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As culturas de cobertura de inverno podem reduzir a poluição de nitrogênio na água de drenagem agrícola de Illinois em até 30%, de acordo com uma pesquisa recente da Universidade de Illinois Urbana-Champaign. Mas como as mudanças climáticas futuras afetarão a perda de nitrogênio e as culturas de cobertura ainda estarão à altura do trabalho? Um novo estudo que investiga as mudanças climáticas de curto e longo prazo em Illinois sugere que as culturas de cobertura ainda serão benéficas, mas não no mesmo grau. O relatório também prevê a produtividade de milho e soja em todo o estado, descobrindo que o milho sofrerá muito mais do que a soja, especialmente nas regiões do sul.
Em seu estudo anterior, a equipe de pesquisa adaptou um modelo de simulação de cultivo conhecido como Sistema de Apoio à Decisão para Transferência de Agrotecnologia (DSSAT) para estimar a eficiência com que o centeio de cereal poderia remover o nitrato da água de drenagem de ladrilhos se plantado amplamente em Illinois. Em seu novo estudo, a equipe usou o DSSAT novamente para prever o crescimento do cereal centeio, bem como do milho e da soja, no curto prazo (2021-2040) e no longo prazo (2041-2060) em dois cenários climáticos para Illinois: um cenário de melhor caso e um caso de negócios como sempre.
A equipe adotou uma abordagem fragmentada, modelando cada componente do sistema separadamente antes de combiná-los em uma previsão holística do impacto das culturas de cobertura sob as mudanças climáticas.
Para começar, eles modelaram os impactos climáticos no rendimento das culturas comerciais e na biomassa das culturas de cobertura. O rendimento do milho diminuiu na maioria das regiões de Illinois, prazos futuros e cenários climáticos, com o rendimento médio ficando 11,5% abaixo para 3,8% acima das médias atuais. O rendimento da soja, no entanto, aumentou principalmente em todas as regiões e cenários, com rendimentos previstos até 27,5% acima das médias atuais. Finalmente, o modelo previu que a biomassa das culturas de cobertura cresceria como resultado das mudanças climáticas, com aumentos entre 25% e 103% além dos números atuais.
“Milho e soja são dois tipos de cultura completamente diferentes, o que se reflete em nossos resultados. A mudança no rendimento se deve a múltiplos fatores. Além do aumento projetado da temperatura, a resposta do rendimento é afetada de forma diferente para cada cultura por mudanças nas chuvas padrões e níveis elevados de CO2 no futuro. Também descobrimos que as culturas de cobertura se beneficiam fortemente do clima mais quente do inverno”, disse o coautor do estudo Rabin Bhattarai, professor associado do Departamento de Engenharia Agrícola e Biológica, uma unidade compartilhada da Faculdade de Agricultura, Consumer and Environmental Sciences (ACES) e The Grainger College of Engineering em Illinois.
Olhando para a perda de nitrogênio sob as mudanças climáticas, a equipe previu uma perda 24% maior no futuro próximo, subindo para cerca de 42% até 2060.
“Solo mais quente significa que os micróbios serão mais ativos na conversão de nitrogênio em matéria orgânica em amônia e depois em nitrato no solo. E se você tiver mais nitrato no solo, o potencial de perda é maior”, disse Bhattarai. “Já vemos grandes perdas de nutrientes durante as primaveras quentes e úmidas, mesmo antes do plantio ou da aplicação de fertilizantes. Esse nitrogênio está escapando do próprio solo.”
Com essas linhas de base estabelecidas, os pesquisadores começaram a fazer conexões. Primeiro, eles observaram o impacto das culturas de cobertura no rendimento das culturas comerciais. Em seu estudo DSSAT anterior, os pesquisadores descobriram que o cultivo de centeio antes do milho e da soja teve um efeito ligeiramente positivo no rendimento. De acordo com Bhattarai, as culturas de cobertura eliminam lentamente o nitrogênio do solo durante o inverno e devolvem o nutriente à cultura, proporcionando um aumento no crescimento, quando terminadas e incorporadas ao solo.
Sob a mudança climática, campos famintos de culturas de cobertura podem esgotar tanto a água quanto o nitrogênio do solo, representando até mesmo uma maior disponibilidade de nitrogênio prevista durante os invernos mais quentes. Então, no término, a grande quantidade de biomassa da cultura de cobertura pode sobrecarregar o aparato de mineralização do solo, mantendo algum nitrogênio bloqueado e indisponível para culturas comerciais. No entanto, embora o benefício de rendimento tenha desaparecido em cenários climáticos futuros, a análise não revelou uma penalidade de rendimento para o cultivo de plantas de cobertura.
“Quer você use plantas de cobertura ou não, verá um declínio na produção de milho no futuro. O mesmo se aplica à soja. Você pode ganhar produção de soja com ou sem plantas de cobertura”, disse Bhattarai. “Se você vê algum impacto no rendimento das culturas comerciais, não é devido à cultura de cobertura, é devido à mudança climática.”
Por fim, a equipe analisou o impacto das culturas de cobertura na perda de nitrogênio devido às mudanças climáticas. Em relação às condições atuais em que as culturas de cobertura reduzem o nitrogênio da drenagem de azulejos em cerca de 30%, as culturas de cobertura provavelmente se tornarão menos eficazes em cenários futuros, com redução de apenas 11% nas previsões de pior cenário de longo prazo.
“Você não obtém o mesmo benefício que obtém agora. Você verá um melhor crescimento das culturas de cobertura com as temperaturas mais altas, mas a mineralização ultrapassará sua capacidade de absorver nitrogênio; mais oferta do que demanda”, disse Bhattarai. “Culturas de cobertura ajudarão; elas ainda serão eficazes na redução de perdas. Mas a eficiência cairá.”
Ele acrescentou que os agricultores terão que aumentar as culturas de cobertura com as melhores práticas de manejo adicionais para atender às metas de redução da perda de nutrientes diante de um clima em mudança.
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