A gestão precisa da água de irrigação e do nitrogênio melhora a eficiência do uso da água e do nitrogênio na agricultura de conservação no milho

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 12060 (2023) Citar este artigo

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Foi montada uma experiência de campo com a duração de 3 anos para abordar a ameaça do esgotamento da água subterrânea e a sustentabilidade dos sistemas agroalimentares. O sistema de irrigação por gotejamento subterrâneo (SDI) combinado com o manejo de nitrogênio no sistema de milho-trigo (MWS) baseado na agricultura de conservação (CA) tem efeitos sobre o rendimento das culturas, a produtividade da água de irrigação (WPi), a eficiência do uso de nitrogênio (NUE) e a lucratividade. Os rendimentos de grãos de milho, trigo e MWS no SDI com 100% de N recomendado foram significativamente maiores em 15,8%, 5,2% e 11,2%, respectivamente, do que o sistema convencional de irrigação por sulco/inundação (CT-FI). A poupança de água do sistema de irrigação (~ 55%) e o WPi médio foram maiores no milho, trigo e MWS no SDI do que no sistema CT-FI. Houve economia de 25% de N no fertilizante no milho e no MWS, enquanto nenhuma economia de N foi observada no trigo. Os retornos líquidos do MWS foram significativamente mais elevados (USD 265) no SDI com 100% N (sem subsídio) do que no sistema CT-FI, apesar do custo de produção mais elevado. Os retornos líquidos aumentaram 47% quando se considera um subsídio de 80% na instalação do sistema IDE. Nossos resultados mostraram um grande potencial de complementar a CA com o gerenciamento de SDI e N para maximizar a produtividade, NUE e WPi, o que pode ser economicamente benéfico e ambientalmente correto em MWS no Trans-IGP do Sul da Ásia.

O sistema milho-trigo é o terceiro sistema de cultivo mais importante (~ 2,90 milhões de ha), depois dos sistemas arroz-trigo e algodão-trigo1, que tem potencial tendo em conta uma crise hídrica emergente nas planícies indo-gangéticas do Sul da Ásia. Na irrigação por inundação convencional do arroz, uma grande quantidade de água de irrigação é perdida por evaporação e percolação do solo2,3. Nos últimos anos, a área cultivada com milho aumentou no noroeste (NW) da Índia, em grande parte devido a políticas governamentais favoráveis ​​para promover o seu cultivo, a fim de poupar água preciosa para irrigação e custos de electricidade4. O cultivo convencional de milho e trigo num campo plano requer 6-7 operações de lavoura juntamente com irrigação por inundação, o que envolve um elevado consumo de energia e uma utilização ineficiente da água de irrigação e do azoto fertilizante (N), e em menores lucros económicos5. Uma técnica alternativa para economizar água e aumentar a produtividade da água de irrigação (WPi) e a eficiência do uso de nitrogênio fertilizante (NUE) compreende uma mudança para práticas de agricultura de conservação (AC) baseadas em canteiros elevados permanentes (plantio direto e cobertura morta de palha), programação de irrigação e fertirrigação1, 6.

Existe um grande desafio para aumentar a produtividade e diminuir os custos de cultivo no sistema milho-trigo. A adopção de canteiros elevados permanentes irrigados por sulcos aumentou os rendimentos, NUE, abordou questões laborais e hídricas e salvou o ambiente7,8,9,10. Num sistema de plantio permanente em canteiro elevado, tanto o milho como o trigo são plantados no topo de canteiros de 37,5 cm de largura, com sulcos de 30 cm de largura e retendo os resíduos de culturas anteriores na superfície do solo11. Estudos anteriores mostraram que o milho plantado em canteiros elevados permanentes com retenção de resíduos resultou em economia de 11% na água de irrigação e WPi 16% maior em comparação ao plantio convencional8,12.

A agricultura de conservação, aliada à aplicação precisa de água e nutrientes, proporcionará oportunidades para uma intensificação dos sistemas cerealíferos para uma mudança muito necessária no sentido da transformação dos sistemas agroalimentares no Sul da Ásia. A estratificação da irrigação por gotejamento combinada com a fertirrigação com N no sistema CA poderia ser uma escolha economicamente viável para culturas em linha, como milho13,14,15 e trigo15,16,17,18 para aumentar o WPi e o NUE. A irrigação por gotejamento superficial apresenta uma séria limitação devido ao complexo processo de ancoragem das laterais no início e retirada após a colheita de cada cultura, pois interferem nas operações de campo durante o ano. Ao contrário da irrigação por gotejamento superficial, o sistema de irrigação por gotejamento subterrâneo (SDI) reduz a evaporação do solo, permite um melhor fornecimento de água e fertilizantes diretamente à zona radicular da planta para atender e sincronizar a demanda da planta, o que resulta em WPi e NUE mais elevados, e também economiza mão de obra custo e permite práticas normais de cultivo13,18,19. A aplicação convencional de N na superfície como ureia estimula perdas por volatilização de N, especialmente quando os resíduos culturais são retidos como cobertura morta . A fertirrigação precisa de N em várias divisões através do SDI pode reduzir as perdas de N via lixiviação e volatilização, melhorando assim a EUN num sistema permanente de milho-trigo em leito elevado baseado em AC19,22,23. Assim, a colocação precisa de N juntamente com a água de irrigação na zona activa da raiz da cultura através do SDI irá melhorar a NUE e o WPi num sistema permanente de milho-trigo em canteiro elevado baseado em AC.