Uso de Complejos Orgánicos en la Agricultura


 Por: Guadalupe Rivas Cancino

Actualmente necesitamos emplear y planificar estrategias que permitan corregir las deficiencias de micronutrientes, pero que además atiendan a la necesidad de lograr una agricultura respetuosa con el medio. Una de ellas es el uso de agentes complejantes basados en sustancias que, por lo general, son subproductos de otras industrias. La utilización de estos compuestos, por un lado proporciona productos biodegradables que solucionan los problemas de carencias nutricionales en los cultivos y por otro reduce el problema del tratamiento de residuos en las empresas de donde son adquiridos. Estos agentes complejantes son más baratos que los quelatos sintéticos, con lo que la corrección de una posible carencia sería posible en un mayor número de cultivos, en los que en la actualidad apenas si se adicionan micronutrientes (Wang et al., 2004), debido al elevado coste del tratamiento.

 Clorosis

Figura 1. Síntomas de clorosis en hojas de algodón.

Foto: Martín, 2009.

¿Qué son los complejos orgánicos?

Los complejos naturales orgánicos (que en ocasiones son quelatos) son también de uso común en la actualidad (García- Marco et al., 2003; Degryse et al., 2006; González et al., 2008; Álvarez, 2010; Hernández-Apaolaza y Lucena, 2011). Un complejo se caracteriza porque el catión metálico se encuentra rodeado y enlazado a una o más moléculas o iones. La estructura del complejo o del quelato preserva al ion metálico ante la formación de compuestos insolubles con otros agentes, así como de la fijación por las arcillas u otros componentes del suelo. Algunas de las fuentes orgánicas naturales se fabrican haciendo reaccionar sales metálicas de Zn con subproductos, principalmente aquellos derivados de la industria de la pulpa de madera tales como fenoles, lignosulfatos de Hierro (Fe) y Zinc (Zn), y poli flavonoides, los cuales se comportan químicamente como quelatos de síntesis.

Además de estas sustancias, se reconocen otros compuestos dentro del grupo de complejantes de micronutrientes, tales como humatos, citratos, gluconatos, heptagluconatos y aminoácidos; capaces de mantener a los elementos acomplejados en forma soluble. Dado que por lo general, son complejos de menor estabilidad en suelo que los quelatos inorgánicos, su principal vía de aplicación es en disolución nutritiva o por aplicación foliar. Es entonces que su eficacia no solo depende de la capacidad de complejación de los metales, sino también de otros factores como la capacidad de penetración foliar. A continuación en el Cuadro 1 se reconocen algunos compuestos orgánicos con acción complejante.

Cuadro 1.  Complejos orgánicos usados en la agricultura.

Fuente: Diario Oficial de la Unión Europea, 2003; R.D. 824/2005

Tipo

Agente quelatante o complejante

Complejos Orgánicos

EDDS Acido etilendiaminodisucccinato

Ácidos húmicos y fúlvicos

Azúcares

Aminoácidos

Ácidos orgánicos (ácido fenólico, cítrico, acético...)

Flavonoides

Ácidos glucónicos

Otros ácidos orgánicos

Hasta hace poco, no había un método que permitiera determinar la capacidad de complejación. Es hasta 2007 que Villén y sus colaboradores proponen un método basado en la precipitación del elemento no complejado a pH 9. Actualmente el método es estudiado por el CEN (Comité Europeo de Normalización) para su incorporación como norma Europea (hablando de certificación orgánica bajo esta normativa), y el cual puede ser un buen índice para determinar la cantidad de micronutriente complejado en los productos comerciales. Este método no es válido para calcio (Ca) y magnesio (Mg), ya que estos cationes no precipitarían totalmente a este pH cuando están libres.

Tipos de complejos orgánicos

Los agentes complejantes que se permiten utilizar como correctores de carencias de micronutrientes en fertirrigación y aplicación foliar son: ácidos húmicos y fúlvicos, ácidos glucónicos, aminoácidos, ácido cítrico y lignosulfonatos.

Lignosulfonatos. Se obtienen de la industria de producción de la celulosa y derivados, en donde la madera es tratada con bisulfito sódico para promover la separación de la lignina de las fibras celulósicas. La aplicación de lignosulfonatos de Zn a suelos ácidos produce un aumento de Zn en maíz con respecto al tratamiento control (López-Valdivia et al., 2002).

Sustancias húmicas. Suelen dividirse en ácidos húmicos, (solubles a pH >2), ácidos fúlvicos (solubles tanto en medio alcalino como ácido) y huminas (insoluble en todo el intervalo de pH). Su configuración química es similar pero los ácidos húmicos generalmente tienen pesos moleculares mayores que los ácidos fúlvicos (Jackson, 1964; Stevenson, 1967; Stevenson y Ardakani, 1972). Los grupos funcionales (─OH, ─COOH, ─SH, ─C=O) que contienen en su estructura les confiere una gran afinidad por los iones metálicos como el Zn (Sposito, 1989; Stevenson, 1991) o Mg (Peña et al., 2005).

Estas sustancias húmicas, son el resultado de las transformaciones químicas y biológicas llevadas a cabo por los microorganismos del suelo de los residuos procedentes de plantas, animales y microbios. Este proceso implica la formación de macromoléculas de variada estructura y composición a partir de residuos orgánicos incorporados en el suelo, pero que a nivel fertilizante significan una serie de materiales de estructura similar. Además de los materiales formados en el suelo, dentro de este grupo se incluyen a las turbas, derivados de leonarditas (lignitos parcialmente re-oxidados tras su afloramiento a la superficie) y los derivados de sistemas acuáticos. En la agricultura los ácidos húmicos y fúlvicos se han usado como aditivos en fertilizantes (Arancon et al., 2004), mejoradores en la fertilidad del suelo (Buckau et al., 2000), entre otros propósitos.

 
 soya

Figura 2. Aspecto de plantas de soya después de dos semanas de ser tratadas con dos quelatos de hierro.

Foto: Lucena, 2009.

Citrato, gluconatos y heptagluconatos. Son agentes complejantes que presentan moléculas discretas (constituidas por un número definido de átomos), a pesar de su origen natural. Los complejos que forman son normalmente de baja estabilidad, por lo que su permanencia en suelos es mínima, aunque en disolución pueden mantenerse ciertos complejos a pH neutros y ácidos, como los de Zn.

Aminoácidos. Son considerados abonos especiales por su acción sobre la fisiología de la planta, aunque también han sido propuestos como complejantes de metales. El uso de ellos como complejantes en la agricultura actual es prometedor, ya que son de origen natural y su biodegradación está asegurada.

Ácido glucónico. El ácido glucónico se produce a partir de una oxidación de una molécula de glucosa catalizada por una enzima glucosa-oxidasa. Es un ácido orgánico débil que no es tóxico, volátil ni corrosivo. Sus grupos funcionales carboxílicos le confieren capacidad para complejar cationes en su estructura a pH alcalinos (Ramachandran et al., 2006).

Para que un complejo o quelato sea eficaz como tratamiento fertilizante debe tener una estabilidad suficiente para impedir la formación de productos insolubles, y ser lo suficientemente inestable como para liberar lentamente los iones metálicos (Stevenson y Ardakani, 1972; Lindsay, 1979; Norwell, 1991).

Fuentes consultadas

De Santiago, A. y Delgado, A. 2007. Effects of Humic Substances on Iron Nutrition of Lupin. Biology and Fertility of Soils. N° 43. 829-836 p.

Lucena, J.J. 2009. El Empleo de Complejantes y Quelatos de Fertilización de Micronutrientes. Revista Ceres. Vol. 56. 527–535 p.

Martín, O.D. 2009. Lignosulfanados de Zn Adheridos en NPK como Fertilizantes en Cultivos de Trigo y Maíz. Universidad autónoma de Madrid. España. 232 p.

Meléndez, G. y Soto, G. 2003. Taller de Abonos Orgánicos. Universidad de Costa Rica. Costa Rica. 155 p.

Curso Internacional sobre Nutrición de Cultivos

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