo condiciones de la Zona Norte (época seca)
Humedad del suelo (%) de 0-15 cm de profundidad
30 25 Cobertura nativa
25
20
Riegos aplicados (mm)
20
Humedad (%)
15
15
10
10
5
5
0 0
Humedad del suelo (%) de 15-30 cm de profundidad Cobertura mínima
35 25
Días
30 Riegos T2 (Cobertura nativa) T7 (Cobertura mínima)
20
Riegos aplicados (mm)
25
Humedad (%)
15
20
15
10
10
5
5
0 0
Días
Riegos T2 (Cobertura nativa) T7 (Cobertura mínima)Evaluación de pérdidas de agua por escorrentía y
erosión
Escorrentía en suelos de ladera
30 700
25 600
Precipitación (mm)
Escorrentía (mm)
500
20
400
15
300
10
200
5 100
0 0
Pérdidas de suelo por escorrentía
300 700
Suelo perdido (Kg/ha)
250 600
Precipitación (mm)
tiempo (meses) 500
200
400
Melpas Testigo Precipitación 150
300
100
200
50 100
0 0
tiempo (meses)
Melpas Testigo Precipitación
Evitar períodos de altas precipitaciones para la aplicación de
fertilizantesEficiencias: Conservación del suelo y la humedad con
biomasa disponible
Pérdida de suelo (t/ha/año) en función de la
cobertura
4,9
5
Humedad del suelo (%) bajo diferntes practicas de manejo.
4
Suelo (t/ha/año)
2,5
3
40 35,1 35,6
2 0,8 1 32,6
35 29,3
1
Humedad deñ suelo (%)
27,3
30 24,7
0
Suelo Cobertura Cobertura Cobertura 25 20,6
desnudo Estandar Estandar + Estandar + 20
hojas RVO 15
Tratamientos 10
5
0
Testigo Cascarilla Cascarilla + Fertilizante RV RV + F 2 RV + F
F
Tratamientos
Reducción de 3,12 veces la pérdida de suelo e incremento de 30% del contenido de
humedad en el suelo
Fuente: Hood, A et al. 2019Eficiencias: incremento de la porosidad
conManejo de las hojas de poda y cosecha
Porosidad total para dos sistemas de manejo
70
Porosidad total (%)
60
50
Con reciclaje
40
Sin reciclaje
30
20
0-5 5.-10 10.- 20 20- -30 30 - 50
Profundidades
Incrementar la capacidad de almacenamiento de agua y aire del suelo en mas de 15%.
Sayimi, H., .., et al. 2014Aumento de la capacidad de reserva de agua del suelo
Densidad aparente (g/cm3) y desarrollo de E. guineensis
Tabla 1. Densidad aparente y comportamiento de la porosidad del
suelo
Tratamiento- Da Porosidad Total
Da (g/cm3) Ksat (cm/h)
(g/cm3) (%)
1,
6Testigo 1,04 ± 0,03 56,37 ± 1,37 26,32 ± 2,38
1 1,15 1,3 1,45 1,6 1,15 1,18 ± 0,03 50,42 ± 1,47 5,53 ± 0,16
Densidad aparente (g/cm3) y desarrollo de O x G.
1,3 1,31 ± 0,01 44,78 ± 0,56 1,76 ± 0,14
1,45 1,43 ± 0,02 40,02 ± 0,80 0,04 ± 0,01
1,6 1,55 ± 0,02 34,73 ± 0,68 0,01 ± 0,00
1 1,15 1,3 1,45 1,6
La compactación reduce el espacio poroso, aumenta el impedimento mecánico a la
penetración de raíces y disminuye la movilidad de agua.Manejo de las hojas de poda y cosecha
Pérdida de suelo para dos sistemas de manejo
de coberturas
21,73
25
Erosión (t/ha/año)
20
15
10 4,71
5
0 Pérdida de agua por escorrentía (%) para dos
Sin hojas en contorno Con hojas en contorno
Sistema de manejo de cobertura
sistemas de manejo
Escorrentía(% de la lluvia)
25
20
15
10
5
0
Sin hojas en contorno Con hojas en contorno
Sistema de manejo de coberturas
Bah, .., et al. 2018Eficiencias: combinación de agua y nutrición con K
Altura de la palma para 3 niveles de suficiencia de agua y 3 dosis de K
Altura de la palma (cm)
Palma sin estrés hídrico
Tratamientos
Menor impacto del déficit cuando se aplica K. En alto déficit no hay respuesta a K
Palma con estrés hídrico
Fuente:Syaripah, T., Ibrahim, M., Mohd., A.-, Nulit, R. & Wahab, P. 2020Impacto del déficit de humedad del suelo en la tasa fotosintética de
dos cultivares elaeis guineensis: Dami las Flores (Deli x AVROS) y
Millenium 7001 (Deli x La Mé)
Fotosíntesis
Transpiración
Al finalizar la época seca, La tasa de fotosíntesis y
transpiración en los dos cultivares se reducen a
partir de un 50% de déficit de humedad en el suelo
(Aproximadamente 120 mm de déficit por mes,
para los dos cultivares)Impacto del manejo del agua en la tasa fotosintética del cultivar Deli x Ghana
Riego por goteo de Riego por Riego por
alto caudal aspersión compuertas
Fotosíntesis Transpiración
18 4,5
16 a
4,0 a
b 12 %
14 3,5
A (ΜMOL M-2 S-1)
E (MMOL M-2 S-1) b 20 %
12 60 % 3,0
70 %
10 2,5
8 2,0
c
6 1,5
c
4 1,0
2 0,5
0 0,0
Aspersión Goteo Superficie Aspersión Goteo Superficie
MÉTODOS DE RIEGO MÉTODOS DE RIEGOImpacto del manejo del agua en la eficiencia de la nutrición del cultivo
Riego por goteo de
alto caudal
Efa (%)= 89
CU(%) = 90.1
Riego por
aspersión
La disponibilidad de los nutrientes en la palma está siendo afectada
por las condiciones de humedad del suelo establecidas con cada
método de riego. K y P disminuyen a medida que baja la eficiencia Efa (%)= 68
de los sistemas de riego CU(%) = 48
Riego por
compuertas
Efa (%)= 18,2Contenido 1. Introducción 2. Cambio climático y variabilidad climática. 3. Acciones frente a la variabilidad climática 4. Eficiencias en manejo del agua y el suelo. 5. Eficiencias en el aporte de nutrientes 6. Cultivares tolerantes y palma como sumidero de carbono 7. Comentarios finales
Evaluación de pérdidas de nutrientes por escorrentía
y erosión
Pérdida anual de nutrientes en aguas de
escorrentía
45,12
50
41,32
Pérdida del nutriente (Kg/ha)
45
40 Melpa
35
30 Testigo
25
20
15
4,95
10
2,76
2,09
1,87
Pérdida anual de nutrientes en
1,65
1,59
0,56
0,34
5
sedimentos
1,63
0 1,8
1,55
N P K Ca Mg 1,6
1,4
Elemento Melpas
1,2
Kg/ha*año
Testigo
1,0
0,68
0,8
0,6
0,33
0,4
0,10
0,06
0,05
0,05
0,04
0,04
0,2
0,0
N P Ca Mg K
Elemento
Mayores pérdidas de potasio en el agua y nitrógeno en el suelo arrastradoEficiencias: nutrición y prácticas de manejo de la
cobertura
K lixiviado(g/m2/mes) en función del método de manejeo de la cobertura y
dosis de fertilizante
0,07
0,07 0,06
0,052
0,06
0,045
K (g/m2/mes)
0,05
0,04
0,03
0,02
a b a b
0,01
0
Herbicida Manual Herbicida ® Manual ®
Tipo de manejo y dosis de fertilizante
Reducción del 25% del potasio lixiviado cuando se realiza manejo manual de la cobertura
Formaglio, et al. 2020Eficiencias: reducción de pérdidas de nutrientes - fuentes
Pérdida de nutrientes en agua y sedimentos (Kg/ha/año) para tres
fuentes
200 165 162 157
150
Kg/ha/año
88 79
100 75 N
K
50
0
Simple Compuesto Liberación C.
Tipos de fuentes de nutrientes
Las pérdidas de nutrientes son significativas en agua y escorrentía.
Importancia de las condiciones de aplicación
Vijiandran, J., et al. 2017Eficiencias y fuentes de nutrientes
% pérdida de N para diferentes fuentes % pérdida K para diferentes fuentes
6,97
13,37
7 14
6 12
5 10
Pérdida (%)
Pérdida (%)
4 8
2,44 5,09
3 6 4,38
1,74 3,6 3,55
2 4
0,75 0,84
1 2
0 0
Mezcla LC1 (60%) LC1 (100%) LC2 (60%) LC2 (100%) Mezcla LC1 (60%) LC1 (100%) LC2 (60%) LC2 (100%)
Fuentes de nutrientes Fuentes de nutrientes
Reducción de pérdidas en función de la fuente y la dosis. Para K, alrededor de 9 puntos
porcentuales.Eficiencias asociadas con la incorporación de
biofertilizantes
Concentración de AIA (ng/g) en palmas Contenidos de N y K respuesta al uso de rizobacterias
de vivero
3,5
3,45
3
3,5
Nutrientes (g/palma)
3 2,5
2,02
2,5
AIA (ng/g)
2 Sin inoculación + 50% F
2
1,5 1,5 Inoculación + 50% F
1 100% F
0,5 1
0
0,5
Sin inoculación + 50% F Inoculación + 50% F
Tratamientos 0
N K
Nutrientes
Impacto positivo de las rizobacterias en fitohormonas. Se extrae 2,6 veces el N y el K.
Lima, J., et al. 2020Eficiencias: reciclaje de nutrientes
Posibilidad de retorno (%) de nutrientes a través
de los racimos vacíos Tabla 1. Tasa de descomposición de
38,3 descomposición (k) para biomasa de palma
40
35
30
27,2 k (%/mes)
Retorno (%)
22,3
25 18,6 Foliolos 0,26
20
11,7 Raquis 0,15
15 8,6
10 Peciolos 0,12
5 Racimos vacíos 0,2
0
N P K Ca Mg Total
Estípite (Pulverizado) 0,11
Nutrientes Estípite (Tajado) 0,07
Al retornar los racimos vacíos al campo es posible retornar el 27% de los nutrientes
exportados en los racimos al momento de la cosechaContenido 1. Introducción 2. Cambio climático y variabilidad climática. 3. Acciones frente a la variabilidad climática 4. Eficiencias en manejo del agua y el suelo. 5. Eficiencias en el aporte de nutrientes 6. Cultivares tolerantes y palma como sumidero de carbono 7. Comentarios finales
Cultivares tolerantes al déficit hídrico
Impacto del déficit hídrico sobre las raíces (g/palma) en condiciones
de vivero
149 141
160
140
Raíces (g/palma)
120 87
100
58 SE
80
60 CE
40
20
0
C1 C2
Cultivares
El impacto del déficit hídrico es diferencial por cultivares. Reducción de 42% (C1) y 59% (C2)
Silva, P.., et al. 2016Cultivares con uso eficiente de nutrientes
Rendimiento de aceite (t/ha/año) Vs Nitrógeno tomado Rendimiento de aceite (t/ha/año) Vs K2O tomado
Aceite (t/ha/año)
Aceite (t/ha/año)
Nitrógeno (g/palma/año) K2O (g/palma/año)
Cultivares con mayor producción de aceite y menor requerimiento de N y K
Ollivier, J., et al. 2020Eficiencia: almacenamiento de carbono en palma de
aceite
Distribución del carbono capturado en el cultivo
Palma Vegetación Residuos Suelo
Carbono
(t/ha) 21,28 1,52 2,29 15,24
Porcentaje 53 4 6 38
Secuestro :4,55 t C/ha/ añoEl agroecosistema palma como sumidero de carbono
Cabono (t/ha) almacenado en el suelo en función del manejo
de la cobertura
58
60
Carbono (t/ha)
33
40
20
0
Sin reciclaje Con reciclaje
Manejo de cobertura
Incremento del 43% del carbono en el suelo en función del manejo de la cobertura
Sayimi, H., .., et al. 2014Contenido 1. Introducción 2. Cambio climático y variabilidad climática. 3. Acciones frente a la variabilidad climática 4. Eficiencias en manejo del agua y el suelo. 5. Eficiencias en el aporte de nutrientes 6. Cultivares tolerantes y palma como sumidero de carbono 7. Comentarios finales
Comentarios de cierre 1. Mejoramiento y protección del suelo. 2. Reducción de las emisiones asociadas con la nutrición del cultivo 3. Eficiencias con base en la fertilidad biológica del suelo. 4. Palma como sumidero de carbono 5. Conocimiento para la toma de decisiones
Agradecimientos
Grupo de Agronomía: Cristian Acero, Marco Olivares, Armando
Manotas, Isaac Torres, Jari Rodríguez, Carlos Rodríguez, Luis Macías,
Dora Martínez, Juan Artunduaga, Dianorgen Castro, Eleodoro
Meneses, Wilson Pérez, Diego Molina, Jhon Jiménez, Arley Zapata,
Álvaro Rincón, Víctor Rincón, Tulia Delgado, Greidy Ladino, Andrea
Zabala, Osmar Barrera, Jorge Torres, Nolver Arias.
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