Las plantas son organismos autótrofos, capaces de vivir en un ambiente totalmente inorgánico, utilizando CO2 nutrientes de la atmósfera, el agua y el suelo. Desde finales del siglo XIX, amplios estudios sobre la composición de las plantas cultivadas en diferentes suelos permitieron comprender que la presencia y concentración de un elemento mineral no podían ser criterios para demostrar su esencialidad. La planta absorbe a través de sus raíces elementos minerales que no siempre son esenciales para su ciclo vital y reproductivo, teniendo una capacidad de absorción selectiva limitada, pudiendo absorber también elementos no esenciales y/o incluso tóxicos (KERBAUY, 2008).

          El crecimiento y desarrollo de las plantas depende fundamentalmente de un flujo continuo de sales minerales, las cuales son esenciales para el desempeño de las principales funciones metabólicas de las células. Un vegetal no se desarrolla y crece con normalidad si no obtiene un conjunto de minerales y otros elementos esenciales necesarios. El suministro y absorción de elementos químicos necesarios para el crecimiento y el metabolismo se puede definir como nutrición y los elementos químicos necesarios para un organismo se denominan nutrientes (BARROS, 2020).

          A Kerbauy (2008). Tú elementos minerales esenciales, también llamado nutrientes minerales de plantas, fueron descubiertas con el tiempo, y son aquellas que cumplen con los siguientes tres criterios de esencialidad:

1. un elemento es esencial cuando la planta no puede completar su ciclo vital en su ausencia; 
2.  el elemento tiene una función específica y no puede ser reemplazado; 
3. el elemento debe estar directamente involucrado en el metabolismo de la planta, formando parte de un constituyente esencial (por ejemplo, una enzima) o requerido para un paso metabólico específico (por ejemplo, en una reacción enzimática).   

          A barros (2020) los nutrientes se clasifican dependiendo de las cantidades absorbidas por las plantas:

• Macronutrientes primarios o principales: Nitrógeno (N), Fósforo (P) y Potasio (K). 
• Macronutrientes secundarios: Calcio (Ca), Magnesio (Mg) y Azufre (S). 
• Micronutrientes: Boro (B), Cloro (Cl), Cobre (Cu), Hierro (Fe), Manganeso (Mn), Molibdeno (Mo) y Zinc (Zn). 
• Elementos no esenciales: Sodio (Na), Silicio (Si) y Cobalto (Co).

          Además de estos elementos minerales, el C, el H y el O también son elementos químicos esenciales, que la planta elimina principalmente del aire y del suelo, en forma de CO2 y de h2EL. Estos elementos se agruparon entre macronutrientes.

          Los nutrientes son importantes porque desempeñan funciones esenciales en el metabolismo de las plantas, ya sea como sustrato (compuesto orgánico) o en sistemas enzimáticos. En general, dichas funciones se pueden clasificar en:

1. estructurales (son parte de la estructura de cualquier compuesto orgánico vital para la planta); 
2. constituyentes enzimáticos (son parte de una estructura específica, grupo protésico/activo de enzimas);
3. activadores enzimáticos (no forman parte de la estructura).

          Es importante resaltar que los nutrientes no sólo activan, sino que también inhiben los sistemas enzimáticos, afectando la velocidad de muchas reacciones en el metabolismo de la planta (BARROS, 2020).

Mecanismos de contacto entre las raíces de las plantas y el suelo.

          El suministro de nutrientes a las raíces, que crecen en el suelo, depende de los atributos físicos y químicos de ese suelo, las especies iónicas del nutriente y las características morfológicas y fisiológicas de las raíces.

          Kerbauy (2008) describe que Las raíces de las plantas entran en contacto con la solución del suelo de donde obtienen los nutrientes minerales que necesitan. Hay tres mecanismos responsables del movimiento de iones desde la solución del suelo hasta la superficie de la raíz: (1) flujo másico; (2) interceptación de raíces; y (3) difusión (Figura 1).

• flujo másico es el movimiento de nutrientes desde la solución del suelo hacia la superficie de las raíces (rizosfera); Es causada por el flujo convectivo de agua a medida que es absorbida por la planta. La absorción de agua, a su vez, depende del depósito de agua del suelo y del potencial hídrico interno de la planta, el cual está relacionado con las condiciones atmosféricas de temperatura y humedad.
• EL interceptación de raíz Corresponde a la cantidad de nutrientes que las raíces encuentran disponibles en la rizosfera a medida que se desarrollan, no dependiendo de su movimiento en el suelo.
• EL difusión El paso de nutrientes del suelo a la superficie de la raíz ocurre cuando la absorción por parte de la planta es mayor que el suministro por los dos mecanismos mencionados, creando un gradiente de concentración desde la rizosfera hacia el ambiente externo. Este gradiente de concentración hace que el nutriente se desplace desde la zona de mayor concentración hacia la zona de menor concentración (rizosfera). Este es un proceso complejo que depende de varios factores del suelo, como la tortuosidad (también llamada factor de impedancia) y la temperatura. La tortuosidad varía con la humedad, la densidad y la textura del suelo.

          La importancia relativa de cada uno de estos mecanismos de movimiento de nutrientes desde el suelo a la planta depende de las especies iónicas involucradas, el genotipo de la planta, la densidad de las raíces y el flujo de agua en la planta. Esto significa que la contribución de cada mecanismo de entrega de nutrientes a la raíz varía con el nutriente, el cultivo y las condiciones ambientales del suelo y la atmósfera. Por ejemplo, para el maíz, considerando una fertilización adecuada para una producción de 9.500 kg ha-1, la cantidad aproximada de nutrientes que llegan a las raíces por intercepción radicular puede variar desde 1% (N) hasta 29% (Ca); por flujo másico, desde 5% (P), 71% (Ca), 79% (N), 87% (Mg) hasta 98% (S); y, por difusión, de 20% (N) a 93% (P) (KERBAUY, 2008).

          En general, el flujo másico es el que más contribuye al suministro de Ca, Mg, N y S a la rizosfera. La difusión es más importante para el K, el P y los micronutrientes. Sin embargo, dependiendo de la especie y el tipo de sistema radicular, el flujo másico puede tener igual o mayor importancia que la difusión en el suministro de K a las raíces. Los parámetros morfológicos de las raíces (densidad, longitud y superficie) son muy importantes para la adquisición de nutrientes del suelo por parte de las plantas (KERBAUY, 2008).

Movilidad de iones y solutos en xilema y floema. 

Movilidad en el xilema.

          Los nutrientes absorbidos por las raíces son transportados a la parte aérea de las plantas a través del xilema, y entre órganos vegetales, a través del floema, aunque el transporte entre órganos también puede producirse a través del xilema, en menor medida. El transporte radial del nutriente al xilema radicular puede tener dos componentes: uno metabólico y otro no metabólico. A través de la vía metabólica, el nutriente absorbido por la raíz se incorpora inmediatamente a sustancias orgánicas (ácidos o azúcares) y se transporta y libera en el xilema en forma orgánica o inorgánica, según el nutriente y la especie. Este es el caso del fósforo en las raíces jóvenes de cebada, que tiene un mecanismo metabólico predominante de transporte radial de P al xilema (P orgánico), pero se libera en el xilema en forma de P inorgánico (KERBAUY, 2008).

          La mayoría de los nutrientes se transportan al brote a través del xilema en forma iónica (inorgánica). El NO puede estar presente en el xilema en forma de nitrato, amonio (en pequeñas cantidades), amida u otros aminoácidos, dependiendo de la especie y de la forma en que fue suministrado a la planta. Los nutrientes restantes se encuentran en la savia cruda en grandes cantidades en forma iónica, pero se pueden encontrar trazas de compuestos orgánicos que contienen P y S. 

          Las fitohormonas son componentes normales de la savia del xilema, particularmente las citoquininas, que se sintetizan en las raíces. La presencia de ácido abscísico (ABA) en la savia cruda ha atraído gran interés como posible señal química entre la raíz y el vástago sobre el estado de hidratación de la raíz. Estas señales hormonales derivadas de la raíz afectan el transporte de nutrientes minerales a larga distancia al alterar el volumen del flujo en el xilema, la tasa de transferencia xilema-floema y la distribución de nutrientes minerales dentro del brote.KERBAUY, 2008).

Movilidad del floema

          La redistribución o removilización de nutrientes se produce a través del floema (Figura 2), comenzando en las vacuolas de los tejidos de reserva para las partes apicales en crecimiento, junto con los asimilados. Cuando la planta detecta el inicio de una falta de algún nutriente en el ápice (demanda de la parte aérea), envía una señal, iniciando su redistribución desde las hojas más viejas hacia las más jóvenes con mayor o menor rapidez, dependiendo de su función y movilidad. Estas características son importantes para identificar los síntomas de deficiencia, según la parte de la planta afectada (KERBAUY, 2008).

          Así, los nutrientes conocidos como móviles se mueven con facilidad y los síntomas de deficiencia aparecen en las hojas más viejas. Cuando el nutriente forma parte de estructuras celulares, como paredes y membranas, su movilidad se restringe y aparecen síntomas de deficiencia en las hojas más jóvenes.

          Con base en esta localización de los síntomas de carencias en las plantas, la clasificación más conocida y aceptada en la última década, respecto a la movilidad en el floema, dividió los nutrientes en: 

1. muebles – N, P, K, Mg y CI;
2. poco móvil – S, Cu, Fe, Mn, Zn y Mo; y 
3. propiedades – Ca y B (Marschner, 1983). 

          ¿Cuáles son las funciones de los nutrientes en las plantas? Barros (2020) explica la función de los nutrientes que se describe a continuación:

Macronutrientes:

• Nitrógeno (N) – Es esencial para la formación de proteínas, las cuales son esenciales para la vida de plantas y animales y forma parte de compuestos metabólicos, como la clorofila y los alcaloides. También forma parte de muchas enzimas y vitaminas y actúa en todas las fases (crecimiento, floración y fructificación). 

          Además de las proteínas, el N actúa en el metabolismo vegetal participando directamente en la biosíntesis de clorofilas (TAIZ et al., 2017). En las plantas de maíz, por ejemplo, existe una intensa absorción de N en las etapas iniciales de desarrollo, debido a su intensa actividad metabólica (GONDIM et al., 2016).

• Fósforo (P) – Actúa sobre la respiración y la producción de energía, actuando también sobre la división celular, incrementándola. Forma parte de sustancias de reserva, como el almidón y los albuminoides. Facilita la floración, aumenta la fructificación y anticipa la maduración, intensificando la resistencia de las plantas a las enfermedades. Contribuye al crecimiento del sistema radicular y es un factor de cantidad y calidad en los cultivos. 

          La OP se encuentra en formas orgánicas e inorgánicas en el suelo e influye en el desarrollo del sistema radicular, actúa sobre la floración, fertilización, formación de granos y maduración (CARMO et al., 2014). En las plantas, la falta de fósforo da como resultado un menor crecimiento, una reducción de la expansión del área foliar, del número de hojas y del diámetro del tallo (TAIZ et al., 2017).

• Potasio (K): con este nutriente, las plantas producen azúcares y almidón. Es fundamental para la formación y maduración de los frutos, aumenta la rigidez de los tejidos y la resistencia de las plantas a plagas y enfermedades, favoreciendo el crecimiento del sistema radicular. 

          Bueno, después del N, es el nutriente más extraído por las plantas y está relacionado con el proceso fotosintético, es un activador enzimático y actúa en la translocación de asimilados a las hojas, apertura y cierre de estomas y regulación osmótica (ELMER; DATNOFF, 2014)

Macronutrientes secundarios:

• Calcio (Ca) – Contribuye al fortalecimiento de todos los órganos de la planta, principalmente raíces y hojas, es un componente de la pared celular de la planta, siendo necesario para el mantenimiento de la estructura y activación de la amilasa. También es importante para mantener el equilibrio entre la alcalinidad y la acidez del ambiente y la savia de las plantas. 
• Magnesio (Mg) – Es parte integral de la molécula de clorofila y, por tanto, está directamente relacionado con el metabolismo energético de las plantas. 
• Azufre (S): se encuentra principalmente en la composición de proteínas asociadas con el nitrógeno. Participa en la formación de algunos aminoácidos esenciales para el metabolismo energético, interviene en la síntesis de compuestos orgánicos, especialmente vitaminas y enzimas, siendo un nutriente muy poco móvil o incluso inmóvil. 

Fertilizantes ILSA fuentes de macronutrientes

          ILSA Brasil tiene en su portafolio una línea completa de fertilizantes que aportan macronutrientes de manera eficiente y en cantidades adecuadas para diferentes cultivos. Abonos de la línea GRADUAL MIX® se obtienen de la combinación de la matriz orgánica AZOGEL® con fuentes minerales de fósforo (P) y potasio (K), donde AZOGEL® aporta sustancias nutricionales que reducen la fijación de fósforo en el suelo y la lixiviación de potasio, lo que permite un mayor aprovechamiento de estos nutrientes por las plantas. Además AZOGEL® Aporta gradualmente nitrógeno (N) orgánico y 16 aminoácidos esenciales para el metabolismo de las plantas.

          Otro fertilizante fuente de macronutrientes que podemos mencionar es S-TIME®. S-TIEMPO® se obtiene combinando AZOGEL® con azufre elemental, que estará disponible para ser absorbido por las plantas más rápidamente ya que la matriz AZOGEL® Posee elementos nutricionales que favorecen la actividad biológica del suelo, lo que aumenta la mineralización del azufre elemental.

          Como fuente de calcio y magnesio, fertilizante ILSAMIN CaMg® de ILSA Brasil se obtiene de la combinación de la matriz de GELAMINA® con fuentes minerales de calcio y magnesio. La presencia de la matriz de GELAMINA.® Ricos en aminoácidos, aumentan la velocidad de absorción de estos elementos por las plantas, previniendo de forma más eficaz posibles carencias. 

Referencias:

BARROS, José. Fertilidad del suelo y nutrición vegetal. 2020.

CARMO, DL, et al. Crecimiento de plántulas de café recién plantadas: efecto de las fuentes y dosis de fósforo. Ciencia del café, Lavras, v. 9, núm. 2, pág. 196-206, 2014.

ELEMER, WH; DATNOFF, LE Nutrición mineral y supresión de enfermedades de las plantas. Enciclopedia de agricultura y sistemas alimentarios, vol. 4, 231–244, 2014. 

GONDIM, ARDO, et al. Crecimiento inicial del cultivar de maíz brs 1030 bajo omisión de nutrientes en solución nutritiva. Ceres, Viçosa, v. 63, núm. 5 de 2016. 

KERBAUY, Gilberto Barbante. Fisiología vegetal. 2008.

TAIZ, L., et al. Fisiología y Desarrollo Vegetal. 6. ed. 2017, p.858.

Autores:

Ing. Agr. Dra. Angélica Schmitz Heinzen

Ing. Agr. Maestría en Ciencias. Carolina Custodio Pinto

Ing. Agr. Maestría en Ciencias. Thiago Stella de Freitas