Por qué demasiado fósforo en las tierras agrícolas de Estados Unidos está contaminando el agua del país

Cuando la gente piensa en la contaminación agrícola, a menudo se imaginan lo obvio: esparcidores de fertilizantes cruzando campos o escorrentías fangosas después de una fuerte tormenta. Sin embargo, una amenaza mucho más importante se está gestando silenciosa e invisiblemente dentro del país.

En algunas de las tierras agrícolas más productivas de Estados Unidos, un nutriente llamado fósforo se acumula en el suelo durante décadas, en niveles muy superiores a los que los cultivos realmente necesitan. Aunque este elemento es necesario para el desarrollo de raíces que sustentan la vida y la química celular para el cultivo de alimentos, su exceso en los lugares equivocados se está convirtiendo en un problema ambiental cada vez mayor.

Soy parte de un esfuerzo de investigación para determinar cuánto fósforo hay ya en el suelo y luego determinar cuánto más, si es que hay alguno, agregar a ciertos campos.

¿Por qué los agricultores añaden fósforo en primer lugar?

Pellets de fertilizante de fosfato monoamónico. Foto AP/Paul Sancia

El fósforo es uno de los tres nutrientes principales que las plantas necesitan para crecer, junto con el nitrógeno y el potasio. Sin suficiente fósforo, los cultivos luchan y la producción se resiente.

Durante décadas, la aplicación de fertilizantes con fósforo fue una especie de póliza de seguro en la agricultura estadounidense. Si los agricultores no estaban seguros de cuánto había ya en el suelo, agregar un poco más parecía más seguro que arriesgarse a una deficiencia. Los fertilizantes eran relativamente baratos y no se conocían bien sus consecuencias a largo plazo.

A diferencia del nitrógeno, que escapa fácilmente del suelo al aire o al agua subterránea, el fósforo se adhiere a las partículas del suelo. Una vez agregado, tiende a quedarse quieto. Debido a esta propiedad, el fósforo es ambientalmente benigno.

Sin embargo, el fósforo todavía puede ser arrastrado fuera del campo cuando la lluvia o el agua de riego erosionan el suelo rico en fósforo, o parte del fósforo acumulado se disuelve en la escorrentía.

Años de aplicación han llevado a algo que nadie planeó inicialmente: la acumulación.

¿Cuánto fósforo se ha acumulado?

Desde mediados del siglo XX, los agricultores de todo Estados Unidos han aplicado cientos de millones de toneladas de fertilizantes con fósforo. De 1960 a 2007, el consumo de fertilizantes fosfatados en Estados Unidos aumentó de aproximadamente 5,8 millones de toneladas métricas por año a más de 8,5 millones de toneladas métricas por año.

En las últimas décadas, el uso de fertilizantes ha seguido aumentando. Solo en la producción de maíz, la aplicación de fósforo aumentó casi un 30% entre 2000 y 2018. Los cultivos absorben parte de ese fósforo a medida que crecen, pero no todo. Con el tiempo, el exceso se acumuló en el suelo.

En muchas regiones de Estados Unidos, los niveles de fósforo del suelo son ahora mucho más altos de lo que realmente necesitan los cultivos. En algunas partes de Florida, por ejemplo, algunos suelos agrícolas contienen concentraciones de fósforo más de 10 veces el nivel considerado suficiente para el crecimiento saludable de las plantas.

Los científicos llaman a esta acumulación “fósforo heredado”. Les recordamos que los desafíos ambientales de hoy son a menudo el resultado de decisiones bien intencionadas de ayer.

Las algas flotan en la superficie del lago Erie. Foto AP/Paul Sancia, Archivo Cuando el fósforo del suelo se convierte en un problema de agua

Si el fósforo permaneciera encerrado en el suelo, los agricultores desperdiciarían dinero en fertilizantes que no necesitaban. Y el exceso de fósforo en el suelo puede interferir con la absorción de micronutrientes esenciales de las plantas y alterar la comunidad microbiana del suelo, reduciendo la diversidad que es importante para la buena salud del suelo.

Desafortunadamente, el fósforo no siempre se queda en su lugar. Las precipitaciones, el riego y el drenaje pueden transportar fósforo (ya sea disuelto en agua o ligado a partículas erosionadas del suelo) a canales, arroyos, ríos y lagos cercanos. Una vez allí, se convierte en alimento para las algas.

El resultado puede ser un crecimiento explosivo de algas, conocido como eutrofización, que convierte el agua clara en un verde turbio. Cuando las floraciones de estas algas mueren, su descomposición consume oxígeno, creando a veces “zonas muertas” con bajo contenido de oxígeno donde los peces y otras formas de vida acuática luchan por sobrevivir. Este proceso está impulsado principalmente por la lixiviación de fósforo, como se observa en los Everglades de Florida.

Otro excelente ejemplo es la zona muerta más grande de Estados Unidos, que abarca aproximadamente 6.500 millas cuadradas (16.835 kilómetros cuadrados), y que se forma cada verano en el Golfo de México. Reducir el nitrógeno sin reducir el fósforo puede empeorar la eutrofización.

Algunas floraciones de algas también producen toxinas que amenazan el suministro de agua potable. A las comunidades río abajo se les puede decir que no beban ni toquen el agua y se enfrentarán a altos costos de tratamiento y a la pérdida de oportunidades recreativas. Las evaluaciones nacionales documentan las toxinas asociadas con la proliferación de algas en muchos estados, particularmente donde las temperaturas cálidas y la contaminación por nutrientes se superponen.

El aumento de las temperaturas globales está exacerbando el problema. Las aguas más cálidas contienen menos oxígeno que las más frías, lo que aumenta la probabilidad de que la contaminación por fósforo provoque eutrofización y zonas muertas.

Un monitor de fósforo funciona junto a un pequeño arroyo cerca de un campo agrícola en Ohio. AP Photo/Joshua A. Bickel Pruebas defectuosas ocultaron el problema

Dados los riesgos, surge una pregunta natural: ¿por qué los agricultores no dejan de agregar fósforo donde no es necesario?

Parte de la respuesta radica en cómo se mide la cantidad de fósforo en el suelo. La mayoría de las pruebas de suelo que se utilizan hoy en día se desarrollaron hace décadas y están diseñadas para funcionar bastante bien en muchos tipos de suelo. Pero los suelos son increíblemente diversos. Algunas son arenosas; otros son ricos en materia orgánica creada a partir de siglos de plantas en descomposición.

Y esas pruebas de suelo tradicionales utilizan ácidos para extraer fósforo del suelo, lo que arroja resultados inexactos sobre a cuánto fósforo pueden acceder realmente las plantas. Por ejemplo, en suelos que tienen más del 20% de materia orgánica, como los de partes de Florida y otras regiones agrícolas, los ácidos de prueba pueden ser parcialmente neutralizados por otros compuestos del suelo. Esto significaría que no recogen tanto fósforo como realmente hay.

Además, las pruebas determinan la cantidad total de fósforo en el suelo, pero no todo está en la forma que las plantas pueden absorber con sus raíces. Por lo tanto, el suelo donde las pruebas revelan altos niveles de fósforo puede tener muy poco disponible para las plantas. Se pueden encontrar niveles bajos en suelos que tienen suficiente fósforo para el crecimiento de las plantas.

Cuando los agricultores siguen las recomendaciones resultantes de estas pruebas inexactas, pueden aplicar fertilizantes que aportan pocos beneficios a los cultivos y al mismo tiempo aumentan el riesgo de contaminación. Esto no es un fracaso de los agricultores. Es un desajuste entre herramientas obsoletas y suelos complejos.

Las pruebas del suelo determinan los niveles de diversos nutrientes, pero los resultados no siempre coinciden con los que están disponibles para las plantas. Wayan Vota vía Flickr, CC BI-NC-SA Un camino a seguir más inteligente

La solución no es eliminar la fertilización con fósforo. Los cultivos todavía lo necesitan y muchos suelos requieren nutrientes adicionales. El desafío es saber cuándo es realmente suficiente.

Los investigadores, incluido yo mismo, estamos desarrollando métodos de prueba mejorados que reflejan mejor cómo interactúan realmente las plantas con el suelo. Algunos enfoques imitan directamente el comportamiento de las raíces de las plantas, estimando de manera realista cuánto fósforo pueden absorber los cultivos de cualquier campo o tipo de suelo determinado, en lugar de simplemente medir cuánto hay químicamente.

Otras pruebas analizan la cantidad de fósforo del suelo que un campo puede contener antes de liberar el exceso de nutrientes a las vías fluviales. Estos enfoques pueden ayudar a identificar campos donde los agricultores pueden usar menos fósforo o suspenderlo por completo, permitiendo que los cultivos absorban el fósforo heredado que ya está presente.

El problema del fósforo es lento, se ha acumulado durante décadas y está oculto bajo tierra. Sin embargo, sus efectos son cada vez más visibles en forma de proliferación de algas, muerte de peces y contaminación de los suministros de agua potable. Los agricultores pueden medir y gestionar los nutrientes del suelo de manera diferente y reducir la contaminación, ahorrar dinero y proteger los recursos hídricos sin sacrificar la productividad agrícola.