Resumen: Se cuantificó la emisión de óxido nitroso (N.O), dióxido de carbono (CO.) y amoniaco (NH.) en excretas de bovinos de raza criollo lechero tropical (CLT) alimentados con diferentes porcentajes de proteína cruda (PC), mediante el uso de cámaras estáticas. El muestreo de gases se realizó a diferentes horas del día (7:00, 10:00, 13:00, 16:00 y 19:00 hora local -HL-). El modelo estadístico usado fue un análisis de covarianza en un diseño de bloques completos al azar con medidas repetidas. La emisión de gases se analizó mediante el procedimiento Glimmix del Statistical Analysis System (SAS) v. 9.2, con una estructura de covarianza de simetría compuesta. El modelo que mejor explica el flujo de N.O-N y la emisión de CO. y NH. es aquel que incluyó como covariable la temperatura mínima ambiental y el pH, respectivamente. El tratamiento con 12 % de PC obtuvo el mayor flujo de N.O-N y la menor emisión de CO.. El tratamiento con 14 % de PC tuvo la emisión más baja de N.O y los tratamientos con 14 y 16 % de PC reflejan mayores flujos de emisión de CO2. Las horas del día en que hubo mayor emisión de NH. fueron las 10:00 y 13:00 HL, que a su vez fueron las horas en que se emitió menor cantidad de CO. y N.O. Por último, a medida que aumenta el porcentaje de PC en los diferentes tratamientos, hay un incremento en la ganancia en peso del animal, siendo el tratamiento con 16 % de PC, alimento comercial, la dieta que produjo mayor aumento en kilogramos.
Palabras clave:ganaderíaganadería,manejomanejo,contaminacióncontaminación,gasesgases.
Abstract: The emission of nitrous oxide (N.O), carbon dioxide (CO.) and ammonia (NH.) in tropical dairy cattle (CLT) excreta, fed with different percentages of crude protein (CP), was quantified using static cameras. Sampling was performed at different times of day (7:00, 10:00, 13:00, 16:00, and 19:00 local time -LT-). The statistical model employed was a covariance analysis in a randomized complete block design with repeated measures. The variables were analyzed using the Glimmix procedure of the Statistical Analysis System (SAS) v. 9.2 with a covariance structure of compound symmetry. The best model that explains the flow of N.O-N and the emission of CO. and NH. is that which included the minimum ambient temperature and the pH as covariates, respectively. Treatment with 12 % of CP obtained the highest N.O-N flow and the lowest CO. emission. Treatment with 14 % CP had the lowest N.O emission and treatments with 14 and 16 % CP reflected higher amounts of CO. emissions. The hours of the day when there were greater emissions of NH. were 10:00 and 13:00 LT, which in turn were the hours where less amount of CO. and N.O was emitted. As the percentage of CP in the different treatments increases, there is also an increase in the weight gain of the animal, being the treatment with 16 % CP, commercial food, the diet that produced the highest increase in kilograms in animals.
Keywords: livestock, management, pollution, gases.
ARTÍCULOS
EMISIÓN DE N2O, CO2 Y NH3 A PARTIR DE ESTIÉRCOL DE BOVINOS CON DIFERENTE PORCENTAJE DE PROTEÍNA CRUDA EN LA DIETA
N2O, CO2 and NH3 emission from dung of bovine with different percentage of crude protein in diet
Universidad Nacional Autónoma de México
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Recepción: 15 Octubre 2017
Aprobación: 15 Septiembre 2018
La ganadería desempeña un papel fundamental en la producción mundial de alimentos y ha formado parte de los paisajes y ecosistemas locales por milenios (Beddington et al. 2011). El ganado se cría a lo largo y ancho del planeta por su capacidad de trabajo, su carne, su leche y su cuero, pero principalmente en aquellos lugares con condiciones climáticas favorables y con disponibilidad de agua para los cultivos forrajeros y para los mismos animales. Estados Unidos es el país donde se localiza la mayor parte de la producción de carne y leche, seguido de Brasil, China, India, Argentina y Australia en la producción de carne, e India, Rusia, Alemania y Francia en la producción lechera (Santillana-El País 2005).
La importancia de este sector consiste en la provisión a las sociedades humanas de alimentos, ingresos, empleo, nutrientes y seguros de riesgo (Herrero et al. 2009). De acuerdo con la FAO (2006), la actividad ganadera representa el 40 % del producto interno bruto (PIB) agrícola y el 1.4 % del PIB mundial (2005), generando empleo para 1300 millones de personas y medios de subsistencia para 1000 millones de pobres en todo el mundo. En 2016, la producción mundial de carne alcanzó los 60.5 billones de kg de carne en canal, de los cuales 1.88 billones de kg se registraron en México y específicamente el 13.4 % se produjo en el estado de Veracruz (FIRA 2017).
La demanda mundial de carne ha experimentado un rápido aumento a consecuencia del incremento de los ingresos, el crecimiento demográfico y la urbanización (Hovhannisya y Grigoryan 2016). Como resultado, se han generado diversos impactos ambientales dentro de los cuales cabe destacar el aumento en las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), los cuales inciden en el cambio climático (Chadwick et al. 2011).
El efecto invernadero es el mecanismo fundamental para la regulación de la temperatura. Sin él, la temperatura media de la superficie terrestre sería de –6 ºC en vez de 15 ºC. Entre los principales GEI destacan el CO., el CH. y el N.O. Estos gases absorben parte del flujo de calor recibido por el sol y lo mantienen en la atmósfera, permitiendo alcanzar temperaturas idóneas para la vida (FAO 2006).
En los últimos años, el incremento de las concentraciones de estos gases ha generado un aumento en la temperatura media de la tierra, provocando con ello un aumento en la frecuencia de fenómenos climáticos extremos como el aumento de las precipitaciones globales, así como cambios en la intensidad o frecuencia de fenómenos atmosféricos como tormentas, inundaciones y sequías (FAO 2006).
En su quinto informe de evaluación, el Panel Intergubernamental del Cambio Climático (IPCC) proporciona una estimación del aumento del nivel del mar y sus causas a lo largo de las últimas décadas; asimismo, menciona que debido a la concentración actual y a las continuas emisiones de GEI, es probable que el final de este siglo presencie un aumento de 1-2 ºC en la temperatura media mundial en relación con el nivel de 1990. De esta manera, los océanos se calentarán y el deshielo continuará (IPCC 2014).
La contribución del sector pecuario en su conjunto a estos procesos no es bien conocida (Koneswaran y Nierenberg 2008, Herrero et al. 2011). Prácticamente en todas las etapas del proceso de producción animal se emiten y liberan a la atmósfera CO., CH. y N.O que contribuyen al cambio climático o a la contaminación del ambiente, lo que obstaculiza su retención en otros reservorios. A nivel global, las actividades pecuarias contribuyen con un porcentaje estimado del 18 % al total de emisiones antrópicas de GEI medidos en equivalentes de CO.. Considerando exclusivamente el sector agrícola, la ganadería da cuenta de aproximadamente el 80 % del total de las emisiones (FAO 2006).
En el caso específico de México, en 2003 se estimó que es responsable del 1.4 % de las emisiones globales de GEI que representan aproximadamente 665 304.92 billones de kg en equivalentes de CO. (Gg de CO2e), dentro de los cuales el sector agropecuario tuvo una participación del 12 % del total de emisiones nacionales. La fermentación entérica así como el manejo del estiércol fueron las principales fuentes de emisión dentro del sector agropecuario, con 51 208.13 y 13 735.52 Gg de CO2e, respectivamente. Con relación a los gases, el CH. contribuyó con 68.1 %, el N.O con 31.4 % y el CO. con 0.5 % de las emisiones totales del sector (INECC 2015).
El CO. es el gas que contribuye en mayor medida al calentamiento simplemente porque sus emisiones y concentraciones son más altas que las de otros gases contaminantes. El 9 % de las emisiones globales de origen antrópico proviene del sector ganadero cuando se toma en consideración tanto la deforestación como la conversión de uso de suelo agrícola o forestal a pastizales o su uso exclusivo para cultivos forrajeros; es decir, cuando también se contabilizan las emisiones generadas de forma indirecta por la ganadería (FAO 2006).
El N.O está presente en la atmósfera en cantidades muy reducidas. Sin embargo, su capacidad de retención de calor es de 265 veces superior a la del CO. (IPCC 2014). Además de su función en el calentamiento global, el N.O también contribuye al agotamiento de la capa de ozono, que protege la biosfera de los efectos dañinos de las radiaciones solares ultravioletas (Tian et al. 2011). De las emisiones globales de N.O de origen antrópico se considera que un 65 % pertenecen al sector pecuario. Sin embargo, si se toman en cuenta exclusivamente las emisiones agrícolas, la ganadería es responsable de 75 a 80 % de las emisiones de N.O (FAO 2006).
Por otro lado, el olor penetrante que algunas veces se percibe en las zonas aledañas a las unidades de producción de ganado se debe en parte a las emisiones de amoniaco (NH.). A pesar de que no tiene una contribución directa al cambio climático, este gas genera un impacto ambiental (Sutton et al. 2009). Su volatilización figura entre las causas más importantes de las precipitaciones atmosféricas acidificantes y húmedas, y genera eutrofización en ecosistemas acuáticos (Hutchison y Viets 1969). Gran parte de las emisiones de NH. tienen su origen en las excretas del ganado. Del total de las emisiones de NH. de origen antrópico global se considera que un 64 % pertenece al sector pecuario. Sin embargo, si se consideran exclusivamente las emisiones globales agrícolas, la ganadería es responsable del 68 % (FAO 2006).
En específico, el estiércol de ganado bovino es una fuente de emisión de CO2, CH., N.O y NH., debido a que contiene nitrógeno, carbono y agua, sustratos esenciales que las bacterias metanogénicas y metanotróficas, así como las bacterias nitrificantes y desnitrificantes, transforman a formas orgánicas (Ospina et al. 2014). Se calcula que el estiércol de los sistemas de producción ganadera contribuye con 30 a 50 % de las emisiones de GEI provenientes de las actividades agropecuarias a nivel global (Oenema et al. 2005).
Un método de mitigación que potencialmente influye en todas las fases de la gestión del estiércol es la optimización del contenido de N en la dieta del animal, ya que esto reduce la excreción de N por unidad de producto producido; por lo tanto, la reducción del contenido de proteína cruda (PC) en las dietas puede reducir la excreción de N (Powell et al. 2008). Además, los productores de ganado consideran que la proteína es el nutriente más caro en la ración de un rumiante con pérdidas económicas significativas cuando no es suministrado adecuadamente de acuerdo a la edad y características del animal. La importancia de esta investigación radica en la generación de información referente a la emisión de gases a partir del estiércol bovino en el trópico, y contribuye e entender la influencia del consumo de diferentes porcentajes de PC en la ganancia de peso del animal con la emisión de gases contaminantes respectivos. El objetivo del presente trabajo fue cuantificar emisiones de N.O, CO. y NH. en estiércol de ganado bovino estabulado que fue alimentado con diferentes porcentajes de proteína cruda en la dieta, y su relación con factores ambientales tales como pH, temperatura y humedad.
El experimento se realizó en el periodo enero-febrero de 2017 en el Colegio de Postgraduados Campus Córdoba ubicado en Amatlán de los Reyes, Veracruz. Las coordenadas son 18º 51' 33.76'' N-96º 51' 32.19'' O, a una altitud de 642 msnm y con un clima semicálido húmedo con abundantes lluvias en verano, en un rango de precipitación media anual de 1900 a 2600 mm (INEGI 2009).
El manejo de los animales se adecuó a lo establecido en el reglamento Uso y cuidado de animales destinados a la investigación del Colegio de Postgraduados, México (CGA-COLPOS 2016). El material genético utilizado fueron cuatro machos de la raza criollo lechero tropical (CLT) de 5-6 meses de edad, distribuidos aleatoriamente en corrales individuales de 4.8 × 2.1 m, cada uno con 75 % de sombra, bebedero de taza y comedero tipo cajón.
Para garantizar los porcentajes de proteína cruda requeridos para cada tratamiento se elaboraron dietas (tratamientos 1, 2 y 3) basadas en ingredientes con sus respectivas megacalorías de acuerdo con los pro- puestos por Juárez et al. (2009) y Mendoza y Ricalde (1993) (Cuadro I). El tratamiento 4 correspondió a un alimento comercial.
Cada animal recibió de forma aleatoria los cuatro tratamientos. Cada tratamiento fue suministrado durante 11 días, de los cuales los primeros siete fueron considerados de adaptación y los siguientes cuatro fueron utilizados para la medición de gases en las excretas diarias acumuladas. El experimento tuvo una duración total de 44 días.
Para la extracción de N.O, CO. y NH. se procedió de la siguiente manera:
- 1. Se utilizaron cámaras estáticas individuales de PVC con una base y tapa de diseño circular con un diámetro de 19.5 cm y una altura de 31.5 cm (Fig. 1). Las cámaras estaban equipadas con una válvula de ventilación y un tapón de caucho (septo) en la parte superior. Se utilizó el diseño modificado por Mosier (1989).
- 2. A través de estimulación anal se extrajeron las primeras excretas matutinas de cada animal,
- 3. Se depositaron 500 g de excretas de cada tratamiento en una cámara, ubicándolas de lado izquierdo de los corrales.
El primer día, en cada tratamiento se tomaron muestras de gases a intervalos de 3 h en cinco tiempos (7:00, 10:00, 13:00, 16:00 y 19:00 hora local -HL-). En los tres días restantes, las mediciones se realizaron en dos tiempos (7:00 y 19:00 HL).
Los métodos utilizados para determinar la concentración de cada gas se describen a continuación.
A partir de los horarios de muestreo (7:00, 10:00, 13:00, 16:00 y 19:00 HL) mencionados anteriormente, se realizó la extracción de gas a intervalos regulares (0, 10, 20 y 30 min). En cada intervalo se utilizó una jeringa de 20 mL y se introdujo a través del septo. Previamente a la extracción de gas, el aire dentro de la cámara se mezcló moviendo la jeringa tres veces, y enseguida se extrajo el gas. Posteriormente el aire extraído se depositó en viales de vidrio sellados color ámbar de 10 mL.
Se utilizó un cromatógrafo de gases marca Shimadzu® modelo GC-2014 Greenhouse Gas Analyzer, equipado con un detector de captura de electrones (ECD) que cuenta con una fuente de radiación de 63Ni y funciona a una temperatura de 325ºC. El equipo fue calibrado usando estándares de grado analítico de la marca Scott Specialty Gases® (Venterea et al. 2005). Las muestras de los viales de campo fueron inyectadas en el cromatógrafo utilizando una jeringa Hamilton 5 mL SYR (22/2”/2). Los flujos de N.O fueron calculados a partir del aumento lineal o no lineal de las concentraciones dentro de la cámara a través del tiempo como lo sugieren Hutchinson y Mosier (1981).
Las concentraciones de gas se convirtieron de ppm a µg de N.O-N por m. por hora (flujo) utilizando la siguiente fórmula:
INGREDIENTES PARA LA ELABORACIÓN DE DIETAS DE GANADO BOVINO DE ACUERDO CON CADA TRATAMIENTO
Fig. 1
Cámara estática utilizada en el experimento
dondeN.O es la pendiente de N.O (ppm/min), Mω es el peso molecular de N.O (N.O – N = 28 μg/μmol . es el volumen de la cámara (m.), . es la superficie del área medida de la cámara (m.), 60 es el factor de conversión minutos a hora y Mυcorres el volumen molar corregido: Mυcorr= 22.41
, donde 22.41 es el volumen molar (L) a temperatura y presión estándar de cualquier gas, 273.15 es el factor de conversión de ºC a ºK, temp es la temperatura de la cámara (ºC) cuando está cerrada, .0 es la presión del aire a nivel del mar (1 atm) y .1 es la presión del aire en el sitio experimental (0.92596 atm).
La concentración de gas se midió con un detector marca Spectrum Technologies® modelo 2655 con tecnología infrarroja no dispersiva (NDIR) que mide los niveles de CO. en ppm con un rango de medición de 0 a 4000 ppm, una resolución de 1 ppm y un tiempo medio de respuesta de 60 s. Se colocó el detector dentro de la cámara y se cerró. Después de 3 min se tomó una sola medición (ppm).
La concentración de gas se midió a través de un sensor electroquímico miniatura de un equipo marca Dräger® modelo Xam-5000 con un rango de medición de 0 a 300 ppm, una resolución de 1 ppm y un tiempo medio de respuesta de 10 s. Se utilizó la misma metodología empleada en CO2.
La temperatura (ºC) se midió a través de un termómetro bimetálico con rosca marca Tel-Tru®. El pH se determinó a partir de una muestra de 10 g homogenizada en 100 mL de agua destilada usando un potenciómetro modelo ECO Testr pH2 OAKTO®, y la humedad (%) se calculó utilizando el método gravimétrico según la NOM-021-RECNAT-2000 (SEMARNAT 2002).
La temperatura ambiental (ºC) y humedad relativa (%) se determinaron utilizando un datalogger Thermo-Hygrometer TFA Dostmann® 30.5000.02.
En el presente estudio se realizó un análisis de covarianza en un diseño de bloques completos al azar con medidas repetidas, como se describe a continuación:
donde Yijkes el flujo de N.O-N (µg/m/h), la emi- sión de CO. o NH. (ppm), o el peso final después de aplicado un tratamiento (kg); . es la media general; τ. es el efecto fijo debido al tratamiento . (. = 1, 2, 3, 4); animal. es el efecto aleatorio debido al animal . (. =1, 2, 3, 4) asumiendo animal. ~ (0, σ animal); tiempo. es el efecto fijo del tiempo . (. = 1, 2, 3, 4, 5) al momento de la medición; (. * tiempo.ikes el efecto de la inte- racción entre el τ. con el tiempo.; . es el coeficiente de regresión lineal de la covariable χijen el tratamiento . y tiempo . donde χijpuede ser pH, humedad (HE), temperatura (TE) en el estiércol, temperatura máxima ambiental (TMaxA), temperatura mínima ambiental (TMinA), humedad máxima ambiental (HMaxA), humedad mínima ambiental (HMinA) o peso inicial (kg) al iniciar un tratamiento; .̅ es la media de la covariable en cuestión; y εijkes el error experimental con εijk~ N (0, ..).
-
Predictor lineal para N2O-N: ηijk = μ +τi + animalj + tiempok + (τ * tiempo)ik + β(χij – χ̅ ), donde ηijk es el flujo de N2O-N (μg /m2/h) con distribución Yijk|animal ~ Log normal (µijk,(eσ2 – 1).e2µ+σ2), y el resto de los parámetros fueron descritos ante- riormente.
-
Predictor lineal para CO2, NH3 o el peso final después de aplicado un tratamiento: ηijk = µ + τi+ animalj + tiempok + (τ * tiempo)ik + β (χij – χ̅ ) donde ηijk es la emisión de CO2 o NH3 (ppm) o el peso final después de aplicado un tratamiento (kg) y tiene un distribución |Yijk|animal ~N (µijk, σ2)
Se utilizaron tres estadísticas de ajuste del modelo: el criterio de información de Akaike (AIC, Akaike information criteria), el criterio de información Akaike corregido (AICC, corrected Akaike’s Information Criteria) y el criterio de información bayesiano de Schwarz (BIC, Schwarz´s Bayesian information criteria ) (Wang y Goonewardene 2004). Así como el cuadrado medio del error (CME) para determinar que covariable proporciona el mejor ajuste del modelo. Las estadísticas de ajuste son una herramienta que nos permite seleccionar el modelo que mejor explique la mayor variabilidad presente en los datos observados. Los valores de los criterios de información con menor valor indican un mejor ajuste en el modelo propuesto.
Las variables fueron analizadas utilizando el procedimiento Glimmix del Statistical Analysis System® (SAS) v. 9.2, con una estructura de covarianza de simetría compuesta (compound symetry) (Wang y Goonewardene 2004). Los grados de libertad para las pruebas F fueron ajustados con la modificación Kenward-Rogers (Kenward y Rogers 1997).
Para el cálculo de la concentración acumulada de CO. y NH., en todos los tratamientos se obtuvo el área bajo la curva de un polinomio de sexto grado ajustado.
En la emisión de gases proveniente del estiércol de ganado bovino, independientemente del tratamiento aplicado, influyen diversos factores (covariables) que el investigador no puede controlar, las cuales tienen un efecto significativo en la estimación de medias y error experimental y están linealmente relacionadas con la variable respuesta. Las covariables como pH, humedad y temperatura de las excretas, así como la temperatura y humedad (máxima y mínima) del ambiente influyen en la dinámica de emisión de gases. Estas covariables fueron consideradas y analizadas en el modelo de covarianza para ajustar las medias estimadas del flujo de N.O-N y emisión de CO. y NH..
Con base en las estadísticas de ajuste obtenidas de los modelos propuestos (Cuadro II), los modelos que nos permitieron explicar mejor la variabilidad del flujo de N.O-N y la emisión de CO. y NH. fueron el 5 y el 1, respectivamente, debido a que estos modelos proporcionan los valores más bajos en AIC, AICC, BIC y CME. Por lo tanto, el modelo que proporciona un mejor ajuste o explica la mayor variabilidad del flujo de N.O-N y la emisión de CO. y NH. es aquel que incluye la temperatura mínima ambiental y el pH, respectivamente.
ESTADÍSTICAS DE AJUSTE* DEL MODELO CON DIFERENTE COVARIABLE PARA LAS VARIABLES DE RESPUESTA N2O CO2 Y NH3
Efectos de la dieta
Los resultados del análisis de varianza mostraron que el flujo de N.O-N tiene diferencias altamente significativas entre tratamientos (p = 0.001) (Cuadro III). Las emisiones promedio de N.O-N entre el tratamiento con 12 % de PC (3.8431 ± 0.2613) y el tratamiento con 14 % de PC (3.0714 ± 0.3119) fueron estadísticamente diferentes entre sí. El tratamiento con 12 % de PC emitió el mayor flujo de N.O-N a pesar de ser el tratamiento con el menor porcentaje de PC. Los resultados del presente estudio son consistentes con los reportados por Philippe et al. (2007), quienes observaron en un estudio con animales de engorda estabulados que al reducir la ingesta de PC en la dieta del animal la emisión de NH. disminuyó, pero la emisión de N.O se duplicó. Por otro lado, Steinfeld et al. (2006) mencionan que las emisiones por animal son más altas cuando la dieta es más pobre en proteína.
De acuerdo con Barrow y Lambourne (1962) la materia fecal usualmente contiene unos 8 g de N por kilogramo de materia seca consumida por el ganado a través del pienso. El N restante es excretado por la orina, de manera que cuando el contenido de N en la dieta se incrementa, aumenta también la proporción de N en la orina, pero no en el estiércol.
Por lo tanto, con base en lo observado en este experimento, podemos decir que a niveles del 12 % de PC, el contenido de N en su mayoría fue emitido como N.O, mientras que para en dietas con porcentajes de PC mayores a 12 %, la emisión de N.O puede no variar en el estiércol, pero habría que poner énfasis en las emisiones provenientes de la orina.
MEDIA Y ERROR ESTÁNDAR DE FLUJO DE N2O μg DE N2ON m–2 h–1 DE LOS DIFERENTES TRATAMIENTOS EN ESTUDIO
Para el caso del flujo de N.O-N en las diferentes horas de muestreo se observaron diferencias altamente significativas (p = 0.001) (Cuadro IV). A las 13:00 HL se obtuvo el menor flujo.
MEDIA Y ERROR ESTÁNDAR DE FLUJO DE N2O µg DE N2ON m2h EN LOS DIFERENTES TIEMPOS DE MUESTREO
La producción de N.O ocurre tanto durante los procesos de nitrificación como en los de desnitrificación (De Klein y Eckard 2008, Singurindy et al. 2009), de acuerdo con Chen et al. (2008) ambos procesos están influenciados por factores climáticos como la temperatura. Por lo tanto, es razonable pensar que a las 13:00 HL, donde normalmente se alcanzan las mayores temperaturas del día, el proceso nitrificación-desnitrificación sea mayor, y de esta manera también haya una mayor emisión de N.O; sin embargo, sucedió lo contrario. Posiblemente esto se deba a que, a estas horas del día, el nitrógeno contenido en el estiércol se emite mayormente en forma de NH. y no de N.O, ya que en las emisiones obtenidas en el presente experimento, el NH. tiene la mayor concentración a la 13:00 HL. Hellebrand (1998) menciona que existe mayor volatilización de N.O en ausencia de oxígeno, contrario a la emisión de NH., que entre más aireado esté el estiércol mayor volatilización tendrá, por lo que podríamos suponer que a las 13:00 HL, el factor que influyó en la emisión de gases fue la presencia de oxígeno, logrando con ello la mayor emisión de NH. y la menor de N.O.
Los resultados del análisis de varianza mostraron diferencias altamente significativas entre tratamien- tos (Cuadro V). La emisión promedio de CO2 fue menor en el tratamiento con 12 % de PC (560.48 ± 125.14) y este promedio fue estadísticamente diferente al resto de los tratamientos.
MEDIA Y ERROR ESTÁNDAR DE EMISIÓN DE CO2 (PPM) DE LOS DIFERENTES TRATAMIENTOS BAJO ESTUDIO
El CO2 emitido es un indicador útil de la dinámica y crecimiento continuo de la población de microorganismos foto y qumioautotróficos que participan en la producción y conversión de este gas a formas orgánicas. De acuerdo con Loro et al. (1997), las mayores emisiones de CO2 son consecuencia de un mayor aporte de energía en las excretas, ya que el sustrato rico en energía estimula la actividad o respiración microbiana.
Los tratamientos con 14 y 16 % de PC reflejan un mayor aporte de compuestos a base de carbono desechados en las excretas; por lo tanto, una mayor actividad microbiana que emite mayores cantidades de CO2. Estos resultados se relacionan directamente con el porcentaje de materia seca contenida en cada dieta (Cuadro I), ya que al incrementarse el porcentaje de PC necesario para los diferentes tratamientos, aumentó también el porcentaje de materia seca y de igual manera se incrementó la emisión de CO2.
Para el caso de los diferentes tiempos de muestreo también se observaron diferencias altamente significativas (p = 0.001) (Cuadro VI).
De acuerdo con Ramos y Zuñiga (2008), las variaciones por unidad de tiempo en la actividad respiratoria pueden interpretarse como reflejo de la actividad metabólica de los microorganismos y per- mite deducir la dinámica tanto de su población como de los procesos metabólicos que en ella se desarrollan, variando en función de los factores biofísicos y climáticos. La medición del CO2 producido es una estimación de dicha actividad y, por lo tanto, de la presencia microbiana.
MEDIA Y ERROR ESTÁNDAR DE EMISIÓN DE CO2 (PPM) EN LOS DIFERENTES TIEMPOS DE MUESTREO
Se ha reportado que el cambio en el flujo de CO2 sigue tendencias estacionales de la temperatura (Franzluebbers et al. 2002). Davidson et al. (2000) informaron una relación diurna significativa en un sitio de pastos activos (en crecimiento y utilizados por el ganado), pero no mostraron relaciones significativas flujo de temperatura-CO2 en un bosque primario o en un sitio de pastos degradado. En el presente estudio se obtuvo una mayor actividad microbiana a través de la emisión de CO2, a las 19:00 HL; por lo tanto, es probable que los microorganismos presentes en las cámaras se desarrollan en condiciones de temperatura de 22.1 a 23.5 ºC y con una humedad relativa de 55- 60 %, de acuerdo con las condiciones observadas en el experimento.
Por otro lado, Sánchez-Martin et al. (2008) mencionan que el aumento de la mineralización de la materia orgánica expresado en aumento en el CO2, incrementa la dinámica de N y con ello la emisión de N2O. Es decir, el aumento de la mineralización de carbono aumenta el consumo de oxígeno, lo que puede generar micrositios sin oxígeno y en consecuencia desnitrificación, que a su vez producirá N2O (Sánchez-Martin et al. 2008, Serrano-Silva et al. 2011). En los resultados obtenidos en el experimento, a las 19:00 HL se observaron las mayores emisiones de CO2, y de igual manera uno de los mayores flujos de N2O-N.
El análisis de varianza no mostró diferencias significativas entre tratamientos sobre los niveles promedios de emisión de NH3. Jürgen-Hellebrand y Kalk (2001) mencionan que el contenido de amonio, urea y otros tipos de nitrógeno orgánico de la biomasa, así como factores ambientales como la temperatura, la aireación y el valor de pH del material influyen en la volatilización del NH3.
Sin embargo, Ryden et al. (1987) mencionan que las pérdidas de NH3 en estiércol son insignificantes, a diferencia de la orina. Por esta razón se infiere que en este experimento no hubo diferencias altamente significativas entre tratamientos, ya que el sensor con el cual se determinaron las concentraciones no detectó cambios entre un tratamiento y otro.
Para el caso de la emisión de NH3 en los diferentes tiempos de muestreo se encontraron diferencias significativas (p = 0.05) (Cuadro VII). Se observaron mayores emisiones a las 10:00 y 13:00 HL, cuando se registraron temperaturas entre 24.1 y 23.3 ºC, así como humedad relativa de 56 a 60 %. Esto concuerda con Velasco-Velasco et al. (2011), quienes mencionan que factores ambientales como la aireación, la humedad relativa y el aumento de la temperatura generan una gran influencia en la volatilización del NH3.
MEDIA Y ERROR ESTÁNDAR DE EMI- SIÓN DE NH3 (PPM) EN LOS DIFERENTES TIEMPOS DE MUESTREO
Además, como se menciona en el apartado del flujo de N-N2O, se observó una relación negativa entre el N2O y el NH3, ya que al aumentar la emisión de NH3 disminuyó la emisión de N2O. Hellebrand (1998) menciona que mientras la emisión de amoniaco aumenta con la aireación, la generación de óxido nitroso es máxima cuando la presión parcial de oxígeno en el material disminuye a cero.
El NH3 guarda también relación con el CO2, ya que en los datos obtenidos durante el experimento se observó que a mayor emisión de CO2, menores emisiones de NH3. Esto sucedió principalmente a las 7:00 y 19:00 HL.
Los resultados del análisis de varianza mostraron diferencias altamente significativas entre tratamientos (p = 0.001) (Cuadro VII). Se observó una mayor ganancia en peso (kg) con el tratamiento con 16 % de PC (alimento comercial), seguida del tratamiento con 16 % de PC, alimento a base de granos y forraje. El alimento comercial es un producto con aporte energético alto que se refleja en una ganancia de peso promedio en los animales de más de 10 kilos de diferencia con el tratamiento de 12 % de PC, dieta con la menor ganancia en peso promedio.
De acuerdo con el Cuadro VIII, se observó que a medida que aumenta el porcentaje de PC en los diferentes tratamientos, hay un incremento en la ganancia en peso del animal. Sin embargo, cabe señalar que si el objetivo es una producción sustentable de carne, hay que evaluar detenidamente la ganancia en peso de los animales así como los impactos ambientales que se generan, y entre éstos la emisión de gases contaminantes.
MEDIAY ERROR ESTÁNDAR DE GANANCIA EN PESO (KG) BAJO LOS DIFERENTES TRATAMIENTOS EN ESTUDIO
El factor más relevante para la estimación del comportamiento del flujo de N2O fue la temperatura mínima ambiental mientras que para el CO2 y el NH3 fue el pH. Es importante hacer énfasis en la inclusión de estos factores al medir N2O, CO2 y NH3, ya que generan un efecto significativo en la estimación.
El uso de diferentes porcentajes de PC en la dieta del animal tiene una relación directa con la emisión de N2O y CO2 pero no en la emisión de NH3. El tratamiento con 12 % de PC mostró la mayor emisión de N2O y una menor emisión de CO2. El tratamiento con 14 % de PC tuvo la menor emisión de N2O. Los tratamientos con 14 y 16 % de PC mostraron las mayores cantidades de emisión de CO2.
A medida que aumentó el porcentaje de PC y el aporte de energía en los diferentes tratamientos, se observó un incremento en la ganancia de peso del animal. La mayor ganancia de peso correspondió al tratamiento con 16 % de PC (alimento comercial), que está especialmente formulado para lograr mayores ganancias de peso en los animales. El tratamiento con 16 % de PC (alimento comercial) superó al tratamiento de 12 % de PC en más de 10 kg de peso vivo. El menor flujo de N2O-N fue a las 13:00 HL, mientras que para el CO2 la menor emisión se obtuvo a las 10:00 HL y la mayor a las 19:00 HL. En el caso del NH3 las mayores emisiones se cuantificaron a las 10:00 y 13:00 HL, cuando hubo menores emisiones de CO2 y de N2O, respectivamente.
INGREDIENTES PARA LA ELABORACIÓN DE DIETAS DE GANADO BOVINO DE ACUERDO CON CADA TRATAMIENTO
Fig. 1
Cámara estática utilizada en el experimento
ESTADÍSTICAS DE AJUSTE* DEL MODELO CON DIFERENTE COVARIABLE PARA LAS VARIABLES DE RESPUESTA N2O CO2 Y NH3
MEDIA Y ERROR ESTÁNDAR DE FLUJO DE N2O μg DE N2ON m–2 h–1 DE LOS DIFERENTES TRATAMIENTOS EN ESTUDIO
MEDIA Y ERROR ESTÁNDAR DE FLUJO DE N2O µg DE N2ON m2h EN LOS DIFERENTES TIEMPOS DE MUESTREO
MEDIA Y ERROR ESTÁNDAR DE EMISIÓN DE CO2 (PPM) DE LOS DIFERENTES TRATAMIENTOS BAJO ESTUDIO
MEDIA Y ERROR ESTÁNDAR DE EMISIÓN DE CO2 (PPM) EN LOS DIFERENTES TIEMPOS DE MUESTREO
MEDIA Y ERROR ESTÁNDAR DE EMI- SIÓN DE NH3 (PPM) EN LOS DIFERENTES TIEMPOS DE MUESTREO
MEDIAY ERROR ESTÁNDAR DE GANANCIA EN PESO (KG) BAJO LOS DIFERENTES TRATAMIENTOS EN ESTUDIO
