Potencial de los forrajes tropicales para la mitigación de emisiones de gases

de efecto invernadero Michael Peters, Idupulapati Rao, Aracely Castro, Glenn Hyman,

John Miles, Jacobo Arango, Danilo Moreta, Álvaro Rincón, José E. Baquero, Elcio Guimaraes

Taller Internacional: Hacia una Política Nacional de Ganadería Agroclimáticamente Sostenible

23 al 25 de Octubre de 2013 Bogotá - Colombia

Contenido

• Importancia mundial de los sistemas agropecuarios y “huella ambiental” de la producción pecuaria

• Necesidad de una intensificación sostenible

• Oportunidades para la intensificación sostenible a través de sistemas basados en forrajes

• Consideraciones socioeconómicas y políticas de implementación

• Perspectivas futuras y síntesis general

Demanda de productos ganaderos

en 2050

Países Año

Consumo anual per cápita (kg)

Consumo Total (Mt)

Carne Leche Carne Leche

En desarrollo 2002 2050

28 44

44 78

137 326

222 585

Desarrollados 2002 2050

78 94

202 216

102 126

265 295

Fuente: Rosegrant et al., 2009

Ganadería en países en desarrollo • Predominancia entre agricultores de pequeña escala;

producen 50% de carne, 41% de leche, 72% de ovejas, 59% de cerdo y 53% de aves de corral

• Provee al menos comida para 830 millones de personas ubicadas bajo la línea de seguridad alimentaria

Producción ganadera y pequeños productores

Sector ganadero y GEI - “huella ambiental”

Fertilización del suelo 20%

Energía 17%

Arroz 10%

Manejo de abonos

7%

Fermentación entérica ruminal

34%

Residuos de rumiantes en

pastos 12%

Emisiones globales de GEI procedentes de la agricultura

100%= 6.5 GT CO2e en 2010

Fuente: análisis del WRI basado en EPA (2012) y FAO (2012), con ajustes

Emisiones de GEI procedentes del sector ganadero

Emisiones de GEI por unidad de proteína

Nota: datos principalmente de países desarrollados, y excluyen emisiones por cambios en uso de la tierra Fuente: DeVries (2009)

Res Cerdo Huevos Leche Aves de corral

Kg CO2e / kg proteína (con y sin análisis de ciclo de vida)

175

70

45 45 45

Distribución espacial de la intensidad de emisiones de GEI por la ganadería

Tierras áridas: baja productividad animal en grandes áreas donde

alimentación es escasa y de baja calidad y los animales tienen un bajo

potencial productivo

Mundo en desarrollo: intensidad moderada en lugares con importante

producción de carne

Países desarrollados: baja intensidad de emisiones por prácticas de alimentación más intensivas, razas con mejor

conversión de alimentos y clima templado donde la calidad del alimento es casi siempre más alta

Fuente: Herrero et al. 2013. Global greenhouse gas efficiency per kilogram of animal protein produced

LivestockPlus – Un concepto

Produciendo carne, leche, abono y mas…..

Intensificación Sostenible

Beneficios de sustento • Leche • Carne • Huevos • Abono • Adaptación al cambio

climático • Seguridad alimentaria

y nutricional • Generación de

ingresos (+PSE) • Alivio de pobreza

Enfoques/ Innovaciones Agroecológico

Sistemas cultivo-ganado-árboles

Genética Producción, calidad, resistencia a

estrés

Social Creación de entornos favorables,

mercados, capital social y humano

Beneficios ambientales • Calidad del suelo • Uso eficiente de los

recursos • Restauración de

suelos degradados • Mitigación del

cambio climático • Conservación

biodiversidad • Otros servicios en el

ecosistema

LivestockPlus

El concepto de “LivestockPlus” está basado en tres principios: 1. Los forrajes mejorados se adaptan mejor a limitaciones

bióticas y abióticas que los nativos o adaptados, y producen mas y mejor alimento;

2. Los forrajes mejorados bien manejados en sistemas cultivo-ganado, mejoran la eficiencia del uso de los recursos a nivel de finca para producir más leche y carne, particularmente durante el período seco; y

3. La siembra de forrajes mejorados solos o integrados con cultivos y arboles mejoran la productividad del sistema y generan múltiples servicios ecosistémicos, reduciendo la huella ambiental por unidad de producto animal.

Fuente: Rincón, 2013

Integración cultivos-ganadería en sabanas de suelos ácidos de Colombia

27 110

450 600

1000

0200400600800

10001200

Sabana nativaPasturas degradadasGramíneas/leguminosas Pastura con fertilizantePastura mejorada con maizPastura despues de 3 años de rotación de maiz y soya

Ganancia de peso en vivo de animales (kg/ha/año)

Oportunidades a través de sistemas basados en forrajes para reducir emisiones

de gases de efecto invernadero

1. Incrementando las reservas de carbono

2. Reduciendo las emisiones de metano (CH4) por unidad de producto ganadero y las emisiones netas de CH4 al reducir el número de animales

3. Reduciendo emisiones de óxido nitroso (N2O)

Sistemas basados en forrajes pueden mitigar las emisiones de GEI:

Principales oportunidades para aumentar las reservas de carbono en el suelo son: (i) Mejorar el manejo de cultivos y pastizales, y (ii) la restauración de tierras degradadas

Mejorar la acumulación de Carbono

Oportunidades

• Siembra de forrajes tropicales permite acumular grandes cantidades de C en el suelo, en particular en las capas más profundas

• Meta-análisis de efectos de manejo de pasturas en reservas de C en el suelo, mostró que pastos en zonas con precipitación de 2000-3000 mm/año tienen potencial para acumular carbono similar a los bosques

Se estima que 29% del potencial global de mitigación de C está en los pastos

Carbono orgánico del suelo (COS) en pasturas de Brachiaria humidicola

sola (Bh), con Arachis pintoi (Bh/Ap) y sabana nativa (SN) en un Oxisol

franco arcilloso en los Llanos Orientales de Colombia

(Fisher et al., 1996)

COS en tres sistemas de uso de la tierra predominantes en los

Llanos Orientales de Colombia (Castro et al., 2011 - sin publicar)

Mejoramiento de pasturas y acumulación de C A

lmac

enam

ient

o de

C (t

/ha)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Pasto Mejorado Pasto mejorado degradado Sabana Nativa

(a) Puerto López (b) Puerto Gaitán

Carbono organico del suelo (%)

Prof

undi

dad

(cm

)

Promedio

Reduciendo emisiones de metano • CH4 por fermentación entérica de rumiantes es responsable de 25% de las

emisiones de GEI provenientes de la ganadería

• Monogástricos producen proteínas de manera más eficiente que rumiantes. Pero la comparación es simplista considerando las opciones de alimentación

• Dietas con forraje de alta digestibilidad/energía/proteína, producen menos CH4 por unidad de carne o leche

• Aditivos como aceites para alimentación de rumiantes y ensilajes en lugar de heno reducen emisiones de CH4 por cambio en flora ruminal

• Taninos condensados de algunas leguminosas pueden reducir la producción de CH4 de rumiantes, pero a menudo reducen la digestibilidad de los alimentos conduciendo a un menor rendimiento

Oportunidades

Reduciendo emisiones de oxido nitroso • Emisiones de N2O son cercanas a 17 Mt N/año; para el 2100 se prevé

aumentará 4 veces en gran parte por mayor uso de fertilizantes nitrogenados. • Hasta 70% de fertilizantes de N aplicados en producción intensiva de cereales

se pierde por nitrificación • Algunas plantas liberan inhibidores de la nitrificación biológica (IBN) de sus

raíces suprimiendo actividad nitrificadora, reduciendo nitrificación en el suelo y emisiones de N2O

• Gramíneas forrajeras tropicales, cereales y leguminosas muestran una amplia diversidad en su capacidad IBN

• Brachiarias tropicales tienen alta capacidad de IBN, particularmente B. humidicola y B. decumbens

• Pastos de Brachiaria pueden reducir emisiones de N2O y contribuir a mejorar rentabilidad del cultivo posterior por economía de N

Oportunidades

Inhibición Biológica de Nitrificación (IBN)

IBN en el sistema

suelo-planta

Lixiviación

Emisiones acumuladas de N2O de parcelas de pastos tropicales (monitoreadas

mensualmente de 2005-2008)

Fuente: Thornton and Herrero, 2010 Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) 107:19667-19672

Opción usada en 2030 kg CH4/t leche kg CH4/t carne

Cerrado 78 1552

100% adopción de pasturas de Brachiaria 31 713

30% adopción de pasturas de Brachiaria 64 1300

Potencial de mitigación de cambio climatico

Potencial de reducir emisiones de N2O y CH4

Opciones de mitigación basadas en pastizales

en sistemas húmedos y sub-húmedos de

América Central y del Sur

0 50

100 150 200 250 300 350 400 450 500

Bare Soil Soybean P.maximum Hybrid Mulato Bh 679 Bh 16888 m

g N

2O

-N m

-2 y

-1

Bare Soil Soybean P. maximum Hybrid Mulato Bh 679 Bh 16888

mgN

2O-N

m-2

y-1

Fuente: PNAS 106: 17302-17307 (2009)

Suelo descubierto

Soya Hibrido Mulato

Beneficios de la Inhibición Biológica de Nitrificación Efectos de la IBN de una pastura de Brachiaria humidicola

de larga duración (≥ 10 años de establecida) en el rendimiento del cultivo de maíz subsecuente

Fuente: CIAT-JIRCAS-Corpoica, 2013 (no publicado)

Prod

ucci

ón d

e gr

ano

de m

aiz (

kg h

a-1)

Fertilización nitrogenada (kg N ha-1)

Uso previo del suelo

B. humidicola Maíz Sabana nativa

Interés de los medios en IBN

CIAT: I. Rao, M. Ishitani, J. Miles, M. Peters, M. Cuchillo, P. Lavelle, G. Hyman, J. Tapasco, A. Castro, R. van der Hoek, J. Arango, J. Duitama, H. Lopez, H. Suarez, D. Moreta, G. Borrero, J. Nunez JIRCAS, Japón: G. Subbarao Corpoica, Colombia: A. Rincón University of Hohenheim: G. Cadisch, H. Karwat Univ. Llanos, Colombia: C. Plazas MIS/UNA, Nicaragua: R. Mendoza

• Incorporación de árboles a tierras agrícolas y pecuarias se traduce en mayor almacenamiento de C sobre y bajo el suelo, y en un mejor reciclaje de nutrientes

• Potencial de acumulación de C sobre el suelo es de 1.5 a 6.55 Mg/ha/año

• Animales alimentados con leguminosas tropicales producen 20% menos CH4 que los alimentados únicamente con gramíneas C4

Papel de sistemas silvopastoriles

Oportunidades

Interacciones positivas entre pasturas y árboles (en particular fijadores de N) producen más materia seca, energía digestible y proteína cruda por ha y aumentan producción de leche o carne y reducen necesidad de fertilizantes sintéticos

Mensajes Intensificación sostenible de sistemas basados en forrajes -

incluyendo silvopastoriles- es fundamental para mitigar emisiones de gases de efecto invernadero de la ganadería y la agricultura en general

Hay necesidad de evaluar en detalle el potencial de acumulación de carbono de sistemas basados en forrajes, con énfasis en el potencial de acumulación a largo plazo y el análisis de todo el ciclo de vida

Aumento de adopción de alimentos mejorados, incluyendo forrajes, podría reducir significativamente la emisión de GEI a escala global y mejorar las condiciones de vida de las mil millones personas que dependen de sistemas de ganado-cultivo

Análisis del ciclo de producción incluyendo emisiones de GEI por el suplemento suministrado, frente a producción en tierras menos aptas para la producción agrícola

Evaluar en detalle el potencial de acumulación de carbono y reducción de emisiones de N2O y metano de sistemas basados en forrajes, con énfasis en potencial de incrementar reservas de C a largo plazo

Estimar impacto de sistemas basados en forrajes (ventajas y desventajas) y sus opciones para la productividad, seguridad alimentaria y beneficios ambientales a diferentes escalas

Evaluar beneficios económicos para los productores a través de la diferenciación de productos y el pago por servicios ambientales

Perspectivas futuras y síntesis general

GRACIAS

J. W. Miles