Gestión y nuevos insumos ayudan a reducir el uso de fertilizantes minerales en la agricultura brasileña
Elton Alisson | Agência FAPESP – La implementación de estrategias de manejo de suelos más sustentables, como la siembra directa con rotación de cultivos y el uso de nuevos insumos biológicos a base de residuos orgánicos o microorganismos, entre otras soluciones, pueden ayudar a aumentar la eficiencia en la uso de fertilizantes minerales críticos para la agricultura brasileña. Así lo indican los resultados de estudios apoyados por la FAPESP y realizados por investigadores vinculados a diferentes universidades e instituciones de investigación del país.
La adopción de estas prácticas podría generar ahorros para los agricultores brasileños de más de US$ 20 mil millones en las próximas décadas, solo con la reducción del uso de fertilizantes fosfatados, estima Paulo Sérgio Pavinato , profesor de la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz de la Universidade de São Paulo (Esalq-USP).
En los últimos diez años, el consumo de fertilizantes fosfatados en Brasil aumentó un 43,4% – y más del 67% son importados de países del norte de África, principalmente de Marruecos.
“Mantener la paja y los residuos vegetales en la superficie de los cultivos entre cultivos, como se hace en la siembra directa, y promover la rotación de cultivos, explorando el suelo todo el tiempo y nunca dejándolo desnudo, son formas de promover una mayor eficiencia y aumentar la eficiencia. en el uso por parte de las plantas de nutrientes como el fósforo”, dice Pavinato a Agência FAPESP .
Según el investigador, el fósforo –que es uno de los tres macronutrientes más utilizados en la fertilización de cultivos en Brasil, después del nitrógeno y el potasio– es uno de los fertilizantes minerales con las tasas de utilización más bajas por parte de los cultivos agrícolas en los suelos brasileños.
Esto se debe a que los tipos de suelos más arcillosos de Brasil y otras regiones tropicales son ricos en óxidos de hierro y aluminio, que tienen una capacidad muy alta para unir y retener fósforo químicamente. De esta forma, gran parte de este fertilizante aplicado se acumula en el suelo en formas poco o nada accesibles para las plantas.
“En los últimos 20 años, en promedio, la eficiencia en el uso del fósforo por parte de las plantas cultivadas en Brasil ha sido del 50%”, dice Pavinato.
“Del total de este fertilizante agregado en la fertilización, el 50% se extrae vía cosecha y el 50% restante se retiene en el suelo. Por eso, es común aplicar a los cultivos del país por lo menos más del doble de la cantidad de fósforo que necesita la planta”, explica.
A través de un proyecto apoyado por la FAPESP, el investigador, en colaboración con colegas de la Universidad de Bangor, en el Reino Unido, realizó un inventario del fósforo acumulado o residual en los suelos brasileños a partir de la década de 1970, cuando los fertilizantes comenzaron a utilizarse en gran escala. .en el país y el mineral comenzó a acumularse en el suelo.
Los cálculos, basados en estimaciones de adiciones y remociones promedio de fósforo por la absorción de cultivos agrícolas, indicaron que, desde la década de 1970, cerca de 33,4 millones de toneladas del fertilizante se habían acumulado en los suelos agrícolas brasileños.
Las áreas con mayor tiempo de cultivo, ubicadas en gran parte del Sudeste, en los estados de São Paulo, Paraná y Minas Gerais, son las que tienen mayores reservas de fósforo en el suelo, señalaron los investigadores en un artículo publicado en la revista Scientific Reports .
“Las regiones con áreas agrícolas más nuevas, como las ubicadas en los estados de Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Goiás y, más recientemente, en Matopiba [área considerada la nueva frontera agrícola brasileña, que comprende porciones de los estados de Maranhão, Tocantins , Piauí y Bahia], tienen mucho menos fósforo acumulado en función del tiempo de cultivo”, dice Pavinato.
“Pero incluso en estos estados hay mucho más fósforo total en el suelo que en regiones del Reino Unido, por ejemplo”, compara.
A través de la rotación de cultivos, con la siembra de cultivos de cobertura, como brachiaria o mijo después del cultivo de soja, por ejemplo, es posible no solo aumentar la eficiencia en el uso de este fósforo almacenado en el suelo, sino también aumentar la resistencia de el cultivo a la sequía, dice Pavinato.
Esto se debe a que con la implantación de este sistema, las raíces de las plantas tienen mayor capacidad para explorar un mayor volumen de suelo, explica la investigadora.
“Los productores con un sistema de producción bien establecido, que han estado rotando cultivos en los últimos años, pueden pasar una cosecha o más sin tener que fertilizar sus cultivos porque el suelo ya tiene una buena reserva de nutrientes, especialmente fósforo”, dice.
“Los productores que siguen el sistema de siembra convencional sufrirán mucho más en períodos de crisis de fertilizantes, como ahora, porque no tienen reserva en el suelo”, compara.
Uso de plantas de cobertura.
En un estudio en curso, también apoyado por la FAPESP, la investigadora y sus colaboradores evalúan el uso de cultivos de cobertura, como veza, rábano forrajero, lupino y ballica en invierno, antes de la siembra de maíz, en verano, para mejorar el aprovechamiento del fósforo en la tierra.
Para la realización de los experimentos, se aplicaron fosfatos solubles y naturales durante siete años consecutivos, entre 2008 y 2015, en áreas de cultivo de maíz en Paraná con rotación con estos cultivos de cobertura. Después de este período, estas áreas dejaron de ser fertilizadas.
Los resultados preliminares del estudio indicaron que, en años posteriores y con déficit hídrico, la cosecha de maíz en estas áreas fue el doble que en aquellas áreas que no recibieron fertilización fosfatada.
“Los cultivos de cobertura que promovieron una mayor productividad de maíz en estas áreas de fosfato fueron la avena negra y el raigrás. Estos pastos tienen la capacidad de reciclar más nutrientes en general. Pero es importante enfatizar que estas respuestas solo se pueden obtener a largo plazo”, subraya Pavinato.
Fertilizantes organominerales
Un fertilizante organomineral desarrollado por investigadores de Embrapa Solos también puede contribuir tanto para aumentar la disponibilidad de fósforo para cultivos agrícolas como para aprovechar y generar valor para un pasivo ambiental.
En los últimos 11 años, investigadores de la institución han desarrollado un fertilizante organomineral fosfatado granulado a partir de “cama” de pollo – material utilizado para cubrir el piso de galpones agrícolas, compuesto por virutas de madera, paja de arroz, heno de pasto y mazorca de maíz triturada o aserrín con heces, orina, restos de pienso y plumas de pollo.
Este residuo agrícola se utilizó como fuente de alimento complementario para el ganado en Brasil, pero su uso para este fin fue prohibido en el país en 2004 con la aparición de la “enfermedad de las vacas locas”.
En la agricultura, el uso de ese material está consolidado, sin embargo, sin recomendaciones técnicas específicas, pondera Joaquim José Frazão , profesor del Instituto Federal de Roraima (IFRR).
“La falta de recomendaciones técnicas específicas ha provocado el uso inadecuado y la aplicación superficial de la cama avícola, con dosis inadecuadas, bajas respuestas agronómicas y riesgo de contaminación del medio ambiente por nitrato, presente en grandes cantidades en el material”, dice Frazão.
Dado que la cama de aves también tiene niveles variables de fósforo, investigadores de Embrapa Solos, en colaboración con Frazão, realizaron en los últimos años varias pruebas de mezclas del material con fuentes minerales para enriquecerlo con el mineral para aplicación como fertilizante.
Los resultados de las pruebas sobre la aplicación de fertilizantes organominerales en invernaderos y en el campo, en los municipios de Rio Verde y Goiânia, en Goiás, y en Piracicaba, en el interior de São Paulo, durante el doctorado de Frazão, con beca de la FAPESP, indicaron que el producto tiene una eficiencia agronómica comparable a las fuentes minerales tradicionales, como el fosfato monoamónico (MAP) y el superfosfato triple, ya en la primera cosecha de cultivos como la soja y el maíz. El estudio fue publicado en la revista Sustainability .
“También observamos a través de otros estudios que el producto tiene un efecto residual en el suelo”, dice Frazão.
Como la liberación del fertilizante organomineral es más lenta en comparación con otras fuentes de fósforo disponibles, que son solubles en agua, el producto cubre la demanda del macronutriente por parte de la planta y, al mismo tiempo, reduce los riesgos de pérdida de minerales a lo largo del proceso. de adsorción (fijación) por parte de los óxidos de hierro y aluminio, explica el investigador.
“Como los fertilizantes fosfatados tradicionales son solubles en agua, su liberación al suelo después de la aplicación es casi inmediata. El organomineral que desarrollamos, en cambio, tiene una liberación más lenta y, de esa forma, es posible mantenerlo disponible en el suelo por más tiempo”, dice Frazão.
Según el investigador, Embrapa Solos patentó la tecnología para el proceso de producción de fertilizante organomineral.
Además de la cama de aves, se pueden utilizar varias otras fuentes orgánicas para producir el organomineral, como el estiércol de aves y ganado y la paja de arroz, dice Frazão.
“Las respuestas de eficiencia agronómica del organomineral formulado con estas otras fuentes, sin embargo, pueden no ser las mismas que las del compuesto de cama avícola debido a la variación en la composición química”, pondera.
Abono orgánico a base de lodos de depuradora
Otra fuente prometedora para la producción de fertilizantes es un compuesto generado a partir de lodos de tratamiento de aguas residuales, según estudios realizados por investigadores de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), campus Ilha Solteira.
Ricos en materia orgánica y fuente de macro y micronutrientes para las plantas, como nitrógeno, fósforo, cobre, hierro, manganeso y zinc, los lodos de depuradora ya se han identificado como un subproducto potencial para su aplicación como fertilizante en la agricultura desde la década de 1980. La preocupación por el riesgo de que el residuo contaminara el suelo y las plantas con metales pesados, además de portar virus y otros microorganismos patógenos, sin embargo, limitó su aplicación para ese fin, dice Thiago Nogueira , docente de la Unesp y coordinador del estudio.
“Aun con la prueba del efecto benéfico del uso de lodos de depuradora en la agricultura, las leyes estatales establecieron criterios que dificultaban la aplicación de estos residuos urbanos. Una cantidad muy pequeña de ese material ha sido utilizada en gran escala en la agricultura, no sólo en el Estado de São Paulo, sino también en otras regiones del país”, dice Nogueira.
A través de una asociación con una empresa en Jundiaí, los investigadores comenzaron a compostar lodos de depuradora para eliminar la carga de patógenos y reducir los niveles de metales para permitir la aplicación del compost en la agricultura.
Resultados preliminares del estudio, realizado en el ámbito de la maestría por la investigadora Adrielle Rodrigues Prates , con beca de la FAPESP, indicaron que la aplicación del compuesto aumentó los niveles de cobre, manganeso y zinc en el suelo y hojas de la cultivo de soja.
“También hemos visto un aumento del 67% en la productividad de la soja y un efecto residual de la aplicación del compost, con ganancias de productividad en el cultivo de maíz por encima del promedio nacional y con valores similares a los resultados obtenidos solo con la aplicación de mineral fertilizantes”, dice Nogueira. .
Según el investigador, quedó claro que el compost de lodos de depuradora aumentó la disponibilidad de nutrientes en el suelo, especialmente nitrógeno, fósforo y algunos micronutrientes, con un aumento en la productividad de los cultivos.
Más recientemente, se están realizando otras investigaciones para comprender mejor la asociación de dosis de compost de lodos de depuradora con cultivos de cobertura cultivados bajo labranza cero en el Cerrado, con énfasis en el monitoreo de la salud del suelo, explica Nogueira.
Microorganismos solubilizantes
Además del manejo de variedades vegetales mejoradas y fertilizantes más eficientes, otra estrategia que se ha implementado para mejorar el aprovechamiento de los nutrientes por parte de las plantas es el uso de microorganismos solubilizadores, como bacterias y hongos.
Esos microorganismos tienen el potencial de explotar y ayudar a las plantas a acceder al fósforo que no está disponible en el suelo, por ejemplo, explica Antônio Pedro da Rocha Camargo , colaborador del Centro de Investigación en Genómica Aplicada al Cambio Climático ( GCCRC ), un Centro de Investigación en Ingeniería. ( CPE ) formado por FAPESP y Embrapa en la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp).
“Los microorganismos pueden ayudar a las plantas a obtener nutrientes de diversas formas. Algunas de las más conocidas son las micorrizas, que son hongos que se asocian a la raíz de la planta y aumentan la superficie de absorción. Pero también hay bacterias que ayudan a las plantas a absorber el nutriente que está en el suelo de una forma que normalmente no pueden absorber, como el fósforo insoluble”, explica.
Durante su doctorado, realizado con una beca de la FAPESP , el investigador investigó microorganismos asociados a plantas en los campos rupestres.
Ubicados en la región central de Brasil, los Campos rupestres tienen suelos extremadamente pobres en fósforo, debido a las condiciones geológicas, y muy ácidos, pero, aun así, presentan una alta diversidad de especies vegetales, la mayoría de ellas endémicas (que ocurre exclusivamente en esa región).
“Desde hace años se estudia la fisiología de estas plantas para entender cómo crecen en ese bioma”, dice Camargo.
El investigador y colaboradores constataron que el suelo de los campos rupestres, a pesar de ser muy pobre, también presenta una gran diversidad de microorganismos asociados a las plantas, principalmente bacterias, que también se dan exclusivamente en esa región.
Al analizar estos microorganismos, observaron que las bacterias que se encuentran en las cercanías de las raíces de las plantas tienen una mayor cantidad de genes asociados con la disponibilidad de fósforo.
“Vimos que varias funciones asociadas a la disponibilidad de fósforo para las plantas se enriquecen en estas bacterias”, dice Camargo.
Al comparar el genoma de la bacteria de Campos rupestres con el de otras bacterias evolutivamente cercanas que se encuentran en otros lugares, los investigadores también encontraron que tienen más genes asociados con la disponibilidad de fósforo para las plantas.
“Esto muestra que las funciones de hacer que el fósforo esté disponible para las plantas probablemente se estén seleccionando en ese entorno. Las plantas pueden liberar compuestos que son nutritivos para las bacterias que solubilizan el fósforo para reclutarlas y así obtener el nutriente”, explica Camargo.
El objetivo final del estudio es permitir la selección y cultivo de estas bacterias a gran escala para producir inóculo – cultivo que contiene una o más especies de microorganismos para su aplicación en cultivos con el objetivo de aumentar la absorción de fósforo por parte de los cultivares agrícolas.