Mejora de la salud del suelo en la producción de trigo en tierras secas
Visite el sitio asociado a la Iniciativa de Estados Unidos de América, para consultar el texto en el idioma original http://www.pnwbiochar.org/case-studies/dryland-wheat/
Por Sarah Light
Resumen
El Dr. Stephen Machado, investigador de la Universidad Estatal de Oregón, quería abordar algunos de los problemas de salud del suelo en el sistema de cultivo de trigo de secano: la acidificación del suelo y los bajos niveles de materia orgánica. Decidió buscar en el biochar una posible solución. Tras realizar ensayos de campo en la estación experimental cercana a Pendleton y en el campo de un agricultor cerca de Athena, Oregón, el Dr. Machado descubrió que la aplicación de biochar a razón de 10 toneladas por acre elevaba el pH del suelo y aumentaba el rendimiento de los cultivos en casi un 30%.
Retos regionales en la producción de cultivos
Los agricultores del este de Oregón llevan cultivando trigo sin irrigación desde la década de 1880. Las escasas precipitaciones anuales hacen que, para conservar la humedad del suelo, muchos agricultores sólo cultiven una vez cada dos años. Este sistema de producción se conoce con el nombre de sistema de trigo y barbecho. Funciona así: el primer año, los agricultores plantan y cosechan una cosecha de trigo. El segundo año, los agricultores mantienen el campo en barbecho para permitir que la humedad se acumule en el suelo. El tercer año, cuando el campo vuelve a sembrarse de trigo, hay un 30% más de humedad disponible para el cultivo que la que se obtendría únicamente de las precipitaciones anuales (Schillinger y Young, 2004). Esto significa que los agricultores pueden cultivar trigo de alto rendimiento de forma fiable sin riego en una zona de precipitaciones relativamente escasas.
Stephen Machado, agrónomo del Centro de Investigación Agrícola de la Cuenca del Columbia de la Universidad Estatal de Oregón, en Pendleton, ha realizado ensayos a largo plazo con biochar. (Foto: Lynn Ketchum, Extensión OSU)
Desgraciadamente, a veces la solución de un problema lleva a otro, y cultivar cada dos años también significa que sólo la mitad de los residuos de cultivo vuelven al suelo. Además, los residuos que quedan en el campo se descomponen muy rápidamente debido a prácticas de gestión del suelo como el laboreo, que se practica en parte para reducir la evaporación y conservar el agua. Aunque muchos agricultores han reducido o dejado de labrar sus campos, los sistemas de rotación de trigo y barbecho siguen sin producir suficientes residuos para mantener los niveles de materia orgánica y carbono del suelo (Ghimire et al., 2017). Los agricultores de la región se encuentran en un aprieto, ya que si empiezan a cultivar anualmente para reponer la materia orgánica del suelo, no dispondrán de suficiente agua en el suelo para mantener el rendimiento de los cultivos. Además, las repetidas aplicaciones de fertilizantes a base de amoníaco han reducido el pH del suelo en la región, por lo que los rendimientos se ven afectados negativamente (Ghimire et al., 2017).
El barbecho (izquierda) y el trigo de invierno (derecha) son una práctica de rotación común en el interior del PNW. (Foto: Stephen Machado)
Selección del biochar adecuado
El Dr. Machado quería usar biochar como enmienda del suelo en la región porque tiene propiedades similares a la materia orgánica del suelo y repondría los niveles de carbono del suelo. Según el NRCS, un aumento del 1% en la materia orgánica del suelo aumentará tanto la retención de agua en el suelo que equivale a aplicar 25.000 galones de agua por acre. El biochar también tiene una alta capacidad de intercambio catiónico, lo que ayuda a retener los nutrientes en la zona radicular.
El Dr. Machado optó por utilizar un biochar de madera de conífera producido por John Mediema de BioLogical Carbon en Philomath, Oregón. Además de las propiedades de los biochars en cuanto a nutrientes y agua del suelo, el Dr. Machado eligió este producto porque es un biochar de pH elevado (pH 10), con lo que esperaba que ayudara a elevar el pH del suelo sin necesidad de aplicar cal.
John Mediema, de Biological Carbon, LLC, produce biochar en un aserradero de Philomath, Oregón. (Fotos: Markus Kauffman)
Evaluación sobre el terreno del biochar en el crecimiento del trigo y los guisantes
El Dr. Machado realizó ensayos de campo en el Centro de Investigación de la Cuenca del Columbia de la Universidad Estatal de Oregón, cerca de Pendleton y Athena (Oregón). Decidió establecer parcelas a largo plazo para evaluar si el efecto de la aplicación de biochar podía mantenerse durante varios años, o si era necesario aplicar biochar anualmente para ver un impacto. Las parcelas se enmendaron con 0, 5, 10, 20 y 40 toneladas de biochar por acre y luego se plantaron utilizando prácticas de gestión estándar. Los experimentos se encuentran ahora en el cuarto año.
Tabla 1. Cantidades de biochar y nitrógeno utilizadas Cantidades de biochar y nitrógeno utilizadas en los tratamientos de campo.
Tabla 2. El biochar incrementó los rendimientos de trigo y guisantes hasta tasas de enmienda de 10 toneladas/acre. Los aumentos de rendimiento se asociaron con el aumento del pH del suelo.
Machado decidió evaluar el trigo y el guisante, dos cultivos regionales ampliamente producidos, y descubrió que había un claro aumento en el rendimiento de ambos cultivos debido a la aplicación de biochar. Además, observó que las plantas de guisantes parecían más grandes, más coloridas y, en general, más sanas en las parcelas con alto contenido en biochar. No hubo diferencias visuales con las plantas de trigo, pero sí en el rendimiento. El efecto del biochar disminuyó por encima de las 10 toneladas por acre, a partir de las cuales no se observaron beneficios adicionales en el rendimiento. Esto significa que la recomendación máxima para los cultivadores regionales es de 10 toneladas de biochar por acre.
El Dr. Machado también ha observado efectos positivos en el pH del suelo con la aplicación de biochar. Para producir un cultivo sano, el pH del suelo debe mantenerse por encima de 5,5 (Hart et al., 2013). El pH inicial del suelo en el pie superior del suelo era demasiado bajo, entre 4,6 y 5. Tras las aplicaciones de biochar, el pH del suelo ha subido entre 0,2 y 0,4 unidades. Esto acerca mucho más a los agricultores a un pH saludable. El Dr. Machado está realizando análisis del suelo para evaluar el efecto del biochar en otras propiedades del suelo, a saber, el carbono del suelo, la capacidad de intercambio catiónico, los niveles de nutrientes y el potencial de retención de agua. Cuando disponga de estos resultados, tendrá una visión más completa de los efectos del biochar en los sistemas de producción de secano.
Parcelas experimentales a largo plazo cerca de Pendleton, OR. (Foto: Stephen Machado)
Próximos pasos: cargar el biochar con nitrógeno
Ahora que el Dr. Machado ha establecido que el biochar tiene un impacto positivo en la producción de cultivos en su región, quiere llevar el trabajo un paso más allá. Como el biochar es principalmente carbono, tiene una proporción muy alta de carbono y nitrógeno (C:N), alrededor de 500:1. Esto significa que los agricultores tienen que aplicar nitrógeno. Esto significa que los agricultores tienen que aplicar fertilizantes nitrogenados antes de plantar para mantener una relación C:N en el suelo que permita una actividad microbiana y una disponibilidad de nutrientes óptimas. En el este de Oregón hay grandes centrales lecheras que generan grandes cantidades de lodos de estiércol. Este residuo tiene un alto contenido en nitrógeno y, si no se gestiona adecuadamente, puede lixiviar a las aguas subterráneas. El Dr. Machado quiere aprovechar esta reserva regional de nitrógeno "cargando" el biochar con los lodos lácteos antes de aplicarlo al campo. La idea es que ese nitrógeno se adhiera al biochar, disminuyendo la relación C:N. Esto significa que los agricultores tendrán que aplicar menos fertilizantes nitrogenados en el momento de la siembra, y que habrá menos nitrógeno disponible para lixiviar de los estanques lecheros. Si tiene éxito, estará resolviendo varios problemas a la vez: la fertilidad del suelo y la protección de las aguas subterráneas.
El Dr. Machado piensa seguir utilizando el biochar. Cree que es una gran solución para mejorar la salud del suelo en la región porque permite a los agricultores resolver varios problemas a la vez. Además, puede haber oportunidades para producir biochar de madera localmente. Los bosques regionales generan recortes forestales, que se amontonan y queman. Si hubiera una forma de utilizar esos subproductos forestales para producir biochar, podrían utilizarse en las explotaciones agrícolas regionales. Aunque se requieren varios pasos para ponerlo en marcha, puede ser posible establecer este tipo de sistema de bosque a granja más adelante.
Conozca su biochar y su suelo
Los biochars y los suelos varían mucho. El Dr. Machado subraya que es importante conocer tanto la química del suelo como la del biochar antes de aplicarlo, sobre todo si se tiene un objetivo claro en mente. Si quiere aumentar el pH del suelo con biochar, tiene que aplicar un biochar de pH alto. Si quieres que tu biochar actúe como sustituto de la materia orgánica, tienes que aplicar un biochar con mayor superficie y, por tanto, con más sitios de intercambio catiónico. Aplicar el biochar incorrecto conducirá a resultados decepcionantes.
Los biochars elaborados por John Mediema a partir de diferentes materias primas tienen diferentes propiedades de enmienda. (Foto: Karl Maasdam, OSU)
Consejos para otros investigadores
Si pudiera volver a empezar, lo único que cambiaría el Dr. Machado sería el tamaño de las parcelas. Aunque es capaz de medir diferencias con su configuración actual, las parcelas de un acre simularían mejor un campo en una granja. Además, serían más fáciles de manejar utilizando equipos de campo como una cosechadora.
Referencias
Ghimire, R., Machado, S. y Bista, P.: Soil pH, Soil Organic Matter, and Crop Yields in Winter Wheat-Summer Fallow Systems, Agron. J., 109(2), 706, doi:10.2134/agronj2016.08.0462, 2017.
Hart, J. M., Sullivan, D. M., Anderson, N. P., Hulting, A. G., Horneck, D. A. y Christensen, N. W.: Acidez del suelo en Oregón: Understanding and Using Concepts for Crop Production, Servicio de Extensión de la Universidad Estatal de Oregón, 2013.
Schillinger, W. F. y Young, D. L.: Cropping Systems Research in the World's Driest Rainfed Wheat Region, Agron. J., 96(4), 1182, doi:10.2134/agronj2004.1182, 2004.
