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ARQ & Ambiente

El rendimiento de los cultivos aumenta con la disminución de la contaminación atmosférica


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Un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Stanford revela que la eliminación de un contaminante atmosférico común podría dar lugar a un aumento espectacular del rendimiento de los cultivos.

El análisis, publicado en la revista ‘Science Advances’, utiliza imágenes de satélite para revelar por primera vez cómo los óxidos de nitrógeno -gases presentes en los tubos de escape de los automóviles y en las emisiones industriales- afectan a la productividad de los cultivos. Sus conclusiones tienen importantes implicaciones para aumentar la producción agrícola y analizar los costes y beneficios de la mitigación del cambio climático en todo el mundo.

“Los óxidos de nitrógeno son invisibles para los humanos, pero los nuevos satélites han sido capaces de cartografiarlos con una precisión increíble. Dado que también podemos medir la producción de los cultivos desde el espacio, esto abrió la posibilidad de mejorar rápidamente nuestro conocimiento de cómo estos gases afectan a la agricultura en diferentes regiones”, explica en un comunicado el autor principal del estudio, David Lobell, director Gloria y Richard Kushel del Centro de Seguridad Alimentaria y Medio Ambiente de Stanford.

Los óxidos de nitrógeno (NOx) se encuentran entre los contaminantes más emitidos en el mundo. Estos gases pueden dañar directamente las células de los cultivos y afectarlas indirectamente a través de su papel como precursores de la formación de ozono, una toxina aérea conocida por reducir el rendimiento de los cultivos, y de aerosoles de partículas que pueden absorber y dispersar la luz solar lejos de los cultivos.

Aunque los científicos conocen desde hace tiempo el potencial de daño de los óxidos de nitrógeno, se sabe poco sobre su impacto real en la productividad agrícola. Las investigaciones anteriores se han visto limitadas por la falta de coincidencia entre las estaciones de control del aire y las zonas agrícolas, y por los efectos confusos de los distintos contaminantes, entre otros problemas del análisis en tierra.

Para evitar estas limitaciones, Lobell y sus colegas combinaron las medidas por satélite del verdor de los cultivos y los niveles de dióxido de nitrógeno para 2018-2020. El dióxido de nitrógeno es la principal forma de NOx y una buena medida del total de NOx.

Aunque el NOx es invisible para los seres humanos, el dióxido de nitrógeno tiene una interacción distinta con la luz ultravioleta que ha permitido realizar mediciones por satélite del gas con una resolución espacial y temporal mucho mayor que la de cualquier otro contaminante atmosférico.

“Además de ser más fácil de medir que otros contaminantes, el dióxido de nitrógeno tiene la agradable característica de ser un contaminante primario, lo que significa que se emite directamente en lugar de formarse en la atmósfera –apunta la coautora del estudio Jennifer Burney, profesora asociada de ciencias ambientales de la Universidad de California en San Diego–. Eso significa que relacionar las emisiones con los impactos es mucho más sencillo que en el caso de otros contaminantes”.

Basándose en sus observaciones, los investigadores calcularon que la reducción de las emisiones de NOx a la mitad en cada región mejoraría el rendimiento en un 25% para los cultivos de invierno y un 15% para los de verano en China, casi un 10% tanto para los cultivos de invierno como para los de verano en Europa Occidental, y aproximadamente un 8% para los cultivos de verano y un 6% para los de invierno en la India.

En general, América del Norte y del Sur tuvieron las exposiciones más bajas a los NOx. En general, los efectos parecían más negativos en las estaciones y lugares en los que el NOx probablemente impulsa la formación de ozono.

“Las medidas que se tomarían para reducir los NOx, como la electrificación de los vehículos, coinciden estrechamente con los tipos de transformaciones energéticas necesarias para frenar el cambio climático y mejorar la calidad del aire local para la salud humana –apunta Burney–. La principal conclusión de este estudio es que los beneficios agrícolas de estas acciones podrían ser realmente sustanciales, lo suficiente como para ayudar a aliviar el reto de alimentar a una población creciente”.

Las investigaciones anteriores de Lobell y Burney estimaron que las reducciones de ozono, partículas, dióxido de nitrógeno y dióxido de azufre entre 1999 y 2019 contribuyeron a cerca del 20% del aumento del rendimiento del maíz y la soja en Estados Unidos durante ese período, una cantidad de unos 5.000 millones de dólares al año (unos 4.645 millones de euros).

Según los investigadores, los análisis futuros podrían incorporar otras observaciones por satélite, incluida la actividad fotosintética medida a través de la fluorescencia inducida por el sol, para comprender mejor los efectos del dióxido de nitrógeno en los distintos grados de sensibilidad de los cultivos al gas a lo largo de la temporada de crecimiento.

Del mismo modo, un examen más detallado de otros contaminantes, como el dióxido de azufre y el amoníaco, así como de las variables meteorológicas, como la sequía y el calor, podría ayudar a explicar por qué el dióxido de nitrógeno afecta a los cultivos de forma diferente según las regiones, los años y las estaciones.

“Es realmente emocionante la cantidad de cosas diferentes que se pueden medir ahora desde los satélites, muchas de ellas procedentes de los nuevos satélites europeos –subraya la coautora del estudio, Stefania Di Tommaso, analista de datos de investigación en el Centro de Seguridad Alimentaria y Medio Ambiente de Stanford–. A medida que los datos van mejorando, nos impulsa a ser más ambiciosos y creativos como científicos en el tipo de preguntas que nos hacemos”.

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