Los agricultores afrontan una crisis del fósforo. La solución empieza en el suelo.

En un día nublado, Roger Sylvester-Bradley paseaba junto a unos setos de espino. Una gruesa capa de barro se le acumulaba en las botas de cuero antes de entrar en un campo de cebada inclinado.

Se inclina para arrancar del suelo una plántula que le llega a la altura del tobillo y examina sus raíces blancas, delgadas y sanas. Dándole la vuelta con la mano, dice: «cuando ves una planta con carencia de fósforo, no tiene este aspecto».

Es algo que sorprende a Sylvester-Bradley, científico de ADAS, una consultora agrícola de Cambridge, Inglaterra. El fósforo está naturalmente presente en el suelo y es un nutriente fundamental para el crecimiento de las plantas. Durante siglos, los agricultores han añadido fósforo a sus campos para aumentar las cosechas, pero Sylvester-Bradley y sus colegas están estudiando métodos para producir alimentos utilizando menos.

Hay dos razones. En primer lugar, la escorrentía de fósforo de los campos de cultivo contribuye a la contaminación hídrica generalizada. En segundo lugar, no podemos permitirnos malgastar fósforo.

Casi todo el fósforo que utilizan los agricultores en la actualidad —y que consumimos en los alimentos que comemos— se extrae de unas pocas fuentes de fosforita, principalmente en Estados Unidos, China y Marruecos. Según algunas estimaciones, podrían agotarse en solo 50 o 100 años. Los geólogos conocen otros depósitos, pero es más difícil acceder a ellos y contiene menos fósforo. Por consiguiente, es probable que el precio aumente, lo que dificultará que los agricultores paguen el fertilizante y que la gente pueda permitirse la comida.

Sylvester-Bradley y sus colegas han dado un primer paso obvio para abordar el problema aquí y en otros lugares experimentales de Inglaterra. Han dejado de añadir fertilizante de fósforo a la mitad del campo de cebada para comprobar el rendimiento de las plantas. Ocho años después, han empezado a observar los primeros efectos en el tamaño y el rendimiento de las cosechas. Las plantas han sobrevivido a partir del excedente de nutrientes del suelo —el denominado legado de fósforo— que, según algunos, es una pieza fundamental en el puzle del fósforo.

Los investigadores han calculado que, en países como el Reino Unido y los Estados Unidos, ya hay fertilizante por valor de miles de millones de dólares en la tierra que podría compensar la demanda de fósforo extraído. Utilizarlo también podría reducir la escorrentía de fósforo.

Para Paul Withers, un científico de suelos de la Universidad de Lancaster y uno de los colaboradores de Sylvester-Bradley, aprovechar el legado de fósforo es una obviedad y continuar con el statu quo es la fórmula del desastre ecológico y humanitario. «No podemos permitir que la agricultura contamine el medio ambiente y utilizar los recursos tal y como lo hacemos», afirma Withers. «Al final, solo causará un desastre».

Un nutriente taimado

El fósforo es un requisito no negociable para la vida. Es la piedra angular del ADN y de la P de la ATP, la molécula que transporta energía por las células. Las plantas necesitan fósforo para crecer, por eso los agricultores han fertilizado sus cultivos con él durante milenios.

Al principio, y sin comprender la química, la gente utilizaba estiércol y desechos humanos como fertilizantes. En el siglo XIX, los agricultores reconocieron que los huesos y las rocas ricas en fósforo también servían.

En 1842, John Bennet, que había dejado sus estudios en la Universidad de Oxford, patentó un proceso para tratar estas nuevas formas minerales del fósforo con ácido, que mejoraba la accesibilidad de las plantas al nutriente, y enseguida empezó a vender el primer fertilizante artificial del mundo.

Lawes invirtió sus cuantiosos ingresos en la investigación en la finca de su familia, que más adelante se convertiría en el Centro de Investigación de Rothamsted. Allí, los científicos descubrieron que el fósforo era en cierto modo un nutriente taimado.

El fertilizante que Lawes fabricaba contenía una forma soluble e inorgánica del fósforo que las plantas podían usar fácilmente. Pero en cuanto el fósforo llegaba al suelo, una fracción considerable reaccionaba a los minerales de la tierra y formaba compuestos inaccesibles para los cultivos. Una parte también se quedaba bloqueada en formas orgánicas igualmente inaccesibles.

A partir de esas observaciones, los científicos concluyeron que los agricultores no deberían escatimar en fósforo. Debían aumentarlo, sobre todo ante el reto de alimentar a las poblaciones crecientes durante el siglo XX.

De hecho, en su día el trabajo de Withers consistió en correr la voz. En los años 80, como asesor del gobierno sobre agricultura, recorrió las carreteras serpenteantes de la Inglaterra rural en una furgoneta Volvo roja contando a los agricultores que debían asegurarse de que sus cultivos tuvieran suficientes nutrientes fundamentales.

Este método, que Withers llama «agricultura de inversión», aún prevalece en muchas partes del mundo. En Europa, los agricultores aplican casi cuatro kilogramos de fósforo por cada kilogramo de alimentos que consumimos. En las dietas estadounidenses, la proporción es de nueve a uno y en China podría ser de hasta 13 a uno. (Hay excepciones cruciales en lugares donde los agricultores nunca han gozado de acceso al fertilizante de fósforo, como muchas partes de África y Sudamérica.)

El fósforo se pierde en muchas etapas de la producción y el procesado de alimentos. Pero Withers señala que esta falta de eficiencia plantea un problema, ya que los cambios inminentes en la disponibilidad y el precio del fósforo amenazan con desestabilizar el sistema alimentario del mundo. «En cierto modo, nos hemos pasado y hemos vuelto a la vulnerabilidad».

Y lo que es aún peor es que parte del fertilizante no utilizado se acumula en el suelo, lo que provoca problemas ambientales mucho después de su aplicación, según señala Helen Jarvie, hidroquímica del Centro para Ecología e Hidrología de Wallingford, el Reino Unido. Su investigación demuestra que se filtra poco a poco en el medio ambiente durante décadas, lo que frustra los esfuerzos bienintencionados de los terratenientes para reducir la contaminación por nutrientes.

Incluso las pequeñas cantidades de escorrentía de fósforo procedente de las plantaciones y del alcantarillado son suficientes para provocar proliferaciones de algas que llenan las vías fluviales de un verdín purulento. A veces, como ha ocurrido en el lago Erie, producen toxinas que pueden contaminar el agua potable y consumir el oxígeno disuelto, matando peces y otros seres acuáticos.

Según un estudio, la contaminación por fósforo afecta a casi un 40 por ciento de la superficie terrestre del planeta. Y el deterioro va acumulándose. Según una estimación, las repercusiones del exceso de fósforo y nitrógeno —otro nutriente fundamental— en la calidad del agua y los ecosistemas costará 2200 millones de dólares al año solo en Estados Unidos.

¿Coser y cantar para las plantas?

Si el legado de fósforo es una carga ambiental, también representa una oportunidad enorme, según Withers y otros científicos. En un estudio de 2015, sus colegas y él calcularon que los campos del Reino Unido contenían fósforo por valor de más de 10 000 millones de dólares, lo suficiente para abastecer la demanda de fertilizante del país durante 54 años.

Muchos países poseen reservas similares. Un análisis de 2012 desveló que los suelos globales contienen suficiente legado de fósforo para reducir la demanda de nuevos fertilizantes a la mitad para 2050.

«Las plantas pueden aprovechar nuestros errores pasados», afirma Sheida Sattari, autora principal del estudio.

Según las cifras, el legado de fósforo parece coser y cantar. Pero ¿podrán las plantas sobrevivir a partir de él? Los estudios sugieren que, en lugares con una larga historia de uso excesivo de fósforo, como el Reino Unido, los cultivos pueden salir adelante durante 10 años o más a partir de las existencias acumuladas en la tierra. El ejemplo más extremo es Saskatchewan, donde un equipo de investigadores no ha añadido fósforo a las parcelas de trigo desde 1995. Veinticinco años después, aún no han documentado problemas.

Las medidas convencionales de la química del suelo sugieren que deberían aplicar más fertilizante, señala Barbara Cade-Menun, que supervisa los experimentos en el Centro de Investigación y Desarrollo Swift Current de Canadá. «Pero nuestros rendimientos no cambian».

Los científicos creen que, a medida que las plantas agotan el fósforo disponible en el campo, los minerales y la materia orgánica del suelo liberan más fósforo. Cade-Menun aún no sabe si los cambios en la composición química del suelo, los microbios del suelo o las propias plantas pueden justificar lo que ocurre en sus parcelas. Sea como fuere, los resultados sugieren que las formas inaccesibles de fósforo que inquietaban a los investigadores de Rothamsted no eran tan inaccesibles como pensaban los científicos.

Eso significa que reducir el uso de fertilizante podría ser muy beneficioso para abastecer la demanda de fósforo y reducir la escorrentía sin poner en peligro las cosechas.

Cultivos más inteligentes

Sin embargo, en algún momento el fósforo del suelo disminuirá lo suficiente para provocar estrés en los cultivos. En parte, esto se debe a que algo de ese fósforo es inalcanzable para las plantas, pero también porque muchos cultivos modernos no son capaces de localizar el fósforo que ya está presente.

La escasez de fósforo en la naturaleza obligó a las plantas silvestres a desarrollar estrategias para conseguir la cantidad suficiente. Muchas desarrollaron sistemas de raíces amplios que buscan el fósforo. Algunas también pueden producir sustancias químicas para liberar el nutriente del suelo.

Pero la mayoría de los cultivos comerciales no tienen esa capacidad. Los científicos las han cultivado en suelos bien fertilizados en los que las plantas no necesitan gastar energía desplegando este tipo de estrategias. Y en un mundo de recursos abundantes, los criadores no han seleccionado variedades optando por características de recolección de fósforo. Según Phil Haygarth, científico de suelos de la Universidad de Lancaster, el resultado «es un montón de plantas tontas de crecimiento rápido» con dificultades para extraer el fósforo del suelo.

Ahora, los investigadores quieren crear cultivos más inteligentes. En 2012, los científicos identificaron un gen en una antigua variedad de arroz japonés que mejoraba la capacidad de la planta para encontrar fósforo desarrollando raíces finas. A continuación, los investigadores reprodujeron esa característica en las plantas de arroz modernas y en 2019 unos agricultores de Madagascar —cuyos suelos son pobres por naturaleza— empezaron a probar algunas de las variedades más prometedoras.

Sigrid Heuer, investigadora de Rothamsted que participó en el estudio del arroz, está buscando un gen similar en el trigo en el marco del International Wheat Yield Partnership. Otros científicos están desarrollando variedades de cultivos que directamente no necesiten tanto fósforo.

Además de la cría selectiva, el cultivo sin laboreo podría ser de utilidad para prevenir la compactación del suelo y fomentar el desarrollo de raíces sanas para ayudar a las plantas a acceder al legado de fósforo. Añadir hongos simbióticos que se propaguen por el suelo podría ampliar el alcance subterráneo de una planta y sembrar cultivos junto a legumbres y otras plantas que segreguen compuestos que liberan fósforos podría liberar una mayor cantidad de este nutriente.

Withers y Sylvester-Bradley han ido reduciendo los niveles de fósforo en sus campos de pruebas para explorar este tipo de medidas.

Los investigadores tuvieron que abandonar el campo de centeno de Cambridge debido a los cambios en la titularidad de la granja. Pero en los sitios restantes, los niveles de fósforo por fin han descendido lo suficiente para empezar a realizar experimentos sobre cómo ayudar a las plantas a acceder a todo el legado de fósforo que sea posible. El primero comparará el rendimiento de las variedades de trigo comerciales existentes.

Los investigadores han tenido que esperar más de lo pensado —casi una década— a que los niveles de fósforo regresaran a niveles naturales. Pero ese hecho debería tranquilizar a los agricultores, ya que pueden reducir el nutriente sin problemas, señala Sylvester-Bradley.

«La conclusión para los agricultores, hasta donde yo sé, es que pueden relajarse».

Este artículo ha contado con el apoyo de una beca de periodismo científico de la Unión Europea de Geociencias.

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.