Interacciones entre los nutrientes de las plantas: una comprensión profunda

Las interacciones entre los nutrientes de las plantas ocurren cuando un nutriente influye en la absorción, disponibilidad o utilización de otro en el sistema suelo-planta. Estas relaciones pueden ser sinérgicas, lo que mejora la eficiencia del uso de los nutrientes y el rendimiento de los cultivos, o antagónicas, lo que limita la absorción. Comprender estas interacciones ayuda a los productores a optimizar las estrategias de fertilización y a mantener una nutrición equilibrada de las plantas.

Introducción

Las plantas necesitan un equilibrio de macronutrientes (por ejemplo, N, P, K, Ca, S, Mg) y micronutrientes (Fe, Zn, Cu, Mn, B, Mo, etc.) para crecer. (Kumar y otros, 2021). Las «interacciones» de nutrientes se producen cuando un elemento influye en la absorción o el uso de otro. (Rietra y otros, 2017). Estas interacciones pueden ser sinérgicas o antagónicas. Por ejemplo, la aplicación conjunta de N y K a menudo aumenta el rendimiento más que cualquiera de los dos por sí solo (sinergia). Por el contrario, un exceso de un catión (como Zn2+ o Mg2+) puede inhibir la absorción de otro (antagonismo). En general, la mayoría de los pares de macronutrientes (N-P, N-K, etc.) muestran efectos sinérgicos sobre el rendimiento y la absorción, mientras que muchos cationes divalentes (Ca, Mg, Fe, Mn, Zn, Cu) suelen antagonizarse entre sí porque compiten por las mismas vías de transporte (Rietra et al., 2017).

Eficiencia en el uso de nutrientes (NUE) en la producción de cultivos

Plantas» eficiencia en el uso de nutrientes (NUE) se ve muy afectado por los componentes fisiológicos y genéticos y su efecto en la capacidad de las plantas para absorber y utilizar nutrientes en diferentes condiciones ambientales (Nieves-Cordones et al., 2020). La determinación del NUE puede ser beneficiosa para distinguir especies, genotipos y cultivares de plantas por su capacidad de absorber y asimilar nutrientes para maximizar la producción de materia seca y rendimiento. NUE se compone de tres mecanismos de eficiencia:

1. Eficiencia de absorción: la absorción del suelo, la cinética de entrada y la velocidad de entrada en las raíces, el transporte radial (según los parámetros de las raíces por longitud o peso), la absorción también se correlaciona con las cantidades particulares de nutrientes presentes en el suelo o que se aplicaron,
2. Eficiencia de incorporación: transporte hasta el brote y las hojas (según los parámetros del brote), y
3. Eficiencia de utilización: en función de la removilización y de los parámetros de toda la planta. La planta NUE puede definirse como el rendimiento económico máximo de materia seca producida por unidad de un nutriente aplicado o una unidad de ese nutriente absorbida (Baligar, V.C y Fageria, N.K, 2015).

Las interacciones entre los nutrientes afectan profundamente a la NUE. La fertilización sinérgica, que proporciona nutrientes complementarios, por lo general aumenta la NUE general. Por ejemplo, la combinación de N con K permitirá rendimientos similares con menos fertilizante nitrogenado, lo que aumentará de manera efectiva la eficiencia en el uso del N (Rietra et al., 2017). En la práctica, una NPK equilibrada (con micronutrientes) significa que cada unidad de N, P o K aplicada se utiliza más plenamente en el crecimiento de las plantas y se pierde menos por lixiviación o desnitrificación. Por el contrario, un desequilibrio grave (por ejemplo, niveles muy altos de N sin K) puede disminuir la NUE porque la falta de nutrientes limita el rendimiento. La mejora de la NUE en los cultivos, por lo tanto, depende de la gestión de estas interacciones. Garantizar que todos los elementos necesarios estén suficientemente disponibles sin ser excesivos permite a las plantas lograr altos rendimientos con menos fertilizante.

Por ejemplo, el bajo contenido de azufre (S) puede limitar la síntesis de proteínas incluso si el N es abundante, por lo que la aplicación conjunta de S con N a menudo aumenta la NUE.

Interacciones entre macronutrientes (N, P, K)

El nitrógeno (N), el fósforo (P) y el potasio (K) suelen trabajar juntos en el metabolismo de las plantas, y su disponibilidad puede afectar la absorción y el uso de los demás. Por ejemplo, una cantidad suficiente de N mejora la adquisición de P. Por el contrario, la deficiencia de P puede inhibir la asimilación de N. Esta sinergia entre el N y el P significa que los cultivos a los que se les suministra tanto N como P suelen producir rendimientos más altos que cuando se les administra cualquiera de los dos nutrientes por separado. Del mismo modo, las interacciones entre el N y el K son generalmente positivas: la aplicación de fertilizantes tanto de N como de K generalmente produce mayores rendimientos y una mejor eficiencia en el uso del N en comparación con el N solo (Rietra et al., 2017).

La interacción de K y N está históricamente bien documentada, con experimentos que comenzaron en 1852 en la estación de Rothamsted, Reino Unido (Ranade-Malvi, 2011). Algunas de las interacciones que afectan la respuesta de los cultivos a un nutriente como el K son factores de calidad como la forma del fertilizante, el método, la fecha de aplicación, la variedad de cultivos y más. La aparición de tales interacciones puede provocar cambios en la forma de utilizar los fertilizantes K. La interacción más importante es con variables cuantitativas, como el nivel de otros nutrientes aplicados, la tasa de riego, el espaciamiento entre plantas, etc. Entre estas, la interacción entre el K y otros nutrientes, en particular el N, es la más importante (Loue, 1980).

Otra función importante de la aplicación del K podría ser mejorar aún más la actividad de la enzima del metabolismo del N (Hu, W. et al., 2016; Zahoor et al., 2017). La importancia de la interacción entre el N-K y la forma de gestionarla está aumentando debido al mayor rendimiento de los cultivos, al aumento de la intensidad de los cultivos y al considerable agotamiento del K en los suelos cultivados (Aulakh y Malhi, 2005).

Los cultivos con altos requerimientos de K suelen mostrar fuertes interacciones de N-K (Loue, A., 1980; Singh, M, 1992). Las plantas absorben el N en forma catiónica (NH₄⁺) o aniónica (NO₃^–). Esto crea una opción única de interacciones anión-catión-catión-catión con K. La mayoría de los hallazgos han demostrado que el K no compite con el NH₄⁺ por la absorción, sino que aumenta la asimilación del NH₄⁺ en las plantas y evita la posible toxicidad del NH4+ (Aulakh y Malhi, 2005).

Mengel y otros (1976) determinaron que es improbable que el K compita con el NH₄⁺ por los sitios de unión selectivos durante el proceso de absorción. Para leer más específicamente sobre las interacciones N-K, consulte Perelman et al., 2021.

Interacciones sinérgicas y complementarias de nutrientes en las plantas

1. Interacciones entre N y P: Un experimento de campo reciente a largo plazo con varias especies descubrió que, a menudo, las plantas muestran una colimitación por parte del N y el P. Esto significa que, si se combinan ambos, se produce una respuesta de crecimiento más fuerte que si se combinan ambos por sí solos. Los procesos de adquisición de N y P de las plantas están fuertemente interrelacionados, y la fertilización combinada de N y P debe tenerse en cuenta en las recomendaciones de fertilizantes (Spohn, 2025).
2. Interacciones entre N y K: una revisión reciente sobre las interacciones entre N y K mostró que un suministro externo adecuado de K mejora la absorción y la translocación del nitrato (NO), la principal forma de N, de las raíces a los brotes, porque el K a menudo actúa como un contraión del NO en el transporte del xilema y el floema. En caso de deficiencia de K, la translocación del NO₂ se ve alterada, lo que reduce la eficiencia del uso del N (Cao et al., 2025).
3. Interacciones entre P y K: Liu et al., (2024) demostraron que, en el cultivo de arroz en hidroponía, un suministro suficiente de P y K, en comparación con un suministro bajo, mejoraba significativamente el crecimiento de las raíces, la morfología de las raíces, la absorción de N, la eficiencia de utilización del N y el metabolismo del N fotosintético (enzimas, asimilación). Esto demuestra que la disponibilidad de P y K puede aumentar indirectamente la absorción y la utilización de N. Los experimentos de fertilización a largo plazo mostraron que la aplicación de N, P y K juntos, en comparación con mezclas de un solo nutriente o duales, resultó en una mayor absorción de K y productividad general del cultivo (Arbačauskas et al., 2023).

N, P y K a menudo funcionan de manera complementaria. El suministro sucesivo o combinado puede conducir a una absorción y un uso más eficientes del N, a una mejor biomasa, al desarrollo de las raíces y al rendimiento, especialmente cuando las plantas aún no están saturadas con un nutriente. La fertilización balanceada (las tres) a menudo supera a la fertilización con un solo nutriente o con dos nutrientes.

Interacciones antagónicas y limitantes entre nutrientes en las plantas

1. Los niveles bajos de K en el suelo pueden limitar la respuesta al N: cuando se aplican grandes cantidades de N cuando el K intercambiable del suelo es deficiente, se produce un NUE deficiente y una respuesta de rendimiento limitada porque, sin suficiente K, la planta no puede mantener el mayor contenido de agua, el equilibrio osmótico y la translocación de NO3- necesarios para la utilización del N (Perelman et al., 2021).
2. Un suministro elevado de K puede suprimir el equilibrio entre otros cationes y nutrientes: algunos estudios informan que el aumento de K puede afectar negativamente a la absorción de otros nutrientes, especialmente los cationes divalentes como el Mg y el Ca, lo que puede afectar indirectamente a la nutrición general o aumentar el riesgo de
   deficiencias de nutrientes secundarios. Por ejemplo, en un estudio hidropónico de plantas no cultivadas, el aumento del K disminuyó significativamente la absorción de NHy redujo la acumulación de otros cationes (Ca, Mg) (Tzortzakis et al., 2025).
3. Los ratios de NPK son importantes: el exceso de suministro de uno puede agotar a los demás. En estudios a largo plazo, la aplicación de solo N (sin equilibrio entre P y K) resultó en una menor disponibilidad de K en el suelo y una menor absorción de K con el tiempo (Arbačauskas et al., 2023).

Base fisiológica y mecanicista de las interacciones de NPK

Comprender las interacciones entre los nutrientes a un nivel mecanicista ayuda a explicar por qué los desequilibrios de los fertilizantes provocan una mala eficiencia o toxicidad. Algunos puntos clave:

• Cotransporte y contraiones de iones: especialmente para el N y el K, cuando las plantas absorben nitrato (NO), El K+ actúa a menudo como un contraión para mantener el equilibrio de carga a medida que los nitratos se transportan a través de xilema/floema. Por lo tanto, una cantidad adecuada de K+ externa contribuye a la absorción y translocación eficientes del NO₂.
  En condiciones de bajo contenido de K, la carga de NO₂ en el xilema se ve afectada, lo que reduce la absorción de N y utilización (Cao et al., 2025).
• Morfología de las raíces y superficie de absorción: los niveles adecuados de P y K fomentan un mejor desarrollo de las raíces (por ejemplo, raíces más largas, mejor densidad de raíces), lo que amplía el área de la superficie de la raíz y mejora capacidad de absorción de nutrientes (para N, P, K). En un estudio sobre arroz, el P+K mejoró la longitud de la raízel peso y la salud general de las raíces, lo que a su vez mejoró la absorción de N y la eficiencia en el uso del N (Liu et. col., 2024).
• Enzimas de fotosíntesis y asimilación: la disponibilidad de P y K influye en la fisiología de las hojas: la insuficiencia de P o K reduce el contenido de clorofila, la actividad del fotosistema II y la síntesis de ATP, lo que reduce la fotosíntesis; esto reduce la energía disponible para la asimilación (p. ej., nitrógeno asimilación en aminoácidos y proteínas), lo que reduce la eficiencia del uso del nitrógeno (El-Mageed y otros, 2023; Liu y otros, 2024).
• Redes interconectadas de señalización y transporte: la investigación en plantas modelo muestra que la absorción y las vías de señalización para K y P (y N) están interconectadas. Por ejemplo, ciertos transportadores y las proteínas reguladoras coordinan la absorción de K y P, lo que significa que la deficiencia o abundancia en una puede influir en la regulación de la otra (Fan et al., 2021).

Nutrientes secundarios (Ca, Mg, S) y sus interacciones con los macronutrientes

Los nutrientes secundarios (meso) calcio (Ca) , el magnesio (Mg) y el azufre (S) también interactúan fuertemente entre sí y con el NPK. Químicamente, el K+, el Ca2+ y el Mg2+ son todos cationes absorbidos por los canales iónicos de las raíces, por lo que un exceso de uno a menudo inhibe a otro. Los estudios experimentales en hidroponía muestran que el exceso de Ca inhibe la absorción de Mg y el exceso de K inhibe la absorción de Ca (Palani, 2019; Rietra et al., 2017).

De manera similar, las pruebas de suelo y la experiencia agronómica informan que la fertilización con alto contenido de K reduce la disponibilidad de Mg de las plantas, mientras que el exceso de Mg puede hacer que el K esté menos disponible (Xie et al., 2021).

El Ca y el Mg pueden antagonizarse entre sí; el exceso de Ca también impide la absorción de Mg. Estas interacciones catiónicas se producen porque los nutrientes comparten transportadores y sitios de unión similares en las membranas radiculares (Jakobsen, 1993).

El nitrógeno y el azufre interactúan a través de sus funciones en la síntesis de aminoácidos y proteínas. La deficiencia de S limita la síntesis de cisteína y metionina, lo que restringe la utilización de N en las proteínas; por el contrario, la alta demanda de N aumenta la absorción de S. (Los detalles mecanicistas de la corregulación N-S son complejos e implican cambios en las reservas de aminoácidos y la señalización de las raíces). En resumen, fertilización equilibrada con N y S se sabe que mejora el rendimiento proteico y la NUE en muchos cultivos.

Interacciones entre macronutrientes y micronutrientes

Las macros también afectan la absorción de micronutrientes. Un caso clásico es el antagonismo entre P y Zn. El exceso de P en el suelo puede inducir una deficiencia de Zn. Un estudio de campo mostró que la concentración de Zn en el grano de trigo disminuyó a medida que se aplicaba más fertilizante con P. Los niveles altos de P tienden a precipitar o inmovilizar el Zn, especialmente en suelos alcalinos, por lo que las plantas absorben menos Zn. Del mismo modo, la aplicación de niveles altos de N, especialmente en forma de amonio, puede acidificar la rizosfera y aumentar transitoriamente la disponibilidad de Fe, Mn y otros micros catiónicos, mientras que el nitrato (alcalinizante) puede disminuirla (Rietra et al., 2017).

Muchos micronutrientes son cationes que compiten entre sí y con el Ca/Mg. Por ejemplo, Fe, Mn, Zn, Cu y Ca utilizan transportadores superpuestos (familias ZIP, NRAMP, COPT, etc.). Los estudios muestran que el antagonismo es común entre estos cationes divalentes (Rietra et al., 2017).

Por ejemplo, un tratamiento combinado de Zn+Mg en el trigo produjo una respuesta de crecimiento inferior a la esperada, lo que implica un efecto antagónico. Del mismo modo, el exceso de Zn puede regular a la baja el transportador de hierro IRT1 en las raíces, provocando una deficiencia de Fe (Kumar et al., 2021).

En general, rara vez se producen sinergias entre Fe, Mn, Zn, Cu, Ca o Mg. Rietra et al., (2017) señalan que la mayoría de las interacciones antagónicas involucran a estos cationes, presumiblemente porque compiten por los mecanismos de absorción. Existe cierta interferencia sinérgica entre los macronutrientes y los micronutrientes; por ejemplo, una cantidad adecuada de N a menudo mejora la absorción de Fe y Zn indirectamente al promover el crecimiento de las raíces y la exudación de ácidos orgánicos. Una cantidad adecuada de P puede aumentar el desarrollo de las raíces y las micorrizas y, a veces, mejorar la absorción de micronutrientes. Estos efectos positivos suelen ser condicionales, por ejemplo, solo cuando un micronutriente no es gravemente deficiente. En general, la absorción de nutrientes en las plantas está regulada por redes moleculares complejas (transportadores, quelantes, vías de señalización, etc.), muchas de las cuales responden a múltiples señales de nutrientes. Por ejemplo, el factor de transcripción PHR1 vincula la homeostasis del N, P, S, Fe y Zn, y transportadores específicos (por ejemplo, NRT1.1B-SPX4) vinculan la señalización del N a la captación del P. Estos mecanismos ayudan a las plantas a coordinarse la adquisición de nutrientes en condiciones variables (Kumar et al., 2021).

Bibliografía

• Arbačauskas, J., Vaišvila, Z. J., Staugaitis, G., Žičkienė, L., Masevičienė, A. y Šumskis, D. (2023). La influencia de las tasas de fertilizantes minerales NPK en la dinámica del potasio en el suelo: datos de una planta agrícola a largo plazo, Experimento de fertilización. Plantas, 12 (21), 3700. https://doi.org/10.3390/plants12213700
• Aulakh, MS y Malhi, S. S. (2005). Interacciones del nitrógeno con otros nutrientes y agua: efecto sobre el rendimiento de los cultivos y calidad, eficiencia en el uso de nutrientes, secuestro de carbono y contaminación ambiental. Avances en agronomía, 4,09—341 ,86
• Baligar, V. C. y Fageria, N. K. (2015). Eficiencia en el uso de nutrientes en las plantas: una visión general. En la eficiencia del uso de nutrientes: De lo básico a lo avanzado (págs. 1—14). Springer.
• Blair, G. (1993). Eficiencia de nutrientes: ¿Qué queremos decir realmente? En Aspectos genéticos de la nutrición mineral de las plantas. Avances en las ciencias de las plantas y el suelo (vol. 50). Springer.
• Cao, W., Sun, H., Shao, C., Wang, Y., Zhu, J., Long, H., Geng, X. y Zhang, Y. (2025). Avances en el estudio de la nutrición de las plantas con nitrógeno y potasio y sus mecanismos de interacción. Horticultura, 11 (8), 930. https://doi.org/10.3390/horticulturae11080930
• El-Mageed, T.A.A., Semida, W.M., Abdou, N.M., y El-Mageed, S.A.A. (2023). Efectos de acoplamiento del potasio
  Tasa de fertilización y tiempo de aplicación en el crecimiento y rendimiento de grano del trigo (Triticum aestivum L.) Plantas cultivadas bajo suelo salino contaminado con Cd. Revista de ciencia del suelo y nutrición vegetal, 23 (1), 1070—1084. https://doi.org/10.1007/s42729-022-01104-3
• Fan, X., Zhou, X., Chen, H., Tang, M. y Xie, X. (2021). Conversaciones cruzadas entre la absorción de macro y micronutrientes y señalización en plantas. Fronteras en la ciencia de las plantas, 12, 663477. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.663477
• Gerloff, G. C. (1987). Detección de plantas intactas para determinar la tolerancia al estrés por deficiencia de nutrientes. Suelo vegetal, 99, 3—16. https://doi.org/10.1007/BF02370149
• Hu, W., Zhao, W, Yang, J, Oosterhuis, DM, Loka, D.A y Zhou, Z. (2016). Relación entre el potasio fertilización y metabolismo del nitrógeno en la hoja que subtiende la cápsula de algodón (Gossypium hirsutum L.) durante el etapa de desarrollo de la cápsula. Fisiología y bioquímica de las plantas, 10, 113—123.
• Jakobsen, S. T. (1993). Interacción entre los nutrientes de las plantas: III. Antagonismo entre potasio, magnesio y calcio. Acta Agriculturae Scandinavica, Sección B: Ciencias del suelo y las plantas, 43 (1), 1—5. https://doi.org/10.1080/09064719309410223
• Kumar, S., Kumar, S. y Mohapatra, T. (2021). Interacción entre macronutrientes y micronutrientes en las plantas. Fronteras en la ciencia de las plantas, 12, 665583. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.665583
• Liu, Y., Gao, J., Zhong, M., Chen, L. y Zhang, W. (2024). Efectos del suministro de fósforo y potasio en metabolismo fotosintético del nitrógeno, absorción de nitrógeno y utilización de nitrógeno del arroz hidropónico. Agronomía, 14 (8), 1726. https://doi.org/10.3390/agronomy14081726
• Loue, A. (1980). La interacción del potasio con otros factores de crecimiento, particularmente con otros nutrientes. 1er Congreso. Int. Potash Inst (págs. 67-93). Instituto Internacional de Potash.
• Mengel, K, Viro, M y Hehl, G. (1976). Efecto del potasio en la absorción e incorporación del nitrógeno amónico de arroz. Planta y suelo, 44 (3), 547—558.
• Nieves-Cordones, M., Rubio, F. y Santa María, G. E. (2020). Editorial: Eficiencia en el uso de nutrientes en las plantas: un Enfoque integrador. Fronteras en la ciencia de las plantas, 11, 623976. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.623976
• Palani, V. (2019). Interacciones sinérgicas y antagónicas del calcio con otros nutrientes en el suelo y las plantas. Revista electrónica SSRN. https://doi.org/10.2139/ssrn.3503225
• Perelman, A., Imas, P. y Bansal, S. K. (2021). Papel del potasio para mejorar la eficiencia del uso de nutrientes en Agricultura. En R. Bhatt, R. S. Meena y A. Hossain (editores), Input Use Efficiency for Food and Environmental Seguridad (págs. 397—420). Springer Nature Singapur. https://doi.org/10.1007/978-981-16-5199-1_13
• Ranade-Malvi, U. (2011). Interacción de los micronutrientes con los principales nutrientes, con especial referencia al potasio.
• Rietra, R. P. J., Heinen, M., Dimkpa, C. O. y Bindraban, P. S. (2017). Efectos del antagonismo de los nutrientes y Sinergia en el rendimiento y la eficiencia del uso de fertilizantes. Comunicaciones sobre ciencia del suelo y análisis de plantas, 48 (16), 1895—1920. https://doi.org/10.1080/00103624.2017.1407429
• Singh, M. (1992). La interacción nitrógeno-potasio y su manejo. En la gestión de nutrientes Interacciones en la agricultura. Organización de consulta y desarrollo de fertilizantes.
• Spohn, M. (2025). Interacciones del nitrógeno y el fósforo en la nutrición de las plantas: análisis de un campo de 60 años experimento. Planta y suelo, 510 (1—2), 275—289. https://doi.org/10.1007/s11104-024-06920-3
• Tzortzakis, N., Neofytou, G. y Chrysargyris, A. (2025). Explorando el efecto del nitrógeno, el fósforo y Tasas de potasio de la solución nutritiva sobre el crecimiento y la calidad del cardo lechero común (Sonchus oleraceus) L.) Cultivado hidropónicamente. Revista de ciencia del suelo y nutrición vegetal, 25 (3), 7946—7960. https://doi.org/10.1007/s42729-025-02644-0
• Xie, K., Cakmak, I., Wang, S., Zhang, F. y Guo, S. (2021). Interacciones sinérgicas y antagónicas entre potasio y magnesio en plantas superiores. El diario de la cosecha, 9 (2), 249—256.
  https://doi.org/10.1016/j.cj.2020.10.005
• Zahoor, R., Zhao, W., Abid, M., Dong, H. y Zhou, Z. (2017). La aplicación de potasio regula el nitrógeno metabolismo y ajuste osmótico en hojas funcionales de algodón (Gossypium hirsutum L.) sometidas a estrés por sequía. Revista de fisiología vegetal, 215, 30—38.  https://doi.org/10.1016/j.jplph.2017.05.001