El programa de optimización de la gestión de nutrientes aborda los desafíos multiobjetivo dentro del sistema alimentario, incorporando el concepto de desarrollo agrícola verde (AGD). En la consecución de AGD, la calidad tanto del entorno de vida humano (habitación) como del entorno natural (incluido el agua, el aire y el suelo) adquieren gran importancia.

Sin embargo, cuando la gestión de nutrientes tiene como objetivo proteger simultáneamente el suelo, el agua y la atmósfera, pueden surgir conflictos. Estos conflictos a menudo resultan de la complicada interacción entre las medidas dirigidas a la pérdida de aire o agua y los ajustes necesarios que se requieren en diferentes áreas espaciales. Sin embargo, falta una gestión optimizada de los sistemas agrícolas y ganaderos que utilicen una zonificación multiobjetivo.

El profesor asociado Wenqi Ma de la Universidad Agrícola de Hebei y el profesor Lin Ma del Centro de Investigación de Recursos Agrícolas del Instituto de Genética y Biología del Desarrollo de la Academia China de Ciencias, así como sus equipos de investigación, tomaron la cuenca de Baiyangdian como un caso de estudio típico para establecer un -método de zonificación objetiva y exploró el enfoque óptimo de gestión de nutrientes para la transformación verde de la agricultura en cuencas.

El estudio ha sido publicado en Frontiers of Agriculture Science and Engineering .

Utilizando el modelo NUFER (flujos de nutrientes en las cadenas alimentarias, medio ambiente y uso de recursos), los investigadores cuantificaron los umbrales de estos indicadores ambientales y determinaron los niveles actuales de emisiones ambientales en la cuenca de Baiyangdian. Analizaron diferentes escenarios y su potencial para reducir los impactos ambientales, realizando así AGD.

El estudio consideró una variedad de indicadores ambientales que impactan directamente la salud humana, la producción de bienes de alta calidad y las características ambientales. Identificó cuatro indicadores específicos, a saber, la volatilización del amoníaco, el exceso de nitrógeno, la capacidad de carga del suelo y las áreas ecológicas de la línea roja, que son fundamentales para optimizar los sistemas de cultivo y ganadería.

Una correlación entre las emisiones de amoníaco y las PM_2,5 se estableció mediante la utilización de un análisis de regresión ponderado geográficamente. El umbral de volatilización del amoníaco se calculó además según la densidad de población. El excedente de nitrógeno en la cuenca se determinó superponiendo los mapas de cuadrícula que representan la pendiente y la distancia del río en la cuenca de Baiyangdian. El valor umbral del excedente de nitrógeno está determinado por el valor del nitrógeno en la cuenca y el valor crítico de escorrentía o lixiviación en la zona vulnerable a los nitratos dentro del condado.

La capacidad de carga del suelo se refiere a la proporción entre el nitrógeno excretado por el ganado y el nitrógeno cosechado por los cultivos de la zona. El valor crítico se produce cuando el nitrógeno excretado por el ganado y el nitrógeno cosechado por los cultivos alcanzan un equilibrio. Luego, de acuerdo con la comparación entre la situación actual y el valor umbral, las áreas que excedieron el umbral se clasificaron como altas, mientras que las áreas que estaban por debajo del valor umbral se clasificaron como bajas. Las áreas se dividieron en ocho categorías, cada una de las cuales representa una combinación única de los tres indicadores, junto con un área de línea roja ecológica.

Para explorar formas de optimizar la gestión de nutrientes, se desarrollaron tres escenarios para evaluar posibles reducciones de emisiones:(1) CS, el escenario de la situación actual en el que se realizó una evaluación integral de los indicadores ambientales en la cuenca de Baiyangdian basada en datos estadísticos; (2) UT, la tecnología de gestión unificada altamente recomendada por el gobierno en la que toda la región adopta el modelo de integración de la agricultura y la ganadería, promovido principalmente por el estado, para facilitar el reciclaje de nutrientes en los sistemas agrícola-ganadero, con el objetivo de reducir el aporte de nutrientes. requisitos y promover el reciclaje eficiente de nutrientes; y (3) ZM, una aplicación de tecnología de gestión basada en la gestión de partición de zonificación que se basa en la política unificada, se emplean tecnologías de reducción de emisiones específicas para una gestión óptima específica de la zona en función de las características distintivas de cada zona.

Según los resultados, se puede ver que después de implementar UT, la proporción de condados dentro de distritos seguros aumentó del 8% al 21%, mientras que la zona de alto riesgo (zona doble alto) solo disminuyó menos del 6%. Siguiendo con una mayor aplicación de ZM, más del 55 % de los condados de la cuenca de Baiyangdian han logrado emisiones más respetuosas con el medio ambiente, y los tres indicadores se encuentran dentro de los valores umbral.

Sin embargo, todavía hay algunas zonas que superan el umbral de seguridad. En concreto, el 10,5% de los condados siguen teniendo elevadas emisiones de amoníaco, el 18,4% tienen un elevado excedente de nitrógeno y el 15,8% tienen ambos. El enfoque de optimización de la gestión zonal multiobjetivo fue más útil para lograr las emisiones verdes ambientales de los sistemas de cultivo y ganadería en las cuencas.

Este enfoque sistémico no sólo proporciona una manera efectiva de abordar los desafíos en la cuenca de Baiyangdian, sino que también ofrece una manera potencial de enfrentar los desafíos actuales en los sistemas agrícolas en China y, por lo tanto, ayudar al país a transformarse hacia sistemas agrícolas más amigables con el medio ambiente. La agricultura transformada de esta manera puede proteger los recursos naturales, reducir la contaminación y mejorar la eficiencia en el uso de los recursos, manteniendo al mismo tiempo la seguridad alimentaria.