Fertilizantes inteligentes: la lucha por una agricultura menos contaminante

Jesús Mendoza-Jiménez y Angélica Bautista-Cruz

A nivel mundial la demanda por alimentos ha incrementado debido al crecimiento acelerado de la población, lo que ha ocasionado que la forma de cultivar los alimentos se vuelva más contaminante. En la agricultura tradicional se usan fertilizantes sintéticos altamente solubles y otros productos tóxicos, además de mucha agua. Aunque estos productos han ayudado a producir más alimentos, también han causado mucho daño al medio ambiente. En los últimos años se ha visto cómo la agricultura tradicional contamina el agua y el aire, además de afectar la salud de las personas. Afortunadamente, el avance científico y tecnológico de las últimas décadas ha permitido desarrollar nuevas formas de fertilizar las plantas usando “fertilizantes inteligentes” como los fertilizantes de liberación lenta (FLL) que aportan grandes beneficios para las plantas y el suelo, además de ayudar a reducir el uso de fertilizantes de alta solubilidad (FAS), que son en extremo contaminantes.

¿Qué tan “inteligentes” son los fertilizantes de liberación lenta?

Los FLL a diferencia de los FAS, tienen un mecanismo "inteligente" para liberar nutrientes (Figura 1). Estos fertilizantes funcionan como si tuvieran un "pequeño cerebro", que es en realidad una membrana biodegradable. Esta membrana controla de manera constante la cantidad de nutrientes que se liberan al suelo. La membrana tiene diferentes formas de regular esta liberación. Una manera es mejorando las propiedades del fertilizante dentro de la membrana, lo que hace que se disuelva más lentamente. Otra forma es utilizando microporos (pequeños agujeros) y ajustando el grosor de la membrana para controlar cuánta agua entra y cuántos nutrientes salen. En ambos casos, la humedad y la temperatura del suelo son muy importantes, ya que influyen en cómo y cuándo se libera el fertilizante (1).

De esta manera, la planta logra asimilar de manera más eficiente y por largos periodos los nutrientes necesarios para su crecimiento.

Fertilizantes inteligentes vs fertilizantes de alta solubilidad

Los fertilizantes son como el alimento de las plantas, les dan los nutrientes que necesitan para crecer, florecer y producir frutos. Los FAS son mezclas de sales que se disuelven en agua y alimentan a las plantas de manera rápida y directa, pero no ofrecen otros beneficios. Estos fertilizantes se usan mucho en la agricultura tradicional, y ejemplos comunes son la urea, el sulfato de amonio y el fosfato diamónico (2). Sin embargo, si se usan en exceso, estas sales se pueden convertir en contaminantes, especialmente en suelos arenosos, erosionados o con pendientes, ya que se disuelven muy fácilmente en el agua.

En cambio, los fertilizantes inteligentes funcionan de manera diferente. Liberan los nutrientes lentamente, lo que ayuda a evitar la contaminación del suelo y mantiene a las plantas bien alimentadas por más tiempo. Además, estos fertilizantes evitan que las plantas reciban demasiados nutrientes, lo cual podría causar un crecimiento desequilibrado o incluso dañar las plantas.

Existen FLL que cuentan con mecanismos de liberación de nutrientes que van desde los 3 hasta los 12 meses, y gracias a esto, los nutrientes se encuentran disponibles en las etapas más demandantes del cultivo, como la germinación, el desarrollo vegetativo, la floración o la producción de frutos o semillas.

Nada se desperdicia

La cubierta de los FLL está hecha de ceras, aceites naturales, plásticos biodegradables, compuestos orgánicos (como el biocarbón) e incluso composta, que son materiales amigables con el ambiente que cumplen perfectamente con la liberación continua y controlada de nutrientes (Figura 2). Los FLL están en contacto directo con los microorganismos del suelo mientras liberan los nutrientes. Estos microorganismos ayudan en el proceso al descomponer la membrana que rodea al fertilizante. Sin embargo, las membranas poseen una composición química compleja por lo que tardan más tiempo en degradarse que lo que toma en liberarse el fertilizante. Así la función del FLL queda intacta y los microorganismos se encargan de transformar el residuo de membrana en materia orgánica que ayudará en un futuro a aumentar la fertilidad del suelo donde fue usado, así que ninguno de sus componentes se desperdicia.

Producción inteligente de maguey mezcalero

En México, en los últimos años, el cultivo de maguey ha aumentado porque se necesita más para producir bebidas como el tequila y el mezcal. Los magueyes son plantas resistentes que pueden crecer en lugares secos donde otras plantas, como las hortalizas, no pueden. Sin embargo, los suelos en estas zonas suelen ser muy pobres en nutrientes y la falta de conocimiento sobre cómo alimentar correctamente a los magueyes ha llevado a un uso incorrecto de los FAS, lo que puede dañar el medio ambiente y la salud de las personas (3).

En el Instituto Politécnico Nacional, CIIDIR Oaxaca, estamos estudiando cómo los fertilizantes inteligentes pueden ayudar a los magueyes silvestres a crecer fuertes y bien nutridos, para crear formas de cultivo que cuiden el medio ambiente. Los resultados han mostrado que los magueyes con FLL crecen más que los magueyes no fertilizados (Figura 3).

Los magueyes tardan mucho tiempo en crecer, algunos necesitan hasta 20 años para estar listos para la cosecha. Por eso, los fertilizantes inteligentes pueden ser una gran opción, ya que liberan los nutrientes poco a poco y de manera más eficiente, ayudando a las plantas durante todo su crecimiento. Gracias a sus beneficios, los fertilizantes inteligentes son una herramienta clave para reducir la contaminación agrícola y hacer la agricultura más amigable con el medio ambiente.

Referencias

1. Lawrencia, D., Wong, S. K., Low, D. Y. S., Goh, B. H., Goh, J. K., Ruktanonchai, U. R., Soottitantawat, A., Lee, L. H., & Tang, S. Y. (2021). Controlled Release Fertilizers: A Review on Coating Materials and Mechanism of Release. Plants, 10(2), Article 2. Este artículo de revisión nos describe de manera detallada las diferencias entre fertilizantes solubles y fertilizantes de liberación lenta; la composición que presentan las membranas, los mecanismos de elaboración y los factores que influyen en la tasa de liberación. El principal objetivo de este artículo es presentar un panorama amplio relacionado con los fertilizantes de liberación lenta y las tendencias a futuro para su uso en la agricultura. DOI: 10.3390/plants10020238.
2. Saynes-Santillán, V., Turrent-Fernández, A., & Etchevers, J. D. (2019). Agricultura Sustentable: El Papel de la Fertilización Inteligente con Nitrógeno y Fósforo en México. Elementos para Políticas Públicas, (3), 275-290. https://www.elementospolipub.org/ojs/index.php/epp/article/view/35/33
3. Castillejos-Reyes C., Bautista-Cruz A., Sánchez-Mendoza S., Quiñones-Aguilar E. E. (2023). Respuesta de agave coyote (Agave spp.) a la aplicación de fertilizantes de liberación lenta en condiciones de campo. Revista Bio Ciencias, 10, e1431. DOI: 10.15741/revbio.10.e1431