Fuente: Máster de Nutrición Vegetal Módulo I: Historia e Introducción a la en Cultivos Hortícolas Intensivos Nutrición Mineral. Elementos Esenciales
II. INTRODUCCIÓN A LA NUTRICIÓN MINERAL.
ELEMENTOS ESENCIALES
1. Fertilidad del suelo
Ciclo de elementos nutritivos en el suelo
Antonio L. Alarcón Vera
Dpto. Ciencia y Tecnología Agraria. Área Edafología y Química Agrícola
ETSIA. Universidad Politécnica de Cartagena
Antonio.Alarcon@upct.es
Se puede definir la fertilidad de un suelo como su capacidad para suministrar
agua y nutrientes a las plantas.
La fertilidad del suelo se mantiene cuando la salida de elementos nutritivos (exportaciones) es compensada por la entrada de los mismos (aportaciones). Si las exportaciones son superiores a las aportaciones, la fertilidad del suelo disminuye.
El esquema típico del ciclo de un elemento nutritivo en el suelo es el siguiente:
Factores físicos, químicos y biológicos que afectan a la fertilidad del suelo
Para la mejora de la fertilidad de un suelo, o al menos para el mantenimiento de la misma, hay que tener en cuenta una serie de factores.
Factores físicos
La agricultura intensiva deteriora las propiedades físicas de los suelos. Entre los diferentes factores físicos destacaremos:
– Textura: influye en la disponibilidad de agua y nutrientes.
– Estructura: se mantiene y mejora con la adición de materia orgánica y otros
mejorantes.
– Porosidad: determina la relación aire/agua.
Las propiedades físico-químicas de los suelos han sido tradicionalmente mantenidas por la adición de materia orgánica. La agricultura actual ha supuesto un retroceso en este aspecto, incluso se emplean mejorantes de las propiedades físicas de los suelos como el PAM (polímeros de acrilamida), ácidos húmicos, ácidos fúlvicos, ácidos polihidroxicarboxílicos, etc., o se emplean acolchados plásticos para paliar el déficit en la capacidad de retención de agua en los suelos de zonas áridas y semiáridas con agricultura intensiva.
Factores químicos
Dentro de los factores químicos hay que mencionar la totalidad de nutrientes o elementos esenciales, cuyo estudio se abordará a continuación.
Hay que tener en cuenta la totalidad de los elementos esenciales, tanto macro como microelementos. Hay que saber distinguir en cada momento la presencia de nutrientes en forma asimilable y en forma no disponible, así como que exista un correcto balance nutritivo, es tanto o más importante que las cantidades de elementos nutritivos, la proporción relativa existente entre ellos.
Factores biológicos
La materia orgánica es sustrato y fuente de energía de la microflora del suelo.
Interviene en la producción de enzimas, el ciclo del C, el ciclo del N, transformaciones microbiológicas de S, P, K, Fe y Mn, procesos de humificación, deshumificación, amonificación y nitrificación, etc.
Hay que considerar la constitución y composición de esa materia orgánica, así como el humus, como producto final de descomposición de la materia orgánica.
También hay que tener en cuenta a este respecto el tipo y profundidad del suelo, que influirá determinantemente sobre la evolución de la materia orgánica en el perfil del suelo.
Recordemos que la materia orgánica liberará nutrientes, sobre todo N, P y S, así como algunos microelementos, y además ejercerá una influencia decisiva en cuanto a la dinámica del agua de riego, tanto en cuanto a su suministro como en cuanto a su absorción. Por otra parte es suministro energético para la actividad microbiana beneficiosa de cara a la fertilidad del suelo.
Aspectos a tener en cuenta que interrelacionan estos factores Todos estos factores están interrelacionados entre sí, de modo que conviene verlos de forma conjunta. A continuación repasaremos someramente los principales aspectos a considerar, así como sus dependencias e influencias, dentro del concepto que supone la fertilidad del suelo.
Absorción de nutrientes. Intensidad
Será consecuencia directa del desarrollo y la actividad de los pelos absorbentes, que vendrán dados por el tipo de suelo, la estructura del mismo, el laboreo al que es sometido, etc. También vendrá directamente influenciada por la humedad del suelo, ya que es necesaria cierta cantidad de agua para generar la disolución de nutrientes de la que se nutre la raíz, y de la densidad y distribución del sistema radicular.
La absorción de nutrientes también depende en gran medida de factores físicos del suelo como estructura y capacidad de aireación (la raíz necesita oxígeno para respirar y resulta de vital importancia una adecuada relación aire/agua) y del contenido y tipo de arcilla y materia orgánica.
Reacción del suelo
En función de la reacción del suelo, éstos pueden ser ácidos, neutros o alcalinos.
El pH de la disolución del suelo condiciona notablemente la asimilabilidad de los distintos nutrientes, así como la absorción de los mismos. El pH de los suelos viene influenciado por distintos factores tales como la lluvia,el riego, el drenaje, la fertilización y tipo de fertilizantes empleados, la fracción mineral del suelo, el tiempo de la explotación, etc. Conviene tener en cuenta que los suelos arcillosos y ricos en materia orgánica presentan menores variaciones de pH ante aportaciones externas, ya que tienen un efecto amortiguador o tampón elevado, sin embargo los suelos arenosos muestran unas variaciones más acusadas del factor pH.
Agua y aire
Hay que tener en cuenta, como se citaba anteriormente la relación aire/agua. Los poros grandes se van a llenar de aire y agua cuando se efectúe un riego, tras éste el agua drenará y se volverán a llenar de aire. Los poros de diámetro reducido estarán permanentemente llenos de agua si el grado de humedad es alto, y de este agua se genera la disolución nutriente que abastecerá al cultivo hasta el siguiente aporte hídrico.
La dinámica de la relación agua/aire dependerá de factores como el movimiento del agua en el perfil del suelo (distribución de la porosidad del suelo), la evaporación, la infiltración, la estructura y tipo de suelo, la existencia de un buen drenaje, etc.
De la correcta proporción aire/agua dependerá la capacidad de absorción y respiración radicular, la distribución del sistema de raíces y la actividad microbiana del suelo.
Importancia del correcto funcionamiento de la raíz
El funcionamiento de la raíz resulta ser el factor limitante parte de la producción en la mayoría de las situaciones. La evolución diaria de la energía empleada; el ratio de respiración de las raíces en condiciones normales y, sobre todo, en condiciones salinas; la absorción de agua y nutrientes; y la capacidad de transferencia y almacenamiento de
metabolitos, son parámetros a tener en cuenta para optimizar el funcionamiento de la
raíz.
Hay que tener en cuenta que si bien en condiciones normales, se alcanza el máximo fotosintético unos 90 minutos tras amanecer, el ratio máximo de respiración radicular es alcanzado unos 130 minutos tras la salida del sol. La respiración radicular también tiene un retraso de unos 130 minutos tras la puesta del sol, para reducir sus valores. Recordemos que la respiración radicular se mantiene las 24 horas del día, siendo por la noche unas 3-4 veces inferior al día.
La deficiencia de O2 o el exceso de CO2 en el entorno radicular, puede reducir enormemente la actividad radicular, especialmente en condiciones salinas. Por ejemplo, un sistema radicular completo de tomate absorbe en un día soleado unos 0,007 mg O2/s, reduciéndose esta cantidad a la tercera parte durante la noche. Si el agua está saturada
de O2, un litro contiene solamente 9 mg O2 a 20ºC. Una planta de tomate en cultivo en agua con 5 litros de solución nutritiva, tendría tan sólo una reserva de O2 para 2 horas en un día soleado.
Estos datos justifican la necesidad de mantener una adecuada relación aire/agua en el entorno radicular. Una raíz convenientemente desarrollada contribuye a mantener esta relación, esponja el suelo/sustrato si es demasiado compacto, cohesiona las partículas al mantener unidos los macroagregados en suelos/sustratos demasiado sueltos, favorece una más uniforme distribución tridimensional del agua, mantiene cierta porosidad que proporciona aireación, etc.
El área más activa para la absorción se sitúa, generalmente, 1-2 mm tras el ápice de la raíz, si bien es cierto que al carecer de un tejido xilemático correctamente formado, hay dificultad para la traslocación, mostrándose una acumulación de nutrientes en esta zona. Regiones de la raíz jóvenes, pero ya consolidadas, aún tienen capacidad deabsorción de nutrientes, y además sirven de soporte para los pelos absorbentes, por lo que son las más efectivas en la provisión y transporte de nutrientes, al poseer un xilema bien diferenciado, que es capaz de transportar los nutrientes absorbidos fundamentalmente por los pelos absorbentes.
Este hecho justifica la enorme importancia que tiene el mantenimiento de una raíz permanentemente activa, con desarrollo continuo de raíces jóvenes, bien ramificada con independencia del peso total o materia seca de la misma, y con un desarrollo permanente de pelos absorbentes. Esto es especialmente importante en la absorción de determinados nutrientes como calcio, fósforo, hierro y manganeso.
La capacidad de absorción de agua y nutrientes depende enormemente de la morfología de la raíz, concepto que comprende profundidad de raíz, número de brazos y pelos absorbentes, ápices radiculares, etc. Esta morfología radicular está controlada genéticamente y también se ve influenciado por factores externos como presencia de O2,
impedimentos mecánicos (compactación), falta de agua, presencia de nutrientes, etc. El peso de raíz, generalmente, no es el mejor parámetro para calibrar un sistema radicular, ya que las raíces viejas y gruesas contribuyen mucho al peso, pero escasamente a la absorción de agua y nutrientes, mejor parámetro sería estimar la densidad o la superficie
total del sistema radicular.
En cualquier caso, convienen tener en cuenta la enorme importancia que tiene la temperatura de la rizosfera sobre la intensidad de la absorción de nutrientes, su traslocación, el nivel de oxigenación, el balance aniones-cationes, el ratio de respiración de las raíces, etc.
En la rizosfera, que se puede definir como la zona que se extiende 1-2 mm sobre la superficie de las raíces, tiene lugar una importantísima transferencia de materia, incluyendo exudados de la raíz (fundamentalmente polisacáridos, aminoácidos, azúcares, ácidos orgánicos), que rápidamente descomponen los microorganismos de la rizosfera contribuyendo a la formación de estructura, asimilación de agua y nutrientes, estimulación del desarrollo radicular, contacto íntimo de raíces y las partículas sólidasde suelo/sustrato, etc. El aporte exógeno de adecuada materia orgánica, sin duda, debe contribuir a mantener e incrementar esta actividad en la rizosfera.