A agricultura moderna enfrenta dois grandes dilemas:como produzir alimentos suficientes para alimentar a crescente população humana e como minimizar os danos ambientais associados à agricultura intensiva. Manter mais nitrogênio no solo como amônio pode ser uma forma chave para enfrentar os dois desafios, de acordo com um novo artigo no Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) .

O uso atual de fertilizantes de nitrogênio contribui fortemente para as emissões de gases de efeito estufa, poluição do ar, e poluição da água, mas também são essenciais para o cultivo. Reduzir essa poluição é fundamental, mas é provável que o uso de nitrogênio cresça com o aumento da produção de alimentos. Ao mesmo tempo, a população humana mundial está aumentando, e a agricultura precisa produzir com eficiência alimentos suficientes para alimentar a todos, sem recorrer ao desmatamento de mais florestas para a agricultura.

No passado, os agricultores conseguiram aumentar a produção de alimentos adicionando mais fertilizantes de nitrogênio às suas terras agrícolas, mas fazer isso não é mais uma solução viável ou aceitável. Em vez de, os agricultores devem considerar a mudança para uma mistura de nitrato e amônio, os pesquisadores argumentam, que pode diminuir a poluição e aumentar a produção de alimentos. Amônio, uma forma de nitrogênio, liga-se ao solo e, portanto, é menos provável de lixiviar para os cursos de água.

"Os atuais sistemas de fertilizantes são poluentes, ineficiente, e prejudicial à saúde do ecossistema, "disse o co-autor do artigo Guntur Subbarao, pesquisador sênior do Centro Internacional de Pesquisa para Ciências Agrícolas do Japão (JIRCAS). "Se a agricultura pode mudar de depender inteiramente de nitrato nos solos para um sistema com uma mistura de nitrato e amônio, isso poderia ter consequências de longo alcance na limitação da poluição por nitrogênio e, ao mesmo tempo, aumentar o rendimento das safras. "

"Novas ferramentas para manter mais nitrogênio existente no solo na forma de amônio também podem permitir a seleção de variedades de culturas que alcançam rendimentos mais elevados por meio de uma mistura de formas de nitrogênio, "disse o co-autor Tim Searchinger, pesquisador sênior do Centro de Pesquisa de Políticas de Energia e Meio Ambiente, que se baseia na Escola de Relações Públicas e Internacionais da Universidade de Princeton. “Existe a perspectiva de um duplo benefício que reduza a poluição do nitrogênio, incluindo as emissões de gases de efeito estufa, e ajuda o mundo a salvar florestas ao produzir substancialmente mais alimentos na mesma terra. "

A maioria das estratégias para mitigar a poluição por nitrogênio depende da limitação da poluição na "ponta final" - tentando aplicar fertilizantes com mais cuidado. Contudo, os autores explicam que não importa o quão cuidadosamente o fertilizante é aplicado, sempre há um vazamento de nitrogênio na "extremidade posterior". Esse vazamento ocorre porque o nitrogênio do solo nas áreas de cultivo rapidamente se transforma em nitrato, uma forma de nitrogênio que facilmente lixivia para as águas subterrâneas e cursos d'água e cuja degradação libera óxido nitroso, um poderoso gás de efeito estufa.

É aqui que entra o amônio, dizem os autores. Não se degrada em óxido nitroso, a menos que primeiro seja transformado em nitrato. O artigo mostra que, embora altos níveis de amônio sejam tóxicos para a maioria das plantas, uma linha de pesquisa pouco apreciada mostrou que uma mistura de nitrato e amônio tende a aumentar substancialmente o rendimento das safras, mesmo em 50% ou mais, em comparação com as condições comuns do solo hoje, que são quase todas de nitrato.

Essa descoberta acadêmica era irrelevante até recentemente porque os microrganismos nos campos agrícolas rapidamente transformam o nitrogênio em nitrato em um processo conhecido como nitrificação. Contudo, os autores identificam duas maneiras emergentes de manter um maior equilíbrio das formas de nitrogênio nos solos. Uma é usar inibidores de nitrificação sintéticos com revestimentos para limitar a nitrificação por longos períodos. A outra é aproveitar a capacidade natural de algumas plantas de prevenir a nitrificação. Uma característica da planta que impede que os micróbios convertam amônio em nitrato foi descoberta pela primeira vez em uma grama tropical comumente plantada, mas os pesquisadores começaram recentemente a cultivar variedades de todos os principais grãos, como o trigo, para ter essa propriedade.

Ao cultivar plantas que se beneficiam de amônio e que auxiliam na retenção de amônio no solo, inibindo a nitrificação, agricultores, cientistas, e os formuladores de políticas podem aumentar efetivamente a produção de alimentos, minimizando a degradação ambiental. Os autores recomendam esforços de pesquisa adicionais, já que não há atualmente nenhum apoio financeiro em grande escala para esses esforços. Eles também recomendam políticas que mudam os subsídios dos fertilizantes para formas de fertilizantes ou variedades de culturas que inibem a nitrificação.

"Um dos principais benefícios desta pesquisa é que, uma vez que essas variedades são criadas, todos os agricultores em todo o mundo devem ser capazes de usá-los sem custo adicional e com o benefício de rendimentos mais elevados, "Subbarao disse.