La absorción de nutrientes en el suelo. Características químicas y absorción de nutrientes

1. Introducción
2. Características del suelo
2.1 Fases del suelo
2.2 Partículas del suelo
2.3 Características físicas del suelo:
2.3.1 Densidad
2.3.2 Textura
2.3.3 Estructura
2.3.4 Porosidad
2.3.5 Color
2.4 Características químicas del suelo:
2.4.1 pH
2.4.2 Capacidad intercambio catiónico.
3. Estado de los nutrientes en el suelo
4. Dinámica de los nutrientes en el suelo
5. Captación y absorción de los nutrientes en el suelo
6. Quelatos, Chaperonas y Sideróforos
7. Transporte por la planta

2.4 Características químicas del suelo

2.4.1 pH del suelo

El pH del suelo es una de las propiedades químicas más importantes de los suelos. Del pH depende la disponibilidad de los nutrientes para las plantas, su solubilidad y la actividad microbiota. En suelos ácidos, los elementos como el Fe, Al y Mn pueden aumentar su concentración en la solución del suelo, pudiendo llegar a ser tóxicos. El fósforo reacciona con elementos como el Fe3+ y el Al3+ dando fosfato de hierro y aluminio que son menos accesibles para las plantas. El Fe solo es asimilado en su forma reducida Fe+2 y no como Fe+3 que es la forma oxidada, típica de los suelos ácidos.

En suelos ácido-débil a neutro, los elementos como el B, Cu, Fe, Mn y Zn se encuentran accesibles en cantidades superiores que en suelos fuertemente básicos. En suelos básicos, el fósforo esta como PO43- que no es utilizable por las plantas.

En climas lluviosos, el agua lava los cationes y arrastra CO2 neutralizándose con los cationes del suelo. Esto conlleva a una acidificación del suelo y a un empobrecimiento en minerales. En climas secos y con sales se originan suelos alcalinos.

El encalado es una práctica habitual en los suelos para disminuir la acidez, mediante el aporte de óxido de calcio (CaO), donde el Ca neutraliza las cargas negativas de las arcillas.

2.4.2. Capacidad de intercambio iónico del suelo

La capacidad de intercambio de iones que tiene un suelo depende de:

1) La naturaleza del mineral y fragmentos de roca a partir de los cuales se ha originado el suelo;

2) Del tamaño de las partículas.

Fig. 6: Tipos de suelo según la capacidad de intercambio iónico (meq/100 gr).

La capacidad de cambio se define como el total de cationes intercambiables del suelo expresado en miliequivalentes (meq) por 100gr de suelo.

La capacidad de intercambio catiónico (CIC) hace referencias a la cantidad total de cargas negativas sobre la superficie de las partículas en el suelo y su capacidad para retener cationes, como el NH4+, Ca+2, K+ y Mg2+.

En general, se puede decir que a más capacidad de cambio de un suelo más fertilidad. También, existen aniones de cambio absorbidos por los coloides donde el Al3+ y Ca+2 sirven de puente a óxidos e hidróxidos de Fe, Al y Mn. Estos aniones de intercambio son característicos de suelos ácidos. Así, el Cl- y NO3- son poco retenidos por lo que son lavados con facilidad, de ahí que la mayoría de suelos agrícolas tengan una mayor capacidad de intercambio catiónica que no aniónica (Salisbury, 1994).

3. Estado de los nutrientes en el suelo

Los nutrientes minerales necesarios para las plantas se clasifican en macronutrientes y micronutrientes. Los macronutrientes (N,P,K,Ca,Mg,S) son aquellos que tienen una concentración superior al 0,1% del peso seco de los tejidos. Mientras que los micronutrientes (B,Fe,Cu, Mn, Mo, Zn, Na, Al) están en una concentración menor al 0,1% del peso seco de los tejidos de la planta.

La captación y absorción de los nutrientes va a depender del estado en que se encuentren en el suelo.

Nutrientes en el suelo

[ampliar imagen]

El estado de los nutrientes en el suelo puede ser de tres formas:

1. Soluble. Aproximadamente el 0,2% del total de nutrientes se encuentra en esta forma soluble. Es la principal fuente de nutrición de las plantas (disolución suelo).
2. De cambio. Aproximadamente el 2% del total de nutrientes están absorbidos sobre los coloides. A igualdad de concentración el orden de intensidad de absorción es el siguiente: Li⁺< Na⁺< K⁺< NH4⁺< Mg2⁺< Ca²⁺< Sr²⁺< Ba²⁺< Al³⁺< H⁺ (serie liotrópica, Hofmeister).
3. Fijado. Los nutrientes están fijados en minerales, entre láminas de arcilla, etc. No son intercambiables y forman parte de la estructura de los componentes del suelo.

4. Dinámica de los nutrientes en el suelo

Los nutrientes en el suelo están en un estado dinámico dónde las plantas los toman de la disolución del suelo o por intercambio iónico con los coloides del suelo. Si la concentración de iones en la disolución del suelo disminuye, debido a la extracción de las plantas o por lixiviación, el equilibrio se restablecerá pasando iones absorbidos por los coloides a la disolución del suelo, transformándose los coloides en coloides ácidos. La adición de fertilizantes a los suelos incrementará la concentración de los iones solubles, desplazando el equilibrio hacia la acumulación en coloides.

Fig. 7: Dinámica de los nutrientes en el suelo

[ampliar imagen]

La fertilidad de un suelo viene determinada por la composición y velocidad de descomposición de las partículas del suelo, así como del pH, CIC, y contenido en O2.

Las deficiencias minerales se originan por el consumo de las plantas, por la lixiviación o por el lavado del suelo producido por la lluvia, microorganismos, etc.

5. Captación y absorción de los nutrientes en el suelo

La absorción de nutrientes en las plantas se realiza, al igual que para el agua, en la zona subapical de la raíz. La energía necesaria para la absorción se obtiene de la respiración. Por lo que, la falta de O2 o la luz, que afecta a la respiración, afecta a la absorción de nutrientes en el suelo.

Los mecanismos por los cuales se explica la absorción de los nutrientes se dividen en:

1. Pasivo: El movimiento de los nutrientes se da por difusión libre a favor de gradiente, siendo un mecanismo espontáneo. Se incluyen el mecanismo de Difusión/Intercambio iónico y Equilibrio Donnan.
2. Activo: Implica un consumo de energía y se incluyen Bombas iónicas/ ATP-asas y Transportadores.

La absorción de nutrientes por parte de las plantas depende de varios factores:

1. Endógenos: crecimiento de raíz, asociaciones simbióticas con microorganismos, etc.
2. Exógenos: Tª, pH, cantidad O2, etc.

El mucigel, película mucilaginosa situada entre la epidermis y los pelos radiculares, juega un papel esencial en la absorción de nutrientes. En la composición del mucigel predominan los hidratos de carbono presentando cargas negativas que participan en el intercambio catiónico directo entre los coloides del suelo y las raíces.

6. Quelatos, chaperonas y sideróforos

Los quelatos son complejos químicos formados por una molécula orgánica enlazada con un metal, evitando así reacciones inadecuadas con otras moléculas o su fijación por las arcillas.

Las chaperonas son pequeñas proteínas que enlazan metales y los sideróforos son pequeñas moléculas que enlazan metales y los mantiene solubles facilitando su absorción. Las bacterias y otros organismos secretan sideróforos cuando el Fe está limitado en los suelos y el complejo sideróforo-metal que se forma puede ser absorbido hacia el interior de las células de la raíz sin problema.

Las Fitoquelatinas y Metalotioneinas son otros complejantes metálicos presentes en el suelo que contienen azufre.

7. Transporte por la planta de los nutrientes

Dentro de la planta, los nutrientes se mueven a través de dos rutas, la ruta extracelular o apoplasto y la ruta intracelular o simplasto, y mediante transportadores de membranas. En el simplasto, los nutrientes se mueven a través de las membranas celulares de las células de la epidermis de los pelos radiculares y por plasmodesmos hasta el xilema. En el apoplasto, los nutrientes se mueven por fuera de la pared celular de las células de los pelos radiculares hasta la endodermis que contiene la conocida “Banda de Caspary,” que fuerza a que el agua con los nutrientes atraviese la capa de células de la endodermis y llegue al xilema. Cuando la concentración de agua con nutrientes es menor en las células endodérmicas que en las células del parénquima del córtex de la raíz es cuando se produce el flujo a las células de la endodermis y al xilema. Una vez que los iones son secretados al xilema se transportan hacia arriba y hacia las distintas células de la planta, además de lateralmente hacia el floema (Stout y Hoagland, 1939).

Fig.8: Trasporte de los nutrientes esenciales vía simplasto y apoplasto en la planta

[ampliar imagen]

Fig.8: Trasporte de los nutrientes esenciales vía simplasto y apoplasto en la planta.

La planta extrae de las hojas envejecidas minerales como K, P, S, Cl, Fe y Mg, mientras que Si, B, Ca y Mn no se recuperan, se pierden con la hoja. Las hojas jóvenes no exportan, al contrario, reciben. Si la hoja está más próxima a la raíz el transporte es hacia abajo, mientras que si está más próxima al ápice el transporte es hacia arriba. Cantidades importantes de esos iones importados por las hojas a través de xilema, son posteriormente intercambiados con el floema en los nervios foliares vía apoplasto, y exportados, junto con la sacarosa, en la corriente de fotoasimilados.

El floema transporta fotoasimilados y los dirige hacia órganos en crecimiento y de almacenamiento vía simplasto, pero cuando los nutrientes se dirigen hacia las raíces vía floema pueden reciclarse, es decir, pueden intercambiarse con el xilema.

El N, P, K, y Mg son típicamente móviles y pueden ser transportados con relativa facilidad a otros órganos, mientras que el Ca, el S y el Fe son más o menos inmóviles y tienden a permanecer en el primer destino alcanzado hasta la muerte de ese órgano.

Autor: Dpto. Agronomía de Infoagro

CONTINUAR LEYENDO...