Un nuevo estudio de la Universidad Estatal de Dakota del Sur revela que las reducciones en la intensidad de la labranza han llevado a un aumento en los niveles de carbono orgánico del suelo y a un aumento en los rendimientos del maíz y la soja.
por Addison DeHaven, Universidad Estatal de Dakota del Sur
El rendimiento del maíz y la soja ha aumentado drásticamente desde el año 2000, según un nuevo estudio del Departamento de Agronomía, Horticultura y Ciencias Vegetales de la Universidad Estatal de Dakota del Sur. En Dakota del Sur, Iowa, Minnesota y Nebraska, el rendimiento del maíz aumenta a más de dos bushels por acre al año, y el de la soja a más de medio bushel por acre al año.
Si bien las variedades mejoradas de cultivos han contribuido al aumento de la producción, también lo han hecho las mejoras en la salud del suelo , derivadas de la adopción de prácticas de conservación como la labranza reducida o la siembra directa. El estudio revela que los niveles de materia orgánica del suelo están aumentando a un ritmo de más de 650 libras por acre al año. Unos niveles más altos de materia orgánica del suelo contribuyen en gran medida a una mejor salud del suelo.
Según Deepak Joshi, graduado de SDSU y ahora profesor adjunto en la Universidad Estatal de Kansas, y David Clay, profesor distinguido de ciencias del suelo en SDSU, los hallazgos de este estudio sugieren que el impacto combinado de una genética mejorada, una menor intensidad de labranza y una mayor adopción de otras prácticas de conservación, y una mayor capacidad del suelo para retener agua han resultado en rendimientos anuales mayores y crecientes de maíz y soja.
Evolución de la labranza
En el siglo XIX, las praderas de Dakota del Sur se estaban colonizando inicialmente con la llegada de colonos del este. En aquel entonces, los agricultores utilizaban un arado de vertedera para remover y airear la tierra. Este proceso, conocido como «labranza» o «laboreo», ayuda a controlar las malezas y prepara el suelo para la siembra. Si bien este método tuvo éxito en el cultivo de la región, también generó desafíos y, finalmente, desastres. El Dust Bowl —posiblemente la mayor catástrofe ecológica de la historia moderna— fue causado en parte por la destrucción de las praderas nativas y la labranza excesiva de la valiosa y fértil capa superficial del suelo.
Las prácticas de labranza intensas y generalizadas también condujeron a niveles históricamente bajos de carbono orgánico del suelo. Con el tiempo, los científicos descubrieron que el carbono orgánico del suelo —un componente medible de la materia orgánica presente en el suelo— desempeña un papel fundamental en su salud. El carbono es un componente importante de la materia orgánica y contribuye a la retención de nutrientes, la estructura del suelo y el almacenamiento de agua, elementos cruciales para obtener altos rendimientos.
A medida que científicos y agricultores comenzaron a comprender mejor la relación entre la labranza y el carbono orgánico del suelo, las prácticas agrícolas comenzaron a cambiar. A partir de la década de 1980, la intensidad de la labranza disminuyó gradualmente, primero hacia sistemas de labranza de conservación y luego hacia sistemas de labranza cero.
Encuestas realizadas entre 1985 y 2010 revelaron que, en las Grandes Llanuras, los agricultores adoptaron rápidamente sistemas de labranza cero, ya que aumentaban la capacidad de almacenamiento de agua en el suelo y mejoraban la rentabilidad de sus cultivos. Para 2012, la labranza cero se utilizaba en aproximadamente el 33 % de las explotaciones agrícolas estadounidenses. Una encuesta realizada entre 2018 y 2021 reveló que el 77 % de los agricultores del este de Dakota del Sur utilizaban algún tipo de sistema de labranza reducida.
Estudio fundamental
Se hizo evidente la necesidad de un estudio exhaustivo para comprender mejor la relación entre los niveles de carbono orgánico del suelo, la reducción de la labranza y el rendimiento. Clay y su equipo de investigación analizaron datos de un período de 21 años (2000-2021) en su estudio fundamental, titulado «La reducción de la intensidad de la labranza, combinada con el aumento del rendimiento, puede ralentizar la saturación de carbono en el centro de Estados Unidos», publicado en Scientific Reports .
Utilizando más de 650.000 muestras de suelo superficial de Dakota del Sur durante un período de 21 años, el equipo de investigadores determinó que, anualmente, se almacenaban 428 libras de carbono por acre en los campos de Dakota del Sur.
«Con base en más de 12 millones de muestras de suelo recolectadas en Dakota del Sur, Minnesota, Iowa y Nebraska, determinamos que aproximadamente 1240 millones de toneladas métricas de carbono se almacenaron en los 15 cm de suelo superficial durante un período de 21 años», afirmó Clay. «Además de la gran cantidad de carbono almacenada, las mejoras en la salud del suelo probablemente contribuyeron a la reducción de la erosión laminar y en surcos, que disminuyó un 22,8 %, un 14,3 %, un 27,5 % y un 31,5 % entre 1987 y 2017 en Nebraska, Iowa, Minnesota y Dakota del Sur, respectivamente.
«Existe una relación entre la reducción de la labranza, el aumento del rendimiento y la erosión», continuó Clay. «La reducción de la intensidad de la labranza ralentiza la descomposición de la materia orgánica del suelo, lo que aumenta su capacidad para retener agua y, por lo tanto, mejora el rendimiento. Un mayor rendimiento conlleva un aumento de la materia orgánica del suelo, lo que a su vez incrementa la productividad y reduce la escorrentía y la erosión».
El aumento de los niveles de carbono orgánico del suelo se puede atribuir a la mayor cantidad de residuos, como el rastrojo, la raíz y los exudados del maíz, que quedan en el campo después de la cosecha. Este material, conocido como carbono no cosechado, es descompuesto por los organismos del suelo y convertido en humus, una materia orgánica oscura que se forma cuando la materia vegetal se descompone. El humus aporta numerosos beneficios al suelo y los investigadores lo miden como materia orgánica del suelo.
El estudio enfatiza un punto clave: el aumento de los rendimientos se debe a varios factores, como la mejora genética y la salud del suelo. Como señala Clay, es evidente que estos factores actúan en conjunto para generar un ciclo de retroalimentación que aumenta la materia orgánica del suelo y, a su vez, impulsa los rendimientos. Cada año, este ciclo continúa, aumentando simultáneamente los niveles de materia orgánica del suelo y los rendimientos.
Saturación de carbono
¿Existe un punto en el que el suelo contiene demasiado carbono? Este concepto, conocido como saturación de carbono, sugiere que existe un límite a la cantidad de carbono orgánico que puede almacenarse en el suelo. Una vez alcanzado este límite, es posible que no se produzcan aumentos adicionales de materia orgánica.
Según la investigación de Clay, los suelos de Dakota del Sur aún no se están acercando a la saturación de carbono.
«Estos hallazgos también sugieren que el suelo de Nebraska, Iowa, Minnesota y Dakota del Sur podría almacenar más carbono a medida que la intensidad de la labranza siga disminuyendo y los cultivos de cobertura (una fuente adicional de carbono no cosechado) se integren más plenamente en los sistemas de producción», añadió Clay.
Reducción de fertilizantes y resiliencia a la sequía
Clay cree que el aumento de los niveles de carbono orgánico del suelo en los campos de Dakota del Sur puede significar que los agricultores no necesiten usar tanto nitrógeno en sus campos de maíz.
En 2024, un equipo de investigadores, incluido el investigador asociado de SDSU Dwarika Bhattarai, David Clay, Sharon Clay, los asistentes de investigación de posgrado de SDSU Shailesh Pandit y Rojina Kafle, la profesora de SDSU Thandi Nleya y el profesor asistente de SDSU y especialista en fertilidad del suelo de Extensión Jason Clark, informaron que en Dakota del Sur, las recomendaciones de nitrógeno se pueden reducir aproximadamente en un 25% sin reducir los rendimientos del maíz.
Clay atribuye parcialmente la tasa de reducción de nitrógeno a una mejor salud del suelo, lo que resulta en una mayor eficiencia en su uso. Actualmente, este equipo trabaja para comprender mejor la relación entre el aumento del carbono orgánico del suelo y la disminución de las recomendaciones de nitrógeno.
También creen que el aumento de los niveles de carbono orgánico del suelo está vinculado a una mayor resiliencia ante fenómenos meteorológicos extremos. Dado que los altos niveles de carbono orgánico del suelo contribuyen a mejorar la capacidad de almacenamiento de agua, la resiliencia de los suelos de Dakota del Sur ha aumentado, permitiéndoles resistir mejor las sequías. Esto se evidencia en investigaciones previas que compararon el impacto económico de las sequías de 1974 y 2012 en Dakota del Sur.
Este trabajo demostró que la mejora de la salud del suelo contribuyó a un impacto económico de 1.100 millones de dólares en las ganancias netas de la agricultura de Dakota del Sur durante la sequía de 2012, a pesar de que 2012 fue un año de sequía más severa que 1974.
Más información: Deepak R. Joshi et al., La reducción de la intensidad de la labranza, combinada con un aumento del rendimiento, puede ralentizar la saturación de carbono del suelo en el centro de Estados Unidos, Scientific Reports (2025). DOI: 10.1038/s41598-025-95388-x
