Mitos y realidad de la nutrición foliar

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— 23 noviembre, 2015

La fertilización foliar es una práctica común para aportar nutrientes minerales a los cultivos, en especial en condiciones nutricionales de suelo limitantes. Comparadas con las aplicaciones al suelo, la nutrición foliar ofrece varias potenciales ventajas ya que aporta nutrientes directamente al follaje -prescindiendo del suelo- por lo que actúa mucho más rápido y evita pérdidas de nutrientes por lixiviación o inmovilización en el suelo. Es así que la nutrición foliar permite corregir o prevenir deficiencias nutricionales de manera rápida y amigable con el medio ambiente. Sin embargo, así mismo hay potenciales desventajas y riesgos asociados a esta práctica.

Entre las desventajas y los riesgos está que una sub dosis de nutrientes puede no lograr la corrección de la deficiencia en tanto que una sobre dosis puede quemar las hojas e impactar en la producción. En la fertilización foliar la tasa de absorción de los fertilizantes se ve afectada por factores tales como condiciones medio ambientales, el tipo de sal fertilizante y, por supuesto, el cultivo.

En su destacada charla magistral ofrecida en la conferencia New Ag International de Nueva Delhi, el profesor alemán Dr. Thomas Eichert, líder mundial en investigación sobre nutrición foliar, aborda algunos de las incomprensiones o ‘mitos’ más importantes en lo que a la aplicación de nutrientes minerales al follaje se refiere.

Para optimizar la nutrición foliar se requiere conocer los principios de la absorción foliar de nutrientes y los

parámetros de control. Afortunadamente se han logrado considerables avances en la comprensión de esos procesos y muchos conceptos y teorías previamente aceptadas debieron ser abandonadas o al menos modificadas, pero algunas de las viejas visiones aun permanecen enquistadas en la mente de investigadores y productores.

MITO 1: LA FERTILIZACIÓN FOLIAR ES UNA ALTERNATIVA “NATURAL” A LAS APLICACIONES AL SUELO

En fertilización foliar, en tanto práctica común, siempre se debe considerar que los órganos aéreos de las plantas están diseñados más para minimizar el intercambio de materia con el medio ambiente que para absorber nutrientes minerales. Por esto, la superficie de las hojas está cubierta por una cutícula lipofílica más o menos repelente de agua, la que resiste la penetración de solutos hidrofílicos con nutrientes.

Por su parte los estomas están protegidos contra la infiltración de agua líquida. Por tanto, el principal reto es superar la barrera de la superficie foliar de modo que los nutrientes sean absorbidos por las hojas a una tasa adecuada o lo suficientemente alta como para corregir la deficiencia de nutrientes pero lo bastante baja como para evitar el quemado de las hojas. El hecho de que la absorción foliar de nutrientes por la superficie de la hoja es un proceso puramente físico y gobernado por las leyes de la difusión incrementa la dificultad.

MITO 2: LAS HOJAS ABSORBEN ACTIVAMENTE LOS NUTRIENTES FOLIARES

Al contrario de la absorción radicular, los procesos involucrados en la absorción foliar son pasivos y por tanto la penetración de nutrientes en la superficie de la hoja no es selectiva. Esto significa que los nutrientes aplicados a la hoja penetrarán independientemente de los requerimientos fisiológicos de la planta. En este contexto es importante mencionar que la vieja y refutada hipótesis ‘ectodesmata’ todavía puede ser encontrada en los actuales textos de estudio y publicaciones.

De acuerdo a la hipótesis ‘ectodesmata’, la extensión citoplasmática de las células epidérmicas de la cutícula, donde se cree que participa activamente en la absorción foliar de los solutos hidrofílicos. Sin embargo, posteriormente se demostró que la ectodesmata era el resultado de errores experimentales.

La naturaleza pasiva del proceso de absorción tiene una consecuencia importante: toda sustancia presente en la superficie de la hoja penetrará en tanto haya una gradiente de concentración a través de la superficie de la hoja como fuerza motriz de la difusión. Sin la tasa de penetración resultante es muy alta e incompatible con el metabolismo de la planta, el resultado será el quemado de la hoja, un fenómeno frecuentemente observado en la práctica.

La eficacia de la aspersión foliar enfrenta por tanto dos desafíos, por un lado una baja tasa de absorción debida a las propiedades repelentes de la superficie de la hoja y por otro una tasa excesiva provocada por el proceso de absorción pasiva. De modo que el principal reto de la aspersión foliar es aplicar la dosis óptima de nutrientes para corregir o prevenir deficiencias nutricionales sin quemar las hojas.

MITO 3: LA CUTÍCULA ES LA ÚNICA VÍA DE ENTRADA DISPONIBLE

Desde que comenzó la investigación mecanicista de la absorción foliar apareció evidencia que apuntaba a que los estomas jugaban un papel importante en la penetración de la hoja. Se observó que las tasas de absorción se correlacionaban con la presencia, frecuencia o apertura de estomas. Por otra parte, era claro que la infiltración a través del estoma de la solución aplicada a la hoja no se producía por flujo de masas (a menos que la tensión superficial fuera disminuida por un muy efectivo ingrediente activo en la superficie).

Esta paradoja se resolvió cuando quedó demostrado que nano partículas penetraban los estomas por difusión en la superficie de los poros estomáticos y no por flujo de masas de la solución. Se encontró que el porcentaje de estomas involucrados en absorción foliar es frecuentemente pequeño en tanto que al mismo tiempo la contribución cuantitativa de la penetración estomática a la absorción total puede ser sustancial. La evidencia sugiere que en especial para los nutrientes minerales los estomas pueden ser la vía de paso más importante.

MITO 4: LA CUTÍCULA ES (SIEMPRE) LA PRINCIPAL VÍA DE ABSORCIÓN

La cutícula es piel inerte e hidrofóbica que cubre la mayor parte del follaje de las plantas. La columna vertebral de la cutícula es provista por un polímero tridimencional formado de cutina en la que hay lípidos amorfos o cristalinos (ceras) incrustados.

En tanto que los pequeños solutos lipofílicos pueden penetrar fácilmente la cutícula disolviéndose en las ceras y por difusión a través de huecos en la retícula de cutina, la penetración de los solutos hidrofílicos tales como las sales minerales fertilizantes, está fuertemente obstaculizada por su muy baja solubilidad en la cutícula. Por ejemplo, la solubilidad de NH4NO4 en la cutícula es más de 107 veces más baja que en el agua (estimada por el coeficiente de partición de octanol agua), y estimaciones en base a otras sales entregaron valores similares.

Sin embargo, las sales minerales fertilizantes pueden ser absorbidas cuando se aplican a la superficie de la hoja (sin estomas), indicando que el modelo de disolución y difusión en la cutícula, el que es válido para solutos apolares lipofílicos, no puede explicar satisfactoriamente la absorción cuticular de los solutos hidrofílicos. Por esta razón se desarrolló el modelo de poros acuosos polares. De acuerdo a este ‘modelo de poros’, el agua puede ser absorbida por la cutícula y formar conjuntos acuosos internos.

Si se absorbe suficiente agua los conjuntos pueden formar un puente acuoso dentro de la cutícula lipofílica en el que los solutos hidrofílicos pueden difundir entre la superficie más externa de la hoja y las células epidermales. Dado que el estatus de hidratación depende del desarrollo de poros de la cutícula, queda claro que la humedad relativa (HR) controla la permeabilidad. Se ha demostrado que con una disminución de la HR de 100 a 90% decrece la permeabilidad de la cutícula de peras por un factor de 10, y que con 50% de HR la permeabilidad decrece aun más, por un factor de 100. De esto se puede concluir que cuanto más baja sea la HR menor será la permeabilidad de la cutícula. Bajo dichas condiciones la contribución de la absorción estomática puede ser particularmente importante.

MITO 5: MIENTRAS MÁS HUMEDAD RELATIVA MEJOR

Frecuentemente se establece que una alta HR favorece la absorción de los nutrientes aplicados a la hoja. Sin embargo, esta presunción está generalmente basada en la intuición más que en los hechos. Como se destacó más arriba, la permeabilidad de la cutícula de hecho aumenta con el incremento de HR y también se podría asumir que a alta HR la probabilidad de apertura de estomas así mismo es mayor que a baja HR.

Por lo tanto, a alta HR la permeabilidad de ambas vías de absorción foliar sería mayor que a baja HR. Sin embargo, además de la permeabilidad hay otro parámetro que controla las tasas de absorción foliar, como es la gradiente de concentración a través de la superficie de la hoja. Esta gradiente es controlada por la concentración de sales en la superficie de la hoja, la que a su vez es directamente controlada por la HR.

La concentración de sales nutritivas en los fertilizantes foliares aplicados generalmente no está en equilibrio con la humedad de la atmósfera. En consecuencia la solución aplicada se evaporará hasta alcanzar el equilibrio. Se ha demostrado que el equilibrio de concentración de los solutos aplicados a la hoja depende tanto de la HR ambiental como de la higroscopicidad del soluto.

El grado de higroscopicidad de un soluto puede ser expresado por la HR sobre la que la sal se disuelve en el agua absorbida desde la atmósfera. Este umbral de humedad es llamado “humedad relativa delicuescente” (HRD) o “punto de delicuescencia” (PD). Cada sal presenta un HRD específico constante a una temperatura dada. La interacción entre HR y HRD del soluto controla si la solución asperjada en la superficie de la hoja se secará (si HR < HRD) o no (si HR > HRD).

Si la HR es menor que la HRD de una sal determinada, la solución de esa sal se evaporará completamente dejando una sal residual deshidratada en la superficie de la hoja desde la que es imposible la absorción de nutrientes. Si HR = HRD, la solución salina saturada permanecerá en la superficie de la hoja y la gradiente de concentración a través de la superficie de la hoja estará al máximo. Con HR > HRD la concentración de equilibrio de la sal disminuye de manera constante hasta que en la saturación (HR = 100%) se alcance una teórica concentración de cero.

La disponibilidad de nutrientes dependerá de los diferentes HRD de las sales, lo que se incrementa en el siguiente orden: cloro < nitrato < sulfato. Esto permite ajustar la tasa de absorción de nutrientes resultante seleccionando el tipo de sal de acuerdo a los niveles prevalecientes de HR. Los fertilizantes foliares a menudo contienen compuestos adicionales tales como adyuvantes u otras sales nutritivas. Lo que deberá ser considerado ya que esas mezclas cambian el HRD de la solución aplicada.

La permeabilidad de la hoja y de la concentración de sal sobre la superficie de la hoja son los dos parámetros clave que controlan las tasas de absorción de nutrientes. Si la permeabilidad de la hoja se incrementa al aumentar la HR, la concentración decrece al incrementarse la HR, al menos por sobre la HRD de la respectiva sal.

Este comportamiento antagónico fundamenta que la suposición de que altos valores de HR llevan a una alta tasa de penetración está equivocada. Los modelos de cálculo muestran que las máximas tasas de penetración son generalmente esperables a niveles intermedios de HR. A niveles intermedios de HR tanto la permeabilidad foliar como la concentración salina en la superficie de la hoja se encuentran en un rango intermedio y ninguno de ellos cerca de cero.

A MENUDO UNA ALTERNATIVA VENTAJOSA A LA APLICACIÓN AL SUELO

En muchas situaciones la nutrición foliar puede ser una alternativa promisoria y ventajosa a las aplicaciones de fertilizantes al suelo. Optimizar la eficacia de la nutrición foliar requiere al menos conocimientos básicos de los factores que regulan la absorción de los nutrientes aplicados al follaje. Se debe considerar que los procesos de absorción son exclusivamente pasivos y gobernados por las leyes de difusión.

Eso sí que las plantas no tienen una forma directa de controlar este proceso por lo que es muy importante seleccionar cuidadosamente el tipo apropiado de fertilizante. Se ha establecido que tanto la cutícula como los estomas son capaces de absorber los nutrientes. Una diferencia importante entre ambas vías es que la permeabilidad de la cutícula es altamente dependiente de la HR en tanto que la vía estomática es probablemente menos afectada por cambios de HR. Altos niveles de HR generalmente incrementan la permeabilidad de la superficie de la hoja pero al mismo tiempo la concentración efectiva de nutriente en la hoja es baja. Por tanto, altas tasas de absorción son esperables a niveles intermedios de humedad relativa.

Para optimizar la nutrición foliar se requiere conocer los principios de la absorción foliar de nutrientes y los parámetros de control. El Dr. Thomas Eichert ha logrado considerables avances en la comprensión de esos procesos gracias a lo cual muchos conceptos y teorías previamente aceptadas debieron ser abandonadas o modificadas. Lo claro es que en muchas situaciones la nutrición foliar puede ser una alternativa promisoria y ventajosa a las aplicaciones de fertilizantes al suelo.

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