El potasio es un elemento químico que, junto con el nitrógeno y el fósforo, es el más importante en la nutrición de las plantas. Los intentos de sustituirlo por elementos estrechamente relacionados (sodio, litio, rubidio) resultaron infructuosos.
La necesidad de potasio para las plantas fue sugerida por primera vez por Sosur en 1804 sobre la base de un análisis químico de las cenizas vegetales en las que el potasio estaba siempre presente. Más tarde, Liebig llegó a la conclusión de que el abono potásico era necesario. La primera confirmación experimental de la necesidad de potasio para las plantas la obtuvo Salm-Gorstmar en 1846.
Navegación
Composición química de las plantas
Nutrición aérea de las plantas (fotosíntesis)
Nutrición mineral (radicular) de las plantas
Contenido de potasio en las plantas
El potasio en las plantas se concentra principalmente en el citoplasma y las vacuolas celulares en forma iónica. No forma parte de los compuestos orgánicos, pero interviene en la fotosíntesis. Aproximadamente el 80% del potasio se encuentra en la savia celular de las plantas, y puede ser fácilmente arrastrado por el agua, como la lluvia y especialmente de las hojas viejas, mientras que el 20% restante es retenido en el estado de intercambio-absorción por los coloides del citoplasma. Mejora la hidratación de los coloides citoplasmáticos, aumentando la capacidad de retención de agua y la tolerancia a la sequía de las plantas. Alrededor del 1% es absorbido por las mitocondrias.
Durante el día, el potasio, aunque sigue siendo móvil, se retiene en las células vegetales. Por la noche, cuando la fotosíntesis se detiene, puede liberarse algo de potasio a través del sistema radicular, pero cuando aparecen los primeros rayos del sol, la planta lo vuelve a absorber.
Los órganos jóvenes de las plantas contienen entre 3 y 5 veces más potasio que los viejos: su contenido es mayor en los órganos y tejidos, donde los procesos de metabolismo y división celular se desarrollan intensamente. Por ello, el potasio también se llama el elemento de la juventud. El polen contiene potasio en grandes cantidades. Así, la ceniza de polen de maíz contiene hasta un 35,5% de potasio, mientras que el calcio, el magnesio, el azufre y el fósforo representan un 24,7% en total. La movilidad del potasio se debe a su reutilización al pasar de las hojas viejas a las jóvenes. Por lo tanto, su distribución en las plantas se caracteriza por un gradiente de concentración basipeptal, es decir, su contenido en hojas y tallos por unidad de materia seca aumenta de abajo a arriba.
En la savia celular, el contenido de potasio es significativamente mayor que el de otros cationes y supera la concentración en la solución del suelo entre 100 y 1000 veces.
A diferencia del nitrógeno y el fósforo, el potasio se concentra en los órganos vegetativos y no en los reproductivos. Por ejemplo, en la paja de los cereales el potasio es 2 veces más, y en los tallos de maíz — 5 veces más que en el grano. Por lo tanto, la eliminación de potasio de la parte no reproductiva del cultivo suele ser mayor que la de la parte comercializable, con la excepción de las leguminosas de grano.
El contenido de potasio en las plantas puede variar en función de las condiciones climáticas, las técnicas agrícolas aplicadas y la fertilidad del suelo.
Los cultivos de cereales contienen el 15% de todo el potasio de la cosecha, y la paja contiene el 85% del potasio. Los tubérculos de patata contienen hasta un 95% y el haulm hasta un 5% del contenido total de potasio.
Tabla. Contenido medio de K2O en el rendimiento de algunos cultivos, % sobre la materia seca absoluta (según San Petersburgo)
| Cereales de invierno | Grano | Patatas | Клубни | ||
| Paja | Hojas | ||||
| Cereales de primavera | Grano | Col blanca | Cabezas | ||
| Paja | Zanahorias | Hortalizas de raíz | |||
| Maíz | Grano | Pepino | Frutas | ||
| Tallos | Tomate | Frutas | |||
| Guisantes | Grano | Lino | Paja | ||
| Paja | Cottonwood | Fibra | |||
| Remolacha azucarera | Hortalizas de raíz | Trébol de los prados | Heno | ||
| Hojas | Lucerna | Heno | |||
| Remolacha forrajera | Hortalizas de raíz | Vicia | Heno | ||
| Hojas | Phleum | Heno |
La importancia del potasio
El potasio regula la fotosíntesis, aumenta la salida de carbohidratos de la lámina de la hoja a otros órganos, y participa en la síntesis de azúcares y carbohidratos de alto peso molecular — almidón, celulosa, sustancias de pectina, xilanos.
El potasio favorece la acumulación de monosacáridos en los cultivos de frutas y hortalizas, de sacarosa en los cultivos de raíces, de almidón en las patatas, engrosa las paredes celulares de las pajas de los cereales, aumenta la resistencia al encamado y mejora la calidad de la fibra en el lino y el cáñamo.
Tabla. Efecto del potasio en el contenido de azúcares reductores, sacarosa y almidón en las hojas y pecíolos del tomate, % (según Bagaev)
| Azúcares reductores | ||||
| Sacarosa | ||||
| Almidón y dextrinas | ||||
Al acumular hidratos de carbono en las células vegetales, el potasio aumenta la presión osmótica de la savia celular, con lo que aumenta la tolerancia al frío y a las heladas de las plantas.
La acumulación de potasio en los cloroplastos y las mitocondrias ayuda a estabilizar su estructura y a formar ATP. Aumenta la hidrofilia de los coloides del protoplasma y disminuye la transpiración, lo que ayuda a las plantas a tolerar mejor las sequías de corta duración.
El potasio interviene en la síntesis y el metabolismo de las proteínas. Si es deficiente, la síntesis se reduce y las moléculas de proteínas antiguas se descomponen al mismo tiempo. Los aminoácidos se acumulan en las plantas. Una nutrición óptima de potasio da lugar a un mayor contenido de proteínas en las plantas de trigo. Se potencia la síntesis de asparagina y glutamina. El efecto positivo del potasio sobre la síntesis de proteínas está asociado a su efecto sobre la acumulación y la transformación de los hidratos de carbono (los hidratos de carbono durante la respiración forman cetoácidos, a partir de los cuales se sintetizan los aminoácidos), así como a la potenciación de la actividad enzimática de la síntesis de proteínas.
El potasio cataliza la síntesis de las vitaminas tiamina y riboflavina y regula el funcionamiento de las células de cierre estomático de las hojas.
El potasio es absorbido por las plantas como catión y en esta forma permanece en las células y es el principal contraión de los aniones celulares cargados negativamente. El potasio crea una diferencia de potencial eléctrico entre la célula y el medio.
Al participar en los procesos bioquímicos más importantes, el potasio aumenta la resistencia a diversas enfermedades durante la temporada de crecimiento y en el periodo posterior a la cosecha, y mejora la capacidad de almacenamiento de las frutas y verduras.
El periodo crítico de consumo de potasio por parte de las plantas se produce en los primeros 15 días tras la emergencia de las plántulas. El periodo de máxima ingesta de potasio suele coincidir con el periodo de crecimiento intensivo de la masa biológica. En algunos cultivos, como el lino, el aporte de potasio se detiene en la fase de floración o en la fase de maduración de la flor, como en los cereales y las legumbres. En otros cultivos, la ingesta de potasio es más prolongada y se produce a lo largo de toda la temporada de crecimiento, como en las patatas, la remolacha azucarera y la col.
En las regiones donde el efecto de los fertilizantes potásicos es más eficaz, su uso proporciona un aumento del rendimiento por kilogramo de fertilizante potásico: 2-3 kg de grano, 20-33 kg de patatas, 35-40 kg de remolacha azucarera, 1-1,5 kg de fibra de lino, 20-33 kg de heno de hierba sembrada y 8-18 kg de hierba de pradera.
Deficiencia de potasio
La falta de potasio provoca una disminución de la actividad enzimática, una alteración del metabolismo de los hidratos de carbono y las proteínas y un mayor consumo de hidratos de carbono para la respiración.
Como resultado, la productividad de la planta y la calidad del producto se reducen. Los cultivos de cereales se vuelven rechonchos y se reduce la germinación y la viabilidad de las semillas. A menudo las pajas del grano se alojan debido a la reducción de la fuerza. Se reduce el contenido de almidón de los tubérculos de la patata, el contenido de sacarosa de las raíces de la remolacha azucarera, el contenido de pectina de las frutas y bayas y las vitaminas de los productos. La incidencia de las enfermedades aumenta. La capacidad de conservación durante el almacenamiento disminuye.
Exteriormente, la carencia de potasio se manifiesta en las hojas de la capa inferior: se vuelven amarillas prematuramente, empezando por los bordes; posteriormente, los bordes se vuelven marrones, luego se mueren y se destruyen, lo que hace que parezcan quemadas. Este fenómeno se denomina «quemadura marginal». Una carencia de potasio hace que las hojas pierdan su turgencia, se marchiten y se caigan. La carencia de potasio se produce con mayor frecuencia durante el crecimiento intensivo (en la mitad de la temporada de crecimiento), cuando el contenido de potasio en las células es de 3 a 5 veces inferior al normal.
Los cultivos amantes del potasio son los que más reaccionan a la carencia de este elemento.
Un exceso de potasio también tiene un efecto negativo sobre el crecimiento y el desarrollo. Provoca la aparición de manchas pálidas en forma de mosaico entre las venas de las hojas, que acaban volviéndose marrones y provocando su caída.
Ciclo y equilibrio del potasio en la agricultura
El ciclo del potasio en las biocenosis es intenso. El contenido de potasio en la biomasa de las biocenosis varía entre 20 ka/ha para los desiertos y 2000 kg/ha para los bosques de robles.
El ciclo cerrado del ciclo de nutrientes en las biocenosis naturales debido a la actividad acumuladora de las plantas conduce a la acumulación de potasio dentro de la capa de raíces y al enriquecimiento gradual de los horizontes superiores con este elemento.
En las agrocenosis, el ciclo y el equilibrio del potasio están influidos principalmente por las actividades económicas: suministro de fertilizantes, especialización de las explotaciones.
Las reservas brutas de potasio en los suelos son entre 5 y 50 veces superiores a las reservas de nitrógeno y fósforo. D.N. Pryanishnikov al estimar el balance de potasio para todo el país permitió su déficit de 20-22 kg/ha al año.
La principal partida de gastos de la balanza de potasio en la agricultura es la exportación económica con los productos.
Cada año se pueden exportar entre 40 y 310 kg/ha de potasio con la cosecha. Estas cifras se calculan, sobre todo en el caso de los cereales, para los rendimientos medios, que naturalmente aumentarán con el incremento de la productividad.
Tabla. Contenido de potasio en el rendimiento de los cultivos más importantes[ref]Yagodin B.A., Zhukov U.P., Kobzarenko V.I. Agrochemistry/ Editado por B.A. Yagodin. - Moscú: Kolos, 2002. - 584 págs.: ilustración[/ref].
| Cereales | |||
| Trigo sarraceno | |||
| Lino y cáñamo | |||
| Girasol | |||
| Patatas | |||
| Remolacha azucarera | |||
| Col | |||
| Legumbres | |||
| Trébol (heno) | |||
| Alfalfa (heno) | |||
| Hierbas de los prados (heno) | |||
| Phleum (heno) | |||
Para estimar el balance de potasio de forma objetiva, hay que tener en cuenta la distribución de la eliminación entre las partes comercializables y no comercializables del producto. Por ejemplo, el grano de trigo contiene el 15% del total de la potasa cultivada en la explotación y la paja contiene el 85% del total de la potasa cultivada en la explotación. Cuanto menos potasio contenga la parte comercializable del cultivo que se retira de la explotación y más la parte no comercializable que permanece en el campo o en la explotación, incluido el pienso, menos potasio se elimina del ciclo de la explotación. Así, la especialización de las explotaciones determina el balance de potasio en la explotación.
Una parte del potasio puede perderse de la zona radicular por infiltración: en suelos ligeros alrededor del 5%, en suelos pesados el 2% de la cantidad fertilizada. La distribución del tamaño de las partículas del suelo, el régimen hídrico, la dosis de fertilizantes y la biología de los cultivos influyen en la tasa de lixiviación.
Parte del potasio puede perderse por la erosión del agua y del viento. Según los datos medios, este valor es de 4-8 kg/ha. En general, se supone que las pérdidas por erosión se compensan con los aportes de las semillas (unos 2 kg/ha) y las precipitaciones (2-6 kg/ha).
Una parte del potasio intercambiable puede pasar a un estado fijo (no intercambiable) en el suelo, quedando indisponible para las plantas. Las capas del subsuelo también participan en el suministro de potasio a las plantas, reduciendo así el consumo de potasio de la capa arable. Así, en los experimentos realizados en suelos podológicos, el girasol y el altramuz consumieron por término medio alrededor del 32% de la eliminación total de potasio del horizonte del subsuelo.
Literatura
Yagodin B.A., Zhukov Y.P., Kobzarenko V.I. Agrochemistry / Editado por B.A. Yagodin. — Moscú: Kolos, 2002. — 584 p.: ill.
Fundamentos de Agronomía: Tutorial/Y.V. Evtefeev, G.M. Kazantsev. — M.: FORO, 2013. — 368 p.: ill.
Agroquímica. Libro de texto / V.G. Mineev, V.G. Sychev, G.P. Gamzikov et al. — Moscú: Editorial del Instituto Panruso de Investigación Agroquímica. D.N. Pryanishnikov, 2017. — 854 с.
