El fertilizante nitrogenado tiene implicaciones importantes para el rendimiento de los cultivos y la salud ambiental, específicamente la calidad del agua en el Golfo de México.
por la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
Los gobiernos federal y estatal se han negado a regular el uso de fertilizantes nitrogenados, pero los programas voluntarios y basados en incentivos no han tenido mucho éxito; la «zona muerta» hambrienta de oxígeno en el Golfo sigue siendo mucho más grande que los objetivos establecidos por el Grupo de Trabajo de Hipoxia del estado federal.
Un nuevo estudio de la Universidad de Illinois explora posibles soluciones políticas para reducir la pérdida de nitrógeno y al mismo tiempo proteger los resultados de los agricultores.
«Queremos generar discusiones sobre tales políticas, en lugar de brindar respuestas definitivas sobre qué política será la mejor. En cambio, dada la información que tenemos y las limitaciones que conocemos, mostramos lo que es posible», dice Nicolas Martin, profesor asistente en el Departamento de Ciencias de Cultivos de Illinois y coautor del estudio. “Estamos tratando de pensar en alternativas o escenarios que puedan mejorar la agricultura actual, considerando la rentabilidad, la seguridad alimentaria y el medio ambiente”.
Martin y sus colaboradores aprovecharon un conjunto de datos simulados de más de 4000 campos durante un período de 30 años para evaluar las tasas de nitrógeno económicamente óptimas y las pérdidas por lixiviación en cuatro escenarios de políticas.
La primera política modificaría las proporciones de precios, imponiendo un impuesto sobre el nitrógeno a una proporción fija en relación con el precio del maíz. La segunda política cobraría a los agricultores una tarifa por el exceso de lixiviación de nitrógeno de los campos por encima de los niveles de referencia en los suelos de Illinois. El tercero restaría el nitrógeno eliminado en el grano en la cosecha del nitrógeno aplicado como fertilizante y cobraría una tarifa por el resto. La política final reflejó un programa voluntario de reducción de nitrógeno como los programas actuales en el medio oeste de EE. UU.
En el escenario del estudio, los agricultores serían compensados por las tarifas de nitrógeno y las pérdidas de ganancias, asegurando, en la mayoría de los escenarios, un resultado final saludable. Además, todas las políticas dieron como resultado el resultado ambiental deseado: menos lixiviación.
El estudio fijó una meta para la lixiviación del 20 % y encontró que ese nivel de reducción podría obtenerse con solo un rendimiento del 3,3 % y poco impacto en las ganancias.
«Objetivos más altos aumentaron el costo exponencialmente», dice German Mandrini, graduado de doctorado del Departamento de Ciencias de Cultivos y primer autor del artículo. «El objetivo de reducción del 20 % tiene un costo estimado de control de la contaminación de $30 a $37 por hectárea, lo que representa $147 millones por año cuando se amplía al nivel estatal en Illinois. Eso está en el rango de los pagos actuales del gobierno para los programas de conservación existentes».
Investigaciones anteriores estimaron que la contaminación del agua subterránea tiene un costo oculto de $16.10 por kilogramo de nitrógeno debido al riesgo de cáncer de colon, olor y sabor indeseables, aumento de la eutrofización y más. Eso significa que reducir la lixiviación de nitrógeno en el objetivo del 20% conducirá a una reducción de las externalidades ambientales de $524 millones por año.
“Eso es un retorno de la inversión del 260 %, simplemente implementando políticas que crean los incentivos para usar los insumos de una manera más inteligente”, dice Mandrini.
Entre las cuatro políticas, la tarifa de lixiviación de nitrógeno mostró el mejor resultado. Los investigadores citaron una mayor rentabilidad; mejor control de puntos calientes; y mayor internalización, penalizando escenarios donde la contaminación es mayor.
“Esto se ve a través de múltiples estudios ambientales , donde cargar directamente el contaminante que queremos controlar es la mejor opción para reducir las externalidades”, dice Mandrini.
Martin agrega: «La política de tarifa de lixiviación de nitrógeno implica que las personas pueden evaluar y medir cuánto nitrógeno sale del campo, y se les cobra de acuerdo con esa cantidad. Esta política tiene desafíos de implementación, ya que es difícil medir el nitrógeno que sale del suelo en un determinado Sin embargo, con los avances en la tecnología, podría estimarse potencialmente con alta precisión utilizando dispositivos de medición o modelado.
«Donde grandes cantidades de nitrógeno abandonan el campo bajo un manejo específico o condiciones del suelo, pueden ocurrir puntos calientes», dice. «Al centrarnos más en estas regiones, podemos lograr una implementación de políticas más inteligente, obteniendo reducciones en los lugares donde más importa».
Los investigadores señalan que las simulaciones siempre vienen con suposiciones que pueden no ser válidas en escenarios del mundo real, por lo que enfatizan que el artículo es simplemente un punto de partida para la discusión entre agricultores, grupos de productos básicos, formuladores de políticas y otras partes interesadas.
«Estas suposiciones, sin embargo, hacen posible utilizar los enfoques más actuales en el modelado de sistemas de cultivo para comenzar a trabajar en preguntas que no podríamos responder de otra manera. Nuestro trabajo futuro buscará actualizar nuestras suposiciones y validar los resultados», dice Martin.
El artículo se publica en Frontiers in Plant Science .
Más información: German Mandrini et al, Exploring Trade-Offs Between Profit, Yield, and the Environmental Footprint of Potential Nitrogen Fertilizer Regulations in the US Midwest, Frontiers in Plant Science (2022). DOI: 10.3389/fpls.2022.852116
