Los cultivos de cobertura de invierno podrían reducir la contaminación por nitrógeno en el agua de drenaje agrícola de Illinois hasta en un 30 %, según una investigación reciente de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign. Pero, ¿cómo afectará el cambio climático futuro a la pérdida de nitrógeno y los cultivos de cobertura seguirán estando a la altura?
por Lauren Quinn, Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
Un nuevo estudio que investiga el cambio climático a corto y largo plazo en Illinois sugiere que los cultivos de cobertura seguirán siendo beneficiosos, pero no en la misma medida. El informe también pronostica el rendimiento del maíz y la soya en todo el estado, encontrando que el maíz sufrirá mucho más que la soya, especialmente en las regiones del sur.
En su estudio anterior , el equipo de investigación adaptó un modelo de simulación de cultivos conocido como Sistema de Apoyo a la Decisión para la Transferencia de Agrotecnología (DSSAT, por sus siglas en inglés) para estimar la eficiencia con la que el centeno podría eliminar el nitrato del agua de drenaje si se plantara ampliamente en Illinois.
En su nuevo estudio, el equipo usó DSSAT nuevamente para pronosticar el crecimiento de los cereales de centeno, así como el maíz y la soya, a corto plazo (2021-2040) y a largo plazo (2041-2060) bajo dos escenarios climáticos para Illinois : un escenario del mejor de los casos y un caso de negocios como de costumbre.
El equipo adoptó un enfoque por partes, modelando cada componente del sistema por separado antes de combinarlos en una predicción holística del impacto de los cultivos de cobertura bajo el cambio climático.
Para empezar, modelaron los impactos climáticos en el rendimiento de los cultivos comerciales y la biomasa de los cultivos de cobertura. El rendimiento del maíz disminuyó en la mayoría de las regiones de Illinois, los plazos futuros y los escenarios climáticos, con un rendimiento promedio entre un 11,5 % por debajo y un 3,8 % por encima de los promedios actuales. Sin embargo, el rendimiento de la soja aumentó principalmente en todas las regiones y escenarios, con rendimientos pronosticados hasta un 27,5% más que los promedios actuales. Finalmente, el modelo predijo que la biomasa de los cultivos de cobertura crecería como resultado del cambio climático, con aumentos de entre el 25 % y el 103 % por encima de las cifras actuales.
“El maíz y la soja son dos tipos de cultivos completamente diferentes, lo que se refleja en nuestros resultados. El cambio en el rendimiento se debe a múltiples factores. Además del aumento proyectado de la temperatura, la respuesta del rendimiento se ve afectada de manera diferente para cada cultivo por los cambios en las precipitaciones. patrones y niveles elevados de CO 2 en el futuro. También encontramos que los cultivos de cobertura se benefician mucho del clima invernal más cálido”, dijo el coautor del estudio Rabin Bhattarai, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Agrícola y Biológica, una unidad compartida de la Facultad de Agricultura , Consumer and Environmental Sciences (ACES) y The Grainger College of Engineering en Illinois.
Al observar la pérdida de nitrógeno bajo el cambio climático, el equipo predijo una pérdida un 24 % mayor en el futuro a corto plazo, llegando a alrededor del 42 % para 2060.
“Un suelo más cálido significa que los microbios serán más activos para convertir el nitrógeno de la materia orgánica en amonio y luego en nitrato en el suelo. Y si hay más nitrato en el suelo, el potencial de pérdida es mayor”, dijo Bhattarai. “Ya vemos grandes pérdidas de nutrientes durante las primaveras cálidas y húmedas, incluso antes de que se planten los cultivos o se apliquen los fertilizantes. Ese nitrógeno se escapa del propio suelo”.
Con estas líneas de base establecidas, los investigadores comenzaron a hacer conexiones. Primero, observaron el impacto de los cultivos de cobertura en el rendimiento de los cultivos comerciales. En su estudio anterior de DSSAT, los investigadores encontraron que cultivar centeno antes que maíz y soya tenía un efecto levemente positivo en el rendimiento. Según Bhattarai, los cultivos de cobertura eliminan lentamente el nitrógeno del suelo durante todo el invierno y devuelven el nutriente al cultivo, proporcionando un impulso de crecimiento, cuando se eliminan y se incorporan al suelo.
Bajo el cambio climático, las hambrientas praderas de cultivos de cobertura podrían agotar tanto el agua como el nitrógeno del suelo, incluso teniendo en cuenta la mayor disponibilidad de nitrógeno prevista durante los inviernos más cálidos. Luego, al terminar, la gran cantidad de biomasa del cultivo de cobertura podría abrumar el aparato de mineralización del suelo, manteniendo algo de nitrógeno encerrado y no disponible para los cultivos comerciales. Sin embargo, aunque el beneficio de rendimiento desapareció en los escenarios climáticos futuros, el análisis no reveló una penalización de rendimiento para los cultivos de cobertura.
“Ya sea que use cultivos de cobertura o no, verá una disminución en el rendimiento del maíz en el futuro. Lo mismo se aplica a la soja. Puede obtener rendimiento de soja, ya sea que haya o no cultivos de cobertura presentes”, dijo Bhattarai. “Si ve algún impacto en el rendimiento de los cultivos comerciales, no se debe al cultivo de cobertura, se debe al cambio climático”.
Finalmente, el equipo analizó el impacto de los cultivos de cobertura en la pérdida de nitrógeno bajo el cambio climático. En relación con las condiciones actuales en las que los cultivos de cobertura reducen el nitrógeno del drenaje de baldosas en aproximadamente un 30 %, es probable que los cultivos de cobertura se vuelvan menos efectivos en los escenarios futuros, con una reducción de tan solo el 11 % en las predicciones del peor escenario a largo plazo.
“No obtiene el mismo beneficio que obtiene ahora. Verá un mejor crecimiento de los cultivos de cobertura con temperaturas más cálidas, pero la mineralización superará su capacidad para absorber nitrógeno; más oferta que demanda”, dijo Bhattarai. “Los cultivos de cobertura ayudarán; seguirán siendo efectivos para reducir las pérdidas. Pero la eficiencia disminuirá”.
Agregó que los agricultores tendrán que aumentar los cultivos de cobertura con mejores prácticas de manejo adicionales para cumplir con los objetivos de reducción de pérdida de nutrientes frente a un clima cambiante.
El estudio se publica en el Journal of Environmental Management .
Más información: Rishabh Gupta et al, Sostenibilidad de la práctica de cultivos de cobertura con el cambio climático en Illinois, Journal of Environmental Management (2023). DOI: 10.1016/j.jenvman.2023.117946
