Ismail Cakmak y Atilla M. Yazici
El Magnesio (Mg) en la nutrición vegetal es comunmente olvidado a pesar de su gran impacto en el crecimiento de las plantas, diversos mecanismos vitales en las plantas requieren un adecuado suministro de Mg, los más destacados son: formación de raíces, clorofila y fotosíntesis.
El Mg tiene varias funciones clave en las plantas, entre ellos podemos citar, 1) Fotofosforilización (Formación de ATP en los cloroplástos, adenosin Trifosfato, principal reserva de energía en las plantas), 2) Fijación de Bioxido de Carbono CO2 durante la fotosíntesis, 3) Síntesis de proteínas, 4) Formación de clorofila, 5) Transporte del floema (savia elaborada), 6) Particionamiento y utilizacion de fotoasimilados y 7) Foto-oxidación en las hojas. Concecuentemente, muchos procesos fisiológicos y bioquímicos en las plantas se ven seriamente afectados con la deficiencia del nutriente ocacionando un pobre crecimiento y rendimiento. En la mayoría de los casos, los problemas asociados a la falta de Mg se deben a que este elemento participa en numerosas actividades enzimáticas, una importante enzima que es activada por el Mg es la Ribulosa-1,5-Bifosfato (RuBP) Carboxilasa, dicha enzima es clave en el proceso de fotosíntesis y es la enzima más abundante en el planeta.
El amarillamiento intervenal de las hojas viejas es el síntoma más común y conocido de la deficiencia de Mg. En la Figura 1 se observa una clara deficiencia, se llegó a determinar que arriba del 35% del Mg se encuentra en los cloroplastos (Figura 2).
Figura 1. Deficiencia de Mg en cultivo de frijol (Foto: I. Cakmak)
Sin embargo, aparentemente el grado de deficiencia también depende de la intensidad de la luz solar, altas intensidades lumínicas incrementan la clorosis intervenal, al mismo tiempo las plantas manifiestan necrosis en el tejido foliar (Figura 3). Por lo tanto, es importante conocer cómo reaccionan las diferentes especies vegetales ante la carencia del Mg en diversas condiciones.
También se ha llegado a concluir que las plantas que crecen en condiciones con mayor luminosidad requieren de mayor suministro de Mg.
La deficiencia de Mg, un problema creciente.
A pesar de conocer bien las funciones del Mg en procesos críticos de las plantas, hay muy poco trabajo sobre cómo maximizar el aprovechamiento del nutriente para incrementar la productividad agrícola y la calidad del mismo. Por lo que el Mg es considerado como el “Elemento olvidado en la nutrición vegetal”, mientras que los problemas de baja de productividad se acentúan por causa de deficiencia de este nutriente, especialmente en suelos con baja fertilidad, donde generalmente se aplica únicamente N, P y K. En sistemas de alta productividad olvidar el Mg es un grave error.
Figura 2. Cloroplastos, organelo donde se lleva a cabo la fotosíntesis.
Figura 3. Síntomas de deficiencias de Mg bajo de diferentes intensidades de luminosidad. La porción foliar verde fue parcialmente sombreada con papel. Con un buen suministro de Mg, las altas luminosidades no causaron síntomas de deficiencia de Mg. (Cakmak y Kyrby, 2008).
Debido a problemas de lixiviación del Mg en zonas con altas precipitaciones y su interacción con el Aluminio (Al), la deficiencia del Mg en suelos ácidos es un problema muy común y creciente.
Está bien documentado que las plantas emplean un mecanismos de adaptación en suelos ácidos, el cual consiste en que las raíces liberan ácidos orgánicos. Dichos ácidos orgánicos quelatan los iones de Al, formando complejos de ácidos orgánicos-Al que ya no son fito-tóxicos. Es bien sabido también que el Mg es esencial para la liberación de los ácidos orgánicos por la raíz y hacer posible la modificación del Al (Yang et al., 2007). Otro nutriente que ayuda a mitigar el efecto del Al es el Calcio (Ca), sin embargo, este último es requerido en concentraciones más altas para mostrar efecto sobre Al. (Silva et al., 2001).
Esto demuestra que el Mg tiene un papel primordial para aliviar la toxicidad por Al.
Prevención a la deficiencia de Mg
Conocidos ya las diversas funciones del Mg en los procesos fisiológicos y bioquímicos de las plantas, la pregunta que surge es ¿cómo prevenir su deficiencia en las plantas? quizá lo más certero sería monitorear los niveles de clorofila, la tasa fotosintética o síntesis de proteínas.
Hay pocos estudios, entre ellos el estudio publicado por Cakmak et al. (2004) en cultivo de frijol, el cual provee una explicación clara a la pregunta planteada.
Así mismo, Hermans et al. (2004) cultivó remolacha con baja y adecuada concentración de Mg y analizó:
- Tasa de crecimiento vegetal.
- Fotosíntesis, fijación de CO2.
- Concentración de clorofila.
- Transporte de electrones fotosintéticos.
- Concentración de sacarosa en las hojas.
Los resultados obtenidos fueron claros, antes de que los síntomas de deficiencia fueran notables las hojas deficientes en Mg ya mostraban alta concentración de sacarosa en las hojas. Esto comparado con plantas con buen suministro fue 4 veces mayor, indicando una inhibición del transporte de la sacarosa fuera de las hojas deficientes.
Cakmak (1994) estudió el rol del Mg en la nutrición vegetal en parámetros como:
- Crecimiento radical y foliar.
- Concentración y distribución de carbohidratos en los tejidos vegetales.
- Transporte del floema en plantas de frijol.
Los resultados demostraron una inhibición del crecimiento radical antes que las plantas mostraran síntomas de deficiencia o disminución en el contenido clorofílico. Consecuentemente, la relación entre “crecimiento radical: crecimiento vegetativo” aumentó en plantas de frijol y trigo deficientes en Mg (Figura 4). Este efecto negativo temprano sobre el crecimiento radical tiene una importancia vital por el rol que juega el sistema radical en todo el ciclo de cultivo y que llega a perjudicar de manera drástica el rendimiento final, esto es conocido también como hambre oculta, es decir las plantas tienen serias deficiencias antes de expresar síntomas, es por ello que esperar hasta que las plantas las muestren es un error, es preciso actuar antes que dichos síntomas aparezcan, que en muchos casos puede ser irreversible.
En cuanto a la acumulación de carbohidratos en las hojas maduras con deficiencia de Mg, se observó que en condiciones de deficiencia de Mg, las hojas contienen de 4 a 9 veces más sacarosa, comparado con plantas con buen suministro. Además, las hojas deficientes mostraron mayor contenido de almidones.
En plantas de frijol cultivadas bajo deficiencia de Mg, solo el 1% del total de carbohidratos fueron localizados en la raíz mientras que en plantas con buen suministro fueron del 16%.
Estos hallazgos demuestran una inhibición del transporte de azúcares del floema hacia otros tejidos vegetales.
Los exudados del floema fueron colectados de las plantas de frijol con nivel deficiente y adecuado de Mg para estudiar el rol del elemento en el movimiento de la sacarosa fuera de las hojas. La deficiencia de Mg afectó de manera temprana y drástica sobre el transporte de sacarosa del floema.
Se observó una relación inversa entre la concentración de sacarosa en las hojas y la tasa de transporte de sacarosa en el floema durante los primeros 12 días del cultivo, esto fue antes de que cualquier síntoma visual fuera notorio. Es decir, entre mayor concentración de sacarosa en las hojas, menor es su tasa de transporte a través del floema.
Al suministrar Mg a plantas deficientes, el transporte de la sacarosa del floema se restablece en 12 horas. Esto explica contundentemente el efecto del Mg en la carga de sacarosa en el floema y su transporte, en el cual no interviene ningún otro mecanismo secundario, sin embargo, el mecanismo no es completamente entendido. No obstante, está relacionado a la baja concentración de complejos de Mg-ATP en sitios de carga del floema. Se cree que el Mg-ATP es requerido para el buen funcionamiento de H+-ATPasa, una enzima que provee energía para el proceso de carga del floema y mantiene el transporte de la sacarosa en las células del floema.Importancia práctica del Magnesio
Niveles suficientes de Mg son requeridos para maximizar el transporte de carbohidratos de órganos “Fuente” a órganos de demanda (como la raíz y semillas) para incentivar altos rendimientos.
Mantener un adecuado suministro de Mg en etapas tardías es importante también para minimizar la producción de sustancias foto-tóxicas que causan daños en los cloroplastos. Para ello quizá la mejor opción sea recurrir a aplicaciones foliares.
Por otro lado, en condiciones de deficiencia de Mg se presenta un bajo crecimiento radical, el cual puede repercutir en una pobre absorción de otros nutrientes y agua, especialmente en condiciones de baja fertilidad del suelo.
Por todo lo anterior se concluye que el Mg es esencial para incrementar la productividad agrícola y su aplicación debe ser tomada en cuenta.
Fuentes y dosis de aplicación de Mg
Generalmente se recomiendan dosis de Mg que van de 20 a 80 kg de MgO/ha para muchos cultivos, para ello hay que tomar en cuenta que en suelos arenosos y suelos ácidos las dosis son mayores por problemas de lixiviación e interacción con el Aluminio. Se recomienda también realizar aplicaciones foliares durante la floración o justo después para favorecer el transporte de azúcares hacia los frutos.
Los cultivos que más demandan Mg son: la papa, maíz, caña de azúcar y la remolacha. De las fuentes de Mg con mayor solubilidad y más usadas podemos mencionar el K-Mag (K2SO4 - 2MgSO4), Sulfato de Magnesio (MgSO47H2O) y Cloruro de magnesio (MgCl2).
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Fuentes:
- Cakmak, I., C. Hengeler, and H. Marschner. 1994a. J. Exp. Bot. 45:1245–1250.
- Cakmak, I., C. Hengeler, and H. Marschner. 1994b. J. Exp. Bot. 45:1251–1257.
- Cakmak, I. and E.A. Kirkby. 2008. Physiol. Plant. 133:692-704.
- Hermans, C., G.N. Johnson, R.J. Strasser, and N. Verbruggen. 2004. Planta 220:344–355.
- Silva, I.R., T.J. Smyth, D.W. Israel, C.D. Raper, and T.W. Rufty. 2001. Plant Cell Physiol. 42:538-545.
- Yang, J.L., J.F. You, Y.Y. Li, P. Wu, and S.J. Zheng. 2007. Plant and Cell Physiol.48: 66–74.
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Buen artículo.
Gracias por su comentario.
Importante información. Recomiendo que se recomiende forma de citación de este artículo en formato APA. Gracias.