Detrás de cada plato de arroz hay un suelo encharcado en el que el nitrógeno –el nutriente que más condiciona la cosecha y el componente principal de los fertilizantes– cambia de manos sin descanso entre las plantas, los microbios y la atmósfera. El calentamiento global amenaza con alterar ese equilibrio: cuando las temperaturas suben, el arroz absorbe más nitrógeno, pero el suelo también lo pierde más deprisa en forma de gases.
Un experimento de campo de tres años realizado en Corea del Sur ha comprobado que los arrozales inundados pueden compensar en parte esa fuga: redirigen el nitrógeno hacia formas más estables, atrapadas dentro de los agregados del suelo y adheridas a las partículas minerales. El trabajo, dirigido por Pil Joo Kim, de la Universidad Nacional de Gyeongsang, se ha publicado en la revista Nitrogen Cycling (1).
Tres años de campo en Corea
Para averiguar qué ocurre bajo un clima más cálido, el equipo ha instalado en un arrozal templado de Corea del Sur unas cámaras de techo abierto –cilindros de acero de 5,3 metros de diámetro y 3 de altura, cubiertos con una lámina transparente y con el techo perforado para que entren la lluvia y el viento–. Cada grupo de cámaras ha recreado un escenario distinto: el clima actual, un aumento de 2 °C y ese mismo aumento combinado con 200 partes por millón adicionales de dióxido de carbono.
El calentamiento no hace desaparecer sin más el nitrógeno de los suelos arroceros: cambia su destino y la seguridad con la que se almacena
PIL JOO KIM, Universidad Nacional de Gyeongsang
“El calentamiento no hace desaparecer sin más el nitrógeno de los suelos arroceros: cambia su destino y la seguridad con la que se almacena”, ha resumido Pil Joo Kim, autor de correspondencia del estudio. Su equipo ha medido durante tres campañas la absorción de nitrógeno por las plantas, las emisiones de óxido nitroso, las distintas fracciones de nitrógeno del suelo, sus firmas isotópicas, los aportes de las raíces y la abundancia de genes microbianos ligados a la fijación biológica del nutriente.
El nitrógeno es imprescindible para el crecimiento de los cultivos, pero los científicos todavía saben poco sobre cómo le afectarán el calor y el exceso de dióxido de carbono en los arrozales inundados, un ecosistema peculiar: bajo el agua falta oxígeno, la nitrificación se frena y el nutriente se acumula sobre todo en forma de amonio, que es la que absorbe la planta.
Las parcelas se han cultivado tres años seguidos con la variedad japónica Sae-ilmi y la dosis de abonado recomendada en el país. El escenario simulado no es caprichoso: para finales de siglo, en una trayectoria de emisiones intermedia, el IPCC proyecta unas 600 partes por millón de dióxido de carbono en la atmósfera y un calentamiento medio global de entre 1,5 y 2 °C. En Asia y África, donde el arroz es un alimento básico, el crecimiento de la población presionará aún más la producción.
El nitrógeno se refugia en agregados
El calentamiento simulado ha aumentado la absorción de nitrógeno del arroz y ha elevado las emisiones de óxido nitroso, señal de que el ciclo se acelera y de que hay más nutriente disponible durante la campaña. El óxido nitroso es un potente gas de efecto invernadero y, además, supone la fuga de un recurso valioso: en el tratamiento que sumaba calor y dióxido de carbono, esas pérdidas han llegado a multiplicarse por diez respecto al clima actual.
El calentamiento acelera al mismo tiempo la pérdida de nitrógeno y favorece la estabilización del nitrógeno procesado por los microbios en fracciones protegidas del suelo
“El calentamiento acelera al mismo tiempo la pérdida de nitrógeno y favorece la estabilización del nitrógeno procesado por los microbios en fracciones protegidas del suelo”, concluye el estudio. Pese a esas salidas, el nitrógeno total del suelo se ha mantenido o incluso ha aumentado en los dos escenarios futuros. Lo que ha cambiado es el reparto: la cantidad atrapada dentro de los agregados –los grumos de tierra que funcionan como cajas fuertes– ha crecido de forma sustancial con calor y con calor más dióxido de carbono.
Esos depósitos protegidos limitan el acceso de los microbios y de sus enzimas a la materia orgánica, de modo que el nitrógeno permanece más tiempo en el suelo. El unido a las partículas de limo y arcilla apenas ha variado en cantidad, pero sí su firma isotópica: muestra el patrón característico que dejan los microorganismos cuando procesan el nutriente una y otra vez.
Los investigadores han detectado además un aumento significativo del gen nifH, el marcador más utilizado para identificar a los microorganismos capaces de fijar el nitrógeno del aire. La proporción entre ese gen y los genes 16S rRNA del conjunto de bacterias también ha subido, lo que indica que los fijadores han ganado peso dentro de la comunidad bacteriana del suelo.
El propio equipo advierte de que contar genes no equivale a medir la fijación real de nitrógeno. Harán falta experimentos adicionales con trazadores isotópicos para confirmar si esa vía biológica aporta de verdad nitrógeno nuevo a la parcela en un clima más cálido.
Consecuencias para el cultivo del arroz
El dióxido de carbono no ha reforzado de manera constante los efectos del calor. En algunos casos, el tratamiento combinado ha reducido la absorción de nitrógeno por la planta respecto al de solo calentamiento. Los autores proponen una explicación: con más dióxido de carbono los estomas –los poros de la hoja por los que la planta transpira– se abren menos, la transpiración enfría peor el cultivo y aumenta el estrés por calor, lo que anula parte del beneficio teórico del gas.
Comprender estas vías podría ayudarnos a desarrollar estrategias de gestión del nitrógeno más resilientes al clima para la producción de arroz
PIL JOO KIM, Universidad Nacional de Gyeongsang
“Comprender estas vías podría ayudarnos a desarrollar estrategias de gestión del nitrógeno más resilientes al clima para la producción de arroz”, ha señalado Kim. Los resultados apuntan a medidas concretas para proteger la fertilidad del suelo: mantener aportes moderados de carbono orgánico, optimizar el manejo de la inundación, favorecer a los microorganismos fijadores y evitar las prácticas que rompen los agregados.
El estudio subraya que la gestión futura del nitrógeno no puede fijarse solo en cuánto entra y cuánto sale de la parcela, sino también en cómo el cambio climático lo redistribuye entre tres compartimentos: el disponible para la planta, el vulnerable a las pérdidas y el que queda protegido dentro del suelo.
Los autores recuerdan también las limitaciones del ensayo: solo se han utilizado dos parcelas por tratamiento, por el elevado coste de construir y mantener las cámaras durante varias campañas. Los resultados deben considerarse indicativos y habrá que comprobarlos en otros tipos de suelo, en otras regiones arroceras y bajo condiciones climáticas distintas.
Referencias
- (1) Warming reshapes nitrogen partitioning and stabilization pathways in flooded rice soils. Nitrogen Cycling.
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