La contaminación de las aguas subterráneas por nutrientes como resultado de fertilizantes a base de nitrógeno es un problema en muchos lugares de Europa. Los cálculos de un equipo de científicos dirigido por la UFZ han demostrado que durante un período de al menos cuatro meses al año, El nitrato puede filtrarse a las aguas subterráneas y superficiales en aproximadamente tres cuartas partes de las tierras agrícolas de Europa. Por lo tanto, la proporción de áreas en riesgo de lixiviación de nitratos es casi el doble de lo que se suponía anteriormente.

En agricultura, Los fertilizantes a base de nitrógeno a menudo no se aplican de una manera apropiada para la ubicación y el uso. Si el nivel es demasiado alto, las plantas no absorben completamente el nitrógeno. Como resultado, el exceso de nitrógeno se filtra en las aguas subterráneas y superficiales en forma de nitrato, un problema que ocurre en varios países de la UE. Por ejemplo, en 2018, el Tribunal de Justicia de la Unión Europea (TJCE) condenó a los países de la UE, incluida Alemania, por violar la Directiva de la UE sobre nitratos. El año pasado, la Comisión de la UE recordó a Alemania que implementara la decisión del TJCE.

La cantidad de nitrógeno que se aplica a través de la fertilización puede ingresar al agua subterránea y superficial como nitrato o se desnitrifica (es decir, se convierte en nitrógeno molecular y óxidos de nitrógeno y se libera al aire) depende de entre otras cosas, sobre procesos complejos en el suelo. Un equipo de investigadores de UFZ y socios estadounidenses liderados por el hidrólogo Dr. Rohini Kumar ahora han analizado con más detalle qué procesos determinan el destino del exceso de nitrógeno. La atención se centra en los procesos hidrológicos y biogeoquímicos en la zona de las raíces (es decir, el área que se extiende desde la superficie del suelo hasta una profundidad de un metro). "La zona de la raíz es la parte más dinámica y activa del subsuelo, donde la humedad del suelo, la evaporación y las fases seca / húmeda tienen un efecto prominente, ", dice Kumar. Actúa como un filtro hidroclimático y biogeoquímico entre la superficie y las capas subsuperficiales más profundas.

La vulnerabilidad de las tierras agrícolas a la lixiviación de nitratos se ha descrito hasta ahora utilizando información estática sobre el uso de la tierra, suelos y la topografía del paisaje, combinado con la precipitación media y los niveles de agua subterránea, sin tener en cuenta su variabilidad temporal. "Sin embargo, las precipitaciones y las temperaturas cambian a diario. Esto afecta la evaporación y el agua del suelo y, en última instancia, el tiempo de retención y el transporte de agua a capas más profundas. Valores medios, como se usa para describir la condición estática, son, por tanto, menos apropiados desde la perspectiva actual, "explica Kumar. Por lo tanto, los investigadores utilizan un enfoque dinámico para calcular cuánto tiempo podría permanecer el nitrato disuelto en la zona de la raíz antes de que se filtre a niveles más profundos. Combinan el mHM (modelo hidrológico de mesoescala) desarrollado en la UFZ con cálculos de la cambio de la retención de agua y nitrato en la zona de la raíz, así como la desnitrificación. Con la ayuda del mHM, los científicos pueden simular la distribución espacio-temporal de la dinámica hidrológica, así como la dinámica de transporte que se produce en la zona de las raíces en toda Europa hasta el día de hoy durante los últimos 65 años.

Con el nuevo enfoque, los investigadores de la UFZ concluyen que durante al menos cuatro meses al año, casi el 75% de las tierras agrícolas de Europa es vulnerable a la lixiviación de nitratos en las aguas subterráneas y superficiales. Si se utiliza el enfoque estático, esta proporción es solo del 42%. "Debido a que la dinámica espacio-temporal del transporte por agua no se ha tenido en cuenta en la evaluación de la vulnerabilidad de delimitar las zonas vulnerables a los nitratos, la extensión espacial de las áreas vulnerables a los nitratos está muy subestimada, ", concluye el coautor e hidrogeólogo de la UFZ, el Dr. Andreas Musolff. Esto preocupa, entre otros, áreas en el este y noreste de Alemania, la península ibérica, y algunos países de Europa del Este.

Según los investigadores de UFZ, Los nuevos hallazgos podrían ayudar mejor a la gestión de riesgos del nitrógeno en la agricultura. "Los agricultores podrían utilizar la información más precisa para ajustar con mayor precisión sus regímenes de fertilizantes, asegurando así que la menor cantidad posible de nitrato esté presente en el suelo durante los meses particularmente críticos, ", dice Musolff. Esto evitaría que más nitrato ingrese a las aguas subterráneas y superficiales". Este estudio que se centra en la zona del suelo es un punto de partida para una evaluación integral de riesgos de las cargas de nitratos en las aguas subterráneas y superficiales. Será seguido por más investigaciones sobre el transporte y la desnitrificación en el subsuelo, las aguas subterráneas y las aguas superficiales, "dice Kumar.