La agricultura del Medio Oeste aporta la gran mayoría del nitrógeno en el Golfo de México, lo que provoca una zona hipóxica privada de oxígeno y un desafío para las economías costeras.
por Lauren Quinn, Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
Las políticas estatales y federales han intentado durante décadas brindar soluciones e incentivos, pero la zona hipóxica sigue regresando. Un estudio reciente de la Universidad de Illinois ofrece una nueva forma de comprender la dinámica del nitrógeno del Medio Oeste y pronostica las futuras cargas de nitrógeno bajo varios escenarios de gestión en toda la región.
“Nuestro modelo explica lo que sucede en 83 cuencas hidrográficas en el Medio Oeste, brindando una comprensión cuantitativa de por qué ciertas cuencas hidrográficas difieren en términos de pérdida de nutrientes. Pero la contribución más importante es nuestra predicción de escenarios, que no se ha hecho antes. Si aumenta drenaje de baldosas o la fracción de maíz, ¿cuánto cambia la carga de nitrógeno? Podemos predecir eso, y creo que es realmente emocionante”, dice Kaiyu Guan, profesor asociado en el Departamento de Recursos Naturales y Ciencias Ambientales (NRES), director fundador de el Centro de Sostenibilidad de Agroecosistemas (ASC), y autor principal del estudio.
Guan dice que una comprensión más detallada de la dinámica del flujo de nitrógeno y agua, así como la capacidad de pronosticar el impacto de los cambios de gestión, es un paso fundamental en el desarrollo de políticas efectivas para la reducción de la pérdida de nutrientes desde el campo hasta las escalas de cuencas hidrográficas.
El equipo de investigación analizó la relación entre el índice de flujo diario y la concentración de nitrato en 83 cuencas hidrográficas del medio oeste y encontró un patrón universal en toda la región: el nitrato aumenta con el flujo antes de estabilizarse en un umbral de flujo alto.
“Para descomprimir aún más este patrón, construimos un modelo simple pero elegante que revela el mecanismo. Observamos las contribuciones del agua del suelo superficial, que tiene una mayor tasa de flujo y más nitrato, y el agua del suelo profundo, con un flujo más lento y menos nitrato“, dice Zewei Ma, estudiante de doctorado en el grupo de Guan y primer autor del estudio. “Las contribuciones de estas áreas del perfil del suelo cambian según el drenaje de las tejas y la cantidad de maíz que se siembra”.
Guan dice que cuanto más drenaje de baldosas se instale y más maíz se plante en una cuenca dada, mayor será la carga de nitrato en el agua. Esa conclusión no es nueva, pero la capacidad de pronosticar los impactos de una mayor instalación de baldosas o cambios en los niveles de maíz sí lo es. El equipo creó un mapa interactivo para mostrar cómo y dónde un aumento del 10 al 30 % en mosaico o un aumento o disminución del 20 % en el maíz cambiará la carga de nitrato.
“Este modelo nos brinda un punto de partida para una discusión significativa sobre las formas de reducir la pérdida de nutrientes: cómo debemos invertir nuestro esfuerzo y, lo que es igual de importante, dónde debemos centrarnos para reducir los mosaicos o cambiar el patrón de rotación. Estas son preguntas clave como trabajamos activamente para reducir la pérdida de nutrientes con los agricultores y los formuladores de políticas”, dice Bin Peng, profesor asistente de investigación en NRES, científico investigador principal en ASC y coautor del estudio.
El coautor del estudio, Richard E. Warner, agrega: “Este trabajo ofrece un avance significativo en nuestra comprensión de la variabilidad en la pérdida de nutrientes en las cuencas hidrográficas y sienta las bases para el desarrollo de herramientas de apoyo a la toma de decisiones que ayudarán a informar prácticas y prácticas de conservación de la tierra y el agua más rentables”. políticas”. Warner es profesor emérito en NRES y científico principal en el Centro Nacional de Investigación y Educación de los Grandes Ríos.
El estudio, “Patrones de exportación de nitrato agrícola moldeados por la rotación de cultivos y el drenaje de azulejos “, se publica en Water Research .
Más información: Zewei Ma et al, Patrones de exportación de nitratos agrícolas moldeados por la rotación de cultivos y el drenaje de azulejos, Water Research (2022). DOI: 10.1016/j.watres.2022.119468
