El enriquecimiento con dióxido de carbono es una herramienta habitual en la horticultura moderna de invernadero, ampliamente utilizada para aumentar el rendimiento y acelerar el crecimiento de los cultivos. Una nueva investigación de la Universidad de Leiden demuestra, sin embargo, que el aumento de las concentraciones de CO₂ también afecta directamente la composición nutricional de los cultivos alimentarios, una cuestión cada vez más relevante para la agricultura en ambiente controlado.
Publicado en Global Change Biology, el estudio de Sterre F. ter Haar, Peter M. van Bodegom y Laura Scherer es el mayor metaanálisis realizado hasta la fecha sobre los cambios en el contenido de nutrientes de los cultivos provocados por el CO₂. Recopila datos de 109 estudios revisados por expertos, que abarcan 43 cultivos y más de 29.000 observaciones emparejadas de partes comestibles de plantas.
Del cambio climático a la calidad de los alimentos
La investigación estuvo motivada por la preocupación sobre la calidad de la dieta bajo el cambio climático, más que por el rendimiento de los invernaderos o el sabor de los cultivos. "Sentíamos curiosidad por el efecto del cambio climático en nuestra dieta", explica Sterre ter Haar, profesora y doctoranda de la Universidad de Leiden. "En concreto, nos interesaba la relación directa entre el aumento del CO₂ y la calidad de los alimentos".
Aunque las repercusiones del clima en los sistemas alimentarios suelen discutirse en términos de pérdidas de rendimiento o interrupciones del suministro, el equipo de Leiden se centró en un mecanismo más directo: los cambios en la estequiometría de las plantas. A medida que aumenta el CO₂ atmosférico, cambia el equilibrio de elementos como el zinc, el hierro y el nitrógeno en los cultivos, lo que afecta el valor nutricional, incluso cuando aumenta el rendimiento.
Una disminución apreciable de los nutrientes
Para comparar los estudios realizados con distintas concentraciones de CO₂, los investigadores estandarizaron todos los datos a un nivel de referencia común de 350 ppm de CO₂ y un nivel elevado de 550 ppm: concentraciones relevantes para la sociedad en este siglo.
En todos los cultivos y nutrientes combinados, el análisis muestra un descenso medio del 3,2%. Las reducciones más acusadas y constantes corresponden al zinc, seguido del hierro y las proteínas (medidas a través del nitrógeno). En algunos casos, los descensos fueron mucho mayores, incluida una reducción del 37,5% del zinc en los garbanzos, a pesar de que este cultivo no suele cultivarse en invernaderos.
"Lo que queda muy claro es que las plantas no responden de manera uniforme", explica Sterre. "Los desplazamientos y pérdidas de nutrientes son específicos de cada cultivo y variedad, y los distintos elementos se comportan de forma muy diferente en condiciones de CO₂ elevado".
Implicaciones para la producción en invernadero
Aunque la mayoría de los datos procedían de experimentos de campo y FACE (enriquecimiento de CO₂ en aire libre), se incluyeron estudios de invernadero y de cámara de crecimiento. Por término medio, los descensos de nutrientes medidos en interiores fueron menores que los observados en exteriores, pero la dirección del cambio fue coherente.
Esto coincide directamente con la práctica comercial en invernaderos, donde se utilizan habitualmente concentraciones de CO₂ de 700-1.000 ppm. "Nuestro trabajo sugiere que los niveles elevados de CO₂ pueden provocar una disminución de la densidad de nutrientes de los cultivos". Al mismo tiempo, subraya que el enriquecimiento con CO₂ no puede evaluarse de forma aislada. "El enriquecimiento de CO₂ en invernaderos puede aumentar el rendimiento de los cultivos y, por tanto, la disponibilidad de alimentos, lo cual es importante en un mundo en el que muchas personas siguen pasando hambre".
En lugar de recomendar cambios inmediatos en las estrategias de enriquecimiento, los investigadores enmarcan la densidad de nutrientes como una consideración adicional. "Esperamos ampliar el debate sobre la seguridad alimentaria para incluir la seguridad de los nutrientes y contribuir así a informar los procesos de toma de decisiones".
Rendimiento frente a densidad de nutrientes
Una cuestión técnica clave para la horticultura de invernadero es el posible equilibrio entre el aumento del rendimiento y la concentración de nutrientes. Un nivel elevado de CO₂ aumenta la producción de carbohidratos, lo que puede diluir las concentraciones de minerales si la absorción no sigue el mismo ritmo.
"Nuestro análisis confirma que este efecto va más allá de la simple dilución de carbono. Las respuestas de los nutrientes varían según el elemento, el tipo de tejido y la especie. Los tejidos reproductivos (frutos, granos y semillas) mostraron descensos significativos, lo que hace que los hallazgos sean especialmente relevantes para los cultivos frutales de invernadero, como tomates, pepinos y pimientos".
Por tanto, la selección de cultivares puede ser cada vez más importante. "Los cultivadores deben dar prioridad a las variedades que conserven la densidad de nutrientes y, al mismo tiempo, proporcionen rendimientos satisfactorios", señala. "De este modo, tanto la suficiencia alimentaria como la de nutrientes pueden formar parte del proceso de toma de decisiones".
Lagunas en los conocimientos y próximos pasos
El estudio no evaluó las interacciones entre el CO₂ elevado y otras variables de invernadero como la intensidad de la luz, la fertilización, el riego, los sustratos o el control de la temperatura. "Investigar prácticas específicas para contrarrestar la pérdida de nutrientes impulsada por el CO₂ quedó fuera del alcance de nuestro estudio", menciona, y añade que los datos disponibles sobre cofactores se incluyeron en una base de datos abierta para futuras investigaciones.
El análisis también detectó aumentos de algunos elementos no esenciales y potencialmente dañinos, como el plomo, aunque los datos siguen siendo limitados. "En lugar de fijarnos solo en los nutrientes deseables, deberíamos ampliar nuestras mediciones para incluir una gama más amplia de nutrientes, incluidos los metales pesados. No se conoce lo que no se mide, y no se puede responder a lo que no se conoce".
El estudio pone de relieve las necesidades de investigación en torno a las respuestas nutricionales a largo plazo bajo un CO₂ elevado y sostenido, el rendimiento de los cultivares a escala comercial y las estrategias para equilibrar el rendimiento y la calidad nutricional.
Aunque el metaanálisis no ofrece soluciones prescriptivas, proporciona una sólida base cuantitativa. El enriquecimiento con CO₂ sigue siendo una poderosa herramienta de producción, pero los resultados sugieren que los resultados nutricionales pueden merecer mayor atención junto con las métricas de rendimiento.
Para más información:
Universidad de Leiden
Sterre ter Haar, profesora y doctoranda
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