De acuerdo a los fundamentos de nutrición mineral de plantas, las plantas requieren de ciertos elementos químicos para poder cumplir con su ciclo vital, son los llamados nutrientes esenciales, y son clasificados según las cantidades requeridas en macronutrientes primarios (los que se requieren en mayor cantidad, son nitrógeno, fósforo y potasio), macronutrientes secundarios (se requieren en grandes cantidades pero menos que los primarios son calcio, magnesio y azufre) y micronutrientes (se requieren en pequeñas cantidades, son boro, cobre, hierro, manganeso, molibdeno, níquel, y zinc). Todos ellos cumplen con los tres 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
Las implicaciones prácticas del conocimiento de estos nutrientes son los planes de fertilización los cuales deben considerar cada uno de estos 16 elementos químicos. La planta también requiere de forma indispensable de carbono, oxígeno e hidrógeno, pero no son considerados en los planes de fertilización ya que la planta está en capacidad de tomar carbono del dióxido de carbono existente en el aire (fijación de carbono como etapa de la fotosíntesis) así como el oxígeno también es tomado del aire y el hidrógeno es tomado del agua.
Así como variados estudios han concluido que todos estos elementos químicos son esenciales para la planta, existen otros tantos estudios que sugieren la existencia de un grupo de elementos químicos, que aun cuando no son esenciales podrían ser muy importantes en la planta, especialmente para promover una máxima producción de biomasa o que pudieran reducir los requerimientos de un elemento esencial. Es bajo este argumento que Subbarao et al. (2003) sugieren que los elementos químicos que no cumplan estrictamente con los criterios de esencialidad pero que cumplan con estas consideraciones sean llamados nutrientes funcionales, y entre ellos incluyen al sodio (símbolo químico Na), al silicio (símbolo químico Si) y al selenio (símbolo químico Se).
Sodio
El sodio es un elemento químico que normalmente se considera nocivo en la agricultura, bien sea estando en la solución del suelo o estando en el interior de la planta. Es conocido el efecto dispersante que tiene el sodio en el suelo, afectando su estructura y por tanto su potencial para soportar adecuadamente cultivos. Al estar en la solución del suelo, muchas veces como cloruro de sodio, se da la salinización de la solución del suelo, lo cual es uno de los tantos estreses a los cuales se puede someter a la planta. Al ser salina la solución del suelo, se da un potencial osmótico entre solución del suelo y fluidos celulares de la raíz, que ocasionará una pérdida de fluidos a la planta. Ante esta situación, muchas investigaciones se conducen para dilucidar completamente los mecanismos de tolerancia que presentan algunas especies a la salinidad, estudios que indirectamente pueden ser utilizados por la nutrición mineral de plantas para conocer como se introduce el sodio a la planta y como se moviliza dentro de la planta. Se conoce que uno de los mecanismos de tolerancia a la salinidad por parte de las plantas es incorporar los iones que causan el gradiente osmótico a la raíz, y así invertir el flujo de fluidos para que estos se dirijan al interior de la planta, y no en sentido inverso. El sodio entra a la planta por flujo de masas y también con proteínas transportadoras ubicadas en la membrana citoplasmática de las células de la raíz, proteínas que son las mismas transportadoras del potasio. El sodio, aun cuando no es esencial para todas las especies de plantas, sí lo es para un reducido grupo de especies C4 como Atriplex spp, Kochia childsii, millo y otros pastos, las cuales requieren de este elemento para llevar a cabo el transporte de piruvato al interior de los cloroplastos por un cotransportador de Sodio-Piruvato. En el resto de las especies este transporte se da mediante un cotransportador Hidrógeno-Piruvato, es decir, el sodio no hace falta para que se dé este transporte. El sodio es un elemento que química y estructuralmente tiene gran similitud con el potasio, por tal razón, el sodio puede resultar beneficioso en las células de la planta, especialmente cuando hay deficiencias de potasio ya que el sodio puede reemplazar en algunos casos la función del potasio en las células de los tejidos vegetales. Este reemplazo no es total, pues a pesar de las similitudes químicas entre ambos elementos, el radio iónico de ellos difiere, lo cual impide que el sodio reemplace al potasio como cofactor en varias enzimas. La función que el sodio puede cumplir dentro de la célula vegetal está relacionada fundamentalmente con el aporte que hace a la regulación osmótica, lo cual es muy importante para el movimiento de fluidos dentro de la célula y entre células, y por tanto importante en la apertura estomática. Esta es una función que normalmente cumple el potasio, pero como se mencionó, en caso de deficiencias de potasio y presencia de sodio, éste último puede cumplir algunas funciones del potasio.
Existen numerosos reportes sobre el efecto positivo del sodio sobre plantas, tales como el incremento en el peso seco en alfalfa, remolacha y cebada. En cuanto a los efectos negativos del sodio, a pesar de conocerse con detalle los efectos que tiene sobre la planta el estrés salino, no se tienen tantos detalles del efecto del ion sodio sobre la célula, mas allá de conocerse su efecto sobre la salinización de la solución en que esté presente y por tanto el efecto osmótico. Pero es poca la información detallada que existe acerca de la toxicidad que el sodio pueda causar sobre la célula de la planta.
Normalmente no hay deficiencia de sodio en la planta, en primer lugar porque el sodio no es un elemento esencial por lo cual no deberían existir contenido que se consideren deficiente, y en segundo lugar porque el sodio es uno de los elementos mas abundantes en la corteza terrestre, por lo cual existirán en abundancia iones sodio en la solución del suelo que puedan ser tomados por la planta. Es por esto, además de las consecuencias negativas que tiene el sodio sobre el suelo y su influencia sobre el potencial osmótico, que no se sugiere la adición de sodio a las plantas mediante abonamiento.
Selenio
El selenio (Se) es un elemento químico que es esencial en microorganismos y en animales, pero no en plantas. Esta esencialidad se debe a la necesidad de selenio en la constitución de seleno-proteínas las cuales, entre otras funciones, participan en la acción antioxidante en la célula. Aun cuando el selenio no es esencial en plantas, se ha conseguido participando en la constitución de seleno-proteínas como en animales, también con funciones en la defensa antioxidante de la célula. Hay reportes de efectos positivos en la planta ante la presencia de selenio, tales como mejora en el crecimiento de la planta como consecuencia del incremento en la actividad de enzimas antioxidantes, mejoras en la tolerancia de la planta a estreses abióticos tales como sequía y salinidad, sin embargo, exceso de selenio en la planta conduce a efectos nocivos como clorosis o amarillamiento en hojas, que resulta finalmente en necrosis y muerte de la hoja, reducción en la síntesis de proteínas, y reducción del crecimiento de la planta.
Debido a que el selenio no es considerado un nutriente esencial en la planta, no se puede indicar que existan contenidos de este elemento químico en la planta que puedan considerarse deficientes. Las cantidades de selenio absorbidas por la planta, en forma de seleniatos (SeO4-2) resultan en los beneficios ya mencionados, pero al no ser esenciales no son requeridos para cumplir el ciclo vital de la planta.
Silicio
El silicio es el segundo elemento químico más abundante en la corteza terrestre, después del oxígeno. Las plantas absorben silicio cuando éste se encuentra como ácido monosilícico en la solución del suelo, llegando a acumular algunas monocotiledóneas silicio hasta 5-10% de su materia seca (algunas dicotiledóneas lo acumulan en una magnitud no mayor a 0,5% de materia seca) aun cuando no es un nutriente esencial.
El uso de silicio en la célula vegetal confiere beneficios a la planta. Entre estos beneficios se consideran principalmente que mejora la tolerancia de la planta a estrés hídrico, así como la tolerancia a toxicidades por micronutrientes y metales pesados. También se reporta que el silicio confiere una mayor resistencia al tallo, minimizando el acame en algunos cultivos, esto especialmente en especies de la familia Poaceae o Gramíneas (arroz, maíz, trigo, caña de azúcar, etc.). Existen otro tipo de reportes que indican que el silicio incrementa la resistencia al ataque de hongos patogénicos, en algunas especies vegetales.
Ante los beneficios del silicio sobre la planta, y la poca disponibilidad de silicio de forma natural en la solución del suelo, hay empresas que se han dedicado a formular abonos o fertilizantes como fuentes de silicio.
Ing. Agr. Hernán E. Laurentin T. (M. Sc., Ph. D.)
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