Cuba es un país que desarrolla una fuerte actividad agrícola, la que para su atención se divide en "agricultura cañera", que responde al Ministerio del Azúcar y "agricultura no cañera", que es atendida por el Ministerio de la Agricultura, que cuenta con 20 ramas y abarca 400 Empresas, 41 Unidades Presupuestadas Estatales así como la atención al sector campesino, que en el período que se analiza en este inventario (1989-1991), poseía cerca del 18% de las tierras.
La superficie agrícola del país es superior a 6 millones de hectáreas y en la etapa analizada dispuso de un potencial de unos 6x106 m3 de agua para riego entre la capacidad embalsada –186 presas– y las aguas superficiales y subterráneas no reguladas, lo que permitió tener el 26% de las áreas bajo riego. Entre los cultivos de mayor importancia económica, se encuentran el tabaco, los cítricos, la caña de azúcar y el café. La alimentación avícola y porcina estuvo basada en la utilización de piensos concentrados y líquidos, lo que generaba una alta densidad por unidad de tierra.
Debido a los hechos acaecidos en la arena internacional a raíz de los cambios producidos en Europa de Este y en especial en la antigua Unión Soviética, se produce un freno y contracción del desarrollo agropecuario en el país, lo que implicó la toma de medidas para superar esta situación, produciéndose diferentes cambios en la estructura productiva y económica del sector.
Estos cambios han estado dirigidos a erradicar las relaciones de dependencia y por el desarrollo del autosostenimiento, basado en la explotación integral de los recursos naturales y el desarrollo de las investigaciones agropecuarias que han aportado importantes resultados en relación con prácticas agrícolas más apropiadas a las condiciones concretas del país. Es en y sobre este marco histórico temporal, que se realiza este Inventario Nacional de Emisiones de GEI procedentes de la agricultura.
En el Módulo Agricultura se consideran las emisiones de gases de invernadero procedentes de cinco fuentes:
Los GEI tratados en este módulo fueron: el metano (CH4), él oxido nitroso (N2O), los óxidos de nitrógeno (NOx), el monóxido de carbono (CO), y el dióxido de carbono (CO2) –las emisiones de este último no se contabilizan en los totales de emisión del módulo por proceder de la quema de campos de caña y asumirse una captación similar de este gas en la próxima estación de crecimiento del cultivos.
4.2. Ganado Doméstico
En esta sección se tratan las emisiones de metano originadas por la fermentación entérica y el manejo del estiércol, aplicando la metodología del nivel I establecida en las Guías, ya que se carece de los factores y coeficientes de emisiones en el país, para aplicarlos a los cálculos empleando la metodología compleja.
4.2.1. Emisiones de Metano Procedentes de la Fermentación Entérica.
La producción del metano debido a la fermentación entérica, consiste en un proceso normal que ocurre en el sistema digestivo de los animales herbívoros. El metano –así generado– es un producto que se forma mediante la descomposición de los hidratos de carbono por microorganismos existentes en el sistema. y los incorporados con el alimento.
El metano producido por los animales, está en dependencia del tipo de alimentación y la cantidad consumida, de la edad y el peso del animal, así como del sistema digestivo, siendo este el elemento más importante. De acuerdo con el sistema digestivo, corresponde a los rumiantes la mayor producción de metano. Otros animales como los caballos, asnos y cerdos –seudorumiantes los dos primeros y monogástrico el último–, presentan una menor producción.
Con relación a la alimentación se debe tener presente –al analizar las emisiones– que a mayor cantidad de alimentos y menor calidad de los mismos –que resultan menos digeribles por el animal– se obtiene un aumento en la producción de metano.
Para realizar la presente estimación se adoptaron los siguientes criterios y consideraciones.
Tabla 4.1. Emisiones de CH4 por la fermentación entérica
y por tipos de animal doméstico (Gg).
Cuba. Año base 1990.
doméstico |
t/año Gg |
del total |
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1) Sólo el sector estatal
NE- No estimado
No existen camellos en el país
En la Tabla 4.1 puede observarse que las mayores emisiones de metano (CH4) provienen del ganado bovino (94.94 %) y dentro de este, el ganado lechero. También se puede constatar que para Cuba –en la etapa analizada– el segundo gran emisor está constituido por los caballos.
En este cálculo se introduce un elemento de incertidumbre al no haberse podido computar la población de cerdos del sector privado –no estatal– que representaría emisiones a tomar en consideración dentro de los límites de los valores reportados. Esta situación también se producirá para las aves de corral en la siguiente sección –manejo del estiércol.
4.4.2. Emisiones de Metano Procedentes de los Sistemas de Manejo del Estiércol
A partir de las excretas de los animales domésticos puede producirse la emisión de gas metano, encontrándose que las emisiones más importantes proceden del ganado vacuno y el porcino. Este metano es producido por la descomposición del estiércol en condiciones fundamentalmente anaerobias y la cantidad del mismo que es emitido a la atmósfera depende de varios factores tales como: la población animal, el promedio diario de sólidos volátiles excretados, la producción potencial de metano del estiércol y del sistema de manejo de ese estiércol, entre otros.
El sistema de manejo deviene en un factor de gran importancia habida cuenta que a través del mismo pueden crearse las condiciones que implican una mayor o menor emisión de este gas en dependencia que se propicie o no la descomposición anaerobia. En este sentido puede plantearse que cuando el estiércol está tratado en forma líquida se produce una cantidad significativa de metano, todo lo contrario ocurre cuando el manejo se realiza en forma sólida, ya que la descomposición se produce fundamentalmente en forma aeróbica y se emite poco o ningún metano.
Criterios y consideraciones previas al cálculo de las emisiones.
Tabla 4.2. Emisiones de CH4 procedentes de los sistemas de
manejo del estiércol (Gg).
Cuba. Año base 1990.
Doméstico |
t / año Gg |
del total |
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Analizando la Tabla 4.2 puede observarse, que las mayores emisiones de metano (CH4) provienen del ganado porcino (44.54 %), detectándose que en este caso, a diferencia de la fermentación entérica –ver tabla 4.1– el ganado vacuno aportó relativamente menos metano, justificándose esto en el sistema de manejo líquido utilizado para el ganado porcino en contraposición con el sistema seco usado para el vacuno, ya que el primero favorece la descomposición anaerobia.
Como era de esperar, el segundo gran emisor lo ocupa el ganado vacuno que desplaza a los caballos a un tercer lugar, siendo en este caso determinante –al parecer– el número de animales.
Merecen también atención las aves de corral, las que si
bien no aportan una cantidad sustancial, sus emisiones para el período
son superiores al resto de los animales no ubicados en los tres primeros
lugares. Estas emisiones se producen por la gran población existente.
También en estos cálculos se introduce un cierto nivel de
incertidumbre al no ser considerados tanto los cerdos como las aves de
corral del sector privado –no estatal.
En la Tabla 4.3 y la Fig. 4.1 se muestra un resumen de los resultados obtenidos para las emisiones de metano (CH4) producidas por el ganado y las aves de corral mediante la fermentación entérica y el manejo del estiércol. Se obtuvo para este submódulo una emisión total de 364,29 Gg.
Tabla 4.3. Emisiones totales de CH4 a partir de la fermentación
entérica y los sistemas de manejo del estiércol (Gg).
Cuba. Año base 1990.
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entérica Gg |
manejo del estiércol Gg |
Gg |
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Del análisis de la tabla pueden obtenerse las siguientes conclusiones relativas a las emisiones de metano (CH4) en esta sección:
Con independencia de que tales permutaciones pueden estar influidas por los valores de los factores de emisión y el tamaño de la población, él hecho de carecer de valores experimentales locales –para comprobar dicho comportamiento– introduce cierta incertidumbre relativa a la exactitud de la cuantía de emisiones reportada.
Fig. 4.1. Distribución porcentual de las emisiones de CH4,
por tipos de animal, procedentes de la
fermentación entérica y el manejo del estiércol
(Gg).
4.3. Emisiones de Metano Producidas Durante el Período de Cultivo del Arroz.
En Cuba el cultivo de arroz se ha incrementado durante los años posteriores a 1959, conjuntamente con la aplicación de medidas agrotécnicas de mejoramiento. Para el período correspondiente a la preparación de este inventario, las áreas en cultivo ascendieron a 162 135,6 ha.
En estudios realizados en Cuba por Kulikov et al., (1980), se plantea:
…"El arroz resiste las temperaturas elevadas y se afecta con temperaturas bajas. Soporta bien las temperaturas de 35 ºC a 40 ºC y sufre con el descenso de las temperaturas hasta 0 ºC. "
…"Las semillas del arroz comienzan a germinar con temperaturas del suelo de 10 ºC a 12,5 ºC. El poder de germinación se observa con temperaturas de 20 ºC a 28 ºC. La temperatura del suelo de 40 ºC, es el límite superior para esta fase de desarrollo del arroz."
… " Durante el período de vegetación las condiciones optimas se alcanzan cuando la temperatura media del aire es de 20 ºC a 26 ºC. En el período de crecimiento del tallo, hasta la aparición de la panícula, el arroz presenta necesidades especiales respecto al calor. La disminución de la temperatura del aire hasta 15 ºC, en este período, influye negativamente en el desarrollo del arroz."
El arroz es una planta hidrófila y por ese motivo se cultiva –por regla general– en terrenos cenagosos drenados y en los que pueda aplicarse regadío. Para la preparación de este inventario las Guías establecen tres formas de cultivo: cultivos en campos continuamente anegados, cultivos en campos intermitentemente anegados, cultivos en tierras altas. En Cuba el cultivo se realiza en campos intermitentemente anegados con una altura promedio de las aguas que no superan los 40 cm.
Durante el tiempo que dura el cultivo de arroz se produce gas metano como consecuencia de la descomposición anaerobia, por microorganismos del suelo, de la materia orgánica que queda bajo las aguas de anegamiento. El CH4, se produce mediante la reducción de CO2 con hidrógeno, reacción que depende de la cantidad de agentes donadores de hidrógeno y del tipo de suelo.
En el proceso de anegamiento, el agua desplaza al oxígeno atrapado en los suelos, y la ausencia de este favorece que los microorganismos metanogénicos descompongan los materiales orgánicos y produzcan metano.
Las emisiones de este gas varían mucho durante el crecimiento del cultivo, dependiendo –entre los más importantes factores–, del estado fenológico, de la fotosíntesis, de la respiración, de la temperatura, de la concentración de oxigeno en el medio –potencial Redox–, la disponibilidad en los suelos de nutrientes –sobre todo orgánicos–, de las condiciones de insolación, y del tipo de suelo.
El metano producido se incorpora a la atmósfera por transporte difusivo en los campos de arroz a través de tres vías: por burbujeo en las aguas de anegamiento, por difusión desde la superficie del agua de anegamiento y a través de los tejidos de las plantas –parénquima– durante el crecimiento, considerándose esta última la vía más importante.
El IPCC ha estimado que las emisiones de metano desde los campos de arroz inundados, representan de un 5 a un 30 % de las emisiones totales de dicho gas.
4.3.1. Emisiones de Metano (CH4) Procedentes de los Campos de Arroz. Criterios y Consideraciones Previas al Cálculo de las Emisiones.
Fig. 4.2. Emisiones de CH4 procedentes del cultivo del arroz
de acuerdo al período de siembra.
Cuba. Año base 1990. Emisión total 6,64 Gg
El resultado es compatible en el rango de una primera aproximación y por tanto válido aunque para ambos cálculos fue usado un mismo factor de emisión no propio de Cuba. Ahora bien, aunque podemos aceptar el valor reflejado, debe señalarse que se introduce un cierto grado de incertidumbre debido a:
En Cuba no se ejecuta esta practica por estar institucionalmente prohibida. En este sentido solo es posible calcular tales emisiones cuando se producen fuegos accidentales, los que son tratados en otra sección de este Inventario.
4.5. Quema en el Campo de Residuos Agrícolas
La agricultura en cualesquiera de sus manifestaciones genera una gran cantidad de residuos, siendo una de las formas de su eliminación la quema de los mismos en el campo, otra variante la constituyen el uso –de tales residuos– como alimento para el ganado y otros animales; su incorporación al suelo, como nutrientes orgánicos, para favorecer el crecimiento y desarrollo de las siembras así como su uso para producción de energía.
En Cuba la quema de residuos –al igual que la quema de sabanas y pasturas– esta institucionalmente prohibida como práctica común y solo en casos excepcionales es admitida.
En esta sección se aborda una de las excepciones autorizadas, la quema de campos de caña de azúcar, que si bien no se enmarca propiamente en el concepto de "quema de residuos agrícolas", desde el punto de vista de sus efectos como generador de GEI, puede aplicársele un tratamiento similar al calcular las emisiones producidas.
Frecuentemente muchos países hacen uso de esta práctica antes de la cosecha por razones prácticas o de seguridad –como por ejemplo la eliminación de reptiles peligrosos que habitan en este medio. En el caso cubano, la quema de la caña de azúcar antes de la cosecha, obedece fundamentalmente a la demolición de campos viejos o en condiciones deplorables, para posteriormente, en la mayoría de los casos, ser resembrados con esta gramínea al cabo del tiempo necesario.
En esta sección del inventario se incluyen, acorde con las Guías, la emisión de aquellos GEI deferentes del CO2, ya que se asume –cosa no siempre cierta– que el carbono liberado durante la quema, es restituido durante el crecimiento de las plantas en los cultivos posteriores en dichas áreas. No obstante se incluye un estimado del CO2 emitido por esta causa solo para información pues no se incorporó a los totales.
4.5.1. Emisiones de Gases de Efecto Invernadero, Distintos del CO2, Producidos por la Quema de Campos de Caña de Azúcar
Los criterios y consideraciones seguidas para el cálculo de las emisiones son los siguientes:
En la Tabla 4.4 se ofrece un resumen de las emisiones estimadas en este sector y la distribución porcentual de estas emisiones.
Tabla 4.4. Emisiones de GEI procedentes de la quema en campo de residuos
agrícolas (caña de azúcar).
Cuba. Año base 1990.
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Como puede observarse, los resultados obtenidos se corresponden con lo esperado en cuanto a la magnitud de las emisiones, pese a que en este caso, no se trata propiamente de quema de residuos. Adicionalmente, las emisiones de CO2 por este concepto se estimaron en 1 769,66 Gg aunque no se reportan en los totales.
4.6. Emisiones de Gases de Efecto Invernadero Procedentes de los Suelos Agrícolas
Se acepta, que los suelos agrícolas constituyen una fuente importante desde donde se emiten gases nitrogenados entre ellos el GEI N2O. En esta sección se calculan las emisiones directas de N2O procedentes de los suelos agrícolas, las emisiones directas de N2O de los suelos dedicados a la producción animal y las emisiones indirectas de N2O procedentes del nitrógeno utilizado en la agricultura –fundamentalmente el aplicado como fertilizante.
Como es conocido, la incorporación de nitrógeno al suelo puede ser el resultado de:
También a partir de los suelos se pueden emitir y capturar otros GEI tales como el CO2 y el CH4.
Las tasas de emisiones de los GEI desde los suelos suelen ser muy variables y están condicionados por un amplio espectro de procesos naturales. La producción de N2O desde los suelos se realiza de forma natural a través de dos procesos biológicos:
El volumen de las emisiones de N2O desde los suelos agrícolas está en dependencia de factores tales como: contenido de humedad del suelo, temperatura, concentraciones de NO3- ó NH4+, contenido de C y el pH del suelo.
En las Guías se consideran para el N2O, dos vías de emisiones:
En las Guías se reconoce la poca confiabilidad de la metodología propuesta para los cálculos de las emisiones del N2O, ya que se introducen niveles de incertidumbre asociadas con el factor de emisión, debido a cierto número de elementos que controlan los procesos de nitrificación y denitrificación.
En esta sección se presentan los resultados de los cálculos realizados según el siguiente orden:
4.6.1. Emisiones de N2O Procedentes de los Campos de Cultivos Excluyendo el Cultivo en Histosoles.
Criterios y consideraciones utilizados en los cálculos.
Tabla 4.5. Emisiones directas de N2O-N procedentes de los
campos agrícolas, excluido
el cultivo de los histosoles (Gg). Cuba. Año base 1990.
introducido en él suelo |
desde el suelo Gg N2O-N / año |
del total |
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Aunque los resultados son válidos, en general se presenta cierta incertidumbre por no haberse obtenido información sobre diferentes leguminosas que se cultivan en el país, además esto se suma el uso de coeficientes no propios y la carencia de información nacional que implicó el uso de otro coeficiente para descontar el contenido de agua de los cultivos tratados.
4.6.2. Emisiones de N2O Procedentes de los Suelos Dedicados al Pastoreo de Animales
En esta sección se estiman solamente las emisiones procedentes de pastizales y praderas. Las emisiones de N2O correspondientes a otros sistemas de manejo del estiércol se consignan en el rubro dedicado a manejo del estiércol.
Para el cálculo de las emisiones se siguieron los siguientes criterios:
Tabla 4.6. Emisiones de N2O procedentes de los suelos dedicados
al pastoreo de animales (Gg).
Cuba. Año base 1990.
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La carencia de valores nacionales para el factor de emisión introduce cierta incertidumbre al utilizar el factor EF3. Otra incertidumbre que se introduce está dada por la falta de datos de la población animal perteneciente a campesinos independientes –privados– así como una información mas detallada sobre hábitos alimentarios, edades, tamaño, peso ganado etc.
4.6.3. Estimación de las Emisiones Indirectas de N2O Procedentes de la Deposición Atmosférica de NH3 y NOx y de la Lixiviación
Las emisiones indirectas de N2O tienen lugar después que el nitrógeno es perdido desde el suelo como NOx, NH3 u otras vías como el escurrimiento superficial. El nitrógeno utilizado en la agricultura como fertilizante aumenta las emisiones indirectas de N2O mediante la volatilización y subsecuente deposición desde la atmósfera de NOx y NH3. Se reconoce que además de estas, otras fuentes de aportes atmosféricos de los compuestos del N hacia los suelos agrícolas son también importantes. Sin embargo, en las Guías del IPCC solamente las emisiones de N originadas desde la aplicación de fertilizantes son actualmente consideradas.
En el inventario fueron incluidos –adicionalmente– estimados de emisiones indirectas de N2O a partir de mediciones experimentales de la deposición de nitrógeno desde la atmósfera tanto por procesos de remoción húmedos como secos (Fig. 4.3). Para esas estimaciones se utilizaron datos de la red de monitoreo de la contaminación atmosférica que opera el Instituto de Meteorología de Cuba.
La deposición total de nitrógeno desde la atmósfera fue asumida como una consecuencia de los procesos de remoción por lluvia y la deposición seca de gases y partículas de la siguiente forma –la deposición total de nitrógeno se asume como la suma de las deposiciones por lluvia de nitratos y amonio y las deposiciones secas de nitratos, amonio, dióxido de nitrógeno y amoniaco.
Fig. 4.3. Deposición atmosférica de compuestos del nitrógeno
a nivel
regional en Cuba, Gg/año, (López et al, 1998).
Los resultados obtenidos –aplicando el método por defecto de las Guías– se muestran en la tabla 4.7. En la tabla 4.8 aparecen los resultados obtenidos acerca de las emisiones de N2O a partir de las mediciones experimentales de la deposición de compuestos del nitrógeno.
Tabla 4.7. Emisiones indirectas totales de N2O aplicando
el método de cálculo por defecto
de las Guías (Gg). Cuba. Año base 1990.
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Tabla 4.8. Emisiones indirectas de N2O a partir de mediciones
experimentales de la deposición
atmosférica de nitrógeno a nivel regional en Cuba (López
et
al., 1998).
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Las emisiones de N2O estimadas a partir de las mediciones experimentales de la deposición total de nitrógeno resultaron ligeramente mayores que los valores obtenidos por el método por defecto –que arrojó una emisión de 1,97 (0,38-4,24) Gg– si se aplica el valor central del intervalo, aunque como se observa existe una cercana correspondencia entre los dos intervalos.
Para los estimados de la emisión obtenidos a partir de las mediciones experimentales de la deposición atmosférica de NH3-N + NOx-N puede observarse que el intervalo obtenido comprende al valor central calculado por el método por defecto.
Independientemente de las incertidumbres existentes en los factores de emisión utilizados para la estimación, los datos experimentales de la deposición total atmosférica, proporcionan una vía para la evaluación de las emisiones indirectas de N2O. Considerando la deposición de otros compuestos del nitrógeno distintos al NOx+NH3 se apreció un incremento del 42.4% del valor central del intervalo en relación con la emisión estimada con el método por defecto de las Guías.
En la Tabla 4.9 se ofrece un resumen de las emisiones totales procedentes de los suelos agrícolas.
Tabla 4.9. Emisiones totales de N2O procedentes de los suelos agrícolas (Gg). Cuba. Año base 1990.
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(Gg N2O / año) |
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Los resultados generales obtenidos para el módulo agricultura se muestran en la tabla 4.10 y la Fig. 4.4. Como puede observarse la mayor emisión correspondió al metano. Es preciso señalar que el porcentaje de CO emitido a la atmósfera corresponde a la quema del 15.7% de la caña cosechada, acción esta realizada producto de la necesidad de la demolición de los campos y de quemas accidentales, ya que la práctica de quema de caña y de herbasales está prohibida en Cuba, haciéndose solo en casos excepcionales como los antes planteados.
Tabla 4.10. Emisiones totales de GEI en el módulo agricultura (Gg). Cuba. Año base 1990.
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Fig. 4.4. Distribución porcentual de las emisiones de GEI procedentes
del
módulo agricultura (Gg). Cuba año base 1990.