Definición de nutrientes
Denominamos nutrientes a los elementos químicos que permiten
el crecimiento, mantenimiento y floración de las plantas.
Criterios de esencialidad
Arnon y Stout en 1934 establecieron tres criterios que debía
cumplir un nutriente para ser considerado como esencial (Imprescindible,
específico y directo).
Imprescindible: La planta no puedo completar su ciclo
biológico con una deficiencia de este elemento, es decir que el elemento debe
ser imprescindible para el desarrollo de la planta.
Específico: El elemento debe tener una acción específica
durante el desarrollo del cultivo y no puede ser sustituido totalmente por
otro.
Directo: Este elemento debe estar implicado directamente en
la nutrición vegetal, bien como constituyente de un metabolismo esencial o bien
debe ser necesario en la función de algún proceso metabólico.
Los elementos que cumples estos criterios actualmente son:
C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg, Fe,
Mn, Cu, Zn, B, Cl, Mo y Ni.
Los tres primeros provienen del CO2 y el H2O, por tanto, los
nutrientes esenciales de origen mineral son el resto de nutrientes mencionados.
Aquí lo que se encuentra
representado son los símbolos químicos de los elementos que participan en la
nutrición de las plantas, en las plantas encontraremos estos nutrientes en
formas de distintas especies químicas como puede ser el caso del Nitrógeno que
puede encontrarse en forma de nitrato, amonio o formando parte de aminoácidos.
También podemos encontrar, aparte
de estos elementos esenciales, otros elementos denominados elementos
beneficiosos como puede ser el Na, Si, Co o Al. Estos elementos o bien tienen
un efecto positivo en el crecimiento de la planta, pero no se ha podido
demostrar que sean esenciales, o bien, únicamente son esenciales para un tipo
de especies vegetales.
A medida que las técnicas
analíticas van avanzando y permiten determinar concentraciones más pequeñas de
elementos o bien podemos crear medios donde podemos eliminar uno de estos
nutrientes se han ido descubriendo nuevos nutrientes esenciales.
Clasificación
Estos elementos esenciales podemos
clasificarlos utilizando diversos criterios.
En función de la cantidad relativa del nutriente en el tejido.
El criterio más antiguo y más
utilizado es el que utiliza la cantidad relativa de estos nutrientes en los
tejidos de la planta. De esta manera podemos clasificarlos en Macronutrientes o
Micronutrientes.
Macronutrientes: Son aquellos que son necesarios en cantidades
elevadas y suelen encontrarse en los vegetales en concentraciones superiores a
0.1% en materia seca. Entre estos elementos se encuentran el nitrógeno (N),
fósforo (P), azufre (S), potasio (K), calcio (Ca) y magnesio (Mg).
Los elementos C, H y O, aunque son
nutrientes, no se incluyen en estos fundamentos de la nutrición mineral, por no
ser objeto de adición como fertilizantes de los cultivos.
El
N, S y P, junto con C, H y O, son los constituyentes mayoritarios de las
moléculas estructurales de las plantas, mientras que K, Ca y Mg, desempeñan
funciones que tiene que ver con el agua y la conformación de proteínas. Todos
participan también en otras funciones básicas en el metabolismo de las plantas.
Micronutrientes: Aquellos elementos esenciales que la planta necesita
en proporciones de mg/kg de materia seca. Entre estos elementos se encuentran
el hierro (Fe), manganeso (Mn), cobre (Cu), cloro (Cl) y níquel (Ni).
Los micronutrientes presentan dos
características generales que les diferencian de los macronutrientes:
El orden de magnitud de las
concentraciones de micronutrientes en los tejidos vegetales es
significativamente inferior a los de los macronutrientes.
Los micronutrientes no participan
en procesos que dependen de concentración, como los osmóticos, pH, antagonismo
catiónico, etc. Una excepción es el cloro que puede tener un papel osmótico.
Tampoco suelen desempeñar funciones estructurales, a excepción del boro en la
pared celular.
Los micronutrientes metálicos (Fe,
Mn, Zn, Cu, Mo, Ni) tienen algunas características en común:
- Son metales de transición, con el orbital 3d sin completar y en el caso del molibdeno, el 4d, que pueden participar en la formación del enlace metálico, y tienden a dar cationes en condiciones ambientales.
- Son menos electropositivos que alcalinos y alcalinotérreos, aunque se comportan también como ácidos de Lewis (aceptan pares de electrones). Por tanto, pueden formar complejos con Bases de Lewis o ligandos.
Las funciones de los
micronutrientes metálicos en planta son más bien metabólicas, participando en
la regulación enzimática, formando parte constitutiva de la enzima o actuando
como coenzima, o en funciones redox.
En función del tipo de enlace (Hanson y Clarkson, 1980).
Esta clasificación se basa en el
tipo de enlace en el que participan los elementos dentro de la planta, estos
enlaces pueden ser iónicos, covalentes, covalentes iónicos o covalentes
coordinados.
Formando enlace covalente podemos
encontrarnos al nitrógeno (en su forma reducida), fosforo (en su forma oxidada)
y azufre (tanto en forma reducida como oxidada).
Formando enlaces iónico o covalente
coordinado que podemos encontrar en la planta en forma de sales y complejos
podemos encontrar:
- K, Mg, Ca, Mn, Zn, (Ni): Participan en la conformación de distintos tipos de proteínas o tienen un papel osmótico.
- Fe, Cu, Mo, Mn: Tienen un papel redox.
- B, Cl: El boro tiene un papel estructural esencial en el mantenimiento de la estructura de las paredes celulares. En el caso del Cloro tiene un papel esencial en el proceso de fotolisis del agua.
En función del papel fisiológico que desempeñan.
Según la información propuesta por Mengel y Kirkby en 2001, podemos
distinguir 4 grupos de nutrientes.
- C, H, O, N, S: Elementos principalmente de carácter estructural, forman parte de las macromoléculas (carbohidratos, ácidos nucleicos, proteínas, lípidos) y forman parte de los grupos funcionales de las enzimas.
- P, B, (Si): Son elementos capaces de formar enlaces tipo éster con alcoholes y participan en la transferencia de energía (P) y la estabilización de estructuras como la pared celular.
- K, Ca, Mg, (Na), Mn, Cl: Poseen una función osmótica, actúan como contraión y actúan como activadores enzimáticos.
- Fe, Cu, Zn, Mo: Compuestos capaces de formar complejos estables (Quelatos) que participan en centros activos de enzimas y en el transporte electrónico.
Composición mineral de las plantas
En primer lugar, vamos a hablar de
la proporción que representan estos nutrientes minerales en la planta. Si tomamos
una muestra de la planta, esta muestra representa el material vegetal fresco y
representaría el 100% de material fresco de la planta. Si tratamos esta muestra
en una estufa a 100 – 105ºC durante unos días observaremos que se elimina la
totalidad del agua (aproximadamente el 85% en peso) de la muestra, obteniendo
la materia vegetal seca que constituye aproximadamente un 15% de la masa del
material fresco.
De esta fracción seca, un 90 – 95%
es materia orgánica y sólo un 5 – 10% en peso es fracción mineral (nutrientes
esenciales y otros).
De esta fracción mineral la concentración,
de mayor a menor, corresponde a nitrógeno (15000 ppm), potasio (10000 ppm),
calcio (5000 ppm), magnesio (2000 ppm), fosforo (2000 ppm), azufre (1000 ppm), cloro
(100 ppm), hierro (100 ppm), manganeso (50 ppm), boro (20 ppm), zinc (20 ppm),
cobre (6 ppm), níquel (0.1 ppm) y molibdeno (0.1 ppm).
Factores implicados en la composición mineral de las plantas
Factores genéticos.
Esta composición mineral de las
plantas va a depender de diversos factores, entre ellos se encuentra el factor
genético (la especie y variedad de un determinado cultivo) ya que distintas
variedades de una misma especie pueden presentar distintas composiciones
minerales. Aunque se mantendrá el orden de contenido de nutrientes en casi
todas las especies vegetales.
Disponibilidad de Nutrientes.
Si representamos en una gráfica la
concentración de un elemento en la planta vs a la concentración del elemento en
el suelo, observaremos que al principio, la concentración de este elemento en
planta crece rápidamente si la concentración de este elemento en suelo es alta,
llegando a un punto en que la concentración del elemento en planta es tan alta
que puede llegar a ser perjudicial (tóxica), en este momento la planta dispone
de mecanismos que pueden ralentizar la absorción de este nutriente. En general,
cuanto mayor sea la concentración de un elemento en el suelo, mayor será la
concentración de este elemento en la planta, dentro de unos límites.
Órgano de la planta
Cuando se analiza la concentración
de un elemento mineral en distintos órganos de una planta se puede observar que
esta varía con el órgano analizado (diferentes concentraciones en Raíz/hoja).
Edad de la planta
Si medimos la concentración de
nitrógeno, fosforo y potasio en función del periodo de crecimiento en una
planta de avena, observamos que inicialmente la concentración de estos
elementos aumenta hasta la época del ahijado, posteriormente mientras la planta
desarrolla las espigas la concentración de estos elementos disminuye hasta
mantenerse unos valores estables mientras se alcanza el periodo de maduración.
El material
que aquí se muestra tiene carácter informativo. En caso de duda consulte con el
facultativo. “AgroScience Hispanica” no se hace responsable de los perjuicios ocasionados
por la automedicación.
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