Efectos contrastantes del biochar y el compost en las emisiones de gases de efecto invernadero y el potencial de calentamiento global de sistemas de cultivo semiáridos

Por qué las explotaciones en tierras secas importan para el clima

Extensas zonas del oeste estadounidense se cultivan en condiciones cálidas y secas donde los suelos se dañan con facilidad y las cosechas dependen de cada gota de agua. Estos campos semiáridos también liberan silenciosamente gases de efecto invernadero, lo que contribuye al calentamiento global. Este estudio plantea una pregunta simple pero urgente: si añadimos distintos tipos de materia orgánica a suelos agotados —específicamente compost o biochar—, ¿podemos al mismo tiempo reconstruir el suelo y reducir su impacto climático?

Dos formas muy distintas de alimentar el suelo

Los investigadores trabajaron en un campo de sorgo en el este de Nuevo México, donde las precipitaciones son escasas y las temperaturas varían mucho a lo largo del año. Compararon cuatro parcelas: una sin tratar, una enmendada con compost de lácteo, una con biochar a base de madera (un material tipo carbón vegetal obtenido al calentar materia vegetal con poco oxígeno) y otra que recibió tanto compost como biochar. Todas las parcelas recibieron el mismo régimen de fertilización e riego. Los gases clave monitoreados fueron dióxido de carbono (de la respiración del suelo y raíces), óxido nitroso (un potente gas de efecto invernadero vinculado a los fertilizantes nitrogenados) y metano (que los suelos pueden emitir o absorber).

Vigilar la respiración del suelo las 24 horas

En lugar de tomar mediciones ocasionales, el equipo usó cámaras automatizadas que muestreaban gases cada dos horas desde abril hasta octubre. Este monitoreo de alta frecuencia capturó ciclos diarios, ráfagas breves tras tormentas o riegos y cambios estacionales más largos. Las emisiones subían y bajaban con la humedad y la temperatura del suelo: el óxido nitroso se disparaba tras eventos de humedad cuando los microbios disponían simultáneamente de nitrógeno y agua, mientras que el dióxido de carbono aumentaba en las tardes cálidas al intensificarse la respiración microbiana y de raíces. El metano se comportó de forma distinta: estos suelos secos fueron mayoritariamente sumideros netos, extrayendo metano del aire en lugar de liberarlo.

El biochar reduce gases de efecto invernadero clave

Las enmiendas del suelo produjeron huellas climáticas claramente diferentes. Las parcelas enmendadas con compost mostraron fuertes picos de óxido nitroso, especialmente a principios del verano, cuando las condiciones cálidas y húmedas permitieron a los microbios aprovechar nitrógeno y carbono fácilmente disponibles. En contraste, los suelos tratados con biochar liberaron un 52% menos de óxido nitroso y un 16% menos de metano que el testigo, y siguieron siendo sumideros sólidos de metano. La estructura porosa del biochar adsorbe nitrato y mejora la aireación, lo que parece ralentizar las vías microbianas que generan óxido nitroso y favorecer organismos que consumen metano. Las parcelas con biochar emitieron algo más de dióxido de carbono en conjunto, probablemente porque tenían suelos más cálidos y mejor aireados que estimularon la respiración microbiana; pero este aumento moderado quedó compensado por las fuertes reducciones en óxido nitroso y metano.

Estaciones, raíces y pulsos de agua remodelan las emisiones

La presencia de cultivos cambió el panorama a lo largo del tiempo. Durante la temporada de crecimiento del sorgo, las emisiones medias de dióxido de carbono fueron aproximadamente un 75% mayores y las de óxido nitroso casi un 50% superiores a las del periodo de suelo desnudo, reflejando el vigor del crecimiento radicular, los exudados de raíces y el ciclo de nutrientes más rápido. Sin embargo, la absorción de metano también se fortaleció en los meses con cultivo. En todos los tratamientos, los mayores pulsos de óxido nitroso siguieron al riego y la lluvia, cuando los suelos pasaban brevemente de secos y ricos en oxígeno a condiciones más húmedas y favorables para los microbios. Los análisis estadísticos mostraron que la humedad del suelo explicó gran parte de la variación del óxido nitroso, mientras que la temperatura influyó con más fuerza en el comportamiento del metano.

Ponderar el calentamiento total desde el campo hasta el fertilizante

Para estimar el impacto climático global, los autores convirtieron cada gas a su equivalente en dióxido de carbono a 100 años y añadieron las emisiones de las labores agrícolas, el riego, la fabricación de fertilizantes y la producción de las propias enmiendas. El compost aumentó el potencial neto de calentamiento en comparación con el control sin tratar, en gran parte porque se descompone rápidamente y porque la producción de compost libera una cantidad sustancial de dióxido de carbono. El biochar, a pesar de las emisiones asociadas a su fabricación, ofreció el menor calentamiento neto y la menor intensidad de gases de efecto invernadero por kilogramo de grano. La mezcla de compost y biochar quedó en un punto intermedio, logrando algunos beneficios de carbono del suelo pero perdiendo gran parte de la ventaja del biochar sobre el óxido nitroso debido al exceso de nitrógeno disponible.

Qué significa esto para la agricultura seca del futuro

Para agricultores y responsables políticos que buscan prácticas climáticamente inteligentes en regiones secas, el mensaje es claro: cómo alimentamos el suelo importa tanto como cuánto lo alimentamos. En este campo de Nuevo México, el biochar destacó como una forma de reconstruir suelos semiáridos mientras reducía sustancialmente las emisiones de óxido nitroso y metano, incluso teniendo en cuenta la energía usada para producirlo. El compost sigue siendo valioso por sus nutrientes y materia orgánica pero, por sí solo, puede aumentar la huella de calentamiento de una parcela. El estudio también demuestra que capturar las ráfagas de emisiones de corta duración mediante monitoreo continuo es esencial para una contabilidad climática honesta. En conjunto, estos hallazgos respaldan incentivos dirigidos y más investigación sobre el biochar como una estrategia a largo plazo para hacer los cultivos en tierras secas más productivos y menos perjudiciales para el clima.

Cita: Madhuwanthi, P., Ghimire, R., Sapkota, S. et al. Contrasting effects of biochar and compost on greenhouse gas emissions and the global warming potential of semi-arid cropping systems. Sci Rep 16, 12380 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42554-4

Palabras clave: biochar, compost, agricultura semiárida, emisiones de gases de efecto invernadero, enmiendas del suelo