Eutrofización y pérdidas de nitrógeno asociadas a la fertilización nitrogenada en el cultivo de lechuga

Debido a la creciente conciencia ambiental de los consumidores, se requiere un conocimiento más profundo sobre los impactos ambientales de las actividades agrícolas habituales (Mourad et al., 2007). Se espera que la agricultura sea competitiva para producir alimentos de alta calidad en cantidades suficientes, pero que además sea sostenible (Commission of the European Communities, 1999; UN-DSD, 2000). Así, las empresas, pueden mejorar su competitividad en el mercado, ya que, el conocimiento de los impactos ambientales derivados de un producto, constituye una herramienta de diferenciación de dicho producto valorada por los consumidores que, a su vez, son conscientes de la problemática ambiental y de las diferencias entre productos originados de forma más respetuosa con el medio ambiente. De esta manera, los consumidores pueden optar por productos más sanos y menos contaminantes.

El nitrógeno forma parte de los elementos esenciales para el crecimiento de las plantas y con frecuencia es el nutriente más limitante en la mayoría de los suelos agrícolas. Sin el aporte de fertilizantes nitrogenados no hubiese sido posible el incremento en la producción de los cultivos en la agricultura moderna. Pero el impacto del nitrógeno derivado de su uso excesivo en la agricultura es cada vez más preocupante. La aplicación excesiva de fertilizantes nitrogenados es una práctica común para asegurar la disponibilidad del elemento pero no es sostenible desde el punto de vista medioambiental. Por tanto, se ha de encontrar el equilibrio entre la aplicación de nitrógeno a los cultivos y la conservación al medioambiente (Suárez-Rey y Romero-Gámez, 2014). Además de las Pérdidas de N, uno de los efectos a tener en cuenta es la Eutrofización, debida a un alto nivel de nutrientes (nitrógeno y fósforo) en el medio acuoso, que pueden favorecer un rápido crecimiento de algas y un agotamiento del contenido de oxígeno, desapareciendo cualquier tipo de vida aeróbica.

Por todo ello, es necesario realizar un análisis objetivo y evaluar los respectivos procesos productivos e impactos ambientales que éstos ocasionan a lo largo de su ciclo de vida. El análisis del ciclo de vida, ACV, es un proceso objetivo que permite evaluar las cargas ambientales asociadas a un producto, y determinar el impacto que el uso de recursos y los vertidos producen en el medio ambiente. La principal función del ACV es la de brindar soporte para tomar las decisiones que se relacionan con la producción de un cultivo y más específicamente, la de conocer las posibles consecuencias ambientales relacionadas con la producción y uso del cultivo. Además, permite evaluar y llevar a la práctica estrategias de mejora ambiental.

El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de diferentes dosis de fertilización nitrogenada en los sistemas de producción de lechuga existentes en el área mediterránea, sobre la eutrofización y pérdidas de nitrógeno a la atmósfera y al medio acuoso.

En España, la lechuga (Lactuca sativa L.) es un cultivo que se produce durante todo el año y en diferentes sistemas de cultivo (Maroto et al., 2000; Sábada et al., 2010) y es uno de los cultivos hortícolas de hoja de mayor importancia por su elevada producción y exportación. Se han estudiado cuatro sistemas de cultivo representativos de la producción de lechuga en el área mediterránea: invernadero de plástico en el norte de España (INV), acolchado plástico combinado con agrotextil en el sur de España (AC+AG), acolchado plástico en el sur de España (AC) y cultivo convencional al aire libre en el sur de España (AL). Los datos de los sistemas AC+AG, AC y AL fueron recogidos directamente de las prácticas agrícolas realizadas en las explotaciones experimentales de referencia. Para los datos del invernadero de plástico se consideraron estudios estadísticos de invernaderos comerciales. Los datos locales relativos a las prácticas agrícolas realizadas en el sur de España, se obtuvieron en parcelas experimentales situadas en el IFAPA Centro Camino de Purchil, localizado en la Vega de Granada (Latitud: 37º 10’ 21’’N; Longitud: 3º 38’ 10’’; Altitud: 600 m). El riego fue por goteo automatizado con emisores integrados en línea.

La metodología ambiental empleada para el cálculo de las cargas ambientales derivadas de la fertilización nitrogenada del cultivo de lechuga fue el Análisis de Ciclo de Vida (ACV). Se realizaron las fases de clasificación y caracterización que define la norma ISO 14040 (2006). La unidad funcional (UF) fue definida como 1 tonelada de peso fresco comercial de lechuga. En primer lugar se realizó un Análisis del Inventario del Ciclo de Vida. Este inventario consiste en cuantificar los consumos de materias primas y energía junto con todos los residuos sólidos, emisiones a la atmósfera y vertidos al agua derivados del proceso de fertilización de cada uno de los cuatro sistemas de cultivos estudiados. Se tuvieron en cuenta las cantidades totales de nitrógeno (N), fósforo (P₂O₅) y potasio (K₂O) añadidas en todos los sistemas de producción de la lechuga, así como el consumo de agua de riego y las emisiones de amoniaco (NH₃) y monóxido de dinitrógeno (N₂O) al aire y lixiviación de nitratos (NO₃) al agua (tabla 1).

En este estudio se evaluó el efecto de seis dosis de nitrógeno (N): 0%, 25%, 50%, 100% (dosis óptima), 125% y 150%. Los indicadores y categorías de impacto que se han considerado para el análisis de ciclo de vida de la lechuga, han sido: Eutrofización, EU (kg de PO₄^2- equivalente) y Pérdidas de Nitrógeno al aire y al agua (N₂O-N y NH₃-N al aire y NO₃-N al agua, en g).

Los valores absolutos de eutrofización y pérdidas de nitrógeno (NO₃-N al agua y N₂O-N y NH₃-N al aire) para cada sistema de producción de lechuga y para las diferentes dosis de nitrógeno evaluadas, se muestran en la tabla 2. Las mayores cargas medioambientales se observaron para la dosis de 150% N para todos los sistemas de cultivos estudiados. Estas cargas fueron un 31% superior para las pérdidas de nitrógeno al aire y al agua, respecto a la dosis óptima de N, en todos los sistemas de cultivo. En la eutrofización y para el tratamiento 150% N, se encontraron cargas de un 36% al aire libre, 33% en invernadero y 31% en los tratamientos semiprotegidos (AC y AC+AG) superiores respecto a la dosis óptima. Para dosis crecientes de N, se incrementa su contribución a un mayor impacto para todas las categorías, con las cargas de impacto más altas en NO₃-N al agua y NH₃-N y N₂O-N al aire.

Todos estas cargas se debieron a las emisiones producidas durante la fabricación de los fertilizantes empleados y a las pérdidas por lixiviación de nutrientes (principalmente nitratos) como consecuencia del uso de un sistema de riego abierto (sin recirculación) y a las emisiones al aire y al agua. Por tanto, se deberá optimizar un manejo y uso más eficiente de los fertilizantes (Cowell, 1998), evitando la aportación en exceso de agua y fertilizantes; con ello, además, se aumenta el aprovechamiento de un recurso escaso como es el agua. El uso de sistemas de recirculación del agua de drenaje es una alternativa que permitiría reducir el impacto, ya que, cuando el agua de drenaje es reutilizada se descargan menos sustancias minerales, lo que se traduciría en un menor uso de agua y fertilizantes (Nienhuis et al., 1996).

Cuando la dosis de nitrógeno se redujo un 50% y un 75% respecto de la dosis óptima, el impacto ambiental producido en la eutrofización y pérdidas de nitrógeno (NO₃-N al agua y N₂O-N y NH₃-N al aire) disminuye (tabla 2). En la eutrofización se redujo el impacto en un 71% en los sistemas AC, AC+AG y AL y hasta un 75% en el cultivo bajo invernadero, con una dosis de 25% N respecto del 100% de N. La categoría pérdidas de N disminuyeron hasta un 72%, cuando la dosis de N se redujo un 75% respecto de la dosis óptima. Por tanto, este estudio demuestra que la cantidad de fertilizante nitrogenado aplicado se puede ajustar, con el fin de reducir el impacto ambiental generado por las altas dosis aplicadas.

Cuando se reducen la dosis de nitrógeno respecto de la dosis óptima, el impacto ambiental producido durante el proceso de fertilización disminuye. Por tanto, se deberá considerar, una reducción y optimización de las dosis de fertilizantes nitrogenados.

La metodología de Análisis de Ciclo de Vida ha demostrado ser una herramienta útil para identificar y cuantificar los riesgos medioambientales que conlleva un manejo inadecuado de la fertilización en los diferentes sistemas de producción del cultivo de lechuga, y ha permitido comparar distintos manejos con diferentes dosis de nitrógeno, identificando los de mayor impacto.

Agradecimientos

Esta investigación ha sido financiada por el Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA) a través del proyecto RTA2008-00081-C05-05, IFAPA y fondos FEDER.

Referencias bibliográficas

• Commission of the European Communities. (1999). Directions towards sustainable agriculture. COM (1999) 22 final. Commission of the European Communities, Brussels.
• Cowell, S.J. (1998). Environmental Life Cycle Assessment of Agricultural Systems: Integration Into Decision-Making. Ph. D. thesis, University of Surrey, Guildford.
• Nienhuis, J.K.; Vreede, P.J.A.d.; De Vreede, P.J.A. and Brumfield, R.G. (1996). Utility of the environmental life cycle assessment method in horticulture. In: Proceedings of the XIIIth International Symposium on Horticultural Economics 429, 531-538.
• Maroto, J.V.; Miguel, A.; Baixauli, C. (2000). La lechuga y la escarola. Fundación Caja Rural Valencia. Ed. Mundi-Prensa 242.
• Mourad, A.L.; Coltro, L.; Oliveira, P.A.P.L.V.; Kletecke, R.M. and Baddini, J.P.A.O. (2007). A simple methodology for Elaborating the Life Cycle Inventory of Agricultural Products. International Journal Life Cycle Assessment 12 (6), 408-413.
• Sádaba, S.; Uribarri, A.; Aguado, G.; Del Castillo, J.; Astiz, M. (2010). Lechuga Batavia. Recomendación y actualización de variedades. Navarra Agraria, Mayo-Junio 2010, 35-37.
• Suárez-Rey E.M. y Romero-Gámez, M. (2014). Respuesta del cultivo de escarola al abonado nitrogenado en una zona vulnerable a la contaminación por nitratos, 1-19. Plataforma de Asesoramiento y Transferencia del Conocimiento Agrario y Pesquero de Andalucía (SERVIFAPA). http://web5.ifapa.junta-andalucia.es/agriculturaypesca/ifapa/servifapa
• UN-DSD (United Nations Division for Sustainable Development). (2000). Agenda 21. Chapter 14: Promoting sustainable agriculture and rural development. United Nations (UN), New York.