Madrid, Spain
March 15, 2015
A new study led by researchers from Universidad Politécnica de Madrid shows that ammonia emissions associated with crop fertilization could reduce up to 82% with a minimum impact on agricultural production
The research findings, conducted by several universities, national and international research centres and led by the School of Agricultural Engineering from Universidad Politécnica de Madrid (UPM), show the possibility to achieve an effective reduction of ammonia emissions caused by the fertilization of agricultural soils. This decrease can be achieved by combining strategies that can optimize the livestock manure management and the non urea synthetic fertilizers. All this would allow us to reach a compromise between environmental protection and food safety.
Agriculture was the responsible sector for the 94% of ammonia emissions in Europe during 2011 and responsible for the use of nitrogenous fertilizers in agricultural soil surface such as urea and manure. The ammonia released into the atmosphere can be deposited in surrounding ecosystems to the source or travelling tens of kilometers away causing environmental problems (such as soil acidification and eutrophication).
Because of these environmental problems and boosted by the Community legislation, numerous strategies to reduce ammonia emissions in European agriculture have been implemented in recent years. However, in most cases, these strategies are limited due to adverse and indirect effects on its implementation, such as reduction in crop yields or nitrogen efficiency loss when applying fertilizer. All this has negative consequences for farmers, consumer and for food safety.
In this context, a recent study published in the Environmental Research Letters journal suggests mitigation strategies using a combination of measures that can optimize the use of nitrogenous fertilizers at provincial level in Spain. Spain was selected for this study due to its high levels of ammonia emissions during the last years and because it is the third largest producer of agricultural goods in the EU.
Researchers assessed the capacity of eleven scenarios of ammonia emissions mitigation in order to reduce the mentioned emissions. They also assessed its effect on agricultural production and nitrogen surplus (the remaining nitrogen on the soil after mitigation and susceptible to be released as other contaminating compounds such as nitrates or nitrous oxide). These scenarios included diverse choices of fertilization as well as a combination of strategies.
They highlight the incorporation of manure into the soil to depths of 10 cm, the addition of urea up to 5 cm, the reduction of applied fertilizers (possible removal of urea fertilization). The impact of these scenarios was compared with the Spanish situation in 2008.
The results showed that all scenarios caused an effective mitigation of the ammonia emissions compared to the situation in 2008. The most effective measure was the scenario that reduced emissions by adding manure with a mitigation of 57% increasing the production to 8%.
Only four of the eleven scenarios showed an effective reduction of emissions and a significant increase in yields. The most promising results were achieved by combining the addition of manure and the removal of urea fertilizers. In this case, emissions decreased up to 82% while yield did not differ significantly from the baseline scenario.
The types of soils and the environmental conditions affecting ammonia emissions can vary among the Spanish provinces. Therefore, the study was carried out at provincial level. As a result, researchers suggest that the application of the most effective individual measures to each province could reduce the total emissions up to 67%.
This study has shown that effective reduction of the ammonia emissions due to fertilization of agricultural systems can be achieved without compromising production.
SANZ-COBENA, A.; LASSALETTA, L.; ESTELLES, F.; DEL PRADO, A.; GUARDIA, G.; ABALOS, D.; AGUILERA, E.; PARDO, G.; VALLEJO, A.; SUTTON, M. A.; GARNIER, J.; BILLEN, G. “Yield-scaled mitigation of ammonia emission from N fertilization: the Spanish case”. Environmental Research Letters 9 (12). DOI: 10.1088/1748-9326/9/12/125005. DEC 2014.
Hacia una mejor gestión de la fertilización agrícola
Un estudio liderado por la UPM demuestra que las emisiones de amoniaco asociadas a la fertilización de cultivos podrían reducirse hasta en un 82% con un impacto mínimo sobre la producción
Las conclusiones de un estudio en el que han participado varias universidades y centros de investigación nacionales y europeos, y que ha sido liderado por la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), señalan que es posible conseguir una reducción efectiva de las emisiones de amoniaco causadas por la fertilización de los suelos agrícolas. Esta reducción se puede conseguir mediante la combinación de estrategias que lleven a optimizar la gestión de los estiércoles ganaderos y los fertilizantes sintéticos no ureicos, alcanzando un compromiso entre la protección del medio ambiente y la seguridad alimentaria.
La agricultura fue el sector responsable del 94% de las emisiones de amoniaco en Europa en 2011, y la aplicación de fertilizantes nitrogenados en superficie de los suelos agrícolas, como la urea y los estiércoles, fue la principal fuente emisora. El amoniaco emitido a la atmósfera puede depositarse en los ecosistemas circundantes a la fuente o viajar decenas de kilómetros ocasionando problemas medioambientales (como acidificación del suelo y eutrofización). Por ello, impulsadas por la normativa comunitaria, se han implementado en los últimos años un gran número de estrategias de reducción de emisiones de amoniaco en la agricultura europea. Sin embargo, en la mayoría de los casos dichas prácticas se ven limitadas por efectos adversos e indirectos de su implementación —como la reducción en los rendimientos de los cultivos o la pérdida de eficiencia del nitrógeno aplicado con los fertilizantes— con consecuencias negativas para agricultores, consumidores y para la seguridad alimentaria.
En este contexto se ha realizado un reciente estudio, publicado en la revista Environmental Research Letters, que plantea estrategias de mitigación mediante la combinación de diferentes medidas que lleven a optimizar el uso de los fertilizantes nitrogenados a escala provincial en España. La elección de España se debió a su condición de país en el que las emisiones de amoniaco han experimentado un mayor aumento en los últimos años y por ser el tercer mayor productor de bienes de origen agrícola de la Unión Europea.
En este caso se evaluó la capacidad de 11 escenarios de mitigación de emisiones de amoniaco de origen agrícola para reducir dichas emisiones, así como su efecto sobre la producción agrícola y el surplus de nitrógeno (nitrógeno que queda en el suelo tras implementar la medida de mitigación y es susceptible de ser liberado en forma de otros compuestos contaminantes como nitratos u óxido nitroso). Estos escenarios incluyeron distintas opciones de fertilización, así como combinación de estrategias. Destacan la incorporación de los estiércoles a una profundidad de 10 centímetros, la incorporación de urea hasta los 5 centímetros, la reducción de la cantidad de fertilizante aplicado (posible supresión de la fertilización ureica), etcétera. El impacto de estos escenarios fue comparado con la situación del país en 2008.
Los resultados obtenidos mostraron que todos los escenarios producían una mitigación efectiva de las emisiones de amoniaco respecto a la situación de 2008. La medida individual que más redujo las emisiones fue la incorporación de estiércoles, con una mitigación del 57% al tiempo que aumentaba la producción en un 8%. De los 11 escenarios, únicamente 4 mostraron una reducción efectiva de las emisiones y un incremento significativo de los rendimientos. Los resultados más prometedores se obtuvieron al combinar la incorporación de estiércoles y la supresión de fertilizantes ureicos. En este caso, mientras las emisiones se redujeron en un 82%, los rendimientos no difirieron significativamente de los del escenario base.
En tanto que factores como el tipo de suelo y las condiciones medioambientales afectan a la emisión de amoniaco, y pueden variar entre las distintas provincias españolas, el estudio se pormenorizó a nivel provincial. De esta forma, se observó que la aplicación de las medidas individuales más efectivas en cada provincia, produjo un descenso en las emisiones totales del 67%.
Este estudio ha demostrado que una reducción efectiva de las emisiones de amoniaco debidas a la fertilización de los sistemas agrícolas puede alcanzarse sin comprometer la producción.
SANZ-COBENA, A.; LASSALETTA, L.; ESTELLES, F.; DEL PRADO, A.; GUARDIA, G.; ABALOS, D.; AGUILERA, E.; PARDO, G.; VALLEJO, A.; SUTTON, M. A.; GARNIER, J.; BILLEN, G. “Yield-scaled mitigation of ammonia emission from N fertilization: the Spanish case”. Environmental Research Letters 9 (12). DOI: 10.1088/1748-9326/9/12/125005. DEC 2014.
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