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El fósforo: un recurso limitado fundamental para la agricultura del siglo XXI

Los trabajos de modelización llevados a cabo a nivel mundial han demostrado hasta qué punto, independientemente de los modelos de cambio climático tomados en consideración, la disponibilidad de fósforo determina la producción de biomasa y, por consiguiente, el almacenamiento de carbono en los ecosistemas en respuesta a estos cambios. En contra de todas las previsiones, dichos trabajos han revelado que esta limitación relativa al fósforo es menos importante en los ecosistemas tropicales que en el resto del mundo.

Esparcimiento de estiércol en una superficie vegetal  ©INRA. © INRA, FORMISANO Sophie
Actualización: 09/06/2017
Publicación: 21/04/2015

El fósforo (P) debe dar respuesta a los desafíos en materia de seguridad alimentaria y de atenuación del cambio climático. Dos recientes artículos publicados por investigadores del INRA arrojan luz sobre estas cuestiones tanto a nivel nacional como mundial.

Necesidad de cuantificar la dependencia de la producción agrícola respecto a los fertilizantes sintéticos

 El continuo incremento de la demanda de biomasa agrícola para usos alimentarios y no alimentarios y la escasez de recursos necesarios para producir fertilizantes (gas natural y energía para N, rocas fosfatadas para P) plantean la cuestión de la dependencia de la producción agrícola respecto de los fertilizantes sintéticos. En el caso del nitrógeno, esta dependencia suele estimarse mediante ratios calculados anualmente, tales como la relación entre el nitrógeno suministrado en forma de fertilizantes sintéticos y el nitrógeno contenido en los productos cosechados. Así, se ha demostrado que, a nivel mundial, el 40 % de la producción de proteínas depende de fertilizantes nitrogenados sintéticos. No existen cifras equivalentes para el P, a pesar de que la escasez de recursos de roca fosfórica procedentes de yacimientos geológicos y necesarios para fabricar fertilizantes P supone una amenaza para la seguridad alimentaria mundial a medio plazo. El cálculo de la dependencia de la producción agrícola respecto de fertilizantes P sintéticos es más complejo ya que, contrariamente al N, el P se acumula en los suelos, lo que supone que un cálculo realizado sobre una base anual lleva a una estimación errónea.

Cuantificar el efecto de la disponibilidad de fósforo en la fijación de carbono

   En los ecosistemas poco alterados por el hombre, la respuesta a los cambios en el medio ambiente mundial ligados al aumento de la cantidad de CO2 en la atmósfera y de la sedimentación de N por medio de deposiciones atmosféricas se ve limitada por los desequilibrios estequiométricos que influyen en otros nutrientes, especialmente el P. De este modo, la capacidad para almacenar el carbono y mitigar el cambio climático podría ser inferior a lo que predicen los modelos planetarios que no toman en consideración la limitación que supone una escasa disponibilidad de P en los suelos de numerosos ecosistemas. La cuantificación de este efecto es un aspecto clave para predecir el clima del futuro y elaborar supuestos de mitigación.  

 

Para dar respuesta a estas dos cuestiones tanto a escala nacional como mundial se ha adoptado un enfoque por modelización.

 La producción agrícola y la fertilidad de los suelos dependen en gran medida de los fertilizantes fosfatados acumulados en el suelo desde hace décadas

 El modelo presentado para medir la dependencia de la fertilidad P de los suelos agrícolas respecto de los fertilizantes P sintéticos ha permitido reconstituir el historial de la evolución de la fertilidad P de los suelos franceses desde la posguerra. Las reservas de fósforo que intervienen en la nutrición de la planta, descompuestos en dos compartimentos ‒P lábil y P estable‒ han aumentado considerablemente desde 1948. Desde los años 70, dichas reservas tienden a estabilizarse, en línea con la reducción del suministro de fertilizantes. El modelo muestra que actualmente, dada la evolución de la fertilización, alrededor del 82 % (entre el 68 y el 91 %) del P contenido en los suelos es de origen antrópico, esto es, proviene directamente (suministro de abonos sintéticos) o indirectamente (suministro de abonos orgánicos con P procedente originariamente de abonos sintéticos) de yacimientos geológicos utilizados para producir fertilizantes P.

 Además, el porcentaje de fósforo contenido en los productos agrícolas que es de origen antrópico es de aproximadamente un 84 %.
 

Si, como en el caso del nitrógeno, estos ratios fueran calculados de forma anual, se subestimarían: 51 y 60 % respectivamente, lo cual demuestra el interés del modelo para lograr un cálculo más exacto de la dependencia de la fertilidad P y de la producción agrícola respecto de los fertilizantes P sintéticos. Estos resultados evidencian que a pesar de la importante disminución del suministro de fertilizantes fosfatados sintéticos desde los años 70 gracias a los avances de la fertilización razonada, la producción agrícola francesa sigue siendo muy dependiente de una fertilidad P heredada que se ha ido constituyendo a lo largo de décadas a partir del fósforo extraído de los yacimientos geológicos.

 Ampliar el modelo a escala mundial

 El modelo de flujos de P ligados al historial de fertilización se emplea actualmente en el marco de un proyecto de investigación cuyo objetivo es identificar los elementos que determinan el contenido en fósforo de los suelos agrícolas a escala mundial. Dicho modelo será aplicado en varios países para su comparación con el fin de evaluar la dependencia de la fertilidad P de los suelos y de la producción agrícola actual respecto del P de origen antrópico en función del historial agrícola (en particular, el tiempo que hace que se recurre a la fertilización sintética). El objetivo es tener una visión global de la dependencia de la fertilidad P de los suelos respecto del suministro de fertilizantes sintéticos.

 Por otra parte, un segundo proyecto de investigación está estudiando el papel que desempeña la disponibilidad de P en la respuesta modulada de los ecosistemas a los cambios en el medio ambiente mundial. El objetivo es afinar las predicciones para diversas regiones del planeta y para distintos tipos de biomas. El cálculo a nivel global de la disponibilidad de P en los suelos constituye por lo tanto un verdadero desafío para estos modelos planetarios. 
 Los especialistas en P coinciden en señalar la conveniencia de propiciar una gobernanza mundial relativa a los recursos de fósforo que, previamente, exige un importante esfuerzo de comunicación y educación de la ciudadanía con miras a despertar la conciencia colectiva y la responsabilidad individual respecto a esta problemática mundial. En Europa, dichos esfuerzos han empezado a tomar forma a través de las actividades de la Plataforma Europea del Fósforo Sostenible.

Referencias

- Penuelas, J., Poulter, B., Sardans, J., Ciais, P., van der Velde, M., Bopp, L., Boucher, O., Godderis, Y., Hinsinger, P., Llusia, J., Nardin, E., Vicca, S., Obersteiner, M., Janssens, I. A. (2013) Human-induced nitrogen-phosphorus imbalances alter natural and managed ecosystems across the globe. Nature Communications, 4. DOI: 10.1038/ncomms3934

- Ringeval, B., B. Nowak, T. Nesme, M. Delmas, and S. Pellerin (2014) Contribution of anthropogenic phosphorus to agricultural soil fertility and food production. Global Biogeochem. Cycles, 28, DOI: 10.1002/2014GB004842.

Contacto
Contacto científico:

Departamento asociado:
Environment and Agronomy, Forest, Grassland and Freshwater Ecology
Centro asociado:
Nouvelle-Aquitaine-Bordeaux, Occitanie-Montpellier

Cifras relativas al fósforo

- En Francia:
   ~Dependencia de la producción agrícola respecto de los fertilizantes fosfatados sintéticos: 84 % (84 % del fósforo contenido en los productos agrícolas procede de fertilizantes sintéticos acumulados en el suelo).
    ~Dependencia de la fertilidad de los suelos respecto de los fertilizantes fosfatados sintéticos: 82 % (82 % del fósforo de los suelos procede de fertilizantes sintéticos acumulados en el suelo).
    ~Pérdida de fósforo: 52 % del fósforo que aportan los fertilizantes fosfatados sintéticos se pierde cada año (escorrentía).
    ~Algunos suelos tienen un excedente de fósforo (Bretaña, esparcimiento de estiércol), mientras otros son deficitarios (región centro de Francia).
- A nivel mundial:
    ~Las reservas fósiles de fósforo se agotarán de aquí a 100-300 años (uso de rocas fosfatadas para producir fertilizantes minerales).
    ~Marruecos, China y Estados Unidos controlan el 85 % de las minas de fosfatos.

Científicos sensibilizados

Estos trabajos fueron presentados en el 5º simposio PSP Phosphorus in Soils and Plants celebrado, por primera vez en Europa, del 26 al 29 de agosto de 2014 en Montpellier bajo el lema de hacer frente a la escasez de fósforo («Facing Phosphorus Scarcity»). Dicho simposio reunió a 276 participantes de unos 40 países.
  

Le siguió la IV Cumbre Mundial sobre Fósforo Sostenible(SPS4), celebrada del 1 al 3 de septiembre de 2014 (208 participantes de 40 países diferentes) y organizada bajo los auspicios del GPRI (Global Phosphorus Research Initiative), que ha sabido despertar el interés de la comunidad científica mundial y la sociedad acerca de los desafíos globales relacionados con el fósforo. Entre ambos eventos, un Seminario de Jóvenes Investigadores organizado el 31 de agosto de 2014 con el apoyo del LabEx AGRO congregó a 42 científicos de países del Norte y del Sur y preparó una exposición sobre los principales retos y obstáculos, que fue presentada en la SPS4.
  

Todos estos eventos estuvieron presentes en la Phosphorus Week 2014 organizada por el INRA y el CIRAD para fomentar el encuentro entre científicos de disciplinas diversas (ciencias agronómicas, ciencias del medio ambiente y procesos y ciencias sociales y políticas) que abarcan todo el ciclo del fósforo y sus aplicaciones más allá del sector agrícola. Dichos eventos contaron con la participación de actores del ámbito político y económico en el sector de los insumos agrícolas, las biotecnologías, la depuración de aguas residuales, etc.  
  

La próxima cumbre mundial (SPS5) que tendrá lugar en 2016 en China buscará implicar al GPNM (Global Partnership for Nutrient Management). Mientras, el próximo simposio internacional PSP6 se celebrará en 2018 en Bélgica con el mismo propósito que en Montpellier: implicar a investigadores y a participantes de países del Sur generadores de nuevos retos.