Las tierras agrícolas son a menudo un campo de batalla en la lucha contra el cambio climático. Los paneles solares y los cultivos energéticos se oponen a la producción de alimentos, mientras que decisiones políticas bien intencionadas pueden crear incentivos para que los agricultores cultiven nuevas tierras, liberando aún más gas que atrapa el calor a la atmósfera.
por la Universidad de Wisconsin-Madison
Es por eso que las estrategias para los combustibles vegetales sostenibles se centran en tierras marginales: campos que son demasiado difíciles de cultivar o que no producen rendimientos suficientes para ser considerados rentables.
Una nueva herramienta desarrollada por científicos de la Universidad de Wisconsin-Madison podría ayudar a aliviar esa tensión.
Dirigido por Yanhua Xie y Tyler Lark, investigadores del Centro de Investigación de Bioenergía de los Grandes Lagos, el equipo utilizó el aprendizaje automático para mapear casi 30 millones de acres de tierras de cultivo estadounidenses abandonadas desde la década de 1980, creando una herramienta que podría guiar las decisiones sobre cómo equilibrar la producción de energía y alimento.
Sus hallazgos, publicados en la revista Environmental Research Letters , incluyen el mapeo más detallado de tierras previamente cultivadas en los EE. UU. hasta la fecha. Proporcionan resolución a nivel de campo de tierras agrícolas abandonadas que podrían usarse para cultivos como pasto varilla o sorgo, que pueden atrapar carbono en el suelo y servir como materia prima para biocombustibles y sustitutos de petroquímicos.
«Si podemos entender dónde están estas tierras y cuáles son sus características, realmente podremos comprender su verdadero potencial para cosas como la mitigación del clima», dice Lark, científico del Centro para la Sostenibilidad y el Medio Ambiente Global de la Universidad de Washington en Madison.
Lark, que estudia el cambio de uso de la tierra y sus impactos en los recursos terrestres y hídricos, dice que la comprensión podría usarse para dirigir las inversiones en energía limpia donde tengan la menor competencia con otros usos beneficiosos.
«Esa es una aplicación clave de esto», dice Lark. «Ya sea para el desarrollo de energía solar fotovoltaica, agrivoltaica, o de bioenergía celulósica, o simplemente para la restauración de ecosistemas naturales: estos sitios podrían ser grandes candidatos para muchas de esas aplicaciones».
El estudio fue una colaboración entre investigadores de la UW-Madison y la Universidad Estatal de Michigan. Los datos resultantes están disponibles públicamente en el atlas interactivo de tierras de cultivo de EE. UU. del GLBRC, que también mapea las tendencias en la expansión de las tierras de cultivo y el riego.
Los investigadores tradicionalmente se han basado en conjuntos de datos como el Censo de Agricultura del USDA, que proporciona estimaciones de tierras agrícolas a nivel de condado en intervalos de cinco años y puede usarse para estimar cuánta tierra se ha retirado de la producción.
Pero hasta ahora no había forma de saber exactamente dónde estaba ese terreno ni cuándo fue abandonado.
«La mayoría de estas estimaciones se han realizado a nivel de condado», dice Lark. «Este es realmente el análisis de mayor resolución disponible, que analiza directamente el paisaje (campo por campo, acre por acre) de dónde se encuentran estas tierras de cultivo».
Si bien las imágenes satelitales existen desde hace décadas, sin los recientes avances en la computación en la nube, Lark dice que era imposible clasificar los casi 2 mil millones de acres de tierra en los Estados Unidos colindantes.
Para construir los análisis del equipo, Xie, ahora profesor de la Universidad de Oklahoma, utilizó datos existentes sobre la cobertura del suelo para entrenar una computadora para que leyera esas imágenes y reconociera patrones de cultivo. Luego, los investigadores hicieron que ese algoritmo analizara datos satelitales desde 1986 hasta 2018 y categorizara cada píxel para determinar si estaba cultivado.
Los resultados predicen con precisión la ubicación exacta de las tierras de cultivo abandonadas nueve de cada 10 veces e incluso pueden señalar el año en que fueron abandonadas con aproximadamente un 65% de precisión.
El equipo descubrió que más de 30 millones de acres de tierras de cultivo fueron abandonadas durante esos 32 años. La mayor parte de la tierra abandonada se concentró en las Grandes Llanuras y a lo largo del río Mississippi, entre el sur de Illinois y el Golfo de México.
Esos 30 millones de acres no incluyen tierras urbanizadas, que, según Lark, es poco probable que vuelvan a ser cultivadas. De esas tierras de cultivo abandonadas, más de la mitad se convirtió en pastos o pastizales y aproximadamente un tercio eran matorrales, bosques, humedales o desnudos.
Lark se sorprendió al descubrir que menos de una quinta parte de las tierras abandonadas estaban inscritas en un programa de conservación formal, como el Programa de Reservas de Conservación del USDA, que paga a los agricultores para que retiren de la producción tierras ambientalmente sensibles. Eso significa que se podría utilizar más tierra de la que se pensaba anteriormente para cultivar bioenergía.
«Muchas de las suposiciones eran que esta antigua tierra de cultivo se superponía en gran medida con programas formales de conservación», dice Lark. «Pero vimos que son grupos casi completamente distintos».
Los investigadores ahora pueden utilizar los datos resultantes para modelar cuánta biomasa podría cultivarse en estas tierras, así como su potencial para atrapar dióxido de carbono de la atmósfera en el suelo.
El estudio no explica por qué las tierras fueron abandonadas. «El siguiente paso es descubrir los factores determinantes», dice Lark.
Para hacer eso, Lark dice que el equipo puede obtener otra información como datos socioeconómicos y registros de impuestos para tener una mejor idea de lo que está sucediendo a nivel de parcela (por ejemplo, si un agricultor dejó de producir un campo o vendió toda la granja). y utilizarlo para identificar usos potenciales de la tierra.
«Si están cultivando un montón de heno, probablemente sea más fácil de adaptar a la materia prima para biocombustibles celulósicos, porque es posible que ya tengan el equipo… y entonces también se podría cosechar algo como pasto varilla», dice Lark. «Si es un lugar donde ya no hay producción agrícola , podría ser más difícil hacerlo, pero tal vez sea más adecuado para una instalación solar».
Más información: Yanhua Xie et al, Abandono de tierras de cultivo entre 1986 y 2018 en los Estados Unidos: patrones espaciotemporales y usos actuales de la tierra, Environmental Research Letters (2024). DOI: 10.1088/1748-9326/ad2d12
