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Resolviendo el rompecabezas del nitrógeno

Uno de los 20 pozos de monitoreo en el sitio de prueba del huerto de almendros, lo que permite a los investigadores monitorear los niveles de nitrato que llegan al agua subterránea desde el suelo de arriba. Crédito: Thomas Harter

Durante años ha sido relativamente fácil medir la contaminación de, digamos, una fábrica. En una fábrica, puede haber solo una tubería de desechos para medir. Suficientemente fácil.


Eric Hamilton


Pero ¿qué pasa con una granja? Por lo general, no pensamos en las granjas como fuentes de contaminación. Pero pueden tener grandes impactos en la tierra con el tiempo. A diferencia de lo que ocurre en una fábrica, los desechos se filtran lentamente a través del suelo en todo el terreno.

Este desperdicio, el exceso de nutrientes de los fertilizantes, eventualmente puede llegar a las aguas subterráneas. Si  entra demasiado nitrógeno en las aguas subterráneas, puede ser peligroso beberlo. En forma de nitrato, este nitrógeno es especialmente malo para los bebés. El agua subterránea puede eventualmente alimentar lagos o arroyos. Allí, el nitrato puede provocar la proliferación de algas y zonas muertas sin oxígeno.

Ver: Los cambios en la aplicación de estiércol con los cultivos de invierno pueden reducir la pérdida de nitrógeno y aumentar las ganancias

“Vemos estas zonas muertas anualmente en una gran región cerca de la desembocadura del Mississippi, en el Golfo de México”, dice Thomas Harter.

Harter, miembro de la  Soil Science Society of America , está tratando de resolver uno de los acertijos más complejos de la agricultura: cómo rastrear el nitrato a medida que avanza por los campos agrícolas.

Su investigación  se publicó recientemente en  Vadose Zone Journal , una publicación de la Soil Science Society of America.

Ver: Los científicos identifican un vínculo entre la absorción de nitrógeno de las plantas y la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero

Los científicos han intentado durante años predecir cómo fluirá el nitrato de la superficie al agua subterránea. Esa información puede ayudar a los agricultores a equilibrar la fertilización de sus cultivos con la protección del agua de la que dependen ellos y otros. Pero existen muchos desafíos. Los tipos de suelo, cultivos y fertilizantes pueden afectar este lento proceso.

Hileras de almendros en flor en un huerto
Una hilera de almendros en flor en el Valle de Sacramento. Crédito: Thomas Harter

Así que Harter y su equipo diseñaron uno de los estudios más detallados hasta el momento. En un solo huerto de almendros de California de 140 acres, recolectaron 20 muestras de suelo profundo e instalaron pozos para medir el agua subterránea. Pocos estudios han sido tan detallados en una parcela de tierra tan pequeña.

Descubrieron que debajo del huerto de almendros se encuentra una compleja colcha de diferentes suelos. Estos diferentes tipos de suelo hicieron que fuera muy difícil predecir cómo afectaría el nitrógeno de una parte de la granja a otra área. Los niveles de nitrógeno variaron ampliamente en la granja, a pesar de que fue manejado de manera consistente por un solo productor.

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“No esperábamos la variabilidad significativa en las concentraciones de nitrato entre los pozos de monitoreo, dada la gestión relativamente uniforme en todo el sitio”, dice Harter.

Los estudios más antiguos a menudo midieron el agua subterránea en regiones enteras. Esos investigadores generalmente asumieron que diferentes cultivos y prácticas de cultivo controlaban el nitrato de las aguas subterráneas. Pero el equipo de Harter ahora ha visto que incluso una sola granja puede albergar grandes diferencias. Los parches cercanos de tierra y agua pueden verse muy diferentes.

Algunos factores podrían predecir la cantidad de nitrato en el agua subterránea. La cantidad total de nitrógeno y agua que ingresa al campo afectó el nitrato en el agua subterránea.

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Los científicos vieron que el nitrógeno en los suelos arenosos predijo cuánto terminaría en los pozos. Eso se debe a la  forma en que el agua se mueve a través de diferentes tipos de suelo . Los suelos arenosos permiten que el nitrógeno y el agua se muevan libremente en comparación con los suelos arcillosos pegajosos.

dos flores de almendro blanco y rosa
Una flor de almendro a mediados de febrero en el sitio de prueba de calidad del agua subterránea cerca de Modesto, California. El sitio sirvió como una prueba hiperlocal de cómo se mueve el nitrato a través del suelo. Crédito: Thomas Harter

Pero debido a la cantidad de nitrógeno que varía entre los campos, se necesitan nuevos métodos para monitorear y evaluar esta fuente de contaminación potencial.

“Debemos desarrollar herramientas alternativas eficientes que puedan validarse en sitios de campo como el nuestro, pero luego usarse en miles de campos y granjas individuales para evaluar sus contribuciones al agua subterránea”, dice Harter.

En el futuro, los científicos también esperan ver cómo las nuevas prácticas de manejo de riego y nitrógeno podrían mejorar la calidad del agua subterránea en esta granja. Este trabajo ayudará a diseñar y probar soluciones para mejorar la calidad del agua subterránea.

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“Este trabajo proporciona la base para un mejor diseño e interpretación de los estudios de campo que son la base para mejorar las prácticas agrícolas y, en última instancia, la calidad del agua subterránea”, dice Harter. «A largo plazo, esto conducirá a mejores soluciones para proteger la calidad del agua de pozo, así como la calidad del agua de los arroyos en las regiones agrícolas».

Thomas Harter  es investigador de aguas subterráneas en la Universidad de California, Davis. Este trabajo fue apoyado por el Almond Board of California, el Fertilizer Research Education Program y el California Department of Food and Agriculture.



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