Emisiones de gases en el cultivo del arroz: efecto de la gestión de la paja

Abstract

[EN] In flooded soils such as rice cultivation, CH4 is generated in large quantities, as a product of anaerobic degradation of organic matter. This CH4 is released to the atmosphere mainly through diffuse transport through the plant. Rice cultivation is one of the main sources of greenhouse gases emission from the agricultural sector. Globally, rice releases annually 60-100 million tons of CH4, which accounts for about 5-19% of anthropogenic emissions of this gas. In Spain, Valencia is responsible for about 15% of the total production of rice. This production is focused near the Albufera Natural Park. Until a few years ago, farmers in Valencia burned rice straw in their fields after harvest. However, this practice is a source of emissions such as particulates, dioxins, heavy metals, CO2, etc., with c environmental and public health impacts. Therefore, the Administration recommended maintaining rice straw in the fields in order to mixed with clay and use them as a source of soil organic fertilization. Several authors observed that organic matter inputs to soil could increase Ch4 emissions. Organic waste could be used as substrate for methanogenic bacteria and other soil microorganisms. The aim of this study was to quantify CH4 emissions under different rice straw management practices, in order to search new strategies to manage the straw getting environmental benefits. The study was conducted in the experimental fields of the Rice Department of Valencian Institute for Agricultural Research (Sueca, Valencia, Spain). The experimental area was divided into 5 plots measuring 2x2m, arranges in a randomized complete block design with three replicates per treatment. Five straw management practices or treatments were evaluated: 1) no straw applied; 2) in situ burning straw; 3) straw incorporation; 4) mulching straw; 5) mulching straw with no water addition until the beginning of the crop. CH4 emissions were measured throughout the growing cycle of rice, using the static chamber method. This method is based on measuring the increase in CH4 concentration inside a closed chamber, in order to determine, from the increase, the CH4 emission flow. To complete the CO2 balance, results obtained by Sanchis et al., (2014) were used. In this study, emissions produced during the burning of straw from a paddy field of the Albufera were quantified. Results showed that maximum CH4 production occurred around day 63 in all the management practices, coinciding with the beginning of flowering stage. Highest CH4 emissions were produced in straw incorporation management practice (557.5 kg CH4/ha). In regards of air pollution and CH4 emissions, straw incorporation was the most unfavorable management practice. CO2 emissions produced during the growing season and the burning of straw (if any), showed higher values when straw was incorporated into the soil, being 18% higher than those observed when straw was burned.

[ES] El CH4 se genera en elevadas cantidades en suelos inundados debido a la degradación anaeróbica de la materia orgánica. Este CH4 se libera a la atmósfera principalmente mediante el transporte difuso a través de la planta, siendo el cultivo del arroz una de las principales fuentes de emisiones de este gas en el sector agrícola. A nivel mundial, el cultivo del arroz libera anualmente 60-100 millones de toneladas de CH4, alrededor del 5-19% de las emisiones antropogénicas de este gas. En España, la Comunidad Valenciana produce el 15% de la producción total nacional de arroz, concentrándose esta principalmente en el Parque Natural de la Albufera. Hasta hace unos años, en la Comunidad Valenciana era muy habitual que los agricultores quemaran la paja de arroz en sus campos después de la cosecha, sin embargo, esta práctica supone una fuente de emisiones a la atmósfera con las consecuentes repercusiones ambientales y de salud pública. Por ello, la Administración recomendó mantener la paja de arroz en los campos con el fin de ¿fanguearlos¿, es decir, mezclarlos con el barro y aprovecharlos así como una fuente de fertilización orgánica del suelo. Sin embargo, esta práctica puede afectar a las emisiones de CH4. El objetivo general de este estudio es cuantificar las emisiones de CH4 según distintas técnicas de gestión de la paja de arroz, con el fin de abrir un camino hacia la búsqueda de nuevas estrategias que permitan gestionar la paja consiguiendo beneficios ambientales. El estudio se llevó a cabo en en la estación experimental del Departamento del Arroz del IVIA (Sueca) en balsetas de 2x2 metros en las cuales se simulan las condiciones que recibe el cultivo en campo. Las emisiones de CH4 se cuantificaron durante todo el ciclo de cultivo del arroz, utilizando el método de la cámara estática basado en medir el incremento de concentración de CH4 en el interior de una cámara cerrada, para así determinar el flujo de emisión de CH4. Para completar el balance de emisiones de CO2-eq se utilizaron los resultados obtenidos en el estudio de Sanchis et al., (2014), donde cuantificaron las emisiones producidas durante la quema de la paja de un campo de arroz del Parque Natural de la Albufera. Durante el ciclo de cultivo del arroz, se observó que la producción máxima de CH4 se produjo alrededor del día 63 en todas las alternativas estudiadas, coincidiendo con el inicio de la floración. Las mayores emisiones de CH4 se produjeron en la alternativa de paja incorporada, con una emisión estacional de 557,5 kg CH4/ha. Desde el punto de vista de la contaminación atmosférica, en lo que se refiere al CH4, la alternativa de paja incorporada al campo fue la más desfavorable. Tras sumar las emisiones de CO2 producidas durante el ciclo de cultivo y la quema de la paja (en su caso), las mayores emisiones de CO2-eq se produjeron en la alternativa de paja incorporada, siendo un 18% superiores a las emitidas en la alternativa en la que se quema la paja.

[CA] El CH4 es genera en elevades quantitats en sòls inundats, a partir de la degradació anaeròbica de la matèria orgànica. Este CH4 generat s'allibera a l'atmosfera principalment per mitjà del transport difús a través de la planta, sent el cultiu de l'arròs una de les principals fonts d'emissions de gasos d'efecte hivernacle en el sector agrícola. A nivell mundial s'estima que el cultiu de l'arròs allibera anualment 60-100 milions de tones de CH4, al voltant del 5-19% de les emissions antropogèniques d'este gas. A Espanya, la Comunitat Valenciana és responsable de prop del 15% de la producció total nacional d'arròs, concentrant-se la producció majoritàriament propera al Parc Natural de l'Albufera. Fins fa uns anys, a la Comunitat Valenciana era molt habitual que els agricultors cremaren la palla d'arròs en els seus camps després de fer la collita, no obstant això, esta pràctica suposa una font d'emissions a l'atmosfera amb les conseqüents repercussions ambientals i de salut pública. Per això, l'Administració va recomanar mantindre la palla d'arròs en els camps a fi de "fanguearlos", és a dir, mesclar-los amb el fang i aprofitar-los així com una font de fertilització orgànica del sòl. No obstant, aquesta pràctica pot afectar a les emissions de CH4. L'objectiu general d'este estudi és quantificar les emissions de CH4 segons distintes tècniques de gestió de la palla d'arròs, a fi d'obrir un camí cap a la busca de noves estratègies que permeten gestionar la palla aconseguint beneficis ambientals. L'estudi es va dur a terme en en l'estació experimental del Departament de l'Arròs de l'IVIA (Sueca) en bassetes de 2x2 metres en les quals se simulen les condicions que rep el cultiu en el camp. Les emissions de CH4 es van quantificar durant tot el cicle de cultiu de l'arròs, utilitzant el mètode de la cambra estàtica basat a mesurar l'increment de concentració de CH4 en l'interior d'una cambra tancada, a fi de determinar el flux d'emissió de CH4. Per a completar el balanç d'emissions de CO2-eq es van utilitzar els resultats obtinguts en l'estudi de Sanchis et al., (2014) , on es van quantificar les emissions produïdes durant la crema de la palla d'un camp d'arròs del Parc Natural de l'Albufera. Durant el cicle de cultiu de l'arròs, es va observar que la producció màxima de CH4 es va produir al voltant del dia 63 en totes les alternatives estudiades, coincidint amb l'inici de la floració. Les majors emissions de CH4 es van produir en l'alternativa de palla incorporada, amb una emissió estacional de 557,5 kg CH4/ha. Des del punt de vista de la contaminació atmosfèrica, referit al CH4, l'alternativa de palla incorporada al camp va ser la més desfavorable. Després de sumar les emissions de CO2 produïdes durant el cicle de cultiu i la crema de la palla (si és el cas), les majors emissions de CO2-eq es van produir en l'alternativa de palla incorporada, sent un 18% superiors a les emeses en l'alternativa en què es crema la palla.