El aumento de la demanda global de fuentes de energía sostenibles ha llevado a un interés renovado por cultivos destinados a la producción de bioenergía, los cuales ofrecen alternativas para reducir la huella de carbono en la producción energética. Entre estos cultivos, el pasto de switchgrass (Panicum virgatum L.) se presenta como un candidato prometedor debido a su naturaleza perenne, bajo requerimiento de insumos y capacidad para brindar servicios ecosistémicos positivos. A diferencia de los cultivos anuales como el maíz (Zea mays L.), el switchgrass tiene características que favorecen la mitigación del cambio climático y la conservación del suelo y agua.
En los últimos años, investigaciones a escala de campo han evaluado en profundidad sus beneficios comparados con cultivos convencionales en regiones como el Medio Oeste de Estados Unidos, una zona que representa un escenario significativo por su uso agrícola intensivo. El proyecto realizado en Urbana, Illinois, durante los años 2020 a 2022, abordó de manera experimental las emisiones de gases de efecto invernadero, la lixiviación de nitratos, la evapotranspiración y la eficiencia del uso del agua del pasto switchgrass en comparación con el maíz cultivar. Uno de los principales hallazgos fue la reducción significativa de las emisiones directas de óxido nitroso (N2O) bajo switchgrass, superior a la mitad de las observadas en parcelas sembradas con maíz. Esta diferencia se atribuye principalmente a las menores cantidades de nitrógeno aplicadas en fertilización para el pasto, que demandan alrededor de un cuarto del nitrógeno aplicado al maíz. La raíz del fenómeno está en la capacidad del switchgrass de utilizar eficientemente el nitrógeno disponible gracias a su sistema radicular extensivo y fibroso, que permite una mayor absorción y recuperación del nitrógeno, reduciendo la transformación microbiana que genera N2O, un gas con un alto potencial de calentamiento global.
No obstante, a pesar de la menor emisión de N2O, las emisiones de dióxido de carbono (CO2) derivadas del suelo fueron considerablemente más elevadas en las temporadas posteriores a la siembra de switchgrass, superando en más del 50% a las emisiones registradas en las parcelas cultivadas con maíz. Este fenómeno se interpreta como resultado del aumento de la biomasa subterránea del switchgrass, que fue cinco veces mayor que la del maíz. La respiración radicular intensa de las raíces vivas y la activación microbiana asociada al rizosfera contribuyen a un mayor flujo de CO2 hacia la atmósfera. Es importante mencionar que este incremento está relacionado con procesos biológicos naturales del sistema perenne y puede suponer un intercambio de carbono constante entre la biomasa y el suelo, que conlleva beneficios a largo plazo en la acumulación de materia orgánica estable en el suelo. Un aspecto destacado en el estudio fue la medición de la lixiviación de nitratos (NO3-N), un problema ambiental crítico vinculado a la contaminación de aguas subterráneas y a la eutrofización de ecosistemas acuáticos.
El análisis apuntó que la concentración de nitratos en el perfil del suelo, especialmente a profundidades de 30 y 90 centímetros, disminuyó progresivamente en los años posteriores al establecimiento del switchgrass, llegando a ser un 80% menor en comparación con el maíz para el tercer año. Esta reducción se atribuye a una mayor absorción del nitrógeno por parte del sistema radicular, que va consolidando su desarrollo y ampliación. A su vez, la menor necesidad de fertilización del pasto contribuye a reducir el exceso de nitrógeno disponible para la lixiviación hacia capas más profundas y acuíferos. En cuanto al uso del agua y su eficiencia, los análisis realizados midieron la evapotranspiración (ET) y la eficiencia en el uso del agua (WUE) a lo largo de las diferentes temporadas. La evapotranspiración reflejó valores similares para ambos cultivos, aunque con una tendencia hacia una menor eficiencia del uso del agua en switchgrass durante los años con condiciones de sequía.
Esta diferencia podría explicarse por la reducción en la productividad aérea del pasto bajo estrés hídrico, lo que limita la biomasa producida en relación con la cantidad de agua utilizada. Sin embargo, en términos generales no se registraron diferencias significativas que sugieran un impacto negativo en el ciclo hidrológico por la implementación del switchgrass a escala comercial. El sistema radicular profundo y amplio del switchgrass no solo contribuye a su eficiencia en la recuperación de nitrógeno, sino que favorece la incorporación de carbono en el suelo. El establecimiento de una biomasa subterránea abundante implica aportes continuos de materia orgánica a través de raíces muertas y exudados, lo que en el mediano y largo plazo puede traducirse en la mejora de la estructura edáfica, la capacidad de retención de agua y nutrientes, y la mitigación del cambio climático mediante el secuestro de carbono. Las prácticas de manejo implementadas en el estudio, como el no laboreo, contribuyen también a minimizar la perturbación del suelo, favoreciendo la conservación de la materia orgánica y manteniendo condiciones que potencian los beneficios ecosistémicos del pasto perenne.
Además, la fertilización con dosis moderadas y la utilización de variedades mejoradas, como la cultivar Independence de switchgrass, aseguran un equilibrio entre productividad y sostenibilidad, adaptándose a condiciones marginales con limitaciones de drenaje y productividad inherente. La integración de pastos perennes bioenergéticos en sistemas agrícolas representa una estrategia viable para diversificar y hacer más sostenibles los paisajes rurales. Estos cultivos permiten no solo la producción de biomasa para generación de energía renovable con baja intensidad de carbono, sino que también tienen un papel fundamental en la protección ambiental. Reducen la incidencia de la contaminación por nitratos, mejoran la calidad del suelo y promueven la captura de gases de efecto invernadero, elementos todos ellos claves en la lucha contra el cambio climático. Los retos para la adopción a gran escala incluyen la optimización de la eficiencia en el uso del agua, especialmente bajo escenarios de estrés hídrico, donde se observa una ligera disminución en la producción aérea y por ende en la eficiencia.
También es relevante profundizar el conocimiento sobre las dinámicas del carbono en la rizosfera, discriminando las diferentes fuentes de emisiones de CO2 y estableciendo estrategias para maximizar el secuestro de carbono a largo plazo. En conclusión, los estudios de campo demuestran que el pasto switchgrass como cultivo bioenergético aporta beneficios significativos para el medio ambiente al reducir emisiones nocivas, mejorar la calidad del agua y mantener un equilibrio hídrico favorable, todo ello sin comprometer la productividad. Su uso representa un camino hacia una agricultura más sostenible y resiliente, alineado con las metas globales para la reducción de gases de efecto invernadero y la transición hacia fuentes de energía limpias, indispensables para enfrentar los desafíos del futuro climático.
