La cantidad de fertilizante nitrogenado necesaria para maximizar la rentabilidad de la producción de maíz en el Medio Oeste ha aumentado aproximadamente un 1,2% por año durante las últimas tres décadas, según una nueva investigación de la Universidad Estatal de Iowa.
por Dave Roepke, Universidad Estatal de Iowa
El estudio, publicado el mes pasado en Nature Communications , analizó datos de estudios previos a largo y corto plazo realizados por la Universidad Estatal de Iowa y la Universidad de Illinois para calcular el constante aumento de las tasas óptimas de nitrógeno en el Cinturón del Maíz, que los investigadores consideraban estables a lo largo del tiempo a pesar de las fluctuaciones interanuales. Los autores del estudio atribuyeron principalmente el aumento de las tasas óptimas de nitrógeno entre 1991 y 2021 a una mayor pérdida durante las primaveras más húmedas y a la demanda de nutrientes derivada de una mayor producción, que también aumentó aproximadamente un 1,2 % anual durante el mismo período.
«Aunque nos sorprendió mucho, al reflexionar sobre ello, no lo fue tanto», dijo Michael Castellano, coautor del estudio, profesor de agronomía y profesor William T. Frankenberger de Edafología. «Es como una cuenta bancaria: si retiras dinero, necesitas depositar más para mantener la cuenta».
El análisis sigue encuestas realizadas a agricultores de Iowa, cuyas tasas declaradas de aplicación de fertilizantes nitrogenados al maíz también han aumentado en las últimas décadas.
«Al ver que se publica este estudio, estoy seguro de que algunos de ellos dirán: ‘¡Lo sabía!'», dijo el coautor del estudio Sotirios Archontoulis, profesor de Agronomía de Pioneer Hi-Bred.
Mejora de la eficiencia
La confirmación basada en datos de las crecientes necesidades de nitrógeno del maíz reitera la importancia de mejorar continuamente la eficiencia del uso de fertilizantes, lo cual es esencial para limitar el impacto en la calidad del agua y las emisiones de gases de efecto invernadero. Saber que la ciencia está más en sintonía con las experiencias de los agricultores puede ayudar a generar confianza en las recomendaciones de los expertos para la aplicación eficaz de fertilizantes nitrogenados, afirmó Matthew Helmers, profesor de ingeniería agrícola y de biosistemas y profesor de la Cátedra Brent y Cindy Hart, director del Centro de Investigación de Nutrientes de Iowa, principal financiador del estudio.
«Los agricultores reciben información de diversas fuentes. Existe cierta incertidumbre al respecto», afirmó Helmers, también coautor del estudio. «Pero cuanto mejor puedan optimizar su gestión del nitrógeno, mayor será la rentabilidad de su inversión en el campo y mayor será la reducción de las pérdidas ambientales».
Si bien aún hay margen de mejora, los agricultores se han vuelto más eficientes en la aplicación de fertilizantes nitrogenados. Usar 0.7 libras de nitrógeno o menos por bushel de maíz es un objetivo común en los últimos años para los agricultores de Iowa, pero la recomendación de la Universidad Estatal de Iowa era de 1 libra por bushel hace 20 años y de 1.2 libras por bushel hace 30 años, explicó Castellano. El aumento de las tasas óptimas de nitrógeno en los últimos 30 años habría sido aún mayor si la mejora de la eficiencia no hubiera frenado dicho aumento.
La rotación de cultivos, el drenaje mejorado y la aplicación de fertilizantes en primavera se encuentran entre las prácticas de mayor impacto para aumentar la eficiencia en el uso del nitrógeno, según una hoja de consejos de Extensión y Difusión de ISU publicada el año pasado por muchos de los mismos investigadores que contribuyeron al nuevo estudio.
Aplicar la cantidad correcta de nitrógeno también es crucial, y los agricultores cuentan con más recursos que nunca para establecer dosis específicas para cada campo. La Iniciativa de Nitrógeno de Iowa realiza ensayos en fincas privadas de todo el estado, utilizando los datos y el modelado de sistemas de cultivo para ofrecer a los productores de maíz de Iowa dosis de nitrógeno sugeridas más precisas.
La alianza público-privada, liderada por Castellano y Archontoulis, con el apoyo del Departamento de Agricultura y Administración de Tierras de Iowa y numerosos grupos de productos básicos, lanzó a principios de este mes la versión inicial de su herramienta digital de apoyo a la toma de decisiones. N-FACT (Herramienta de Consulta para la Aplicación de Fertilizantes Nitrogenados) recomienda dosis personalizadas según la ubicación, el clima, el nitrógeno del suelo, la fecha de siembra, el sistema de cultivo y los precios de mercado.
«Los agricultores sabían que las tasas óptimas estaban aumentando antes que nosotros, y ahora, a través de nuestra asociación con ellos, la investigación se ajustará más a la realidad de la producción agrícola», afirmó Castellano.
Es probable que la tendencia continúe
La eficiencia tiene un mayor impacto en la sostenibilidad ambiental de los fertilizantes nitrogenados que la tasa de aplicación. Esto es una buena noticia, ya que es probable que las tasas óptimas sigan aumentando, afirmó Mitchell Baum, investigador postdoctoral asociado del departamento de agronomía y primer autor del estudio.
«Mientras los rendimientos sigan aumentando, a menos que haya aumentos masivos en la eficiencia, no vemos señales de que esto vaya a desacelerarse», dijo Baum.
El análisis del estudio se centró en tres tipos de dosis óptimas de nitrógeno: económicas, agronómicas y ambientales. El óptimo económico se basa en maximizar las ganancias del agricultor, el óptimo agronómico es el punto en el que el nitrógeno adicional no afecta el rendimiento, y el óptimo ambiental incorpora el costo financiero estimado de las emisiones de óxido nitroso y la lixiviación de nitratos en las aguas subterráneas.
El óptimo económico siempre es inferior al óptimo agronómico y superior al óptimo ambiental, pero las diferencias entre las tasas están cambiando. La diferencia entre el óptimo agronómico de máximo rendimiento y el óptimo económico de máximo beneficio se redujo un 79 % durante los 30 años estudiados, mientras que la diferencia entre las tasas económicas y ambientales aumentó un 34 %.
Reducir las tasas de fertilización con nitrógeno al óptimo ambiental causaría una caída en el rendimiento de alrededor del 6% y sólo reduciría ligeramente la pérdida de nitrógeno, una compensación desfavorable, dijo Archontoulis.
«Si se quiere reducir la dosis de fertilizante nitrogenado por debajo del óptimo requerido y, al mismo tiempo, mantener el rendimiento, bueno, no se puede tener todo. Si se reduce el nitrógeno, se reduce el rendimiento», afirmó.
Más información: Mitchell E. Baum et al., La dosis óptima de fertilizante nitrogenado para el maíz en el Medio Oeste de EE. UU. está aumentando, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-024-55314-7
