Mejora en la eficiencia del uso del nitrógeno. Cómo conciliar la productividad agrícola con los objetivos de calidad del agua y del aire

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7
may

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Mejora en la eficiencia del uso del nitrógeno. Cómo conciliar la productividad agrícola con los objetivos de calidad del agua y del aire

Por Carmen Abad - Fertiberia - y Bryan Sánchez - Cátedra Fertiberia

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Documento presentado por la Universidad de Wageningen a la International Fertilizer Society en una conferencia en Cambridge, Reino Unido, el 12 de diciembre de 2019.

 

En Europa, aproximadamente el 60% del nitrógeno aplicado es asimilado por los cultivos, el resto se pierde al medioambiente. Desde los años 90, la Eficiencia en el Uso del Nitrógeno (NUE) ha aumentado, pasando del 51% al 60%, pero no lo suficiente como para alcanzar los objetivos medioambientales.

Las pérdidas de nitrógeno (N) ocasionadas como consecuencia del empleo de insumos agrícolas nitrogenados afectan a la calidad del aire y del agua. Elevadas concentraciones de N en el agua de escorrentía provocan la eutrofización de las aguas superficiales; las emisiones de amoniaco (NH3) tienen un gran impacto en los ecosistemas terrestres, y las elevadas concentraciones de nitrato (NO3) en las aguas subterráneas afectan a la calidad del agua potable. Entre estos insumos agrícolas se encuentran tanto los fertilizantes minerales nitrogenados, como los fertilizantes orgánicos procedentes de deyecciones ganaderas y biosólidos, además de la fijación biológica de N.

A nivel mundial, hay grandes diferencias en los impactos generados por estos insumos nitrogenados entre regiones. En muchos países africanos, así como en grandes áreas de América Latina y el sudeste asiático, los insumos de N son insuficientes para mantener la fertilidad del suelo, lo que implica riesgos de degradación de la tierra. Por otro lado, muchas economías desarrolladas y de rápido crecimiento tienen grandes excedentes de N. Por lo tanto, en muchas partes del mundo se necesita un aumento en el aporte de N para evitar la degradación de la tierra y aumentar los rendimientos de los cultivos, mientras que en otras se puede reducir la aplicación de N mientras se mantienen, o incluso mejoran, los rendimientos y se reduce el impacto ambiental. En definitiva, se necesitan estudios pormenorizados que tengan en cuenta las condiciones particulares de cada caso.

En la UE-27 (excluyendo Croacia e incluyendo Reino Unido), para evaluar dónde se superan las consideradas como “emisiones críticas” de N en sus distintas formas (N, NH3 y NO3), con relación a los impactos mencionados, se emplean modelos basados en balances de N. Para ello, se calculan las entradas de N necesarias para alcanzar los rendimientos y producciones objetivos y las entradas reales. Cuando las entradas reales o necesarias exceden las entradas críticas, se calcula la reducción que hace falta y el aumento del NUE para alcanzar el rendimiento real u objetivo, mientras se alcanzan simultáneamente los objetivos de calidad del aire y el agua.

Para este estudio se utilizó el modelo INTEGRATOR, mediante el cual se calculan:

  • Entradas reales de N, que es la suma de los aportes a través de fertilizantes minerales, estiércol, biosólidos, deposición atmosférica y fijación biológica de N, mientras que la absorción de N consiste en el N que se elimina del suelo a través la cosecha.
  • Las entradas de N necesarias para alcanzar el rendimiento objetivo de los cultivos se definen como el rendimiento máximo que se puede obtener de un cultivo con una disponibilidad de agua del 80%. Para calcular estas entradas, se multiplican las entradas reales y la relación entre el rendimiento objetivo y el real, asumiendo que todo el N adicional requerido es fertilizante mineral y todos los demás insumos permanecen constantes. La absorción y las pérdidas de N en las entradas necesarias se obtienen al escalar la absorción y las pérdidas reales con la relación entre ambos rendimientos. Estos cálculos suponen que el NUE de las entradas necesarias es el mismo que el de las reales.
  • Pérdidas de N en el aire y agua. Las emisiones de compuestos gaseosos de N y la lixiviación y la escorrentía al agua superficial se deben a los aportes de N de las heces y la orina en el almacenamiento del estiércol, el pastoreo de animales en libertad, la aplicación de estiércol y fertilizantes minerales, la deposición atmosférica, la fijación de N y el empleo de residuos en los cultivos. Estas pérdidas se calculan multiplicando las entradas por factores de emisión, lixiviación o escorrentía.
  • Entradas de N críticas en relación con los impactos ambientales, que son aquéllas en las que no se exceden las pérdidas críticas en el agua y en el aire para cumplir los objetivos medioambientales. Estas se obtienen identificando valores críticos para los indicadores de N definidos en el aire y el agua; evaluando las pérdidas críticas de N en el aire y agua, que corresponde a los valores críticos de los indicadores de N identificados y evaluando las entradas críticas de N y las tasas de fertilización y excreción de N relacionadas con las pérdidas de N críticas. Los insumos críticos de N se refieren a las fuentes que puede manejar el agricultor, mientras que los indicadores de N definidos son emisiones críticas de NH3 determinadas por la deposición crítica de N en los ecosistemas, la concentración de NO3 en el lixiviado al agua subterránea y la concentración de N en la escorrentía al agua superficial.

Los resultados muestran que las entradas de N de la UE-27 son, de media, un 27% inferiores a las entradas necesarias para alcanzar el rendimiento objetivo de los cultivos. No obstante, en lo que respecta a las emisiones de NH3 y a la escorrentía de N al agua superficial, las entradas reales son 31% y 43% superiores a las entradas críticas de N, respectivamente. Por otro lado, en relación con la lixiviación de NO3 al agua subterránea, estas entradas están un 1% por debajo del límite. Se hace, por tanto, necesario incrementar el NUE.

Una reducción general de las entradas de N del 30% parece una estimación razonable para cumplir los objetivos de calidad del aire y del agua, alcanzando los rendimientos objetivos. No obstante, en la UE-27 hay también grandes diferencias entre regiones. Las entradas se superan con creces en zonas con altas aplicaciones de N, como Irlanda, Países Bajos, Bélgica y Luxemburgo, Bretaña en Francia y el valle del Po en Italia a causa de la producción ganadera intensiva.

Como ya se ha indicado, en Europa el NUE real es del 60%. Este valor tiene que aumentar hasta el 72% para proteger la calidad del agua superficial a los rendimientos reales de los cultivos y hasta el 74% para alcanzar los rendimientos objetivo de los cultivos. Por lo tanto, es factible reducir el impacto ambiental de la agricultura si se incrementa este factor, al mismo tiempo que se impulsa un incremento de la producción de los cultivos en Europa.

Sin embargo, en algunas zonas, por sus especiales características de suelo y de clima, sería necesario aumentar el NUE el 90% para alcanzar los objetivos medioambientales alcanzando el rendimiento objetivo. En estas áreas, la solución pasaría por reducir la aplicación de N, a expensas de disminuir la producción de los cultivos.

ESPAÑA

En lo referente a España, este estudio indica que en algunas zonas las entradas necesarias de N son diferentes a las entradas reales, lo que provoca una clara brecha de rendimiento (diferencia entre el rendimiento real y potencial).

Por otro lado, en determinadas áreas se exceden las emisiones de NH3 debido a que las características de la zona llevan a establecer límites reducidos, a pesar de no ser un país con una elevada densidad ganadera como Irlanda o parte del Reino Unido.

Además, es necesario aumentar significativamente el NUE en aquellas zonas de España en las que se excede la escorrentía crítica a las aguas superficiales para proteger su calidad.

En definitiva, en España se debe mejorar el manejo de insumos agrícolas con nitrógeno, con el fin de minimizar las consecuencias al medio ambiente y de mejorar los rendimientos agrícolas de los cultivos. Para ello, una eficiente utilización de fertilizantes minerales a base de nitrógeno es clave, siempre aplicando el fertilizante adecuado, en la cantidad correcta y en el momento y el lugar idóneos, adaptándose a las necesidades de cada cultivo y de cada situación específica con la ayuda de expertos que asesoren sobre el modo en el que se debe llevar a cabo la fertilización.

Bibliografía: IFS Proceedings 842, Required changes in nitrogen inputs and nitrogen use efficiencies to reconcile agricultural productivity with water and air quality objectives in the EU-27 by Prof. Wim de Vries and Lena Schulte-Uebbing, Wageningen University.

 

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