La escorrentía agrícola de las granjas del Medio Oeste contribuye significativamente a la creación de una extensa «zona muerta» en el Golfo de México.
por Diana Yates, Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
El nitrógeno, el fósforo y otros nutrientes agrícolas se vierten en el río Misisipi, que desemboca en el Golfo, lo que fomenta la sobrepoblación de algas y asfixia otras formas de vida acuática. Illinois es uno de los principales responsables de este deterioro ambiental continuo. Diana Yates, editora de ciencias biológicas de News Bureau, conversó con Lowell Gentry, investigador de recursos naturales y ciencias ambientales de la Universidad de Illinois, sobre posibles soluciones.
¿Qué tan grande es actualmente la zona muerta del Golfo de México y cuánto contribuye la agricultura de Illinois al problema?
El verano pasado, investigadores de la Universidad Estatal de Luisiana midieron la zona muerta del Golfo en 6.334 millas cuadradas, una extensión mayor que su promedio histórico. La mayor medida hasta la fecha fue de 8.776 millas cuadradas en 2017. En Illinois, las fuentes no puntuales (de las cuales la agricultura es, con diferencia, la mayor) aportan el 80 % del nitrógeno y aproximadamente la mitad del fósforo a nuestros ríos y arroyos. Illinois e Iowa son los mayores contribuyentes de nutrientes al Golfo y ambos estados han desarrollado estrategias para reducir la pérdida de nutrientes, con el objetivo de reducir las pérdidas de nitrógeno y fósforo en un 45 % para 2035.
Este problema lo conocemos desde hace años. ¿Por qué Illinois sigue teniendo dificultades para reducir la escorrentía de nutrientes de las granjas?
La respuesta es compleja. Mucha gente cree que las pérdidas de nutrientes en los campos agrícolas se deben simplemente a la aplicación excesiva de fertilizantes y que los agricultores simplemente necesitan usar menos. En uno de nuestros estudios de drenaje con tejas, utilizamos solo el 75 % de la dosis total de fertilizante nitrogenado en el maíz. Esto redujo el rendimiento del grano en un 10 %, pero tuvo poco efecto en las pérdidas de nitratos en las tejas a lo largo del estudio.
Sin embargo, no cabe duda de que el momento y el método de aplicación de nutrientes pueden tener un gran efecto en la pérdida de nutrientes en las regiones del estado con drenaje por tejas. Por ejemplo, nuestros estudios muestran que se pierde mucho más nitrato en las tejas cuando se aplica fertilizante nitrogenado en otoño que en primavera, justo antes de la siembra de maíz.
La producción de soja también agrava las pérdidas de nitrato en los sistemas de drenaje por drenaje. Creemos que este nitrato se forma como resultado de la descomposición microbiana de los residuos de cultivo y la materia orgánica del suelo cuando la comunidad microbiana del suelo agota el carbono fácilmente accesible. El nitrato que se forma durante la temporada de no crecimiento es susceptible a pérdidas por lixiviación. Esto representa una fuga en el sistema que no se está abordando.
Existen muchos programas estatales para animar a los agricultores a abordar el problema. ¿Algunos programas funcionan mejor que otros?
Es demasiado pronto para ver el efecto de los esfuerzos de conservación en la cuenca del río Misisipi en su conjunto. Más cerca de casa, llevamos 30 años tomando muestras del río Embarras en Camargo, Illinois, y hemos observado poca evidencia de mejora en la calidad del agua durante este tiempo. Sin embargo, aún nos encontramos en la fase inicial de este proyecto de monitoreo a largo plazo, ya que existen pocas prácticas de conservación sobre el terreno aquí en el centro de Illinois que podrían lograr el cambio drástico deseado.
Aquí hay tres programas que están impulsando a los agricultores hacia una mayor adopción de la conservación: Fall Covers for Spring Savings, el programa de cultivos de cobertura del Departamento de Agricultura de Illinois; Saving Tomorrow’s Agriculture Resources, un programa de conservación del suelo y el agua del condado de Champaign que enseña a los agricultores sobre el manejo de nutrientes; y Precision Conservation Management, un programa desarrollado por la Asociación de productores de maíz de Illinois que tiene como objetivo ayudar a los agricultores a obtener los beneficios económicos de participar en prácticas de conservación.
¿Qué son los biorreactores y qué tan bien funcionan?
Los biorreactores son zanjas rellenas de virutas de madera que reciben agua de drenaje de las baldosas y utilizan el proceso de desnitrificación biológica para eliminar el nitrato, similar a los humedales artificiales, pero con un diseño mucho más compacto. Actualmente estamos evaluando el rendimiento de seis biorreactores en una granja del condado de Piatt. Hasta el momento, su rendimiento ha sido decepcionante, con menos del 20 % del nitrato eliminado de las baldosas. Sin embargo, ahora estamos investigando si las capas de tierra sobre las virutas de madera mejorarán el rendimiento y prolongarán la vida útil de los biorreactores. Los años extremadamente húmedos representarán un verdadero desafío para las estrategias de final de ciclo, por lo que los biorreactores siguen siendo un proyecto en desarrollo.
¿La construcción de nuevos humedales o zonas de amortiguamiento de flores silvestres ayuda a mantener los nutrientes en su lugar?
Nuestros estudios sobre humedales artificiales revelaron que estos eliminan el 50 % del nitrato presente en las baldosas. Además, brindan numerosos beneficios para la vida silvestre y los servicios ecosistémicos. Sin embargo, su ubicación está limitada por la topografía. Los humedales no pueden construirse en cualquier ubicación. Deben ubicarse en zonas que les permitan retener suficiente agua de las baldosas para su tratamiento sin causar inundaciones en los campos. Además, su instalación puede requerir la retirada de tierras de la producción, lo que reduce considerablemente su atractivo para los agricultores. Las zonas de amortiguamiento de flores silvestres son excelentes para los polinizadores y pueden ayudar con la erosión del suelo , pero tienen un impacto limitado en la reducción de la pérdida de nutrientes en los campos drenados con baldosas.
¿Cómo pueden los agricultores mejorar el carbono del suelo y cómo eso reduce la escorrentía de nutrientes?
Esta es la pregunta más crucial que podemos plantearnos hoy. La pérdida de carbono del suelo en la agricultura convencional en campos con drenaje por tejas sigue ocurriendo. Necesitamos detener la pérdida de carbono del suelo y, mejor aún, intentar aumentar el contenido de carbono de los suelos agrícolas. Creo que la pérdida de nitratos en las tejas es consecuencia de la pérdida de carbono del suelo, ya que los ciclos del carbono y del nitrógeno están inextricablemente vinculados.
Desde la Segunda Guerra Mundial, hemos disociado en cierta medida los ciclos del nitrógeno y el carbono al sustituir el estiércol por fertilizantes nitrogenados inorgánicos. Añadir nitrógeno al suelo sin suficiente carbono provoca fugas en el sistema, especialmente en años húmedos. Labrar menos y plantar cultivos de cobertura herbácea de hibernación, como el centeno, son las mejores maneras de abordar las pérdidas de carbono del suelo e intentar revertir la tendencia a la disminución de las reservas de carbono. El centeno también es un excelente cultivo de captura de nitrógeno, ya que observamos habitualmente reducciones en el nitrato de más del 40 % cuando se cultiva antes que la soja.
¿Qué enfoques son más económicos?
Se han realizado pocos estudios a largo plazo para abordar esta cuestión. Necesitamos más datos para crear modelos que permitan evaluar mejor los costos y beneficios de diversas prácticas de conservación. Estratégicamente, creo que las soluciones de campo, como la siembra de cultivos de cobertura de invierno, son la mejor opción, ya que pueden afectar directamente el ciclo del carbono, la disponibilidad de nutrientes y la salud general del suelo.
Las tecnologías de final de ciclo, como los biorreactores y las zonas de amortiguamiento ribereño saturadas, contribuyen poco a la salud del suelo, pero pueden resultar más atractivas para los agricultores, ya que no les exigen modificar sus prácticas en el campo y, por lo tanto, conllevan un riesgo reducido para la producción. Si bien los cultivos de cobertura de invierno añaden costos y riesgos anuales que podrían reducir el rendimiento y los márgenes de ganancia, capturan nitrato fuera de la temporada de crecimiento regular, manteniéndolo fuera de las tejas y reteniéndolo en el campo. Parte de este nitrógeno queda disponible para el siguiente cultivo en hilera.
En un estudio de prueba de concepto, mis colegas y yo comparamos los resultados económicos y las pérdidas de nitrato por tejas entre una rotación de maíz, soja y trigo (con doble cultivo de soja después del trigo y centeno después del maíz) y una rotación de maíz y soja de cultivo convencional. Dicho estudio demostró que el agricultor obtuvo la misma rentabilidad y redujo las pérdidas de nitrato por tejas en más de un 30 % durante un período de seis años con la rotación más diversificada. El año pasado, el maíz en la rotación diversificada rindió 25 bushels más por acre que el maíz de cultivo convencional. Esto indica que una rotación más diversificada puede aumentar el ciclo de nitrato y beneficiar el rendimiento del cultivo, a la vez que reduce las pérdidas de nitrato en las tejas de drenaje agrícola.
