Nutrición Mineral en Plantas

La nutrición mineral es un aspecto crucial para el crecimiento, desarrollo y reproducción de las plantas. Comprender los principios que rigen la disponibilidad y absorción de nutrientes es fundamental para optimizar la producción agrícola.

Leyes Fundamentales

• Ley del Mínimo de Liebig: El rendimiento está controlado por el recurso menos disponible o más escaso en relación con la demanda, no por la abundancia general de recursos disponibles.
• Ley de los Rendimientos Decrecientes: El aumento en el rendimiento de un cultivo (respuesta) como resultado del incremento en solo un factor de crecimiento es proporcional a la diferencia entre ese rendimiento real y el máximo rendimiento potencial obtenible.

Elementos Esenciales

Las plantas requieren elementos esenciales para su metabolismo. Estos se clasifican en:

• Macronutrientes: C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S
• Micronutrientes: Cl, B, Fe, Mn, Zn, Cu, Mo

El Suelo como Medio Nutritivo

Fases del Suelo

El suelo se compone de tres fases:

• Gaseosa: Oxígeno, CO2 y otros gases.
• Sólida: Materiales orgánicos e inorgánicos.
• Líquida: Agua líquida que se encuentra dentro del suelo (solución del suelo).

Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC)

Es la capacidad de un suelo para retener cationes, medida por el número de cargas electrostáticas disponibles para atraerlos.

Complejo de Intercambio del Suelo

Es el conjunto de sustancias minerales, orgánicas y órgano-minerales capaces de efectuar intercambio catiónico.

Saturación de Bases

(Ca + Mg + K + Na) * 100 / CIC

Saturación de Aluminio y Sodio

(Al o Na) / CIC * 100

Relación con la Acidez del Suelo

La saturación de bases está directamente relacionada con la acidez del suelo.

Toxicidad del Aluminio

La toxicidad del aluminio puede causar:

• Toxicidad directa (inhibición del crecimiento de las raíces).
• Reducción de la disponibilidad de fósforo o azufre.
• Disminución de la absorción de agua debido al poco desarrollo de las raíces.

pH del Suelo

El pH mide la concentración del ion hidrógeno. Un pH menor a 7 es ácido y mayor es básico. El pH del suelo afecta:

• La disponibilidad de nutrientes para las plantas.
• La composición de la flora que crece en el suelo.
• La actividad de los microorganismos.

Fe, Mn y Al están más disponibles con pH ácido, mientras que N y S están ligados a la descomposición de la materia orgánica.

Absorción de Iones por la Raíz

Los nutrientes se absorben mediante procesos que necesitan energía y requieren raíces vivas, creciendo activamente y metabolizando. El crecimiento de la raíz y su tamaño influyen en la absorción. El boro lo provee el flujo masal, que requiere agua y el gradiente hídrico generado por la transpiración.

Coordinación del Crecimiento Raíz/Brote

Se propone que las distancias entre fuentes y sumideros regulan la distribución de carbohidratos y nutrientes. Las raíces satisfacen sus requerimientos por nutrientes minerales más que por carbohidratos, y lo opuesto ocurre en los brotes. Si los nutrientes son escasos, estos limitarán el crecimiento de raíz y brotes. En caso de mucha disponibilidad de carbohidratos en el brote, se translocarán carbohidratos a las raíces. La partición favorece a las raíces.

Factores que Afectan el Crecimiento y Densidad Radical

Procesos como la formación de pelos radicales, el crecimiento primario de la raíz y la formación de raíces laterales son sensibles a cambios de concentración interna y externa de nutrientes.

Disponibilidad de Nitrógeno y Crecimiento Radical

El nitrógeno (N) estimula el crecimiento primario de raíces absorbentes. Si es adecuado, aumenta en un 50% el peso radical y en un 200% la superficie radical absorbente. En exceso, reduce el crecimiento radical, pues aumenta el crecimiento de brotes e impide la acumulación de materia seca. En manzanos, la aplicación de nitrato aumentó la eficiencia radical, es decir, el sector radicular donde se aplicó N tenía una mayor vida media.

Absorción de Nutrientes Minerales

Zonas de la Raíz

• Pelos radicales
• Zona de diferenciación celular
• Zona de elongación celular
• Zona de división celular
• Caliptra

Vías de Absorción de Iones

La absorción ocurre detrás del ápice central. El agua y los iones minerales pueden escoger dos vías:

• Simplasto: El agua y los iones pasan por dentro de las células.
• Apoplasto: Circulan a través de los espacios intercelulares y paredes celulares que sean permeables.

Rizosfera

Es el volumen de suelo influido por la presencia de las raíces. En las raíces, existen gradientes de concentración en dirección radial (desde la raíz) y longitudinal (a lo largo de la raíz).

Glosario de Términos

• Arbúsculo: Estructura del hongo altamente ramificada que se presenta entre las células corticales de raíces colonizadas por hongos micorrizas arbusculares.
• Corteza: El tejido de la raíz que se encuentra entre la epidermis y la endodermis. Las células corticales son las células de la corteza.
• Desnitrificación: El proceso mediante el cual se reduce nitrato a N2 (gas) principalmente por microorganismos siguiendo: NO3- → NO2- → NO + N2O → N2 (gas).
• Exudados: Compuestos liberados o excretados al suelo y/o rizosfera por las raíces (azúcares solubles, aminoácidos y otros). Algunos autores subdividen exudados entre aquellos liberados de manera activa y los de manera pasiva.
• Ectomicorrizas: Tipo de hongos micorriza que crece entre las células de la raíz y forma un envoltorio o manto alrededor de ellas, sin realmente invadir las células. Importantes en muchas plantas leñosas.
• Endomicorrizas: Tipo de hongos micorriza que invade las células de las raíces. Importantes en muchas plantas cultivadas.
• Micorriza: Término que describe la asociación simbiótica entre la raíz y el hongo colonizador de raíces y la planta.
• Micorrizas arbusculares: Grupo de hongos micorrizas importante en plantas no leñosas, incluyendo a los principales cultivos agrícolas. A veces se les llama micorrizas arbusculares vesiculares (VAM).
• Rizosfera: Delgada zona alrededor de las raíces donde ocurre la mayor parte de la actividad biológica del suelo. Término generalmente usado para referirse a la interfase raíz-suelo. No tiene un tamaño ni forma definido, sino que más bien consiste en gradientes de propiedades químicas, biológicas y físicas resultado del crecimiento de las raíces y de su actividad.
• Rizoplano: La superficie de la raíz, incluyendo la epidermis, el mucílago y las partículas de suelo asociadas.
• Red de Hartig: Estructura con aspecto de red creada por las hifas del hongo de la ectomicorriza que envuelve las células corticales de la raíz y facilita el intercambio de nutrientes entre la planta y el hongo.