Por lo general, aumentar la productividad agrícola depende de agregar algo, como fertilizante o agua.
por la Universidad de Stanford
Un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Stanford revela que eliminar una cosa en particular, un contaminante común del aire, podría conducir a ganancias dramáticas en el rendimiento de los cultivos. El análisis, publicado el 1 de junio en Science Advances , utiliza imágenes satelitales para revelar por primera vez cómo los óxidos de nitrógeno (gases que se encuentran en los gases de escape de los automóviles y las emisiones industriales) afectan la productividad de los cultivos. Sus hallazgos tienen implicaciones importantes para aumentar la producción agrícola y analizar los costos y beneficios de la mitigación del cambio climático en todo el mundo.
“Los óxidos de nitrógeno son invisibles para los humanos, pero los nuevos satélites han podido mapearlos con una precisión increíblemente alta. Dado que también podemos medir la producción de cultivos desde el espacio, esto abrió la posibilidad de mejorar rápidamente nuestro conocimiento de cómo estos gases afectan la agricultura en diferentes regiones”, dijo el autor principal del estudio, David Lobell, director de Gloria y Richard Kushel del Centro de Seguridad Alimentaria y Medio Ambiente de Stanford.
Un problema de NO x -io
Los óxidos de nitrógeno, o NOx , se encuentran entre los contaminantes más emitidos en el mundo. Estos gases pueden dañar directamente las células de los cultivos y afectarlos indirectamente a través de su papel como precursores de la formación de ozono, una toxina en el aire conocida por reducir el rendimiento de los cultivos y partículas en aerosol que pueden absorber y dispersar la luz solar lejos de los cultivos.
Si bien los científicos han tenido durante mucho tiempo una comprensión general del potencial de daño de los óxidos de nitrógeno , se sabe poco sobre sus impactos reales en la productividad agrícola . La investigación anterior se ha visto limitada por la falta de superposición entre las estaciones de monitoreo del aire y las áreas agrícolas, y los efectos confusos de diferentes contaminantes, entre otros desafíos para el análisis en tierra.
Para evitar estas limitaciones, Lobell y sus colegas combinaron medidas satelitales de verdor de cultivos y niveles de dióxido de nitrógeno para 2018-2020. El dióxido de nitrógeno es la forma principal de NOx y una buena medida del NOx total . Aunque el NO x es invisible para los humanos, el dióxido de nitrógeno tiene una interacción distinta con la luz ultravioleta que ha permitido mediciones satelitales del gas a una resolución espacial y temporal mucho más alta que para cualquier otro contaminante del aire.
“Además de ser más fácil de medir que otros contaminantes, el dióxido de nitrógeno tiene la característica agradable de ser un contaminante primario, lo que significa que se emite directamente en lugar de formarse en la atmósfera”, dijo la coautora del estudio, Jennifer Burney, profesora asociada de ciencias ambientales. ciencia en la Universidad de California, San Diego. “Eso significa que relacionar las emisiones con los impactos es mucho más sencillo que para otros contaminantes”.
Cálculo de los impactos de los cultivos
Con base en sus observaciones, los investigadores estimaron que reducir las emisiones de NOx a aproximadamente la mitad en cada región mejoraría los rendimientos en aproximadamente un 25 % para los cultivos de invierno y un 15 % para los cultivos de verano en China, casi un 10 % para los cultivos de invierno y verano en Europa occidental. , y aproximadamente el 8% para cultivos de verano y el 6% para cultivos de invierno en India. América del Norte y América del Sur generalmente tuvieron las exposiciones más bajas a NOx . En general, los efectos parecían más negativos en las estaciones y lugares donde el NO x probablemente impulsa la formación de ozono.
“Las acciones que tomaría para reducir el NOx , como la electrificación de vehículos, se superponen estrechamente con los tipos de transformaciones de energía necesarias para frenar el cambio climático y mejorar la calidad del aire local para la salud humana”, dijo Burney. “La conclusión principal de este estudio es que los beneficios agrícolas de estas acciones podrían ser realmente sustanciales, suficientes para ayudar a aliviar el desafío de alimentar a una población en crecimiento “.
Investigaciones anteriores de Lobell y Burney estimaron que las reducciones en ozono, partículas, dióxido de nitrógeno y dióxido de azufre entre 1999 y 2019 contribuyeron a aproximadamente el 20 % del aumento en el rendimiento del maíz y la soya de los EE. año.
El análisis futuro podría incorporar otras observaciones satelitales, incluida la actividad fotosintética medida a través de la fluorescencia inducida por la luz solar, para comprender mejor los efectos del dióxido de nitrógeno en los diversos grados de sensibilidad al gas de los cultivos durante la temporada de crecimiento, según los investigadores. De manera similar, un examen más detallado de otros contaminantes, como el dióxido de azufre y el amoníaco, así como de las variables meteorológicas, como la sequía y el calor, podría ayudar a explicar por qué el dióxido de nitrógeno afecta a los cultivos de manera diferente en diferentes regiones, años y estaciones.
“Es realmente emocionante cuántas cosas diferentes se pueden medir desde los satélites ahora, muchas de ellas provenientes de nuevos satélites europeos”, dijo la coautora del estudio Stefania Di Tommaso, analista de datos de investigación en el Centro de Seguridad Alimentaria y Medio Ambiente de Stanford. “A medida que los datos siguen mejorando, realmente nos impulsa a ser más ambiciosos y creativos como científicos en el tipo de preguntas que hacemos”.
Más información: David B. Lobell, Efectos negativos globalmente ubicuos del dióxido de nitrógeno en el crecimiento de los cultivos,
Science Advances (2022).
www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm9909
