Como les había prometido, iré publicando artículos y ensayos, para ampliar el conocimiento y comprender la importancia de esta nueva posibilidad de fertilización con aminoácidos a nivel extensivo.
Será importante ir leyendo los artículos para "armar" conceptos acerca del metabolismo de las plantas y el salto de eficiencia que puede significar el suplir a los cultivos, no ya con los macroelementos, sino con las moléculas específicas, listas para armar nuevas estructuras bioquímicas (proteinas, ADN, etc.).
Les dejo este primer trabajo de Eloy Molina.
Saludos.
Ing. Eloy Molina, M.Sc.
Centro de Investigaciones Agronómicas
Universidad de Costa Rica
1. Introducción
La fertilización foliar es el principio de aplicación de nutrimentos a través del tejido foliar, principalmente a través de las hojas, que son los órganos donde se concentra la mayor actividad fisiológica de la planta. La fertilización foliar es una excelente alternativa para aplicar micronutrimentos, los cuales son requeridos en cantidades muy pequeñas por las plantas. También puede servir de complemento para el suministro de elementos mayores durante ciertos periodos definidos de crecimiento de la planta, aunque en este caso la aspersión foliar no puede sustituir la fertilización al suelo como sucede con los
micronutrimentos.
En algunos cultivos, la fertilización foliar causa efectos adicionales, tales como el incremento en la eficiencia fotosintética, cambios en la fisiología de la planta, disminución de la senescencia y prolongación de la capacidad fotosintética de la hoja.
Objetivos De La Fertilización Foliar:
a) Corregir en forma rápida deficiencias nutritivas
b) Superar la falta de habilidad de las raíces para absorber los nutrimentos necesarios para su normal crecimiento
c) Suministrar los nutrimentos adecuados para la producción de frutos y semillas
d) Disminuir pérdidas en el suelo por fijación y lixiviación
Mecanismo de la absorción foliar
La hoja es el órgano principal de absorción foliar de nutrimentos, de ahí la
importancia de conocer su estructura. La hoja presenta una cutícula (membrana lipoidal), que es un obstáculo para la absorción. Debajo de la cutícula se encuentran las células de la epidermis, cubiertas por una delgada capa de pectina. La absorción de nutrimentos a través de la hoja es un proceso de múltiples pasos, e involucra la absorción superficial,
penetración pasiva a través de la cutícula, y absorción activa por las células de las hojas debajo de la cutícula.
La cutícula foliar es más permeable a los cationes que a los aniones. La hidratación
de la cutícula permite que ésta se expanda, apartando las concresiones cerosas sobre
su superficie y facilitando con ello la penetración.
Una vez que los nutrimentos pasan la cutícula, se encuentran con las membranas celulares de la epidermis, que presentan prolongaciones plasmáticas o ectocitodos, antiguamente llamados ectodesmos. Los ectocitodos son espacios interfibrilares que aparecen en las paredes celulares que rodean espacios llenos de aire. Los ectocitodos
forman un continuo que se extiende desde la parte externa de las membranas celulares hasta el límite interno de la cutícula, sin penetrar en ella. Su función principal es la de servir de vía para la excreción de sustancias, a la vez que permiten el paso de productos al exterior. Cuando los nutrimentos se encuentran en los ectocitodos, son translocados a las células epidérmicas por un proceso complejo de difusión y mediante gasto de energía metabólica. Un número alto de ectocitodos, una cutícula delgada y una gran área
superficial, favorecen la penetración de nutrimentos vía foliar.
Los agentes humectantes favorecen la absorción porque disminuyen la tensión superficial de las gotas. Los agentes tensoactivos pueden desplazar el aire que se encuentra en los estomas permitiendo la entrada de los nutrimentos.
2. Fuentes de fertilizantes foliares
Las características principales que debe tener una fuente para el abonamiento foliar es que sea muy soluble en agua y que no cause efecto fitotóxico al follaje. Las fuentes de fertilizantes foliares se pueden dividir en dos grandes categorías:
sales minerales inorgánicas, y quelatos naturales y sintéticos, (que incluye complejos naturales orgánicos).
Estas fuentes se formulan en polvos o cristales finos de alta solubilidad en agua, y en presentaciones líquidas.
2.1 Sales minerales inorgánicas
Las principales fuentes inorgánicas son yacimientos o minas naturales de óxidos, carbonatos y sales metálicas como sulfatos, cloruros y nitratos.
Los óxidos como ZnO2, Cu2O y MnO2, pueden ser utilizados, sin embargo su disponibilidad para las plantas es muy baja ya que son compuestos muy insolubles. Las sales fueron los primeros fertilizantes foliares que se utilizaron y están constituidos principalmente por cloruros,
nitratos y sulfatos. En comparación con otras fuentes, las sales son de menor costo, pero deben tomarse precauciones para su aplicación por el riesgo de causar quema o fitotoxicidad al follaje.
Los sulfatos son las fuentes más utilizadas debido a su alta solubilidad en agua y su menor Indice Salino en comparación con los cloruros y nitratos, por lo que hay menos riesgo de
quema del follaje.
Los óxidos son relativamente insolubles en agua lo cual dificulta su distribución en fertilización foliar, y en aplicaciones al suelo debe ser molidos finamente para ser efectivos.
Los oxisulfatos son óxidos que están parcialmente acidulados con ácido sulfúrico, y también presentan un grado de solubilidad en agua muy limitada.
Los sulfatos son las principales fuentes inorgánicas y pueden ser mezclados con otros fertilizantes.
Los sulfatos también suministran pequeñas cantidades de S a las plantas.
Los sulfatos usualmente son cristales, pero pueden ser granulados para facilitar su manipulación.
Los sulfatos de Fe, Cu, Zn y Mn son ampliamente usados en aplicaciones al suelo y foliares.
Los cloruros y nitratos se absorben más rápido a través de la cutícula foliar que los sulfatos, de acuerdo con los resultados de varias investigaciones realizadas. Aparentemente el efecto se debe a una mayor capacidad de permeabilizar la cutícula foliar por parte de cloruros y nitratos, y a su mayor poder higroscópico en comparación con los sulfatos.
Fuentes de fertilizantes foliares a base de sales minerales inorgánicas
Fuente del elemento Fórmula Contenido del elemento %
N
Urea (NH2)2CO 46
Nitrato de amonio NH4NO3 33.5
P
Fosfato Diamónico (DAP) (NH4)2PO4 46
Fosfato Monoamónico NH4PO4 60
Fosfato Monopotásico KH2PO4 52
K
Nitrato de potasio KNO3 44
Cloruro de potasio KCl 60
Sulfato de potasio K2SO4 50
Carbonato de potasio K2CO3 68
Ca
Nitrato de calcio Ca(NO3)2 19
Cloruro de calcio CaCl2 36
Mg
Sulfato de magnesio MgSO4.7H2O 9.8
Kieserita MgSO4.H2O 16
Nitrato de magnesio Mg(NO3)2.6H2O 9
B
Borax Na2B4O7 . 10 H2O 11
Pentaborato de Na Na2B10O16 . H2O 18
Tetraborato de Na Na2B4O7 . H2O 14
Solubor Na2B4O7 . 5 H2O +
Na2B10O7 . 10 H2O 20
Acido bórico H3BO3 17
Cu
Sulfato cúprico penta CuSO4 . 5 H2O 25
Sulfato cúprico mono CuSO4 . H2O 35
Sulfato de Cu básico CuSO4 3 Cu(OH)2 13-53
Fe
Sulfato ferroso FeSO4 . 7 H2O 19
Sulfato férrico Fe2(SO4)3 . 4 H2O 23
Fosfato de amonio ferroso Fe(NH4)PO4 . H2O 29
Mn
Sulfato de Mn MnSO4 . 3 H2O 26-28
Carbonato de Mn MnCO3 31
Mo
Molibdato de sodio Na2MoO4 . 2 H2O 39
Molibdato de amonio (NH4)6Mo7O2.4H2O 54
Zn
Sulfato de Zn ZnSO4 . H2O 36
ZnSO4 . 7 H2O 31
Nitrato de zinc Zn(NO3)2.6H2O 18
Fosfato de Zn Zn3(PO4)2 51
Las sales son muy solubles por lo que tienen la desventaja de perderse fácilmente por lavado. Su velocidad de absorción es más lenta que la de un quelato. Para lograr un efecto positivo, las sales se aplican en dosis más altas que los quelatos. Entre sus ventajas están su costo más económico comparado con los quelatos, y su mayor concentración de nutrimentos.
2.3 Quelatos
Otros ejemplos de quelatos biológicos naturales incluyen a la clorofila y la vitamina B12.
Un quelato es un compuesto orgánico de origen natural o sintético, que puede combinarse con un catión metálico y lo acompleja, formando una estructura heterocíclica. Los cationes metálicos son ligados en el centro de la molécula, perdiendo sus características iónicas.
El quelato protege al catión de otras reacciones químicas como oxidación-reducción, inmovilización, precipitación, etc. El proceso de quelación de un catión neutraliza la carga positiva de los metales permitiendo que el complejo formado quede prácticamente de carga 0. Esto es una ventaja para facilitar la penetración de iones a través de la cutícula foliar cargada negativamente, y de esta forma no hay interferencia en la absorción por efecto de repulsión o atracción de cargas eléctricas. De esta forma los quelatos pueden ser absorbidos y translocados más rápidamente que las sales debido a su estructura que los hace prácticamente de carga neta 0.
Esta mayor velocidad de absorción a través de la cutícula constituye una ventaja comparativa con relación a las fuentes de sales porque hay menor riesgo de pérdida del nutrimento por lavado y aumenta la eficiencia para la corrección de deficiencias.
Sin embargo, su costo es más alto que las sales y la concentración de nutrimentos es más baja, debido a que los agentes quelatantes tienen una capacidad limitada para acomplejar cationes.
Los quelatos pueden ser utilizados en aplicaciones foliares y al suelo. Todo catión polivalente es capaz de formar quelatos. La estabilidad de los quelatos difiere con el catión metálico: Fe > Cu > Zn > Mn > Ca > Mg.
Los agentes quelatantes también difieren en su habilidad para combinarse con un catión metálico.
La fuerza con que el catión es acomplejado por el agente quelatante puede afectar su disponibilidad para la planta Los fertilizantes quelatados pueden ser fabricados mediante reacción química del catión metálico y el agente quelatante, o formulados mediante una mezcla
física de la fuente del nutrimento y el producto acomplejante. Durante el proceso de formulación de los quelatos, los iones metálicos son incorporados dentro de la estructura del agente quelatante en forma de sales solubles, para asegurar la disponibilidad del elemento y que el producto tenga una alta solubilidad en agua que facilite su aplicación en aspersión foliar.
Los quelatos son formulados para suplir nutrimentos individuales o combinados. Es común encontrar formulaciones que contienen varios nutrimentos, a menudo incluyendo todos los miconutrimentos y algunos elementos mayores como N, Ca, Mg y S. Estas fórmulas completas se les conoce como “multiminerales”.
Los quelatos para utilización en fertilizantes foliares pueden dividirse en tres categorías:
sintéticos, orgánicos de cadena corta, y orgánicos naturales.
Los quelatos sintéticos usualmente tienen una alta estabilidad. Uno de los primeros agentes sintéticos utilizados en fertilización foliar fue el EDTA (Acido etilendiaminotetracético). El EDTA es un agente muy versátil que forma complejos con metales catiónicos de gran
estabilidad. Es muy utilizado en la industria química y alimenticia, como componente de jabones,
para retener el color de frutas enlatadas, y retener el sabor de salsas y mayonesas, etc.
Los agentes quelatantes más fuertes, tales como el EDTA, son usados también en aplicaciones al suelo, ya que su alta estabilidad impide que el catión metálico se pierda fácilmente. El EDTA es uno de los agentes quelatantes de mayor uso en la industria de fertilizantes foliares. Otros quelatos sintéticos incluyen el DTPA y EDDHA. En el cuadro 2 se presenta una clasificación de agentes quelatante de acuerdo con su poder acomplejante. La mayoría de los quelatos sintéticos se utilizan para acomplejar micronutrimentos.
Cuadro 2.
Agentes quelatantes agrupados de acuerdo con su poder quelatante
Fuerte Intermedio Débil
EDTA Poliflavonoides Acido cítrico
HEEDTA Sulfonatos Acido ascórbico
DTPA Acidos húmicos Acido tartárico
EDDHA Acidos fúlvicos Acido adípico
NTA Aminoácidos
CDT Acido glutámico
Polifosfatos
Cuadro 3.
Fuentes de fertilizantes con micronutrientes y quelatos sintéticos
Fuente Fórmula Contenido del Elemento %
Quelatos de Cu Na2CuEDTA 13
CaCuHEDTA 9
Quelatos de Fe NaFeEDTA 5-14
NaFeHEDTA 5-9
NaFeEDDHA 6
NaFeDTPA 10
Quelatos de Mn MnEDTA 12
Quelatos de Zn ZnEDTA 6-14
NaZnNTA 13
NaZnHEDTA 9
Aminoácidos en fertilizantes foliares
sustancias esenciales. Hasta hace unos años, la única forma de promover la formación de aminoácidos en las plantas era de forma indirecta y sólo a través del sistema radicular:
por medio de la adición de fertilizantes inorgánicos, el nitrógeno pasa a la solución del suelo y de aquí es absorbido por las raíces y transformado en aminoácidos. Este proceso exige a la planta un consumo energético muy alto que podría ser aprovechado en otros procesos biológicos.
En la actualidad, está demostrado que la aplicación al suelo o foliar de aminoácidos tiene un efecto muy favorable sobre la nutrición de los cultivos, ya que se le suministran los eslabones fundamentales para la formación de las macromoléculas biológicas, sin necesidad de pasos intermedios para la síntesis.
Al final de la década de 1970 surgió la alternativa de la fertilización directa de las plantas con aminoácidos libres. Este método evitaría la transformación química del nitrógeno nítrico y amónico dentro de la planta en aminoácidos y por tanto llevaría a ésta a un importante ahorro energético que le ayudaría a superar, tanto situaciones de estrés como para fomentar su crecimiento y desarrollo.
También se sabe que los aminoácidos están íntimamente relacionados con los mecanismos
de regulación del crecimiento y desarrollo vegetal. Algunas hormonas vegetales se encuentran unidas a aminoácidos o proceden de la transformación de éstos, lo que indica el importante papel que puede tener la aplicación de aminoácidos libres como fertilizantes.
Modo de acción de aminoácidos y carbohidratos
El principio básico que utiliza esta tecnología para la fabricación de fertilizantes foliares es la formación de proteínas hidrolizadas en las que se incorporan los nutrimentos catiónicos como Ca, Mg, K, Fe, Cu, Zn y Mn. Estos minerales quedan suspendidos entre dos aminoácidos que conforman los grupos donadores y uno de ellos, generalmente un grupo amino (NH2), forma un enlace covalente complejo, mientras el otro grupo carboxílico (COOH) forma un enlace iónico. De esta forma los iones metálicos quedan acomplejados dentro de la estructura formando un quelato orgánico. La carga iónica del metal es neutralizada por los aminoácidos en forma similar como ocurre con los quelatos sintéticos.Esto evita que el metal sea sometido a fuerzas de repulsión o atracción por las cargas negativas de la cutícula foliar facilitando la absorción. La mayoría de los quelatos de aminoácidos son de bajo peso molecular, lo que en teoría favorecería también la entrada del quelato a través de la cutícula, las paredes celulares y las membranas celulares.
Otro principio que utiliza esta tecnología es que la planta recibe aminoácidos biológicamente activos de rápida absorción y translocación, lo cual reduce el gasto de energía metabólica por parte de la planta en la síntesis de proteínas. También se le atribuyen propiedades bioestimulantes en el crecimiento vegetal.
Los quelatos de aminoácidos y de carbohidratos son de más rápida absorción que los quelatos de EDTA. Los quelatos de aminoácidos tienen mayor movilidad dentro de la planta una vez que han sido absorbidos, y además poseen propiedades bioestimulantes del crecimiento vegetal.
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