Mejora de las Eficiencias en el Uso de Agua y Nitrógeno mediante Sistemas de Cultivo Alternativos Basados en un Enfoque de Modelo
Autores: Han, Le; Li, Yunrui; Hou, Yonghao; Liang, Hao; Feng, Puyu; Hu, Kelin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Sistemas de cultivo
Consumo de agua
Eficiencias en el uso de nitrógeno
Compensaciones
Impactos ambientales
Agricultura sostenible
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 7
Citaciones: Sin citaciones
El sistema convencional de doble cultivo de trigo de invierno y maíz de verano (WW-SUM) en la Llanura del Norte de China (NCP) consume una gran cantidad de agua y fertilizantes químicos, amenazando el desarrollo sostenible de la agricultura en esta región. Este estudio se basó en un experimento de campo de tres años con diferentes sistemas de cultivo (2H1Y-dos cosechas en un año; 3H2Y-tres cosechas en dos años; y 1H1Y-una cosecha en un año). El sistema 2H1Y tuvo tres prácticas de riego-fertilización (FP-práctica del agricultor; RI-insumo reducido; y WQ-patrón de Wuqiao en el condado de Wuqiao, provincia de Hebei). Se utilizó un modelo de sistema suelo-cultivo (WHCNS-simulador de agua, calor, carbono y nitrógeno del suelo) para cuantificar los efectos de los diferentes sistemas de cultivo en las eficiencias de uso de agua y nitrógeno (WUE y NUE, respectivamente), y para explorar las compensaciones entre los rendimientos de los cultivos y los impactos ambientales. Los resultados mostraron que el rendimiento anual, el consumo de agua y la WUE de 2H1Y fueron superiores a los de los sistemas 3H2Y y 1H1Y. Sin embargo, la precipitación local durante el período de crecimiento de los cultivos solo pudo satisfacer el 65%, 76% y 91% del consumo total de agua para los sistemas 2H1Y, 3H2Y y 1H1Y, respectivamente. Casi el 65% del agua de riego (agua subterránea) se utilizó en el período de crecimiento del trigo, lo que contribuyó a casi el 40% del rendimiento anual. Entre los tres patrones del sistema 2H1Y, el orden de la WUE fue 2H1Y_RI > 2H1Y_WQ > 2H1Y_FP. En comparación con 2H1Y_FP, las tasas totales de aplicación de N fertilizante en 2H1Y_WQ, 2H1Y_RI y 3H2Y se redujeron en un 25%, 65% y 74%, respectivamente. El sistema 3H2Y tuvo la mayor NUE de 34.3 kg kg, un 54% mayor que el sistema 2H1Y_FP (22.2 kg kg). Además, el sistema 3H2Y redujo claramente la lixiviación de nitratos y la pérdida de N gaseoso en comparación con los otros dos sistemas. El orden de pérdida total de N de los diferentes sistemas de cultivo fue 2H1Y (261 kg N ha) > 1H1Y (78 kg N ha) > 3H2Y (70 kg N ha). Considerando los efectos agronómicos y ambientales, así como los beneficios económicos, el sistema de cultivo 3H2Y con riego y fertilización óptimos sería un sistema de cultivo prometedor en la NCP que podría lograr el equilibrio entre el rendimiento de los cultivos y el uso sostenible de agua subterránea y fertilizante N.
Descripción
El sistema convencional de doble cultivo de trigo de invierno y maíz de verano (WW-SUM) en la Llanura del Norte de China (NCP) consume una gran cantidad de agua y fertilizantes químicos, amenazando el desarrollo sostenible de la agricultura en esta región. Este estudio se basó en un experimento de campo de tres años con diferentes sistemas de cultivo (2H1Y-dos cosechas en un año; 3H2Y-tres cosechas en dos años; y 1H1Y-una cosecha en un año). El sistema 2H1Y tuvo tres prácticas de riego-fertilización (FP-práctica del agricultor; RI-insumo reducido; y WQ-patrón de Wuqiao en el condado de Wuqiao, provincia de Hebei). Se utilizó un modelo de sistema suelo-cultivo (WHCNS-simulador de agua, calor, carbono y nitrógeno del suelo) para cuantificar los efectos de los diferentes sistemas de cultivo en las eficiencias de uso de agua y nitrógeno (WUE y NUE, respectivamente), y para explorar las compensaciones entre los rendimientos de los cultivos y los impactos ambientales. Los resultados mostraron que el rendimiento anual, el consumo de agua y la WUE de 2H1Y fueron superiores a los de los sistemas 3H2Y y 1H1Y. Sin embargo, la precipitación local durante el período de crecimiento de los cultivos solo pudo satisfacer el 65%, 76% y 91% del consumo total de agua para los sistemas 2H1Y, 3H2Y y 1H1Y, respectivamente. Casi el 65% del agua de riego (agua subterránea) se utilizó en el período de crecimiento del trigo, lo que contribuyó a casi el 40% del rendimiento anual. Entre los tres patrones del sistema 2H1Y, el orden de la WUE fue 2H1Y_RI > 2H1Y_WQ > 2H1Y_FP. En comparación con 2H1Y_FP, las tasas totales de aplicación de N fertilizante en 2H1Y_WQ, 2H1Y_RI y 3H2Y se redujeron en un 25%, 65% y 74%, respectivamente. El sistema 3H2Y tuvo la mayor NUE de 34.3 kg kg, un 54% mayor que el sistema 2H1Y_FP (22.2 kg kg). Además, el sistema 3H2Y redujo claramente la lixiviación de nitratos y la pérdida de N gaseoso en comparación con los otros dos sistemas. El orden de pérdida total de N de los diferentes sistemas de cultivo fue 2H1Y (261 kg N ha) > 1H1Y (78 kg N ha) > 3H2Y (70 kg N ha). Considerando los efectos agronómicos y ambientales, así como los beneficios económicos, el sistema de cultivo 3H2Y con riego y fertilización óptimos sería un sistema de cultivo prometedor en la NCP que podría lograr el equilibrio entre el rendimiento de los cultivos y el uso sostenible de agua subterránea y fertilizante N.