Agricultura Europa Fertilización y Riego

La dinámica de los fertilizantes nitrogenados en la zona radicular

raíces de plantas
Crédito: CC0 Public Domain

La contaminación de las aguas subterráneas por nutrientes como resultado de los fertilizantes a base de nitrógeno es un problema en muchos lugares de Europa. 


por la Asociación Helmholtz de Centros de Investigación Alemanes


Los cálculos de un equipo de científicos dirigido por la UFZ han demostrado que durante un período de al menos cuatro meses al año, el nitrato puede filtrarse en las aguas subterráneas y superficiales en aproximadamente tres cuartas partes de las tierras agrícolas de Europa. La proporción de áreas en riesgo de lixiviación de nitratos es, por lo tanto, casi el doble de lo que se suponía anteriormente.

En la agricultura, los fertilizantes a base de nitrógeno a menudo no se aplican de una manera apropiada para la ubicación y el uso. Si el nivel es demasiado alto, las plantas no absorben completamente el nitrógeno. Como resultado, el exceso de nitrógeno se filtra en las aguas subterráneas y superficiales como nitrato, un problema que ocurre en varios países de la UE. Por ejemplo, en 2018, el Tribunal de Justicia de la Unión Europea (TJCE) condenó a los países de la UE, incluida Alemania, por violar la Directiva de nitratos de la UE. El año pasado, la Comisión de la UE le recordó a Alemania que implementara el fallo del TJCE.

¿Qué parte del nitrógeno aplicado a través de la fertilización puede entrar en el agua subterránea y superficial del agua como nitrato o desnitrificado (es decir, convertido en nitrógeno molecular y óxidos de nitrógeno y liberado al aire) depende, entre otras cosas, de procesos complejos en el suelo. Un equipo de investigadores de la UFZ y socios estadounidenses liderados por el hidrólogo Dr. Rohini Kumar ahora han analizado con más detalle qué procesos determinan el destino del exceso de nitrógeno. La atención se centra en los procesos hidrológicos y biogeoquímicos en la zona de las raíces (es decir, el área que se extiende desde la superficie del suelo hasta una profundidad de un metro). «La zona de las raíces es la parte más dinámica y activa del subsuelo, donde la humedad del suelo, la evaporación y las fases seca / húmeda tienen un efecto prominente», dice Kumar. Actúa como un filtro hidroclimático y biogeoquímico entre la superficie y las capas subsuperficiales más profundas.

La vulnerabilidad de las tierras agrícolas a la lixiviación de nitratos se ha descrito hasta ahora utilizando información estática sobre el uso de la tierra , los suelos y la topografía del paisaje, combinada con la precipitación media y los niveles de agua subterránea, sin tener en cuenta su variabilidad temporal. «Sin embargo, la precipitación y la temperatura cambian a diario. Esto afecta la evaporación y el agua del suelo y, en última instancia, el tiempo de retención y el transporte de agua a capas más profundas. Los valores medios, como se utilizan para describir la condición estática, son por lo tanto menos apropiados desde la perspectiva actual», explica Kumar. Por lo tanto, los investigadores utilizan un enfoque dinámico para calcular cuánto tiempo podría permanecer el nitrato disuelto en la zona de la raíz antes de que se filtre a niveles más profundos. Combinan el mHM (mesoescalamodelo hidrológico ) desarrollado en la UFZ con cálculos del cambio diario de retención de agua y nitrato en la zona radicular, así como desnitrificación. Con la ayuda del mHM, los científicos pueden simular la distribución espacio-temporal de la dinámica hidrológica, así como la dinámica del transporte que se produce en la zona de las raíces en toda Europa hasta el día durante los últimos 65 años.

Con el nuevo enfoque, los investigadores de la UFZ concluyen que durante al menos cuatro meses al año, casi el 75% de las tierras agrícolas de Europa son vulnerables a la lixiviación de nitratos en las aguas subterráneas y superficiales. Si se utiliza el enfoque estático, esta proporción es solo del 42%. «Debido a que la dinámica espacio-temporal del transporte por agua no se ha tenido en cuenta en la evaluación de la vulnerabilidad de delimitar las zonas vulnerables a los nitratos, la extensión espacial de las áreas vulnerables a los nitratos se subestima enormemente», concluye el coautor e hidrogeólogo de la UFZ, el Dr. Andreas Musolff. Se trata, entre otras, de zonas del este y noreste de Alemania, la Península Ibérica y algunos países de Europa del Este.

Según los investigadores de UFZ, los nuevos hallazgos podrían ayudar mejor a la gestión de riesgos del nitrógeno en la agricultura. «Los agricultores podrían usar la información más precisa para ajustar con mayor precisión sus regímenes de fertilizantes, asegurando así que la menor cantidad posible de nitratos esté presente en el suelo durante los meses particularmente críticos», dice Musolff. Esto evitaría que ingrese nitrato adicional a las aguas subterráneas y superficiales. «Este estudio centrado en la zona del suelo es un punto de partida para una evaluación integral de riesgos de las cargas de nitrato en las aguas subterráneas y superficiales. Será seguido por más investigaciones sobre el transporte y la desnitrificación en el subsuelo, las aguas subterráneas y las aguas superficiales «, dice Kumar.


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