La aplicación de estiércol tras el crecimiento y la desaparición de cultivos de cobertura leguminosos en rotaciones es una fórmula para aumentar la liberación de óxido nitroso durante el posterior crecimiento del maíz, según un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania que realizó un nuevo estudio.
por Jeff Mulhollem, Universidad Estatal de Pensilvania
Sugieren que se necesitan estrategias de gestión innovadoras para reducir estas emisiones.
El gas de efecto invernadero, el óxido nitroso , es importante porque es aproximadamente 300 veces mejor que el dióxido de carbono para atrapar el calor , por lo que incluso pequeñas emisiones de óxido nitroso afectan el clima, explicó el líder del equipo, Armen Kemanian, profesor de sistemas de producción y modelado en la Facultad de Ciencias Agrícolas.
En Estados Unidos, la agricultura representa aproximadamente el 10 % de todas las emisiones de gases de efecto invernadero, pero contribuye con cerca del 80 % de todas las emisiones de óxido nitroso relacionadas con la actividad humana. De los tres principales gases de efecto invernadero emitidos naturalmente —dióxido de carbono, metano y óxido nitroso—, el óxido nitroso es el más importante en los cultivos . Tenemos la obligación, creo, de desarrollar prácticas agrícolas respetuosas con el medio ambiente y reducir las emisiones de óxido nitroso.
Con la creciente importancia de la agricultura orgánica, las emisiones de óxido nitroso se están sometiendo a un mayor escrutinio, ya que la fertilidad del suelo en la agricultura orgánica depende del ciclo microbiano de los nutrientes aportados por los cultivos de cobertura de leguminosas y el estiércol animal. Sin embargo, las grandes cantidades de carbono y nitrógeno presentes en estas enmiendas pueden promover la producción y emisión de óxido nitroso de los suelos, señaló Kemanian.
«Una mejor comprensión de los controles de las emisiones de óxido nitroso podría conducir a nuevas estrategias de gestión para reducir estas emisiones», afirmó. «La agricultura es la ciencia de las intervenciones».
Las emisiones de óxido nitroso relacionadas con los cultivos de cobertura representan una complicación inesperada derivada de una práctica de gestión óptima y ecológicamente inteligente, pero los investigadores esperan que sea posible controlarla. La amplia adopción de cultivos de cobertura ha sido un beneficio para la conservación de la agricultura en la cuenca hidrográfica de la bahía de Chesapeake y gran parte del noreste. Los cultivos de cobertura en rotación con maíz y soja reducen la escorrentía de nutrientes y la erosión del suelo.
Pero el nitrógeno de la biomasa en descomposición de los cultivos de cobertura, combinado con el nitrógeno del estiércol aplicado, es a menudo demasiado para que el suelo lo pueda retener.
Como ocurre con cualquier práctica agrícola, los cultivos de cobertura presentan desventajas, señaló Debasish Saha, profesor adjunto de gestión sostenible del suelo en la Universidad de Tennessee. Anteriormente investigador postdoctoral en el Departamento de Ciencias Vegetales de la Universidad Estatal de Pensilvania, lideró la investigación.
«Los cultivos de cobertura aportan muchos beneficios, pero no todo lo que conlleva un cultivo de cobertura es un beneficio; deben gestionarse», dijo Saha. «Por ejemplo, sabemos que ciertos cultivos de cobertura mejoran la retención de nitrógeno. Si se planta un cultivo de cobertura herbáceo, este absorbe el nitrógeno que no se pierde con el agua, pero el tipo de residuo que dejan estas hierbas hace que la liberación de nitrógeno sea lenta para el siguiente cultivo. Esta desventaja es bien conocida».
Para llegar a sus conclusiones, los investigadores midieron las emisiones de óxido nitroso del suelo durante dos temporadas de cultivo en cuatro rotaciones de maíz, soja y cereales de invierno, con variaciones en la labranza, los cultivos de cobertura y el manejo del estiércol típicas de la agricultura orgánica en las zonas templadas y húmedas de Norteamérica. El estudio se realizó en el marco del Experimento de Sistemas Orgánicos de Labranza Reducida del Centro de Investigación Agrícola Russell E. Larson de la Universidad Estatal de Pensilvania en Rock Springs.
Para identificar las vías de producción de óxido nitroso y las oportunidades de mitigación, los investigadores midieron las fluctuaciones en las emisiones de óxido nitroso en microparcelas donde manipularon cultivos de cobertura y adiciones de estiércol. Los investigadores sugieren que los altos niveles de emisiones de óxido nitroso se produjeron tras el rápido consumo de oxígeno en el suelo, como resultado del enterramiento de los residuos de cultivos de cobertura y estiércol.
La baja concentración de oxígeno en el suelo, una condición llamada hipoxia, favorece el metabolismo de las bacterias desnitrificantes y la liberación de óxido nitroso. «El proceso es invisible para nosotros, pero rápido y brusco para los microbios», dijo Kemanian. «Sabíamos que era necesario gestionar los cultivos de cobertura, pero desconocíamos que debían gestionarse para evitar las emisiones de óxido nitroso. Simplemente encontramos una fuga importante».
En hallazgos publicados recientemente en Ecological Applications , los investigadores informaron que el aporte de nitrógeno de los cultivos de cobertura de leguminosas y del estiércol antes de la siembra del maíz hizo que la fase de maíz de las rotaciones fuera la principal fuente de emisiones de óxido nitroso, con emisiones promedio de alrededor de 10 libras por acre de nitrógeno que se escapan como óxido nitroso.
«Es una tasa muy alta, desde cualquier punto de vista», dijo Kemanian. «Representa el 80 % de las emisiones totales de las rotaciones trienales. Las emisiones de óxido nitroso aumentaron drásticamente cuando los aportes de leguminosas y estiércol aumentaron simultáneamente».
Los investigadores propusieron varias estrategias para reducir dichas emisiones. Una de ellas consiste en eliminar una fracción de la biomasa aérea de las leguminosas antes de la siembra del maíz. En el estudio, evitar la coubicación de biomasa fresca y estiércol redujo las emisiones de óxido nitroso en un 60 % durante la fase de siembra del maíz.
Más información: Debasish Saha et al., Los insumos orgánicos para la fertilidad aumentan sinérgicamente las emisiones de óxido nitroso derivadas de la desnitrificación en agroecosistemas, Aplicaciones Ecológicas (2021). DOI: 10.1002/eap.2403
