Texococo, Edo. Méx.- La capa de ozono protege a todos los seres vivos de la mayor parte de la dañina radiación ultravioleta del Sol que puede causar, entre otras cosas, quemaduras y cáncer en la piel, cataratas en los ojos, problemas con el sistema inmune y alteraciones en la fotosíntesis de las plantas.
El “agujero” en la capa de ozono forma parte de un fenómeno natural —diferente del calentamiento global— que ocurre en los polos durante el invierno, pero que es agravado por la emisión de gases clorofluorocarbonos —provenientes principalmente de la industria—. También el óxido nitroso es un gas que afecta la capa de ozono. Este gas contaminante es producto de la síntesis y aplicación de fertilizantes nitrogenados que son empleados en la agricultura.
El nitrógeno (N) está involucrado en la producción de la clorofila, sustancia que les da a las plantas su característico color verde. Este elemento esencial es indispensable para el crecimiento y la fotosíntesis vegetal, así como para la obtención de buenos rendimientos en la producción agrícola. Sin embargo, su ciclo y absorción son procesos muy complejos —en la naturaleza este elemento es abundante en el aire, pero escaso en el suelo—, por lo que en el ámbito agrícola se debe recurrir a los fertilizantes nitrogenados, cuya aplicación es igualmente compleja.
Cultivos como el trigo, por ejemplo, solo absorben entre 20 y 35% del fertilizante nitrogenado. El resto se pierde porque se volatiliza o escurre, ocasionando pérdidas económicas y contaminación ambiental —se estima que en México y otros países en desarrollo las pérdidas promedio de nitrógeno por volatilización son de 18%—. Gran parte del problema está relacionado con el manejo inadecuado del fertilizante y la falta de herramientas prácticas que permitan determinar las cantidades adecuadas que cada cultivo necesita, por lo que es fundamental optimizar su aplicación.
El uso de sensores ópticos permite hacer un uso racional del fertilizante nitrogenado al determinar con mayor precisión la dosis que los cultivos requieren. Esto favorece una mayor uniformidad del cultivo, un ahorro importante de fertilizante y —en consecuencia— una optimización de este.
Los sensores ópticos funcionan leyendo los valores NDVI (Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada) tanto de una franja de referencia como del área de diagnóstico, donde se aplicaría la recomendación de fertilización dada por el sensor. Estos valores son una estimación del “verdor” de las plantas —una planta sana tiene un color característico, señal de una actividad fotosintética y una nutrición adecuada—, que el sensor procesa mediante un modelo matemático para, finalmente, arrojar una recomendación.
Los sensores ópticos son una de las tecnologías que promueve el Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) para disminuir el impacto ambiental de la agricultura. Si algún productor está interesado en saber más sobre esta tecnología, puede contactar a nuestro equipo técnico: @accimmyt
Al igual que muchas de las cuestiones que afectan a los sistemas agroalimentarios contemporáneos, la cuestión del uso del nitrógeno parece plantear problemas y soluciones contradictorias dependiendo de dónde se mire. En muchas partes del mundo se están experimentando las consecuencias medioambientales del uso excesivo e ineficiente de los fertilizantes nitrogenados. En otros lugares, los suelos pobres en nitrógeno son un obstáculo para la productividad agrícola.
Abordar estas cuestiones aparentemente contradictorias significa garantizar que el nitrógeno se aplique con la máxima eficacia en todas las tierras de cultivo del mundo. Los agricultores deberían aplicar la cantidad de nitrógeno que puedan absorber sus cultivos en cualquier agroecología. Si se aplica más, el exceso de nitrógeno provoca emisiones de óxido nitroso (N₂O) —un potente gas de efecto invernadero (GEI)— y otras degradaciones medioambientales. Si se aplica menos, el potencial agrícola no se aprovecha. Ante el doble reto del cambio climático global y la necesidad prevista de aumentar la producción mundial de alimentos en más de un 70% para 2050, ninguno de los dos escenarios es deseable.
Los sistemas agroalimentarios de maíz y trigo están en el centro de este dilema. Estos cultivos básicos son fundamentales para garantizar la seguridad alimentaria de una población creciente. También representan alrededor del 35% del uso mundial de fertilizantes nitrogenados. Para abordar el problema, primero hay que contabilizar con precisión las emisiones mundiales de N₂O procedentes de los campos de maíz y trigo, y después cuantificar el potencial de mitigación desglosado por regiones. Esta es la tarea que ha emprendido un reciente estudio publicado en Science of the Total Environment y del que es coautor un equipo de investigadores que incluye a científicos del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT) y del El Programa de Investigación de CGIAR en Cambio Climático, Agricultura y Seguridad Alimentaria (CCAFS).
«La cuantificación espacialmente explícita de las emisiones de N₂O y su potencial de mitigación ayuda a identificar los principales puntos de las emisiones y las áreas prioritarias para la acción de mitigación a través de una mejor gestión del nitrógeno consistente con los objetivos de producción y ambientales específicos de cada lugar», dice Tek Sapkota, científico del CIMMYT y editor de la revisión del sexto informe de evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC).
Un mapa muestra los principales puntos de las emisiones de nitrógeno relacionadas con la producción de maíz y trigo. (Gráfico: Tesfaye et al./CIMMYT)
Un enfoque basado en modelos
Los investigadores compararon las estimaciones de las emisiones de N₂O elaboradas con cuatro modelos estadísticos (modelo tropical de N₂O, CCAF-MOT, IPCC Tier-1 e IPCC Tier-11). También compararon las estimaciones de los modelos con las emisiones reales registradas en 777 puntos distribuidos por todo el mundo. Aunque los cuatro modelos funcionaron relativamente bien con respecto a las mediciones empíricas, las estimaciones de nivel II del IPCC mostraron una mejor relación con los datos medidos tanto en los campos de maíz como de trigo y en los escenarios de bajas y altas emisiones.
Los investigadores descubrieron que, tanto para el maíz como para el trigo, las emisiones eran más elevadas en el este y el sur de Asia, así como en partes de Europa y Norteamérica. En el caso del maíz, algunas partes de Sudamérica también parecían ser focos de emisiones. En Asia, China, India, Indonesia y Filipinas fueron los principales emisores de ambos cultivos. Los investigadores también observaron que China, junto con Egipto, Pakistán y el norte de la India, tienen el mayor exceso de aplicación de nitrógeno (es decir, nitrógeno en exceso de lo que puede ser tomado productivamente por los cultivos).
Recortar el exceso
Es importante identificar específicamente los principales puntos de la aplicación excesiva de nitrógeno, ya que representan áreas prometedoras a las que dirigir la reducción de emisiones. Para una región determinada, el volumen de emisiones puede ser un factor simplemente de las grandes áreas de cultivo de maíz o trigo junto con los altos niveles de uso de nitrógeno. Sin embargo, es posible que los agricultores de estas regiones no tengan mucho margen para reducir la aplicación de nitrógeno sin afectar al rendimiento. Y la reducción de la superficie cultivada puede no ser deseable o viable. Sin embargo, cuando la tasa de aplicación de nitrógeno es elevada, reducir la tasa de aplicación y aumentar la eficiencia del uso del nitrógeno es una solución que beneficia a todos.
Un agricultor de Etiopía se prepara para esparcir fertilizante en su campo tras la siembra de trigo. (Foto: CIMMYT)
Los investigadores estiman que puede lograrse una reducción de las emisiones de óxido nitroso del 25 al 75% mediante diversas prácticas de gestión, como las 4R, que significan la fuente, el momento, la colocación y la tasa de aplicación correcta. Esta reducción no sólo reduciría drásticamente las emisiones de N₂O y disminuiría otros impactos ambientales de la producción de maíz y trigo, sino que representaría un importante ahorro de costes para los agricultores. Una mayor eficiencia en la aplicación del nitrógeno también puede tener efectos positivos en el rendimiento de los cultivos.
«Promover enfoques de gestión integrada del nitrógeno mediante políticas adecuadas, apoyos institucionales y buenos sistemas de extensión es esencial para mejorar la eficiencia del uso del nitrógeno con el fin de cumplir la seguridad alimentaria, la acción climática y otros objetivos de desarrollo sostenible», afirma Sapkota.
Kindie Tesfaye, científico del CIMMYT y uno de los autores del artículo, añade: «La importancia política del estudio radica en que los potenciales de mitigación estimados de los campos de maíz y trigo a nivel mundial son útiles para que los países con zonas críticas apunten a la gestión de los fertilizantes y los cultivos como una de las opciones de mitigación en sus Contribuciones Determinadas a Nivel Nacional (NDC) a la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC).”
