La implementación de prácticas más modernas de cultivo puede generarles ahorros a los productores agrícolas por más de 20 mil millones de dólares durante las próximas décadas solamente mediante la disminución del empleo de productos fosfatados
AGENCIA FAPESP/DICYT – La implementación de estrategias más sostenibles de manejo de los suelos, tales como la siembra directa con rotación de cultivos y el empleo de nuevos insumos biológicos a base de residuos orgánicos o de microorganismos, entre otras soluciones, puede ayudar a incrementar la eficiencia en el aprovechamiento y, por consiguiente, también a disminuir el empleo de fertilizantes minerales críticos en la agricultura nacional. Esto es lo que apuntan los resultados de estudios realizados con el apoyo de la FAPESP y a cargo de investigadores vinculados a diversas universidades e institutos de investigación de Brasil.
La implementación de estas prácticas puede generarles un ahorro a los agricultores brasileños por más de 20 mil millones de dólares durante las próximas décadas solamente con la disminución del uso de fertilizantes fosfatados, según estima Paulo Sérgio Pavinato, docente de la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz de la Universidad de São Paulo (Esalq-USP).
Durante los últimos diez años, el consumo de fertilizantes fosfatados en Brasil aumentó un 43,4 por ciento, y más del 67 por ciento se importa desde países del norte de África, fundamentalmente desde Marruecos. “El mantenimiento de la paja y de los rastrojos de las plantas sobre la superficie de cultivo entre las cosechas, tal como se hace en la siembra directa, y el impulso a la rotación de cultivos, explotando el suelo permanentemente y no dejándolo desnudo nunca, constituyen formas de promover un ciclo más eficiente y de aumentar la eficiencia del aprovechamiento que efectúan las plantas de los nutrientes como el fósforo”, dice Pavinato.
De acuerdo con el investigador, el fósforo –que es uno de los tres macronutrientes más utilizados en el abono de cultivos en Brasil, detrás del nitrógeno y del potasio– es uno de los fertilizantes minerales con menores índices de aprovechamiento en los cultivos agrícolas de los suelos brasileños. Sucede que los tipos de suelos existentes en Brasil y en otras zonas tropicales, más arcillosos, son ricos en óxidos de hierro y aluminio, que poseen una capacidad muy alta de unirse químicamente y retener fósforo. De este modo, una gran parte de esos fertilizantes aplicados queda acumulada en el suelo en formas poco y nada accesibles para las plantas. “Durante los últimos 20 años, la eficiencia promedio en el aprovechamiento del fósforo de las plantas cultivadas en Brasil ha sido del 50 por ciento”, afirma Pavinato.
“Del total de ese fertilizante agregado al abono, el 50 por ciento se extrae vía cosecha y el otro 50 % restante queda retenido en el suelo. Por eso es común en los cultivos brasileños la aplicación de como mínimo más del doble de la cantidad de fósforo de que las plantas necesitan”, explica. En el marco de un proyecto apoyado por la FAPESP, el investigador, en colaboración con pares de la Bangor University, del Reino Unido, elaboró un inventario del fósforo acumulado o residual en los suelos brasileños a partir de la década de 1970, cuando se empezaron a utilizar fertilizantes a gran escala en el país y este mineral pasó a acumularse en el suelo.
Los cálculos, basados en estimaciones de agregados promedio y de retiros de fósforo mediante la absorción de los cultivos agrícolas, indicaron que desde la década de 1970 se acumularon alrededor de 33,4 millones de toneladas de este fertilizante en los suelos agrícolas brasileños. Las áreas con mayor tiempo de cultivo, situadas en buena parte del sudeste del país, en los estados de São Paulo, Paraná y Minas Gerais, son las que registran las mayores existencias de fósforo en sus suelos, según consignaron los investigadores en un artículo publicado en la revista Scientific Reports.
“Las regiones con áreas agrícolas más recientes, como las situadas en los estados de Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Goiás y, desde hace menos tiempo, en la zona conocida como Matopiba [el área a la que se considera como la nueva frontera agrícola brasileña, comprendida por partes de los estados de Maranhão, Tocantins, Piauí y Bahía], tienen mucho menos fósforo acumulado, en función del tiempo de cultivo”, dice Pavinato.
“Pero incluso en esos estados hay mucho más fósforo total en el suelo que en regiones del Reino Unido, por ejemplo”, compara.
Mediante la rotación de cultivos, con el plantío de especies de cobertura, tales como las variedades de gramíneas del género Brachiaria o mijo después del cultivo de la soja, por ejemplo, es posible no solamente incrementar la eficiencia en el uso de ese fósforo almacenado en el suelo, sino también aumentar la resistencia del campo a la sequía, afirma Pavinato. Sucede que, con la implementación de este sistema, las raíces de las plantas adquieren una mayor capacidad para explotar un volumen más grande de suelo, explica el investigador.
“Los productores con un sistema de producción bien implementado, que han venido llevando a cabo la rotación de cultivos durante los últimos años, pueden pasar una cosecha o más sin abonar sus campos porque el suelo cuenta con una buena reserva de nutrientes, especialmente de fósforo”, dice. “En tanto, los productores que siguen con el sistema de cultivo convencional padecerán mucho más durante los períodos de crisis de fertilizantes, como ahora, pues no cuentan con reservas en el suelo”, compara.
El empleo de plantas de cobertura
En un estudio actualmente en marcha, también apoyado por la FAPESP, el investigador y sus colaboradores están analizando la utilización de plantas de cobertura, tales como la arveja silvestre, el nabo forrajero, el lupino y el vallico en el invierno, antes del cultivo del maíz en verano, para mejorar la explotación del fósforo existente en el suelo. Para realizar los experimentos, se aplicó durante siete años seguidos, entre 2008 y 2015, fosfato soluble y natural en áreas de cultivo de maíz en el estado de Paraná con rotación con esas plantas de cobertura. Tras ese período, esas áreas dejaron de abonarse.
Los resultados preliminares del estudio indicaron que, en los años posteriores y con déficit hídrico, la cosecha de maíz en esas áreas fue dos veces mayor que la de las que no habían recibido abono fosfatado. “Las plantas de cobertura que promovieron una mayor productividad del maíz en esas áreas fosfatadas fueron la avena negra y el vallico. Estas gramíneas tienen la habilidad de impulsar el ciclo de una mayor cantidad de nutrientes en general. Pero es importante remarcar que esas respuestas solamente pueden obtenerse a largo plazo”, subraya Pavinato.
Los fertilizantes organominerales
Un fertilizante organomineral desarrollado por investigadores de la estatal Embrapa Suelos –una de las unidades de la Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria (Embrapa)– también puede contribuir tanto para incrementar la disponibilidad de fósforo destinado a cultivares agrícolas como para aprovechar y generar valor para un pasivo ambiental.
Los investigadores de la institución desarrollaron en el transcurso de los últimos 11 años un fertilizante organomineral fosfatado granulado a base de la llamada “cama de pollo”: una combinación del material utilizado para cubrir el piso de los galpones de las granjas (aserrín, paja de arroz, heno de pasto, mazorcas de maíz trituradas o viruta de madera) con los residuos orgánicos de los pollos, es decir, excrementos, orina, restos de pienso y plumas.
Estos residuos agrícolas se usaban como fuentes de alimento suplementario para animales bovinos en Brasil, pero su utilización con ese fin se prohibió en el país desde el año 2004, con el surgimiento del “mal de la vaca loca”. En tanto, en la agricultura, el uso de este material está consolidado, pero sin recomendaciones técnicas específicas, tal como pondera Joaquim José Frazão, docente del Instituto Federal de Roraima (IFRR).
“La falta de recomendaciones técnicas específicas ha provocado el uso inadecuado y la aplicación superficial de la cama de pollo, con dosis inadecuadas, bajas respuestas agronómicas y el riesgo de contaminación del medio ambiente con nitrato, presente en grandes cantidades en ese material”, afirma Frazão.
Toda vez que la cama de pollo también exhibe tenores variables de fósforo, los investigadores de Embrapa Suelos, en colaboración con Frazão, realizaron durante los últimos años diversas pruebas de mezclas de este material con fuentes minerales a fin de enriquecerlo con el mineral para su aplicación como fertilizante.
Los resultados de las pruebas de aplicación del fertilizante organomineral en invernaderos y en el campo, en los municipios de Rio Verde y Goiânia, en el estado de Goiás, y en Piracicaba, en el interior de São Paulo, durante el doctorado de Frazão, con beca de la FAPESP, indicaron que el producto posee una eficiencia agronómica comparable a la de las fuentes minerales tradicionales, tales como el fosfato monoamónico (MAP) y el superfosfato triple, desde la primera cosecha de cultivos como la soja y el maíz. Este estudio se publicó en la revista Sustainability. “También observamos en el marco de otros estudios que este producto posee un efecto residual en el suelo”, afirma Frazão.
Como la liberación del fertilizante organomineral es más lenta en comparación con las otras fuentes de fósforo disponibles, que son solubles en agua, este producto suple la demanda de las plantas de este y, al mismo tiempo, disminuye los riesgos de pérdidas del mineral debido al proceso de adsorción (fijación) que realizan los óxidos de hierro y de aluminio, según lo explica el investigador.
“Como los fertilizantes fosfatados tradicionales son solubles en agua, la liberación de los mismos en el suelo tras su aplicación es casi inmediata. En tanto, el organomineral que desarrollamos tiene una liberación más lenta y, de este modo, es posible mantenerlo disponible en el suelo durante más tiempo”, afirma Frazão. De acuerdo con el investigador, Embrapa Suelos patentó la tecnología del proceso de producción del fertilizante organomineral.
Aparte de la cama de pollo, pueden emplearse otras diversas fuentes orgánicas para producir este organomineral, tales como estiércol de aves y vacunos y paja de arroz, remarca Frazão. “Con todo, las respuestas de eficiencia agronómica de este fertilizante organomineral formulado con esas otras fuentes pueden no ser iguales a las del compuesto por cama de pollo, en razón de la variación de la composición química”, pondera.
Un fertilizante orgánico a base de lodo de alcantarilla
Otra fuente prometedora para la producción de fertilizantes es un compost generado con base en el lodo proveniente del tratamiento de desagües, según apuntan estudios realizados por investigadores de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), en su campus de la localidad de Ilha Solteira.
Rico en materia orgánica y fuente de macro y micronutrientes para las plantas, tales como nitrógeno, fósforo, cobre, hierro, manganeso y zinc, el lodo de alcantarilla ya era apuntado como un potencial subproducto para su aplicación como abono en la agricultura desde la década de 1980. Pero la preocupación con el riesgo de que este residuo contaminase el suelo y las plantas con metales pesados, aparte de cargar virus y otros microorganismos patogénicos, limitó su aplicación con ese fin, según informa Thiago Nogueira, docente de la Unesp y coordinador del estudio.
“Aun con la comprobación del efecto beneficioso del uso del lodo de alcantarilla en la agricultura, las legislaciones de los estados brasileños fijaron criterios que dificultaron la aplicación de estos residuos urbanos. Una cantidad muy pequeña de este material ha sido aplicada a gran escala en la agricultura, y eso no solamente en el estado de São Paulo sino también en otras regiones del país”, afirma Nogueira.
Mediante un convenio con una empresa del municipio paulista de Jundiaí, los investigadores empezaron a efectuar el compostaje del lodo de alcantarillado para eliminar la carga de patógenos y disminuir los tenores de metales con el fin de viabilizar la aplicación de este compost en la agricultura.
Los investigadores están estudiando ahora el uso de este material como fuente orgánica de nutrientes en suelos del bioma conocido con el nombre de Cerrado (la sabana brasileña), que son naturalmente muy pobres en nitrógeno, fósforo, boro, manganeso y zinc, en cultivos tales como los de arroz, frijol, soja, maíz y caña de azúcar.
Los resultados preliminares del estudio, realizado en el marco de la maestría de la investigadora Adrielle Rodrigues Prates, con beca de la FAPESP, indicaron que la aplicación del compost aumentó los tenores principalmente de cobre, manganeso y zinc en el suelo y en las hojas del cultivo de soja.
“También hemos observado un aumento del 67 por ciento en la productividad de la soja y un efecto residual de la aplicación del compost, con mejoras de productividad en el cultivo del maíz superiores al promedio nacional y con valores similares a los resultados obtenidos únicamente con la aplicación de fertilizantes minerales”, afirma Nogueira.
Según el investigador, quedó claro que el compost de lodo de alcantarilla incrementó la disponibilidad de nutrientes en el suelo, especialmente de nitrógeno, fósforo y algunos micronutrientes, con un aumento de la productividad de los cultivos. Más recientemente, se han puesto en marcha otras investigaciones con miras a conocer mejor la asociación de dosis del compost de lodo de alcantarilla con plantas de cobertura cultivadas en régimen de siembra directa en el Cerrado, con énfasis en el monitoreo de la salud del suelo, explica Nogueira.
Microorganismos solubilizantes
Aparte del manejo, de las variedades de plantas mejoradas y de fertilizantes más eficientes, otra estrategia que ha venido implementándose con la mira puesta en lograr un mejor aprovechamiento de los nutrientes en las plantas es la utilización de microorganismos solubilizantes, tales como bacterias y hongos. Estos microrganismos cuentan con potencial de explotar y ayudarlas a las plantas a obtener el fósforo que no se encuentra disponible en el suelo, por ejemplo, según explica Antônio Pedro da Rocha Camargo, colaborador del Centro de Investigaciones en Genómica Aplicada a los Cambios Climáticos (GCCRC), un Centro de Investigaciones en Ingeniería (CPE) constituido por la FAPESP y por Embrapa en la Universidad de Campinas (Unicamp), en el estado de São Paulo.
“Los microorganismos pueden ayudarlas a las plantas a obtener nutrientes de diversas formas. Algunos de los más conocidos son las micorrizas, que son hongos que se asocian a las raíces de las plantas y expanden la superficie de absorción. Pero también existen bacterias que ayudan a las plantas a tomar el nutriente que se encuentra en el suelo de una forma que normalmente no lograrían absorberlo, como en el caso del fósforo insoluble”, explica.
Durante su doctorado, realizado con beca de la FAPESP, el investigador estudió los microorganismos asociados a las plantas en los matorrales de altura. Situados en la región central de Brasil, los matorrales de altura poseen un suelo extremadamente pobre en fósforo, en razón de las condiciones geológicas, y muy ácido, pero aun así exhiben una gran diversidad de especies de plantas, la mayor parte endémicas (que existen exclusivamente en esa región).
“Desde hace años se viene estudiando la fisiología de esas plantas con el objetivo de entender de qué manera crecen en ese bioma”, dice Da Rocha Camargo. El investigador y sus colaboradores constataron que los suelos de los campos rupestres, pese a ser muy pobres, también poseen una gran diversidad de microrganismos asociados a las plantas, fundamentalmente bacterias, que también existen exclusivamente en esa región.
Al analizar esos microorganismos, observaron que las bacterias presentes cerca de las raíces de las plantas tienen una mayor cantidad de genes asociados a la disponibilidad de fósforo. “Vimos que diversas funciones asociadas a la disponibilidad de fósforo para las plantas se encuentran enriquecidas en esas bacterias”, afirma Da Rocha Camargo. Al comparar el genoma de las bacterias de los campos rupestres con el de otras evolutivamente cercanas, halladas en otros lugares, los investigadores también constataron que estas poseen más genes asociados a la disponibilidad de fósforo para las plantas.
“Esto muestra que las funciones de disponibilidad de fósforo para las plantas probablemente están siendo seleccionadas en ese ambiente. Las plantas pueden liberar compuestos que son nutritivos para las bacterias que solubilizan fósforo para reclutarlas y así obtener el nutriente”, explica Da Rocha Camargo. El objetivo final de este estudio consiste en permitir seleccionar y cultivar esas bacterias a gran escala para producir inóculos, cultivos con una o más especies de microorganismos para su aplicación en el campo con el objetivo de aumentar la absorción de fósforo de las variedades agrícolas.
