SUBSIDIO DE NUTRIENTES:
LOS FERTILIZANTES

La artificialización de los sistemas naturales, o usando el concepto moderno, los agro-ecosistemas cuentan entre sus principales elementos con el incremento sustancial y continuo de fertilizantes y pesticidas. Su utilización es, sin duda, factor fundamental de la expansión en la producción agrícola.

Hasta mediados de este siglo, el aumento de producción agrícola se logró fundamentalmente por la expansión del área cultivada, la posibilidad de incorporar tierras, a costos relativamente bajos, impidió la adopción de políticas y medidas de conservación y gestión de suelos. Sin embargo, al alcanzarse la frontera agropecuaria, la escasez de tierra arable se hizo evidente. Desde entonces, los aumentos de producción han resultado de la intensificación de la explotación agrícola, es decir, de los incrementos de productividad por unidad de tierra cultivada, gracias a la aplicación de tecnología que combina los avances de la mecanización con los de los insumos químicos: fertilizantes y pesticidas conjuntamente con variedades cerealeras de alto rendimiento, riego, etcétera.

Según la FAO, los aumentos de producción se deben en más de 55% al uso de fertilizantes, cuyo consumo aumentó entre 1950 y 1983 de cinco a veinticinco kilos per capita. Los aumentos de productividad han sido importantes en los cultivos de cereales en los países en desarrollo, cuyos rendimientos aumentaron en 42% entre los años 1968-1972 (promedio de cinco años) y 1984-1988.

De particular importancia es el nitrógeno, es uno de los cuatro elementos fundamentales en la construcción de las proteínas, y por lo tanto participa en la constitución de prácticamente todos los organismos. Además, por lo general, las plantas revelan una respuesta relativamente rápida a las aplicaciones de abonos nitrogenados.

El nitrógeno es considerado, después del agua, el más importante factor limitante en la expansión de los cultivos, en efecto si bien en el suelo se encuentran diversas formas de nitrógeno disponible para las plantas, hoy se considera esas cantidades insuficientes para sostener los rendimientos económicos que exige la agricultura moderna.

Sin embargo, el uso del nitrógeno es también motivo de preocupación y debate, en particular por la relación con los efectos no deseados de sus aplicaciones, que son consecuencia, entre otras causas, del frecuente uso excesivo y el mal uso, que termina en dispersión de nitrógeno en el ambiente gracias a fenómenos de volatilización, lixiviación y desnitrificación. Esta mayor dispersión en el ambiente puede resultar en problemas de eutroficación de aguas superficiales y contaminación de aguas subterráneas. La presencia de compuestos de nitrógeno puede ser índice de serios problemas ambientales, como ocurre en los suelos y las aguas europeas que sufren fuerte contaminación nítrica debido al uso excesivo por la agricultura, pero también en los cultivos forrajeros y hortícolas, con efectos potenciales sobre la salud humana y animal. Actualmente, la política europea propugna por la reducción en el uso de fertilizantes y por normativas estrictas sobre los contenidos de compuestos nítricos en el agua.

Son también temas de debate, hecho demostrado, que sus aplicaciones tienen límites, bastante precisos en términos de respuestas de los diferentes cultivos, ya que las plantas absorben sólo una proporción de los fertilizantes que se aplican. Asociado con lo anterior está el efecto negativo, o inhibidor, que pueda tener sobre los mecanismos naturales de fijación de nitrógeno la adición de fertilizantes sintéticos. Ambos fenómenos agravan los efectos contaminantes. Finalmente, es materia de controversia el elevado costo energético que presupone el uso de fertilizantes.

En general se ha constatado que, en países con rendimientos medios y en áreas no expuestas a severas limitaciones de agua, la respuesta de los cultivos, medida en incrementos de producción por kilogramo adicional de nutrientes aplicados, fluctúa entre ocho y doce para los cereales, cuatro y ocho para las oleaginosas y entre 30 y 50 para las raíces y los tubérculos.73 En los países en desarrollo, los cereales son los que absorben la mayor cantidad de fertilizantes: 60% del total aplicado, el arroz por si sólo es responsable por un tercio del consumo de fertilizantes y el trigo por un sexto. Los cultivos de plantación, en particular caña de azúcar y algodón, son también importantes consumidores con 9% y 4% respectivamente de las aplicaciones totales.

Entre 1981 y 1991 el uso mundial de fertilizantes aumentó de 81 a 96 kilogramos por hectárea cultivada, siendo el promedio para los países en desarrollo de 62 kg/ha.74 El consumo de fertilizantes por parte de los países en desarrollo, excluyendo a China, ha crecido substancialmente, desde 9.3 millones de toneladas del periodo 1969-1971, a casi 37 millones de toneladas de fertilizantes (en términos de nutrientes de NPK), promedio del trienio 1988-1990, es decir, a comienzos de la década de los noventa, se aplicaba a los cultivos de los países en desarrollo un volumen cuatro veces superior al de hace 20 años, a pesar que el ritmo de aumento en la utilización de fertilizantes fue en la década de los ochenta, muy inferior al registrado en los setenta. En efecto, mientras el ritmo anual de crecimiento del consumo de fertilizante fue entre 1970 y 1980 de 9.6%, entre 1980 y 1990 fue de sólo 5.6%. Si bien esta caída es común a todos los países en desarrollo, ella es mucho más pronunciada en América Latina y África subsahariana, en gran medida como consecuencia de la crisis económica y la consiguiente dificultad para importarlos, hay que recordar que un tercio de los fertilizantes empleados en los países en desarrollo son importados.

El consumo mundial de fertilizantes se caracteriza por grandes desigualdades, tanto entre países desarrollados y en desarrollo, como entre cada grupo de países o regiones, o entre cultivos de exportación y aquellos destinados al consumo interno. En un extremo se tiene a los países de la Unión Europea y en el otro los de África subsahariana; en los primeros, el consumo por hectárea llega a 783.6 kg/ha (en 1986) en Holanda y 522 kg/ha en Bélgica y Luxemburgo, mientras que el consumo promedio de África subsahariana es de sólo 11 kg/ha y en Zaire apenas alcanza a un kilo por hectárea, siendo aun inferiores al kilo por hectárea en otros, y consumos crecientes en Zimbabwe, donde es de 56 kg/ha y en Kenia de 45 kg/ha, mientras que en África del Norte Egipto utiliza más de 361 kg/ha reflejando un aumento de casi 100 kg/ha respecto de 1981.

En América Latina el consumo anual fluctúa alrededor de los 8.2 millones de toneladas, mientras que en Asia es de dos millones y en África subsahariana 1.2 millones. Lo anterior equivale a una aplicación promedio por hectárea de alrededor de 71 kilogramos; en México es de 69 kg/ha, reflejando un aumento de 16 kilogramos por hectárea respecto a 1981, Brasil consume 54 kg/ha y Argentina sólo 6 kg/ha con un aumento de 2 kg/ha respecto de 1981. El consumo de fertilizantes aumentó muy rápidamente en el periodo 1970-1980, en el que registró un crecimiento anual promedio de 10.1%. Sin embargo, las penurias de la década 1980-1990 se reflejan en una disminución importante de esa tasa a sólo 3%.

El sobrepastoreo, la intensificación de cultivos, la disminución de los periodos de barbechos, la erosión, el no retorno de nutrientes orgánicos al suelo y la penuria económica que impide recurrir a fertilizantes químicos contribuyen, en algunas regiones de África y Asia, a un serio proceso de degradación química. Según la FAO, el agotamiento de los suelos por extracción neta de nutrientes en África subsahariana se traduce en pérdidas equivalentes a 20 kilogramos de nitrógeno, 10 kilogramos de fosfato (P2O5) y 20 kg de potasio (K2O), por hectárea, alcanzado al doble en África del Este. Un estudio de Zimbabwe, citado por FAO, señala que el costo de las pérdidas de nitrógeno y fósforo en las tierras arables se calcula entre 20 y 25 dólares por hectárea, para el caso de Malí ellas representan aproximadamente 40% del ingreso neto de un agricultor. Es interesante resaltar que estas pérdidas de nutrientes no se deben exclusivamente a una intensificación de cultivos, sino al menor retorno de nutrientes naturales al sistema como consecuencia de la pobreza de la región; en efecto, ha sido probado que la escasez de leña y otros combustibles ha obligado a los campesinos a recurrir a fuentes alternativas de energía, como los rastrojos y el estiércol, que en circunstancias diversas habrían retornado al suelo. Según Redclift y David las pérdidas en la producción de granos originados por el no retorno de nutrientes al sistema se estima, en África y Asia, en alrededor de 20 millones de toneladas por año.75

Los consumos muy altos y constantemente crecientes durante décadas han empezado a causar preocupación en los países desarrollados, en especial por los problemas asociados de contaminación nítrica. Así, si bien en forma incipiente se manifiestan presiones para su reducción, llevando incluso a la Unión Europea a establecer una normativa al respecto. En Japón el uso de 402 kg/ha, registrado en 1991, revela una reducción de aproximadamente diez kilogramos por hectárea repecto de 1981. Estos consumos no alcanzan a contrarrestar el aumento muy fuerte registrado en China, que ha aumentado su consumo en la década de 140 kg/ha y usa actualmente 284 kg/ha.

Se puede establecer un símil con la situación alimentaria: sobrealimentación en el norte y subalimentación en el sur: en ambos casos deterioro ambiental. En el norte el exceso resulta en elevada contaminación nítrica: la concentración de nitratos alcanza a 7.67 mgN/l en el Támesis, a 4.28 mgN/l en el Meuse, a 3.70 mgN/l en el Rhin y a 3.47 mgN/l en el Guadalquivir, si se compara con el Mississippi, que atraviesa una de las regiones agrícolas más ricas del mundo, tiene 0.96 mgN/l y el San Lorenzo en Canadá 0.16 mgN/l. En el sur la explotación intensiva de los suelos, sin restituir los nutrientes extraídos, conjuntamente con la creciente pobreza rural, se traduce en pérdida progresiva de nutrientes y, por consiguiente, deterioro y pérdida de capacidad productiva.

Parece estar demostrado que las especies vegetales tienen capacidades de absorción de nitrógeno limitadas, por lo general bastante inferiores a las cantidades que se les suministra mediante compuestos nitrogenados. Se ha calculado que en Estados Unidos los cultivos de maíz sólo absorben entre 65% y 70% del nitrógeno que se le suministra como fertilizante. Los estudios llevados a cabo en Illinois, Estados Unidos, revelan que, entre 1945 y 1975, la producción de maíz aumentó de algo más de 40 hectolitros de maíz por hectárea, a algo más de 120, pero que el consumo de nitrógeno por hectárea pasó de volúmenes despreciables a más de 170 kilogramos por hectárea, en el mismo periodo, con crecimientos particularmente fuertes, a partir de los primeros años de 1960, curiosamente a partir de mediados de la década de los sesenta, la producción por hectárea tiende a estabilizarse, mientras que el consumo de nitrógeno sigue aumentando, pasando de alrededor de 100 kilos en 1960 a, los ya señalados, casi 170 kilogramos a mediados de la década de los setenta. El mismo estudio señala que la respuesta del maíz es relativamente importante a adiciones crecientes de nitrógeno de cero hasta 50 kg/ha, que la respuesta tiende a ser menor a partir de los 50 kg/ha de aplicación de nitrógeno, y que, con nuevas adiciones, por encima de los 100 kg/ha, la respuesta, en términos de aumentos de producción, es prácticamente cero. En otras palabras, ceteris paribus, la producción de maíz por hectárea tiende a estabilizarse cualquiera que sea la adición de nitrógeno por encima de 100 kilógramos.

Estudios similares con variedades mejoradas de trigo mexicano e indio muestran que en la variedad Sonora 64 los rendimientos aumentan notablemente con adiciones de nitrógeno de cero a 100 kg/ha, la tasa de crecimiento de los rendimientos se estabiliza en 120/140 kg/ha, a partir de cuando cualquier adición se traduce en una respuesta negativa. Lo mismo sucede con las variedades Lerma Rojo, Sonora 63 C306, NI876 y NI887.76

Un estudio de la FAO77 sobre la India calculaba valores de absorción de 34% a 39% para el trigo, 35% a 75% para el maíz y 19% a 35% para el arroz. Para este último, se ha calculado que se necesita 1 kg de nitrógeno para producir entre 15 y 20 kg adicionales de granos, pero el arroz sólo absorbe entre un tercio y 50% de cualquier tipo de fertilizante que se le aplique.78

Los expertos señalan que, por lo general, entre 30% y 60% del nitrógeno aplicado es directamente absorbido en los tejidos del cultivo. Para la mayoría de los cultivos de granos es normal que entre un cuarto y la mitad del nitrógeno absorbido regrese al suelo en forma de residuos del propio cultivo (incluyendo el nitrógeno de las raíces). La otra mitad del nitrógeno absorbido es removido junto con la cosecha. Otro 20% a 40% regresa al suelo en diferentes residuos, y 20% a 40% restante se pierde en el medio ambiente con el agua o en forma de gas en la atmósfera, siendo causa de contaminación nítrica.79

El cuadro siguiente muestra el balance de nitrógeno aplicado por la agricultura norteamericana a las 170 millones de hectáreas cultivadas en 1977. Lo interesante del cuadro es que revela la cantidad de nitrógeno removido junto con las cosechas, 7.5 millones de toneladas métricas, lo que equivale apenas a 36% de 21.1 millones de toneladas métricas de nitrógeno aplicadas.

Nitrógeno aplicado a los cultivos norteamericanos en 1977
y nitrógeno retirado con los cultivos cosechados

(en millones de toneladas métricas)

A.Nitrógeno incorporado en las cosechas:
en los cultivos cosechados

7.6

en los cultivos siguientes

4.3

Total

11.9

B.Nitrógeno aplicado:
en residuos agrícolas

3.0

en abonos y residuos orgánicos

1.4

como N fijado simbióticamente

7.2

como fertilizante

9.5

Total

21.1

 

Fuentes: J.F. Power, Nitrogen in the cultivated ecosystem, op. cit.

 

Los fertilizantes nitrogenados no absorbidos quedan en el suelo y alteran su estructura, destruyendo las bacterias con la consiguiente reducción de fertilidad. El nitrógeno no absorbido por las plantas se convierte en nitratos por acción de los microorganismos del suelo. Los nitratos pueden ser arrastrados por las aguas, o transformados en óxido de nitrógeno por la acción bacterial. En el primer caso, al incorporarse al agua, pueden ser causal de metahemoglobinemia y, en último término, originar casos fatales tanto en animales como en seres humanos. Si los óxidos de nitrógeno escapan del suelo y se incorporan a la atmósfera pueden alcanzar la estratosfera, donde a través de una serie de reacciones químicas contribuyen a la destrucción de la capa de ozono. Con la destrucción de la capa de ozono, aumenta la radiación ultravioleta que ejerce efectos negativos sobre las plantas y sobre el hombre, al ser las radiaciones causa del cáncer de la piel.

No sólo el nitrógeno es absorbido en cantidades limitadas por las plantas, los otros fertilizantes tienen problemas similares, así es sabido que las plantas sólo absorben 20% del fósforo que se aplica en los cultivos y el resto queda fijado, en formas insolubles, en el suelo.80

Los fertilizantes arrastrados por las aguas superficiales dan origen a su eutroficación, es decir, a un enriquecimiento excesivo de nutrientes, que provoca una explosión en la reproducción de algas y otras plantas acuáticas, con un aumento sustancial de la biomasa vegetal, que causa, a su vez, el incremento de la evapotranspiración y, por tanto, reduce la cantidad de agua dulce disponible, así como la cantidad de oxígeno de las aguas, reduciendo la vida animal del ecosistema acuático con consecuencias sobre la actividad pesquera. Efectos adicionales se asocian a las dificultades de transporte, al impedir la navegación, los daños que causan en los sistemas de generación eléctrica de las presas, la propagación de hábitats favorables a mosquitos, caracoles y otros vectores de enfermedades.

Finalmente, el uso excesivo de fertilizantes, en particular nitrógeno, y su acumulación en el suelo tiende a inhibir la capacidad de fijación natural de nitrógeno de las plantas que tienen esa capacidad. Disminuye así la capacidad natural de los suelos para fijar nitrógeno, fenómeno que se acentúa si se combina con la sustitución de leguminosas por otros cultivos que no fijan nitrógeno.

Ha sido demostrado que al aplicar nitrógeno en forma de fertilizante a las leguminosas (y por lo tanto a la simbiosis leguminosa-rhizo-bium), la cantidad de nitrógeno que asimila la planta no aumenta, sino que ésta sólo utiliza el que proviene del fertilizante y reduce la cantidad que el rhizobium fija biológicamente. Esto se debe a que el nitrógeno que se provee con el fertilizante representa una fuente de nitrógeno disponible, para las bacterias fijadoras de nitrógeno, que satisface sus requerimientos con un gasto energético menor que los que tendría que realizar para fijar el nitrógeno atmosférico. Así, paradójicamente, la aplicación de fertilizante artificial impide, o inhibe, el proceso natural de fijación de nitrógeno. La planta sustituye, para su consumo nitrógeno obtenido de fuentes energéticas renovables por nitrógeno sintético, que se produce a partir de recursos no renovables.81