El óxido nitroso puede ser mucho menos abundante en la atmósfera que el dióxido de carbono, pero como gas de efecto invernadero, es un desastre. Con una potencia 300 veces mayor que el CO2el potencial de calentamiento del óxido nitroso, especialmente a través de la agricultura, exige atención.
Los investigadores de la Universidad de Illinois y la Universidad de Minnesota están respondiendo a la llamada. En un nuevo estudio, documentan un período de tiempo pasado por alto pero crucial para el óxido nitroso (N2O) emisiones en los sistemas agrícolas del medio oeste de EE. UU.: la temporada sin crecimiento.
«Las emisiones de óxido nitroso de los suelos agrícolas se han estudiado principalmente durante la temporada de crecimiento. Investigaciones anteriores muestran N fuera de la temporada de crecimiento2Las emisiones de O pueden contribuir hasta el 70-90 % de las emisiones anuales en algunos años, pero no está claro qué tan preciso es ese rango para el Medio Oeste o qué procesos y prácticas de gestión contribuyen a esas emisiones en el otoño y el invierno», dice Yufeng Yang, autor principal del estudio y estudiante de doctorado en la U de M.
Yang y sus coautores utilizaron un modelo de simulación por computadora conocido como ecosys para determinar los puntos calientes y los «momentos calientes» para N2Emisiones de O en el Medio Oeste. Específicamente, descifraron los factores climáticos y ambientales que contribuyen a N2Emisiones de O condado por condado durante las temporadas de no crecimiento entre 2001 y 2020. También analizaron los efectos del momento de la aplicación de fertilizantes y los inhibidores de la nitrificación.
«Este estudio de validación demuestra que el modelo ecosys puede simular de forma realista N2Emisiones de O de los suelos agrícolas en la temporada de no crecimiento. Significa que ahora tenemos una forma sólida de cuantificar las contribuciones de las variables ambientales y el momento de la aplicación de nitrógeno a este importante gas de efecto invernadero», dice el coautor del estudio Kaiyu Guan, profesor asociado en el Departamento de Recursos Naturales y Ciencias Ambientales y director fundador de la Centro de Sostenibilidad de Agroecosistemas de la U of I.
Primero, los investigadores encontraron que la temporada de no crecimiento en el Medio Oeste representaba una amplia gama de N anual2Emisiones de O: 6 a 60%. La variación podría atribuirse a las diferencias a nivel de condado, con niveles de emisión divergentes para los condados en los extremos sureste y noroeste de la región.
Por contexto, suelo N2Las emisiones de O son el resultado de procesos microbianos que convierten el nitrógeno de una forma a otra. Las condiciones ambientales, como la cantidad de humedad y oxígeno en el suelo, la temperatura del suelo o la cantidad de nieve acumulada en la superficie del suelo, afectan la cantidad y la rapidez con que los microbios pueden metabolizar el nitrógeno, así como la capacidad de los productos de nitrógeno gaseoso para ser liberado a la atmósfera.
El modelo ecosys detectó estos impulsores ambientales en toda la región, destacando mayores emisiones en los condados con más de 12 pulgadas de precipitación en la temporada de no crecimiento. Pero los investigadores buscaron aún más detalles para explicar el patrón.
«La congelación más intensa causada por la disminución de la temperatura del aire fue el factor dominante que condujo al aumento del N en la temporada sin crecimiento2Emisiones de O en el sureste del Medio Oeste. En el noroeste, el aumento de las precipitaciones y el aumento de la temperatura del aire durante los ciclos de descongelación fueron los factores clave que mejoraron la temporada de no crecimiento N2Oh producción», dice Yang.
Sin embargo, la perspectiva a largo plazo para estas diferencias regionales puede cambiar bajo un clima cambiante. Yang simuló escenarios climáticos futuros y encontró menos congelación y descongelación, lo que podría amortiguar los picos que ocurren actualmente en estas condiciones.
El equipo también encontró que los efectos del momento de la aplicación de fertilizantes nitrogenados también variaban según el condado. En general, las emisiones fueron mayores con la aplicación de otoño que con la aplicación de primavera.
«Los resultados sugieren que cambiar la aplicación de otoño a la aplicación de primavera y aplicar inhibidores de nitrificación en cualquier momento puede reducir en gran medida el N anual2O a escala regional, y también puede reducir la lixiviación de nitrógeno», dice el coautor del estudio, Ziyi Li, investigador doctoral que estudia con Guan en la U de I.
Pero ese efecto no era universal. Los campos en el oeste del área de estudio vieron menos emisiones con la aplicación de otoño.
«Los científicos siempre sugieren cambiar a la aplicación de fertilizantes de primavera, pero no es una historia en blanco y negro. Nuestro modelo permite a los agricultores recibir recomendaciones específicas para sus campos», dice Zhenong Jin, autor correspondiente, líder del proyecto y profesor asistente en Digital Agriculture. Grupo en la U de M.
Los investigadores dicen que el modelo podría usarse para evaluar los efectos de estrategias de manejo adicionales, como cultivos de cobertura y labranza cero, en N2emisiones de O.
«La conclusión es que ahora tenemos un método muy preciso para estimar N2Emisiones de O a escala de condado en el Corn Belt. Hemos subestimado la temporada de no crecimiento, pero resulta ser una parte bastante significativa del N anual.2emisiones de O», dice Jin.
El Departamento de Recursos Naturales y Ciencias Ambientales se encuentra en la Facultad de Ciencias Agrícolas, del Consumidor y Ambientales de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign.
