Elementos esenciales para la nutrición de las plantas
El crecimiento y desarrollo de las plantas está condicionado a la disponibilidad de 17 elementos químicos. Estos se conocen como elementos esenciales, ya que la ausencia de alguno de ellos impide que las plantas puedan completar su ciclo biológico.
De estos 17 elementos (Tabla 1), la atmósfera provee de carbono (C) y oxígeno (O), en tanto que el hidrógeno (H) lo obtienen de la molécula de agua. Los 14 restantes son aportados por el suelo, o artificialmente cuando se trata de sistemas hidropónicos. En conjunto, el C, H y O representan más del 95% del peso seco de un vegetal. Con estos elementos las plantas elaboran los carbohidratos (CHOs) en el proceso de la fotosíntesis.
Una vez sintetizados en las hojas, los CHOs se movilizan a los diversos tejidos de la planta donde son catabolizados (degradados, oxidados) en otro proceso metabólico conocido como respiración. Es en la respiración celular donde se genera la energía necesaria para sostener todos los procesos de crecimiento y desarrollo de las plantas. Entre estos se incluyen la absorción, asimilación y transporte de los 14 elementos restantes, conocidos como nutrientes minerales.
A excepción es el boro (B), todos los nutrientes minerales son absorbidos por la raíz en sus formas iónicas (aniónica o catiónica). El boro está presente como ácido bórico (H3BO3) al pH normal para el crecimiento de la mayor parte de las especies vegetales, y sólo comienza a disociarse (ionizarse) a pH superior a 7.
Una vez absorbidos, los nutrientes pueden ser directamente movilizados a las hojas través del xilema, o asimilados en la raíz (o en las hojas) y luego transportados como sucede con el nitrato y los sulfatos. Desde las hojas los nutrientes son re-movilizados a través del floema hacia otros tejidos u órganos para ser utilizados o almacenados.
Un número importante de los elementos esenciales también pertenece a la categoría de metales pesados. Es el caso del cobre (Cu), manganeso (Mn), molibdeno (Mo), zinc (Zn), boro (B) y níquel (Ni), por lo que su concentración en los vegetales adquiere particular importancia.
Además de los elementos esenciales, las plantas también pueden absorber y utilizar otros elementos que favorecen el crecimiento (de ciertas especies y bajo ciertas circunstancias) sin necesidad que cumplan los criterios de esencialidad. Estos se conocen como elementos beneficiosos e incluyen, probablemente entre otros, selenio (Se), silicio (Si), sodio (Na), cobalto (Co) y aluminio (Al).
El ejemplo clásico de un elemento beneficioso es el cobalto. Este elemento es esencial para las bacterias que participan en la fijación biológica de nitrógeno, pero no para las plantas. En consecuencia, la deficiencia de cobalto detiene la fijación de nitrógeno atmosférico sin afectar la sobrevivencia de la planta hospedera, ya que ésta puede crecer y completar su ciclo biológico (producir semillas) a expensas del nitrógeno del suelo.
Como la dependencia absoluta del nitrógeno del suelo no es aceptable en especies que pueden utilizar el nitrógeno atmosférico (ej. leguminosas), el cobalto debe considerarse elemento esencial para la sostenibilidad de los sistemas agropecuarios. Esto indica que la definición de elemento esencial pudiera tener limitaciones en su aplicabilidad al mundo real de las plantas ya que, como se origina de estudios en hidroponía, no considera las interacciones que naturalmente ocurren en la rizósfera.
La adquisición, transporte, asimilación y función de estos 17 elementos esenciales (y de los elementos beneficiosos) en la célula es el tema de estudio de la nutrición mineral, una disciplina de la fisiología de plantas que comienza a tener cada vez más relevancia en la agricultura moderna.
PHLOEM, Octubre de 2016
Referencias
Taiz L, Zeiger, E. 2006. Plant Physiology, Third edition,