Mitigación de óxido nitroso mediante inoculación de Bradyrhizobium japonicum

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El cultivo de leguminosas puede ser una fuente importante de emisión de N2O, sobre todo después de su recolección. Estas plantas forman simbiosis con algunas bacterias del género rhizobium presentes en el suelo que las ayudan en la asimilación de algunos nutrientes, como el caso del nitrógeno. Este proceso es conocido como Fijación Biológica de Nitrógeno (FBN) y se lleva a cabo en un orgánulo especializado que se forma en las raíces denominado nódulo.

Nódulos de rhizobium

En el caso de la soja (Glycine max), una leguminosa de alto interés agrícola que ocupa el 6% de la superficie agrícola mundial y que ha incrementado su producción de los últimos años, el simbionte natural es la bacteria Bradyrhizobium japonicum. Esta bacteria tiene la peculiaridad de poseer toda la maquinaria genética y enzimática para llevar a cabo el proceso de desnitrificación, es decir, la transformación anaerobia del nitrato a Npasando por la formación de dos importantes gases de efecto invernadero óxido nítrico (NO) y nitroso (N2O). Uno de los pasos más importantes de este proceso está gobernado por la enzima óxido nitroso reductasa, capaz de transformar el N2O en N2, siendo una de las claves fundamentales en cuestiones de reducir la emisión de N2O.

Pues una vez terminado el cultivo de soja (y decapitada la planta), los nódulos se degradan en el suelo liberando el nitrógeno fijado mediante dos procesos que pueden emitir N2O, la nitrificación y la desnitrificación tal y como se describe en la Figura 1. Como medio para mitigar este fenómeno, los autores de este artículo proponen la inoculación de los cultivos de soja, con cepas de la bacteria Bradyrhizobium japonicum que tengan sobreexpresada la enzima óxido nitroso reductasa, es decir, que tengan más cantidad de la enzima que lleva a cabo la transformación del N2O en N2, reduciendo así la emisión de este gas de efecto invernadero. Los autores de este estudio han conseguido una cepa de esta bacteria con estas características y la han probado a escala de campo con resultados interesantes. Es la primera vez que se describe el uso de este tipo de cepas y abre la puerta para otros cultivos de leguminosas importantes como el caso de la alfalfa y su simbionte Sinorhizobium meliloti (Ensifer).

Autor: Germán Tortosa

La Fuente:

Itakura, M., Uchida, Y., Akiyama, H., Hoshino, Y., Shimomura, Y., Morimoto, S., Tago, K., Wang, Y., Hayakawa, C., Uetake, Y., Sánchez, C., Eda, S., Hayatsu, M., & Minamisawa, K. (2012). Mitigation of nitrous oxide emissions from soils by Bradyrhizobium japonicum inoculation Nature Climate Change DOI: 10.1038/nclimate1734

Our Nutrient World

Un Nuevo informe encargado por el Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente (UNEP en sus siglas en inglés) se centra en los grandes cambios que sobre los flujos globales de nitrógeno, fósforo y otros nutrientes han producido las actividades antrópicas, mostrando que, aunque dichos cambios han tenido beneficios enormes sobre la producción mundial de alimentos y energía, han supuesto una importante degradación de las aguas y la calidad del aire. Esta degradación del medio ambiente supone un riesgo para la salud de los seres humanos, está asociada a la contaminación del agua y del aire, contribuye al cambio climático, a la proliferación afloramientos dañinos de algas que atentan contra la vida de flora y fauna acuática, los recursos pesqueros y amenaza ecosistemas sensibles.

“Our Nutrient World” (1) está siendo presentado en el Consejo de Administración de la UNEP/Foro Ambiental Mundial a Nivel Ministerial que se celebra en Nairobi (Kenia) del 18 al el 22 de febrero 2013, y en su elaboración han participado 50 reputados expertos de 14 países, muchos de los cuales fueron ya responsables de la elaboración del “European Nitrogen Assessment” (2011).

Presentación1

En el informe se indica, por ejemplo, que una mejora del 20% en el la eficiencia del uso de los nutrientes supondría una reducción de 20 millones de toneladas en el uso mundial de fertilizantes nitrogenados. Los investigadores han denominado esta aspiración mundial como “20:20 para el 2020”. El análisis demuestra a su vez que estas medidas producirían un ahorro neto de aproximadamente 120 (35-290) billones de euros al año. Esta cantidad incluye los costes de implementación de medidas y los beneficios económicos asociados a una menor producción y uso de nitrógeno en fertilizantes, así como los beneficios sobre el medioambiente y la salud pública. Así mismo, se recomienda una legislación global para regular el uso de nutrientes aun reconociéndose que nos encontramos ante un problema de escala planetaria debido, sobre todo, al comercio internacional de los productos agrícolas. En consecuencia se hace un llamamiento a un marco intergubernamental para abordar estas cuestiones y se propone una hoja de ruta para alcanzar dicho objetivo.

El autor principal del informe, Prof. Mark Sutton del Centro de Ecología e Hidrología del Reino Unido afirma que “Nuestro análisis demuestra que una mejor gestión de los flujos de nutrientes puede llevar a la protección del medioambiente, del clima y de la salud humana, al tiempo que aborda la problemática derivada de la seguridad energética”.

Las fuentes de contaminación consideradas en el informe incluyen emisiones de la agricultura y ganadería y la quema de combustibles fósiles. A nivel mundial 80% del nitrógeno y fósforo cosechado es consumido por ganado, lo que mostraría que las decisiones de los ciudadanos sobre la alimentación con productos de origen animal tienen un gran peso sobre el suministro global de alimentos y la contaminación asociada.

El informe propone un paquete de diez acciones clave para reducir las amenazas causadas por el uso ineficiente de los nutrientes y hace recomendaciones de medidas compartidas para los gobiernos, el sector privado y los ciudadanos.  Estas actuaciones incluyen:

  • Acciones para mejorar la gestión de los nutrientes usados en la agricultura y la ganadería y que comprenden los cultivos, el ganado y la gestión de estiércoles.  Estas medidas incluyen una amplia gama de técnicas que ya han sido desarrolladas pero cuyo uso no se ha generalizado, como la agricultura de precisión que es adecuada tanto para los países desarrollados como para los países en vías de desarrollo. Un ejemplo de una técnica ya en uso en Bangladesh es el enterrado de gránulos grandes de fertilizantes que previene la emisión de amoniaco a la atmósfera.
  • Acciones para reducir las pérdidas de nutrientes en procesos industriales y en el tratamiento de aguas residuales, que incluyen el reciclaje de los recursos disponibles.  Una meta a largo plazo es el desarrollo de técnicas de captura de los óxidos de nitrógeno procedentes de las fuentes de combustión en estos ámbitos, que representa una pérdida de recursos valorado en 28 millones de euros por año.
  • Acciones para optimizar los flujos de nutrientes basadas en una mayor y más eficiente conexión entre la agricultura y la ganadería que lleve a aprovechar las oportunidades de reciclaje de nutrientes.
  • Acciones para disminuir el consumo de proteínas animales, en sociedades en donde existen dietas hiperproteícas, centradas en la reducción voluntaria de dicha ingesta. Con el rápido aumento mundial en el consumo de carne y lácteos asociado a los cambios en los patrones dietéticos de países en Asia y Latino América, se ha puesto de manifiesto el gran potencial de nuestras elecciones dietéticas para influir en los niveles futuros de contaminación por nutrientes.

La coautora del informe, Dra. Bruna Grizzetti, del centro CNRS/Université Pierre et Marie Curie (UPMC) en Paris resaltó la importancia de localizar la producción agrícola. “Durante las últimas décadas, la agricultura y la ganadería se han visto separadas por cientos de kilómetros. La localización ayudaría a mejorar el reciclado de nutrientes, lo que reduciría las pérdidas de nutrientes y permitiría valorar más eficientemente los beneficios de la producción y los impactos negativos de la contaminación asociada”. Por su parte, el profesor Oene Oenema del centro de investigación Alterra (Wageningen University, Países Bajos) indicó que “los agricultores pueden disminuir de forma muy importante las pérdidas de nutrientes e incrementar el uso eficiente de los mismos mediante la implementación de paquetes de medidas racionales. Los beneficios de estas medidas serán, en todo caso, el resultado de investigación, educación, nuevas tecnologías y mejoras en el manejo”.

En el informe se indica el gran esfuerzo y buenos resultados alcanzados en algunos países en el ámbito de la reducción de emisiones procedentes de la combustión y el tratamiento de aguas residuales, frente al menor esfuerzo realizado sobre la reducción de las emisiones en sistemas agrícolas o relacionados con las opciones dietéticas de los ciudadanos.

(1) Es posible descargar el informe en: http://initrogen.org/index.php/publications/our-nutrient-world/

Alberto Sanz-Cobeña, Mark Theobald y Luis Lassaletta

Seminarios on-line del Ceigram: Fertilización y emisión de gases de efecto invernadero

Impartido por Antonio Vallejo (ETSIA, UPM) el 19 de Febrero.

La agricultura y la ganadería son importantes fuentes de gases de efecto invernadero (GEI). Se estima que los sistemas agropecuarios contribuyen directamente a las emisiones globales de GEI entre un 10 y un 12% del total (Smith y col., 2008). Un 17% de estas emisiones tiene lugar en forma de óxido nitroso (N2O) que es emitido a la atmósfera en suelos agrícolas, principalmente aquellos que han sido previamente fertilizados. A nivel global, las emisiones de GEI procedentes del sector agroganadero aumentaron un 17% en el periodo 1990-2005. Se estima que este aumento alcance niveles de entre el 35-60% en las próximas dos décadas debido, en gran parte, a un incremento en la intensificación de sistemas agrícolas, basado en el uso de fertilizantes nitrogenados y en la inversión de grandes cantidades de energía.

II Seminario

En este nuevo seminario on-line organizado por el Ceigram, el Catedrático de la ETSI Agrónomos de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), Antonio Vallejo abordará la problemática de las emisiones de N2O y CH4 asociadas a la fertilización nitrogenada en agrosistemas:

http://www.ceigram.upm.es/ceigram/CEIGRAM/Portada/Articulo/0640904c9c58c310VgnVCM10000009c7648aRCRD

En su ponencia, que tendrá lugar el Martes 19 de Febrero a las 9:30, el profesor Vallejo introducirá los principales procesos y factores que afectan a dichas emisiones, resumirá los principales resultados existentes en torno a las emisiones debidas a la fertilización y presentará, en base a los mismos, las principales estrategias de mitigación que existen hasta la fecha.

Se trata de una gran oportunidad para acercarse a los impactos que sobre el Cambio Climático presentan prácticas agrícolas como la fertilización nitrogenada, así como a las técnicas de mitigación potenciales que existen en uno de los sectores económicos en los que existe mayor potencial de disminución de GEI (Smith y col., 2008).

Smith, P., Bellarby, J., Foereid, B., Hastings, A., 2008. Cool farming: Climate impacts of agriculture and mitigation potential. Campaigning for Sustainable Agriculture. Greenpeace.

Oferta de beca predoctoral en secuestro de carbono (FECHA: 15 de febrero de 2013)

Teagasc PhD Walsh Fellowship Opportunity

Carbon Sequestration in Permanent Pasture and Arable soils –

Baselines and Management Options

Ref: 2013203

Background

A large number of studies around the world show that grasslands may act as a sink of carbon (C) and that the rate of C sequestration is strongly dependent upon the management of these ecosystems. Considering that grassland comprises 4 million hectares or 90% of agricultural area, the size of Irish grassland sinks may be considerable. However, at present there are several obstacles associated with the measurement and verification of these agricultural sinks. These include quantification of grassland and arable C sinks across a range of soil types, and the assessment of strategies that enhance C sinks. This project seeks to quantify C baselines and investigate the impact of land management on arable and grassland systems. The project will determine soil C stocks in grassland and arable soils and assess the impact of soil type and management on soil C stocks. Soil C fractionation will be used to assess the allocation of SOC between labile and recalcitrant pools. The results of the project will be published in peer reviewed scientific journals.

 

Essential

Applicants should have a good primary degree (First or Second Class Honours) or M.Sc. in an appropriate discipline (Soil Science, Agricultural Science, Environmental Science, Environmental Engineering, etc.). The successful candidate should be highly self-motivated and be prepared for extended periods of laboratory analysis. A full EU driving licence is also required.

Desirable

Additional desirable characteristics would include a familiarity with soil sampling and analysis and statistical analysis. Experience of environmental modelling would also be a distinct advantage. Information literacy and oral, written and graphical communication skills are important to this role.

Award

The Walsh Fellowship is a joint PhD research project between Teagasc, JohnstownCastle and the University of Limerick. The student will be based at the Teagasc Research Centre at Johnstown Castle, Co. Wexford and will be registered at the University of Limerick, working under the supervision of Dr. Ken Byrne in association with Teagasc supervisors (Dr Rachel Creamer and Dr. Gary Lanigan). The Fellowship will start as soon as possible after the candidate is appointed.

The fellowship provides a stipend of €21,000. University fees are paid by the student from the stipend which is tenable for three years.

Application Procedure

Submit an electronic copy of Curriculum Vitae in pdf format and a letter of interest to:

Dr Ken Byrne (ken.byrne@ul.ie).

Closing date

15th February 2013.

Los blogs como herramienta de comunicación científica

Internet ha revolucionado la comunicación en los últimos años, incluso la comunicación científica. Un ejemplo de esto son los blogs, que son una herramienta con un gran potencial para la misma y que cada vez están más presentes en la red. De hecho, ya empiezan a ser objeto de investigación científica como el caso del trabajo que aquí os presentamos.

En “Los blogs como nuevo medio de comunicación científica”, Daniel Torres Salinas y Álvaro Cabezas Clavijo, del grupo de investigación EC3: Evaluación de la Ciencia y de la Comunicación Científica, de la Universidad de Granada (España) hacen una revisión del papel de los mismos (blogs científicos y académicos) en el ámbito de la comunicación científica, y en particular en la Biblioteconomía y Documentación (su área de estudio). También comentan el interesante caso de algunas editoriales científicas que están reaccionando a los blogs y a su creciente importancia utilizándolos como medio de comunicación e incluso, como herramienta de discusión de los trabajos publicados en sus revistas.

Para eso, lo primero que definen los autores es el concepto de blog científico o académico, entendido como el que escriben los miembros de la comunidad científica con cierto grado de competencia sobre temas exclusivamente relacionados con su actividad científica. En base a esto, describen hasta cuatro usos básicos de los blogs: el primero de ellos es el de “Medio de publicación sin intermediarios”, es decir, un sitio web donde exponer públicamente nuestras investigaciones y con la posibilidad de comentar el trabajo y ayudar en su discusión. Otro uso es el de “Tablón de anuncios y repositorio personal o colectivo”, donde se recopila la información sobre actividades y demás asuntos de interés para los investigadores y lectores del blog. Otro es el de “Medio de difusión selectiva de la información”, es decir, dar a conocer tanto las investigaciones realizadas como los artículos más relevantes publicados recientemente y el último como medio para “Acercar la ciencia al público no especializado” (este es el más utilizado en los blogs de divulgación científica). Para más detalles de las categorías, no dudéis en leer el trabajo original.

Como ya sabréis, el Blog Red REMEDIA cumple con los tres últimos usos (aunque el primero de ellos es también muy interesante) que describen los autores ya que se concibió como medio de comunicación entre los investigadores que trabajan en la Mitigación de la emisión de gases de efecto invernadero con ellos mismos y con la sociedad. Os recordamos que este blog es colaborativo y animamos a todos los integrantes de la Red REMEDIA a participar en él, ya sea como un mero transmisor de información relevante como informar de vuestras actividades, investigaciones y proyectos o incluso, concienciar a la sociedad de la importancia de la Mitigación de la emisión de Gases de Efecto Invernadero. Para eso, o bien podéis contribuir al mismo con entradas o con comentarios…

¿Cual es la relevancia real de este blog? Pues como adelanto a nuestro siguiente encuentro en Zaragoza, decir que durante 2012 hemos alcanzado un total de 4 522 visitas, que leyeron las 42 publicaciones del blog de ese año. Pasado enero de 2013, ya hemos conseguido 833 con solo 6 publicaciones, por lo que el blog va creciendo en seguidores… ¿No os apetece participar? Para finalizar, os recomiendo que leáis uno de los casos que utilizan los autores del trabajo comentado en este post. Es el caso del blog “Real Climate. Climate science for climate scientists. ¿Llegará algún día el Blog Red REMEDIA a ser algo parecido? Pues dependerá de todos vosotros…

Autor: Germán Tortosa

La Fuente:

Los blogs como nuevo medio de comunicación científica”, Daniel Torres Salinas y Álvaro Cabezas Clavijo. 2008. III Encuentro Ibérico de Docentes e Investigadores en Información y Documentación.

Página personal de los autores:

Daniel Torres Salinas

Álvaro Cabezas Clavijo