El rol crucial de la formulación en la eficacia de los productos foliares nutritivos
Por Rochelle Thuynsma, Jefa de Productos: Técnico y Dr. Elmi Lötze, Responsable de ITEST™CARBOHYDRATES e ITEST™LEAF
Introducción
Los fertilizantes de aplicación foliar se han convertido en una parte integral y significativa de la gestión sostenible y productiva de los cultivos en todo el mundo. Se ha informado del éxito de la aplicación de nutrientes en cultivos permanentes para diferentes cultivos y nutrientes, por ejemplo, paltos, cítricos y manzanas, entre otros, cobre (Cu), boro (B), calcio (Ca), zinc (Zn) y nitrógeno (N).(1-6)
Se aplican diversas técnicas para cuantificar el aumento de la absorción, la profundidad de penetración del elemento en el tejido y la velocidad de penetración(3, 4). de la superficie foliar, la solución de pulverización, las condiciones ambientales y la fisiología de la planta (estado fenológico).
Todos estos factores interactúan para influir en la absorción, translocación y asimilación finales de los nutrientes, por lo que deben tenerse en cuenta a la hora de seleccionar un producto foliar.
Formulación del producto
Los productos foliares comerciales se fabrican de forma diferente para abordar los factores asociados a la absorción, translocación y asimilación de los nutrientes. Las propiedades químicas de estos productos que afectan a la eficacia de absorción y/o distribución de los nutrientes incluyen el tamaño molecular, la solubilidad, la carga eléctrica y el pH del nutriente aplicado y de la solución.
Estructura molecular y química
Las moléculas de mayor tamaño serán absorbidas más lentamente debido a la pequeña permeabilidad selectiva de la cutícula, así como al pequeño tamaño de las grietas, poros y crestas de las hojas(7). Los materiales no polares atraviesan las membranas plasmáticas más fácilmente que los materiales polares, lo que permite una velocidad de difusión más rápida. Los materiales polares suelen requerir el transporte contra un gradiente de concentración a través de transportadores dependientes de ATP(8), por lo que necesitan energía adicional. Del mismo modo, las moléculas muy cargadas se adhieren más fácilmente a la superficie de las hojas que a las células vegetales, lo que reduce su absorción. Por último, el pH de la solución afecta a la eficacia de los productos. Los grupos ionizables varían en su capacidad para atravesar las membranas celulares en función del pH de la solución, lo que afectará a la carga predominante de las moléculas.(7)
Asimilación foliar
La absorción de nutrientes a través de la cutícula es muy limitada debido a la elevada hidrofobicidad y al pequeño tamaño de las moléculas (< 50 nm) necesario para penetrar directamente en la cutícula.
Figura 1: La vía transcelular acoplada en la que el nutriente se deposita en el apoplasto y es absorbido por la célula adyacente a través de mecanismos de transporte pasivos (difusión/difusión facilitada) o activos (requiere ATP).
Por lo tanto, la mayoría de los solutos penetran a través de estomas, poros, grietas o crestas (10 a 100 μm), siguiendo una vía de difusión a lo largo de las paredes de apertura, moviéndose finalmente a través del apoplasto (espacios intercelulares) hasta alcanzar el haz vascular.(7) Otra forma de captación implica la captación celular localizada y la transferencia de nutrientes de célula a célula a través de plasmodesmos – captación simplástica. El último mecanismo de absorción de nutrientes por las hojas es la vía transcelular acoplada. El nutriente se deposita en el apoplasto y es absorbido por la célula adyacente a través de mecanismos de transporte pasivos (difusión/difusión facilitada) o activos (requiere ATP)(8) (Figura 1).
Sales
Las rectas se basan en sales metálicas, formadas por un conjunto iónico de cationes cargados positivamente y aniones cargados negativamente, lo que da lugar a un compuesto sin carga eléctrica neta. Sin embargo, las sales son hidrosolubles y se disocian en agua en el catión positivo y el anión negativo que las componen catión positivo y anión negativo.
Debido a la química de la cutícula de la hoja (carga neta negativa), los cationes positivos interactuarán con los carboxilo e hidroxilo cargados negativamente en la superficie de la hoja, fijando el catión en su lugar en la superficie de la hoja y dejando el nutriente no disponible para la absorción de la planta.
Por lo tanto, la concentración de la sal metálica aplicada debe ser alta para garantizar la disponibilidad del nutriente tras la fijación en la hoja. Las altas concentraciones de sales metálicas aplicadas también pueden provocar síntomas de fitotoxicidad, como quemaduras en las hojas.
Quelación
Las reacciones de quelación y complejación son dos procesos químicos utilizados para producir nutrientes unidos a moléculas orgánicas(9). Muchos nutrientes foliares como el hierro (Fe), el magnesio (Mg) y el Ca se quelan para garantizar la absorción de nutrientes por parte de las plantas, reducir la fijación/inmovilización y aumentar la asimilación final.
La quelación se refiere a la unión molecular de un metal/ion a una molécula orgánica. Se trata de una unión fuerte con el metal/ion unido dentro de una estructura de anillo mayor, por ejemplo, EDTA. La complejación se refiere a la unión de un metal/ion a una molécula orgánica mediante fuerzas de unión más débiles, a uno o varios iones a uno o varios grupos iónicos del compuesto, donde el metal/ión puede separarse más fácilmente de la unión(9) para estar disponible en la planta.
Aunque los quelatos aumentan la eficacia de la absorción, pueden reducir la asimilación debido a las grandes moléculas complejas y anilladas que se utilizan tradicionalmente.
Estos compuestos requieren un amplio procesamiento enzimático y un aporte de ATP para acceder al nutriente aplicado y reducir el tamaño de la molécula para la carga/descarga del floema.(10)
Complejación
Los agentes complejantes, como los aminoácidos, los ácidos orgánicos y los polisacáridos, aumentan la eficacia de la absorción y mejoran la asimilación de la planta. Estos compuestos son moléculas mucho más pequeñas que penetran fácilmente a través de la cutícula y los estomas, no tienen carga neta y, por tanto, se difunden de forma óptima a través de la estructura foliar.
La naturaleza orgánica de estos compuestos también garantiza una fácil carga y descarga del floema, reduciendo el coste de ATP para la asimilación de nutrientes y aumentar la eficiencia en el uso de nutrientes.(11) Las moléculas resultantes, tras la escisión de nutrientes, pueden alimentar directamente el metabolismo de la planta, ayudando a reponer varios intermediarios en el metabolismo de la planta y también servir como fuente de carbono (C) y N para el crecimiento de la planta.
Figura 2: Secuencia fotográfica de cortes transversales en hojas de palto. Los cortes observados al microscopio de fluorescencia (40X) ilustran el comportamiento de la solución aplicada. Cortes 15 min (a), 30 min (b), 120 min (c), 240 min (d) y 480 min (e) después de la aplicación foliar de agua destilada. Cortes 15 min (A), 30 min (B), 120 min (C), 240 min (D) y 480 min (E) tras la aplicación foliar de solución de calcofluor-boro.
Además, estimulan el crecimiento de la planta, pueden ayudar a aliviar los efectos del estrés en la planta y tienen propiedades naturales de humectación/esparcimiento. (12) Además de las propiedades del caldo de pulverización y la fuente de nutrientes, los siguientes factores vegetales y ambientales también influyen en la eficacia foliar como fuente de nutrientes.
Superficies foliares y propiedades químicas
La cutícula tiene una carga neta negativa en la superficie de la hoja (12) y, cuando se observa al microscopio, muestra crestas, grietas, poros aberturas estomáticas y (en determinadas especies vegetales) tricomas(8)(Figura 1).
Estas estructuras cuticulares proporcionan puntos de entrada para que los nutrientes aplicados por vía foliar alcancen las estructuras celulares de la hoja por debajo de la superficie (Figura 2).
El estado de desarrollo de la hoja influye en la absorción y distribución de nutrientes. Las hojas inmaduras funcionan como un sumidero y son incapaces de exportar nutrientes hasta que han madurado(13). Por lo tanto, es fundamental realizar las aplicaciones foliares en los estadios fenológicos correctos, con una superficie foliar adecuada, para garantizar la absorción y distribución efectivas de los nutrientes aplicados por vía foliar en la planta.
La carga y descarga del floema (asimilación foliar) transporta y distribuye los nutrientes por toda la planta, a través del sinplasto o el apoplasto(13).
3: Cu Phloem™ frente al producto de la competencia fracción soluble en agua de Cu en hojas aplicado sobre lechuga.
Figura 4: Zn PhloemTM frente al producto de la competencia, fracción foliar hidrosoluble de macadamia, 10 días después de la aplicación.
Los nutrientes necesitan formar complejos con moléculas orgánicas para facilitar la carga y descarga del floema.(13) La carga pasiva del floema implica solutos que se difunden libremente con el gradiente de presión a través del simplasto. La carga activa del floema implica un proceso impulsado por ATP, normalmente acoplado al transporte apoplástico. Cuando los nutrientes llegan al órgano sumidero, se descargan de los elementos del tubo criboso hacia las células receptoras.
Factores medioambientales
Los factores ambientales influyen en la eficacia de la absorción foliar directamente al afectar a la eficacia de la solución de pulverización(12), o indirectamente al alterar la fotosíntesis, la apertura estomática, la respiración, la expansión foliar y la actividad fuente/sumidero.(8)
Las señales luminosas juegan un rol crucial en la regulación de la absorción, translocación y asimilación del N en compuestos orgánicos. (14) Una mayor intensidad luminosa puede aumentar la absorción de nutrientes al potenciar la fotosíntesis de las plantas y la acumulación de azúcares.
La temperatura puede afectar a la química de la solución de pulverización, a la superficie de la hoja(12), al movimiento de las moléculas dentro de la solución de pulverización así como la tasa de absorción de nutrientes. Las altas temperaturas también aumentan el tiempo de secado de los nutrientes aplicados por vía foliar, reduciendo así (10) y, como respuesta a las altas temperaturas, las plantas cierran sus estomas para evitar la pérdida de agua, lo que reduce aún más la absorción foliar. Las bajas temperaturas pueden reducir la absorción de nutrientes al disminuir la tasa de crecimiento de la planta, lo que resulta en una reducción de la demanda de nutrientes y de la respiración de las raíces. (12)
Una humedad relativa elevada favorece la absorción de nutrientes a través de las hojas al disminuir la velocidad de secado y hacer que la cutícula se hinche al absorber agua de la atmósfera(12).
Esto resulta en un aumento de la creación de poros en la superficie, actuando como puntos de entrada adicionales para los nutrientes aplicados por vía foliar.
Las plantas también abrirán preferentemente sus estomas en condiciones de alta humedad, ayudando aún más a la absorción de nutrientes.(11)
Conclusión
La compleja gama de productos PHLOEM™ Agri Technovation aborda todas las inquietudes en torno a la absorción, el movimiento y la asimilación. La gama PHLOEM™ está complejada orgánicamente con aminoácidos, ácidos orgánicos y carbohidratos para garantizar una absorción foliar y un uso de nutrientes eficaces (Figuras 3 y 4).
Estos agentes complejantes no sólo facilitan la absorción y el transporte, sino que también ayudan a aliviar los efectos de los factores de estrés fisiológico y ambiental.
Los aminoácidos y los ácidos orgánicos son conocidos aliviadores del estrés, ya que permiten la apertura de los estomas para garantizar una absorción eficaz de los nutrientes, mientras que favorecen la carga y descarga del floema y, en última instancia, contribuyen a diversos procesos metabólicos de la planta para favorecer el crecimiento.
Los carbohidratos contribuyen al metabolismo energético de las plantas y pueden utilizarse directamente o alimentar múltiples procesos metabólicos para regenerar cofactores y esqueletos de carbono.
Por lo tanto, la gama PHLOEM™ está diseñada por expertos para garantizar un suministro y una asimilación eficaces de los nutrientes y superar las limitacione de los productos foliares.
ZINC PHLOEM™ Reg. no: B5734.
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