Optimización del nitrógeno basada en modelos para la producción de trigo pan (Triticum aestivum L.) en el centro de Oromía, Etiopía usando CERES-wheat

Por qué importa usar el fertilizante con más inteligencia para el trigo y las personas

El trigo pan es un pilar de la seguridad alimentaria en Etiopía, sin embargo muchos agricultores reciben recomendaciones de fertilización uniformes que ignoran las diferencias en suelos y clima entre lugares y a lo largo de los años. Este estudio plantea una pregunta sencilla con grandes consecuencias para agricultores, consumidores y el medio ambiente: ¿cuánto fertilizante nitrogenado debe usarse en el trigo y cuándo debe aplicarse para obtener buenas cosechas, beneficios razonables y menos contaminación hoy y bajo el cambio climático futuro?

De reglas generales a decisiones a medida

En el centro de Oromía, la mayoría de los cultivos de trigo se manejan con una tasa uniforme de nitrógeno, pese a que las fincas difieren en altitud, precipitación y calidad del suelo. Al mismo tiempo, la variabilidad climática trae frecuentes oscilaciones entre estaciones secas y húmedas, que pueden hacer que las plantas no aprovechen el fertilizante en años secos o que este se pierda hacia capas profundas del suelo y del agua en años húmedos. Los investigadores se centraron en tres áreas clave de cultivo de trigo —Degem, Fitche y Bishoftu— y usaron un modelo de crecimiento de cultivos bien probado llamado CERES-Wheat dentro del software DSSAT para explorar cómo responde el trigo a distintas cantidades de nitrógeno y a aplicaciones fraccionadas en estos sitios.

Usando un campo virtual para probar muchos futuros

En lugar de depender solo de ensayos de campo cortos, el equipo construyó una versión virtual detallada de cada sitio, incorporando registros meteorológicos locales, propiedades del suelo y prácticas de manejo. A continuación ejecutaron experimentos informáticos a lo largo de muchos años, probando varias tasas de nitrógeno, desde ninguna hasta 115 kilogramos por hectárea, y distintos momentos de aplicación: todo en la siembra, dividido en dos dosis o en tres dosis en etapas clave del crecimiento. Repetieron estos experimentos bajo el clima actual y bajo dos trayectorias climáticas futuras para los años 2050 y 2080, que representan emisiones medias y altas de gases de efecto invernadero. En cada corrida registraron el rendimiento de grano, el crecimiento total de la planta, el nitrógeno absorbido por el cultivo, el nitrógeno perdido del suelo y el ingreso esperado para la explotación agrícola.

Un uso más dirigido del nitrógeno aporta mayores rendimientos e ingresos

Las simulaciones mostraron que el rendimiento de trigo y el crecimiento total de la planta aumentaron de forma marcada a medida que se incrementaban las tasas de nitrógeno, con el mejor desempeño por lo general en la tasa más alta probada de 115 kilogramos por hectárea cuando se aplicó en dos o tres fracciones bien temporizadas. En Degem y Bishoftu, la división en tres partes de esta dosis ofreció los mejores resultados biológicos y económicos, mientras que en Fitche dos fraccionamientos fueron casi igualmente productivos y más prácticos para agricultores con mano de obra limitada. En comparación con no usar fertilizante, estas estrategias más que duplicaron los rendimientos y generaron beneficios netos mucho mayores. El análisis también indicó que bajo condiciones futuras más cálidas y con mayor dióxido de carbono, el trigo en estos sitios probablemente exigirá aún más nitrógeno para alcanzar su punto óptimo económico, con tasas óptimas proyectadas en el orden de unos 158 a 191 kilogramos por hectárea según la ubicación.

Compensaciones ambientales y presiones del clima

Más allá del rendimiento y el beneficio, el estudio examinó cómo la gestión del nitrógeno interactúa con el medio ambiente. El modelo sugirió que el óxido nitroso, un poderoso gas de efecto invernadero emitido desde los suelos, aumenta conforme suben las tasas de nitrógeno y el número de fraccionamientos, lo que pone de manifiesto una disyuntiva entre maximizar la producción y limitar las emisiones. En contraste, la lixiviación de nitrato, que puede contaminar el agua, no fue muy sensible a la tasa de fertilizante ni al fraccionamiento en las simulaciones; en su lugar, estuvo impulsada principalmente por los cambios en los patrones de precipitación y las condiciones climáticas. Esto significa que incluso un fertilizante bien manejado puede ser arrastrado por debajo de la zona radicular en años muy húmedos, y el cambio climático futuro podría intensificar ese riesgo, especialmente bajo escenarios de altas emisiones.

Qué significa esto para agricultores y políticas

Para los no especialistas, el mensaje principal es claro: las normas fijas y uniformes de fertilización probablemente no servirán bien ni a los agricultores ni al medio ambiente a medida que el clima cambie. Este estudio muestra que los modelos informáticos pueden ser herramientas poderosas para diseñar estrategias de fertilización específicas por sitio y conscientes del clima que aumenten las cosechas de trigo y los ingresos de los agricultores, manteniendo el control sobre la contaminación y los gases de efecto invernadero. No obstante, los autores subrayan que las tasas recomendadas son puntos de partida basados en simulaciones, no prescripciones finales. Piden ensayos de campo multianuales y multisitio para confirmar los resultados del modelo antes de una implementación amplia, y programas de formación que ayuden a los agentes de extensión y a los agricultores a pasar de recetas rígidas a una gestión flexible del nitrógeno ajustada a los suelos locales, los precios y el clima.

Cita: Kibebew, S., Dechassa, N., Alemayehu, Y. et al. Model-based nitrogen optimization for bread wheat (Triticum aestivum L.) production in central Oromia, Ethiopia using CERES-wheat. Sci Rep 16, 16336 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45892-5

Palabras clave: trigo, fertilizante nitrogenado, modelado de cultivos, cambio climático, Etiopía