Nuevos métodos de gestión, conceptos de tratamiento y herramientas de apoyo a las decisiones para una agricultura sostenible
A fin de alimentar a una población en constante crecimiento, se han generalizado los métodos de cultivo intensivo, que incluyen el uso generalizado de fertilizantes y plaguicidas. Algunos de los efectos adversos de estas prácticas son el aumento de los gases de efecto invernadero (GEI), como el óxido nitroso, el dióxido de carbono y el metano; la contaminación de las masas de agua por agroquímicos y nutrientes; y la degradación de los suelos por la pérdida de materia orgánica y biodiversidad. El equipo del proyecto financiado con fondos europeos INSPIRATION (Managing soil and groundwater impacts from agriculture for sustainable intensification) ha realizado algunos avances científicos relevantes para abordar estos efectos. «Ahora comprendemos mejor la manera en la que la interacción entre los procesos hidrogeológicos, hidrogeoquímicos y de uso del suelo afectan a las concentraciones de GEI en aguas subterráneas a escala de cuenca hidrográfica», comenta Steven Thornton, coordinador del proyecto en la Universidad de Sheffield, la entidad anfitriona del proyecto. En INSPIRATION lograron identificar condiciones específicas en los acuíferos en las que estos nutrientes pueden transformarse en óxido nitroso, dióxido de carbono y metano, y entrar en la atmósfera. Esta información tiene un gran valor para cuantificar y gestionar las emisiones regionales de GEI.
Conceptos de tratamiento
Como Red de formación innovadora Marie Skłodowska-Curie, el proyecto estuvo integrado por a quince investigadores noveles multidisciplinares que realizaron estudios de laboratorio, de campo y de modelización para experimentar, muestrear, supervisar y evaluar soluciones tecnológicas, tanto a escala agrícola como de cuenca hidrográfica. El drenaje de las explotaciones agrícolas contamina las aguas superficiales y subterráneas con compuestos de nitrógeno y fósforo, por lo que el equipo de INSPIRATION desarrolló conceptos de tratamiento mediante el empleo de diferentes materiales naturales (como, por ejemplo, zeolita, virutas de madera y compost) para retener esta escorrentía de nutrientes. En este contexto, se probaron diferentes mezclas de nutrientes y de los materiales naturales descritos anteriormente en experimentos de adsorción por afinidad en lotes o en columna para encontrar la mejor combinación de permeabilidad, adsorción y vida útil. A continuación, el equipo diseñó una solución para un supuesto de drenaje en una granja lechera. También se estudiaron los materiales de desecho para su uso en sistemas de drenaje del suelo a fin de capturar fósforo, reciclarlo y emplearlo en el suelo como fertilizante, lo que proporciona una solución sostenible para mitigar los efectos de los nutrientes en el agua, al tiempo que se reduce el uso de fertilizantes minerales. Además, se desarrolló un biosensor para supervisar la restauración de suelos degradados por la contaminación de metales pesados. «Esta innovación permite cuantificar la biodisponibilidad de metales en el suelo, lo cual constituye un indicador de la salud edáfica más apropiado que las concentraciones químicas totales. Al identificar las concentraciones de metales tóxicos para los microorganismos edáficos, los propietarios de tierras pueden tomar medidas correctivas» comenta Thornton. Los suelos con metales pesados se mezclaron con biocarbón, que adsorbe estos compuestos y reduce su biodisponibilidad para los microorganismos y mejora así las funciones del suelo. Las pruebas corroboraron el rendimiento del biosensor en el seguimiento de la restauración edáfica.
Apoyo a la toma de decisiones
A fin de ayudar en la selección de material de origen local para tratar los excedentes de nutrientes en el agua de drenaje de las granjas lecheras, se desarrolló una herramienta de acceso abierto denominada FarMit, que incluye una base de datos con setenta y cinco materiales evaluados según criterios de rendimiento y coste. Esta herramienta se probó satisfactoriamente en Bélgica, Irlanda y los Estados Unidos en diferentes supuestos de prácticas agrícolas y nutrientes. «La herramienta mejora la mitigación de la contaminación en la fuente, permite reutilizar el material disponible localmente y reduce los costes de funcionamiento y transporte», comenta Thornton. También se concibió un marco de modelización y de apoyo a las decisiones para cuantificar los efectos de diferentes técnicas de gestión en función de indicadores como, por ejemplo, el rendimiento del cultivo, el contenido edáfico de carbono orgánico y las pérdidas de nitrógeno. La herramienta permite evaluar los compromisos de la gestión para maximizar la producción sostenible y, al mismo tiempo, minimizar los impactos ambientales. Thornton explica: «Este enfoque es innovador, ya que tradicionalmente los indicadores se evalúan por separado. Además, el nuevo marco funciona a diferentes escalas y puede evaluar la productividad agrícola, la calidad del suelo y la protección del medio ambiente en toda Europa para diferentes combinaciones de cultivos, suelo y clima». La investigación, las técnicas y las herramientas de INSPIRATION respaldan las principales iniciativas legislativas y políticas de la Unión Europea, especialmente la Directiva Marco del Agua, y otras sobre nitratos, aguas subterráneas, el uso sostenible de plaguicidas, el Pacto Verde Europeo y la Estrategia temática para la protección del suelo. Estas requieren que los Estados miembros adopten medidas para proteger, restaurar y garantizar el uso sostenible de los recursos naturales a largo plazo.
Palabras clave
INSPIRATION, suelo, agricultura, carbono, nitrógeno, polutantes orgánicos, gases de efecto invernadero, aguas subterráneas, drenaje, nutriente, fertilizante, marco de apoyo a las decisiones, granja lechera, biosensor