La absorción de nutrientes en fertilización foliar

La fertilización foliar es una herramienta importante para el manejo sostenible y productivo de los cultivos, además de su importancia comercial en todo el mundo. Las principales razones para el uso de la fertilización foliar son: 1) limitación de la disponibilidad de los nutrimentos aplicados al suelo; 2) en condiciones en que se pueden producir altas tasas de pérdida de nutrientes aplicados al suelo; 3) cuando la etapa de crecimiento de las plantas, la demanda interna de la planta y las condiciones ambientales interactúan para limitar el suministro de nutrientes a los órganos vitales de planta.

El proceso de absorción de nutrientes en fertilización foliar y su uso por la planta incluye los procesos de adsorción en las hojas, penetración en la cutícula, absorción en las células metabólicamente activas de las hojas y finalmente son translocados hacia los órganos donde serán utilizados por la planta. (Ver Figura 1). 

Figura 1. Morfología de la hoja

Para que el proceso se lleve a cabo son muchos  los factores que influyen en la eficiencia de los fertilizantes foliares, tales como: solubilidad, punto de delicuescencia, carga eléctrica y pH del fertilizante foliar, así como condiciones ambientales como la humedad relativa, la temperatura y la luz; y finalmente características del estado fisiológico de las plantas y especies, incluyendo la morfología, la química, la composición de la cutícula, presencia de ceras y estomas y tricomas en las hojas, además de la etapa fenológica, la movilidad de nutrientes dentro de la planta y/o la presencia de estrés.

A continuación se proporciona una breve reseña de las principales propiedades físico-químicas de la planta y las barreras fisiológicos que influyen en la velocidad de absorción y translocación de nutrientes aplicados de forma foliar.

 

Las células epidérmicas de la mayoría de las superficies aéreas de la planta (por ejemplo, de frutas, hojas, flores, tallos o) están cubiertos con una capa extra-celular, conocida como la cutícula, que es la interfaz entre los órganos de la planta y el medio ambiente. La cutícula protege órganos de la planta contra múltiples factores de estrés biótico y abiótico, y es crucial para minimizar la pérdida de agua. Esta protección se logra por las propiedades hidrofóbicas (Capacidad de repelar el agua) de la cutícula y la cera presente en ella. Se han discutido varias vías de penetración de los nutrientes a través de la pared celular. Uno que es aceptado es la penetración a través de poros hidrofílicos (Atracción del agua) en la cutícula. Además de la cutícula, la epidermis de las plantas contienen células incluyendo tricomas y estomas que pueden influir en la absorción de nutrientes foliares. Por ejemplo, cuando se presentan condiciones de estrés hídrico las plantas responden cerrando los estomas, lo cual evita el intercambio de gases con el medio ambiente y por lo tanto no puede presentarse la penetración de nutrientes en fertilización foliar. 

Por otro lado, la interacción de gota-hoja dependerá de las características físico-químicas de los productos aplicados de manera foliar y  de la superficie de la planta (es decir, los efectos de rugosidad y composición química se combinan; Figura 2B). Cuanto mayor sea el área de contacto de las gotas de fertilizantes en la superficie de la planta, mayor será la probabilidad de que se absorban los nutrientes a través de la cutícula (Figura 2 C1) o poros de los estomas (Figura 2 C2). 

El apoplasto (espacios intercelulares) de la hoja está ocupado por nutrientes, aire y agua. Es un paso antes de la absorción a través de una membrana plasmática al simplasto (espacios intracelulares) de una célula individual, también desempeña un papel importante en el intercambio de iones y como barrera de difusión.  

Existe poca información sobre el destino directo de nutrientes foliares que son ubicados en el apoplasto de las hojas, las restricciones de movilidad de elementos suministrados como cationes tales como el  Zinc (Zn), hierro (Fe), o el calcio (Ca) se puede esperar debido a la abundancia de cargas negativas en el espacio del apoplasto que puede limitar el desplazamiento de nutrientes a otros compartimentos y/u órganos de la planta.

Los factores que se presentan en el apoplasto como la carga de la pared celular, tamaño de poros, pH, fuerza iónica, forma química en que los nutrientes son suministrados y flujos del agua pueden alterar la movilidad de nutrientes y la translocación a las diferentes partes de la planta, por lo tanto para mejorar la eficiencia de los fertilizantes foliares es necesario comprender los fenómenos relacionados con el movimiento en el apoplasto.

La eficacia de aplicaciones foliares de nutrientes depende que los elementos aplicados lleguen al simplasto y ser transportados a otros órganos de la planta, incluyendo frutas, granos, hojas jóvenes o flor. En relación a su movilidad en el floema, los nutrientes esenciales se han clasificado como altamente móviles (N, P, K, Mg, S, Cl, Ni), intermedio o poco móvil (Fe, Zn, Cu, B, Mo), e inmóvil (Ca, Mn). Por lo tanto, las aplicaciones foliares de elementos con una mayor movilidad son más propensos a inducir respuestas sistémicas en plantas, en contraste con el efecto local de los nutrientes inmóviles. Es por ello que aplicaciones foliares de Ca se recomienda poco o bien realizar aplicaciones constantes ya que una vez fijado ya no es posible su traslocación. 

Figura 4: Movimiento de los nutrientes aplicados dentro y hacia fuera de la hoja. (Romheld y El-Fouly, 2002)

Esto implica que la eficiencia del fertilizante foliar a veces puede ser interpretado en términos de su beneficio a los procesos locales o totales en la planta y en relación con la movilidad de los nutrientes, que, entre otros factores, pueden verse afectadas por la especie vegetal, variedades u órganos de la planta. Por ejemplo, en muchas especies la mayoría de las aplicaciones de Zn, Mn, Ca, Fe son con efectos localizados, limitados en las hojas.

Mientras muchos de los aspectos relacionados con la movilidad de los nutrientes de aplicación foliar no están claros, el desarrollo de la hoja es claramente un factor importante que influye en la exportación e importación de nutrientes en hojas y otros órganos. Las hojas desarrollan su transición de órganos demandantes que son totalmente dependientes a órganos que exportan los nutrientes a otras partes de la planta. Las hojas inmaduras son fisiológicamente incapaces de exportar nutrientes hasta que alcanzan la madurez, mientras que las hojas viejas son incapaces de exportarlos.

Se debe de considerar al formular e interpretar las aplicaciones foliares, la capacidad de las hojas para exportar nutrientes aplicados vía foliar, ya que varía de acuerdo a la especie y al ambiente.

Mejorar la eficacia y la utilidad de los fertilizantes foliares requiere de una sólida comprensión de los principios químicos, físicos, biológicos y ambientales que rigen la absorción, la translocación, y la utilización de los nutrientes de aplicación foliar por las plantas.

Se debe de considerar que la fertilización foliar es específica en cada cultivo, época de aplicación durante el ciclo de crecimiento y sitio de aplicación en la planta, además de las condiciones ambientales.