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Experimento de campo de 20 años: rotar el maíz para mejorar la salud del suelo


Los microbios del suelo viven, trabajan barómetros de la salud del suelo. Son responsables de convertir el nitrógeno atmosférico en formas que las plantas pueden usar, y de liberar nitrógeno de vuelta al aire.


por la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign


Las decisiones de manejo de la granja sin duda afectan a estos caballos de batalla microscópicos, pero, hasta ahora, los científicos no tenían una idea completa de cómo la rotación de cultivos y la labranza influyen en el microbioma del suelo.

«La mayor parte de la investigación sobre la salud microbiana del suelo se ha realizado en un laboratorio o en un invernadero, o en experimentos de campo a corto plazo. Aquí en Illinois, tenemos una oportunidad fantástica de ver lo que el manejo de la granja a largo plazo le hace al suelo», dice Maria Villamil, profesora asociada en el Departamento de Ciencias de Cultivos de la Universidad de Illinois y coautora de un nuevo estudio publicado en Science of the Total Environment .

Aprovechando un experimento de campo de 20 años, los científicos de cultivos de Illinois demostraron riesgos significativos asociados con las rotaciones continuas de maíz, tanto para la comunidad microbiana del suelo como para la salud ambiental a mayor escala.

«Para mantener los niveles de rendimiento bajo maíz continuo, se requiere más nitrógeno inorgánico, intensificando así el ciclo del nitrógeno y causando un ciclo peligroso», dice Gevan Behnke, autor principal del estudio e investigador postdoctoral en ciencias de los cultivos. «El resultado es la acidificación y el aumento potencial de la pérdida de nitrógeno y las emisiones nocivas de óxido nitroso».

Rotar el maíz con soja durante un año o más modera el efecto, encontraron los investigadores.

Los científicos de cultivos de Illinois plantaron maíz y soja por primera vez en el sitio experimental en 1996, con algunos campos en maíz continuo, otros en soja continua y otros rotando anualmente entre los cultivos. Dentro de cada sistema de cultivo, los campos no fueron labrados o cincelados cada año.

Behnke analizó muestras de suelo tomadas de cada tipo de campo en 2015 y 2016, extrayendo ADN y midiendo propiedades físicas y químicas.

«El análisis de ADN fue importante porque muchos problemas están relacionados con el ciclo del nitrógeno, ya sean emisiones de óxido nitroso, lixiviación de nitrato a los cuerpos de agua o simplemente una acumulación tóxica de nitrógeno en el suelo», dice Behnke. «Por lo tanto, estudiamos genes y grupos microbianos asociados con la fijación, nitrificación y desnitrificación».

El proceso de nitrificación microbiana convierte el fertilizante de amoníaco en nitrato, una forma mucho más móvil asociada con la escorrentía y la lixiviación. La desnitrificación, por otro lado, convierte el nitrato en formas gaseosas, incluido el óxido nítrico y nitroso, un potente gas de efecto invernadero.

Al reunir todos los datos, los investigadores encontraron que el maíz continuo aumentó la materia orgánica y la acidez del suelo, y condujo a un aumento de los microbios involucrados tanto en la nitrificación como en la desnitrificación. Los investigadores encontraron el patrón opuesto en la soja continua, y los resultados intermedios en las rotaciones de maíz y soja.

«Estudios anteriores han demostrado que el maíz continuo emite más gases de efecto invernadero, pero nuestro estudio explicó por qué a nivel microbiano», dice Behnke. «Fue bueno ver que nuestros resultados coinciden así».

El manejo sin labranza aumentó la materia orgánica del suelo, lo que condujo a suelos más ácidos y a un aumento en la abundancia de bacterias que convierten el amoníaco en nitrato.

«El nitrógeno se deja en el suelo en los campos de labranza cero, mientras que la labranza realmente puede esparcir ese nitrógeno a lo largo de los 10 centímetros superiores. Sin embargo, la labranza por sí sola no fue un impulsor de abundancia microbiana tan fuerte como la rotación de cultivos «, dice Behnke. «En última instancia, reducir la cantidad de años de maíz ayudará a disminuir los efectos negativos del maíz continuo en la salud del suelo».

El primer estudio de este tipo no solo proporciona información fundamental importante sobre la salud del suelo en los sistemas agronómicos, sino que también establece una línea de base para futuras investigaciones.

El programa de investigación más amplio de Villamil busca comprender cómo los cultivos de cobertura afectan la actividad microbiana del suelo cuando se agregan a las rotaciones de maíz y soja. Su equipo publicó recientemente un análisis de la investigación existente sobre el tema y completó dos años de muestreo de campo con cultivos de cobertura en el sitio a largo plazo.

«En general, estamos analizando si existe la posibilidad de manipular la salud del suelo y el microbioma con cultivos de cobertura. En Illinois, estamos atascados con este sistema de maíz y soja. Nuestros resultados indican que alternar maíz con soja podría ayudar , pero en realidad son cultivos muy similares, ambos muy extractivos «, dice Villamil. «Necesitamos aumentar la diversidad de los cultivos, ya sea en el tiempo o en el espacio, y creo que los cultivos de cobertura son una de las soluciones que tenemos en este momento. Necesitamos ganar conciencia».

Ella agrega que mejorar la salud del suelo es de suma importancia, independientemente del método.

«La salud del suelo tiene muchos vínculos con la salud ambiental, principalmente a través del control de gases de efecto invernadero, pero también con la salud humana. Investigaciones recientes encuentran correlaciones entre la biodiversidad microbiana del suelo y el microbioma humano. Por lo tanto, existe una gran necesidad de comprender realmente el funcionamiento de la salud del suelo dentro de diferentes entornos agrícolas debido a estos fuertes vínculos con la salud ambiental y la salud potencialmente humana «, dice ella. «Un suelo sano es compatible con una vida sana».

El artículo, «La acidificación en monocultivos de maíz favorece hongos, bacterias oxidantes de amoníaco y grupos desnitrificadores de nirK», se publica en Science of the Total Environment .


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