De cada 100 kilos de fertilizantes que se aplican a un cultivo, lo usual es que solo entre 30 y 50 kilos sean aprovechados por la planta. El resto, más de la mitad, se pierde en el medio ambiente. Se trata de una ineficiencia que ha golpeado con fuerza a los agricultores en el último tiempo. No solo porque los mayores precios de mercado de los fertilizantes han obligado a poner más atención a cómo son aprovechados en su aplicación por las plantas. También por la mayor preocupación de los consumidores sobre cómo se producen los alimentos que comemos y que ha llevado a una mayor exigencia sobre el impacto que estos tienen en el suelo y los cursos de agua.
En la pregunta sobre cómo hacer que esta nutrición de las plantas sea más eficiente, los bioestimulantes pueden jugar un rol clave. Así lo señala el Dr. Patrick Brown, especialista en nutrición vegetal, y distinguido académico de la Universidad de Davis, California.
“La eficiencia en el uso de los nutrientes por bioestimulantes, muchas veces está impulsada por el papel del bioestimulante en la corrección del estrés”, señala el Dr. Brown, investigador del Departamento de Ciencias Vegetales de la universidad californiana. En el marco de una charla ‘on line’ que realizó para Redagrícola, el especialista indicó que comprender cómo mejorar la producción a través de la eficiencia en el uso de nutrientes es lo que preparará el camino para elegir el bioinsumo que mejor se adapte a los requerimientos de un determinado cultivo.
Sin embargo, el investigador de la UCDavis destaca que, pese a que la industria de los bioestimulantes lleva varios años desarrollándose, todavía existen muchas líneas de acción que se están estudiando o no se comprenden del todo bien. “El mundo de los bioestimulantes no es muy antiguo. Y como no es muy antiguo, todavía estamos aprendiendo qué son y cómo funcionan”. Esto en un contexto de muy rápido crecimiento para el segmento de los bioestimulantes, con una tasa anual de crecimiento de entre 10 y 15%, lo que incrementa las opciones y el desafío de evaluar sus resultados.
NUTRIENTES EN CULTIVOS DE ALTO Y BAJO VALOR
Desde el punto de vista de la nutrición vegetal, la eficiencia en el uso de los nutrientes tiene que ver con cómo se pueden reproducir y crear soluciones moleculares para que los cultivos produzcan más con la misma cantidad de nutrientes. Para los productores, cuando se habla de cultivos extensivos de bajo o medio valor, el enfoque estará en minimizar las pérdidas de fertilizante aplicado de manera de aprovecharlo al máximo.
“Es diferente si eres un productor de cultivos de alto valor, donde el costo del fertilizante es relativamente pequeño en comparación con el valor de la cosecha”, dice Brown. “En estos casos, tu objetivo es maximizar el rendimiento, optimizar la uniformidad de la calidad en el campo y cumplir con las regulaciones ambientales o los requisitos de los clientes. Esto se convierte en un enfoque en la productividad y en el rendimiento y en la aversión al riesgo”.
Estas diferencias, que podrían parecer pequeñas, son fundamentales al momento de preparar un plan de manejo agronómico en términos del tipo de producto que se aplicará. La eficiencia promedio global en el uso de nutrientes es de un 30% a 50%, lo que quiere decir es que, si se aplican 100 kilos de fertilizantes, solo entre 30 a 50 terminan en la cosecha de interés y el resto se escapa al medio ambiente. “Eso es, por supuesto, una pérdida de dinero, pero también una amenaza para el medio ambiente”, precisa.
PRODUCIR SIENDO RESPONSABLES CON EL MEDIO AMBIENTE
No comprender realmente cómo funciona la eficiencia en el uso de nutrientes es un desafío pendiente de la industria. La pérdida de los nutrientes aplicados hacia el medio ambiente es un problema medioambiental y económico.
En la figura 1 se puede ver cómo en el Medio Oeste y la Costa Este de Estados Unidos, se drenan nitrógeno y fósforo a través del sistema de agua del río Mississippi, Missouri, hacia el Golfo de México. La flecha señala las zonas costeras contaminadas con restos de pesticidas, nitrógeno y fósforo.
Esto se ha convertido en un problema relevante y países como Japón, China, Estados Unidos y la Unión Europea, prestan cada vez más atención a la pérdida de nutrientes al medio ambiente. “Pero quizás lo más relevante para muchos de nosotros sean las presiones que están ejerciendo quienes compran nuestros productos. Ya sea que estemos hablando de los grandes distribuidores globales o los minoristas locales, exigen que se produzcan de manera sostenible”, sostiene el Dr. Brown.
No se puede hablar de producción responsable si no se pone el foco en la eficiencia en el uso de nutrientes. “Así que, dado que hemos sido tan ineficientes y lo hemos hecho relativamente mal, tenemos que empezar a preguntarnos ¿cómo llegamos hasta aquí? ¿Cuál fue la causa de estos problemas? Porque entender por qué teníamos este problema de baja eficiencia nos llevará a soluciones razonables y sensatas para solucionarlo”, explica.
Son varias las preguntas que surgen cuando se busca una solución al problema de la baja eficiencia de nutrientes en los sistemas agrícolas. “¿Es esta una característica biofísica de los sistemas agrícolas que realmente no es posible obtener una eficiencia superior al 50%? ¿O se trata de un problema de comportamiento, es decir, los productores toman decisiones ineficientes? ¿O es una pregunta técnica? ¿No tenemos las herramientas, las técnicas y los materiales que necesitamos para tomar las decisiones que queremos?”, cuestiona el experto.
En la figura 2, la curva muestra el rendimiento del cultivo a cierta concentración de nutrientes o tasa de fertilización. La planta comienza a reaccionar a la aplicación de nutrientes y aumenta su productividad hasta alcanzar el punto de equilibrio o zona adecuada, por encima del cual ya no responde a la fertilización adicional.
Esta curva es típica de todos los cultivos, dice y tiene una zona considerable en la que la aplicación de nutrientes da como resultado un rendimiento óptimo del cultivo. Cada agricultor puede elegir dónde fijará su tasa de fertilización o su tasa de análisis de suelo para lograr la productividad que busca, pero la gran mayoría termina muy cerca de la parte derecha de la curva, en la zona tóxica.
Esto se debe, principalmente, a que agregar fertilizantes hasta acercarse a esta parte tóxica, donde la planta está saturada de nutrientes, elimina la variabilidad y el riesgo dentro del campo. “El gran problema es que no se está generando más rendimiento, está generando más residuos”, explica el Dr. Brown.
En un estudio realizado por el Dr.Brown y colaboradores en un campo de pistachos de 32 hectáreas (figura 3), se analizaron mil muestras de tejido para generar un mapa de la distribución de nutrientes a lo largo del campo, basados en la concentración de nitrógeno en las hojas. Se observa la variabilidad en el nitrógeno, con valores que van desde 1% hasta 2,2%.
El promedio del campo en todo el espectro de variabilidad es de 1,7% y para el pistacho, ese valor es justamente el crítico: es la cantidad de nitrógeno necesaria para lograr el máximo rendimiento. Un promedio de 1,7% significa que, por definición, la mitad del campo tendrá menos de 1,7 y la otra mitad tendrá más de ese número, y si lo que se busca es que cada planta supere el promedio, el valor objetivo debe ser 2,2%. Solo así se garantizará que cada planta a lo largo del sistema agrícola supla sus demandas nutricionales.
“Lo que esto significa, es que entre el 95 y 99% de las plantas del campo están obteniendo más de lo que necesitan y así es como generamos las ineficiencias. Es una estrategia de optimización, pero al mismo tiempo es una estrategia que se basa en una aplicación excesiva a la mayoría del cultivo”, explica el Dr. Brown.
Actualmente, dice el investigador, el aumento y la complejidad de las estrategias de gestión y la variabilidad de los campos es el mayor desafío al momento de hablar de eficiencia en el uso de nutrientes. La solución más frecuente es aplicar más fertilizantes en todo el campo para satisfacer las partes con más requerimientos del sistema. “El rendimiento es el factor determinante, no estamos en estos sistemas buscando ahorrar unos cuantos dólares en nitrógeno, buscamos optimizar el rendimiento”.
BIOESTIMULANTES, ESTRÉS Y EFICIENCIA
Una de las maneras de aumentar la eficiencia en el uso de nutrientes es eliminar cualquier estrés que se produzca en partes del campo o en épocas del año. En ese sentido, el papel de los bioestimulantes en un contexto de eficiencia nutricional, es corregir el estrés para que la planta pueda suplir sus requerimientos sin la necesidad de gastar energía en mitigar ese estrés.
Esto se hace a través de varios procesos moleculares que regulan cómo la planta reacciona al estrés. El aumento de la producción de metabolitos de tolerancia al estrés como las sustancias húmicas, micorrizas, hidrólisis de proteínas, algas marinas, entre otras, gatillan respuestas de la planta frente a alteraciones externas. En condiciones de sequía o salinidad, la hidrólisis de proteínas puede desempeñar un papel directo.
Si la planta responde bien al estrés, seguirá utilizando nutrientes y seguirá creciendo. En el caso de las sustancias húmicas, pueden solubilizarse directamente para estimular el ciclo de nitrógeno de la planta. Por otro lado, las sustancias microbianas pueden influir en la liberación y fijación de nutrientes y la micorriza manipula las respuestas de la planta.
Ahora, a nivel radicular, se ha demostrado que todos los bioestimulantes aumentan la elongación de las raíces y la exploración del suelo. “Puede parecer obvio que aumentar el crecimiento de las raíces y la exploración del suelo siempre es bueno. Si voy a elegir un bioestimulante con el argumento de que aumenta el crecimiento de las raíces, tengo que saber si mi sistema de cultivo, de hecho, necesita más raíces y eso no siempre es obvio”, explica el experto.
Hay varios estudios que apoyan lo anterior y gracias a los cuales se sabe que las micorrizas pueden extender el sistema radicular, parte de la hidrólisis de las proteínas puede provocar la ramificación de las raíces, y también hay interacciones de solubilización y exploración. Por lo tanto, los bioestimulantes pueden tener efectos en varios niveles de las plantas, pero hay que poner especial atención a esto.
“El hecho de que pueda tener un efecto no significa que el producto en particular que tienes esté teniendo un efecto. Y el hecho de que pueda tener un efecto, no significa que sea un efecto útil”, sentencia el Dr. Brown. Para el profesor, la clave está en comprender el contexto del sistema de cultivo y sus limitantes en la eficiencia del uso de nutrientes, ya que será diferente para cada caso particular.
EL SUELO COMO AMORTIGUADOR DE LOS CULTIVOS
Un gran problema de la agricultura moderna es que no se ha puesto atención en las complejidades del suelo y su salud. El ciclo del nitrógeno en el suelo se ha vuelto mucho menos integrado que en los sistemas naturales, lo que lo hace menos estable y más propenso a las pérdidas. “Por lo tanto, una de las metas por las que se esfuerza la eficiencia en el uso de nutrientes mediada por bioestimulantes es devolver al suelo esta resiliencia”, añade el especialista.
De hecho, al realizar una muestra de suelo de un ecosistema natural, se observa que contienen una gran cantidad de especies cohabitando el suelo. Esa actividad del suelo sirve como amortiguador para la resiliencia de los sistemas de cultivo. “Estos ecosistemas pueden ser los más productivos y resilientes de la Tierra y no hemos introducido nitrógeno”, indica el experto.
Al maximizar el crecimiento y minimizar el estrés, se busca que los cultivos absorban y utilicen rápidamente los elementos que se encuentran en el suelo, por lo que los bioestimulantes que promueven la asimilación de nitrógeno se vuelven relevantes. A medida que avanza la temporada, el objetivo es mantener una cantidad suficiente de nitrógeno que le permita a la planta seguir creciendo, teniendo en cuenta que la fertilización pudo haber sido hasta 50 días atrás.
PÉRDIDA DE NITRÓGENO EN ESTADO GASEOSO
En el caso de los sistemas controlados de alto valor que tienen riego por aspersión o riego por goteo, y contrario a lo que se podría pensar, la mayor pérdida de nitrógeno no es a través de lixiviación, sino la que se escapa en forma de gas. El Dr. Brown explica que esto se debe a que “las tasas de fertilización son mucho mayores que las de casi cualquier otro cultivo del que nos ocupemos y porque tenemos un sistema de medios saturados”.
En un análisis realizado por el Dr. Patrick Brown, se compararon grandes sistemas de cultivo de almendras y uvas, que sumaban casi un millón de hectáreas, con cultivos en vivero, que no sobrepasaban las 28.000 hectáreas. Al estudiar las emisiones totales de nitrógeno gaseoso, observaron que los viveros producían más gas de escape de nitrógeno que todos los sistemas juntos. Por lo tanto, en este caso la eficiencia de nutrientes consiste en mitigar la pérdida de gases.
EFECTOS DE LOS BIOESTIMULANTES EN CAMPO Y LABORATORIO
En muchas partes del mundo, la solubilidad del fósforo es un limitante. El reciclaje de fósforo es muy sofisticado y la mayoría no permanece soluble, por lo que esa condición es el resultado de la actividad microbiana que mantiene el fósforo circulando. “Se han propuesto muchas soluciones solubles en fósforo, soluciones microbianas y soluciones bioestimulantes que sostienen que funcionan para mejorar este ciclo y, por lo tanto, mejorar la cantidad de fósforo disponible para la planta”, dice el Dr. Brown.
Otro análisis sobre 724 artículos de investigación sobre la solubilización del fósforo en estudios de campo y de laboratorio, con 630 de ellos realizados en laboratorio, demostró resultados muy prometedores, con respuestas positivas sobre el 65%, llegando incluso a 90%. Respecto a los análisis de campo (94), todos se realizaron en los cultivos completos y no en la parte comestible o aprovechable de la planta.
Al resumir los resultados, solo cinco del total mostraron efectos positivos en el rendimiento de un sistema de cultivo. Frente a esto, el Dr. plantea que “lo más importante es la frecuencia con la que se produjo un efecto positivo en el laboratorio y la poca frecuencia con la que se produjo un efecto positivo en el campo. Hay que tener cuidado con esto, hay muchos bioestimulantes que demuestran que funcionan en el laboratorio, la pregunta es, ¿funcionará en el campo?”.
Una explicación de esta situación es la microbiología del suelo. La mayoría de los microorganismos que solubilizan el fósforo lo hacen para su propio beneficio y no el de la planta. “Se trata de organismos egoístas que capturan fósforo para su propia supervivencia y no lo proporcionan a la planta”.
La competencia microbiana hace que el fosfato que solubilizan los microorganismos, lo utilicen hongos del suelo y no la planta, por lo que la experimentación en laboratorio no refleja resultados reales del suelo debido a las interacciones que están sucediendo en él. “No estoy argumentando que estos materiales no puedan funcionar, solo estoy diciendo que, en muchos casos, lo que se ve como un resultado de laboratorio no es un resultado de campo, y hay que tener cuidado con eso”, advierte el Dr. Brown.
Por lo tanto, la eficiencia en el uso de nutrientes se trata de eliminar los factores del medio ambiente que limitan la velocidad y el vigor de los cultivos. Las razones para tener una baja eficiencia en el uso de nutrientes son múltiples, pero un factor clave es que no se tienen sistemas de suelo sanos y resilientes como sí se encuentran en estado natural.
“La contaminación ambiental es muy importante, pero es algo externo que no afecta directamente al productor, afecta al medio ambiente y debemos prestar absoluta atención. El factor interno es que todos los mayoristas, minoristas de productos básicos, todos los sistemas de comercialización y todos los sistemas alimentarios del mundo exigen cada vez más una huella ambiental baja. Este va a ser el conductor”, concluye el profesor.
