Los agricultores aplican fertilizantes nitrogenados a los cultivos para aumentar su rendimiento y alimentar a más personas y ganado.
por Lauren Quinn, Facultad de Ciencias Agrícolas, del Consumidor y Ambientales de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
Pero cuando hay más fertilizante del que el cultivo puede absorber, parte del exceso puede convertirse en gases, como el óxido nitroso, un gas de efecto invernadero que retiene casi 300 veces más calor en la atmósfera que el dióxido de carbono. Alrededor del 70 % del óxido nitroso de origen humano proviene de suelos agrícolas, por lo que es vital encontrar maneras de reducir estas emisiones.
Antes de poder recomendar prácticas para reducir el óxido nitroso y otros gases de efecto invernadero de los suelos agrícolas , los científicos deben comprender dónde y cuándo se liberan. El muestreo de las emisiones del suelo es laborioso y costoso, por lo que la mayoría de los estudios no han realizado un muestreo exhaustivo en el espacio y el tiempo.
Un nuevo estudio de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign buscó cambiar esta situación mediante un riguroso muestreo de las emisiones de óxido nitroso y dióxido de carbono de los campos comerciales de maíz y soja , bajo escenarios prácticos de gestión, a lo largo de varios años. Este conjunto de datos no solo puede generar recomendaciones de mitigación, sino que también puede refinar los modelos climáticos que predicen nuestro futuro global. El estudio se publicó en la revista Agriculture, Ecosystems & Environment .
«Mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero del suelo agrícola puede ayudarnos a alcanzar los objetivos climáticos globales», afirmó Chunhwa Jang, coautor del estudio e investigador del Departamento de Ciencias Agrícolas, del Consumidor y Ambientales de Illinois. «Se necesitan datos de alta resolución espacial y temporal , a gran escala y de varios años para establecer estrategias de mitigación bien fundamentadas. Antes de nuestro estudio, estos conjuntos de datos simplemente no existían».
Jang y sus colegas, bajo la dirección de Kaiyu Guan, del Centro de Sostenibilidad de Agroecosistemas, crearon el conjunto de datos más completo disponible hasta la fecha sobre emisiones de óxido nitroso y dióxido de carbono en explotaciones agrícolas . Implementaron una amplia red de puntos de muestreo de gases en campos comerciales de maíz y soja, con manejo convencional, de conservación y sin labranza.
Imagine un campo equipado con pequeñas chimeneas a nivel del suelo que expulsan gases del suelo. Los investigadores visitarían con máquinas para medir la concentración de dichos gases semanal o quincenalmente durante la temporada durante dos años. Las chimeneas que expulsaban constantemente altas concentraciones de gases se denominaban puntos calientes. Los momentos calientes se producían cuando las concentraciones aumentaban en la mayoría o en todas las chimeneas tras eventos como la lluvia o la aplicación de fertilizantes.
«Encontramos que el flujo de dióxido de carbono fue similar en campos, sitios y años individuales, e incluso entre sistemas de maíz y soja», afirmó Jang. «Estos resultados nos indican que las emisiones de dióxido de carbono son consistentes y que el muestreo de alta resolución espacial probablemente sea suficiente para estimar el flujo a nivel de campo».
El óxido nitroso, por otro lado, fue todo menos constante. La cantidad de óxido nitroso en una chimenea en particular no solo varió drásticamente de una sesión de muestreo a la siguiente (momentos calientes), sino que los investigadores descubrieron que no podían predecir en qué punto del campo encontrarían puntos calientes en una fecha determinada.
«Espacial y temporalmente, el óxido nitroso fue muy variable», dijo Jang. «Un día, el punto A experimentaba un momento de calor, y en la siguiente medición, encontrábamos momentos de calor en los puntos B y C. Los puntos de calor simplemente se movían».
Este hallazgo es importante porque si estudios previos solo hubieran muestreado un par de puntos o fechas, sus estimaciones del flujo de óxido nitroso podrían ser muy erróneas. Estas mediciones informan a los modelos climáticos globales que nos indican cuándo alcanzaremos puntos de inflexión críticos, por lo que es fundamental que sean lo más precisos posible.
«Este proyecto nos permitió capturar la variación espacio-temporal y de gestión para proporcionar datos de referencia y una plataforma para validar las emisiones de gases de efecto invernadero a nivel de campo», afirmó DoKyoung Lee, coautor del estudio y profesor de ciencias de cultivos en Illinois. «Esto es necesario para que las prácticas sostenibles garanticen la demanda de alimentos y bioenergía, y minimicen las emisiones a la atmósfera».
Los resultados también revelaron cómo los sistemas de gestión y cultivo influyen en las emisiones de gases de efecto invernadero. Las emisiones de dióxido de carbono fueron similares para el maíz y la soja, así como para la labranza de conservación y la siembra directa, pero la labranza convencional con cincel y el maíz continuo presentaron concentraciones más altas. Por otro lado, el óxido nitroso fue mucho más alto en el maíz que en la soja bajo labranza de conservación y la siembra directa, y casi desproporcionado en el maíz continuo bajo labranza con cincel.
«Quizás no podamos predecir dónde y cuándo aumentará el óxido nitroso, pero sí sabemos que la gestión influye», dijo Jang. «En el cultivo continuo de maíz , los agricultores deben aplicar grandes cantidades de fertilizante nitrogenado, que se convierte en óxido nitroso . Y la labranza convencional altera la superficie del suelo y libera gases. Sabemos qué hacer para mitigarlo».
Más información: Nakian Kim et al., Variabilidad espacial de los flujos de dióxido de carbono y óxido nitroso en suelos agrícolas: Caracterización y recomendaciones a partir de un conjunto de datos plurianuales de alta resolución espacial, Agricultura, Ecosistemas y Medio Ambiente (2025). DOI: 10.1016/j.agee.2025.109636
