El nitrógeno es un nutriente fundamental para los cultivos y su papel es clave para mantener la producción agrícola. Su uso por parte de los agricultores a través de fertilizantes nitrogenados está extendido y, además de permitir un aumento de la producción, supone un consumo elevado de energía para su síntesis (aproximadamente el 2 % del consumo de la energía global) y una fuente relevante de contaminación del agua y atmósfera cuando se aplican en exceso. Lo que hasta ahora no se había cuantificado ni valorado a gran escala era la cantidad de este nutriente que aporta a los cultivos una acción tan común como el riego. Ahora un equipo internacional de científicos en el que participan investigadores del CEIGRAM, ha cuantificado por primera vez a escala global la cantidad de nitrógeno que llega a los cultivos a través del agua de riego y la cifra es considerable.

El trabajo que se publica este mes en la revista Nature Sustainability, cifra en 13,8 millones de toneladas al año la aportación de nitrógeno que el agua de riego aporta a los cultivos a nivel mundial, un valor que equivale aproximadamente al 13% de todo el nitrógeno procedente del uso de fertilizantes en el mundo. Una fertilización que hasta ahora estaba “oculta” al no contabilizarse, en muchos casos no se tenía en cuenta a la hora de calcular la cantidad de fertilizantes adicionales que había que aportar

“El agua procedente de acuíferos, ríos y otras fuentes puede contener nitratos procedentes, entre otros procesos, de la lixiviación de fertilizantes y estiércoles de origen agroganadero . Cuando esa agua se utiliza para regar, el nitrógeno que contiene acaba incorporándose al sistema agrícola”, explica Luis Lassaleta, investigador de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas y del CEIGRAM y uno de los coautores del trabajo.

Con el objetivo de valorar el aporte de nitrógeno que deriva del agua de riego, el equipo investigador recopiló 1.325 observaciones procedentes de 104 estudios de campo y desarrolló un modelo basado en técnicas de aprendizaje automático para estimar los aportes de nitrógeno procedentes del riego a escala mundial.

Asia, el continente donde más nitrógeno llega procedente del riego

Los investigadores también analizaron las zonas del planeta en las que esta aportación es mayor, que obviamente, coincide con los lugares en los que hay mayor presencia de regadíos.

Así, si bien la media fue de una aportación de 19 kilos de nitrógeno por hectárea y año, Asia oriental, Asia meridional y el Sudeste Asiático concentran más de tres cuartas partes del nitrógeno aportado globalmente por el agua de riego.

“China encabeza la clasificación mundial, con una aportación estimada de 4,2 millones de toneladas de nitrógeno al año, seguida de India, con 2,2 millones, y Pakistán, con 1,1 millones. Estados Unidos alcanza alrededor de 0,8 millones de toneladas anuales”, explica Miguel Quemada, otro de los investigadores de la UPM que ha participado en el estudio.

Los cultivos también presentan diferencias. El arroz, el trigo y el maíz concentran conjuntamente aproximadamente el 70% del nitrógeno aportado por el riego en todo el mundo. También las hortalizas reciben una aportación de nitrógeno elevada en el riego, con una media de 38 kilos de nitrógeno, llegando a los 100 kg en algunos casos.

¿Podría reducirse el uso de fertilizantes?

Los resultados plantean una cuestión importante para la gestión de la fertilización agrícola: si el agua de riego ya está aportando nitrógeno, ¿es necesario aplicar la misma cantidad de fertilizante?

Para los investigadores, incorporar esta fuente de nitrógeno a los cálculos podría ayudar a ajustar las dosis de fertilizantes sintéticos en numerosos sistemas agrícolas y mejorar la eficiencia en el uso del nitrógeno, reduciendo la dependencia global de los fertilizantes sintéticos de 75% a un 67%, aunque las cifras podrían variar en función del tipo de cultivo, la región y las prácticas agrícolas, especialmente de riego. “Cuantificar y reconocer este aporte, que en su mayoría supone una reutilización del nitrógeno utilizado en un territorio, supone un paso significativo hacia la economía circular y la reducción de la dependencia de nuevas entradas” indica Luis Lasasaletta, “además cuantifica por primera vez a escala global este flujo dentro del ciclo global del nitrógeno”.

Una oportunidad para mejorar la eficiencia agrícola

Además, el trabajo pone de manifiesto otra realidad: si el agua que llega a los cultivos incorpora nitrógeno es porque esta se ha visto contaminada anteriormente con ese nitrógeno, muy probablemente a partir de actividades agroganaderas. Conocer esta realidad y su magnitud, puede contribuir a mejorar la comprensión de la circularidad en el ciclo de los nutrientes y a tomar decisión que mejoren la eficacia de la gestión del agua y el nitrógeno en la agricultura.

La innovación y los métodos de escalado al territorio del proyecto RAINS

Esta colaboración con João Serra y el grupo de LandCraft (Aarhus University) se asocia al trabajo realizado en la acción de innovación del proyecto Horizonte Europe RAINS en el que los investigadores de la UPM desarrollan y aplican metodologías de escalado de los flujos desde el cultivo al ciclo de nitrógeno en el sistema agroalimentario (metodología GRAFS). Esto supone un paso relevante para los esfuerzos de economía circular en el uso y reutilización de los insumos agrarios. El proyecto RAINS tiene como objetivo el desarrollo y análisis de soluciones para un manejo resiliente del agua y los nutrientes en regiones mediterráneas.