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 CO₂ , el 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 (N₂ O) emisiones en los sistemas agrícolas del medio oeste de EE. UU.:la temporada de no crecimiento.

"Las emisiones de óxido nitroso de los suelos agrícolas se han estudiado principalmente durante la temporada de crecimiento. Investigaciones anteriores muestran que la temporada de no crecimiento N₂ Las emisiones de O pueden contribuir hasta un 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, el 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 N₂. Emisiones de O en el Medio Oeste. Específicamente, analizaron los factores climáticos y ambientales que contribuyen a N₂ Emisiones 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 N₂ Emisiones 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 en la U de I.

En primer lugar, los investigadores encontraron que la temporada de no crecimiento en el Medio Oeste representaba una amplia gama de N₂ anuales. Emisiones 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 N₂ Las 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 principal que condujo al aumento del N₂ de la temporada sin crecimiento. Emisiones 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 N₂ O 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 congelamiento y descongelamiento, lo que podría amortiguar los picos que ocurren actualmente bajo 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 N₂ anual. Las emisiones de O a escala regional, y también pueden reducir la lixiviación de nitrógeno", dice la coautora del estudio Ziyi Li, investigadora 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 N₂ Emisiones de O.

"La conclusión es que ahora tenemos un método muy preciso para estimar N₂ Emisiones 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 N₂ anual. Emisiones de O", dice Jin.

El estudio se publica en Meteorología Agrícola y Forestal . + Explora más

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