La escorrentía agrícola de las granjas del Medio Oeste es un importante contribuyente a una vasta «zona muerta» en el Golfo de México.
por Diana Yates, Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
El nitrógeno, el fósforo y otros nutrientes agrícolas drenan hacia el río Mississippi, que desemboca en el golfo, lo que estimula la sobrepoblación de algas y asfixia a otras formas de vida acuática. Illinois es uno de los principales culpables de esta plaga ambiental en curso. La editora de ciencias de la vida de News Bureau, Diana Yates, habló con Lowell Gentry, investigador de recursos naturales y ciencias ambientales de la U. of I., sobre posibles soluciones.
¿Qué tan grande es la zona muerta del Golfo de México hoy y cuánto contribuye la agricultura de Illinois al problema?
El verano pasado, los investigadores de la Universidad Estatal de Luisiana midieron la zona muerta en el Golfo en 6334 millas cuadradas, que era más grande que su promedio histórico. El más grande jamás medido fue de 8,776 millas cuadradas en 2017. En Illinois, las fuentes no puntuales (de las cuales, la agricultura es, con mucho, la más grande) 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.
Conocemos este problema desde hace años. ¿Por qué Illinois todavía lucha por reducir la escorrentía de nutrientes de las granjas?
La respuesta es complicada. Mucha gente piensa que las pérdidas de nutrientes de los campos agrícolas son simplemente una cuestión de aplicación excesiva de fertilizantes y que los agricultores simplemente necesitan usar menos. En uno de nuestros estudios de drenaje de baldosas, usamos solo el 75% de la tasa total de fertilizante nitrogenado en el maíz. Esto redujo el rendimiento de grano en un 10 %, pero tuvo poco efecto sobre las pérdidas de nitrato durante el transcurso del estudio.
Sin embargo, no hay duda de que el momento y el método de aplicación de nutrientes pueden tener un gran efecto en las pérdidas de nutrientes en las regiones del estado con drenaje de azulejos. Por ejemplo, nuestros estudios muestran que se pierde mucho más nitrato en las tejas cuando se aplica fertilizante nitrogenado en el otoño que en la primavera, justo antes de la siembra del maíz.
La producción de soya también agrava las pérdidas de nitrato en los sistemas de drenaje. Creemos que este nitrato se forma como resultado de la descomposición microbiana de los residuos de cultivos y la materia orgánica del suelo cuando la comunidad microbiana del suelo se queda sin carbono de fácil acceso . El nitrato que se forma durante la temporada de no crecimiento es susceptible a pérdidas por lixiviación. Esta es una fuga en el sistema que no se está abordando.
Hay muchos programas estatales para alentar a los agricultores a abordar el problema. ¿Algunos programas funcionan mejor que otros?
Es demasiado pronto para ver un efecto de los esfuerzos de conservación en la cuenca del río Mississippi en su conjunto. Más cerca de casa, hemos estado muestreando el río Embarras en Camargo, Illinois, durante 30 años y vemos poca evidencia de mejora en la calidad del agua durante este tiempo. Sin embargo, todavía estamos en la fase de referencia de este proyecto de monitoreo a largo plazo porque existen pocas prácticas de conservación en el terreno aquí en el centro de Illinois que podrían generar el cambio dramático buscado.
Tres programas aquí están moviendo a los agricultores hacia una mayor adopción de la conservación: Coberturas de Otoño para Ahorros de Primavera, el programa de cultivo de cobertura del Departamento de Agricultura de Illinois; Saving Tomorrow’s Agriculture Resources, un programa de conservación de suelo y agua del condado de Champaign que enseña a los agricultores sobre la administración 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 cosechar los beneficios económicos de participar en prácticas de conservación.
¿Qué son los biorreactores y qué tan bien funcionan?
Los biorreactores son zanjas llenas de astillas de madera que reciben agua de drenaje de azulejos y utilizan el proceso de desnitrificación mediado biológicamente para eliminar el nitrato, similar a los humedales construidos pero con una huella de diseño mucho más pequeña. Actualmente estamos evaluando el rendimiento de seis biorreactores en una granja en el condado de Piatt. Hasta ahora, su desempeño ha sido decepcionante, con menos del 20 % del nitrato de las baldosas eliminado. Pero ahora estamos investigando si las capas de tierra sobre las astillas de madera mejorarán el rendimiento y aumentarán la vida útil de los biorreactores. Los años extremadamente húmedos serán un verdadero desafío para las estrategias de fin de proceso, por lo que los biorreactores siguen siendo un trabajo en progreso.
¿La construcción de nuevos humedales o zonas de amortiguamiento de flores silvestres ayuda a mantener los nutrientes en su lugar?
Nuestros estudios de humedales construidos encontraron que eliminan el 50% del nitrato de las baldosas. También brindan una gran cantidad de otros beneficios de la vida silvestre y los servicios ecosistémicos. Sin embargo, su ubicación está limitada por la topografía. Los humedales no se pueden construir en cualquier lugar. Deben estar situados en áreas que les permitan retener suficiente agua para el tratamiento sin causar inundaciones en los campos. Además, su instalación puede requerir que se saquen tierras de la producción, lo que disminuye en gran medida su atractivo para los agricultores. Los amortiguadores 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 las pérdidas 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 crítica que podemos hacer hoy. La pérdida de carbono del suelo bajo la agricultura convencional en campos drenados por tejas todavía está ocurriendo. Necesitamos detener las pérdidas de carbono del suelo y, mejor aún, tratar de aumentar el contenido de carbono de los suelos agrícolas. Creo que las pérdidas de nitrato de las baldosas son el resultado de las pérdidas de carbono del suelo porque los ciclos del carbono y el nitrógeno están inextricablemente vinculados.
Desde la Segunda Guerra Mundial, hemos desacoplado un poco los ciclos del nitrógeno y el carbono al cambiar el estiércol por fertilizantes nitrogenados inorgánicos. Agregar nitrógeno al suelo sin agregar suficiente carbono hace que el sistema tenga fugas, especialmente en años húmedos. Labrar menos y plantar cultivos de cobertura de pastos de invierno, como el centeno, son las mejores formas de abordar las pérdidas de carbono del suelo e intentar revertir la tendencia a la disminución de las reservas de carbono en el suelo. El centeno de cereal también es un excelente «cultivo intermedio» de nitrógeno, ya que habitualmente encontramos reducciones en el nitrato de mosaico de más del 40% cuando el centeno de cereal 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 puedan evaluar mejor los costos y beneficios de varias prácticas de conservación. Estratégicamente, creo que las soluciones en el campo, como plantar cultivos de cobertura de invierno, son el mejor camino a seguir, 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 ribereñas saturadas, hacen poco por la salud del suelo, pero pueden ser más atractivas para los agricultores, ya que no requieren que cambien sus prácticas en el campo y, por lo tanto, conllevan poco riesgo para la producción. Si bien los cultivos de cobertura de invierno agregan costos y riesgos anuales que podrían reducir el rendimiento de los cultivos y los márgenes de ganancias, capturan nitrato fuera de la temporada de crecimiento regular, manteniéndolo fuera de las tejas y reteniéndolo en el campo. Parte de este nitrógeno está disponible para el siguiente cultivo en hileras.
En un estudio de prueba de concepto, mis colegas y yo comparamos la economía y las pérdidas de nitrato de baldosas entre una rotación de maíz-soja-trigo (con soja de doble cosecha después del trigo y centeno después del maíz) y un cultivo convencional de maíz. rotación de soja. Ese estudio mostró que el productor obtuvo la misma ganancia y redujo las pérdidas de nitrato de baldosas en más del 30% durante un período de seis años con la rotación más diversa. El año pasado, el maíz en la rotación diversa rindió 25 bushels más por acre que el maíz cultivado convencionalmente. Esto indica que una rotación más diversa puede aumentar el ciclo del nitrato y beneficiar el rendimiento de los cultivos al tiempo que reduce las pérdidas de nitrato en las tejas de drenaje agrícola.
