El drenaje con baldosas es una práctica común en los campos agrícolas para eliminar el exceso de agua, pero también transporta nutrientes dañinos a los cuerpos de agua, lo que contribuye a la proliferación de algas que privan de oxígeno a la vida acuática.
por Marianne Stein, Facultad de Ciencias Agrícolas, del Consumidor y Ambientales de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
Los biorreactores de astillas de madera son una forma eficiente de reducir la contaminación por nitrógeno al tratar el agua a su salida del campo. Sin embargo, estos biorreactores desnitrificantes pueden lixiviar el fósforo de las astillas de madera al medio ambiente.
Un nuevo estudio de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign evalúa datos de 10 biorreactores en Illinois para determinar si constituyen una fuente de contaminación por fósforo . Los hallazgos se publican en la Revista de Calidad Ambiental .
«Illinois tiene como objetivo reducir la cantidad de nitrógeno que enviamos a la cuenca del río Misisipi en un 45%. Los biorreactores de astillas de madera son una de las prácticas de conservación recomendadas para eliminar la contaminación por nitratos del agua de drenaje agrícola; sin embargo, no queremos generar un problema con el fósforo», afirmó la autora principal, Laura Christianson, quien dirigió el estudio como profesora asociada del Departamento de Ciencias Agrícolas, de la Facultad de Ciencias Agrícolas, del Consumidor y Ambientales de Illinois.
Los biorreactores desnitrificantes suelen consistir en una gran cuenca de astillas de madera ubicada al borde de un campo agrícola. Cuando el agua enriquecida con nitrógeno fluye por la zanja, las bacterias naturales consumen el carbono de las astillas, lo que impulsa un proceso que convierte el nitrato en un gas inocuo.
«Hay fósforo en las astillas de madera, ya que es uno de los nutrientes que absorben los árboles durante su crecimiento. Queríamos evaluar si los biorreactores de astillas de madera lixivian fósforo, ya que también es importante reducir la cantidad de fósforo que enviamos aguas abajo», explicó Christianson.
Los investigadores evaluaron datos de 10 biorreactores de tamaño completo en Illinois durante un total de 23 años-sitio (es decir, cada sitio de investigación multiplicado por el número de años que participó en el estudio). Se midieron los caudales de entrada y salida del biorreactor para calcular los caudales diarios de agua. Los investigadores analizaron muestras de calidad del agua para determinar el contenido de fósforo reactivo disuelto (PRD), una forma de fósforo disponible para la absorción por plantas y algas.
Los resultados mostraron que, en lugar de un aumento, se observó una ligera reducción en las concentraciones de DRP durante 15 de los 23 años del sitio, lo que indica que los biorreactores ofrecen un beneficio neto en la eliminación de fósforo. Sin embargo, los resultados fluctuaron a lo largo de un año.
«Cuando hay fuertes lluvias , se produce un aumento en la eliminación de fósforo, especialmente después de la aplicación de estiércol en el campo», dijo el coautor del estudio, Richard Cooke, profesor del Departamento de Ingeniería Agrícola y Biológica (ABE), parte del College of ACES y el Grainger College of Engineering en Illinois.
Durante los primeros meses de vida útil de un biorreactor , se produce una importante lixiviación de fósforo de las astillas de madera. Posteriormente, el fósforo proviene principalmente del agua de drenaje del campo . Los datos también indicaron que, a medida que los biorreactores envejecían, su eficacia en la eliminación de fósforo disminuía.
La vida útil de un biorreactor es de aproximadamente 10 años, por lo que si hay un breve aumento de fósforo en los primeros meses, pero después elimina más de lo que libera durante la mayor parte de su vida útil, entonces vale la pena, dijo Cooke.
Los biorreactores son una práctica válida para la eliminación de nitrógeno, y descubrir que también proporcionan una pequeña cantidad de eliminación de fósforo es un doble beneficio, agregó Christianson.
«En primer lugar, cuando el fósforo llega a los cursos de agua, es difícil y costoso limpiarlo. En segundo lugar, se supone que los biorreactores no deberían proporcionar este beneficio en absoluto, así que es como si nos lo hubieran regalado», dijo.
Los biorreactores desnitrificantes son una práctica de conservación relativamente reciente, y los 9 millones de acres de Illinois con drenaje por tejas ofrecen numerosas oportunidades para implementarlos. Los productores agrícolas interesados en instalar biorreactores en sus campos pueden contactar con el Servicio de Conservación de Recursos Naturales local para obtener asistencia. Existen programas de costos compartidos e incentivos federales para ayudar a compensar la inversión. Una vez instalado, el biorreactor requiere un mantenimiento mínimo; el agricultor solo necesita revisarlo unas cuantas veces al año para asegurarse de que nada obstruya el flujo.
Existen otras prácticas para reducir el nitrógeno, como reducir las dosis de fertilizantes, mejorar el momento de la aplicación de fertilizantes o plantar cultivos de cobertura.
Los productores deberían considerar cuál sería la mejor opción para su finca y, si es posible, usar una combinación de prácticas. En mi experiencia, los agricultores son buenos administradores de la tierra; piensan en su legado y en lo que dejan a sus hijos, por lo que les interesarán las prácticas que funcionen bien, dijo Cooke.
Más información: AP Sanchez-Bustamante Bailon et al., Biorreactores desnitrificantes y fósforo disuelto: ¿Fuente neta o sumidero?, Journal of Environmental Quality (2024). DOI: 10.1002/jeq2.20568
