Un nuevo conjunto de datos de la Universidad de Minnesota reconstruye la aplicación de nitrógeno, fósforo y potasio en 156 cultivos entre 1980 y 2022 y muestra tendencias opuestas entre regiones
Redactor: Javier Morales O.
Editor: Eduardo Schmitz
El consumo mundial de fertilizantes aumentó con fuerza durante las últimas cuatro décadas, pero su distribución continúa siendo profundamente desigual. Un nuevo conjunto de datos desarrollado por el Instituto sobre el Medio Ambiente de la Universidad de Minnesota muestra que mientras algunas regiones agrícolas han comenzado a reducir aplicaciones históricamente elevadas, otras mantienen niveles de fertilización tan bajos que la insuficiencia de nutrientes puede limitar el rendimiento de los cultivos.
La investigación reconstruyó las tasas de aplicación de nitrógeno, fósforo y potasio por país y cultivo entre 1980 y 2022. El trabajo ofrece una perspectiva especialmente detallada de un problema que no puede abordarse únicamente aumentando o reduciendo fertilizantes de manera general: las necesidades dependen del cultivo, la región y la trayectoria productiva de cada sistema agrícola.
Los resultados fueron publicados en la revista Environmental Research Letters por Deepak K. Ray, del Instituto sobre el Medio Ambiente de la Universidad de Minnesota; Tek B. Sapkota, del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo (CIMMYT); y Achim Dobermann, de la Asociación Internacional de Fertilizantes.
Un registro mundial construido con 800.000 datos
Deepak Ray dedicó seis años a liderar el desarrollo de la nueva base mundial. El equipo reunió aproximadamente 800.000 datos existentes y utilizó un sistema de imputación para completar los vacíos de información y construir series temporales comparables.
El resultado incluye tasas de aplicación de los tres principales macronutrientes agrícolas —nitrógeno, fósforo y potasio— para 156 cultivos, además de pasturas y bosques. La base proporciona información para todos los países y, en 25 naciones agrícolas importantes, incorpora resolución subnacional para diez cultivos principales.
Esta diferenciación es importante porque los promedios nacionales pueden ocultar grandes contrastes entre sistemas productivos. Un país puede utilizar cantidades elevadas de un nutriente en determinados cultivos y mantener aplicaciones insuficientes en otros. La nueva herramienta permite examinar esas trayectorias con mayor detalle.
El nitrógeno, fósforo y potasio siguieron trayectorias diferentes
El análisis indica que, aproximadamente entre 1980 y 2020, el consumo de fertilizantes nitrogenados en cultivos, excluyendo pasturas y bosques, aumentó alrededor de un 68 %. Para el fósforo el incremento fue cercano al 52 %, mientras que el potasio registró un crecimiento aproximado del 69 %.
Sin embargo, las diferencias territoriales son mucho mayores que las sugeridas por el promedio mundial. Las tasas regionales de aplicación de nitrógeno presentan una brecha superior a diez veces entre las zonas con los niveles más altos y aquellas con los más bajos.
Esta disparidad refuerza la necesidad de ajustar la nutrición a las condiciones productivas. Investigaciones sobre los mecanismos que regulan la absorción de nitrógeno por las plantas muestran además que la eficiencia no depende únicamente de la cantidad suministrada, sino también de la capacidad del cultivo para captar y utilizar el nutriente.
El estudio encontró asimismo que el crecimiento reciente del consumo mundial de nitrógeno y fósforo estuvo impulsado en mayor medida por la expansión de la superficie cosechada que por aumentos de las dosis aplicadas. En el caso del potasio participaron ambos factores: crecieron tanto el área cultivada como las tasas de aplicación.
China y Europa reducen aplicaciones desde niveles elevados
Una de las tendencias más significativas aparece en regiones que anteriormente presentaban tasas altas y, con frecuencia, excesivas. Partes de Europa ya registraban esa situación a comienzos de la década de 1980, mientras algunas zonas de China alcanzaron niveles elevados durante los primeros años de este siglo.
Los datos muestran que las aplicaciones de nitrógeno y fósforo han disminuido recientemente en Asia oriental y Europa occidental. Los investigadores relacionan estas trayectorias con una combinación de políticas públicas, regulaciones, incentivos y adopción de nuevas tecnologías y prácticas agrícolas.
Reducir aplicaciones excesivas puede tener beneficios que trascienden el ahorro directo del insumo. La sobreutilización puede contribuir a la acidificación del suelo, pérdidas de nutrientes hacia cursos de agua y alteraciones biológicas. Un análisis previo sobre el efecto del exceso de fertilizantes sobre microorganismos beneficiosos del suelo expone cómo una disponibilidad demasiado elevada de nutrientes puede modificar las relaciones entre raíces, hongos y bacterias.
Esto no significa que toda fertilización intensiva produzca automáticamente los mismos efectos. El tipo de suelo, cultivo, clima, dosis, momento de aplicación y manejo determinan la respuesta. La información del nuevo conjunto de datos permite precisamente abandonar interpretaciones uniformes y localizar dónde se producen los mayores desequilibrios.
África subsahariana enfrenta el problema contrario
En otras regiones el desafío no consiste en reducir el uso, sino en mejorar el acceso a nutrientes suficientes. Países que hace cuatro décadas presentaban aplicaciones muy bajas, entre ellos Etiopía y Vietnam, han avanzado hacia tasas mayores.
África subsahariana continúa destacándose por un uso mínimo de fertilizantes en numerosas áreas. Según los investigadores, existen zonas donde un incremento apropiado de la nutrición vegetal podría elevar los rendimientos y contribuir a cerrar brechas productivas.
La diferencia obliga a evitar una recomendación mundial única. Una reducción generalizada de fertilizantes podría perjudicar sistemas que ya sufren deficiencias, mientras promover mayores aplicaciones sin considerar las necesidades reales agravaría los problemas de las regiones que utilizan cantidades excesivas.
El acceso también está condicionado por el precio, la disponibilidad y las cadenas internacionales de suministro. El reciente encarecimiento de los fertilizantes y su impacto sobre la producción de alimentos ha mostrado hasta qué punto la dependencia de insumos importados puede trasladarse directamente a los costos de los agricultores y a la seguridad alimentaria.
El exceso de nutrientes también tiene costos ambientales
Aplicar menos fertilizante del necesario puede limitar el rendimiento y reducir los ingresos agrícolas. Superar las necesidades del cultivo tampoco garantiza mayor producción y puede aumentar tanto el gasto de la explotación como las pérdidas ambientales.
El exceso de nutrientes puede favorecer la acidificación del suelo y la escorrentía hacia ríos y zonas costeras. Parte del nitrógeno aplicado también puede transformarse en óxido nitroso, un potente gas de efecto invernadero.
En el caso del fósforo existe además una dimensión relacionada con la disponibilidad de recursos minerales y su concentración geográfica. Por ello crece el interés por recuperar nutrientes ya presentes en residuos. Investigaciones realizadas en Europa han estudiado el comportamiento del fósforo reciclado en distintos suelos agrícolas, con resultados que muestran que su disponibilidad depende de la fuente, las características del terreno y el momento de aplicación.
También se investigan fuentes minerales alternativas para regiones dependientes de importaciones. En Marruecos, por ejemplo, científicos han evaluado la transformación de sienita local en una fuente de potasio para cultivos, una línea orientada a diversificar el abastecimiento de nutrientes agrícolas.
Datos por cultivo para orientar mejor la fertilización
Los autores consideran que conocer dónde, cuánto y sobre qué cultivos se aplican los nutrientes puede mejorar las decisiones agronómicas y de política agrícola. En las regiones con sobreutilización, la información permite identificar oportunidades para elevar la eficiencia sin comprometer necesariamente la productividad. En las zonas deficitarias, puede señalar dónde un mayor acceso a fertilizantes podría contribuir a cerrar brechas de rendimiento.
Achim Dobermann resumió el problema señalando que no existe un único desafío mundial relacionado con los fertilizantes: algunas regiones necesitan aprovechar mejor los nutrientes que ya utilizan, mientras otras todavía requieren mayor acceso a nutrición vegetal.
La base tampoco debe interpretarse como una prescripción automática de dosis para explotaciones individuales. Se trata de una reconstrucción global basada en información observada y valores imputados para completar los vacíos de una documentación histórica fragmentada. Las recomendaciones a escala de parcela siguen requiriendo análisis del suelo, necesidades del cultivo, objetivos de rendimiento y condiciones ambientales locales.
El conjunto completo de datos y el software de imputación desarrollado por la Universidad de Minnesota están disponibles para uso académico sin costo a través de su oficina de comercialización tecnológica. Una versión de los datos correspondiente aproximadamente a 2020 también se encuentra archivada con acceso abierto en Dryad.
Fuentes referenciales:
Phys.org
Universidad de Minnesota
Institute on the Environment – University of Minnesota
Environmental Research Letters
