Un estudio de nueve años que comparó una rotación típica de maíz y soja de dos años con una rotación más intensiva de tres años que incluía maíz, centeno, soja y trigo de invierno, descubrió que el sistema de tres años puede reducir drásticamente el nitrógeno (un nutriente importante para los cultivos) en la escorrentía de la granja sin comprometer el rendimiento.
por la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
Los nuevos hallazgos se detallan en la revista Frontiers in Environmental Science .
«Las tuberías de drenaje subterráneo, llamadas tejas, transportan nitrógeno, en forma de nitrato, desde los campos hasta los arroyos, lo que perjudica las aguas superficiales río abajo», escribieron los científicos. La escorrentía de nitratos de las granjas contamina arroyos y lagos, algunos de los cuales abastecen de agua potable a las comunidades cercanas. Los nitratos también son transportados por ríos importantes como el Misisipi hasta el Golfo de México, lo que contribuye a una vasta «zona muerta» con escasez de oxígeno.
«Para maximizar la producción de cultivos, necesitamos drenaje artificial, en forma de tejas y zanjas, en gran parte de Illinois. Desafortunadamente, el nitrato puede perderse de la zona radicular con el agua de las tejas», afirmó Lowell Gentry, investigador en recursos naturales y ciencias ambientales de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, quien dirigió el nuevo estudio junto con Eric Miller, agricultor y terrateniente del condado de Piatt, Illinois, donde se realizó la investigación. «Nuestro estudio se diseñó para determinar si una rotación de cultivos más diversificada podría reducir la pérdida de nitrato en tejas y, al mismo tiempo, ser competitiva con el sistema convencional de maíz y soja».
De 2015 a 2023, los investigadores determinaron el rendimiento de los cultivos y monitorearon la pérdida de nitratos en campos con drenaje por drenaje en una finca en funcionamiento. Su tratamiento de control consistió en dos campos de manejo convencional con rotación de maíz y soja. El sistema de rotación de cultivos, más intensivo y de tres años, se empleó en un campo adyacente. Este campo se sembró con maíz, seguido de una temporada completa de soja y, finalmente, trigo de invierno .
A la cosecha de trigo de verano le siguió una segunda cosecha de soja ese mismo año, o soja de doble cosecha. Entre el maíz y la soja, se sembró una cobertura invernal de centeno para proteger el suelo. El centeno se erradicó con herbicida antes de la siembra de soja y se dejó descomponer en la superficie del suelo, aportando nutrientes al siguiente cultivo.
Una diferencia clave entre los sistemas de rotación fue la cantidad de labranza. Los campos de control se labraron completamente en otoño y primavera, pero los investigadores labraron en franjas solo una franja estrecha del maizal en la rotación de tres años, minimizando el área labrada a un tercio del campo total cada tres años. «Al labrar en franjas solo alrededor de un tercio del suelo a la vez, tardamos nueve años en labrar completamente el campo», explicó Gentry. Esto mejora la estabilidad del suelo.
Cultivos como el centeno y el trigo de invierno se siembran en otoño, después de la cosecha de maíz y soja. Estos cultivos mantienen el suelo intacto, lo que ayuda a reducir la erosión y la escorrentía de nutrientes, explicó Gentry. Labrar el suelo y dejarlo sin cubrir durante el otoño, el invierno y la primavera aumenta la erosión y estimula el crecimiento de microbios que necesitan oxígeno y consumen materia orgánica, liberando así más nitrato.
Agricultores, legisladores y científicos llevan décadas buscando maneras de reducir la pérdida de nitratos de las tierras agrícolas. Algunos enfoques implican el uso de biorreactores de astillas de madera o la instalación de humedales para captar la escorrentía. Sin embargo, estos enfoques implican que los agricultores pierdan el poder fertilizante del nitrato.
«Producir fertilizantes es muy caro, así que creo que es mucho más estratégico intentar conservar el nitrógeno, es decir, mantenerlo en el campo, no dejar que se escape», dijo Gentry. «Y eso es lo que el centeno y el trigo de invierno pueden hacer. Absorben suficiente nitrógeno durante el otoño, el invierno y la primavera para reducir el nivel de nitratos en el suelo. Eso reduce el nivel de nitratos en el suelo».
Los investigadores observaron una reducción del 50 % en las pérdidas de nitrato en las baldosas durante la rotación de tres años, en comparación con la rotación normal. Esto se logró sin comprometer el rendimiento, según el equipo.
El experimento a largo plazo permitió al equipo aprender algunas lecciones importantes. Un año, el clima húmedo impidió la terminación prematura del cultivo de cobertura de centeno, lo que le permitió crecer demasiado. La biomasa añadida redujo la escorrentía de nitratos en un 90% —un resultado positivo—, pero el exceso de centeno también mermó la productividad de la soja, disminuyendo los rendimientos en un 10% ese año. Otro año, una helada prematura que destruyó la soja de doble cultivo redujo el rendimiento del cultivo y aumentó la pérdida de nitratos en la primavera siguiente.
Gentry también notó con el tiempo que los campos manejados convencionalmente a veces conservaban agua estancada después de fuertes lluvias, mientras que los campos experimentales no.
«Creo que esto se debe a una labranza mucho menor en el campo experimental y a que ahora abundan las lombrices de tierra en la diversa rotación de cultivos», dijo. «Es interesante observar que en ambas rotaciones se utilizó un régimen de herbicidas convencional, así que sabemos que no son los herbicidas los que matan a las lombrices, sino la labranza».
Los primeros indicios son que la economía de ambos sistemas es comparable, dijo Gentry.
Este estudio demuestra que una rotación más diversificada puede lograr esta intensificación sostenible, reduciendo las pérdidas de nitratos y mejorando la calidad del suelo. Se espera que la recreación de condiciones que promuevan los procesos naturales de regeneración del suelo mejore su calidad y salud, revirtiendo la tendencia de décadas de disminución de la materia orgánica en nuestros suelos agrícolas.
Más información: Lowell E. Gentry et al., Una rotación diversificada de maíz-soja-trigo de invierno/soja de doble cultivo con centeno después del maíz reduce la pérdida de nitratos, Frontiers in Environmental Science (2025). DOI: 10.3389/fenvs.2025.1506113
