Microfertilizantes

Importancia de los microelementos en la vida de las plantas

La acción positiva de los microelementos se debe a su participación en procesos redox y en el metabolismo de carbohidratos y nitrógeno. Aumentan la resistencia de las plantas a enfermedades y a condiciones ambientales desfavorables. Bajo la acción de los microelementos, aumenta el contenido de clorofila en las hojas, mejoran los procesos fotosintéticos y se intensifica la actividad asimiladora de toda la planta. Muchos microelementos forman parte de los centros activos de enzimas y vitaminas.

Los microelementos pueden formar complejos con ácidos nucleicos e influir en las propiedades físicas, la estructura y las funciones fisiológicas de los ribosomas. Afectan la permeabilidad de las membranas celulares y la entrada de nutrientes en las plantas. Así, cuando se altera la nutrición de el maíz con microelementos, disminuye la absorción de nitrógeno amoniacal y nítrico. La mayor disminución de la absorción de nitrógeno amoniacal se observa con deficiencia de zinc, molibdeno y exceso de cobalto y manganeso. La velocidad de absorción de nitrógeno nítrico disminuye con falta de cobre y manganeso. Con exceso de zinc en el medio nutritivo, disminuye la absorción de nitrógeno amoniacal; con deficiencia de cobre, aumenta. La alteración de la nutrición con molibdeno y zinc provoca un aumento de la diferencia entre la absorción de nitrógeno amoniacal y nítrico.

En general, cuando se altera la nutrición con microelementos, en primer lugar disminuye la absorción de nitrógeno nítrico. Cuando se altera la nutrición con cobalto y zinc, disminuye la velocidad de incorporación del nitrógeno amoniacal a las proteínas.

En varias zonas edafoclimáticas, los cultivos responden a distintos microfertilizantes. Con mayor frecuencia esto se observa con la aplicación prolongada de dosis altas de fertilizantes minerales, especialmente en suelos turbosos drenados, tierras de regadío y suelos ligeros por su composición granulométrica.

En las leguminosas, el contenido de molibdeno es mayor; acumulan de 2 a 10 veces más hierro que los cereales. Las plantas también acumulan los microelementos de forma diferente, lo que resulta importante al utilizar productos de la producción vegetal.

Cuando el contenido de microelementos está por encima o por debajo de las concentraciones umbral, el organismo pierde la capacidad de regular los procesos metabólicos, lo que se manifiesta en el desarrollo de enfermedades endémicas. En las condiciones actuales de intensificación y quimización de la agricultura, el conocimiento de las concentraciones umbral de microelementos en plantas y piensos es especialmente relevante.

La aplicación de microfertilizantes asegura un aumento significativo del rendimiento de los cultivos agrícolas. En promedio, gracias a los microfertilizantes es posible elevar el rendimiento de los cultivos agrícolas en un 10-12%. El mayor efecto se alcanza en regiones cuyos suelos están empobrecidos en determinados microelementos. Hay bastantes suelos de este tipo. Según datos de un estudio agroquímico de suelos a gran escala, el 37,3% se caracteriza por un abastecimiento bajo y medio de boro móvil, el 85,5% de molibdeno, el 64,9% de cobre, el 94,0% de zinc, el 86,9% de cobalto y el 52,5% de manganeso de la superficie total de tierra arable.

Actualmente, el suministro de microelementos a la producción agrícola se ha reducido, mientras que la necesidad de la agricultura de Rusia para el futuro próximo se estima en 12 mil t.

La extracción de microelementos con la cosecha por 1 ha de suelo varía desde fracciones de gramo (molibdeno) hasta varios cientos de gramos (manganeso, zinc).

Contenido de microelementos en el suelo

Los suelos tienen una determinada reserva de microelementos, que puede reponerse mediante la aplicación de fertilizantes orgánicos, microfertilizantes, así como por impurezas con fertilizantes minerales. La movilidad de los microelementos en el estiércol es inferior a la de los fertilizantes minerales y no supera el 25%.

Los criterios de la necesidad de las plantas de microelementos son su contenido en las plantas y su nivel en el suelo. Al mismo tiempo, importa no la cantidad total (bruta) en el suelo, sino la presencia de formas móviles, que en cierta medida determinan la disponibilidad para las plantas. Con mayor frecuencia, el contenido de microelementos en forma móvil es, para cobre, molibdeno, cobalto y zinc, del 10-15% del contenido bruto en el suelo; para boro, del 2-4%.

El grado de movilidad de los microelementos en el suelo depende de: la reacción del medio, la composición de la roca madre, la vegetación, la actividad microbiológica, el contenido de carbonatos, las propiedades redox, la composición granulométrica y mineralógica, el contenido de humus, los sesquióxidos, la aplicación de un complejo de medidas agrotécnicas, especialmente la recuperación hídrica y química del suelo, y la aplicación de fertilizantes orgánicos y minerales.

La influencia de las condiciones del suelo es específica y puede diferir para distintos microelementos. Por ejemplo, la acidificación aumenta la movilidad del manganeso, cobre, boro y zinc, pero reduce la disponibilidad de molibdeno.

El concepto de «movilidad» en la ciencia moderna no tiene una definición precisa. En la mayoría de los casos, por movilidad se entienden todas las formas de microelementos capaces de pasar a extractos acuosos, salinos, soluciones de ácidos fuertes y débiles, y álcalis. A menudo no se distingue entre formas móviles y formas disponibles para las plantas.

Las formas móviles de microelementos en el suelo se dividen en:

• poco móviles — pasan a soluciones de ácidos fuertes;
• medianamente móviles — pasan a soluciones de ácidos débiles y álcalis, soluciones ácido-tampón;
• fácilmente solubles — pasan al agua y a extractos de ácido carbónico.

Es importante que el extracto elegido para determinar la forma móvil corresponda en la mayor medida posible a la capacidad de asimilación de una planta concreta. La evaluación de la idoneidad de los extractos para determinar el abastecimiento del suelo con microelementos se realiza mediante experimentos de campo con microfertilizantes, en los que se establece la correspondencia entre el contenido de formas móviles de microelementos y la eficacia de los microfertilizantes.

En nuestro país se aplica un enfoque diferenciado para la elección de métodos de determinación de las formas móviles de microelementos en el suelo en función del tipo de suelo, sus propiedades y características agroquímicas.

1. Para los suelos sod-podzólicos se utiliza el sistema de extractos propuesto por Ya. V. Peive y G. Ya. Rinkis. Se ha elaborado una escala de abastecimiento de los suelos con microelementos.
2. Al analizar suelos forestales, chernozems, castaños, carbonatados y salinos, para determinar las formas móviles de manganeso, zinc, cobre y cobalto se utiliza una solución tampón de acetato de amonio con pH 4,8 (según Krupsky-Aleksandrova); el boro se determina en extracto acuoso después de ebullición, el molibdeno — en extracto de oxalato (según Grigg).
3. Al analizar suelos carbonatados y salinos, pardos, de turbera-pradera y serozems, para extraer zinc, cobre y cobalto se emplea una solución tampón de acetato de sodio 1 N con pH 3,5 (según Kruglova); el molibdeno se extrae con solución tampón de oxalato con pH 3,3 (según Grigg); el boro — en extracto acuoso.

Amplios estudios agroquímicos de suelos han mostrado que los suelos de determinadas provincias biogeoquímicas son a menudo pobres en formas móviles de algunos microelementos. Por ejemplo, en el óblast de Moscú, hasta el 80% de las tierras estudiadas necesitan la aplicación de fertilizantes de boro; la deficiencia de molibdeno se detectó en el 60% de las superficies, y la de cobre en el 50-60%.

B. A. Yagodin e I. V. Vernichenko realizaron una generalización de los datos sobre el abastecimiento de los suelos de las principales zonas biogeoquímicas con formas móviles de microelementos, obtenidos a partir del análisis de suelos y plantas, experimentos de campo y de vegetación.

La gama de extractos utilizados es amplia: desde ácidos fuertes hasta soluciones acuosas. Una parte significativa de ellos es agresiva y difícilmente extrae solo los microelementos disponibles para las plantas. Al comparar los valores de consumo de microelementos por las plantas con su contenido en el suelo extraído mediante extractos agresivos, se estableció que las plantas asimilan menos del 1% de los microelementos extraídos.

Al evaluar el abastecimiento de los suelos con formas disponibles de microelementos y al elaborar recomendaciones prácticas, deben tenerse en cuenta los cambios en el contenido de formas móviles según el momento de toma de muestras. Estas fluctuaciones pueden ser tan significativas que, en distintos períodos de vegetación, el suelo puede resultar bien o mal abastecido de microelementos.

La aplicación de fertilizantes minerales modifica la movilidad de los microelementos debido a cambios en la reacción del medio, el sinergismo y el antagonismo. Así, el fósforo reduce la absorción de zinc y cobre, y a veces aumenta la absorción de manganeso. La aplicación de magnesio aumenta la absorción de fósforo por las plantas. Las sustancias orgánicas modifican la adsorción de todos los elementos minerales. Por ello, junto con el análisis del suelo por el contenido de microelementos móviles, puede evaluarse con mayor precisión el abastecimiento de las plantas mediante el análisis de las propias plantas.

En función de la cantidad de microelementos en los suelos de la zona no chernozem, se han establecido los siguientes niveles de abastecimiento con microelementos (tabla).

La agrupación de los suelos por abastecimiento de las plantas con manganeso, cobre, zinc y cobalto, extraídos de los suelos con solución tampón de acetato de amonio con pH 4,8 (según Krupsky-Aleksandrova), se presenta en la tabla.

El contenido de manganeso móvil en los suelos, extraído con solución tampón de acetato de amonio con pH 4,8, es aproximadamente 3-4 veces menor que en el extracto de H₂SO₄ 0,1 N (según Peive-Rinkis). El contenido de zinc, por el contrario, en el extracto de acetato de amonio es 2-4 veces mayor que en KCl 1 N. El cobre y el cobalto son extraídos por la solución tampón en promedio 6-8 veces menos (con fluctuaciones de 3 a 15 veces) que por las soluciones de HCl 1 N y HNO₃ 1 N.

La Universidad Agraria Estatal del Don ha desarrollado una escala de abastecimiento de zinc de los chernozems carbonatados y los suelos castaños (tabla).

Clasificación de los microfertilizantes

Los microfertilizantes se clasifican habitualmente por el microelemento principal:

• fertilizantes de boro;
• fertilizantes de cobre;
• fertilizantes de manganeso;
• fertilizantes de molibdeno;
• fertilizantes de zinc;
• fertilizantes de cobalto;
• fertilizantes que contienen selenio;
• fertilizantes de litio.

Aplicación de microfertilizantes en la agricultura

Los resultados de las investigaciones sobre tipos y formas prometedoras de microfertilizantes muestran la conveniencia de producir y aplicar fertilizantes enriquecidos con microelementos, incluidos los complejos. Los ensayos de lotes experimentales y piloto-industriales de fertilizantes básicos enriquecidos con microelementos mostraron que, por ejemplo, gracias al boro en la nitroamofoska aplicada en chernozems lixiviados y suelos sod-podzólicos, se obtienen aumentos adicionales de rendimiento: raíces de remolacha azucarera 3-4 t/ha, semillas de col 0,23-0,29 t/ha, semillas de guisante 0,21-0,37 t/ha.

La aplicación en suelos sod-podzólicos de superfosfato enriquecido con molibdeno asegura una cosecha adicional de 0,5-0,6 t/ha de heno de leguminosas. En condiciones de deficiencia grave de cobre, por ejemplo, en suelos de turba-pantanosos bajos drenados, sobre el fondo de fertilizantes básicos los cereales casi no producen grano, mientras que el cloruro de potasio enriquecido con cobre permite obtener un rendimiento de grano de cebada de 2,5-3,0 t/ha, aumentar el rendimiento de hierba en un 15-18% y el de hortalizas en un 20%.

Según los pronósticos, la necesidad de la agricultura de microfertilizantes debe cubrirse en un 60-70% en forma de fertilizantes básicos enriquecidos con microelementos y en un 30-40% mediante sales técnicas utilizadas para la alimentación foliar y el tratamiento presiembra de semillas.

Como fuente de microelementos pueden utilizarse algunos residuos industriales, por ejemplo, escorias metalúrgicas, cenizas de pirita, lodos de depuradora, etc. Los fertilizantes de este tipo no siempre contienen nutrientes en forma disponible para las plantas y a menudo contienen impurezas tóxicas.

Pueden resultar prometedores los microfertilizantes «MiBAS» desarrollados sobre base de lignina, fabricados a partir de residuos de empresas de la industria de pasta y papel, imprenta, electrónica, construcción de maquinaria y otras producciones. Las tecnologías desarrolladas para el reciclaje de estos residuos permiten extraer microelementos en forma pura y obtener a partir de ellos fertilizantes ecológicamente seguros. Al mismo tiempo, se aprovechan residuos que contienen lignina de producciones de pasta y papel y residuos que contienen metales.

Una característica distintiva de los nuevos fertilizantes es la base de lignina, que crea una película polimérica sobre la superficie, por ejemplo, de las semillas, y se adhiere firmemente a esa superficie. La composición de los microfertilizantes «MiBAS» incluye componentes que contienen cobre, zinc y cobalto. Los fertilizantes «MiBAS» son tecnológicamente cómodos de usar, no forman polvo y son compatibles con los productos fitosanitarios. Los experimentos de campo y de producción han establecido la eficacia de estos microfertilizantes.

Los microfertilizantes sobre base de lignina se producen en forma granulada de acción prolongada para la aplicación básica y como concentrado líquido para el tratamiento presiembra de semillas. El contenido de microelementos en las formas granuladas es del 10±5%; en el concentrado, que antes del tratamiento se diluye 3 veces, del 1,3±0,3%. El consumo de fertilizantes granulados es de 50-150 kg/ha; el de concentrado líquido en forma diluida, de 10-20 kg/t de semillas.

Plazos y métodos de aplicación de microfertilizantes

Es mejor aplicar los microfertilizantes al suelo como parte de los fertilizantes minerales básicos. Es prometedor introducir microelementos en la composición de fertilizantes de acción lenta, así como aplicarlos con el agua de riego.

A partir de los datos sobre el contenido de microelementos en el suelo y las plantas se determinan las dosis de microelementos necesarias para la aplicación. Las dosis de microfertilizantes varían en función de las condiciones edafoclimáticas y de las características biológicas de los cultivos.

Para las condiciones de la región del Cáucaso Norte se han desarrollado recomendaciones sobre las normas de aplicación de microfertilizantes para cultivos de campo en función de los métodos de aplicación y del contenido de microelementos en el suelo (Podkolzin, Demkin, Burlai, 2002).

En condiciones de suelo protegido, los microelementos (boro, molibdeno, cobre, manganeso, zinc, cobalto) tienen gran importancia. Métodos de aplicación: aplicación presiembra al suelo, tratamiento presiembra de semillas y alimentación foliar. Por 1 t de semillas se consumen 2-3 l de solución. Riego de plántulas a razón de 10 l por marco. Remojo de semillas — hasta 24 h con una relación entre el peso de las semillas y la solución de 1:2. La alimentación foliar se realiza a razón de 300 l por 1 ha.

Las dosis de microfertilizantes son significativamente menores que las de macrofertilizantes, y los requisitos de uniformidad son mayores. Por ello, es más racional utilizar fertilizantes básicos enriquecidos con microelementos.

Eficacia de los microfertilizantes

Para un uso eficaz es necesario:

• Conocer las exigencias de los cultivos respecto a los microelementos y su contenido en el suelo en forma disponible para las plantas. La optimización de la nutrición debe realizarse de forma equilibrada en macro y microelementos.
• Mejorar el surtido de microfertilizantes.
• Reforzar el control agroquímico y sanitario sobre el uso de residuos de industrias como fertilizantes.
• Estudiar la influencia en la formación de la calidad de la producción con una nutrición equilibrada de las plantas con macro y microelementos, y el papel de los microelementos en la formación de determinados indicadores de calidad.
• Estudiar la transformación, reutilización y optimización equilibrada del metabolismo de compuestos orgánicos en las plantas que caracterizan la calidad de la producción, y la importancia de los microelementos en estos procesos.
• Actualmente, la producción de microfertilizantes se desarrolla en dos direcciones: producción de microfertilizantes unilaterales en forma de sales individuales, quelatos y fritas; producción de macrofertilizantes complejos y unilaterales enriquecidos con microelementos.

Los microfertilizantes unilaterales se aplican a cultivos con deficiencia grave de algún microelemento. La desventaja del uso de microfertilizantes unilaterales es la dificultad de aplicarlos en dosis pequeñas, especialmente al suelo, cuando es difícil lograr una distribución uniforme sobre la superficie. Los microfertilizantes unilaterales se utilizan en forma de quelatos y fritas, lo que es especialmente importante al aplicar boro, ya que así se excluye el efecto de concentraciones localmente altas de boro sobre cultivos sensibles.

Los macrofertilizantes enriquecidos reducen los costos de aplicación, tienen menor peligro de acción tóxica al aplicar dosis excesivas de fertilizantes y disminuyen la contaminación ambiental.

Para las alimentaciones foliares se emplean principalmente sales individuales, por ejemplo, sulfatos de manganeso, zinc y hierro.

El uso de microelementos en combinación con macroelementos en la composición de fertilizantes complejos o mezclas nutritivas debe limitarse y aplicarse en condiciones de deficiencia absoluta de nutrientes al cultivar plantas en suelos arenosos y areno-arcillosos poco fértiles, en condiciones de hidroponía o suelo protegido, en horticultura y floricultura ornamental.

Tareas de la agroquímica de los microfertilizantes

En el campo de la agroquímica de los microelementos, revisten importancia prioritaria para la aplicación práctica en la agricultura y para asegurar una alta eficacia agroquímica y económica las tareas de:

• elaboración de métodos para predecir la eficacia de los microfertilizantes sobre la base del análisis agroquímico de suelos para el contenido de formas disponibles de microelementos y el diagnóstico vegetal;
• estudio del efecto de las formas de microfertilizantes sobre la magnitud y calidad de la cosecha de los cultivos agrícolas en una red de experimentos de campo geográficos realizados según una metodología y un programa unificados, sobre el fondo de dosis crecientes de fertilizantes minerales básicos;
• investigación del balance de macro y microelementos en experimentos de campo de larga duración con fertilizantes en rotación de cultivos en distintas zonas edafoclimáticas, incluidos los sistemas de fertilización;
• estudio de la interacción de macro y microelementos en los procesos de nutrición y metabolismo, y de la influencia de los microfertilizantes sobre el uso y la asimilación de los elementos nutritivos básicos del suelo y los fertilizantes.

Las investigaciones para desarrollar métodos de predicción de la eficacia incluyen:

• determinación de los valores límite del contenido de microelementos en suelos y plantas;
• elaboración de métodos perfeccionados para determinar las formas disponibles en los suelos;
• establecimiento de gradaciones científicamente fundamentadas del abastecimiento de los suelos con microelementos para zonas edafoclimáticas concretas.

Estos métodos deben tener en cuenta las características de los cultivos, el tipo y la composición granulométrica de los suelos, la aplicación de fertilizantes orgánicos y minerales y los métodos de regulación del régimen hídrico.

Reviste gran importancia la elaboración de métodos para el uso racional de residuos de la producción industrial que contienen microelementos, y la búsqueda de materias primas aptas para la producción de microfertilizantes.

El estudio del balance de macro y microelementos en experimentos de campo de larga duración con rotaciones de cultivos debe acompañarse de investigaciones sobre la influencia de la aplicación de dosis altas de fertilizantes orgánicos y minerales, métodos de recuperación química y productos químicos de protección de plantas sobre el contenido y la disponibilidad para las plantas de los microelementos del suelo y los fertilizantes.

Es prometedor el estudio de la importancia agroquímica de los microelementos: yodo, litio, aluminio, vanadio, titanio, selenio, rubidio, bromo y flúor, así como la determinación del impacto negativo del cobre, flúor, arsénico, cromo, plomo, cadmio y níquel como resultado de la contaminación tecnogénica del medio ambiente.

Es necesario estudiar también la deficiencia oculta de microelementos sin manifestación externa de signos, que provoca una disminución del rendimiento y de la calidad de la producción.

En la etapa actual de desarrollo se ha hecho posible tener en cuenta muchos factores que determinan las normas de aplicación de macro y microfertilizantes mediante equipos informáticos.

Lista de fuentes

1. Yagodin B. A., Zhukov Yu. P., Kobzarenko V. I. (2002). Agroquímica. Ed. de B. A. Yagodin. Moscú: Kolos.
2. Mineev V. G., Sychev V. G., Gamzikov G. P. et al. (2017). Agroquímica. Libro de texto. Ed. de Mineev V. G. Moscú: Editorial VNIIA que lleva el nombre de D. N. Pryanishnikov.