Una alta concentració de CO2 a l’atmosfera empobreix les terres de cultiu d’arròs

L’elevada concentració de diòxid de carboni (CO₂) a l’atmosfera és una arma de doble tall, perquè té efectes en la seguretat alimentària i en l’emergència climàtica mundials. D’acord amb la conclusió d’un equip internacional de recerca en què intervé el CREAF, una concentració elevada de CO₂ a l’atmosfera redueix més d’un 20% la disponibilitat de fòsfor als sòls on es cultiva arròs, un mineral fertilitzant indispensable per a un terra productiu. Aquest resultat forma part de dos experiments únics a llarg termini en què, per primer cop, s’han estudiat arrossars en condicions de diòxid de carboni elevat. L’estudi Reduced phosphorus availability in paddy soils under atmospheric CO₂ enrichment s’ha publicat a la revista Nature Geoscience i hi han intervingut especialistes d’Austràlia, l’Estat espanyol, Canadà, EEUU, França i la Xina.

El 55% de les grans extensions d'arrossars experimentarà més risc de reducció de rendiment a causa de la deficiència de fòsfor, especialment a la Xina i a l'Índia.

L’article projecta un gran risc de reducció del rendiment de l'arròs, especialment als països d’ingressos baixos, una situació que els col·loca en condicions adverses i amplia encara més la desigualtat econòmica a causa de les emissions de CO₂ i els impactes en els processos geoquímics. Les conclusions mostren que el 55% de les grans extensions d’arrossars de la Xina i l’Índia experimentarà més risc de reducció de rendiment a causa de la deficiència de fòsfor. En termes relatius, els països de renda baixa (a banda de la Xina i l'Índia, els ubicats al Sud Est asiàtic, Centre Amèrica, Sud Amèrica, Àfrica i l'Orient Proper) experimentaran situacions més crítiques: es preveu que el 70% dels arrossars de zones amb poc poder adquisitiu patirá majors riscos de reducció del rendiment, enfront del 52% de cultius de països de renda mitjana i alta.

"Les plantes aprofiten a curt termini l'efecte fertilitzant de l'alta concentració de CO₂ a l’atmosfera. Però, a llarg termini, els cultius d’arròs deixen de disposar de fòsfor i el sòl s’empobreix, per la qual cosa el creixement de les plantes queda compromès"

JOSEP PEÑUELAS, investigador del CREAF i del CSIC

El 70% dels arrossars de zones amb poc poder adquisitiu patirà majors riscos de reducció del rendiment, enfront del 52% de cultius de països de renda mitjana i alta.

El treball ha posat en evidència una contradicció: si bé el CO₂ atmosfèric és la principal font de carboni per als cultius, la seva elevada concentració a l’atmosfera limita a llarg termini la presència del fòsfor fertilitzant al sòl. Aquest mineral és essencial per al metabolisme i el creixement de les plantes de sòls agrícoles. Segons explica l’investigador del CREAF i del CSIC Josep Peñuelas, "a curt termini, les plantes poden aprofitar l'alta concentració de CO2 de l'atmosfera. Ara bé, a llarg termini, els cultius d'arròs deixen de disposar de fòsfor per l'elevada presència de CO2 i el sòl s'empobreix".

Com a conseqüència, això compromet la seguretat alimentària en un context de creixement mundial de població, on l’arròs té un paper cabdal.

Un repte mundial

El fertilitzant químic de fòsfor està distribuït desigualment al món i s’elabora a partir de fosfat de roca, un recurs no renovable. El 70% de les seves reserves es troben al Marroc i al Sàhara Occidental i molts països depenen de les importacions per disposar-ne. Per tant, el seu dèficit sostingut pot provocar un rendiment agrícola limitat a determinades regions del món. A més, aquesta situació es pot agreujar en el futur donat el continu augment dels nivells de CO₂ atmosfèric, que limiten la presència de fòsfor.

L'equip científic reclama que és urgent planificar estratègies internacionals de gestió del fòsfor que contemplin els futurs canvis globals.

La situació planteja un repte sociopolític internacional, per l’accés a aquest mineral amb capacitat fertilitzant. “És evident i preocupant la dificultat de països amb menor poder adquisitiu per fertilitzar les terres de cultiu amb suplements de fòsfor”, apunta l’investigador Josep Peñuelas. De fet, durant la crisi alimentària mundial de 2007-2008, el preu de la roca fosfòrica i els fertilitzants va augmentar un 400% en 14 mesos, la qual cosa explica la forta inestabilitat socioeconòmica associada al fòsfor. Aquest augment de preu també s’ha produït l’any 2022.

Com a alternativa, l’equip científic planteja que és urgent planificar estratègies internacionals de gestió del fòsfor que tinguin en compte els futurs canvis globals.

Compensar CO₂, una alternativa qüestionada

Administrar intensivament fòsfor al sòl agrícola per compensar-ne la reducció no és massa bona alternativa, ja que es perd mitjançant l'escorrentia d'aigua de pluja, l'erosió i la lixiviació.

Administrar fertilitzants als sòls agrícoles sembla l’alternativa idònia per compensar les reduccions de fòsfor provocades pel diòxid de carboni atmosfèric a llarg termini, però fet de manera intensiva té conseqüències que cal esquivar. D’una banda, l’excessiva fertilització del sòl cultivable amb fòsfor per maximitzar la producció acumula aquest mineral al sòl, un fet palès a països amb alt poder adquisitiu que el poden pagar, bàsicament d’Europa, Nord Amèrica i el Sud Est asiàtic. I, de l’altra banda, el fòsfor acumulat al sòl es perd mitjançant l’escorrentia d’aigua de pluja, l’erosió i la lixiviació (la pèrdua de nutrients solubles en aigua). En aquest sentit, la presència excessiva d’aquest mineral a les aigües fluvials i marines és la principal causa d’aparició d’algues nocives, de la mort de peixos a estuaris i aigües costaneres i la generació de zones mortes, una situació que la ciència coneix com a eutrofització.

Per primera vegada, els dos experiments científics s’han elaborat en períodes de 15 i de 9 anys amb arròs. S’ha aplicat tecnologia FACE (Free Air CO₂ Enrichment), la més utilitzada per la ciència per elevar la concentració de diòxid de carboni atmosfèric i examinar les respostes de la biosfera. FACE no és barata ni fàcil de mantenir, per això els experiments que l’apliquen durant una dècada són rars i molt singulars a tot el món.

Referencia: Wang, Y., Huang, Y., Song, L., Yuan, J., Li, W., Zhu, Y., Chang, S., Luo, Y., Ciais, P., Peñuelas, J., Wolf, J., et al. Reduced phosphorus availability in paddy soils under atmospheric CO2 enrichment. Nature Geosci. 16, 162–168 (2023). https://doi.org/10.1038/s41561-022-01105-y