El análisis de tejido vegetal es el análisis químico de una muestra de tejido vegetal (hojas y frutos), colectado en un momento o etapa de desarrollo determinados.

Este análisis se basa en los mismos principios que el análisis del suelo, asumiendo que la concentración de nutrientes en la planta está directamente relacionada con la habilidad del suelo para proporcionarlos y a su vez, con la productividad de las plantas.

Esta es una herramienta sumamente eficiente para evaluar la nutrición del cultivo ya que el contenido de nutrientes en planta es un valor que resulta de la interacción entre el cultivo, el ambiente y el manejo.

El análisis de tejido vegetal puede ayudar a:

-Verificar síntomas de deficiencias nutricionales.

-Identificar deficiencias asintomáticas (“hambre oculta”).

-Indicar interacciones entre nutrientes.

-Localizar zonas del lote que se comportan en forma diferente.

-Evaluar el manejo nutricional de los cultivos.

Por lo tanto, el análisis de tejido vegetal puede ser más valiosos para confirmar la idoneidad del manejo actual de fertilizantes y para determinar las prácticas de fertilización para producciones futuras, y  para la corrección de anomalías presentes en el cultivo actual.

Para analizar el contenido de la mayoría de los nutrientes, se selecciona una parte de la planta en crecimiento activo como: la selección de la hoja más joven y de hojas completamente madura. Tal es el caso de tomate, betabel, zanahoria, cebolla, papa, entre otros cultivos.

El análisis foliar es el método más empleado en análisis de tejido vegetal. Las hojas son consideradas el centro de la actividad fisiológica nutricional y los cambios en la nutrición mineral se reflejan en las concentraciones de los nutrientes en ellas.

Por lo tanto su objetivo es relacionar el contenido de un elemento en la planta, ya sea en su totalidad o en una parte anatómica específica, con su apariencia visual o física, velocidad de crecimiento, rendimiento o calidad final del órgano vegetal a cosechar.

Cabe señalar que al muestrear las hojas se deben evitar plantas bajo las siguientes condiciones:

-Largos períodos de estrés climático o nutricional.

-Con daño mecánico o por insectos.

-Afectadas por enfermedad.

-Cubiertas por productos foliares que no pueden ser removidos con facilidad

-Borduras u hojas sombreadas dentro del follaje del cultivo.

-Tejido vegetal muerto.

Fuente: Correndo, A. A. & García, F. O.  (2012); Geraldson, C.M. & Tyler, K.B. (2018); Criollo, C.V.H. (2020)

Los factores que influyen en el destino de los pesticidas en el suelo incluyen la distribución inicial, la persistencia y la movilidad.

La distribución inicial describe la proporción de pesticida que se encuentra en el aire, el suelo, el agua, las plantas y los animales después de su aplicación.

Está determinada por la formulación, método y tasa de aplicación, y es afectada por factores específicos del sitio como la pendiente, tipo de suelo, la erosión, la vegetación y el clima, así como por actividades humanas como el movimiento de suelo, prácticas de riego y la aplicación de enmiendas al suelo.

Con el tiempo el pesticida aplicado puede redistribuirse dentro del sitio de aplicación o puede trasladarse fuera del sitio.

Persistencia

La persistencia de los plaguicidas a menudo se expresa en términos de vida media. Este es el tiempo necesario para que se descomponga la mitad de la cantidad original.

Los pesticidas se pueden dividir en tres categorías según su vida media: pesticidas no persistentes tienen una vida media típica en el suelo de menos de 30 días. Los pesticidas moderadamente persistentes tienen una vida media típica en el suelo de 30 a 100 días. Los pesticidas persistentes tienen una vida media típica en el suelo de más de 100 días.

 En general, los residuos de pesticidas en el suelo tienden a ser más persistentes que los residuos en el follaje o dosel o en la cobertura del suelo. La persistencia en el suelo puede variar mucho porque la degradación está influenciada por una serie de factores, muchos de los cuales están determinados por condiciones locales específicas.

Los procesos que afectan la persistencia incluyen: 

Degradación microbiana que es la descomposición de sustancias químicas por parte de microorganismos. Cuando hongos, bacterias y otros microorganismos del suelo utilizan pesticidas como fuente de energía o consumen pesticidas junto con otras sustancias.

La materia orgánica del suelo, la textura y las características del sitio, como la humedad, la temperatura, la aireación y el pH, afectan la degradación microbiana.

La actividad microbiana suele ser mayor en suelos cálidos, húmedos y bien aireados con un pH neutro. La degradación microbiana está mediada por enzimas. La velocidad de la mayoría de las reacciones catalizadas por enzimas tiende a duplicarse por cada aumento de 10 °C en la temperatura entre 10 y 45 °C. La actividad enzimática se reduce considerablemente por encima y por debajo de estas temperaturas.

La degradación microbiana ocurre a un ritmo mayor en los horizontes superficiales del suelo, particularmente en áreas con alto contenido de materia orgánica. En general, la tasa disminuye con la profundidad del suelo donde condiciones como la humedad, la temperatura y la aireación son menos favorables para la actividad microbiana.

Degradación química cuando un pesticida reacciona con el agua, el oxígeno u otras sustancias químicas del ambiente. También puede ocurrir en el aire o en el follaje. Los suelos extremadamente ácidos o alcalinos pueden favorecer una rápida degradación química.

Fotodegradación degradación por la luz solar, los pesticidas aplicados al follaje o a la superficie del suelo son más susceptibles a la fotodegradación que los pesticidas incorporados al suelo.

Todos los pesticidas son susceptibles a la fotodegradación hasta cierto punto. La intensidad y el espectro de la luz solar, la duración de la exposición y las propiedades del pesticida afectan la tasa de fotodegradación.

El vidrio filtra gran parte de la luz ultravioleta, que tiene el mayor potencial para fotodegradar pesticidas. Por lo tanto, los pesticidas pueden degradarse más rápido dentro de invernaderos cubiertos de plástico que dentro de invernaderos de vidrio.

Los tres procesos pueden participar en la descomposición de un solo pesticida. La tasa de degradación depende de la química de los pesticidas, así como de las condiciones ambientales. La distribución entre el follaje y el suelo, así como la temperatura, el pH del suelo y del agua, la actividad microbiana y otras características del suelo pueden afectar la persistencia de los pesticidas.

Movilidad

La movilidad de los pesticidas puede resultar en una redistribución dentro del sitio de aplicación o en el movimiento de cierta cantidad de pesticidas fuera del sitio.

Después de la aplicación, un pesticida puede:

-Ser absorbido por las partículas del suelo, vegetación u otras superficies y permanecer cerca del sitio de deposición,

-Ser absorbidos por las partículas del suelo y ser movidos con el suelo erosionado por la escorrentía o el viento

-Disolverse en el agua y ser absorbido por las plantas, moverse en el escurrimiento o lixiviarse en el suelo; o

-Se volatiliza del follaje o del suelo con el viento y se transporta por el aire.

La movilidad se ve afectada por la sorción, la solubilidad en agua y la presión de vapor del pesticida, así como por las características ambientales como el clima, la topografía, el dosel, la cobertura del suelo, el tipo de suelo, las precipitaciones y las prácticas de riego y labranza. También está influenciado por la textura, estructura y contenido de materia orgánica del suelo.

La sorción es la unión de una sustancia química a las partículas del suelo. Está determinada por las características químicas del pesticida e  influenciada por la humedad del suelo, el contenido de materia orgánica y la textura.

Los pesticidas se absorben más fácilmente en el suelo seco porque el agua compite con los pesticidas por los sitios de unión en el suelo húmedo.

La materia orgánica y las partículas de arcilla tienen mucha superficie para absorber pesticidas. Las partículas de arena proporcionan menos superficie para la sorción, lo que resulta en una mayor tendencia de los pesticidas a alejarse del punto de aplicación.

Los suelos que tienen una capa orgánica, como residuos de cultivos, pueden absorber fuertemente los pesticidas y reducir su movilidad. El coeficiente de sorción (Koc) se utiliza para comparar la sorción relativa de pesticidas. Cuanto mayor sea el valor de Koc de un pesticida, más fuertemente se absorberá y menos móvil será.

La solubilidad del agua, describe la cantidad de pesticida que se disolverá en una cantidad conocida de agua. Se ve afectada por la temperatura y la presencia de otras sustancias químicas.

Es más probable que los pesticidas altamente solubles se muevan dentro o fuera del sitio por escorrentía o lixiviación.

Presión de vapor, los pesticidas también pueden volatilizarse (evaporarse) de las superficies de las plantas o del suelo. El grado de volatilización del follaje está determinado por la presión de vapor del pesticida. La volatilización del suelo húmedo está determinada por el contenido de humedad del suelo y por la presión de vapor, la sorción y la solubilidad en agua del pesticida. La volatilización del suelo seco está determinada por la sorción y la presión de vapor del pesticida.

En general, cuanto mayor es la presión de vapor del pesticida, es más probable que se volatilice. Los factores específicos del sitio que afectan la volatilización son la temperatura, la humedad, el viento, la exposición, los tipos de suelo, la vegetación y las actividades humanas.

Recapitulando

El destino de los plaguicidas en el ambiente depende de la tasa, el momento y el método de aplicación, así como de los diversos procesos físicos, químicos y biológicos que intervienen. Y también de las condiciones ambientales específicas del sitio donde se aplican.

Es necesario realizar consideraciones cuidadosas sobre estos procesos para tomar decisiones acertadas sobre el manejo de plagas y el uso de pesticidas.

Fuente: Kerle, E.A.,  Jenkins, J.J. and Vogue, P.A. (1996); DEQ (2006); Kerle, Guzmán-Cabrera, A. (2018)

Las heladas definidas desde el punto de vista meteorológico se definen como la disminución de la temperatura del aire a un valor igual o inferior al punto de congelación del agua 0°C. Sin embargo, desde el punto de vista agrometeorológico se considera heladas a los descensos térmicos capaces de causar daños a los tejidos vegetales, pues no todos los vegetales son dañados por temperaturas de 0 °C; algunos los tienen con menos temperatura y otros con temperaturas por encima del valor cero; también la sensibilidad a las bajas temperaturas depende del estado fenológico del cultivo.

Los principales elementos meteorológicos que influyen en la formación de las heladas son viento, nubosidad, humedad atmosférica y radiación solar. Éstos varían de un lugar a otro y a lo largo del tiempo.

Por su origen climatológico las heladas pueden clasificarse en:

Heladas por radiación: cuando hay una fuga intensa del calor acumulado en el suelo durante el día, disminuyendo la temperatura del aire que está próxima a la superficie, ocurren durante las noches despejadas, sin viento y el aire tiene baja humedad, esto último causa la evaporación del agua que se encuentra sobre las plantas y provoca su enfriamiento.

Además del viento, hay diversos factores que influyen en la aparición y conservación de las heladas, como el tipo de suelo, la cobertura vegetal y el relieve. Las largas noches de invierno también ayudan al descenso de temperatura, ya que el suelo pasa más tiempo perdiendo energía.

Existen dos subcategorías de las heladas de radiación:

a) Helada blanca: cuando la temperatura disminuye por debajo de 0 °C y la humedad atmosférica es mayor a 60%, se produce una condensación sobre las plantas y objetos situados sobre la superficie, formándose una capa blanca de hielo que se denomina normalmente “escarcha”. Se observan principalmente en las mañanas despejadas y sin viento

b) Helada negra: ocurre cuando la humedad atmosférica es baja (poco vapor de agua) y la temperatura es inferior de 0 °C de modo que existe escasa condensación y nula formación de hielo sobre la planta. Entonces las plantas muestran ennegrecimiento en sus órganos (quemado) por la congelación de la savia de las plantas o del agua de sus tejidos.

La helada negra es más temible porque afecta hasta a las plantas más resistentes, llegando a matar al cultivo. Sin embargo, si la helada (negra o blanca) llega de manera tardía cuando el cultivo está en época de floración o cuajado del fruto (primavera), este se pierde.

Helada por advección: ocurren por desplazamiento de masas de aire frío y cubren áreas extensas de territorio. Se caracterizan por la presencia de viento y son independientes de las características del cielo nocturno. Son condiciones persistentes, ya que pueden ocurrir por varias horas en la noche y parte de la mañana o por varias noches seguidas. Estas heladas se asocian con aire más seco y frío, por lo que son más dañinas para las plantas. Se presentan ocasionalmente, pero por sus características, generan grandes daños.

Helada por evaporación: ocurren después de lluvias originadas por el paso de un frente frío. Al llegar mucho aire frío la temperatura comienza a bajar, este descenso es reforzado por la evaporación de las gotas de lluvia sobre las plantas, que al pasar de estado líquido a gaseoso requiere calor, el cual es aportado por las plantas y su entorno.

Daños causados por las heladas

Cuando se presentan bajas temperaturas el crecimiento de las plantas se ve afectado, así como la productividad de los cultivos lo cual puede ocasionar pérdidas importantes.  Las temperaturas bajas, también afectan las etapas reproductivas mediante la disminución de la actividad de los agentes polinizadores y la alteración del proceso de fecundación.

El frío excesivo puede ocasionar daños directos cuya intensidad puede provocar la muerte de algunos órganos o de toda la planta. Los daños por baja temperatura se pueden clasificar como daño por enfriamiento y daño por congelación:

Daño por enfriamiento: cuando la temperatura no es tan baja para inducir a la formación de hielo en los tejidos y los fluidos celulares de la plantas se mantienen en estado líquido.

Los daños por frío suelen afectar a todas las plantas y se producen a temperaturas superiores al punto de congelación alrededor de 12.5 ° C (en promedio). Sin embargo, las plantas cultivadas de plantas de origen tropical suelen presentar daños fisiológicos que incluyen lesiones superficiales, decoloración interna, ablandamiento del tejido, incapacidad para madurar y mayor susceptibilidad a pudriciones.

Daño por congelación: cuando la temperatura cae por debajo de los 0 ° C y puede inducir la formación de hielo en los líquidos intra o extracelulares, los cuales lesionan las membranas de las célula y en especial cuando el tejido se descongela, pues a una rápida velocidad de descongelamiento las células no logran reparar las fisuras ocasionadas por el congelamiento. La exposición a temperaturas de congelación puede tener un efecto drástico en toda la planta o afectar solo una parte del tejido de la planta, lo que resulta en una baja o pérdida del rendimiento o mala calidad del producto.

Protección contra las heladas

Para minimizar el efecto de las heladas existen diversas técnicas, cabe señalar que no existe el método perfecto dado que en alguna situación su capacidad puede ser excedida frente a alguna helada en particular. Los métodos para mitigar los efectos de heladas pueden ser clasificados en métodos indirectos: son prácticas de tipo preventivo que se establecen antes de que ocurran las heladas que van desde el análisis de la ubicación del predio, cultivo o especie, hasta el manejo del suelo. Y métodos directos: con los cuales se aporta calor para evitar que la temperatura caiga bajo el umbral de daño a los tejidos u órganos presentes en las plantas.

Entre los métodos indirectos se encuentran:

- La selección del sitio

- Elección de especie y variedades

- Estado de la superficie del suelo

- Remoción de la vegetación de cobertura

- Uso de cubiertas y barreras

Entre los métodos directos se encuentran:

- Estufas o calefactores

- Creación de cortinas de humo

- Uso de ventiladores

- Riego por aspersión

- Uso de cubiertas

- Aplicación de fitorreguladores

De estos métodos el riego por aspersión es el más confiable, especialmente para lugares en que las temperaturas mínimas son inferiores a –2 °C, y es el único método para controlar una helada por radiación y advección. El principio físico en que se basa este sistema es que el agua a 0 °C para pasar a estado sólido cede 80 calorías al medio ambiente por cada gramo de agua que pasa a estado de hielo, y por este mismo fenómeno el hielo seguirá a 0 °C mientras tenga sobre su superficie agua libre en constante renovación. Esto provoca que el tejido de la planta no baje de 0 °C, con lo cual no se produce daño, aunque tenga hielo sobre su superficie.

Literatura consultada

Aguilar J. L. (2012). Symptoms of frost, freezing and chilling injury on vegetables.

Matías, R. L. G., Fuentes M. O. A. & García, J. F. (2014). Heladas. Centro Nacional de Prevención de Desastres, CENAPRED. (2014).

Martínez B. O. U. & Ruiz C. M. (2005). Riesgo de heladas para la agricultura en la región sureste del estado de Coahuila. INIFAP, CIR Noreste.

 Salermo, G. & Tognetti, J. Las plantas y el frío. Revista Ciencia Hoy. Vol. 5 Núm. 28.

 Snyder, Richard & Melo-Abreu, J. (2010). Protección contra las heladas: fundamentos, práctica y economía. FAO.

La fertilización foliar es la aplicación de nutrimentos a través de las hojas, por lo general se aplica para corregir deficiencias nutrimentales. También se aplica para complementar la nutrición edáfica, y para suplir ciertos nutrimentos durante etapas críticas del cultivo o de mayor demanda nutricional (floración, llenado de grano y de frutos). Sin embargo, esta no puede sustituir la fertilización al suelo, dado que las dosis aplicadas vía foliar son muy pequeñas en comparación con las dosis aplicadas al suelo.

La fertilización foliar puede ser aplicada con alguno de los siguientes objetivos:

-Correctiva: para corregir deficiencias evidentes, al suministrar elementos específicos, en un momento determinado de la fenología de las plantas, de forma rápida y eficaz.

-Preventiva: se aplica cuando anticipadamente se conoce que existe la deficiencia de algún nutrimento en el suelo, con el objetivo de evitar deficiencias y reducir situaciones de estrés en el cultivo.

-Complementaria: al aplicar una parte del fertilizante al suelo y otra al follaje, generalmente se utiliza para aportar micronutrientes. Esta práctica se aplica en varios cultivos, en especial durante la etapa de floración y llenado de semillas y frutos.

-Estimulante: se aplican formulaciones con NPK, en bajas dosis, las cuales inducen un efecto estimulante sobre la absorción radicular. Se realiza en períodos de gran demanda nutricional, o en períodos de tensiones hídricas.

-Sustitutiva: se pretende suplir las exigencias del cultivo exclusivamente por vía foliar, caso del cultivo de piña. Sin embargo, en la mayoría de los casos es poco factible debido a la imposibilidad de aplicar dosis altas de macronutrientes.

Absorción foliar de nutrimentos

 Las estructuras epidérmicas (estomas, ectodesmos, tricomas o lenticelas) presentes en las superficies de las hojas son permeables a las soluciones aplicadas a la superficie. La facilidad con la que una solución nutritiva puede penetrar al interior de la planta dependerá de las características de la superficie vegetal, ya que pueden variar en función del órgano, la especie, la variedad y las condiciones ambientales. Y de las propiedades fisicoquímicas de las formulaciones foliares. Por esto, es importante proveer nutrimentos que puedan incorporarse de inmediato al ser aplicados por aspersión en el follaje.

La absorción de nutrientes aplicados al follaje envuelve una compleja serie de procesos y eventos que están interrelacionados de tal manera que un cambio en uno de ellos tendrá un efecto en los otros, cada proceso es afectado por los factores asociados con: la planta (crecimiento, estructuras de la hoja cutícula,  los  estomas  y  ectodesmos); el ambiente (temperatura,  luz,  humedad  relativa y hora de aplicación); y la formulación foliar (el   pH   de   la   solución,   surfactantes   y   adherentes,   presencia   de   substancias   activadoras,   concentración  de  la  solución,  nutrimentos  y  aplicación).

La absorción de nutrimentos a través de la hoja es afectada por factores externos como: la concentración del producto, los nutrimentos involucrados, el ión acompañante, las forma de aplicación y factores ambientales como: temperatura, humedad relativa, precipitación y viento.  La luz y la temperatura influyen en la absorción foliar principalmente a través de sus efectos sobre las características físicas y químicas de la solución foliar, así como en la apertura estomática y en el desarrollo de la cutícula de la hoja. La humedad relativa puede afectar la estructura de las hojas y sobre todo tiene un importante efecto en cuanto a la velocidad a la que las soluciones de fertilizantes foliares se secan en la superficie de las hojas.

Por otro parte, la proporción de penetración de un nutrimento a través de la hoja también depende del estado nutricional de la planta, la capacidad de absorción por la hoja disminuye con la edad de la misma, debido a una disminución en la actividad metabólica, a un incremento en la permeabilidad de la membrana y a un aumento en el grosor de la cutícula.

La movilidad de los nutrientes

 La movilidad en el floema de los nutrientes tiene un efecto muy importante sobre la capacidad de las plantas para absorber y trasladar los fertilizantes foliares, por lo tanto, esta movilidad es importante en la determinación de su eficacia.

Se han determinado tres factores que determinan la movilidad de un nutriente en el floema: a) la capacidad para entrar en el floema; b) la capacidad de un moverse dentro del floema; y c) la capacidad para salir del floema hacia los tejidos de destino.

Por su movilidad en el floema se han clasificado a los nutrientes como móviles, con movilidad intermedia y baja movilidad. De manera que la aplicación foliar de nutrientes inmóviles sólo beneficia a los tejidos que reciben directamente la aplicación. La aplicación foliar de nutrientes móviles tiene el potencial de un beneficio sistémico y de largo plazo.

Móvil: Potasio, Nitrógeno, Azufre, Magnesio, Fósforo, Boro*, Cloro.

Movilidad Intermedia: Sodio, Hierro, Zinc, Cobre, Molibdeno.

Movilidad Baja: Calcio, Sílice, Manganeso, Boro*.

*Según la especie

La movilidad de los micronutrientes dentro de la planta es una importante característica que determina el crecimiento de las plantas y la supervivencia bajo condiciones de limitada disponibilidad de nutrientes. Las etapas de desarrollo que afectan a la movilización de nutrientes incluyen la germinación de semillas, crecimiento vegetativo y reproductivo, senescencia de las hojas y el inicio de un nuevo crecimiento en las especies perennes.

El grado de movilidad de un elemento varía significativamente a lo largo del ciclo de la planta y entre las especies, esto es particularmente importante para aquellos elementos de movilidad intermedia.

Lo más importante sobre la fertilización foliar es prevenir las deficiencias inmediatas y transitorias que no se pueden solucionar con rapidez mediante las aplicaciones al suelo.

Literatura consultada:

Fernández, V., Sotiropoulos, T. & Brown, P. (2015). Fertilización Foliar: Principios Científicos y Prácticas de Campo. International Fertilizer Industry Association. Paris, Francia

Meléndez, G. & Molina, E. (2002). Fertilización foliar: principios y aplicaciones. Memoria de Seminario. Laboratorio  de  Suelos  y  Foliares  CIA/UCR y ACCR.

Trinidad Santos, Antonio, & Aguilar Manjarrez, Diana. (1999). Fertilización foliar, un respaldo importante en el rendimiento de los cultivos. Terra Latinoamericana. 17(3), 247-255.

El selenio (Se) es un elemento es esencial en la alimentación humana y animal, ya que tienen una variedad de funciones vitales para la salud inmunológica, tiroidea y reproductiva. Sin embargo, este elemento puede llegar a ser tóxico cuando existe un alto contenido en los tejidos.

En cuanto a la nutrición vegetal, el Se no es considerado un elemento esencial, pero si un elemento benéfico ya que promueve el crecimiento y la resistencia a diferentes tipos de estrés biótico (herviboría y patógenos) y abiótico (radiación UV, frío).

El Se puede estar disponible en el suelo de forma orgánica e inorgánica, las plantas lo utilizan en su forma inorgánica. Las formas inorgánicas del Se son el Selenato (SeO42) y Selenito (SeO32-). En suelos alcalinos el Se existe principalmente como selenato, mientras que en suelos ácidos como selenito. El selenato es la forma mas común y disponible en los suelos agrícolas y es mas soluble que el selenito; esto se debe a que el selenito reacciona con varios minerales del suelo lo que hace que sea menos soluble. Ambas formas de Se son diferentes en su movilidad y absorción dentro de la planta, pero ambos se metabolizan para formar parte de distintos compuestos.

Por su similitud química con el sulfato, el selenato ingresa a las plantas por medio del sistema de transporte de sulfato de la raíz, mientras que el selenito es absorbido por la planta a través de transportadores de fosfato. La absorción, translocación y distribución de Se depende de la especie vegetal, la fase de desarrollo, la forma y concentración del Se, además de la salinidad y pH del suelo.

Las plantas tienen diferente capacidad para acumular y tolerar al Se, por lo que se han clasificado como: no-acumuladoras, acumuladoras e hiper-acumuladoras. La mayoría de las especies cultivadas son no-acumuladoras, presentan bajas concentraciones de Se en sus tejidos (0.01 µg-1), debido a que un gran número de suelos del mundo contienen una baja concentración de Se (0.01 µg-1 a 2.0 µg-1, en promedio de 0.4 µg-1), aunque también se puede encontrar concentraciones ≥1200 µ Se g-1 en suelos conocidos como seleníferos.  En algunos países, se encuentran suelos deficientes en Se por lo que este elemento se agrega en los fertilizantes utilizados para la producción agrícola.

Se considera que el contenido de Se en la dieta en muchos países es bajo, y que en el caso de los países más industrializados la disminución en la ingesta de harinas y carnes puede asociarse a un menor consumo de selenio. La Organización Mundial de la Salud (OMS) y el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) recomiendan una ingesta diaria de 55–200 μg de Se en adultos, esto para reducir, por ejemplo, la incidencia de cáncer de próstata y de pulmón. Tomando en cuenta su impacto benéfico en la salud humana, la suplementación con Se ha ido ganando importancia en los últimos años. Los alimentos derivados de plantas representan por lo tanto la principal fuente de Se para los humanos.

En los últimos años, se han realizado varios estudios sobre la biofortificación con el objetivo de elevar el contenido de Se en los cultivos. La biofortificación agronómica es una práctica que se ha implementado desde hace tiempo en países como: Australia, EE. UU., Nueva Zelanda, Reino Unido y Finlandia mediante la aplicación de Se-fertilizantes. Cabe señalar que estos países cuentan con suelos deficientes en Se. Esta práctica se ha aplicado en cultivos trigo harinero, trigo duro, chícharo, arroz y lentejas

La biofortificación de selenio también ha mostrado resultados positivos en varios cultivos, incluyendo: tomate, fresa, lechuga, rábano y papa.

Por ejemplo, en estudios realizados en fresa y tomate utilizan como fuente de Se al selenito de sodio (Na2SeO3) en diferentes concentraciones, aplicado tanto en la solución del riego como por aplicaciones foliares. Los resultados indicaron dosis adecuadas para aumentar la concentración de este elemento en los frutos y también en las plantas, se observaron mejoras en el tamaño y características organolépticas de los frutos. En el caso de tomate algunos estudios señalan que tuvieron mejores resultados al aplicar el Se vía foliar.

Sin embargo, existe una estrecha brecha entre las concentraciones benéficas y tóxicas de Se para la salud humana, por ello es crucial ajustar con precisión las estrategias de biofortificación de los cultivos para optimizar la ingesta de Se evitando la acumulación de concentraciones perjudiciales.

 Literatura consultada

Gupta, M., & Gupta, S. (2017). An Overview of Selenium Uptake, Metabolism, and Toxicity in Plants. Frontiers in Plant Science, 7: 2074. doi:10.3389/fpls.2016.02074.

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Pilon-Smits, E.A.H. 2019. On the ecology of Selenium accumulation in plants. Plants 8(7) 197. doi.org/10.3390/plants8070197.

Shiavon, M., & Pilon-Smits, E.A.H. (2017). The fascinating facets of plant selenium accumulation – biochemistry, physiology, evolution and ecology. New Phytologist 213: 1582–1596. doi: 10.1111/nph.14378

Narvaez-Ortiz, W.,Becvort-Azcurra, A., Fuentes-Lara, L., Benavides-Mendoza, A., Valenzuela-García, J., & Gonzalez-Fuentes, J. (2018). Mineral composition and cntioxidant ctatus of tomato with application of selenium. Agronomy. 8:185. doi:10.3390/agronomy8090185.

Becvort-Azcurra, A .,  Fuentes-Lara, L.O.,  Benavides-Mendoza, A.,  Ramírez, H.,  Robledo-Torres, V., & Rodríguez-Mendoza, M.N. (2012). Aplicación de selenio en tomate: crecimiento, productividad y estado antioxidante del fruto. Terra Latinoamericana, 30: 291-301.

Castillo-Godina, R.G., Foroughbakhch-Pournavab, R., & Benavides-Mendoza, A. (2016). Effect of Selenium on elemental concentration and antioxidant enzymatic activity of tomato plants. The Journal of Agricultural Science, 18: 233-244.

Mimmo, T., Tiziani, R., Valentinuzzi, F., Lucini, L., Nicoletto, C., Sambo, P., … Cesco, S. (2017). Selenium Biofortification in Fragaria × ananassa: Implications on Strawberry Fruits Quality, Content of Bioactive Health Beneficial Compounds and Metabolomic Profile. Frontiers in Plant Science, 8:1887. doi:10.3389/fpls.2017.01887

En las últimas décadas ha crecido el interés por la producción y uso de abonos orgánicos. La elaboración de estos permite reciclar residuos orgánicos, tanto en el medio rural como urbano. En el medio rural los residuos son transformados en insumos agrícolas que sirven para mejorar las características químicas, físicas y biológicas del suelo, además de aportar elementos que benefician a las plantas. En tanto que en el medio urbano se pueden aprovechar y reducir los volúmenes de residuos orgánicos que generan problemas ambientales.

Entre las opciones que existen para generar abonos orgánicos se encuentra el lombricomposteo, un proceso ecotecnológico eficiente en el que los residuos orgánicos son transformados en abono natural (lombricomposta o vermicomposta), además de ser un proceso económico y ambientalmente sostenible.

La lombricultura es la cría, explotación y reproducción de lombrices para la descomposición de materia orgánica en medios controlados, obteniendo un fertilizante natural con un alto contenido de nutrientes.

En general, la actividad de las lombrices influye considerablemente en la estructura y propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo, además de acelerar la descomposición de la materia orgánica y del reciclado de nutrientes. Se han descrito hasta el momento unas 3,627 especies de lombrices de tierra, de las cuales para el lombricompostaje se han utilizado cinco especies. Las especies utilizadas son Eisenia andrei, Eisenia foetida (Roja californiana), Dendrobaena veneta, y Perionyx excavatus y Eudrilus eugeniae (Roja africana).

El uso de estas especies se debe a su capacidad para colonizar los desechos orgánicos, su alta tasa de consumo, digestión y asimilación de materia orgánica, tolerancia a diferentes factores ambientales, un ciclo de vida corto, una alta tasa reproductiva y resistencia al manejo.

Como todo organismo vivo, las lombrices requieren para su óptimo desarrollo condiciones bien definidas de temperatura, pH, humedad y la alimentación. Cuando se presentan condiciones desfavorables las lombrices en un principio se alimentarán, pero no se reproducirán, estancando así el crecimiento de la población y la disminución de la producción de abono. En condiciones mas severas las lombrices entran en latencia, no se reproducen ni producen abono, y finalmente se produce la muerte de las lombrices.

Para la elaboración de la lombricomposta existe una gran variedad de residuos orgánicos derivados de las actividades agrícolas, pecuarias, urbanas y agroindustriales. La lombricomposta es considerada como uno de los mejores abonos orgánicos, ya que posee un alto contenido de elementos esenciales (nitrógeno, fósforo, potasio, calcio y magnesio) que benefician la nutrición de las plantas. Se puede aplicar prácticamente en todos los cultivos (hortícolas y frutícolas), plantas ornamentales y en jardines, mejorando así su rendimiento. También a lombricomposta reduce la erosión, ayuda a mejorar la retención de humedad y estructura de los suelos.

Literatura consultada

Domínguez, J.; Aira, M. y Gómez, B. M. 2009. El papel de las lombrices de tierra en la descomposición de la materia orgánica y el ciclo de nutrientes. Ecosistemas. 18(2):20-31.

Izar T. J. & Izar J. 2014. Lombricultura, una opción sustentable de producción de alimentos para el campo mexicano. In: Sustentabilidad y gestión en las organizaciones: Perspectivas teóricas e implicaciones prácticas. Editorial Fontamara. Editores: Instituto Tecnológico de Sonora, Universidad Estatal de Sonora y Universidad de Sonora, pp.267-292.

Moreno, R. A.; García, G. L.; Cano, R. P.; Martínez, C. V.; Márquez, H. C. y Rodríguez, D. N. 2014. Desarrollo del cultivo de melón (Cucumis melo) con vermicompost bajo condiciones de invernadero. Ecosistemas y Recursos Agropecuarios 1(2):163-173.

Villegas C. V. M. & Laines C. J. R. 2017. Vermicompostaje: I avances y estrategias en el tratamiento de residuos sólidos orgánicos. Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas 8(12): 393-406.

El aluminio (Al) es un elemento abundante en la corteza terrestre, sin embargo, no se encuentra como elemento libre en la naturaleza, sino formando parte de minerales (aluminosilicatos y óxidos de aluminio). El Al es un factor importante que limita el crecimiento en suelos ácidos. Se estima que aproximadamente el 30-40% de la tierra cultivable y hasta el 70% de la tierra potencialmente cultivable del mundo está ocupada por suelos ácidos.

El Al3+ se solubiliza en el suelo en condiciones de pH < 5, y es altamente tóxico ya que inhibe rápidamente el crecimiento de la raíz, provocando un sistema radicular atrofiado lo cual afecta la capacidad de la planta para absorber agua y nutrientes.

No obstante, el efecto del Al sobre el crecimiento vegetal, tanto tóxico como benéfico, depende de la concentración del Al y varía según la especie de la planta, incluyendo el genotipo dentro de la misma especie, la edad fisiológica, las condiciones de crecimiento y la duración de la exposición a este elemento.

Hace más de 90 años que se informó por primera vez sobre los posibles efectos del Al en el crecimiento y desarrollo de las plantas, y durante años se han realizado numerosas investigaciones sobre los efectos benéficos de este elemento, sin embargo, hasta la fecha no hay evidencias de que este elemento sea esencial para las plantas y aun se desconoce el mecanismo preciso que causa el efecto benéfico de Al, aunque se han sugerido algunos mecanismos posibles para explicarlo.

Sobre los efectos del Al sobre la estimulación del crecimiento vegetal, se han reportado dos patrones de estimulación, el primero es un aumento temporal en el crecimiento (principalmente en estudios de laboratorio) y el segundo es un aumento permanente en la productividad, en plantas altamente tolerantes al Al.

Las investigaciones que hay sobre el efecto benéfico del Al se han realizado en su mayoría, en especies nativas de regiones tropicales donde los suelos ácidos son comunes y se ha reportado alargamiento de la raíz, aumento en la biomasa de la raíz, en el número de raíces laterales, mayor crecimiento de hojas, la activación de los mecanismos antioxidantes y mejoras en la absorción de fósforo. Por esto se ha considerado el uso del Al como bio-estimulante para promover el crecimiento y la productividad en los cultivos, suministrándolo en bajas concentraciones.

Algunas especies cultivadas en las que se ha estudiado el efecto del Al son maíz, arroz, entre otras. En maíz se han evaluado líneas con diferente sensibilidad al Al, a dosis baja inhibió el crecimiento de las raíces, pero mejoró el crecimiento de las hojas. En variedades de arroz (tolerantes al Al) la aplicación de Al mejoró el crecimiento, y como consecuencia aumentó la concentración de azucares, las concentraciones de fosforo y potasio en las raíces y de Mg en brotes, y también se encontró que el Al regula de forma diferencial la expresión de los factores de transcripción NAC en el arroz.

Los estudios sobre los efectos beneficiosos del Al en el metabolismo de las plantas aún son relativamente escasos, en comparación con los relacionados con los efectos tóxicos y los mecanismos de tolerancia de las plantas expuestas a este metal. Sin embargo, los estudios de Al como bioestimulante han aumentado el interés en el uso de elemento para la activación eficiente del crecimiento de las plantas.

Literatura consultada

Bojórquez-Quintal, E., Escalante-Magaña, C., Echevarría-Machado, I., & Martínez-Estévez, M. 2017. Aluminum, a Friend or Foe of Higher Plants in Acid Soils. Frontiers in Plant Science, 8.

Famoso, A. N., Clark, R. T., Shaff, J. E., Craft, E., McCouch, S. R., & Kochian, L. V. 2010. Development of a Novel Aluminum Tolerance Phenotyping Platform Used for Comparisons of Cereal Aluminum Tolerance and Investigations into Rice Aluminum Tolerance Mechanisms. Plant Physiology. 153: 1678–1691.

Moreno-Alvarado, M., García-Morales, S., Trejo-Téllez, LI, Hidalgo-Contreras, JV & Gómez-Merino, FC. 2017. Aluminum Enhances Growth and Sugar Concentration, Alters Macronutrient Status and Regulates the Expression of NAC Transcription Factors in Rice. Frontiers in Plant Science.  8:73.

El sodio es el sexto elemento más abundante en la corteza terrestre, en diversas investigaciones se han evaluado sus efectos sobre las plantas. Si bien, diversas investigaciones demostraron que este elemento puede ocasionar, en la mayoría de las plantas, algún grado de toxicidad; mientras que otras han señalado que este elemento es benéfico si se suministra en bajas concentraciones.

Las halófitas, son un grupo de plantas que han adquirido la capacidad de tolerar y prosperar, en medios con alto contenido de sodio. No obstante, no siempre el sodio resulta esencial para estas plantas, pues requieren cantidades de este elemento en niveles de micronutrientes.

Particularmente, las halófitas de la familia chenopodiaceae, responden a una salinidad moderada a alta, para alcanzar su máxima biomasa. Por el contrario, en otras especies de plantas halófitas, el crecimiento se estimula a niveles bajos de sodio, lo que implica que se cumple el requerimiento nutricional general de la planta.

Para otros grupos de plantas el sodio no es considerado un elemento esencial, sin embargo, pueden beneficiarse de este ya que tienen la capacidad de utilizarlo en diferentes procesos celulares, siempre y cuando las concentraciones de sodio permanezcan por debajo de las osmóticamente desafiantes.

Desde hace varias décadas se han realizado investigaciones, sobre los beneficios del sodio, las cuales se han centrado en el reemplazo parcial o casi completo de potasio por sodio, típicamente en el rango de concentración de varios milimolares. En muchos de los casos, el crecimiento se estimuló particularmente cuando el suministro de potasio era bajo y las plantas sufrían, al menos una privación parcial de potasio. Las funciones de sodio y potasio están estrechamente asociadas. En algunos cultivos, el sodio puede prevenir o reducir considerablemente la aparición de deficiencia de potasio.

Las investigaciones sobre los efectos del sodio incluyen una amplia variedad de especies, incluyendo especies cultivadas como: tomate, papa, zanahoria, cacao y cereales, en los que se ha demostrado el beneficio potencial del sodio para aumentar el crecimiento de las plantas.

Por ejemplo, en tomate se han reportado los efectos sobre el rendimiento y las características de fruto, al incluir cloruro de sodio en la solución de riego, los resultados obtenidos confirman el efecto del estrés salino en la reducción del rendimiento y el aumento del contenido de materia sólida y seca soluble (estos últimos son parámetros que afectan positivamente la calidad de fruto), además el contenido de carotenoides en los frutos no es afectado por la solución y el cloruro de sodio puede influir en algunas características del fruto, como la ligereza del mesocarpio, el grosor de la cutícula y la firmeza del fruto.

El sodio, en algunas especies natrofílicas*, es particularmente beneficioso cuando hay niveles bajos de potasio, ya que puede reemplazar iones de potasio, como cofactor para ciertas enzimas y como osmorregulador en el movimiento de estomas y en la expansión celular.

Un ejemplo de un cultivo natrofílico es la remolacha azucarera (Beta vulgaris L.), en el cual se han reportado efectos positivos del sodio en el rendimiento. Se ha reportado que el sodio puede sustituir al potasio en gran medida en la nutrición de la remolacha azucarera, sin afectar el rendimiento y calidad del cultivo, además puede eliminar los síntomas de deficiencia de K en las hojas de la planta. Sin embargo, la aplicación sodio disminuye la concentración de calcio en las hojas en expansión, a pesar de esto el crecimiento de las plantas no se vio afectado.

De forma excepcional, el sodio es esencial para la mayoría de las plantas C4, ya que facilita la conversión de piruvato en fosfoenolpiruvato (PEP), antes del ciclo de Calvin. El piruvato es fundamental para el mecanismo de concentración de CO2 en las especies C4, y sirve como precursor de varias vías bioquímicas importantes, como la síntesis de ácidos grasos y el metabolismo de los isoprenoides.

En suelos con falta de sodio, las plantas C4 (de las familias amaranthaceae, chenopodiaceae y cyperaceae) pueden mostrar síntomas de deficiencia como clorosis y necrosis, mal crecimiento y mala formación de flores.

La investigación sobre el uso del sodio en la nutrición vegetal sigue vigente y es de gran importancia debido a su importante papel en el metabolismo de las plantas.

(*natrofilicas: plantas que tiene la capacidad de acumular cantidades relativamente grandes de sodio su tejido foliar, pero tienen concentraciones relativamente bajas en sus raíces)

 Literatura consultada

Kaur S., Kaur N., Siddique K. H. M. and Nayyar H. 2015. Beneficial elements for agricultural crops and their functional relevance in defence against stresses. Archives of Agronomy and Soil Science.

Kronzucker, HJ, Coskun, D., Schulze, LM., Wong JR. and Britto DT. 2013. Sodium as nutrient and toxicant.  Plant Soil 369:1-23.

Leonardi C., Martorana M, Giuffrida F., Fogliano V. and Pernice R. 2004. Tomato fruit quality in relation to the content of sodium chloride in the nutrient solution. Acta Horticulturae 659: 769-774.

Maathuis F. J. M. Sodium in plants: perception, signalling, and regulation of sodium fluxes. Journal of Experimental Botany, 65: 849–858.

Smith G. S., Middleton K. R. and Edmonds A. S. 1978. A classification of pasture and fodder plants according to their ability to translocate sodium from their roots into aerial parts. New Zealand Journal of Experimental Agriculture 6: 183-8.

Wakeel A.,  Ad‐El‐Motagally F, Steffens D. and Schuber S. 2009. Sodium‐induced calcium deficiency in sugar beet during substitution of potassium by sodium.  Journal of Plant Nutrition and Soil Science 172:254 – 260

-Las plantas tienen la capacidad de acumular este elemento hasta en proporciones semejantes al fósforo o calcio, esta capacidad varía dependiendo de la especie. Se acumula principalmente en la parte aérea mayormente en los tejidos mas viejos.

 -Desde hace unos años se ha investigado el efecto de este elemento en determinados cultivos, encontrando que favorece la producción de biomasa y el rendimiento.

-Los cereales son plantas que mejor absorben y acumulan silicio, considerándose como plantas acumuladoras. Por ejemplo, en arroz se han reportado algunos efectos del silicio (Si), como un mayor crecimiento, mayor número de granos, incremento en el rendimiento de paja y grano.

-En el caso de plantas no acumuladoras de Si, como las hortalizas, también se han reportado efectos favorables. En pepino, una alta concentración favorece el crecimiento, hay un mayor grosor de hoja, mayor biomasa y disminuye la marchitez en las hojas. En jitomate, se ha encontrado un aumento en el rendimiento, disminución en el rajado de fruto, altura de planta, y mayor peso freso y seco de la biomasa.

Estos efectos encontrados en ambos cultivos dependen también de la fuente de Si que se aplique.

-El Si al acumularse en las paredes de la epidermis y en los tejidos vasculares le confiere mayor rigidez, haciendo a que sea más resistente al ataque de plagas y enfermedades.

-El Si estimula la resistencia a enfermedades ya que 1) actúa como barrera física y 2) actúa como un modulador de la resistencia del huésped a los patógenos. El silicio se deposita debajo de la cutícula para formar una doble capa que impide mecánicamente la penetración de hongos y, por lo tanto, interrumpe el proceso de infección.

-La acumulación de Si en las capas epidérmicas genera una barrera física contra los insectos. Las plagas que atacan las hojas (chupadores y orugas) tienen una baja preferencia por los tejidos vegetales silicificados.

-También la nutrición con silicio alivia muchas tensiones abióticas, incluyendo estrés por sequía, radiación, alta temperatura, congelación, UV y estrés químico como toxicidad de metales, desequilibrio de nutrientes, entre otros.

-Actualmente se continua con la investigación sobre los efectos de la nutrición de cultivos con silicio.

Fuentes:

Gabriel Alcántar González y Libia I. Trejo-Téllez (coords.). 2009. Nutrición de Cultivos. Editado por el Colegio de Posgraduados y Mundi-Prensa. México, D.F. 454 p. ISBN 978-968-7462-48-6. Reimpresión del 2010.

Cruz H. J. P. 2018. Respuesta agronómica y fisiológica de la fresa (Fragaria x ananassa Duch.) a la aplicación de silicio. Tesis presentada como requisito parcial para obtener el grado de Maestro en ciencias. Colegio de Postgraduados

Kaur, S., N. Kaur, K. H. y H. Nayyar. 2015. Beneficial elements for agricultural crops and their functional relevance in defence against stresses. Archives of Agronomy and Soil Science. 62: 905-920.

Meena, V. D., M. L. Doraniya, V. Coumar, S. Rajendiran, S. Kundu, y A. S. Rao. 2014. A case for silicon fertilization to improve crop yields in tropical soils

La biofumigación es definida como la acción de sustancias volátiles y no volátiles producidas en el proceso de descomposición de la materia orgánica o residuos agroindustriales.

En general en el proceso de descomposición de la materia orgánica se liberan sustancias orgánicas que tienen efecto biocida, entre ellas amoníaco, nitratos, sulfuro de hidrógeno, ácidos orgánicos, sustancias orgánicas volátiles, enzimas, fenoles, etc. En condiciones de descomposición anaerobia, la paja de trigo es fitotóxica debido a la producción de ácido acético, ácido nitroso y amoníaco.

Ventajas de la Biofumigación

• Desinfección del suelo

• Bajos costos de los tratamientos

• Sin daños para el ambiente

• Mejoramiento inmediato de las propiedades físicas del suelo

• Mejoramiento de la fertilidad del suelo

• Ahorro en fertilizantes

• Aumento del rendimiento

• Aumentar la proporción de microorganismos

• Reduce el consumo de agua

Materiales que se pueden utilizar

• Residuos de cultivo hasta 10 ton/ha

• Estiércol de bovino o caprino hasta 60 Ton/ha

• Gallinaza máximo 30 Ton/ha en mezcla con residuos de cereales

Literatura consultada

• Carrasco J.J. y Riquelme S.J. Biofumigación: Alternativas de desinfección de suelo, en la producción de tomates en invernaderos de Colín. Boletín INIA No. 155

• Godoy H. H. et al.2013 BIOSOLARIZACIÓN Técnica para el control de patógenos en del suelo en invernadero. INIFAP Folleto Técnico No. 18.

• Igelmo s.a. La biofumigación, método biológico de control de patógenos del suelo. Ficha técnica PAE 11.

• López E.J. al.2014 Biofumigación y solarización del suelo en la producción de sandía (Citrulluslanatus (Thunb.) Matsum.y Nakai).European Scientific Journal vol.10, No.3

• Muñoz V.J.A. al.2013. Producción de chile (Capsicum annum L.) A campo abierto con Biofumigación del suelo. INIFAP Folleto Técnico No. 30.

• Mitidieri M.- 2005 La biofumigación en el marco del manejo integrado de plagas y enfermedades en cultivos hortícolas. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria

• Pereyra, S.M. al. 2018, La Biofumigación y el metam sodio como alternativas al uso de bromuro de metilo. Efecto sobre el control de malezas y las características químicas del suelo. Agriscientia Vol. XXV(2): 75-79