La población mundial ha aumentado de forma drástica desde la Revolución Industrial, especialmente en las últimas décadas. Por este motivo, la demanda de alimento para satisfacer sus necesidades no deja de incrementarse. La agricultura y la ganadería tienen la difícil tarea de alimentar a una población mundial en continuo crecimiento.
Bajo el sistema productivo agrícola actual, los fertilizantes nitrogenados inorgánicos son esenciales para mantener e incrementar los altos rendimientos de los cultivos.
Sin embargo, la síntesis y aplicación de fertilizantes nitrogenados implica una serie de efectos negativos. Entre ellos, destaca la producción de gases contaminantes como el óxido nitroso (N₂O), el amoníaco (NH₃) o los óxidos de nitrógeno (NOₓ). El óxido nitroso es un potente gas de efecto invernadero (hasta 300 veces más potente que el dióxido de carbono). Además, es el gas con más poder de destrucción de la capa de ozono.
Se calcula que la agricultura genera entre el 60 y el 70 % de las emisiones de óxido nitroso producidas por la actividad humana, asociadas en gran medida al uso de los fertilizantes.
Estrategias para reducir su uso
Actualmente, la Unión Europea promueve una economía circular basada en la reutilización y puesta en valor de subproductos. En esta línea, cobran relevancia las alternativas a los fertilizantes nitrogenados inorgánicos basadas en fuentes orgánicas, como el empleo de estiércol, purín y residuos de plantas de biogás.
Pero los problemas causados por ambos tipos de fertilizantes (orgánicos e inorgánicos) son similares: producción de gases contaminantes, eutrofización de las aguas si el manejo no es adecuado, etc.
En los últimos años, ha surgido la necesidad de ajustar las dosis de fertilizante y aplicar solo lo necesario en función de la producción esperada. De esta manera se minimizan los daños al medio ambiente a la par que se reducen los costes del agricultor. Todo ello, evitando que la producción se vea mermada por falta de nitrógeno.
A pesar de ello, los fertilizantes nitrogenados aún se utilizan en exceso en muchas zonas del mundo. Principalmente, en aquellos países con mayores rentas per cápita (países occidentales) y China.
Con el objetivo de minimizar el impacto de la actividad agrícola sobre el medio ambiente y no comprometer aún más la sostenibilidad de los agroecosistemas, deben utilizarse nuevas herramientas. Estas permitirán tomar decisiones para reducir los efectos secundarios negativos de la fertilización nitrogenada, como la producción de óxido nitroso.
Predicción de emisiones de óxido nitroso
Variables como la temperatura, la humedad y las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo influyen en el ciclo del nitrógeno de los agroecosistemas y, por tanto, en la generación de gases contaminantes. Esto hace que sea complicado predecir las emisiones originadas tras las aplicación de compuestos de nitrógeno en la agricultura.
El procedimiento más extendido consiste en realizar muestreos periódicos de gases y calcular las emisiones de forma lineal (método trapezoidal). Pese a su sencillez, este sistema no es capaz de estimar la incertidumbre o la variabilidad que puede ocurrir tras la aplicación de fertilizantes nitrogenados.
Otros métodos más novedosos, como los métodos bayesianos, se basan en probabilidades. El resultado es un abanico más amplio de emisiones posibles que ayudará a tomar decisiones para aumentar la sostenibilidad de la agricultura.
Un estudio con métodos bayesianos
En el marco de un equipo internacional de investigación, hemos realizado cuatro ensayos de campo en Gran Bretaña con dos objetivos:
- Comparar los resultados obtenidos al utilizar diferentes fertilizantes nitrogenados: urea, nitrato amónico y urea con inhibidor de hidrólisis de la ureasa (un compuesto químico que reduce la producción de gases contaminantes y, especialmente, la del amoníaco).
- Evaluar la capacidad del método trapezoidal y los métodos bayesianos para estimar emisiones de óxido nitroso.
Del total de nitrógeno aplicado, las pérdidas medias en forma de óxido nitroso supusieron un 0,60 % en el caso del nitrato amónico y un 0,29 % y un 0,26 % cuando se aplicó urea y urea con inhibidor de la hidrólisis de la urea, respectivamente.
Los métodos bayesianos predijeron con mayor precisión la incertidumbre que puede ocurrir tras aplicar fertilizantes nitrogenados. Nuestro trabajo demuestra así que estos modelos generan una información más ajustada a la realidad, previendo varios casos posibles para cada fertilizante en concreto y reduciendo la incertidumbre.
Por ello, estas herramientas serán de gran utilidad para la elección de una estrategia de fertilización nitrogenada más sostenible para la agricultura y el medio ambiente. El resultado se traducirá en menores pérdidas de nitrógeno aplicado y menores emisiones de gases contaminantes (óxido nitroso en este caso) a la atmósfera.
El siguiente paso debe ser utilizar los modelos bayesianos en condiciones climáticas y en suelos distintos a los estudiados hasta el momento. Por ejemplo, en zonas con clima mediterráneo, así como con fuentes orgánicas de nitrógeno.