Introducción
Las plantas requieren de elementos químicos que le permiten sintetizar todas las moléculas que requieren para su metabolismo. La adquisición de estos elementos químicos por parte de las plantas es lo que se denomina nutrición vegetal, o nutrición mineral de plantas. Según la cantidad de elementos químicos que requieren las plantas, éstos se clasifican en macronutrientes y micronutrientes, los primeros son carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), fósforo (P), potasio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg) y azufre (S); mientras que los micronutrientes son boro (B), cobre (Cu), hierro (Fe), manganeso (Mn), molibdeno (Mo), níquel (Ni) y zinc (Zn). Todos estos elementos químicos son considerados nutrientes esenciales para la planta, puesto que cumplen con los siguientes criterios (llamados criterios de esencialidad)
- Su ausencia o deficiencia impide a la planta completar su ciclo vital,
- Su función no puede ser reemplazada por otro elemento
- Ejerce un efecto directo sobre el crecimiento o metabolismo de la planta.
Es así como la planta, mediante estos elementos químicos y su utilización gracias a la información contenida en su ADN, es capaz de sintetizar enzimas que a su vez son capaces de dirigir la síntesis de moléculas como los aminoácidos que formarán parte de sus proteínas y sus propias enzimas. Es por esto que la nutrición mineral de plantas juega un papel central en el manejo agronómico de cultivos, ya que la ausencia o deficiencia de algún nutriente en alguna fase de desarrollo de la planta puede llegar a significar la vida o la muerte de esta planta.
Al manejar agronómicamente un cultivo, se debe tener especial cuidado en asegurar la suplencia necesaria de los nutrientes requeridos por las plantas. Carbono, oxígeno e hidrógeno no son considerados en el manejo porque la planta toma de forma natural el carbono y el oxígeno del aire, y el hidrógeno lo toma directa o indirectamente del agua del suelo. Es por esto que convencionalmente se indica que los macronutrientes son nitrógeno, fósforo, potasio, calcio, magnesio y azufre.
Atendiendo a las cantidades requeridas de macronutrientes, ellos son clasificados en macronutrientes primarios (nitrógeno, fósforo y potasio) que son los requeridos en mayor cantidad, y macronutrientes secundarios (calcio, magnesio y azufre) que son requeridos en menor cantidad.
Todos estos nutrientes en las plantas son imprescindibles, lo que varía en ellos son las cantidades requeridas. Es muy común ver reportes de necesidades nutricionales según la especie de planta, y efectivamente esta es una aproximación muy valiosa, sin embargo, es aun deficiente puesto que las necesidades nutricionales realmente dependerán del genotipo que se esté manejando, es así que cultivares de una misma especie pueden variar en sus necesidades nutricionales, por tanto se debería tener como información básica las necesidades nutricionales de cada cultivar.
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Suelos y dinámica de nutrientes
Sobresimplificando una gran cantidad de procesos, los suelos pueden ser vistos como una mezcla de partículas de distintos tamaños, partículas que provienen de la descomposición de rocas y materia orgánica. Estas partículas, según su tamaño, son clasificadas en arena, limo, arcilla, y por supuesto materia orgánica. Las partículas más grandes, arena y limo, tienen poca interacción con el agua que pueda existir en el suelo, mientras que las partículas más pequeñas que serán arcilla y materia orgánica formarán sistemas coloidales con el agua, debido a su muy grande relación área/masa, lo cual permitirá la ocurrencia de cargas eléctricas insatisfechas en su superficie, predominantemente de carga negativa. Esta situación origina la llamada adsorción de cationes, es decir, en la solución del suelo como producto de la permanente intemperización de la fracción sólida del suelo, existirán elementos químicos en su forma iónica, como cationes (con carga positiva) los cuales serán atraídos por las cargas negativas de la superficie de las arcillas y la materia orgánica, quedando de esta manera adsorbidos a estas fracciones, por supuesto también existirán aniones (con cargas negativas) en la solución del suelo. En estos sistemas coloidales se origina un equilibrio de cationes adsorbidos y cationes en solución, serán los cationes en solución, así como los aniones en solución, los que podrán ser aprovechados por la planta cuando ésta absorbe por sus raíces parte de la solución del suelo. Es así que el material parental del suelo, es decir las rocas cuya descomposición dio origen a la fracción sólida del suelo, tiene una gran influencia sobre la fertilidad química de ese suelo, ya que los elementos químicos predominantes, y las reacciones químicas que se dan en ese suelo, vendrán dadas por la naturaleza química de las rocas que se fueron descomponiendo para formar suelos. Visto de esta manera, la fertilización edáfica lo que busca es colocar elementos químicos en la solución del suelo para que puedan ser aprovechados por la planta, cuando sus cantidades están en forma deficitaria con respecto a las necesidades de la planta.
¿Cómo las plantas absorben los nutrientes?
Las plantas requieren para su desarrollo lograr introducir en sus células y tejidos los nutrientes que ella requiere. La planta tiene un sistema conductor, el sistema vascular, constituido por vasos conductores en los llamados xilema y floema, donde xilema lleva hasta cada célula de la planta la solución que ha absorbido la raíz (se dice que el flujo por el xilema es acrópeto, desde abajo hacia arriba, desde la raíz hasta las partes superiores de la planta), y el floema lleva hasta cada célula la solución de todo lo que ha sido sintetizado en las hojas (los productos de la fotosíntesis; se indica que el flujo por el floema es basípeto, desde arriba, desde las hojas a toda la parte inferior de la planta…este movimiento de fluidos por el floema también permite transportar nutrientes a células donde sea mas necesario, es decir, se establece lo que se denomina modelo fuente-sumidero, se almacena un nutriente en algún tejido de la planta, y posteriormente es transportado a otro tejido). Por lo tanto, la nutrición mineral de la planta, la nutrición de cada célula de la planta se inicia con lo que la raíz absorbe. Es así como el nitrógeno, el fósforo, el potasio, el calcio, el magnesio, el azufre, el boro, el cobre, el hierro, el manganeso, el molibdeno, el níquel y el zinc que requiere la planta para su desarrollo son obtenidos naturalmente desde el suelo a través de la raíz. Básicamente existen tres formas en las que la planta logra obtener estos nutrientes: 1. Intercepción directa de la raíz. 2. Difusión 3. Flujo de masas. La intercepción directa de la raíz, tal como lo indica su nombre, dependerá del crecimiento y exploración de la raíz, y que al azar los pelos radicales “se topen” con algún nutriente, y éste entre en la raíz. La difusión es un mecanismo físico, en el que los iones en solución se mueven de un sitio donde tengan mayor concentración a un sitio donde estén menos concentrados. Si la raíz se encuentra dentro de la solución del suelo, y en su interior existe una menor concentración de algún nutriente comparado con la concentración existente en solución, el nutriente se introducirá a la raíz. El flujo de masas es el movimiento que se dará del agua a través de la planta (entrando por la raíz) como consecuencia principalmente de la transpiración que se da en las hojas: Ante ciertas condiciones ambientales, las hojas abrirán sus estomas, por ellos se perderá agua en la planta y se originará un gradiente o potencial hídrico, por lo cual el agua se movilizará hacia las hojas para “reponer” el agua perdida. Esto creará una columna de agua “halada” desde las hojas que propiciará la entrada de agua por las raíces. A este movimiento también hay que sumar la llamada presión radical, la raíz ejerce presión, “empuja” a la columna de agua hacia arriba. Al entrar agua a las raíces, estará entrando no solo agua, sino una solución en la que existirán muchos solutos que será todo lo que está solubilizado en dicha agua, es decir, los nutrientes existentes en la solución del suelo entrarán a la planta. Ya en la columna de agua, en el xilema, los nutrientes podrán llegar a cada célula de la planta. En las hojas al abrirse los estomas, la planta adquiere del aire el carbono necesario (carbono proveniente del dióxido de carbono) y el oxígeno necesario, y de esta manera la planta adquiere los otros elementos químicos requeridos para sintetizar todos los compuestos orgánicos que requiere, es decir, la nutrición mineral como disciplina agronómica se encarga de suplir los elementos químicos minerales necesarios para el desarrollo adecuado de la planta, y para esto debe conocer cómo la planta logra adquirirlos.
Necesidad de modelos de toma, acumulación y removilización de nutrientes
Cada especie tiene una historia evolutiva, y dentro de cada especie, cada cultivar posee un ADN que lo distingue de los demás, por tanto su desarrollo puede ser único y diferenciable, a esto no escapa la cantidad de nutrientes requeridos por la planta en sus distintas etapas de desarrollo, en qué órganos se dan las mayores necesidades, así como la posibilidad de removilizar nutrientes de un órgano a otro, es decir, que algún nutriente se absorbe, se acumula en algún órgano para finalmente sea transportado a otro órgano donde haya una mayor necesidad (esto ocurre frecuentemente con los frutos, en los que su necesidad de nutrientes es mayor que la capacidad de las raíces de absorberlo, por tanto la planta se ve en la necesidad de transportarlo desde otros órganos donde previamente se acumuló y no hace falta en tanta cantidad). Es por esto que la situación ideal de información es que para cada cultivar se conozcan las necesidades de nutrientes para cada etapa de desarrollo de la planta, esta información se logra haciendo análisis de tejidos y determinando en cada uno de estos las cantidades de cada nutriente que en ellos se han acumulado en cada etapa de desarrollo, esto permitirá conocer cómo es la dinámica de acumulación de nutrientes en cada órgano para cada etapa de desarrollo. Esta es la información básica necesaria sobre las necesidades nutricionales de la planta: cuanto de cada nutriente es acumulado por cada órgano de la planta en cada etapa de desarrollo. Al tener esta información, y también tener la información de las cantidades de cada nutriente que están en el suelo, se pueden diseñar los planes de fertilización que permitan que ante una deficiencia de algún nutriente en algún momento dado del desarrollo de la planta, se agruegue(n) dicho(s) nutriente(s) y corrijan esta deficiencia, evitando así que la planta sufra de alguna deficiencia nutricional.
Fertilización
Las necesidades de fertilización serán una comparación entre oferta o contenido de nutrientes en el suelo, y demanda por parte del cultivo. Para lograr la precisión que requieren estos cálculos, la oferta de nutrientes, es decir su contenido en el suelo, se logra determinar analíticamente en laboratorios diseñados para tal fin. Para lograr los cálculos requeridos en planes de fertilización, es muy común que se reporten los contenidos de nutrientes como kilogramos por hectárea. En cuanto a la demanda de nutrientes por parte de la planta, algunas veces es reportada de forma similar, como kilogramos por hectárea (sin embargo, para lograr esta determinación se debe asumir una densidad de siembra específica). Muchas veces se reporta como gramos o miligramos por planta, y para que esta cantidad tenga un significado práctico (kilogramos por hectárea) se debe conocer la cantidad de plantas que se sembrarán por hectárea (densidad de población) y hacer los cálculos respectivos, pues al conocer cuantos kilos de cada nutriente hay en el suelo por hectárea y conocer la cantidad de kilos de ese nutriente que el cultivo requiere por hectárea, se podrá conocer si lo contenido en el suelo es suficiente o si por el contrario existe algún(os) nutriente(s) deficitario que debe ser aplicado en forma de fertilización para asegurar las necesidades nutricionales del cultivo. Estos cálculos son relativamente sencillos, donde una eventual complicación pudiera presentarse es según los métodos de determinación aplicados en el laboratorio y las unidades de medida utilizadas por este. En vista de estas eventuales complicaciones, muchas veces los laboratorios que hacen estas determinaciones ofrecen el servicio de interpretación de análisis de suelo de tal manera de no solo reportar las cantidades presentes en el suelo, sino también reportar la existencia de deficiencias de algún nutriente expresada en kilos por hectárea, e incluso reportar la cantidad de abono o fertilizante necesario para suplir dicha deficiencia. Sea cual sea la fuente del nutriente, sea un abono orgánico o sea un fertilizante químico, desde el puntos de vista de nutrición mineral de plantas serán los elementos químicos esenciales para la planta los que proporcionarán beneficio a la producción. Es decir, la planta absorbe nutrientes en forma de iones, en sus formas químicas, independientemente de la fuente que los suministre, dicho de otra manera, químicamente no hay diferencia en que por ejemplo el nitrógeno que requiere la planta sea proporcionado por un fertilizante químicamente sintetizado o un abono orgánico, ambos estarán en capacidad de liberar a la solución del suelo las mismas formas de nitrógeno que serán absorbidas y utilizadas por cada célula de la planta.
En general la fertilización puede ser convencional o edáfica, pero también se puede lograr la aplicación foliar. La fertilización edáfica es la aplicación de abonos o fertilizantes sólidos o líquidos directamente al suelo, buscando que estos se solubilicen y pasen a formar parte de la solución del suelo que será absorbida por la raíz. En este tipo de fertilización es necesario destacar que se debe tener un buen conocimiento del suelo al que se está aplicando el fertilizante, para así conocer que tan grande es la posibilidad que se den interacciones químicas entre los elementos presentes en el suelo y los elementos presentes en el fertilizante, y puedan resultar en la indisponibilidad para la planta de los nutrientes que se pretenden estar agregando a ella. También es necesario en este tipo de fertilización que haya suficiente humedad en el suelo para que los nutrientes del fertilizante (especialmente si son fertilizantes sólidos) se solubilicen y pasen a formar parte de la solución del suelo. Por supuesto, uno de los factores de éxito de la fertilización edáfica es que no haya ningún impedimento para el proceso de absorción de la raíz. En situaciones de inundación, la absorción por parte de la raíz se ve seriamente comprometida, puesto que no hay disponibilidad de oxígeno en las células de la raíz y por tanto estas no funcionan a plenitud, es decir, la fertilización edáfica no es la mejor opción en terrenos inundados. La fertilización edáfica puede hacerse al voleo, es decir, intentando cubrir toda la superficie de siembra con el fertilizante, esta forma de aplicación se adapta a que la fertilización se haga antes del establecimiento del cultivo o luego de la siembra, y se puede hacer dejando expuesto el fertilizante, o incorporándolo al suelo con operaciones livianas de labranza. La fertilización edáfica también puede hacerse en bandas, es decir, logrando ubicar al fertilizante en bandas sobre la superficie del suelo, especialmente a lo largo del surco de siembra lo cual logra zonas de mayor concentración de nutrientes incrementando así la eficiencia del uso del fertilizante. Muchas veces la aplicación de fertilizantes al suelo se logra mediante la fertigación o fertirrigación, que es la incorporación de fertilizantes al agua de riego, especialmente (pero no limitados a) en sistemas de riego localizado. Si hay alguna limitación para la absorción por parte de la raíz, como por ejemplo situaciones de inundación, la fertilización foliar pudiera ser más adecuada, pues se aplican nutrientes solubilizados en fase líquida directamente sobre el cultivo, y estos entrarán a la planta al ser absorbidos a través de la epidermis de las hojas. Cuantitativamente, en la fertilización foliar no pueden aplicarse grandes cantidades de nutrientes, como sí ocurre en la fertilización edáfica.
El momento de la fertilización, dependerá de las variaciones de las necesidades de nutrientes a lo largo del ciclo de la planta, lo cual puede conllevar a fraccionar las cantidades totales de fertilizante a aplicar. Este fraccionamiento también dependerá de las posibilidades de perder el fertilizante por efectos de la precipitación, o por lixiviación, lo cual dependerá del nutriente en sí así como de las propiedades del suelo.
Ing. Agr. Hernán E.Laurentin T. (M. Sc., Ph. D.)
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