El óxido nitroso puede ser mucho menos abundante en la atmósfera que el dióxido de carbono, pero como gas de efecto invernadero, es un desastre.
por Lauren Quinn, Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
Con una potencia 300 veces mayor que el CO 2 , el potencial de calentamiento del óxido nitroso, especialmente a través de la agricultura, exige atención.
Los investigadores de la Universidad de Illinois y la Universidad de Minnesota están respondiendo a la llamada. En un nuevo estudio, documentan un marco de tiempo pasado por alto pero crucial para las emisiones de óxido nitroso (N 2 O) en los sistemas agrícolas del medio oeste de EE. UU.: la temporada de no crecimiento.
«Las emisiones de óxido nitroso de los suelos agrícolas se han estudiado principalmente durante la temporada de crecimiento. Investigaciones anteriores muestran que las emisiones de N 2 O fuera de la temporada de crecimiento pueden contribuir hasta el 70-90 % de las emisiones anuales en algunos años, pero no está claro qué tan preciso es ese rango es para el Medio Oeste o qué procesos y prácticas de gestión contribuyen a esas emisiones en otoño e invierno», dice Yufeng Yang, autor principal del estudio y estudiante de doctorado en la U of M.
Yang y sus coautores utilizaron un modelo de simulación por computadora conocido como ecosys para determinar los puntos calientes y los «momentos calientes» de las emisiones de N 2 O en el Medio Oeste. Específicamente, analizaron los factores climáticos y ambientales que contribuyen a las emisiones de N 2 O condado por condado durante las temporadas de no crecimiento entre 2001 y 2020. También observaron los efectos del momento de la aplicación de fertilizantes y los inhibidores de la nitrificación.
«Este estudio de validación demuestra que el modelo ecosys puede simular de manera realista las emisiones de N 2 O de los suelos agrícolas en la temporada de no crecimiento. Significa que ahora tenemos una forma sólida de cuantificar las contribuciones de las variables ambientales y el momento de la aplicación de nitrógeno a este importante gas de efecto invernadero , » dice el coautor del estudio Kaiyu Guan, profesor asociado en el Departamento de Recursos Naturales y Ciencias Ambientales y director fundador del Centro de Sostenibilidad de Agroecosistemas en la U of I.
En primer lugar, los investigadores encontraron que la temporada de no cultivo en el Medio Oeste representaba una amplia gama de emisiones anuales de N 2 O: 6 a 60 %. La variación podría atribuirse a las diferencias a nivel de condado, con niveles de emisión divergentes para los condados en los extremos sureste y noroeste de la región.
Por contexto, las emisiones de N 2 O del suelo son el resultado de procesos microbianos que convierten el nitrógeno de una forma a otra. Las condiciones ambientales, como la cantidad de humedad y oxígeno en el suelo, la temperatura del suelo o la cantidad de nieve acumulada en la superficie del suelo, afectan la cantidad y la rapidez con que los microbios pueden metabolizar el nitrógeno, así como la capacidad de los productos de nitrógeno gaseoso para ser liberado a la atmósfera.
El modelo ecosys detectó estos impulsores ambientales en toda la región, destacando mayores emisiones en los condados con más de 12 pulgadas de precipitación en la temporada de no crecimiento. Pero los investigadores buscaron aún más detalles para explicar el patrón.
«La congelación más intensa causada por la disminución de la temperatura del aire fue el impulsor dominante que condujo al aumento de las emisiones de N 2 O en la temporada de no crecimiento en el sureste del Medio Oeste. En el noroeste, el aumento de las precipitaciones y el aumento de la temperatura del aire durante los ciclos de descongelación fueron los impulsores clave que mejoraron producción de la temporada N 2 O», dice Yang.
Sin embargo, la perspectiva a largo plazo para estas diferencias regionales puede cambiar bajo un clima cambiante. Yang simuló escenarios climáticos futuros y encontró menos congelación y descongelación, lo que podría amortiguar los picos que ocurren actualmente en estas condiciones.
El equipo también encontró que los efectos del momento de la aplicación de fertilizantes nitrogenados también variaban según el condado. En general, las emisiones fueron mayores con la aplicación de otoño que con la aplicación de primavera.
«Los resultados sugieren que cambiar la aplicación de otoño a la aplicación de primavera y aplicar inhibidores de nitrificación en cualquier momento puede reducir en gran medida las emisiones anuales de N 2 O a escala regional, y también puede reducir la lixiviación de nitrógeno», dice el coautor del estudio Ziyi Li, investigador doctoral. estudiando con Guan en la U de I.
Pero ese efecto no era universal. Los campos en el oeste del área de estudio vieron menos emisiones con la aplicación de otoño.
«Los científicos siempre sugieren cambiar a la aplicación de fertilizantes de primavera, pero no es una historia en blanco y negro. Nuestro modelo permite a los agricultores recibir recomendaciones específicas para sus campos», dice Zhenong Jin, autor correspondiente, líder del proyecto y profesor asistente en Digital Agriculture. Grupo en la U de M.
Los investigadores dicen que el modelo podría usarse para evaluar los efectos de estrategias de manejo adicionales, como cultivos de cobertura y labranza cero, sobre las emisiones de N 2 O.
«La conclusión es que ahora tenemos un método muy preciso para estimar las emisiones de N 2 O a escala de condado en el Cinturón de Maíz. Hemos subestimado la temporada sin crecimiento, pero resulta ser una parte bastante significativa del N anual Emisiones de 2O «, dice Jin.
El estudio se publica en Meteorología Agrícola y Forestal .
Más información: Yufeng Yang et al, Distintos mecanismos impulsores de las emisiones de N2O fuera de la temporada de crecimiento exigen estrategias de mitigación específicas para el espacio en el medio oeste de EE. UU.,
Meteorología agrícola y forestal (2022). DOI: 10.1016/j.agrformet.2022.109108
