El modelo predice las emisiones de metano procedentes de los cultivos de arroz.

Una investigación realizada por Embrapa Meio Ambiente, con el apoyo de la Apta Regional de Pindamonhangaba, en un campo de arroz de regadío en el Valle del Paraíba, São Paulo, demostró que las simulaciones por computadora utilizando el modelo DNDC (Desnitrificación-Descomposición) pudieron estimar, con alta precisión, las emisiones de metano producidas durante el cultivo en diferentes temporadas de crecimiento. El resultado representa un avance importante para el monitoreo del metano, uno de los gases de efecto invernadero (GEI) en la agricultura, ya que ofrece una observación rápida, económica y completa de la influencia de diversos factores que contribuyen a la emisión de este gas durante la temporada de crecimiento, lo que permite implementar estrategias alternativas de manejo de cultivos para minimizar estas emisiones. 

El estudio comparó las emisiones de metano registradas durante tres temporadas de cultivo diferentes en una zona arrocera de regadío dentro del programa regional de Apta con las simuladas mediante el modelo DNDC en las mismas condiciones. Este es uno de los instrumentos computacionales más utilizados a nivel internacional para estimar los flujos de carbono y nitrógeno en sistemas agrícolas. 

Según Magda Lima, investigadora de Embrapa Medio Ambiente, el análisis demostró que el modelo DNDC reprodujo con éxito el comportamiento de las emisiones a lo largo del ciclo de cultivo, lo que indica su potencial para respaldar los inventarios de gases de efecto invernadero, la investigación científica y la planificación de estrategias destinadas a reducir las emisiones. 

El reto de las emisiones procedentes del cultivo de arroz de regadío.

El arroz de regadío ocupa una posición estratégica en la producción mundial de alimentos, pero también es una de las fuentes agrícolas de metano, un gas de efecto invernadero con un alto potencial de calentamiento global. En los ambientes inundados, característicos de este sistema de cultivo, la ausencia de oxígeno favorece la actividad de los microorganismos que producen metano durante la descomposición de la materia orgánica. 

Parte de este gas se libera a la atmósfera, contribuyendo al cambio climático. Por lo tanto, explica Lima, conocer con precisión la cantidad de metano que emiten los cultivos durante su ciclo de crecimiento se ha convertido en una prioridad para investigadores y responsables políticos. Sin embargo, medir directamente estas emisiones en el campo requiere recursos financieros, equipos sofisticados, equipos especializados y campañas de monitoreo continuo, lo que limita su aplicación en grandes áreas agrícolas. 

Precisamente en este contexto, la investigación realizada por Embrapa Medio Ambiente ha evaluado el desempeño del modelo DNDC en arrozales de regadío bajo diferentes escenarios de cultivo. Para cada escenario, la herramienta recopila información sobre la variedad, los factores climáticos, las características del suelo y el manejo agrícola y de riego, simulando el desarrollo de la planta simultáneamente con los procesos biológicos responsables de la producción y emisión de gases de efecto invernadero. 

Según Maria Conceição Pessoa, investigadora de Embrapa Meio Ambiente, el DNDC ya había sido calibrado y validado por Embrapa Meio Ambiente y Apta hace unos 16 años, considerando otra variedad de arroz de regadío y las características locales de la época, reproduciendo buenos resultados, y ahora vuelve a demostrar su eficacia al presentar excelentes resultados también basados ​​en otra variedad y características locales (clima y manejo de los cultivos de São Paulo). 

Los resultados mostraron que las simulaciones reprodujeron de forma consistente la dinámica de emisiones observada en el campo a lo largo de la temporada de cultivo. Los picos de emisión más altos se produjeron durante los periodos de inundación de los cultivos, cuando las condiciones son predominantemente favorables para la producción de metano por los microorganismos presentes en el suelo. A medida que variaba la disponibilidad de agua, el modelo también reprodujo la reducción de las emisiones, lo que demuestra su sensibilidad a los cambios en la gestión del agua y las condiciones ambientales. 

Según Pessoa, la buena concordancia entre los datos medidos y simulados para diferentes cosechas indica que el DNDC tiene el potencial de ser utilizado como una herramienta confiable para estimar las emisiones estacionales de metano en sistemas de arroz de regadío en São Paulo y, por lo tanto, para el mayor productor del sureste de Brasil. Esto amplía las posibilidades de evaluar diferentes prácticas de manejo sin necesidad de realizar mediciones complejas en todas las áreas de producción. 

Esta herramienta reduce costes y amplía las posibilidades de análisis.

Además de reducir los costos de investigación locales, la simulación también permite investigar escenarios futuros y evaluar, por ejemplo, cómo los cambios en la gestión del riego, la fertilización o la incorporación de residuos vegetales pueden influir en las emisiones de metano. De esta manera, productores e investigadores podrían identificar de forma proactiva estrategias capaces de reducir el impacto ambiental de sus actividades sin comprometer la productividad de los cultivos. 

Otro aspecto relevante es la contribución de la investigación a la mejora de los inventarios nacionales de emisiones de gases de efecto invernadero. Actualmente, muchos países utilizan factores de emisión promedio para estimar la contribución de la agricultura al cambio climático. Los modelos calibrados con datos obtenidos en condiciones brasileñas hacen que las estimaciones obtenidas mediante simulaciones sean más representativas de la realidad nacional, lo que aumenta la fiabilidad de la información utilizada en las políticas públicas y los compromisos internacionales relacionados con el clima. 

La investigación también refuerza una tendencia creciente en la agricultura moderna: la integración de la experimentación de campo y las herramientas digitales para comprender procesos ambientales complejos y tomar decisiones más eficientes. A medida que los modelos computacionales se vuelven más precisos, desempeñan un papel estratégico en la construcción de sistemas agrícolas más sostenibles y resilientes, mejor preparados para afrontar los desafíos del cambio climático.

Por este motivo, los investigadores también destacan que el desempeño de estas herramientas digitales, incluyendo DNDC, depende de la calidad de la información ingresada, especialmente de los datos climáticos, las características físico-químicas del suelo, los cultivares y las prácticas de manejo adoptadas en la propiedad. Por lo tanto, ampliar los estudios a diferentes regiones productoras para obtener y difundir esta información de referencia es fundamental para mejorar las simulaciones y ampliar su aplicación y validación en todo el país. 

Para el cultivo de arroz en Brasil, los resultados representan más que un simple avance metodológico. Demuestran que la combinación de ciencia, monitoreo y simulación numérica basada en modelos matemáticos puede acelerar el desarrollo de tecnologías capaces de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, fortalecer la agricultura baja en carbono y contribuir a una producción de alimentos más responsable con el medio ambiente.