.
Os solos do Centro-Oeste estão entre os mais produtivos do mundo, graças em parte aos extensos sistemas de drenagem de azulejos que removem o excesso de água dos campos de cultivo. Mas a água não é a única coisa que flui pelos drenos de azulejos. O nitrogênio se move junto com a água do solo para valas de drenagem, riachos e, finalmente, para a Bacia do Rio Mississippi, onde o nutriente contribui para grandes florações de algas e condições hipóxicas que afetam a vida aquática no Golfo do México.
Um estudo recente da University of Illinois Urbana-Champaign fornece uma nova visão das fontes e processos que afetam a carga de nitrogênio na água de drenagem de ladrilhos. O estudo revela um pool “legado” de nitrogênio inesperadamente grande e estável, adicionando nuance à crença comum de que o nitrogênio pulsa rapidamente através dos sistemas de drenagem de ladrilhos como um reflexo transitório da entrada de fertilizantes e atividade microbiana.
“O efeito legado está relacionado ao lapso de tempo entre quando o nitrogênio é disponibilizado no ambiente do solo e sua perda para os cursos d’água. Por exemplo, se você tiver uma entrada de nitrogênio via fertilizante este ano, isso não será refletido em descargas a jusante imediatamente. Esse lapso foi encontrado em muitos sistemas, mas pesquisadores anteriores não sabiam o que o causou ou quão grande era sua magnitude”, disse o principal autor do estudo, Zhongjie Yu, professor assistente no Departamento de Recursos Naturais e Ciências Ambientais (NRES), parte do College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences (ACES) em Illinois.
Para entender a origem do nitrogênio na água de drenagem, a equipe de pesquisa primeiro teve que diferenciar o nitrato derivado de várias fontes. Eles coletaram amostras de drenagem de ladrilhos de um campo de milho e soja semanalmente ao longo de três anos e mediram o nitrato. Eles também coletaram amostras de solo, resíduos de colheita e fertilizantes para analisar as concentrações de nitrogênio, bem como isótopos estáveis de nitrogênio e oxigênio de ocorrência natural, os dois elementos que compõem as moléculas de nitrato. Usando equipamentos de laboratório sensíveis, pesquisadores anteriores associaram pequenas variações em nitrogênio mais pesado (15N) e oxigênio (18O) isótopos com diversas fontes de nitrogênio e os processos de ciclagem de nitrogênio microbiano de nitrificação e desnitrificação.
“Podemos pensar em isótopos de nitrogênio e oxigênio como uma impressão digital para identificar as fontes de nitrato e como ele está sendo reciclado por processos microbianos”, disse Yu. “Fontes diferentes têm diferentes proporções de isótopos, assim como humanos têm impressões digitais diferentes.”
Yu acrescentou que o nitrato derivado de fertilizantes inorgânicos tem uma proporção de isótopos menor, com menos nitrogênios e oxigênios pesados, do que as fontes de nitrogênio orgânico do solo.
A equipe de pesquisa também trouxe amostras de solo para o laboratório e as incubou para aprender como o ciclo de nitrogênio microbiano afeta os isótopos de nitrato. Com os dados de campo e de laboratório, os pesquisadores puderam rastrear fontes de nitrato ao longo do tempo e entre sistemas de cultivo.
“Nossos resultados mostram que as proporções originais de isótopos de nitrato eram semelhantes às do fertilizante de amônia e do nitrogênio da biomassa de soja e não variavam ao longo do tempo quando não havia nenhuma nova entrada de fertilizante no sistema”, disse Yu. “Isso sugere um grande reservatório legado de nitrato no solo e um lapso de tempo entre quando o nitrogênio é adicionado ao sistema e quando ele é exportado como nitrato na drenagem de ladrilhos.”
Ele acrescentou que quando um novo fertilizante foi adicionado como amônia anidra ao milho, uma grande mudança no sinal isotópico, refletindo o novo nitrogênio, foi registrada na água de drenagem de ladrilhos, especialmente quando eventos de chuva seguiram a aplicação. No entanto, esse novo sinal de nitrogênio era frequentemente de curta duração, com o sinal legado ressurgindo nos dias ou semanas seguintes.
O padrão se alinha com os resultados do grupo do coautor do estudo e professor do NRES, Richard Mulvaney. Em uma série de estudos, esse grupo usou técnicas de isótopos rotulados para rastrear a absorção de nitrogênio em plantas de milho, descobrindo que menos da metade do nitrogênio do fertilizante é usado pelas plantas; em vez disso, o milho absorveu a maior parte do nitrogênio do solo. O nitrogênio restante do fertilizante, de acordo com os novos resultados, provavelmente é perdido na drenagem do ladrilho ou convertido em uma fração reativa armazenada no solo, levando à liberação de nitrogênio a longo prazo.
Yu disse que a evidência de um efeito legado pode informar a gestão e impactar a forma como os formuladores de políticas avaliam o sucesso das práticas de redução de perdas de nitrogênio.
“Frequentemente, esperamos ver efeitos imediatos de mudanças de gestão na carga de nitrogênio. No entanto, mesmo se parássemos de aplicar fertilizante de nitrogênio por um determinado ano, ainda poderíamos ver perdas significativas desse sistema por alguns anos”, disse ele. “Não é como se reduzíssemos a entrada de nitrogênio, isso pudesse resolver tudo imediatamente.”
O primeiro autor do estudo, o estudante de doutorado Yinchao Hu, acrescentou que a perda de nitrato derivada do fertilizante de milho foi mais forte durante eventos de alta vazão de drenagem, sugerindo que um pouco de previsão de gestão pode ser benéfica quando houver previsão de chuva.
“Se pudermos controlar a aplicação durante períodos de alta vazão, isso pode nos ajudar a reduzir a poluição por nitrogênio”, ela disse. “Ou se houver previsões suficientes para eventos de chuva, os fazendeiros podem tomar medidas adaptativas e fechar temporariamente a drenagem de telhas.”
.
