Nutrición foliar: ¿Todas las fuentes tienen la misma eficiencia?

1. Introducción

Con el descubrimiento en el siglo 19 de que los nutrientes pueden ser absorbidos por las hojas de las plantas (Mayer, 1874), la nutrición foliar se ha convertido en una estrategia importante destinada a mejorar la nutrición de los cultivos. A lo largo de los años, la nutrición foliar ha evolucionado junto con el desarrollo de nuevas tecnologías y actualmente, el suministro de nutrientes a través de la hoja se considera una técnica consolidada.
El éxito de la nutrición foliar depende de las tecnologías usadas en las fuentes y su interacción con factores ambientales y fisiológicos de la planta, y relacionados con la compatibilidad de la mezcla con otros ingredientes activos. Así, este boletín técnico busca sacar a la luz informaciones sobre las principales fuentes disponibles en el mercado y sus interacciones en el sistema productivo.

2. Fuentes de nutrientes para la nutrición foliar

2.1 Tipos de fuentes y su origen

Las fuentes de nutrientes para la nutrición de las hojas se pueden clasificar como inorgánicos, complejos orgánicos y quelatos sintéticos. Las fuentes inorgánicas son sales metálicas como sulfato, cloruro y nitrato (solubles en agua) y óxidos y carbonatos (insolubles o poco solubles en agua). Estas fuentes inorgánicas se pueden encontrar naturalmente en la naturaleza o producidas por la industria a través de la calcinación y/o acidulación. A partir de la Figura 1, es posible observar que para transformar una fuente inorgánica insoluble o de baja solubilidad (óxido) en una fuente inorgánica soluble en agua (sales metálicas), la roca necesita ser atacada con ácidos fuertes, es decir, para que se produzca la solubilización de un óxido, el medio debe ser ácido (pH bajo).

Figura 1. Solubilización de los óxidos en fuentes solubles (Sulfatos, Cloruros y Nitratos) usando ácido sulfúrico, ácido clorhídrico y ácido nítrico, respectivamente.

Los complejos orgánicos se producen por la reacción de sales metálicas con subproductos orgánicos de la industria de la celulosa, especialmente el lignosulfonato (LS). Como es de derivación orgánica, el lignosulfonato puede tener diferentes características físicas y/o químicas dependiendo del material usado en la industria de la celulosa y el método de extracción usado (Barbora, 2018; Benedicto et al., 2011), como se puede ver en la Tabla 1. La composición química de los LS presentados en la Tabla 1 es altamente variable, con un contenido de LS que varia entre 390 y 835 (unidad), lo que en consecuencia puede conferir diferentes estabilidades de unión con los nutrientes asociados y, principalmente, la posibilidad de incompatibilidad en el tanque.

Tabla 1. Características químicas de diferentes lignosulfonatos (LS). (Adaptado de Benedicto et al., 2011).

Como se señaló anteriormente, la variabilidad existente de los lignosulfonatos hace imposible determinar una constante de estabilidad única de este agente complejante con los micronutrientes (Tabla 2). Esta característica hace que el uso de este tipo de producto en la nutrición foliar sea riesgoso, ya que su mezcla con otros productos con alto Log K como el Glifosato puede proporcionar incompatibilidad con la mezcla de pulverización. ¿SABÍAS QUÉ? La constante de estabilidad del lignosulfonato con micronutrientes puede variar según la materia prima y el método de extracción usado (Barbora, 2018; Benedicto et al., 2011).

Tabla 2. Constante de estabilidad (Log K) entre diferentes agentes quelantes y micronutrientes (Clemens et al., 1990; Lundager Madsen et al., 1978).

A su vez, los quelatos sintéticos se originan a partir de la combinación de un agente quelante que contiene átomos donantes o grupos (ligantes) que pueden combinar con un ion metálico simple para formar una estructura cíclica llamada quelato. Si bien hay varios quelatos sintéticos, los más conocidos son los que se originan a partir del ácido etilendiaminotetraacético (EDTA).
Es importante tener en cuenta que cada fuente mencionada anteriormente tiene características distintas (solubilidad, tamaño molecular, carga eléctrica y punto de delicuescencia) que interfieren en la absorción, la translocación de nutrientes y, en consecuencia, la eficiencia de la nutrición foliar.

2.2 Solubilidad de las fuentes y absorción por las plantas
La solubilidad en agua de la fuente es un factor esencial para la absorción foliar, ya que la absorción se producirá solo cuando el nutriente se disuelva en una fase líquida (Fernández et al., 2013). La importancia de la solubilidad de la fuente usada en la nutrición foliar se evidencia en el estudio realizado por Li et al. (2019). En este estudio, los autores aplicaron dos soluciones en la superficie de una hoja, una que contenía una fuente soluble (ZnSO4) y la otra una fuente de baja solubilidad (óxido de Zn). Después de un cierto tiempo, la cantidad de Zn absorbida por las hojas se cuantificó usando microfluorescencia de rayos X (μ-XRF). Los resultados de este trabajo demuestran que las fuentes de mayor solubilidad aumentaron el contenido de Zn (colores más intensos) en el tejido foliar después de 3 horas (Figura 2A) y 3 días (Figura 3B). Los autores también observaron que las fuentes de baja solubilidad (óxido de Zn) incluso a escala nanométrica (tamaño inferior a 100 nm) fueron menos absorbidas que las fuentes de mayor solubilidad (ZnSO4) después de 6 y 24 horas de exposición (Figura 3).

Figura 2. Comparación de la absorción foliar de nano-ZnO y ZnSO4 después de la exposición durante 3 horas (A) o 3 días (B) (Adaptado de Li et al., 2019).

Figura 3. Comparación de la captación de Zn foliar entre diferentes fuentes usando la espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (ICP-MS). (Adaptado de Li et al., 2019). IMPORTANTE: La absorción foliar de Zn provenientes de fuentes solubles puede ser hasta 92 veces mayor que el Zn en forma de óxido nanoparticulado después de 6 horas de exposición (Li et al., 2019).

¿Sabías que? La legislación brasileña a través de la Instrucción Normativa N° 39, del 8 de agosto de 2018, permite el registro de fertilizantes con una suspensión concentrada de naturaleza física que contenga nutrientes de baja solubilidad en agua para aplicación foliar (MAPA 2018).
IMPORTANTE: Aunque no se indica la fuente usada en la etiqueta del producto, los productos con una alta concentración del nutriente y alta densidad generalmente provienen de fuentes insolubles como óxidos y carbonatos.

2.3 Tamaño molecular
También hay que tener en cuenta el tamaño de la molécula presente en el fertilizante foliar, ya que esta característica afecta a la posibilidad y velocidad de absorción cuticular. IMPORTANTE: Aunque es posible absorber partículas de hasta 2,4 nm a través de poros acuosos en la cutícula, y hasta 43 nn a través de los estomas (Eichert y Goldbach, 2008), las partículas más grandes se discriminan y no pueden ser absorbidas (Schreiber; Schönherr, 2009). En este sentido, Gomes et al. (2020) caracterizaron trece fertilizantes que contenían suspensiones concentradas (fuentes insolubles) comercializados en Brasil y observaron que el tamaño medio de partícula de estos fertilizantes era muy superior a 100 nm (Figura 4). Según estos mismos autores, la absorción foliar de estos fertilizantes es poco probable, ya que el tamaño de partícula es superior al límite de exclusión observado para las vías estomáticas y cuticulares (Gomes et al., 2020).

Figura 4. Imágenes de microscopía electrónica de barrido que resaltan el diámetro de las particulas de fertilizantes que contenian CuO (A), MnCO3 (B) y ZnO (C) (Adaptado de Gomes et al., 2020).

2.4 Carga eléctrica y translocación

Para que se produzca la penetración y translocación de nutrientes, deben pasar por la cutícula foliar que está cargada negativamente (Schönherr y Huber, 1977). De esta manera, las especies y aniones descargados pueden penetrar en la hoja y moverse dentro del tejido foliar más fácilmente de que los cationes cargados positivamente (Fernández et al., 2013). En este sentido, el nutriente quelatado (EDTA) que tiene su carga eléctrica neutralizada tiene una mayor capacidad de ser absorbido y translocado a otros órganos de la planta. Para verificar la importancia de la carga eléctrica, Tian et al. (2015) realizó un experimento para evaluar la translocación de Zn. En este estudio, los autores rociaron las hojas con Quelato de Zn (EDTA) y Sulfato de Zn. Después de un cierto tiempo, se recogieron muestras del tejido vascular donde no había pulverización y se determinó el contenido de Zn usando microfluorescencia de rayos X (μ-XRF). Los autores observaron una mayor concentración de Zn en el haz vascular del pecíolo (región de color más rojo) con Quelato de Zn (EDTA) con relación al Sulfato de Zn (Figura 5). Estos resultados muestran la mayor capacidad de translocación de los nutrientes en forma de quelato (EDTA) con relación a otras fuentes.

Figura 5. Concentración de Zn (Rojo) en el haz vascular del pecíolo sin aplicación de Zn (Control), después de la aplicación foliar de sulfato de Zn y Quelato de Zn (EDTA) (Adaptado de Tian et al., 2015).

2.5 Punto de delicuescencia

Los procesos de hidratación y disolución de las sales están determinados por el punto de delicuescencia (PD). El punto de delicuescencia se define como el valor de la humedad relativa a la que la sal se convierte en un soluto. Por lo tanto, cuando la humedad relativa del aire está por encima del punto de delicuescencia de la fuente, el compuesto aplicado se disolverá y estará disponible para ser absorbido por la hoja. El punto de delicuescencia es variable según la fuente, sin embargo, se pueden usar aditivos para reducir este índice y mejorar la eficiencia de la fuente. Un ejemplo de esto se puede observar en el trabajo de Alexander y Hunsche (2016), que usaron tensioactivos para mejorar la absorción de Mn-EDTA y Zn-EDTA en un ambiente de alta humedad relativa del aire (90%). Cabe destacar que es necesaria la adición de tensioactivos en los quelatos, especialmente en condiciones de baja humedad relativa del aire, en las que la eficiencia de los quelatos sin tensioactivos se reduce drásticamente.

Figura 6. Penetración cuticular (%) de diferentes fuentes de Mn y Zn con y sin tensioactivos (TAV) (Plus) (Adaptado de Alexander & Hunsche, 2016).

2.6 Seguridad y compatibilidad
Además de las características relacionadas con la absorción y translocación, existe una gran variabilidad de las fuentes con relación a la seguridad y compatibilidad en la mezcla con otros plaguicidas (Tabla 3). Esta característica es muy importante, ya que la mezcla de jarabe permite reducir los costos operacionales manteniendo la eficiencia tanto de la nutrición foliar como del ingrediente activo.

Tabla 3. Concentración, solubilidad y compatibilidad en tanque de fuentes de manganeso (Adaptado de Buenas prácticas para el uso eficiente de fertilizantes, IPNI).

Se puede observar un ejemplo de incompatibilidad del jarabe cuando se mezclan fuentes básicas de sulfato (MnSO4) y cloruro (MnCl2) con glifosato. Dicha mezcla reduce la eficiencia del ingrediente activo y forma precipitados y grumos en solución. Bernards et al. (2015), realizarón un estudio con el objetivo de verificar el efecto de los fertilizantes foliares en la absorción del herbicida glifosato por las plantas. Los autores observaron después de 48 horas que la cantidad de glifosato absorbido por las plantas varió de 70% usando Mn-EDTA a 25% usando Mn con lignosulfonato y MnSO4 (Figura 6).

Figura 6. Absorción de 14C-glifosato (%) con diferentes fuentes de Mn en la mezcla del tanque (Adaptado de Bernards et al., 2005).

Además de reducir la eficiencia del ingrediente activo como se mostró anteriormente, algunas fuentes pueden desestabilizar el jarabe, formando precipitados y grumos en solución (Figura 7) que obstruyen el sistema de filtración por pulverización, comprometiendo el flujo de las boquillas, disminuyendo la eficiencia de la nutrición foliar y la vida útil de las boquillas, además de reducir la eficiencia operacional.

Figura 7. Kellus Manganeso (Mn-EDTA) + Glifosato (A), Lignosulfonato-Mn + Glifosato (B) y Cloruro de Mn + Glifosato (C). Fuente: Vinícius Faria.

Así, la elección de fuentes de nutrición foliar que son solubles en agua, tienen características que permiten una alta penetración y translocación de los nutrientes en el interior de la planta, junto con la compatibilidad en mezclas de tanque con otros ingredientes activos, proporciona seguridad al agricultor y es clave para el éxito de la nutrición foliar.