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Articulo de referencia

Fertilizante

Un agricultor esparciendo estiércol para mejorar la fertilidad del suelo. Uso de fertilizantes en kg por hectárea de tierra cultivable Un fertilizante es cualquier material de o...

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Un agricultor esparciendo estiércol para mejorar la fertilidad del suelo.
Uso de fertilizantes en kg por hectárea de tierra cultivable

Un fertilizante es cualquier material de origen natural o sintético que se aplica al suelo o a los tejidos vegetales para proporcionar nutrientes a las plantas . Los fertilizantes pueden distinguirse de los materiales de encalado u otros mejoradores del suelo no nutritivos . Existen muchas fuentes de fertilizantes, tanto naturales como de producción industrial . [ 1 ] En la mayoría de las prácticas agrícolas modernas , la fertilización se centra en tres macronutrientes principales : nitrógeno (N), fósforo (P) y potasio (K), con la adición ocasional de suplementos como harina de roca para micronutrientes . Los agricultores aplican estos fertilizantes de diversas maneras: mediante procesos de aplicación en seco, granulado o líquido, utilizando maquinaria agrícola de gran tamaño o métodos manuales .

Históricamente, la fertilización provenía de fuentes naturales u orgánicas: compost , estiércol animal , estiércol humano , minerales extraídos , rotación de cultivos y subproductos de industrias relacionadas con la naturaleza (por ejemplo, desechos del procesamiento de pescado o harina de sangre de matanza de animales ). [ 2 ] Sin embargo, a partir del siglo XIX, tras las innovaciones en nutrición vegetal derivadas de los descubrimientos de Justus von Liebig , se desarrolló una industria agrícola basada en fertilizantes agroquímicos sintéticos . [ 3 ] Esta transición fue crucial para transformar el sistema alimentario mundial hacia una agricultura industrial a gran escala con altos rendimientos en monocultivos . [ 4 ]

Un agricultor esparciendo fertilizante sólido en su campo en Janakkala, Finlandia, en 1960.

La invención del proceso Haber para la producción de amoníaco a partir de nitrógeno en el siglo XX, junto con la capacidad de producción química amplificada durante la Segunda Guerra Mundial, condujo a un auge en el uso de fertilizantes nitrogenados . [ 5 ] En la segunda mitad del siglo XX, el mayor uso de fertilizantes nitrogenados (un aumento del 800 % entre 1961 y 2019) ha sido un componente crucial del aumento de la productividad de los sistemas alimentarios convencionales como parte de la llamada " Revolución Verde ". [ 6 ]

Los fertilizantes, especialmente cuando se aplican en exceso, pueden tener consecuencias ambientales como la contaminación del agua [ 7 ] y la eutrofización [ 8 ] debido a la escorrentía de nutrientes . [ 9 ] Además, el proceso químico para crear los fertilizantes genera subproductos, incluyendo carbono y otras emisiones. [ 10 ] En algunos casos, la contaminación del suelo se produce por la acumulación de metales pesados ​​contenidos en algunos fertilizantes extraídos mediante minería. [ 11 ] Las prácticas agrícolas sostenibles , como la labranza reducida y la plantación de franjas de amortiguación , pueden minimizar estos efectos ambientales adversos. [ 12 ]

Historia

Producción total de fertilizantes por tipo. [ 13 ]
Población mundial sustentada con y sin fertilizantes nitrogenados sintéticos. [ 14 ]
Fundada en 1812, Mirat , productora de abonos y fertilizantes, se considera la empresa industrial más antigua de Salamanca (España).
Balance de nitrógeno en tierras de cultivo por componente y región [ 15 ]

El manejo de la fertilidad del suelo ha preocupado a los agricultores desde los inicios de la agricultura. Las culturas de Oriente Medio , [ 16 ] China , [ 17 ] Mesoamérica , [ 18 ] y los Andes Centrales [ 19 ] fueron todas pioneras en la adopción de la agricultura. Se cree que esto condujo a un crecimiento poblacional más rápido de sus culturas, lo que permitió la exportación de la cultura a los grupos de cazadores-recolectores vecinos. [ 20 ] El uso de fertilizantes junto con la agricultura otorgó a algunas de estas sociedades primitivas una ventaja crucial sobre sus vecinos, lo que las llevó a convertirse en culturas dominantes en sus respectivas regiones. [ 21 ] [ 22 ] Se registra que egipcios , romanos , babilonios y los primeros germanos utilizaban minerales o estiércol para mejorar la productividad de sus granjas. [ 1 ] La investigación científica sobre la nutrición vegetal comenzó mucho antes del trabajo del químico alemán Justus von Liebig, aunque su nombre se menciona principalmente como el "padre de la industria de los fertilizantes". [ 23 ] Nicolas Théodore de Saussure y sus colegas científicos de la época no tardaron en refutar las simplificaciones de von Liebig. [ 24 ] Entre los científicos prominentes que von Liebig dibujó se encontraban Carl Ludwig Sprenger y Hermann Hellriegel . [ 25 ] En este campo, se produjo una «erosión del conocimiento», [ 26 ] impulsada en parte por la mezcla de economía e investigación. [ 27 ] John Bennet Lawes , un empresario inglés , comenzó a experimentar en 1837 con los efectos de diversos abonos en plantas cultivadas en macetas, y uno o dos años después, los experimentos se extendieron a cultivos en el campo. Una consecuencia inmediata fue que en 1842 patentó un abono formado mediante el tratamiento de fosfatos con ácido sulfúrico , convirtiéndose así en el primero en crear la industria de los abonos artificiales. Al año siguiente, contrató los servicios de Joseph Henry Gilbert ; juntos realizaron experimentos con cultivos en el Instituto de Investigación de Cultivos Agrícolas.. [ 28 ]

El proceso Birkeland-Eyde fue uno de los procesos industriales que competían al inicio de la producción de fertilizantes nitrogenados. [ 29 ] Este proceso se utilizaba para fijar el nitrógeno atmosférico (N 2 ) en ácido nítrico (HNO 3 ), uno de los diversos procesos químicos denominados fijación de nitrógeno . El ácido nítrico resultante se utilizaba posteriormente como fuente de nitrato (NO 3 − ). Se construyó una fábrica basada en este proceso en Rjukan y Notodden , Noruega, y se edificaron grandes centrales hidroeléctricas . [ 30 ]

Las décadas de 1910 y 1920 presenciaron el auge del proceso Haber y el proceso Ostwald . El proceso Haber produce amoníaco (NH₃ ) a partir de metano (CH₄ ) ( gas natural ) y nitrógeno molecular (N₂ ) del aire. El amoníaco del proceso Haber se convierte parcialmente en ácido nítrico (HNO₃ ) en el proceso Ostwald . [ 31 ] Se estima que un tercio de la producción mundial anual de alimentos utiliza amoníaco del proceso Haber-Bosch y que esto sustenta a casi la mitad de la población mundial. [ 32 ] [ 33 ] Después de la Segunda Guerra Mundial , las plantas de producción de nitrógeno que habían aumentado su producción para la fabricación de bombas durante la guerra se reorientaron hacia usos agrícolas. [ 34 ] El uso de fertilizantes nitrogenados sintéticos aumentó de manera constante durante los últimos 50 años del siglo XX, incrementándose casi 20 veces hasta alcanzar una tasa de 100 millones de toneladas de nitrógeno por año en 2003. [ 35 ]

El desarrollo de fertilizantes nitrogenados sintéticos ha contribuido significativamente al crecimiento de la población mundial . Se estima que casi la mitad de la población mundial se alimenta actualmente gracias al uso de fertilizantes nitrogenados sintéticos. [ 36 ] El uso de fertilizantes fosfatados también aumentó de 9 millones de toneladas anuales en 1960 a 40 millones de toneladas anuales en 2000, pero la disponibilidad futura de fertilizantes fosfatados es ahora un problema crítico. [ 37 ]

El uso agrícola de fertilizantes inorgánicos en 2021 fue de 195 millones de toneladas de nutrientes, de los cuales el 56% fue nitrógeno. [ 38 ] Asia representó el 53% del uso agrícola mundial total de fertilizantes inorgánicos en 2021, seguida de América (29%), Europa (12%), África (4%) y Oceanía (2%). Esta clasificación de las regiones es la misma para todos los nutrientes. Los principales usuarios de fertilizantes inorgánicos son, en orden descendente, China, India, Brasil y Estados Unidos de América (véase la Tabla 15), siendo China el mayor usuario de cada nutriente. [ 38 ] El uso agrícola de fertilizantes inorgánicos en 2023 fue de 190 millones de toneladas de nutrientes, de los cuales 112 millones de toneladas (58%) fueron nitrógeno. [ 39 ]

Un cultivo de maíz que produce entre 6 y 9 toneladas de grano por hectárea ( 2,5 acres ) requiere la aplicación de entre 31 y 50 kilogramos (68 y 110 lb) de fertilizante fosfatado ; los cultivos de soja requieren aproximadamente la mitad, entre 20 y 25 kg por hectárea. [ 40 ] Yara International es el mayor productor mundial de fertilizantes nitrogenados. [ 41 ]  

Mecanismo

Seis plantas de tomate cultivadas con y sin fertilizante de nitrato en suelo arenoso/arcilloso pobre en nutrientes. Una de las plantas que crecía en suelo pobre en nutrientes murió.
Uso de fertilizantes inorgánicos por región [ 15 ]

Los fertilizantes mejoran el crecimiento de las plantas. Este objetivo se logra de dos maneras: la tradicional, mediante aditivos que aportan nutrientes ; y la segunda, mejorando la eficacia del suelo al modificar su capacidad de retención de agua y su aireación. [ 42 ] Este artículo, al igual que muchos otros sobre fertilizantes, hace hincapié en el aspecto nutricional.

Los fertilizantes suelen proporcionar, en proporciones variables : [ 43 ]

Aunque la absorción de calcio por las raíces de las plantas se ha considerado durante mucho tiempo un consumo de lujo, [ 49 ] ahora se considera un elemento esencial por sus diversas funciones en el mantenimiento de la integridad de las paredes celulares y membranas celulares de las plantas . [ 50 ] El encalado también tiene una influencia decisiva y positiva en los rendimientos de los cultivos al contrarrestar la acidificación del suelo , [ 51 ] un efecto secundario del crecimiento de las plantas [ 52 ] y la exportación de nutrientes por los cultivos, [ 53 ] mejorando la estructura del suelo y, por lo tanto, la aireación del suelo , [ 54 ] y aumentando la actividad biológica del suelo, por lo tanto la fertilidad del suelo , en particular a través de una mayor nitrificación . [ 55 ]

Los nutrientes necesarios para una vida vegetal saludable se clasifican según los elementos , pero los elementos no se utilizan como fertilizantes. En cambio, los compuestos que contienen estos elementos son la base de los fertilizantes. Los macronutrientes están presentes en el tejido vegetal en cantidades de 0,15% a 6,0% en base a materia seca (MS) (0% de humedad), pero a veces se consumen en cantidades mayores de las necesarias (consumo de lujo), en particular cuando se utilizan fertilizantes en exceso de las necesidades de la planta ( sobrefertilización ). [ 56 ] Las plantas están compuestas por cuatro elementos principales: hidrógeno , oxígeno , carbono y nitrógeno . El carbono, el hidrógeno y el oxígeno están ampliamente disponibles respectivamente en el dióxido de carbono y en el agua . Aunque el nitrógeno constituye la mayor parte de la atmósfera , se encuentra en una forma que no está disponible para las plantas. El nitrógeno es el fertilizante más importante ya que está presente en las proteínas ( enlaces amida entre aminoácidos ), el ADN ( bases púricas y pirimídicas ) y otros componentes (por ejemplo, hemo tetrapirrólico en la clorofila ). Es un principio común que el nitrógeno está ausente en la roca madre y, por lo tanto, no se puede obtener de la meteorización de los minerales , aunque estudios recientes señalan la igual importancia de la atmósfera y la roca madre como fuentes de nitrógeno. [ 57 ] El nitrógeno se pone a disposición de las plantas a través de la meteorización de rocas madre que contienen nitrógeno [ 58 ] y la fijación de nitrógeno . Solo algunas bacterias de vida libre (por ejemplo, Clostridium ) y bacterias simbióticas que viven en los sistemas radiculares de las plantas hospedantes (especialmente leguminosas ) pueden fijar el nitrógeno atmosférico ( N 2 ) convirtiéndolo en amoníaco ( NH 3 ) y aminoácidos que están disponibles para las plantas. [ 59 ] [ 60 ] El fosfato ( PO 3− 4 ) es necesario para la producción de ADN ( código genético ) y ATP , el principal transportador de energía en las células, así como ciertos lípidos ( fosfolípidos , los principales componentes de la doble capa lipídica de las membranas celulares ). [ 61 ]

Consideraciones microbiológicas

Dos conjuntos de reacciones enzimáticas son de gran relevancia para la eficacia de los fertilizantes nitrogenados.

Ureasa

La primera es la hidrólisis (reacción con agua) de la urea ( CO(NH 2 ) 2 ). Muchas bacterias del suelo poseen la enzima ureasa , que cataliza la conversión de la urea en ion amonio ( NH + 4 ) e ion bicarbonato ( HCO − 3 ). [ 62 ]

Oxidación del amoníaco

Las bacterias oxidantes de amoníaco (AOB), como las especies de Nitrosomonas, oxidan el amoníaco (NH₃) a nitrito (NO₂⁻ ) , un proceso denominado nitrificación . [ 63 ] Las bacterias oxidantes de nitrito , especialmente Nitrobacter, oxidan el nitrito (NO₂⁻) a nitrato (NO₃⁻), que es extremadamente soluble y móvil , lixiviándose fácilmente a las aguas subterráneas , luego a los ríos y finalmente al mar , y es una causa importante de eutrofización [ 64 ] y de proliferación de algas en ríos, lagos y costas. [ 65 ]

Clasificación

Los fertilizantes se clasifican de varias maneras. Se clasifican según aporten un solo nutriente (p. ej., K, P o N), en cuyo caso se denominan fertilizantes simples . Los fertilizantes multinutrientes (o fertilizantes complejos ) aportan dos o más nutrientes, por ejemplo, N y P combinados. Los fertilizantes también se clasifican a veces en inorgánicos (tema principal de este artículo) y orgánicos. Los fertilizantes inorgánicos excluyen los materiales que contienen carbono, excepto la urea . Los fertilizantes orgánicos suelen ser materia (reciclada) de origen vegetal o animal (p. ej., compost , estiércol , respectivamente). Los inorgánicos a veces se denominan fertilizantes sintéticos, ya que su fabricación requiere diversos tratamientos químicos. [ 66 ]

Fertilizantes de un solo nutriente ("directos")

El principal fertilizante directo a base de nitrógeno es el amoníaco (NH₃ ) , ionizado en solución como amonio (NH₄⁺ ) , aplicado en forma de sales o derivados , entre los que se incluyen:

Los principales fertilizantes fosfatados puros son los superfosfatos :

Una mezcla de superfosfato simple y superfosfato triple se denomina superfosfato doble. Más del 90 % de un fertilizante superfosfato típico es soluble en agua.

El principal fertilizante directo a base de potasio es el cloruro de potasio (MOP, 95–99% KCl). Generalmente se presenta en formulaciones 0-0-60 o 0-0-62.

Fertilizantes multinutrientes

Estos fertilizantes son comunes. Están compuestos por dos o más componentes nutritivos.

Fertilizantes binarios (NP, NK, PK)

Los principales fertilizantes de dos componentes proporcionan nitrógeno y fósforo a las plantas. Estos se denominan fertilizantes NP. Los principales fertilizantes NP son:

Aproximadamente el 85% de los fertilizantes MAP y DAP son solubles en agua.

fertilizantes NPK
fertilizante compuesto
fertilizante compuesto
Fertilizante de mezcla a granel
Fertilizante de mezcla a granel

Los fertilizantes NPK son fertilizantes de tres componentes que aportan nitrógeno, fósforo y potasio. Existen dos tipos de fertilizantes NPK: compuestos y mixtos. Los fertilizantes NPK compuestos contienen ingredientes unidos químicamente, mientras que los fertilizantes NPK mixtos son mezclas físicas de nutrientes individuales.

La clasificación NPK es un sistema de clasificación que describe la cantidad de nitrógeno, fósforo y potasio en un fertilizante. Las clasificaciones NPK constan de tres números separados por guiones (por ejemplo, 10-10-10 o 16-4-8) que describen la composición química de los fertilizantes. [ 68 ] El primer número representa el porcentaje de nitrógeno en el producto; el segundo, P₂O₅ ; y el tercero, K₂O . Los fertilizantes no contienen realmente P₂O₅ ni K₂O , pero el sistema es una forma abreviada convencional de indicar la cantidad de fósforo (P) o potasio (K) en un fertilizante. Una bolsa de 50 libras (23 kg) de fertilizante con la etiqueta 16-4-8 contiene 8 libras (3,6 kg) de nitrógeno (16 % de las 50 libras), una cantidad de fósforo equivalente a la de 2 libras de P₂O₅ ( 4 % de las 50 libras) y 4 libras de K₂O ( 8 % de las 50 libras). La mayoría de los fertilizantes se etiquetan según esta convención NPK, aunque la convención australiana, que sigue un sistema NPKS, añade un cuarto número para el azufre y utiliza valores elementales para todos los valores, incluidos P y K. [ 69 ]   

Micronutrientes

Los micronutrientes se consumen en cantidades menores y están presentes en el tejido vegetal en el orden de partes por millón (ppm), que oscilan entre 0,15 y 400 ppm o menos del 0,04 % de materia seca. [ 70 ] [ 71 ] Estos elementos suelen ser necesarios como coenzimas para enzimas esenciales para el metabolismo de la planta . Dado que estos elementos permiten la acción de catalizadores (enzimas), su impacto supera con creces su concentración . Los micronutrientes típicos son boro , zinc , molibdeno , hierro y manganeso . [ 43 ] Estos elementos se proporcionan como sales solubles en agua. El hierro presenta problemas especiales porque se convierte de compuestos solubles ( ferrosos ) a compuestos insolubles biodisponibles ( férricos ) a pH moderado del suelo y concentraciones de fosfato. [ 72 ] Por esta razón, el hierro se administra a menudo como un complejo quelato , por ejemplo, los derivados de EDTA o EDDHA . Las necesidades de micronutrientes dependen de la planta y del entorno. Por ejemplo, la remolacha azucarera parece requerir boro y las leguminosas requieren cobalto , [ 1 ] mientras que las condiciones ambientales como el calor o la sequía hacen que el boro esté menos disponible para las plantas, causando deficiencia de boro . [ 73 ]

Producción

La producción de fertilizantes sintéticos o inorgánicos requiere productos químicos preparados, [ 74 ] mientras que los fertilizantes orgánicos se derivan del procesamiento biológico de restos o excrementos de plantas y animales (por ejemplo, orina , heces ). [ 75 ]

Fertilizantes nitrogenados

Aplicación de fertilizante nitrogenado por hectárea de tierra cultivada
Consumo total de fertilizantes nitrogenados por región, medido en toneladas de nutrientes totales por año.

Los fertilizantes nitrogenados se fabrican a partir de amoníaco (NH₃ ) producido por el proceso Haber-Bosch . [ 67 ] En este proceso de alto consumo energético , el gas natural (CH₄ ) suele suministrar el hidrógeno , y el nitrógeno (N₂ ) se obtiene del aire . Este amoníaco se utiliza como materia prima para todos los demás fertilizantes nitrogenados, como el nitrato de amonio anhidro ( NH₄NO₃ ) y la urea (CO(NH₂ ) ₂ ) .

También se encuentran depósitos de nitrato de sodio (NaNO₃ ) ( salitre chileno ) en el desierto de Atacama en Chile y fueron uno de los fertilizantes ricos en nitrógeno originales (1830) utilizados. [ 76 ] Todavía se extrae para uso como fertilizante. [ 77 ] Los nitratos también se producen a partir de amoníaco mediante el proceso de Ostwald .

Fertilizantes fosfatados

Aplicación de fosfato por hectárea de tierra cultivada
Una mina de apatita para fosfatos en Siilinjärvi , Finlandia

Los fertilizantes fosfatados se obtienen mediante la extracción de roca fosfática , que contiene dos minerales principales que contienen fósforo: fluorapatita Ca 5 (PO 4 ) 3 F (CFA) e hidroxiapatita Ca 5 (PO 4 ) 3 OH. Se extraen miles de millones de kg de roca fosfática anualmente, pero el tamaño y la calidad del mineral restante están disminuyendo. [ 37 ] Estos minerales se convierten en sales de fosfato solubles en agua mediante tratamiento con ácidos . [ 78 ] La gran producción de ácido sulfúrico está motivada principalmente por esta aplicación. [ 79 ] En el proceso de nitrofosfato o proceso Odda (inventado en 1927), la roca fosfática con hasta un 20 % de contenido de fósforo (P) se disuelve con ácido nítrico (HNO 3 ) para producir una mezcla de ácido fosfórico (H 3 PO 4 ) y nitrato de calcio (Ca(NO 3 ) 2 ). Esta mezcla se puede combinar con un fertilizante de potasio para producir un fertilizante compuesto con los tres macronutrientes N, P y K en forma fácilmente soluble. [ 80 ]

Fertilizantes de potasio

Aplicación de fertilizante potásico por hectárea de tierra cultivada

La potasa es una mezcla de minerales de potasio que se utiliza para fabricar fertilizantes de potasio (símbolo químico: K). La potasa es soluble en agua, por lo que el principal esfuerzo para producir este nutriente a partir del mineral implica algunos pasos de purificación, por ejemplo, para eliminar el cloruro de sodio (NaCl) ( sal común ). [ 81 ] A veces, la potasa se denomina K₂O , por conveniencia para quienes describen su contenido de potasio. De hecho, los fertilizantes de potasa suelen ser cloruro de potasio , sulfato de potasio , carbonato de potasio o nitrato de potasio . [ 82 ]

fertilizantes NPK

Fertilizante NPK 19-19-19 en  envase comercial de 1 kg.
Fertilizante NPK 19-19-19

Existen tres rutas principales para la fabricación de fertilizantes NPK (nombrados según sus ingredientes principales: nitrógeno (N), fósforo (P) y potasio (K)):

  • Mezcla a granel. Los fertilizantes individuales se combinan en la proporción de nutrientes deseada.

Paso 1. Los nitrofosfatos se elaboran acidificando la roca fosfática con ácido nítrico .

Paso 2. Eliminación del nitrato de calcio. Es importante eliminar el nitrato de calcio porque el nitrato de calcio es extremadamente higroscópico .

    • Método 1.(Proceso Odda) Los cristales de nitrato de calcio se eliminan por centrifugación.
    • Método 2. Proceso sulfonítrico Ca ( NO₃ ) ₂ + H₂SO₄ + 2NH₃ → CaSO₄ + 2NH₄NO₃
    • Método 3. Proceso fosfonítrico Ca ( NO₃ ) ₂ + H₃PO₄ + 2NH₃ → CaHPO₄ + 2NH₄NO₃
    • Método 4. Proceso carbonítrico Ca ( NO₃ ) ₂ + CO₂ + H₂O + 2NH₃ → CaCO₃ + 2NH₄NO₃

fertilizantes orgánicos

Compostador para la producción a pequeña escala de fertilizantes orgánicos
Una gran operación comercial de compostaje

Los fertilizantes orgánicos pueden describir aquellos fertilizantes de origen biológico, es decir, derivados de materiales vivos o que alguna vez estuvieron vivos. También pueden describir productos disponibles comercialmente y frecuentemente envasados ​​que buscan cumplir con las expectativas y restricciones adoptadas por la agricultura orgánica y la jardinería respetuosa con el medio ambiente , es decir, sistemas relacionados de producción de alimentos y plantas que limitan significativamente o evitan estrictamente el uso de fertilizantes y pesticidas sintéticos . Los productos de fertilizantes orgánicos generalmente contienen tanto algunos materiales orgánicos como aditivos aceptables, tales como polvos de roca nutritivos, conchas marinas molidas ( cangrejo , ostra , etc.), otros productos preparados como harina de semillas o algas marinas , y microorganismos cultivados y sus derivados. [ 83 ]

Los fertilizantes de origen orgánico (la primera definición) incluyen desechos animales , desechos vegetales de la agricultura, algas marinas , compost y lodos de depuradora tratados ( biosólidos ). Además del estiércol, las fuentes animales pueden incluir productos de matanzas de animales : harina de sangre , harina de huesos , harina de plumas , pieles , pezuñas y cuernos son componentes típicos. [ 43 ] Los materiales de origen orgánico disponibles para la industria, como los lodos de depuradora , pueden no ser componentes aceptables para la agricultura y la jardinería orgánicas , debido a factores que van desde contaminantes residuales [ 84 ] hasta la percepción pública. [ 85 ] Independientemente de la definición o composición, la mayoría de estos productos contienen nutrientes menos concentrados, y estos no son tan fáciles de cuantificar. [ 86 ] Pueden ofrecer ventajas para la construcción del suelo, además de ser atractivos para quienes intentan cultivar o jardinería de forma más natural. [ 87 ]

En términos de volumen, la turba es el mejorador de suelo orgánico envasado más utilizado . Es una forma inmadura de carbón que mejora la aireación y la humedad del suelo y, por lo tanto, la actividad biológica del suelo, pero no confiere ningún valor nutricional directo a las plantas. Por lo tanto, no es un fertilizante como se definió al principio del artículo, sino más bien un mejorador . [ 88 ] La fibra de coco (derivada de las cáscaras de coco ), la corteza y el aserrín se aplican principalmente como mantillo y protegen el suelo de la desecación [ 89 ] al tiempo que previenen el desarrollo de malezas [ 90 ] y mejoran la estructura del suelo, [ 91 ] pero no confieren ningún valor nutricional al suelo. Algunos aditivos orgánicos pueden incluso tener un efecto inverso sobre los nutrientes. El aserrín fresco puede consumir nutrientes del suelo a medida que se descompone y es colonizado por hongos de la madera , causando deficiencia de nitrógeno (abstracción de nitrógeno) en ausencia de adición de nutrientes. [ 92 ] Sin embargo, esta propiedad puede utilizarse para capturar el exceso de nitrógeno mineral. [ 93 ] Estos mismos texturizadores de suelo orgánicos (así como el compost, etc.) pueden aumentar la disponibilidad de nutrientes a través de una mejor capacidad de intercambio catiónico , [ 94 ] o a través de un mayor crecimiento de microorganismos que a su vez aumentan la disponibilidad de ciertos nutrientes para las plantas. [ 95 ] Los fertilizantes orgánicos verdaderos, como el compost y el estiércol, pueden distribuirse localmente sin pasar por la producción industrial, lo que hace que el consumo real sea más difícil de cuantificar.

Consumo de fertilizantes

Uso de fertilizantes (2023). Del Anuario Estadístico Mundial de la Alimentación y la Agricultura 2025 de la FAO [ 15 ].
El diagrama muestra las estadísticas de consumo de fertilizantes en los países de Europa occidental y central, según datos publicados por el Banco Mundial para 2012.

Uso de fertilizantes inorgánicos por superficie de cultivo, según el nutriente y la región.
Variaciones en el uso de fertilizantes en tierras de cultivo por continente, 1964-2023.

China se ha convertido en el mayor productor y consumidor de fertilizantes nitrogenados [ 98 ] mientras que África tiene poca dependencia de los fertilizantes nitrogenados. [ 99 ] Los minerales agrícolas y químicos son muy importantes en el uso industrial de fertilizantes, que está valorado en aproximadamente $200 mil millones. [ 100 ] El nitrógeno tiene un impacto significativo en el uso mineral global, seguido de la potasa y el fosfato. La producción de nitrógeno ha aumentado drásticamente desde la década de 1960. El precio del fosfato y la potasa ha aumentado desde la década de 1960, que es mayor que el índice de precios al consumidor. [ 100 ] La potasa se produce en Canadá , Rusia y Bielorrusia , que juntas representan más de la mitad de la producción mundial. [ 100 ] La producción de potasa en Canadá aumentó en 2017 y 2018 en un 18,6%. [ 101 ] [ 102 ] Las estimaciones conservadoras informan que entre el 30 y el 50% de los rendimientos de los cultivos se atribuyen a fertilizantes comerciales naturales o sintéticos. [ 82 ] [ 103 ] El consumo de fertilizantes ha superado la cantidad de tierras de cultivo en los Estados Unidos. [ 100 ]

El Banco Mundial publicó datos sobre el consumo de fertilizantes por hectárea de tierra cultivable en 2012. [ 104 ] El diagrama a continuación muestra el consumo de fertilizantes por los países de la Unión Europea (UE) en kilogramos por hectárea (libras por acre). El consumo total de fertilizantes en la UE alcanzó un pico de 11,6 millones de toneladas en 2017, pero disminuyó constantemente desde entonces, hasta 9,3 millones de toneladas en 2023 [ 105 ] para 157 millones de hectáreas de tierra cultivable en 2020, 1,5 millones de hectáreas menos que en 2010. [ 106 ] Esta cifra equivale a 70 kg de fertilizantes consumidos por hectárea de tierra cultivable en promedio por los países de la UE en 2020. 

El uso agrícola total de fertilizantes inorgánicos, expresado como la suma de los tres nutrientes nitrógeno (N), fósforo (expresado como P2O5) y potasio (expresado como K2O), fue de 190 millones de toneladas en 2023, un 1% más que en 2022. 112 millones de toneladas de nitrógeno (58% del total), 41 millones de toneladas de fósforo (21%) y 38 millones de toneladas de potasio (20%). El uso general de fertilizantes en 2023 fue 55 millones de toneladas (41%) mayor que en 2000 (38% mayor para el nitrógeno, 26% mayor para el fósforo y 73% mayor para el potasio). Asia representó el 56% del uso agrícola mundial total de fertilizantes inorgánicos en 2023, seguida de América (27%), Europa (11%), África (4%) y Oceanía (2%). [ 15 ]

Solicitud

Pulverizador de fertilizantes
Fertilizante para cultivos de drones
Aplicación manual de fertilizante superfosfato , Nueva Zelanda, 1938.

Los fertilizantes se utilizan comúnmente para el cultivo de todo tipo de cosechas, y las dosis de aplicación dependen de la fertilidad del suelo , que generalmente se mide mediante un análisis de suelo y según el cultivo específico. Las leguminosas , por ejemplo, fijan el nitrógeno de la atmósfera y, por lo general, no requieren fertilizantes nitrogenados, de ahí su prometedor uso para garantizar la sostenibilidad de la agricultura . [ 107 ]

Momento y cantidad de aplicación

El momento de aplicación de fertilizantes (aquí solo se considerarán fertilizantes minerales) es una función de los requerimientos del cultivo, las condiciones climáticas y las oportunidades de mercado . Varía en naturaleza y cantidad según el tipo de agricultura (por ejemplo, agricultura intensiva versus agricultura de conservación , pastizales versus tierras cultivables ) y la presencia o ausencia de signos de deficiencias de nutrientes . Programar la fertilización con la demanda máxima de absorción de nutrientes es esencial para optimizar tanto el rendimiento como la calidad. En general, las tasas de absorción de nutrientes son más altas desde principios hasta mediados de la temporada de crecimiento, por lo que la fertilización cerca del momento de la siembra suele ser muy efectiva. Con granos sembrados en otoño (por ejemplo, trigo de invierno ), la fertilización con N en otoño seguida de la fertilización de cobertura en primavera es probablemente la mejor combinación de prácticas de fertilización para optimizar el rendimiento. [ 108 ] Se evita la aplicación de un fertilizante mineral soluble (por ejemplo, nitrato de amonio ) durante lluvias fuertes porque la mayor parte se perdería para el cultivo [ 109 ] y contaminaría rápidamente el acuífero . [ 110 ] En la agricultura de conservación (incluida la agricultura sin labranza , la permacultura ), así como en otras alternativas no orgánicas a la agricultura intensiva (por ejemplo, la agricultura en pequeñas explotaciones ), la aplicación de fertilizantes minerales se reduce a los requisitos estrictos de las plantas cultivadas y, a veces, es completamente innecesaria. [ 111 ]

Tras la cosecha de un cultivo principal (p. ej. , trigo , maíz , patatas ), se puede sembrar un cultivo de cobertura , utilizando especies vegetales con una tasa de crecimiento rápida y una alta demanda de nitrógeno (p. ej., mostaza blanca ). [ 112 ] Esto permite que el exceso de nitrógeno, en particular el anión nitrato , que es muy móvil , sea absorbido y transformado en proteínas vegetales [ 113 ] antes de contaminar las aguas subterráneas y los procesos geoquímicos asociados , que ocurrirían rápidamente en ausencia de cobertura vegetal. [ 114 ] El cultivo de cobertura se entierra aún más, lo que permite su transformación en humus en el que el nitrógeno se fija según varios enlaces químicos estables . [ 115 ]

Líquido versus sólido

Los fertilizantes se aplican a los cultivos tanto en forma sólida como líquida. Alrededor del 90% de los fertilizantes se aplican en forma sólida. Los fertilizantes inorgánicos sólidos más utilizados son la urea , el fosfato diamónico y el cloruro de potasio . [ 116 ] El fertilizante sólido suele estar granulado o en polvo. A menudo, los sólidos están disponibles en forma de gránulos . Los fertilizantes líquidos comprenden soluciones acuosas de amoníaco , soluciones acuosas de nitrato de amonio o urea . Estos productos concentrados pueden diluirse con agua para formar un fertilizante líquido concentrado (por ejemplo, UAN ). Las ventajas del fertilizante líquido son su efecto más rápido y su cobertura más fácil. [ 43 ] La adición de fertilizante al agua de riego se denomina fertirrigación . [ 82 ] Los fertilizantes granulados son más económicos de transportar y almacenar, además de ser más fáciles de aplicar. [ 117 ] [ 118 ]

Fertilizantes de liberación lenta y controlada

Un fertilizante de liberación controlada ( CRF ) es un fertilizante granulado que libera nutrientes gradualmente en el suelo (es decir, con un período de liberación controlado ). [ 119 ] El fertilizante de liberación controlada también se conoce como fertilizante de disponibilidad controlada , fertilizante de liberación retardada , fertilizante de liberación dosificada o fertilizante de acción lenta . Por lo general, los fertilizantes de liberación lenta y controlada se refieren a fertilizantes a base de nitrógeno, por ejemplo, ureaform , que necesitan ser degradados por un amplio espectro de organismos del suelo antes de que el nitrógeno pueda liberarse como nitrato. [ 120 ] Los fertilizantes de liberación lenta (SRF) y los fertilizantes de liberación controlada (CRF) ofrecen varios beneficios sobre los convencionales, asegurando la sostenibilidad en la práctica de fertilización. [ 121 ] [ 122 ]

Aplicación foliar

Los fertilizantes foliares se aplican directamente a las hojas. Pueden reducir la cantidad total de fertilizante aplicado y lograr una alta eficiencia de fertilización. [ 123 ] Este método se utiliza casi invariablemente para aplicar fertilizantes nitrogenados solubles en agua y se emplea especialmente en cultivos de alto valor como las frutas. La urea es el fertilizante foliar más común. [ 43 ] Sin embargo, se recomienda la quelación del nutriente aplicado foliarmente para mejorar la absorción y migración del nutriente objetivo y, por lo tanto, evitar su pérdida al suelo y al agua subterránea. [ 123 ]

Sustancias químicas que afectan la absorción de nitrógeno

N-butiltiofosforiltriamida, un fertilizante de eficiencia mejorada

Se utilizan varios productos químicos para mejorar la eficiencia de los fertilizantes a base de nitrógeno. De esta manera, los agricultores pueden limitar los efectos contaminantes de la escorrentía de nitrógeno . Los inhibidores de la nitrificación (también conocidos como estabilizadores de nitrógeno) suprimen la conversión de amoníaco en nitrato , un anión que es más propenso a la lixiviación. El 1-carbamoil-3-metilpirazol (CMP), la diciandiamida , la nitrapirina (2-cloro-6-triclorometilpiridina) y el fosfato de 3,4-dimetilpirazol (DMPP) son populares. [ 124 ] Los inhibidores de la ureasa se utilizan para ralentizar la conversión hidrolítica de la urea en amoníaco catalizada por las ureasas , ya que el amoníaco es propenso a la evaporación [ 125 ] así como a la nitrificación. [ 126 ] Un inhibidor popular de las ureasas es la N -( n -butil)tiofosfórica triamida ( NBPT ).

sobrefertilización

Quemadura por fertilizante

El uso cuidadoso de las tecnologías de fertilización es importante porque el exceso de nutrientes puede ser perjudicial para la planta cultivada. [ 127 ] La quemadura por fertilizante puede ocurrir cuando se aplica demasiado fertilizante, lo que provoca daños o incluso la muerte de la planta. Los fertilizantes varían en su tendencia a quemar aproximadamente de acuerdo con su índice de salinidad . [ 128 ] [ 129 ]

Efectos ambientales

Escorrentía de suelo y fertilizantes durante una tormenta.

Los fertilizantes sintéticos utilizados en la agricultura tienen consecuencias ambientales de gran alcance .

Según el Informe Especial sobre Cambio Climático y Tierra del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC) , la producción de estos fertilizantes y las prácticas de uso de la tierra asociadas son impulsores del calentamiento global . [ 6 ] El uso de fertilizantes también ha dado lugar a una serie de consecuencias ambientales directas: escorrentía agrícola que conduce a efectos aguas abajo como zonas muertas oceánicas [ 130 ] y contaminación de vías fluviales , [ 131 ] degradación del microbioma del suelo , [ 132 ] y acumulación de compuestos tóxicos en los ecosistemas. [ 133 ] Los impactos ambientales indirectos incluyen: cascadas N-cultivo-plaga, [ 134 ] aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero e impactos ambientales de la fracturación hidráulica para el gas natural utilizado en el proceso Haber , [ 135 ] [ 136 ] el auge agrícola que es parcialmente responsable del rápido crecimiento de la población humana [ 137 ] y prácticas agrícolas industriales a gran escala asociadas con él que causan presión sobre la biodiversidad , destrucción y fragmentación del hábitat , [ 138 ] y pérdida de suelo agrícola . [ 139 ]

Para mitigar las preocupaciones ambientales y de seguridad alimentaria , la comunidad internacional ha incluido los sistemas alimentarios en el Objetivo de Desarrollo Sostenible 2 , que se centra en crear un sistema de producción de alimentos sostenible y respetuoso con el clima . [ 140 ] La mayoría de los enfoques políticos y regulatorios para abordar estos problemas se centran en orientar las prácticas agrícolas hacia prácticas agrícolas sostenibles o regenerativas : estas utilizan menos fertilizantes sintéticos (por ejemplo, agricultura sostenible ), mejor manejo del suelo (por ejemplo, agricultura sin labranza ) y más fertilizantes orgánicos (por ejemplo , agricultura orgánica , agricultura de conservación , agricultura biodinámica ).

Gran montón de residuos de fosfoyeso cerca de Fort Meade, Florida.

Por cada tonelada de ácido fosfórico producida mediante el procesamiento de roca fosfática , se generan cinco toneladas de residuos . Estos residuos se presentan en forma de un sólido radiactivo, impuro e inservible llamado fosfoyeso . Se estima que anualmente se producen entre 100 y 280 millones de toneladas de residuos de fosfoyeso en todo el mundo. [ 141 ]

Agua

Los círculos rojos muestran la ubicación y el tamaño de muchas zonas muertas.

Los fertilizantes de fósforo y nitrógeno pueden afectar el suelo, el agua superficial y el agua subterránea [ 100 ] debido a la dispersión de minerales en los cursos de agua bajo fuertes lluvias, [ 142 ] [ 143 ] deshielo y pueden lixiviarse en el agua subterránea con el tiempo. [ 144 ] La escorrentía agrícola es un importante contribuyente a la eutrofización de los cuerpos de agua dulce . Por ejemplo, en los EE. UU. , aproximadamente la mitad de todos los lagos encuestados por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (US EPA) eran eutróficos en 2007 con un aumento aún más alarmante al 80 por ciento en 2012. [ 145 ] El principal contribuyente a la eutrofización es el fosfato , que normalmente es un nutriente limitante , además del nitrógeno; las altas concentraciones de P promueven el crecimiento de cianobacterias y algas , cuya muerte consume oxígeno. [ 146 ] Las floraciones de cianobacterias (« floraciones de algas ») también pueden producir toxinas dañinas que pueden acumularse en la cadena alimentaria y ser perjudiciales para los humanos. [ 147 ] [ 148 ] La escorrentía de fertilizantes puede reducirse mediante el uso de estrategias de fertilización optimizadas según el clima. [ 142 ]

Los compuestos ricos en nitrógeno que se encuentran en la escorrentía de fertilizantes son la causa principal del agotamiento grave del oxígeno en muchas partes de los océanos , especialmente en zonas costeras, lagos y ríos . [ 149 ] La consiguiente falta de oxígeno disuelto reduce considerablemente la capacidad de estas áreas para sustentar la fauna oceánica . [ 150 ] El número de zonas muertas oceánicas cerca de las costas habitadas está aumentando. [ 151 ]

Desde 2006, la aplicación de fertilizantes nitrogenados se controla cada vez más en el noroeste de Europa [ 152 ] y en Estados Unidos. [ 153 ] [ 154 ] En los casos en que se puede revertir la eutrofización , no obstante, pueden pasar décadas [ 155 ] y se requiere una gestión significativa del suelo [ 156 ] antes de que los nitratos acumulados en el agua subterránea puedan descomponerse mediante la desnitrificación natural . [ 157 ]

Contaminación por nitratos

Solo una fracción de los fertilizantes nitrogenados se convierte en materia vegetal. El resto se acumula en el suelo o se pierde por escorrentía. [ 158 ] Las altas tasas de aplicación de fertilizantes nitrogenados, combinadas con la alta solubilidad del nitrato en agua, provocan un aumento de la escorrentía hacia las aguas superficiales , así como la lixiviación hacia las aguas subterráneas , causando así contaminación de estas últimas . [ 159 ] [ 160 ] [ 161 ] El uso excesivo de fertilizantes nitrogenados (ya sean sintéticos o naturales) es particularmente dañino, ya que gran parte del nitrógeno que no es absorbido por las plantas se transforma en nitrato, que se lixivia fácilmente. [ 162 ]

Los niveles de nitrato superiores a 10  mg/L (10 ppm) en el agua subterránea pueden causar el « síndrome del bebé azul » ( metahemoglobinemia adquirida ). [ 163 ] Los nutrientes, especialmente los nitratos, de los fertilizantes pueden causar problemas para los hábitats naturales y para la salud humana si se arrastran a los cursos de agua o se filtran a través del suelo hacia el agua subterránea . [ 164 ] La escorrentía puede provocar floraciones de algas fertilizantes que consumen todo el oxígeno y dejan enormes «zonas muertas» donde otros peces y vida acuática no pueden vivir. [ 165 ]

Suelo

Acidificación

La acidificación del suelo se refiere al proceso por el cual el nivel de pH del suelo se vuelve más ácido con el tiempo. El pH del suelo es una medida de su acidez o alcalinidad y se determina en una escala de 0 a 14, donde 7 representa la neutralidad. Un valor de pH inferior a 7 indica un suelo ácido , mientras que un valor superior a 7 indica un suelo alcalino o básico . La acidificación del suelo es una preocupación importante en la agricultura y la horticultura, ya que provoca la lixiviación de cationes, la inestabilidad de la estructura de los agregados del suelo, la toxicidad de los metales, la disminución de la disponibilidad de nutrientes y, por lo tanto, afecta las propiedades biológicas del suelo y el desarrollo de las plantas. [ 166 ]

Los fertilizantes nitrogenados liberan iones de amonio o nitrato , que pueden acidificar el suelo al experimentar reacciones bioquímicas . [ 167 ] Cuando se añaden al suelo fertilizantes nitrogenados, ya sean minerales u orgánicos, aumentan la concentración de iones de hidrógeno (H+) en la solución del suelo, lo que disminuye el pH del mismo. [ 168 ] [ 169 ] Esto puede provocar una disminución en la disponibilidad de nutrientes , que puede compensarse con el encalado . [ 170 ]

La acidificación del suelo también se produce por la lluvia ácida , una preocupación de origen humano a pesar de las severas medidas para suprimir o mitigar las emisiones de gases industriales desde la década de 1970. [ 171 ] Entre las causas reportadas de lluvia ácida, los fertilizantes nitrogenados (ya sean minerales u orgánicos) y las consiguientes emisiones de óxidos nitroso y nítrico son prominentes en regiones de agricultura intensiva. [ 172 ] Los mecanismos son complejos, e implican la volatilización del amoníaco del estiércol (ya sea almacenado o esparcido) o la urea y la redeposición directa seguida de la nitrificación en el suelo o la oxidación previa a óxidos de nitrógeno en la atmósfera antes de la redeposición como ácido nítrico . [ 173 ]

Acumulación de elementos tóxicos

Cadmio

La concentración de cadmio en los fertilizantes que contienen fósforo varía considerablemente y puede ser problemática. [ 174 ] Por ejemplo, el fertilizante de fosfato monoamónico puede tener un contenido de cadmio tan bajo como 0,14  mg/kg o tan alto como 50,9  mg/kg. [ 175 ] La roca fosfática utilizada en su fabricación puede contener hasta 188  mg/kg de cadmio. [ 176 ] Ejemplos de ello son los depósitos en Nauru [ 177 ] y las Islas Christmas . [ 178 ] El uso continuo de fertilizantes con alto contenido de cadmio puede contaminar los suelos [ 179 ] y las plantas . [ 180 ] La Comisión Europea ha considerado límites al contenido de cadmio en los fertilizantes fosfáticos . [ 181 ] [ 182 ] [ 183 ] Los productores de fertilizantes que contienen fósforo ahora seleccionan la roca fosfática en función de su contenido de cadmio. [ 146 ]

Fluoruro

Las rocas fosfáticas contienen altos niveles de fluoruro en forma de fluorapatita . [ 184 ] En consecuencia, el uso generalizado de fertilizantes fosfatados ha aumentado las concentraciones de fluoruro en el suelo. [ 180 ] Se ha descubierto que la contaminación de los alimentos por fertilizantes es de poca preocupación, ya que las plantas acumulan poco fluoruro del suelo; de mayor preocupación es la posibilidad de toxicidad por fluoruro para el ganado que ingiere suelo contaminado. [ 185 ] [ 186 ] También son de posible preocupación los efectos del fluoruro en los microorganismos del suelo . [ 185 ] [ 186 ] [ 187 ]

Elementos radiactivos

El contenido radiactivo de los fertilizantes varía considerablemente y depende tanto de sus concentraciones en el mineral original como del proceso de producción del fertilizante. [ 180 ] [ 188 ] Las concentraciones de uranio-238 pueden variar de 7 a 100 pCi/g ( picocurios por gramo) en la roca fosfática [ 189 ] y de 1 a 67 pCi/g en los fertilizantes fosfatados. [ 190 ] [ 191 ] [ 192 ] Cuando se utilizan altas dosis anuales de fertilizante fosfatado, esto puede resultar en concentraciones de uranio-238 en suelos y aguas de drenaje que son varias veces mayores que las que normalmente están presentes. [ 191 ] [ 193 ] Sin embargo, el impacto de estos aumentos en el riesgo para la salud humana por contaminación radionucleídica de los alimentos es muy pequeño (menos de 0,05 m Sv /año). [ 191 ] [ 194 ] [ 195 ]

Otros metales

Los residuos de la industria siderúrgica, como la escoria de acero , se reciclan a menudo como enmienda del suelo o para la producción de fertilizantes debido a su alto contenido de Ca y Mg y varios oligoelementos necesarios para el crecimiento de las plantas. [ 196 ] Sin embargo, también pueden incluir metales tóxicos . [ 197 ] Entre ellos se encuentran el arsénico , [ 198 ] el cadmio , [ 198 ] el cromo , [ 199 ] y el níquel , [ 200 ] mientras que la enmienda de escoria de acero contribuye más bien a inmovilizar el plomo en el suelo y, por lo tanto, a disminuir su toxicidad para la planta cultivada. [ 201 ] Los elementos tóxicos más comunes en este tipo de fertilizante son el mercurio , el plomo y el arsénico. [ 202 ] [ 203 ] [ 204 ] Dado el alto costo de eliminar las propiedades potencialmente dañinas de las escorias de acero, [ 205 ] una mejor solución es inmovilizarlas . La incorporación de biocarbón a la escoria de acero hace que incluso la mezcla sea un buen enmienda para la ( pasivación ) de metales pesados ​​en suelos agrícolas. [ 206 ] Los fertilizantes de alta pureza están ampliamente disponibles y quizás sean más conocidos como los fertilizantes altamente solubles en agua que contienen colorantes azules utilizados en los hogares , como Miracle-Gro . Estos fertilizantes altamente solubles en agua se utilizan en la industria de viveros de plantas y están disponibles en paquetes más grandes a un costo significativamente menor que las cantidades minoristas . Algunos fertilizantes granulados económicos para jardín están hechos con ingredientes de alta pureza. [ 207 ]

Agotamiento de oligoelementos

Se ha prestado atención a la disminución de las concentraciones de micronutrientes como hierro , zinc , cobre y magnesio en muchos alimentos durante los últimos 50-60 años. [ 208 ] [ 209 ] Las prácticas agrícolas intensivas , incluido el uso de fertilizantes sintéticos, se sugieren con frecuencia como razones de estas disminuciones y la agricultura orgánica se sugiere a menudo como una solución. [ 209 ] Aunque se sabe que los mejores rendimientos de los cultivos resultantes de los fertilizantes NPK diluyen las concentraciones de otros nutrientes en las plantas, [ 208 ] [ 210 ] gran parte de la disminución medida puede atribuirse al uso de variedades de cultivos de rendimiento progresivamente mayor que producen alimentos con concentraciones minerales más bajas que sus antepasados ​​menos productivos. [ 208 ] [ 211 ] [ 212 ] Por lo tanto, es improbable que la agricultura orgánica o el uso reducido de fertilizantes (por ejemplo, la agricultura de conservación ) resuelvan el problema; Se postula que los alimentos con alta densidad de nutrientes se pueden obtener utilizando variedades antiguas de menor rendimiento o mediante el desarrollo de nuevas variedades de alto rendimiento y alta densidad de nutrientes. [ 208 ] [ 213 ]

De hecho, es más probable que los fertilizantes resuelvan los problemas de deficiencia de oligoelementos que los causen: en Australia Occidental, las deficiencias de zinc , cobre , manganeso , hierro y molibdeno se identificaron como factores que limitaban el crecimiento de cultivos extensivos y pastos en las décadas de 1940 y 1950. [ 214 ] Los suelos de Australia Occidental son muy antiguos, están muy erosionados y presentan deficiencias en muchos de los principales nutrientes y oligoelementos. [ 214 ] Desde entonces, estos oligoelementos se añaden de forma rutinaria a los fertilizantes utilizados en la agricultura de este estado. [ 214 ] Muchos otros suelos en todo el mundo presentan deficiencias de zinc, lo que provoca deficiencias tanto en plantas como en humanos, [ 215 ] y los fertilizantes de zinc se utilizan ampliamente para solucionar este problema. [ 216 ]

Cambios en la biología del suelo

Los altos niveles de fertilizante pueden causar la ruptura de las relaciones simbióticas entre las raíces de las plantas y los hongos micorrícicos , [ 217 ] en particular cuando exceden las necesidades de la planta. [ 218 ] Todavía se debate si los fertilizantes afectan a los animales del suelo y cómo lo hacen . Tanto los fertilizantes orgánicos como los orgánico-minerales aumentan la abundancia de la fauna del suelo, mientras que los fertilizantes minerales no tuvieron tal efecto, y las respuestas idiosincrásicas de los grupos de animales del suelo enmascaran los efectos generales. [ 219 ] Los fertilizantes químicos estimulan el crecimiento de las poblaciones microbianas , pero no cambiaron su riqueza y diversidad, mientras que se han registrado disminuciones en la actividad enzimática . [ 220 ]

La combinación de acidificación del suelo y alto contenido de nitrógeno probablemente era desconocida para la mayoría de los organismos del suelo antes del advenimiento de la agricultura industrial . En términos más generales, los suelos son ácidos y pobres en nutrientes, o neutros a básicos y ricos en nutrientes (incluido el nitrógeno), en relación con la capacidad dependiente del pH de los minerales arcillosos para retener nutrientes. [ 221 ] Esta combinación inesperada de exceso de disponibilidad de nutrientes y estrés ácido causa un agotamiento en la sostenibilidad de las comunidades animales y microbianas al debilitar los vínculos entre los componentes aéreos y subterráneos de los agroecosistemas . [ 222 ] Otros ecosistemas también se ven afectados por lluvias ácidas enriquecidas con nitrógeno originadas por prácticas agrícolas intensivas. Las turberas de Sphagnum ahora están pasando de ser sumideros de carbono (gracias a la acumulación de hojarasca de Sphagnum recalcitrante y condiciones anóxicas ) a fuentes de carbono bajo la influencia de la deposición de nitrógeno y la posterior estimulación de la actividad de los descomponedores . [ 223 ] Otros ecosistemas pobres en nutrientes también se ven fuertemente afectados, como los brezales , con una sorprendente combinación de mayor acumulación de materia orgánica en el suelo y mayor actividad enzimática en el suelo . [ 224 ]

agricultura ecológica

Existen dos tipos de prácticas de manejo agrícola: la agricultura orgánica y la agricultura convencional . La primera fomenta la fertilidad del suelo mediante el uso de recursos locales para maximizar la eficiencia. La agricultura orgánica evita los agroquímicos sintéticos. La agricultura convencional utiliza todos los componentes que la agricultura orgánica no utiliza. [ 225 ]

El uso excesivo de enmiendas orgánicas (por ejemplo, purín de cerdo ) puede tener efectos perjudiciales sobre la calidad del agua debido a la contaminación del acuífero y la posterior eutrofización de los cuerpos de agua que alimenta. [ 226 ] Esta es una preocupación social en áreas donde la cría de cerdos entra en conflicto con la protección del medio ambiente . [ 227 ]

Consumo de combustibles fósiles y sostenibilidad

La mayoría de los fertilizantes sintéticos se obtienen a partir de combustibles fósiles , utilizando energía fósil y metano para producir hidrógeno, que se emplea en la síntesis de amoníaco mediante el proceso Haber , así como en diversas reacciones químicas utilizadas en la síntesis de la mayoría de los fertilizantes (por ejemplo, urea , nitrato de amonio , superfosfato ). [ 228 ] Se han propuesto algunas alternativas para la producción de hidrógeno, como la energía solar , [ 229 ] el tratamiento de residuos, [ 230 ] o la electrólisis . [ 231 ]

Contribución al efecto invernadero

Concentraciones globales de metano (superficie y atmósfera) en 2005; obsérvense las distintas columnas de humo.

Se estima que la cantidad de gases de efecto invernadero dióxido de carbono , metano y óxido nitroso producidos durante la fabricación y el uso de fertilizantes nitrogenados es de alrededor del 5 % de las emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero . Un tercio se produce durante la producción y dos tercios durante el uso de fertilizantes. [ 232 ] Las bacterias del suelo convierten el nitrato en óxido nitroso , un gas de efecto invernadero . [ 233 ] Las emisiones de óxido nitroso de origen humano, la mayoría de las cuales provienen de fertilizantes, entre 2007 y 2016 se estimaron en 700 millones de toneladas de CO₂ equivalente . [ 234 ]

El fertilizante nitrogenado se utilizó a una tasa de aproximadamente 110 millones de toneladas (de N) por año en 2012. [ 235 ] [ 236 ] El óxido nitroso (N 2 O) es el tercer gas de efecto invernadero más importante después del dióxido de carbono y el metano . Tiene un efecto invernadero 296 veces mayor por tonelada que el dióxido de carbono . Las emisiones de 2025 contribuyeron con el equivalente a 700 megatoneladas de CO 2 a la atmósfera. [ 237 ] También contribuye al agotamiento del ozono estratosférico . [ 238 ] La alteración de los procesos y procedimientos podría reducir estas emisiones. [ 239 ]

Las emisiones de metano procedentes de los campos de cultivo (especialmente los arrozales ) aumentan con la aplicación de fertilizantes a base de amonio. Estas emisiones contribuyen al cambio climático global, ya que el metano es un potente gas de efecto invernadero. [ 240 ] [ 241 ]

Política

Regulación

En Europa, los problemas con altas concentraciones de nitratos en la escorrentía se están abordando mediante la Directiva de Nitratos de la Unión Europea. [ 242 ] En Gran Bretaña , se alienta a los agricultores a gestionar sus tierras de manera más sostenible en la « agricultura sensible a la cuenca ». [ 243 ] En EE. UU. , las altas concentraciones de nitrato y fósforo en la escorrentía y el agua de drenaje se clasifican como contaminantes de fuente difusa debido a su origen difuso; esta contaminación está regulada a nivel estatal. [ 244 ] Oregón y Washington , ambos en los Estados Unidos , tienen programas de registro de fertilizantes con bases de datos en línea que enumeran los análisis químicos de los fertilizantes. [ 245 ] [ 246 ] El comercio de emisiones de carbono y los aranceles ecológicos afectan la producción y el precio de los fertilizantes. [ 247 ]

Subsidios

En China , se han implementado regulaciones para controlar el uso de fertilizantes nitrogenados en la agricultura. En 2008, el gobierno chino comenzó a retirar parcialmente los subsidios a los fertilizantes , incluidos los subsidios al transporte de fertilizantes y al uso de electricidad y gas natural en la industria. En consecuencia, el precio de los fertilizantes ha aumentado y las grandes explotaciones agrícolas han comenzado a utilizar menos fertilizantes. Si las grandes explotaciones agrícolas continúan reduciendo el uso de los subsidios a los fertilizantes, no tendrán más remedio que optimizar el uso de los fertilizantes que tienen, lo que les reportaría un aumento tanto en el rendimiento de los cultivos como en las ganancias. [ 248 ]

En marzo de 2022, el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos anunció una nueva subvención de 250 millones de dólares para promover la producción estadounidense de fertilizantes. Como parte de la Corporación de Crédito de Productos Básicos , el programa de subvenciones apoyará la producción de fertilizantes independiente de los principales proveedores, fabricados en Estados Unidos y que utilicen técnicas de producción innovadoras para impulsar la competencia futura. [ 249 ]

En la Unión Europea, la guerra ruso-ucraniana y el consiguiente fuerte aumento de los precios de la energía y los fertilizantes minerales pusieron de manifiesto la necesidad de una mayor autonomía y eficiencia en la producción y el uso de fertilizantes. El Marco Transitorio de Crisis y Transición para las Ayudas Estatales, en su versión modificada [ 250 ], permitió a los países de la UE prestar apoyo específico a los agricultores y productores de fertilizantes. Los fondos generados por medidas como el límite máximo de los ingresos de mercado de determinados generadores de electricidad y la contribución solidaria también pueden utilizarse, con sujeción a las condiciones aplicables, para fines de programas nacionales de apoyo. [ 251 ]

Véase también

Fuentes

 Este artículo incorpora texto de una obra de contenido libre . Licencia CC BY 4.0 ( declaración de licencia/permiso ). Texto tomado del Anuario Estadístico Mundial de la Alimentación y la Agricultura 2025 , Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura.

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  • Todo sobre fertilizantes para plantas medicinales

Fuentes citadas

  •  Este artículo incorpora texto de una obra de contenido libre . Licencia CC BY-SA IGO 3.0 ( declaración de licencia/permiso ). Texto tomado del Anuario Estadístico Mundial de la Alimentación y la Agricultura 2023 , FAO .
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