La relación Potasio-Calcio-Magnesio (K/Ca/Mg) en la nutrición vegetal de las plantas

1. Introducción
2. El potasio en la nutrición vegetal
3. El magnesio en la nutrición vegetal
4. El calcio en la nutrición vegetal
5. La relación potasio (K)/calcio (Ca)/magnesio (Mg)
6. Bibliografía

1. Introducción.

Los elementos químicos para las plantas son el alimento que sustenta su crecimiento y desarrollo, ya que muchos de ellos forman parte de macromoléculas y de reacciones metabólicas que son imprescindibles para que puedan realizar sus funciones vitales. Entre estos elementos se encuentran el potasio, el calcio y el magnesio.

Imagen de los tres elementos fundamentales en el desarrollo de la planta

Estos tres elementos son fundamentales para que funciones biológicas tan importantes como la fotosíntesis, trasferencia de energía, osmorregulación, elongación y división celular, o la apertura y cierre de estomas se lleven a cabo. Pero su interrelación es decisiva para que todas las funciones que desempeñan por separado no se vean afectadas por la deficiencia o exceso de alguno de ellos. Por eso, en este articulo profundizaremos en el papel que juegan el potasio, el calcio y el magnesio en las plantas, y en la relación que existe entre ellos para tener un mayor conocimiento sobre el riesgo que existe para los cultivos si su aplicación con respecto a los demás nutrientes no es la adecuada.

2. El potasio en la nutrición vegetal

El potasio es un elemento esencial para los seres vivos que se encuentra en la corteza terrestre en una cantidad aproximada al 2,3%. Una gran parte del potasio presente en el suelo está unido a minerales primarios o a minerales de arcilla secundarios que forman la fracción de arcilla del suelo. Por lo que, generalmente, los suelos ricos en arcillas son también ricos en potasio (Kaila,1967).

El potasio (K) en el suelo puede estar en tres fracciones: como elemento estructural de los minerales del suelo (no intercambiable), absorbido en los coloides en forma cambiable (intercambiable) y en la solución del suelo (soluble), siendo la de los minerales donde está la cantidad más importante de potasio (K).

La principal fuente de potasio (K) para el crecimiento de las plantas de forma natural viene dada por la meteorización de minerales que contienen potasio.

Mediante la meteorización de los minerales, el potasio se disuelve en la solución del suelo que puede ser absorbido directamente por las raíces de las plantas o quedarse retenidos en los coloides del suelo. Así, la concentración que exista en la solución del suelo de potasio (K) controlará su difusión y absorción hacia las raíces de las plantas.

Fig.1: El ciclo del potasio en el suelo

El potasio es el tercer nutriente esencial junto con el N y el P más requerido por las plantas para su crecimiento y desarrollo. Participa en numerosos procesos bioquímicos y fisiológicos como la fotosíntesis, activación enzimática, síntesis de proteínas, transferencia de energía, osmorregulación, en el mecanismo de apertura y cierre de estomas, siendo este último mecanismo totalmente dependiente del flujo de potasio (K) que exista en la planta (Penny y Bowling, 1974).

La gran movilidad que tiene el potasio (K) en la planta es consecuencia de la alta permeabilidad que tienen las membranas celulares a este elemento, probablemente porque juega un papel muy importante en procesos biológicos como el crecimiento de los meristemos, fotosíntesis, estado hídrico y el transporte a largas distancias.

El potasio (K) es absorbido por las plantas como ion potasio (K+) de la solución del suelo por las raíces. Los principales factores que afectan a su asimilación o absorción son: composición y propiedades del suelo, humedad, temperatura, aireación, cantidad de K+ en la solución del suelo, además de la presencia de otros elementos como el N, Ca, Mg.

En el interior de la planta, el potasio (K) es traslocado desde las raíces por el xilema y el floema al resto de la planta siempre a favor del gradiente de concentración, es decir, de donde la concentración del elemento es mayor a donde es menor.

La mayor parte del potasio (K) que absorben las plantas lo hacen durante la etapa de crecimiento vegetativo y, generalmente, lo transportan hacia los tejidos meristemáticos. Por lo que, los síntomas de deficiencia de potasio (K) suelen ser visibles primero en los tejidos viejos.

La deficiencia de potasio (K) no es, en principio, inmediatamente visible en síntomas característicos, ya que al principio ocurre una reducción del crecimiento en la planta de forma generalizada, para después degenerar en una clorosis y necrosis eventual por el colapso de los cloroplastos y las mitocondrias.

En la mayoría de las especies vegetales, la clorosis y la necrosis por deficiencia de potasio (K) comienza en los márgenes y puntas de las hojas más maduras, pero en algunas especies aparecen manchas necróticas irregulares en las hojas como en el caso del trébol.

Fig.2: Síntomas de deficiencia de potasio (K) en hojas de peral. Fuente: Junta de Andalucía

Fig. 3: Síntomas de deficiencia de potasio (K) en hojas de vid. Fuente: Junta de Andalucía.

También, las plantas con déficit de potasio (K) suelen presentar poca turgencia por la falta de lignificación de los haces vasculares y un desarrollo anormal en sus tejidos y orgánulos celulares, así como una mayor susceptibilidad a los daños provocados por heladas, salinidad o ataques de hongos.

3. El magnesio en la nutrición vegetal

El magnesio en el suelo generalmente está en un rango comprendido entre 0,05% y 0,5%, siendo el menor valor para los suelos arenosos y el mayor para los arcillosos porque está presente en minerales ferromagnéticos (biotita, serpentina, hornblende y olivina), que son meteorizables con relativa facilidad, y en minerales de arcillas secundarios (clorita, vermiculita, illita y montmorillonita).

Las formas en las que está presente el magnesio (Mg) en los suelos son similares a las del potasio (K): forma no intercambiable, intercambiable y soluble, siendo la fracción no intercambiable la que contiene la mayor parte del magnesio (Mg). Pero las otras dos formas, la intercambiable y la soluble, son las que las plantas pueden aprovechar (Christenson y Doll, 1973). El magnesio (Mg) intercambiable suele estar entre el 4-20% del magnesio (Mg) total del suelo, considerándose menor que el calcio (Ca) (80%) pero más alto que el potasio (K) (4%), y el soluble en concentraciones más altas como el calcio (Ca).

El magnesio se lava o lixivia con relativa facilidad, 2-30 kg/ha/año, al igual que ocurre con el calcio (Ca), pero su tasa de sustracción o eliminación dependerá de la cantidad de magnesio (Mg) que haya en los minerales del suelo, de la meteorización que estos sufran, así como de la absorción por parte de las plantas.

La función más importante y conocida del magnesio (Mg) en las plantas es formar parte de la molécula de clorofila. Pero también juega un papel muy importante como cofactor en la activación enzimática del proceso de fosforilación, entre ellas la fotosintética que conduce a la formación de ATP, y en la activación de la RuBisCo (Ribulosa-1,5- bifosfato carboxilasa/oxigenasa) que cataliza el paso inicial del ciclo de Calvin, la fijación del CO₂ a una forma orgánica, y la fotorrespiración.

El magnesio es absorbido por las raíces de las plantas como ion Mg⁺² principalmente por difusión y flujo en masa desde la solución del suelo. La absorción promedio de los cultivos está entre 10-25 kg/ha/año. Pero esta cantidad de absorción dependerá de varios factores como: la cantidad del elemento en la solución del suelo, la textura y porosidad del suelo, temperatura y humedad del suelo, así como el pH y la capacidad de intercambio catiónico. Pero también, la absorción o asimilación de magnesio (Mg) esta influenciado por la concentración de otros elementos como el calcio, potasio o el aluminio.

El Aluminio soluble en la solución del suelo se considera que disminuye seriamente la absorción de magnesio (Mg) en suelos ácidos (Grimme, 1983), mientras que en suelos calcáreos es el exceso de calcio (Ca) el que provoca su menor absorción. Pero también las altas concentraciones de K y NH₄⁺ restringen su absorción (Grimme et al., 1983). Esta relación entre Mg, K y Ca la desarrollaremos en profundidad más adelante en este artículo.

El magnesio (Mg) es un elemento muy móvil en el suelo y móvil por el floema de la planta. Los síntomas por deficiencia suelen aparecer como una clorosis internervial en las hojas más viejas, que cuando la deficiencia es severa aparecen necróticas. Pero también, las hojas se vuelven rígidas y quebradizas, y los nervios intercostales se retuercen, y a menudo caen prematuramente al suelo. También, las plantas que no tienen un suministro adecuado de magnesio (Mg) suelen tener un retraso en el inicio de la fase reproductiva.

Las plantas con deficiencia de magnesio (Mg) no sólo son deficientes en clorofila, sino también en carotenoides. Cultivos como la patata, remolacha azucarera y cultivos bajo invernadero son particularmente susceptibles de mostrar deficiencias de magnesio (Mg). En el caso del pimiento, que es muy sensible a la deficiencia de magnesio (Mg), los síntomas que muestra el cultivo son unas manchas pardo negruzcas entre los nervios de las hojas viejas y una clorosis en el haz, que termina por necrosarse, además de una reducción en el tamaño de los frutos.

Fig. 4: Síntomas de deficiencia de magnesio en hojas de pimiento (Capsicum annuum sp.). Junta de Andalucía

Fig. 5: Síntomas de deficiencia de magnesio en hojas de vid (Vitis vinifera sp.). Junta de Andalucía

4. El calcio (Ca) en la nutrición vegetal

El calcio es un elemento esencial secundario muy importante en la nutrición vegetal porque es empleado por las plantas para mantener la integridad estructural de las células, así como para su elongación y división. Además, interviene en la síntesis de numerosas enzimas como la ATP-as o la Alpha-amilasa y en el crecimiento continuo de las raíces.

La absorción del calcio (Ca) por parte de los vegetales depende de varios factores externos como la temperatura, contenido de agua, pH, grado de aireación, así como la concentración de Ca²⁺ y la proporción de otros elementos químicos como el nitrógeno, potasio, fósforo, hierro, etc. Pero también depende de factores internos del vegetal como la pared celular, fotosíntesis, transpiración, respiración, etc.

A diferencia del potasio (K) y el magnesio (Mg), el Ca es un elemento poco móvil en la planta y suele quedarse en los lugares donde es traslocado desde las raíces, es decir, en los órganos y tejidos más viejos. Es transportado casi exclusivamente por el xilema en forma de ion Ca²⁺ o formando complejos con ácidos, por lo que, la concentración en el floema es muy baja y su transporte muy lento (Vang-Petersen, 1980). Por eso, los síntomas de deficiencia de calcio (Ca) aparecen en primer lugar en las hojas jóvenes.

Fig. 6: Movimiento del ion Ca² en el interior de la planta.

Los síntomas que suele ocasionar la deficiencia de calcio (Ca) en las plantas son podredumbres en los frutos y coloraciones negruzcas o quemaduras en los bordes de las hojas. En tomate y pimiento la carencia de calcio (Ca) se muestra como unas manchas en el extremo final del fruto que evoluciona a una podredumbre denominado “Blossom-end rot” o necrosis apical. La falta de calcio (Ca) en el suelo, así como exceso de humedad y salinidad son los principales factores que causan las carencias de calcio (Ca). Pero también, el exceso de potasio (K) y magnesio (Mg) y la sensibilidad varietal contribuyen a la carencia de calcio (Ca). Para más información puede consultar “La relación del Ca/N en la nutrición vegetal”, www.infoagro.com/documentos

5. La relación potasio (K)/calcio (Ca)/magnesio (Mg)

Una proporción correcta de potasio (K) en el cultivo es fundamental para que no interaccione de manera negativa, tanto en el suelo como en la planta, con otros elementos como el P, Ca, Mg y Na.

Un exceso de calcio (Ca) y magnesio (Mg) puede ocasionar una carencia o déficit de potasio (K), de modo que el ratio K/Ca y K/Mg debe estar siempre por encima de 2 y nunca por debajo de 10 para que esto no ocurra. Pero también se da que un exceso de potasio (K) provoca una menor absorción de Ca y Mg. Particularmente con el magnesio (Mg), un exceso de potasio (K) provoca una reducción considerable de magnesio (Mg) en las hojas y en las raíces de cultivos como el tomate o pimiento. Por tanto, podemos decir que la relación existente entre estos tres elementos potasio (K), calcio (Ca) y magnesio (Mg) es de carácter antagónico.

La absorción de magnesio (Mg) por parte de las plantas es, en general, en menor cantidad que el calcio (Ca) y el potasio (K) cuando estos están en exceso en la solución nutritiva. Pero no solo la absorción de magnesio (Mg) por las raíces se ve disminuida, sino también su transporte hacia las partes superiores de la planta. La pobre habilidad que tienen las raíces de absorber magnesio (Mg) en relación con el potasio (K) puede deberse a la falta de mecanismos especiales de absorción que transporta el magnesio (Mg) a través de la membrana plasmática, que se ve seriamente afectada por el exceso de potasio (K) que compite con él. Pero, el caso contrario también ocurre, la absorción de magnesio (Mg) es mayor cuando en la solución nutritiva de soja hay una deficiencia de potasio (K) y en tomate una deficiencia de calcio (Ca), lo que evidencia que la relación antagónica entre Mg, K y Ca se da tanto por excesos como por deficiencias (Legget y Gilbert, 1969; Hall, 1971).

También la interacción entre el Ca y Mg (Ca/Mg) es muy importante tenerla en cuenta, porque tiene gran influencia sobre la estructura del suelo. El magnesio (Mg) tiende a favorecer la adhesión de las partículas del suelo, mientras que el calcio (Ca) tiende a mejorar la aireación de este. De forma que, si el ratio Ca/Mg es muy bajo, el suelo se vuelve permeable ya que el Mg ocupará la mayor parte del complejo de cambio, lo que producirá una disminución en la infiltración del suelo y un menor desarrollo del cultivo. Por eso, la relación Ca/Mg suele ser siempre mayor de 1.

Por otro lado, los frutos y tejidos de almacenamiento que son altamente dependientes del suministro de nutrientes por el floema suelen tener los niveles de Mg y K más altos que el calcio (Ca), ya que tanto el Mg como el potasio (K) son muy móviles por el floema en la planta y van desde las partes viejas a las jóvenes, mientras que el calcio (Ca) es poco móvil por el floema y tiende a acumularse en los tejidos viejos.

En la tabla siguiente se detallan los valores de las relaciones entre Ca/K y Mg/K, así como la relación entre los tres elementos Ca+Mg/K, que están ampliamente aceptados por los científicos, para valorar si existirá carencia o no de alguno de estos elementos en el cultivo.

Fig.7: Valoración de la deficiencia de K y Mg en función de la relación que tengan entre ellos y con el Ca.

6. Bibliografía

1. Christenson, D.R. y Doll, E.C., 1973. Release of magnesium from soil clay and silt fractions during cropping. Soil Sci., 116: 59-63.
2. Grimme, H., Von Braunschweig, L.C. y Nemeth, K., 1974. (G) Potassium, calcium and magnesium interactions as related to cation uptake and yield. Forsch. Sonderh., 30(2):93-100.
   
3. Grimme, H., 1983. Aluminium induced magnesium deficiency in oats. Pflanzenernahr. Bodenk., 146: 666-676.
   
4. Hall, D.A., 1971. The influence of varied calcium nutrition on the growth and ionic composition of plants. D. Thesis. University of leeds.
   
5. Kaila, A., 1967. Potassium status in different particle size fractions of some Finnish soils. Sci. Agric. Soc. Finland., 39: 45-56.
   
6. Legget, J.E. y Gilbert, W.A., 1969. Magnesium uptake by soybeans. Plant Physiol., 44: 1182-1186.
   
7. Penny, M. G. y Bowling, D. J. F., 1974. A study of potassium gradients in the epidermis of intact leaves of Commelina communis L. in relation to stomatal opening. Planta, 119: 17-25.

Autor: Dpto. Agronomía Infoagro