Rev. Amaz. Cienc. Ambient. Ecol., 3 (1), e578, doi: 10.51252/reacae.v3i1.e578
Artículo original
Original article
Ene-Jun, 2024
https://revistas.unsm.edu.pe/index.php/reacae
e-ISSN: 2810-8817
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Emisiones de metano generados por cultivos de arroz en el
distrito de Rioja y propuesta de medidas de mitigación
ambiental
Methane emissions generated by rice crops in the Rioja district and proposed
environmental mitigation measures
Torres-Fernandez, Yessenia1*
Ayala-Díaz, Marcos Aquiles1
1Universidad Nacional de San Martín, Tarapoto, Perú
Recibido: 15 Ago. 2023 | Aceptado: 27 Nov. 2023 | Publicado: 10 Ene. 2024
Autor de correspondencia*: ytorresf@alumno.unsm.edu.pe
Como citar este artículo: Torres-Fernandez, Y. & Ayala-Díaz, M. A. (2023). Emisiones de metano generados por cultivos de arroz en el distrito
de Rioja y propuesta de medidas de mitigación ambiental. Revista Amazónica de Ciencias Ambientales y Ecológicas, 3(1), e578.
https://doi.org/10.51252/reacae.v3i1.e578
RESUMEN
El objetivo principal de la investigación fue determinar las emisiones de metano (CH4) generados por el cultivo de arroz en
el distrito de Rioja y proponer medidas de mitigación ambiental. Se entrevistó a 89 agricultores de la comisión de usuarios El
Progreso Rioja, mediante la entrevista personal haciendo uso de un cuestionario, para calcular las emisiones de metano se
utilizó la metodología desarrollada por el IPCC (1996), multiplicando las hectáreas cosechadas por el factor de emisión para
el sistema de riego, se determinó multiplicando el factor de escala por el factor de corrección para fertilizantes orgánicos y
por el factor de emisión para variaciones estacionales, lo que permitió proponer medidas de mitigación. Se determinó que en
cinco años de estudio se cosecharon en promedio 181,70 ha, promedio por usuario de 2,4 ha y promedio total de cosecha de
2 376,96 ha/año, además, el factor de emisión es de 20,0 g/m2 equivalente a 0,2 t/ha, se determinó un promedio anual de
36,34 tCH4, siendo la emisión por hectárea de 0,2 tCH4, el promedio anual por usuario de 0,41 tCH4 y un total año de 475,28
tCH4, equivalente a 9 980,84 tCO2eq como aporte a la huella de carbono.
Palabras clave: emisiones de metano, factor de emisión, gases de efecto invernadero, huella de carbono
ABSTRACT
The main objective of this research was to determine methane (CH4) emissions generated by rice cultivation in the Rioja
district and propose environmental mitigation measures. A total of 89 farmers from the El Progreso - Rioja users' commission
were interviewed using a personal interview and a questionnaire. To calculate methane emissions, the methodology
developed by the IPCC (1996) was used. This involved multiplying the harvested hectares by the emission factor for the
irrigation system, determining the multiplication of the scale factor by the correction factor for organic fertilizers and the
emission factor for seasonal variations. These calculations allowed for the proposal of mitigation measures. The results
indicated that, over a five-year study period, an average of 181,70 hectares were harvested, with an average of 2,4 hectares
per user and a total average annual harvest of 2 376,96 hectares. The emission factor was determined to be 20,0 g/m2,
equivalent to 0,2 t/ha. The annual average methane emissions were calculated as 36.34 tCH4, with emissions per hectare
amounting to 0,2 tCH4. The annual average emissions per user were 0,41 tCH4, resulting in a total of 475, 28 tCH4 per year.
These emissions contributed to a carbon footprint of 9 980,84 tCO2eq.
Keywords: methane emissions, emission factor, greenhouse gases, carbon footprint
Torres-Fernandez, Y. & Ayala-Díaz, M. A.
2 Rev. Amaz. Cienc. Ambient. Ecol. 3(1): e578; (Ene-Jun, 2023). e-ISSN: 2810-8817
1. INTRODUCCIÓN
A nivel mundial, la humanidad viene enfrentándose a uno de los mayores retos que es el cambio climático,
el cual incrementa la temperatura ambiental (Malhi et al., 2021) y con ello se prevé el aumento de la
frecuencia e intensidad de fenómenos meteorológicos extremos como tormentas, inundaciones, sequías y
olas de calor (Rocha et al., 2022); además, el cambio climático influye en los recursos hídricos y en la
economía agrícola (Prakash, 2021). Este tipo de impactos que guardan relación con el cambio climático no
se limitan a la falta de los recursos de la naturaleza, más bien, generan impactos en una economía sana
sostenible y también demanda grandes costos ambientales que resultan incalculables (Palmer Neyra,
2018).
Entre las actividades necesarias y primitivas del ser humano se encuentra la agricultura, la misma que
garantiza la seguridad alimentaria del total de seres humanos del mundo que en cifras suma 7 600 millones,
número que según las estadísticas de la Organización de las Naciones Unidas (ONU) va aumentando de
forma exacerbada y que al año 2030 será alrededor de 11 mil millones de seres humanos (Organización de
las Naciones Unidas (ONU, 2017). A partir de esto, aumentar la productividad agrícola se convierte en algo
inevitable, resultando un problema la intensificación de cultivos, la mala administración del agua y la mala
gestión de tierras, los cuales contribuyen en la producción de una serie de impactos ambientales
significativos de tipo sinérgico, como contaminación de cuerpos de agua y suelos con agroquímicos.
El arroz es uno de los principales cultivos alimentarios de la población mundial y es inevitable en la
seguridad alimentaria mundial actual y futura (Gadal et al., 2019); sin embargo, es una gran preocupación
para la comunidad científica porque produce gases de efecto invernadero (GEI) amenazantes y de larga
duración como metano (CH4), dióxido de carbono (CO2) y óxido nitroso (N2O) (Gupta et al., 2021; Umali-
Deininger, 2022) ; a la vez este cultivo representa el 12% de emisiones mundiales de CH4 y un porcentaje
asombroso de 1,5% del total de emisiones de GEI (Kurnik & Devine, 2022). El CH4 es el principal gas que
contribuye a la formación de ozono a nivel de la tierra y un contaminante peligroso del aire, la exposición
a éste genera cada año 1 millón de muertes prematuras (UN, 2021).
El Perú, netamente es un país arrocero y de acuerdo al Instituto Nacional de Innovación Agraria (INIA,
2017), el primer producto en superficie sembrada y cosechada es el arroz, por encima de productos como
el café, maíz amarillo y papa; con una superficie promedio de 380 000 ha, se ha establecido en uno de los
esenciales componentes que forman parte de la canasta familiar básica. Gran parte de la producción de
arroz en el Perú se ejecuta bajo prácticas agrícolas que no se relacionan con la sostenibilidad del ambiente,
como por ejemplo los suelos inundados, que aportan entre 5 a 10% la emisión de gases de metano (CH4).
Según el Ministerio de Agricultura y Riego (MINAGRI, 2019) a través del perfil productivo y competitivo de
los principales cultivos del sector agrícola, la región de San Martín es una de las principales regiones a nivel
nacional productoras del cultivo de arroz, registrándose en el año 2019 el sembrado/instalado de 70 000
mil ha, teniéndose una cosecha de 69 000 mil ha. de arroz. Por otro lado, en la zona del Alto Mayo uno de
los distritos donde se da mayor producción de este cultivo es en el distrito de Rioja y de acuerdo a los datos
regionales y locales del área de estudio es posible creer que en la zona existe la problemática de elevadas
emisiones de metano a la atmósfera, lo cual altera al ambiente en general, práctica de cultivo que se
relaciona al sistema de riego que practican los agricultores, que a nivel regional es predominante el riego
de tipo anegado (por inundación).
Es a partir de lo fundamentado y de la inexistencia de información en el distrito de Rioja sobre el tema
abordado, se ejecutó la investigación que permitió conocer la realidad problemática a mayor profundidad,
estimando que en el distrito de Rioja en promedio al año se producen 475,28 tCH4, valor determinado que
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permitió proponer medidas de mitigación ambiental a fin de minimizar en los próximos años las cantidades
de emisión de metano que se generan.
2. MATERIALES Y MÉTODOS
2.1. Ámbito de estudio
El ámbito de estudio está representado por las áreas de cultivo de arroz.
2.2. Población y muestra
La población estuvo conformada por 1 164 usuarios que forman parte de la comisión de regantes “El
Progreso Rioja”.
Para la determinación de la muestra se utilizó la fórmula para poblaciones finitas (Bolaños Rodríguez,
2012):
n= (Z2pqN)
󰇛N-1󰇜E2+Z2pq
Donde:
n = Tamaño de muestra
Z = Nivel de confianza (95% o 1,96)
p = Probabilidad favorable = 0,5
q = Probabilidad desfavorable = 0,5
N = Población universal = 1164 usuarios
E = Error permisible (10% o 0,1)
Al aplicar la fórmula se obtiene que la muestra está representada por los 89 usuarios de la comisión de
regantes El Progreso.
2.3. Instrumentos de recolección de datos
Para recolectar los datos y dar cumplimiento a cada uno de los objetivos, se utilizó un cuestionario como
instrumento, el mismo que fue validado por expertos.
2.4. Procedimientos
2.4.1. Técnica de recolección de datos
En gabinete
Primeramente, se realizó una evaluación haciendo uso de la Zonificación Ecológica Económica (ZEE, 2007),
mediante el software ArcGIS a fin de verificar de acuerdo a ello las zonas de cultivos de arroz, asimismo
debido a que dicha información es pasada se usó Google Earth (actualizado al año 2020) a fin de corroborar
la información presentada por la ZEE e identificar los terrenos de cultivos de arroz en el ámbito del distrito
de Rioja, con lo cual posteriormente se salió a campo a corroborar estas informaciones que fueron de
mucha utilidad.
También previamente antes de salir a campo se verificaron datos de hectáreas sembradas y cosechadas de
cultivo de arroz en la jurisdicción del distrito de Rioja con respecto a los últimos 5 os, dicha información
fue recolectada del MINAGRI y que fue de ayuda, aunque en campo se solicitó información nueva y
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relevante a cada agricultor entrevistado mediante la encuesta sobre las hectáreas cosechadas en los últimos
cinco años, dichos datos permitieron generar nueva información científica haciendo uso de la metodología
del IPCC, acerca de emisiones de metano de cultivo de arroz en la jurisdicción del área de estudio.
Posteriormente, con el número de usuarios o agricultores presentados en el perfil de investigación, de
acuerdo a la Dirección de Productividad Agraria (DPA) y Dirección Regional de Agricultura San Martín
(DRASAM, 2016), a través del diagnóstico de la cadena de valor del cultivo de arroz y maíz, que menciona
que en la ciudad de Rioja existen 1 164 usuarios, se procedió a validar dicha información en la comisión de
usuarios, mediante la entrevista personal a responsables.
Al contar con información acerca del número de usuarios de la comisión de usuarios El Progreso Rioja
que es de 1 164, se procedió a determinar la muestra haciendo uso de la fórmula para poblaciones finitas,
con el cual fue posible determinar una muestra de 89 usuarios.
En campo
Se aplicó la técnica de la encuesta con un cuestionario como instrumento a un total de 89 usuarios o
agricultores que desarrollan el cultivo de arroz en la comisión mediante la técnica de la entrevista personal.
Las encuestas se aplicaron durante tres meses desde inicios de agosto hasta finales de octubre del año
2021. El tipo de muestreo aplicado fue el probabilístico llamado “muestreo aleatorio simple”, con el cual es
posible seleccionar al azar las personas hasta que se complete la cantidad necesaria de la muestra
(Hernández & Carpio, 2019).
Para la determinación de las emisiones de metano no se empleó tecnología alguna en la recolección de
datos, para la recolección de los datos en campo solo se utilizó una encuesta donde fue posible registrar la
cantidad de hectáreas cosechadas en cada año por los agricultores muestreados a través de la técnica de la
entrevista y mediante la estimación de los factores de emisión fue posible determinar las emisiones de
metano, lo cual estuvo basado en la metodología del Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC,
1996).
Además, para la recolección de datos también se tuvo a bien utilizar datos secundarios para el cual se
revisaron investigaciones ya realizadas como tesis, revistas, artículos científicos, entre otros, referidos a las
variables de estudio y al tema a investigar, asimismo se tomaron vistas fotográficas durante todo el proceso
del estudio a fin de mostrar evidencias de lo desarrollado.
2.4.2. Evaluación de la superficie anual cosechada de cultivos de arroz según sistema de riego de los
últimos 5 años en el distrito de Rioja
El desarrollo de este objetivo se fundamentó principalmente en la aplicación de la encuesta a agricultores
y posterior procesamiento de dicha información recolectada en campo, cuyo método fue la observación
directa y opinión de los encuestados. En la encuesta se contemplaron preguntas de suma importancia y
relevancia que permitieron cumplir con el objetivo propuesto como es el número de hectáreas cosechadas,
el tipo de sistema de riego, tipo de fertilizantes utilizados, entre otros. El procesamiento de la información
recolectada se hizo en programa Excel y para facilitar el análisis se usó tablas y figuras que sirven para una
mejor comprensión del público lector.
2.4.3. Determinación de los factores de emisión y las emisiones totales de metano generados por
cultivos de arroz en el distrito de Rioja
Para el desarrollo de este objetivo fue de suma importancia contar con datos reales obtenidos de campo, la
metodología aplicada fue la desarrollada en base a libros de trabajo del (Intergovernmental Panel on
Climate Change (IPCC, 1996), donde para el cálculo de las emisiones de metano (CH4) se debió tener en
Torres-Fernandez, Y. & Ayala-Díaz, M. A.
5 Rev. Amaz. Cienc. Ambient. Ecol. 3(1): e578; (Ene-Jun, 2023). e-ISSN: 2810-8817
cuenta datos de la superficie anual cosechada de arroz y el factor de emisión para el sistema de riego, datos
que permitieron determinar las emisiones totales haciendo uso de las siguientes fórmulas de cálculo:
Ecuación 1: Emisiones de metano por cultivos de arroz
Emisiones󰇛CH4󰇜= FEj*Sj
Donde:
Emisiones (CH4) = Emisiones de metano por cultivo de arroz (t).
FEj = Factor de emisión para el sistema de riego j (t/ha).
Sj = Superficie anual cosechada según el sistema de riego j (ha).
Asimismo, para determinar el factor de emisión propio de cada sistema de riego, se usó la siguiente
ecuación:
Ecuación 2: Factor de emisión de metano por cultivos de arroz
FE= 󰇛FSW*FSO* FEVE󰇜
Donde:
FE = Factor de emisión integrado ajustado para una superficie de cosecha dada (g/m2).
FSW = Factor de escala para reflejar las diferencias en los regímenes de manejo del agua.
FSO = Factor de corrección para fertilizantes orgánicos.
FEVE = Factor de emisión para variaciones estacionales (g/m2).
Para determinar el factor de escala, factor de corrección para fertilizantes orgánicos y factor de emisión
para variaciones estacionales (Tabla 1).
Cabe mencionar que las Directrices del IPCC señalan que para el factor de corrección del fertilizante
orgánico se debe usar el valor de 2, sin embargo, por ser esta actividad prácticamente nula en el Perú se
considera según las indicaciones del IPCC usar el valor de 1.
Tabla 1.
Factores de emisión para los cultivos de arroz
Régimen de gestión del agua
Factor de
escala*
Factor de
corrección
para el
fertilizante
orgánico**
FE variaciones estacionales
- arroz anegado
continuamente sin
fertilizantes orgánicos***
(g/m2)
Anegados continuamente
1,00
1,00
20,00
Anegados
intermitentemente
0,50
1,00
20,00
0,20
1,00
20,00
Anegadizos
0,80
1,00
20,00
Expuesto a la sequía
0,40
1,00
20,00
Profundidad del agua 50-100 cm
0,80
1,00
20,00
Profundidad del agua > 100 cm
0,60
1,00
20,00
Nota: * Directrices IPCC 1996, Tabla 4-10 ** Directrices IPCC 1996, página 4.18, numeral 3 *** Directrices IPCC 1996, Tabla 4-11
Después de la obtención del factor de emisión de metano en g/m2, se procedió a convertir el valor a t/ha
de la siguiente manera:
Torres-Fernandez, Y. & Ayala-Díaz, M. A.
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Ecuación 3: Conversión de factor de emisión de metano de g/m2 a t/ha
FE t
ha= g
m2×10000 m2
1ha ×1 t
1×106g
A fin de evaluar el aporte a la huella de carbono, se procedió a calcular el CO2eq de emisiones de metano
de cultivos de arroz, el mismo que de acuerdo a Cerón (2021), es mediante la siguiente ecuación:
Ecuación 4: Cálculo de CO2eq de emisiones de metano de cultivos de arroz
CO2eq= EmisionesCH4×GWPCH4
Donde:
CO2eq = Emisiones de metano CO2eq (t).
EmisionesCH4 = Emisiones totales de metano de cultivos de arroz.
GWPCH4 = 21 (Potencial de calentamiento global en un horizonte de 100 años), para convertir CH4 a CO2eq.
2.4.4. Propuesta de medidas de mitigación ambiental para minimizar las emisiones de metano
(CH4) y controlar el impacto hacia el ambiente
La formulación de propuestas de medidas de mitigación ambiental se encuentra enmarcado en los
resultados obtenidos del primer y segundo objetivo, es decir a partir de la opinión de los agricultores
mediante las encuestas y de la determinación de emisiones de metano, se formularon las medidas de
mitigación ambiental en la presente investigación, es preciso mencionar además que estás medidas fueron
propuestas con el objetivo de minimizar las emisiones y controlar el impacto hacia el ambiente, teniendo
en cuenta la situación actual y pasada de hace 5 años, propuesta que además se sustenta en la revisión de
información secundaria, todo lo cual permite presentar una información sólida, la misma que puede ser
tomada por autoridades para su implementación en los cultivos de arroz.
2.5.5. Análisis estadístico
Para el procesamiento y análisis de los datos usó la estadística descriptiva con el fin de determinar sumas
y promedios de los resultados obtenidos en campo y procesados en gabinete; asimismo, para facilitar la
interpretación de los resultados se elaboraron figuras y tablas. El principal instrumento utilizado para el
desarrollo del procesamiento y análisis de datos fue el programa Excel, además también se empleó
softwares como ArcGIS, Google Eearth.
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
3.1. Superficie anual cosechada de cultivo de arroz según sistema de riesgo de los últimos 5 años
En la Figura 1 se evidencia la tendencia de hectáreas de cultivo de arroz durante los últimos 5 años,
encontrando un incremento considerable del número de agricultores que llegaron a cosechar 1,0 ha, en
tanto para 2,0 ha, es posible evidenciar un descenso a partir del último año, ocasionando un aumento del
número de agricultores que pasaron a cosechar 1,0 ha, por otro lado, con respecto a las mayores hectáreas
cosechadas es posible evidenciar una tendencia de descenso sobre todo con las de 6,0 ha y 7,0 ha, siendo
esta última mencionada que a partir del segundo año se redujo totalmente, a diferencia de 1,0 ha y 0,5 ha,
todas las demás hectáreas entre el penúltimo y último año de estudio tienden a descender el número de
agricultores que los cosecharon, el mismo que según los entrevistados se debe a efectos de la pandemia.