KALORET

Caracterización de los vínculos entre el ciclo del agua y los ciclos N-P-K en un mundo cada vez más cálido

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El nitrógeno (N), el fósforo (P) y el potasio (K) son elementos clave para el crecimiento de las plantas y, como tales, desempeñan un papel fundamental en la producción agrícola mundial. Su extenso uso en fertilizantes comerciales, sin embargo, ha provocado graves problemas medioambientales, incluyendo la acidificación de los suelos, la emisión de gases de efecto invernadero, altas concentraciones de nitratos en acuíferos y la eutrofización de las costas. Con respecto al K, además, estamos lejos de comprender qué flujos existen entre los sistemas terrestres y acuáticos y qué papel desempeñan las actividades humanas en estos flujos. El K, no obstante, regula la eficiencia en el uso del agua de las plantas, por lo que a la luz de los escenarios futuros de escasez de agua es crucial comprender cuáles son los flujos de entrada y salida de K en los diversos compartimentos terrestres. Los recursos hídricos mundiales, a su vez, se han transformado profundamente en el último siglo, y en qué medida la intensa gestión del agua y los cambios en los ciclos hidrológicos afectan la transferencia de nutrientes de la tierra al mar sigue siendo una cuestión sin resolver.

En este contexto, el objetivo general de KALORET es la caracterización precisa de los flujos de entrada y salida de nitrógeno, fósforo y muy especialmente potasio (en adelante, N-P-K) utilizando las cuencas fluviales como unidades funcionales. Estudiaremos los flujos de N-P-K en cuencas boreales, templadas y semiáridas, y evaluaremos las diferencias en el gradiente latitudinal. Con KALORET proporcionaré por primera vez una descripción completa de los flujos de K de tierra a mar, que están muy poco estudiados pero que pueden ser críticos en sistemas agrícolas con estrés hídrico, y cuantificaré los flujos de N-P-K en ríos mediterráneos y boreales, dos regiones de enorme importancia en los escenarios de calentamiento global y con un papel clave para el ciclo global del carbono y en lo referente a cambios hidrológicos. Los resultados de KALORET servirán para abordar el reto de cómo lograr un uso más sostenible del agua y de los recursos N-P-K, cuantificando los stocks y flujos en los sistemas agrícolas y urbanos y minimizando los excedentes perjudiciales en aguas dulces y marinas.

Proyecto PID2021-128778OA-I00 financiado por MCIN/ AEI /10.13039/501100011033

Nitrogen (N), phosphorus (P) and potassium (K) are key elements for plant growth, and as such, they play a central role in the world's agricultural production. Their extensive use in commercial fertilisers, however, has led to serious environmental concerns, including the acidification of soils, the emission of greenhouse gases, high nitrate concentrations in aquifers and coastal eutrophication. Concerning K, we are far from understanding what fluxes exist between land and aquatic systems and the role played by human activities in these fluxes. K regulates plant water-use efficiency, so in light of future scenarios of water scarcity, disentangling K inputs and outputs is crucial. In addition, global water resources have been deeply transformed in the past century, and how changes in the hydrological cycle affect the transfer of nutrients from land to the sea remains poorly understood.

Within this context, the overarching goal of KALORET is the accurate characterization of the input and output fluxes of nitrogen, phosphorus and especially potassium (hereafter, N-P-K) using river basins as comprehensive regional functional units. We will study N-P-K fluxes in boreal, temperate and semiarid basins, and evaluate the differences in the latitudinal gradient. With KALORET I will provide for the first time a complete description of land-to-sea K fluxes, which are very little studied but can be critical in water-stressed agricultural systems, and I will quantify N-P-K fluxes in Mediterranean and boreal rivers, two regions of enormous importance in global warming scenarios and with a key role for the global carbon cycle and with regard to hydrological changes. The results of KALORET will serve to address the challenge of how to achieve a more sustainable use of water and N-P-K resources, quantifying stocks and transfers in agricultural and urban systems and minimising harmful surpluses in freshwaters and marine waters.

Proyecto PID2021-128778OA-I00 financiado por MCIN/ AEI /10.13039/501100011033