El Futuro de la Agricultura tropical y el problema del fósforo en sus suelos: El Hambre de Fósforo y la Tasa del Fósforo

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Producción de soja en Brasil. Fuente: Universidad de Brown

 El fósforo es un elemento escaso, pero totalmente imprescindible para la agricultura en general y la tropical en especial. A diferencia del nitrógeno, muy abundante en la naturaleza, pero escaso en los suelos, el fósforo debe considerarse como “un recurso no renovable”, del que en principio no cabe esperar que futuros avances tecnológicos nos ayuden a producir más cantidades de este elemento químico, que suele obtenerse a partir de rocas fosfáticas o fosfóricas, cuyos depósitos son escasos y mal repartidos alrededor del mundo. Con independencia de alguna minería en suelo norteamericano y algún que otro país, las mayores reservas se ubican en el norte de África. Alrededor del  72% de estas se encuentran en Marruecos y el oeste del Sahara, como coralario supongo que parte debieran ser patrimonio del pueblo Saharaui, aunque desgraciadamente no es así. Pues bien, diversos tipos de suelos y en especial los que son muy ricos en carbonatos, o muy ácidos y pobres en nutrientes, necesitan la adición constante de este fertilizante, ya que resulta ser fácilmente inmovilizado en el suelo (en suelos ácidos predominan fosfatos insolubles de Fe y Al) secuestrándolo de las imperiosas necesidades que requieren las plantas de cultivo. Y como nos cuenta la noticia de hoy, podemos pensar en una futura agricultura libre de combustibles fósiles, como también de nuevas formas de obtener nitrógeno asimilable, pero los recursos que nos proporcionan fósforo son escasos y finitos. Un incremento considerable en la demanda conllevaría la subida y volatilidad de sus precios en el mercado.  De hecho, pueden leerse noticias como “La escasez de Fósforo amenaza la producción alimentaria mundial” o “El fósforo se acaba”. A pesar de que muchos colegas e instituciones no le han prestado demasiada atención, la FAO se encuentra muy preocupada por este asunto. Por lo tanto, cualquier plan con vistas  a intentar ampliar e intensificar la producción alimentaria en estos espacios geográficos (justamente los más necesitados),  se toparía con este, hoy por hoy, casi insalvable problema.

 Obviamente la FAO desea aumentar la producción de alimentos en Latinoamérica, África y Asia, con vistas a cumplir los objetivos del milenio u otros similares, es decir, los que no se logran nunca debido a la ineficacia de la gobernanza mundial. Empero si en muchas ocasiones, los fracasos se deben al desinterés por los consensos políticos causado por el egoísmo de los Estados, nos encontramos ante una situación muy distinta y hasta me atrevo a calificarla de objetiva. En otros tipos de ambientes y suelos, el fósforo sigue siendo un factor limitante, pero se requieren menores cantidades de enmiendas. Sin embargo (soslayando los medios edáficos fuertemente calcáreos) en las regiones aludidas, la rápida inmovilización de este elemento vital demanda “anualmente” que se añada en grandes dosis, encareciéndose las producciones. El hecho de que China y EE.UU., han prohibido exportarlo con vistas a garantizar en la medida de lo posible sus reservas, ya nos indica la seriedad y gravedad del asunto, habiendo calado entre expertos y técnicos el vocablo “el hambre del fósforo”.  No me extrañaría que a falta de ideas, otros colegas nos informen pronto del “fosfocidio que se avecina”. Pero la propia noticia que os proporciono abajo nos habla de que tal carestía podría generar incluso conflictos bélicos en algunas regiones.

 Como podréis observar en el material que os proporciono abajo, la mayor fijación se produce en tipos de suelos muy evolucionados que suelen formarse sobre cratones antiguos, como los que atesoran África y Suramérica en grandes extensiones. Nos referimos concretamente, sin pretender ser exhaustivos,  a los Ferralsoles, Acrisoles, Alisoles, etc. Y francamente, al parecer no se atisba solución. El autor de la primera noticia, propone cuatro o cinco estrategias. Sin embargo ninguna de ellas resulta ser satisfactoria pudiendo, en el mejor de los casos, retrasar algunos años la eclosión de una crisis mundial.

 Podemos acusar a los países desarrollados de haber hecho uso de excesivas enmiendas, y no herraríamos. Como veréis, existen terrenos en climas templados en donde se buscan soluciones para bioremediar la eutrofización (polución) por el exceso de fósforo en los suelos. Sin embargo, por mucho que, a partir de ahora, nos esmeremos en utilizar las menores cantidades posibles, reciclar todo lo reciclable, etc., estamos hablando de un imperativo acuciante que afecta a enormes superficies de tierra laborable necesarias para alimentar a una parte considerable de la población mundial. Aunque el crecimiento demográfico se frenase, el hambre que sufre la buena gente en muchos de estos países, exige soluciones ¡ya!, sin contar con que, con toda seguridad, la población seguirá aumentando. La región que ahora posee las mayores reservas, que dicho de paso, fue colonia española hasta 1976, y podría ser rica en el futuro, aunque si no cambian las cosas lo será Marruecos. El franquismo, cedió aquellos terrenos a quien no correspondía (en mi modesta opinión), mientras que muchos moradores legítimos, que ahora podrían vivir sin necesidades perentorias, lo hacen en campos de refugiados de un país vecino, ante la incomprensible actitud de la Organización de las Naciones Unidas.   

En fin, me vienen recuerdos de aquella injusticia que nos frustró a muchos españoles, por una decisión gubernamental lamentable en los últimos momentos de la dictadura fascista que padecimos durante 40 años, que me han desviado de un tema tan serio e importante.  Se trata de un dilema que debía estar en el top de la lista de prioridades de cualquier agenda internacional en materia de seguridad alimentaria. Esperemos que no se relegue el reto hasta que sea demasiado tarde. También os dejo algunos párrafos de otras páginas Web que os informarán sobre la problemática de los suelos y el fósforo.

Os dejamos ya con las noticias y comentarios aludidos……..

 Juan José Ibáñez 

The P tax cometh(La Futura tasa del Fósforo)

by Staff Writers: Burlington VT (SPX) Apr 22, 2016.

A new analysis shows that if tropical farming intensifies, there could be a staggering cost: millions A of tons of phosphorus “tax” that must be paid to the soil. This study, led by Eric Roy, a scientist at the University of Vermont, indicates that phosphorus-sucking soils, like the ones shown here in Mato Grosso, Brazil, could capture 1 to 4 million metric tons of fertilizer phosphorus each year. This loss is roughly the same amount as is used in all of North America annually: about 2 million metric tons. “Relying on high-input, intensive tropical agriculture to support global food supply carries long-term risks,” Roy says.

From the Amazon to Africa, tropical regions are widely expected to play a growing role in supplying food to the world. With global population on the rise, many policy experts and conservationists see agricultural intensification as a winning strategy to produce more food per acre while sparing tropical forests from being converted to farmland. Just pour on the fertilizer.

But a new study in Nature Plants raises a grave concern: if tropical countries try to meet rising global demand for food by turning to intensive farming techniques, it will require vast amounts of phosphorus fertilizer – which must be mined from phosphate rock, a limited natural resource.

In some parts of the tropics, for every ton of phosphorus harvested in food, you have to donate one ton to the soil,” said Eric Roy, a scientist at the University of Vermont who led the new study. “We call that the phosphorus tax.”

This tax happens not only because phosphorus is naturally low in many tropical soils, but also because these soils tend to bind phosphorus fertilizer, making less of it available to crops than soils in many temperate regions of the world, like North America and Europe.

Double By 2050

The first-of-its-kind study estimates that to intensify crop production on farms atop phosphorus-binding soils worldwide would require paying a phosphorus tax equal to as much as twenty-five percent of recent global phosphorus fertilizer consumption. These phosphorus-sucking soils could capture 1 to 4 million metric tons of fertilizer phosphorus each year, the research shows. This is roughly the same amount as is used in all of North America annually: about 2 million metric tons of P.

The researchers estimate that approximately ten percent of global cropland is this phosphorus-fixing soil type – and much of that is found in Brazil, other parts of South America, sub-Saharan Africa, and the rest of the tropics. If farmland in these tropical areas expands as expected, the “P-tax” – meaning phosphorus lost to the soil instead of harvested in crops – will rise steeply too.

The new study, supported in part by the National Science Foundation, shows that if the land-use scenarios of the Millennium Ecosystem Assessment were to actually unfold, the phosphorus tax imposed by these P-binding soils would double by 2050. “That’s similar to the amount of phosphorus fertilizer currently consumed in North America and Europe combined,” said Roy, an assistant professor in UVM’s Rubenstein School of Environment and Natural Resources.

In Brazil

The analysis by Roy and his nine co-authors, including Stephen Porder, a scientist at Brown University, indicates that this tax on farmers in the tropics would continue for decades.

Tropical soils are really different and so the costs, consequences, and considerations of trying to do this (intensive agriculture) in the tropics are different,” Porder said. “Our study is the first to ask the question about any of these costs. What is it really going to take to do this at a large scale?”

The team interviewed forty-nine farmers in the Brazilian state of Mato Grosso – which produces eight percent of the world’s soybeans. The farmers noted that to maintain productivity they needed high levels of phosphorus each year, some even after three decades of intensive fertilizer use.

The farmers there say the soil is so hungry for phosphorus,” Roy said – these soils do not saturate with phosphorus the way soils in the U.S. Midwest and other global “breadbasket” regions do.

From these interviews, and other analysis in the new study, the scientists anticipate that farmers in many tropical areas will be obliged to apply high levels of inorganic fertilizers each year to maintain their crop yields.

This means that their farms’ fates will be tied to the finite supply of phosphate rock, which is largely found in a handful of places in the world, including some mines in the United States and a large remaining supply in northern Africa. About 72% of current reserves are in Morocco and Western Sahara.

“In a lot of ways, it’s like fossil fuels,” Roy said. “There’s a limited stock of phosphate rock that we have to support society.”

Based on this research, Eric Roy is concerned about how sustainable farming in the tropics will be in the coming half-century. “This phosphorus tax needs to be part of the conversation, part of calculations about the economic and ecological realities of agricultural intensification in the tropics,” he said. “Our findings suggest that relying on high-input, intensive tropical agriculture to support global food supply carries long-term risks.”

Agricultural Alternatives

Roy and Porder agreed that there are ways to reduce the risk and the phosphorus tax. One way would be to recycle more phosphorus-rich livestock manure to tropical croplands and reduce the need for synthetic fertilizer made from phosphate rock. However, in Brazil this has been limited because most of the soybeans farmers grow are exported to feed animals reared for meat in China and Europe. (reciclado)

Globally, however, this is an important solution. Roy noted that researchers around the world are developing ways to “close the loop” and safely recycle phosphorus from human waste back to croplands as well.

A nivel mundial, sin embargo, esta es una solución importante. Roy señaló que los investigadores de todo el mundo están desarrollando formas de “cerrar el círculo” y segura reciclar el fósforo de los desechos humanos de nuevo a las tierras de cultivo. (cambio de dieta, Más vegetariana)

A second possibility would be to rethink high-meat diets, which require more land in agricultureand more phosphorus – than a low-meat or meatless diet would. A lot of cropland is currently devoted to growing feed – including corn and soybeans – for meat animals. By growing more crops for people, rather than livestock, Roy said, less land and other resources would be needed for agriculture overall. (cambio de dieta, Más vegetariana)

Third, a lot of the world’s food is wasted, Porder said. Reducing food waste would also slow the presumed need to intensify tropical agriculture. (La reducción de los residuos alimentarios también frenaría la presunta necesidad de intensificar la agricultura tropical)

A final option may be technology, if future scientists can develop a way to recover phosphorus from the soils that currently bind it tightly.

These changes are important to start now. “If we don’t make those changes to diets and we don’t make those changes to food waste, we will need more land in intensive production,” Stephen Porder said. That would incur other resource costs beyond phosphorus, he said, like using more pesticides and fossil fuels as well.

Eric Roy said he is not worried that the world is going to “run out” of phosphorus. Rather, food security could become more vulnerable to political conflict and the volatility of phosphate rock prices. “Unlike nitrogen, we can’t obtain it from the atmosphere,” Roy said. “Unlike oil, there is no substitute for phosphorus.”

In addition to Roy and Porder, the paper’s other authors are Peter Richards, Luiz Martinelli, Luciana Della Coletta, Silvia Rafaela Machado Lins, Felipe Ferraz Vazquez, Edwin Willig, Stephanie Spera, and Leah VanWey. Portions of this release were written by David Orenstein.

Research paper: The phosphorus cost of agricultural intensification in the tropics

Ciclo del Fósforo: ECURED

 The phosphorus cost of agricultural intensification in the tropics

Fósforo en Escuelas.edu.ar

Aún cuando este elemento esencial para el desarrollo de las plantas se encuentra en el suelo en cantidades pequeñas es, de todos los nutrientes, el de mayor “factor de concentración”. Esto es la relación entre la concentración que tiene un elemento  en las plantas  y el que tiene el suelo.  A diferencia  del otro macronutriente

principal el nitrógeno, el fósforo es de escasa movilidad.

Formas de fósforo en el suelo:

El fósforo total del suelo se divide en fósforo orgánico y fósforo inorgánico, aproximadamente el 50% a cada uno.

 El fósforo soluble, que es el que está inmediatamente a disposición de los cultivos, constituye solamente una pequeña fracción  del fósforo total. Las diferentes formas de fósforo en el suelo tienden  a un equilibrio, renovándose en la solución del suelo lo que fe extraído por los vegetales. Es una característica propia de cada suelo  la cantidad de fósforo  total  que es soluble y la velocidad con que éste se renueva ante la extracción.

 Muchos suelos tienen una gran cantidad de fijación de fosfatos, llegando a inmovilizar gran parte del que se aporta en una fertilización, razón por la cual  en algunos casos existen grandes diferencias  a favor de las aplicaciones en bandas.

 En situaciones extremas de alcalinidad  o acidez se produce inmovilización  de fósforo por su precipitación como sales.

Hemos comentado como característica propia de cada suelo su tendencia a inmovilizar una determinada  fracción importante de fósforo total y mantener soluble otra cantidad  mucho más  pequeña. En algunos suelos existe lo que comúnmente  se llama, “HAMBRE DE FÓSFORO”,  que se satisface  recién después de haber inmovilizado gran parte de la primera, o primeras fertilizaciones.

 Conclusiones: En algunos suelos con escaso contenido de fósforo  disponible y gran poder de fijación, una aplicación de fertilizante  fosforado en bandas puede resultar más eficiente. Esto es porque para una misma dosis de fertilizante por hectárea, al concentrase la aplicación en una banda no se encuentra tan diluido en un medio que tiende a fijarlo.  Por otra parte, si esta banda es cercana y por debajo de la línea de siembra, estará en la fracción del suelo más rápidamente explorada por las raíces.

  gmacia@inet.edu.ar

 European Soil Portal:El ciclo del fósforo

 EL fósforo (P) es otro elemento vital para las plantas, ya que forma el esqueleto de las moléculas de AND y ARN y las membranas celulares; y regula el proceso de división celular y la formación de proteínas. La deficiencia de fósforo puede darse en áreas donde se producen grandes precipitaciones o en suelos arcillosos ácidos o calizos pobres. Los síntomas de esta falta de P son un crecimiento deficiente y manchas verde-azuladas en las hojas en lugar de amarillas. Debido al movimiento del P en las plantas, las hojas más antiguas son las primeras en presentar estos síntomas. Los frutos se vuelven pequeños y de sabor ácido.  Dado que el P es un elemento muy reactivo, nunca se encuentra como elemento libre en el medio natural. En las rocas aparece en forma de fosfato mientras que fuera de éstas se libera a partir de la descomposición de la materia orgánica, dando lugar a los ortofosfatos Estos compuestos son absorbidos rápidamente por las partículas del suelo o inmovilizados por las bacterias que se nutren de P (p. ej. Aspergillus). El fósforo, tanto el inorgánico como el presente en la materia orgánica, suele estar poco disponible para las plantas.

 El trópico húmedo de América Latina tiene una mayor proporción de suelos ácidos que sus contrapartes en Asia y África, con el 81% de la superficie cubierta por Ferralsols, Acrisols, Alisols y Umbrisols (Oxisoles, Ultisoles y Dystropepts según la clasificación americana, Soil Taxonomy). Las limitaciones del suelo más comunes en la Amazonia son la deficiencia en fósforo (90% del área), toxicidad por aluminio (73%), la sequía (53%), y las bajas reservas de nutrientes (50%).

Como consecuencia de las bajas concentraciones de P disponible en el suelo y la competición entre los microorganismos del suelo, muchas plantas han desarrollado una relación simbiótica con un tipo de hongo. Esta relación da lugar a las micorrizas, las cuales permiten extender y mejorar el sistema de raíces de la planta para facilitar la rápida absorción del P.

 El uso de la roca fosfórica para fertilizantes

Con el término rocas fosfóricas (PR) se conoce a los minerales que contienen fósforo. Las rocas fosfóricas son un recurso finito y no renovable. Los depósitos de roca fosfórica se encuentran alrededor del mundo. Pocos depósitos han sido explotados y alrededor del 90% de la producción de roca fosfórica mundial se utiliza en la industria de los fertilizantes para producir fertilizantes de fósforo. El restante 10% se utiliza en la fabricación de alimentos para animales, detergentes y productos químicos.

Sin embargo, muchos depósitos de roca fosfórica se encuentran en los trópicos y los subtrópicos y no han sido explotados. Una razón es que estos yacimientos no cumplen los estándares para la producción de fertilizantes basados en fósforo soluble en agua utilizando tecnología convencional. Otra razón es que los depósitos son muy pequeños para sustentar la inversión requerida para su explotación y proceso.

La roca fosfórica es la material prima principal para la producción de fertilizantes basados en fósforo. El compuesto fosfórico en la roca fosfórica es una forma del mineral apatita. Dependiendo de su origen e historia geológica, las apatitas pueden tener características físicas, químicas y cristalográficas distintas.

Los factores que influyen la efectividad de la roca fosfórica para su uso en fertilizantes son: su reactividad, las propiedades del suelo, las condiciones climáticas, las especies que se cultivarán y las prácticas de cultivo.

La efectividad agrícola de la roca fosfórica se incrementa en cuanto sube la sustitución de carbonatos por fosfatos en el cristal de apatitia, la baja concentración de carbonato de calcio en el mineral y el tamaño de la partícula (menos de 0.15 mm).

La roca fosfórica es un fertilizante natural, que presenta una adecuada relación de precios por unidad de nutriente, pero de menor concentración y más lenta solubilidad que los fertilizantes industriales. En suelos ácidos, mantiene una progresiva solubilización a través del tiempo que posibilita un aporte de P similar al de las fuentes más solubles

Phytoextraction of Soil Phosphorus by Potassium-Fertilized Grass-Clover Swards

Bart G. H. Timmermans *a and Nick van Eekerena

Core Ideas: Intensively harvested grass-clover is an effective tool to reduce excess P from topsoil.

On sandy soils a potassium source is necessary for this technique to be successful. Soil P phytoextraction (“mining”) can reduce P enough for species-rich grassland development.

 Soil balances suggest reduced leaching of P, declining the P load to surface water.

Abstract

In the development of the Dutch National Ecological Network, many hectares of arable land are converted to nature areas to protect plant and animal species. This encompasses development of species-rich grasslands. On former agricultural land on sandy soils, this development is often hampered by relatively high phosphorus (P) levels, which also cause eutrophication. Standard practices to decrease the amount of P are either topsoil removal or long-term mowing of low-yielding established grassland. Both methods have disadvantages, and there is a need for additional techniques. As an alternative, phytoextraction (“mining”) of soil P has been proposed. We tested a new technique of mining without mineral N fertilizer by cropping an intensively mown grass-clover with potassium (K) fertilization that could potentially be used as cattle feed. A long-term field experiment was conducted, comparing soil P removal by grass-clover swards with and without supplementary K fertilization on a sandy soil. During the experiment, which ran from 2002 to 2009, soil P levels and nutrient contents of grass-clover were measured, and P and K balances were calculated. Our results show that grass-clover with K fertilization removed excess soil P (also at lower P levels) at a relatively high rate (34 kg P ha−1 yr−1, significantly higher than without K fertilization; P < 0.05) and produced reasonable yields of grass-clover. Our P balance suggested reduced leaching from the topsoil during this experiment. For nature restoration in agricultural areas, this tool opens many possibilities.

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Copyright © 2016. . Copyright © by the American Society of Agronomy, Crop Science Society of America, and Soil Science Society of America, Inc.

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Comentarios

Los andosoles propios de suelos derivados de algunas cenizas volcánicas también fijan el fosforo. Por lo demas en los suelos ácidos,las enmiendas pueden aumentar la proporción de fosforo disponible para las planras.

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