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Los quelatos de microelementos

La nutrición vegetal es el proceso mediante el cual la planta absorbe del medio que le rodea las sustancias necesarias para llevar a cabo su metabolismo y en consecuencia, crecer y desarrollarse.

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LOS QUELATOS DE MICROELEMENTOS

1. Introducción.
2. Los microelementos.
2.1. Microelementos en el sistema suelo-planta.
2.1.1. Estados de los microelementos fertilizantes en los suelos.
2.1.2. Factores que afectan a la asimilación de microelementos.
3. La fertilización con microelementos.
3.1. Movimientos de los microelementos hacia las raíces y absorción.
3.2. Extracciones de microelementos por los cultivos.
3.2.1. Contenido de microelementos en las plantas.
3.2.2. Métodos de diagnóstico de la nutrición de las plantas con microelementos.
3.3. Toxicidades.
3.4. Fertilización con microelementos.
3.4.1. Fuente y forma química de los microelementos.
3.4.2. Métodos de aporte de microelementos al cultivo.
4. Los quelatos de microelementos.
4.1. Los quelatos de síntesis.
4.2. Agentes quelatantes utilizados en la agricultura.
4.3. Propiedades químicas de los quelatos.
4.3.1. Estequiometría.
4.1.2. Constantes de estabilidad.
4.1.3. Orden de quelatación.
4.1.4. Fuerza de quelatación.
4.4. Necesidad de la quelatación de los elementos nutritivos.
4.5. Quelatación de los distintos iones metálicos.
4.5.1. Quelatación de microelementos.
4.5.2. Quelatación de macroelementos secundarios.

1. INTRODUCCIÓN.

La nutrición vegetal es el proceso mediante el cual la planta absorbe del medio que le rodea las sustancias necesarias para llevar a cabo su metabolismo y en consecuencia, crecer y desarrollarse.

Los elementos esenciales para las plantas superiores, como se recoge en tabla 1, son el hidrógeno (H), carbono (C), oxígeno (O), nitrógeno (N), potasio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg), fósforo (P), azufre (S), cloro (Cl), boro (B), hierro (Fe), manganeso (Mn), Zinc (Zn), cobre (Cu) y molibdeno (Mo). A estos podrían añadirse algunos otros, tales como el sodio (Na), silicio (Si), cobalto (Co) y selenio (Se), que sólo son esenciales para algunas especies.

Tabla 1. Concentraciones de los elementos esenciales aceptables para la mayoría de las plantas.
Elemento Símbolo Forma disponible Peso atómico ppm Concentración en tejido seco (%) Número relativo de átomos comparados con molibdeno (Mn)
Hidrógeno H H2O 1,01 60.000 6 60.000.000
Carbono C CO2 12,01 450.000 45 35.000.000
Oxígeno O O2, H2O 16,00 450.000 45 30.000.000
Nitrógeno N NO3-, NH4+ 14,01 15.000 1,5 1.000.000
Potasio K K+ 39,10 10.000 1,0 250.000
Calcio Ca Ca++ 40,08 5.000 0,5 125.000
Magnesio Mg Mg++ 24,32 2.000 0,2 80.000
Fósforo P H2PO4-
H2PO4=
30,98 2.000 0,2 60.000
Azufre S SO4= 32,07 1.000 0,1 30.000
Cloro Cl Cl- 35,46 100 0,01 3.000
Boro B BO3, B4O7- 10,82 20 0,002 2.000
Hierro Fe Fe+++, Fe++ 55,85 100 0,01 2.000
Manganeso Mn Mn++ 54,94 50 0,005 1.000
Zinc Zn Zn++ 65,38 20 0,002 300
Cobre Cu Cu++, Cu+ 63,54 6 0,0006 100
Molibdeno Mo MoO4- 95,95 0,1 0,00001 1

De los 16 elementos nutritivos, el hidrógeno (H), carbono (C) y oxígeno (O) se hallan libremente a disposición de la planta en el aire, en forma de agua (H2O), dióxido de carbono (CO2) y oxígeno (O2), de ahí que normalmente se consideren como elementos nutritivos o fertilizantes los restantes.

Los elementos nutritivos o fertilizantes se clasifican según la cantidad utilizada por la planta y la frecuencia con la que es necesaria su aportación al cultivo. Según este criterio podemos distinguir los siguientes grupos:

- Macroelementos: son aquellos elementos nutritivos absorbidos por la planta en mayores cantidades. En este grupo se incluye el nitrógeno (N), fósforo (P), potasio (K), azufre (S), calcio (Ca) y magnesio (Mg). Según su frecuencia de aplicación en los cultivos, se dividen en macroelementos primarios (N, P y K) y secundarios (S, Ca y Mg).
- Microelementos: son aquellos elementos nutritivos absorbidos por la planta en cantidades menores, incluyéndose en este grupo el hierro (Fe), cobre (Cu), zinc (Zn), manganeso (Mn), molibdeno (Mo) y boro (B).

2. LOS MICROELEMENTOS.

Para que los vegetales puedan cumplir su ciclo, es bien conocido que necesitan elementos minerales, algunos de ellos en cantidades tan pequeñas que se les denomina oligoelementos o más frecuentemente microelementos, siendo todos ellos indispensables para el desarrollo vegetal.

2.1. Microelementos en el sistema suelo-planta.

Las plantas cubren sus necesidades de agua y microelementos minerales a partir de la solución del suelo, siendo determinante el estudio de la relación suelo-planta.

2.1.1. Estados de los microelementos fertilizantes en los suelos.

Los microelementos se encuentran en el suelo bajo los siguientes estados:
- Solubilizados en agua: en la solución del suelo.
- Intercambiables: iones enlazados por cargas eléctricas de las partículas del suelo.
- Adsorbidos, quelatados o formando complejos: la mayoría de los microelementos son metales pesados, capaces de formar complejos con agentes complejantes o quelatantes de la materia orgánica del suelo.
- Minerales primarios: componentes de la roca madre.
- Minerales secundarios: en arcillas y óxidos metálicos insolubles.

Los tres primeros grupos constituyen la fracción de microelementos asimilables para las plantas, encontrándose en equilibrio, de forma que, un cambio en la concentración de uno de ellos conlleva una variación en las concentraciones de los otros. Los microelementos precipitados como el Fe y Mn en forma de óxidos, pueden representar cantidades notables, y constituyen una fracción que puede transformarse en asimilable. Los microelementos adsorbidos en la estructura cristalina de los minerales arcillosos o que son constituyentes propios de esta estructura, no son asimilables para las plantas.

2.1.2. Factores que afectan a la asimilación de microelementos.

Los principales factores que influyen sobre la asimilación de los microelementos son los siguientes:
- pH: tiene un gran efecto sobre la asimilación de los microelementos aportados por fertilización, de forma que un aumento de pH reduce la solubilidad y absorción de microelementos tales como el cobre (Cu), hierro (Fe), zinc (Zn) y muy marcadamente del manganeso (Mn), y sin embargo, aumenta la solubilidad y absorción del molibdeno (Mo).
- Materia orgánica: está dotada de propiedades complejantes para cationes y forma combinaciones con iones metálicos, como los quelatos, pudiendo estos ser mantenidos en estado asimilable, en condiciones de pH donde se formarían precipitados insolubles. Los compuestos orgánicos del suelo con poder quelatante son numerosos, encontrando sustancias bioquímicas provenientes de organismos vivos tales como ácidos orgánicos, polifenoles, aminoácidos, proteínas y polisacáridos, así como polímeros complejos como ácidos húmicos y fúlvicos. Los complejos solubles corresponden sobre todo a combinaciones con moléculas bioquímicas, tales como los ácidos orgánicos y ácidos fúlvicos. Los complejos insolubles intercambiables corresponden sobre todo a los ácidos húmicos.
- Textura: está estrechamente ligada con el contenido de microelementos asimilables del suelo. El valor del cociente entre microelementos solubles y microelementos totales disminuye a medida que aumenta el contenido de elementos gruesos en la textura del suelo.
- Actividad microbiana: depende de numerosos factores del suelo tales como el pH, materia orgánica, etc. Los microorganismos actúan sobre la asimilación de los microelementos, concretamente controlan las reacciones de óxido reducción del hierro (Fe) y manganeso (Mn) en el suelo. En ocasiones, los microorganismos del suelo compiten con el cultivo para la absorción de ciertos microelementos, un ejemplo de ello, es el caso del zinc (Zn) en los frutales.
- Condiciones climáticas: el contenido de microelementos en los tejidos de las plantas presenta importantes cambios estacionales causados por los efectos climáticos sobre la actividad de los microorganismos. El manganeso (Mn) es el elemento que presenta las variaciones estacionales más pronunciadas debido a la variación de las condiciones de óxido reducción inducidas por la actividad microbiana.
- Condiciones redox: intervienen principalmente en la asimilación de hierro (Fe) y manganeso (Mn). La pobre asimilación de estos elementos en medios con propiedades oxidantes se explica debido a la menor solubilidad de las formas trivalentes en comparación con las formas divalentes reducidas.
- Interacciones entre elementos nutritivos: las interacciones entre los elementos nutritivos y los microelementos, y de los microelementos entre sí, pueden dar lugar a carencias inducidas o a absorciones exacerbadas de alguno de ellos. De los tres macroelementos primarios (N, P y K), es el fósforo (P) el que presenta las interacciones más importantes con los oligoelementos, de manera que una fertilización fosfatada muy elevada puede provocar reducciones en la asimilación del hierro (Fe), cobre (Cu) y sobre todo del zinc (Zn), y aumentar la asimilación de boro (B) y molibdeno (Mo).

Tabla 2. Principales interacciones entre elementos nutritivos.
Elemento Efectos de los macroelementos Efectos de los otros microelementos
Hierro (Fe) Fósforo (P) negativo, Potasio (K) variable (más bien positivo) Manganeso (Mn), Cobre (Cu), Zinc (Zn), Molibdeno (Mo) más bien negativos, en orden decreciente
Manganeso (Mn) Hierro (Fe) muy negativo
Zinc (Zn) Fósforo (P) muy negativo, Nitrógeno (N) variable (efecto dilución negativo, depende forma N) Interferencia con el hierro (Fe) en la planta
Cobre (Cu) Nitrógeno (N) y Fósforo (P) negativos Zinc (Zn) un poco negativa
Boro (B ) Nitrógeno (N) negativo, Fósforo (P) positivo, Potasio (K) variable, Calcio (Ca) negativo Poco importantes, Manganeso (Mn) ligeramente positivo, deficiencia de Cobre (Cu) efecto negativo sobre Boro (B)
Molibdeno (Mo) Fósforo (P) positivo, Azufre (S) negativo Hierro (Fe) netamente negativo, Manganeso (Mn) y Cobre (Cu) negativos

3. LA FERTILIZACIÓN CON MICROELEMENTOS.

3.1. Movimientos de los microelementos hacia las raíces y absorción.

Los movimientos en el suelo de los microelementos hacia las raíces se realizan esencialmente por convección o mass-flow, es decir, por transferencia de un ión a través del agua generada por la succión radicular de las plantas, o bien por difusión, es decir, por el movimiento de iones desde puntos de fuerte concentración a otros de menor concentración.

Una vez que los microelementos han llegado a la superficie de pelos absorbentes de la raíz, si el microelemento está quelatado, la planta extrae el ión metálico de la molécula de quelato y lo absorbe, pudiendo realizarse dicha absorción por transporte activo (regulado por el metabolismo de la planta) a través de la membrana de las células del pelo absorbente, como es el caso de hierro (Fe), manganeso (Mn), cobre (Cu), zinc (Zn) y molibdeno (Mo) o por transporte pasivo (se realiza libremente al absorber el agua), como es el caso del boro (B).

3.2. Extracciones de microelementos por los cultivos.

Las extracciones de microelementos en los cultivos dependen del rendimiento o producción vegetal y del contenido de la materia seca en los microelementos.

3.2.1. Contenido de microelementos en las plantas.

El contenido de microelementos en las plantas varía a lo largo del ciclo de crecimiento y refleja las disponibilidades correspondientes de un suelo en microelementos asimilables.

La absorción de la mayor parte de los microelementos está influenciada por las interacciones con los demás elementos nutritivos. Por ejemplo, las interacciones P/Zn, Fe/Zn, Cu/Mo son fuertemente negativas.

En general, suelen distinguirse tres niveles de contenido en microelementos, deficiente o de carencia, normal o tóxico.

3.2.2. Métodos de diagnóstico de la nutrición de las plantas con microelementos.

Existen cuatro procedimientos de diagnóstico de carencias de microelementos:

Diagnóstico visual: las deficiencias o toxicidades de los micronutrientes se diagnostican por los síntomas que aparecen sobre las plantas. En la siguiente tabla se recogen las condiciones de suelo que favorecen las condiciones de cada micronutriente, así como los cultivos más sensibles.

Tabla 3. Condiciones de suelo que favorecen las condiciones de cada micronutriente.
Microelemento Condiciones del suelo que favorecen la deficiencia Cultivos sensibles Síntomas visuales de deficiencia
Hierro (Fe) Suelos calcáreos, pHelevado, suelos ricos en fósforo (P). Árboles frutales, viña, plantas ornamentales, soja, maiz, sorgo y judías. Clorosis internervial en hojas jóvenes.
Manganeso (Mn) Suelos arenosos, orgánicos y muy calcáreos. Cereales, soja, árboles frutales, hortalizas de hoja, remolacha y patata. Hojas jóvenes con coloración de verde pálido a amarillo. Decoloración entre los nervios.
Zinc (Zn) Arenas lavadas, pHelevado, suelos de cretas y suelos ricos en fósforo (P). Maíz, judías, diversas hortalizas, árboles frutales y cítricos. Hojas jóvenes con bandas decoloradas (amarillas o blancas), en la parte basal de la hoja.
Cobre (Cu) Suelos arenosos, orgánicos, calizos y pHelevado. Cereales, maíz, gramíneas forrajeras, alfalfa, trébol, árboles frutales y hortalizas. Hojas jóvenes con coloración amarillo pálido. Las puntas de las hojas viejas estan desecadas.
Boro (B) Suelos arenosos, pHelevado, suelos muy calcáreos y sequía. Remolacha, alfalfa, girasol, hortalizas, árboles frutales y viña. Decaimiento, tallos huecos, caída de flores y frutos estériles.
Molibdeno (Mo) Suelos ácidos y arenosos. Alfalfa, soja, colza, algunas hortalizas (coliflor, melón, pepino y guisante). Hojas amarillas en las leguminosas. Hojas alargadas y estrechas.

Cada uno de los micronutrientes anteriores presenta síntomas más o menos específicos y para un mismo microelemento hay frecuentemente unos síntomas generales comunes a todas las especies y otros particulares para ciertas especies, siendo importante que el observador esté familiarizado con una carencia determinada en un cierto cultivo.

Análisis de la planta: el objetivo del análisis de la planta es determinar, en presencia o ausencia de síntomas foliares, si un determinado micronutriente es un factor limitante del rendimiento del cultivo. La relación entre el crecimiento de la planta en función del contenido de un elemento nutritivo en un órgano, viene dado por la Figura 1.
Figura 1. Relación entre la producción y la concentración de un nutriente en la planta, en función de la cantidad de fertilizante aportado.

El análisis de plantas se basa en la determinación del nivel crítico que es el contenido de un elemento por encima del cual no se obtendrá respuesta a un aporte suplementario del elemento. Cualquier valor muy próximo por debajo del nivel crítico, supondría un estado de subcarencia, que afectaría a la producción aunque no aparecieran síntomas visuales de deficiencia. Con valores más inferiores se llegaría al nivel de carencia extrema con síntomas claramente visuales.

Análisis de suelo: determina las cantidades de micronutrientes considerados asimilables para las plantas. Con este método se pueden diferenciar suelos deficientes de los que no lo son y evaluar la probabilidad de obtener una respuesta positiva a un aporte de un determinado microelemento. La concentración de un micronutriente que separa los suelos deficientes de los no deficientes es el nivel crítico del suelo.

Experimentación: las experiencias de fertilización a pleno campo son la base para comprobar la eficacia de los diferentes métodos de análisis mediante la correlación estadística de los valores del análisis con la respuesta vegetal.

3.3. Toxicidades.

La mayor parte de los micronutrientes pueden resultar tóxicos para las plantas cuando se absorben en concentraciones excesivas que pueden ser, no mucho mayores que las concentraciones necesarias.

La toxicidad correspondiente a tasas enormemente altas de micronutrientes absorbidos, se da, en la mayoría de los casos, en condiciones de pH ácidas o muy ácidas.

Las situaciones más frecuentes de toxicidad de los distintos micronutrientes se recogen a continuación:
- Hierro (Fe): se dan pocos casos de toxicidad, salvo en arrozales.
- Manganeso (Mn): la toxicidad puede ser importante en suelos ácidos, concretamente con valores de pH inferiores a 6,5.
- Zinc (Zn): aunque es posible la toxicidad, es muy rara, dándose sólo en casos de suelos muy ricos en zinc (Zn) y contaminados.
- Cobre (Cu): la toxicidad es importante, estando ligada a tratamientos fitosanitarios asociados con una fuerte acidez del suelo, así como a suelos contaminados.
- Boro (B): la toxicidad es posible con una fertilización excesiva.
- Molibdeno (Mo): esta toxicidad es importante para los animales que ingieren las plantas.

3.4. Fertilización con microelementos.

Una vez diagnosticado el estado de carencia es conveniente corregir la misma de forma eficaz y rentable.

3.4.1. Fuente y forma química de los microelementos.

Las principales fuentes de microelementos son:
- Compuestos minerales: comprenden diversos minerales naturales, como los óxidos y las sales metálicas (nitratos, cloruros y sulfatos). Los sulfatos son los compuestos más utilizados, seguidos de los nitratos.
- Quelatos de síntesis: resultan de la combinación de un agente quelatante con iones metálicos. La estructura resultante preserva al ión metálico de la formación de compuestos insolubles con otros agentes, así como de la fijación por las arcillas del suelo. La estabilidad del enlace entre el quelato y el metal depende del agente quelatante, del metal quelado y de las condiciones fisicoquímicas del suelo. Los quelatos más utilizados son los de hierro (Fe) y manganeso (Mn).
- Complejos orgánicos naturales: existen diversos compuestos orgánicos naturales que se comportan químicamente como quelatos de síntesis, por ejemplo, los subproductos de la industria de la celulosa y de la madera son utilizados para acomplejar micronutrientes metálicos. Un ejemplo son los lignosulfonatos de hierro (Fe) y zinc (Zn).
- Micronutrientes fritados: son productos obtenidos por fusión a alta temperatura (1.200 ˚C) de materias primas diversas, tales como óxidos, bióxidos y sílicoaluminatos enfriados rápidamente (pasan de 1.200 ˚C a 60 ˚C en menos de un minuto) y molidos finamente. Estos productos son mezclas de micronutrientes de concentraciones muy variables. Son menos eficaces, pero su baja solubilidad puede ser una ventaja en suelos ligeros por minimizar las pérdidas por lavado y por tener un buen efecto residual.

3.4.2. Métodos de aporte de microelementos al cultivo.

Para la corrección de deficiencias en micronutrientes, los aportes se pueden realizar por aporte al suelo (fertirrigación o incorporación), por pulverización foliar, inyección, etc.

4. LOS QUELATOS DE MICROELEMENTOS.

4.1. Los quelatos de síntesis.

Los quelatos son complejos formados por la unión de un metal y un compuesto que contiene dos o más ligandos potenciales. La quelatación, por tanto, es la habilidad de un compuesto químico (agente quelatante) para formar una estructura en anillo con un ion metálico resultando un compuesto con propiedades químicas diferentes a las del metal original.
Figura 2. Configuración espacial de distintos quelatos de hierro.

La estructura del quelato preserva al ión metálico de la formación de compuestos insolubles con otros agentes, así como de su fijación por las arcillas del suelo. Los quelatos liberan iones metálicos lentamente y proveen a las plantas de un suministro continuo de microelementos sin alcanzar nunca las concentraciones tóxicas.

4.2. Agentes quelatantes utilizados en la agricultura.

Los principales agentes quelatantes que se utilizan en la agricultura pertenecen a los siguientes grupos químicos:

Tabla 4. Principales agentes quelatantes.
Agente quelatante Fórmula
EDTA (Ácido etilendiaminotetracético) C10H16N2
DPTA (Ácido dietilentriaminopentacético) C4H23O10N3

EDDHA
(Ácido etilendiamino-di-(o-hidroxifenil-acético)
C18H26O6N2

Ácido cítrico C6H8O7

Ácido glucónico C6H12O7

Ácido heptaglucónico C7H14O8



Los agentes quelatantes más empleados son los del ácido etilendiaminotetracético (EDTA), siendo muy comunes los quelatos de hierro (Fe), manganeso (Mn) y zinc (Zn). El quelato de ión férrico con EDTA es muy estable en soluciones moderadamente ácidas, en soluciones alcalinas es hidrolizado fácilmente a hidróxido férrico y a la sal de EDTA por lo que es inefectivo en suelos calcáreos. Por tanto, se puede emplear si el pH está comprendido entre 1 y 7.
Figura 3. Molécula ácido etilendiaminotetracético (EDTA).

El ácido etilendiamino-di(o-hidroxifenil-acético) (EDDHA) es poco efectivo como fuente de hierro en suelos ácidos, pero es uno de los quelatos más efectivos en suelos calcáreos.

Los citratos, sacaratos, gluconatos y heptagluconatos son agentes quelatantes efectivos para iones metálicos, utilizados a menudo para aplicar microelementos por vía foliar. El heptagluconato es particularmente efectivo como agente quelatante en soluciones alcalinas, aumentando dicha capacidad con el aumento pH en contraste del citrato y los EDTA y EDDHA que son menos efectivos a pH altos. Los heptagluconatos no son fitotóxicos y pueden ser utilizados en altas concentraciones, tanto por vía foliar como radicular.

4.3. Propiedades químicas de los quelatos.

4.1.1. Estequiometría.

La mayoría de los quelatos metálicos se forman en una proporción molar 1:1 entre el ión metálico y el agente quelatante, aunque en determinadas condiciones se forman complejos estables con una mayor proporción de ión metálico en relación al agente quelatante.

4.1.2. Constantes de estabilidad.

Los quelatos utilizados como fertilizantes deben tener suficiente estabilidad para impedir la formación de sales insolubles del ión metálico, pero han de ser lo suficientemente inestables para liberar lentamente los metales para que las plantas lo asimilen.

Sólo unos pocos agentes quelatantes tienen suficiente afinidad por los iones metálicos para formar complejos solubles, estables en las condiciones de los suelos agrícolas.

La formación de un quelato es una reacción de equilibrio, como la siguiente:

Metal + Agente quelatante ↔ Metal quelatado

La constante de equilibrio o estabilidad de la ecuación anterior se puede expresar como:


Como K usualmente es un número muy grande, es común expresarlo como Log K. Por tanto, otra forma de expresar el concepto anterior es a través de la siguiente expresión que establece la relación entre el ión metálico quelatado y el ión metálico libre:


Tabla 5. Constantes de estabilidad de los distintos quelatos.
Agente quelatante Log K
Hierro (Fe3+) Hierro (Fe2+) Zinc (Zn2+) Cobre (Cu2+) Manganeso (Mn2+) Calcio (Ca2+)
EDTA 25,0 14,27 14,87 18,70 13,81 11,0
EDDHA 33,9 14,3 16,8 23,94 - 7,20
HEEDTA 19,6 12,2 14,5 17,4 10,7 8,0
Citrato 11,2 4,8 4,86 5,90 3,70 4,68
Gluconato 37,2 1,0 1,70 36,6 - 1,21

Por tanto, los quelatos metálicos usados como fertilizantes de aplicación al suelo, deben tener una constante de estabilidad muy alta. En suelos calcáreos, la constante de estabilidad de los quelatos metálicos debe ser mayor que la constante de estabilidad para el calcio.

Las constantes de estabilidad de los quelatos han sido medidas usualmente para las condiciones óptimas, por lo que, cambiarán con las modificaciones del pH, pudiendo afectar esto a la forma en la que los complejos reaccionan. En la Figura 4, se muestra una gráfica con las constantes de estabilidad de un gran número de complejos.
Figura 4. Constantes de Estabilidad Condicional de los Quelatos de Metal-Citrato.

En general, los quelatos o no se forman o no son muy estables en condiciones de pH muy bajos (2-3) o muy altos (10-12).

4.1.3. Orden de quelatación.

Cuando en un sistema hay más de un metal presente, se formará primero el quelato cuya constante de estabilidad sea más grande, es decir, el metal con mayor contante de estabilidad desplaza a los metales con una constante de estabilidad menor.

4.1.4. Fuerza de quelatación.

La fortaleza de los agentes quelatantes se pueden clasificar de acuerdo a sus constantes de disociación:

Tabla 6. Fuerza de quelatación de agentes quelatantes.
Agente quelatante Fuerza de quelatación
EDTA Muy fuerte
DTPA Muy fuerte
Ácido glucónico Medio
Ácido cítrico Medio
Ácido heptaglucónico Medio

4.4. Necesidad de quelatación de elementos nutritivos.

En nutrición vegetal, la quelatación, se lleva a cabo para que los elementos que se desean incorporar a la planta no precipiten en el suelo ni en el medio extracelular, de manera que sean más asimilables por las plantas y se puedan agregar dosis más elevadas sin que estas sean fitotóxicas.

Micronutrientes tales como el hierro (Fe), y en menor proporción el zinc (Zn), el manganeso (Mn) y el cobre (Cu) son relativamente insolubles en las soluciones nutritivas en contacto con el suelo cuando se encuentran en forma de sales orgánicas (sulfatos, nitratos, cloruros, etc.), tendiendo a precipitar bajo la forma de hidróxido u otro tipo de óxidos con productos de solubilidad extremadamente bajos.

En la Tabla 7 puede verse la solubilidad en agua de algunas sales de los elementos metálicos no quelatados.

Tabla 7. Solubilidad de los principales compuestos inorgánicos de los elementos nutricionales presentes en el suelo.
Elemento Forma presente Solubilidad (g/L) Producto de solubilidad
Ca2+ Ca(OH)2 1,7
CaSO4·2H2O 4,3 · 10-1 6,1 · 10-5
CaSO4 2,1 6,1 · 10-5
CaCO3 1,3 · 10-1 1,2 · 10-8
Mg2+ MgCO3 9,7 · 10-1 2 · 10-4
Mg(OH)2 9 · 10-3 1,2 · 10-11
Fe2+ FeCO3 i 2,5 · 10-11
Fe(OH)2 6,7 · 10-3 3,2 · 10-14
Fe3+ Fe(OH)3 i 1,1 · 10-36
Mn2+ Mn(OH)2 1,9 · 10-2 4 · 10-14
MnCO3 6,5 · 10-2
Mn4+ MnO2 i
Cu2+ Cu(OH)2 I
CuCO3 I
Zn2+ Zn(OH)2 1,30 · 10-3 1,8 · 10-14
ZnCO3 1 · 10-4

Si observamos la tabla anterior se puede comprobar que para los compuestos de calcio (Ca) y magnesio (Mg), la solubilidad de las sales más insolubles como el hidróxido, el carbonato y el sulfato, es lo suficientemente alta y no requieren ser quelatados para mantenerse en solución. Por el contrario, la solubilidad de los compuestos formados por el hierro (Fe), el manganeso (Mn), el cobre (Cu) y en menor extensión el zinc (Zn) es bastante inferior, siendo adecuado en estos casos la ayuda de la quelatación para mantenerlos en solución en una concentración aceptable.

4.5. Quelatación de los distintos iones metálicos.

4.5.1. Quelatación de microelementos.

El hierro (Fe) es necesario añadirlo al suelo en forma de quelato, debido a la insolubilidad de los compuestos que se forman cuando este elemento se pone en el suelo en forma de sales simples. Cuando una sal de hierro se encuentra en contacto con el oxígeno del aire, tiende a oxidarse a Fe3+, y este, en un medio con un pH neutro, tiende a precipitar como hidróxido férrico (Fe(OH)3), extremadamente insoluble. Por tanto, el Fe3+ es mucho menos soluble que el Fe2+, de tal manera que cuando el suelo está bien aireado, el Fe2+ no quelatado se oxida a Fe3+, el cual precipita según la siguiente reacción:

2Fe3+ + 6OH- → 2Fe(OH)3→ Fe2O3 • 3H2O

De las dos formas del hierro, el Fe2+ es mucho más fácilmente absorbido por las raíces, de tal manera que la oxidación restringe severamente la disponibilidad de Fe2+. Por tanto, debido a la insolubilidad del hierro (Fe) en el suelo, es necesario aportarlo en forma de quelato.

En el caso del manganeso (Mn), para que pueda ser absorbido por las raíces de las plantas, debe encontrarse como Mn2+ o como quelato de manganeso. Al pH normal de la mayoría de los suelos (5,5-6,5), la mayor parte del manganeso se encuentra como MnO2, insoluble, por lo que este debe ser reducido y convertido a formas solubles para su asimilación. La quelatación del Mn2+ previene su reoxidación e incrementa la movilidad de manganeso reducido en la zona de la rizosfera, siendo la asimilación para las plantas, mucho más fácil que la asimilación de hierro.

El cobre (Cu) divalente, Cu2+, se liga fuertemente con los ácidos húmicos y fúlvicos, formando complejos con la materia orgánica. En la solución del suelo, hasta el 98 % del cobre se encuentra quelatado por compuestos orgánicos de bajo peso molecular (aminoácidos, ácidos fenólicos, ácidos polihidroxicarboxílicos, etc.). El complejo más simple del ión cobre es el formado con el ión amonio, Cu(NH3)++, el cual es un complejo de color azul oscuro extremadamente soluble. También con el ácido tartárico, el cobre forma un excelente quelato que puede mantenerse en solución en medios fuertemente alcalinos. En solución acuosa, el ion Cu2+ es absorbido más rápidamente que el cobre quelatado.

La concentración de zinc (Zn) depende de la composición del material parental y de la mineralogía del suelo, especialmente de la concentración de cuarzo, de manera que solamente una pequeña fracción del zinc está en forma intercambiable o soluble. Aproximadamente, la mitad del zinc disuelto está presente como catión zinc hidratado, siendo, por lo general, la absorción de este elemento un proceso relativamente fácil para las plantas.

4.5.2. Quelatación de macroelementos secundarios.

El calcio (Ca) es un elemento normalmente absorbido por las plantas en forma de Ca2+. No es tóxico aún a concentraciones muy altas, siendo además muy efectivo en la detoxificación de altas concentraciones de otros elementos en las plantas. Las sales solubles de calcio como el nitrato y el sulfato, son más económicas, en general, que los quelatos, de ahí que difícilmente se justifique la aplicación de un quelato de calcio por vía edáfica. Sin embargo, para uso foliar, a pesar de estar recomendados con éxito el nitrato y el cloruro de calcio, estos pueden causar quemaduras, en algunos tejidos muy sensibles a las sales, siendo, en estos casos, preferible el uso de quelatos o sales orgánicas de calcio (acetato, lactato de calcio, etc.).

El magnesio (Mg) es absorbido por las raíces de las plantas principalmente como Mg2+, el cual se encuentra en el suelo en forma de sales solubles como sulfato, nitrato y cloruro. No hay evidencias de la necesidad de que el magnesio deba estar quelatado para que pueda ser absorbido por las raíces de las plantas, ni tampoco de que la quelatación mejor su absorción.


Este artículo está clasificado en las categorías: Hortalizas, Cítricos, Olivicultura, Jardinería, Herbáceos, Viticultura, Semillas, Viveros

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