Quizás la primera aplicación de fertilizantes foliares documentada fue la asociada a la corrección de las clorosis por deficiencia de hierro, por el químico y botánico francés Eugène Gris en 1843 en su obra Memoir relatif a l’action des composés solubles ferrugineux sur la vegetation (Fernández & Ebert, 2005).
Desde aquel entonces, la fertilización foliar ha evolucionado dramáticamente, convirtiéndose en una práctica común en los campos agrícolas de todo el mundo gracias a sus grandes ventajas:
- La aplicación de nutrientes por esta vía se puede hacer a lo largo de todo el ciclo de cultivo, lo que facilita la aplicación de diferentes cantidades y diferentes elementos en cada momento de acuerdo con las necesidades de las plantas.
- La absorción de nutrientes por la vía foliar es muchísimo más rápida que la toma de nutrientes del suelo vía raíces. Del mismo modo, la fertilización foliar puede estimular la capacidad del sistema radical para absorber nutrientes de la solución del suelo.
- Las aplicaciones de fertilizantes foliares pueden corregir muy rápido los desórdenes fisiológicos resultantes de las deficiencias de nutrientes, así como también pueden contribuir a superar diferentes condiciones de estrés.
- Las mezclas de fertilizantes foliares con los plaguicidas comerciales normalmente redundan en un mejor desempeño tanto de fertilizante como del plaguicida, reduciendo los costos de la protección de cultivos (Haytova, 2013).
- La aplicación de fertilizantes foliares, al contrarrestar el efecto de un suministro limitado de nutrientes por deficiencias propias del suelo y al corregir rápidamente las deficiencias de micronutrientes, normalmente redunda en el incremento de la productividad del cultivo (Kannan, 2010).
Hasta la década de 1970, la fertilización foliar se basó en la aplicación de compuestos inorgánicos, principalmente de sulfatos (Fernández et al., 2013). Sin embargo, la tasa de absorción y de translocación de los nutrientes aportados de esta forma era (y continúa siendo) muy baja (Hu et al., 2023). Esto llevó a que en la década de los 80 surgieran diferentes tecnologías de quelatación y complejamiento para optimizar la toma de nutrientes (Fernández et al., 2013).
Los quelatos más ampliamente usados en la industria son EDTA, DTPA y EDDHA y son de origen sintético. La palabra quelato proviene del griego “chelé” que se traduce como la pinza de una langosta. Y eso es lo que justamente hacen estas sustancias, toman el elemento nutritivo (micronutriente) de nuestro interés y lo envuelven como si de una pinza se tratase, protegiéndolo de la oxidación, precipitación e inmovilización (por su interacción con otras sustancias) que lo harían completamente inútil. Así mismo, el quelato cambia las propiedades de la superficie del micronutriente, favoreciendo su absorción a través de las hojas (Liu et al., 2022).
A pesar de que estas sustancias han sido y son usadas ampliamente en la agricultura, presentan diferentes desventajas como, por ejemplo:
- Aunque ideales para la protección de nutrientes en aplicaciones edáficas, son menos efectivos en las aplicaciones foliares, pues se trata de moléculas demasiado grandes lo que dificulta su absorción por las hojas (Midwest Laboratories, 1994; Pandey et al., 2013; Patil, 2018).
- Las plantas incurren en un gasto energético para descomponer el quelato y liberar el nutriente de interés para posteriormente ligarlo a una molécula de azúcar u otro complejante que facilitará su translocación y/o aprovechamiento dentro del organismo (Agrowguard Distribuition Inc., s/f; Doolette et al., 2018; Hill-Cottingham & Lloyd-Jones, 1961; Hochmuth, 2018; Weinstein et al., 1954).
- El costo de producción de los quelatos sintéticos es mayor que el de sus contrapartes orgánicas lo que limita su utilización de manera generalizada (Artal, 2023; Rodríguez-Lucena et al., 2010; Wallace, 1983).
- No son biodegradables, lo que los hace altamente persistentes en el ambiente y conduce a su acumulación en los suelos y en los cuerpos de agua con consecuencias ambientales negativas de gran importancia. Esta situación ha recibido particular atención en Europa, pues el EDTA es el producto de origen humano más abundante en las aguas superficiales de ese continente y tiene la capacidad de movilizar diferentes metales depositados en los acuíferos, tornándolos potencialmente tóxicos para las personas (Nowack & VanBriesen, 2005; Pinto et al., 2014). Una situación semejante se presenta en los suelos, donde los quelatos favorecen la acumulación de metales pesados generando la acidificación del sustrato (Rajabi Hamedani et al., 2023).
Dados los puntos anteriores, surgieron también en el mercado alternativas orgánicas obtenidas de fuentes naturales para el complejamiento de los nutrientes (envolver y proteger los elementos nutricionales de interés) y facilitar su penetración en la planta (Rodríguez-Lucena et al., 2010), siendo un claro ejemplo de ellas los lignosulfonatos (Carrasco et al., 2012).
Los lignosulfonatos son polímeros que se obtienen del proceso de sulfatación de la lignina durante el procesamiento de la madera para la obtención de papel. En otrora eran un subproducto de ninguno o bajo valor, pero gracias a sus características químicas y gran flexibilidad, hoy tienen múltiples aplicaciones industriales (ScienceDirect, 2023).
Por su origen vegetal, los lignosulfonatos son un producto químico renovable, tienen baja o ninguna toxicidad para las plantas y son biodegradables, lo que reduce de manera significativa su impacto ambiental (Agrawal et al., 2014; Borreegaard, s/f; Carrasco et al., 2012; Rodríguez-Lucena et al., 2011; Wurzer et al., 2022).
Durante el procesamiento de la madera, la lignina es degradada en fragmentos más pequeños a los que se les adicionan grupos sulfonatos, que son justamente los que confieren una alta solubilidad en el agua a los lignosulfonatos (Ruwoldt et al., 2020). Esta alta solubilidad facilita la mezcla en tanque de los fertilizantes foliares a base de estos compuestos (en condiciones de dureza y pH adecuadas).
Los lignosulfonatos, al estar conformados por anillos aromáticos asociados a la lignina con un comportamiento hidrofóbico y por sulfonatos y carboxilatos con un comportamiento hidrófilo, tienen también la capacidad de modificar la forma en la que se comportan las moléculas del agua sobre las superficies, rompiendo la tensión superficial y generando un efecto surfactante que facilita la adsorción de las sustancias en ellas (Gezerman & Çorbacıoglu, 2014; Kok et al., 2021; ScienceDirect, 2023), en el caso de nuestro interés, facilitan la adsorción de los nutrientes en la superficies de las hojas de las plantas.
La excelente capacidad complejante de los lignosulfonatos se deriva también de esta estructura química rica en grupos fenoles y carboxílicos ligados a los anillos aromáticos propios de la lignina, lo que les brinda suficientes puntos de enlace para que puedan unirse al elemento nutritivo de interés y protegerlo para su ingreso a la planta (Kok et al., 2021).
Adicionalmente, aunque se requiere mayor investigación en este sentido, los lignosulfonatos han probado tener un efecto bioestimulante en las plantas, favoreciendo el crecimiento vegetativo y reproductivo, así como la fructificación (Elsawy et al., 2022; Rodríguez-Lucena et al., 2011). Una de las posibles explicaciones para este fenómeno consiste en una activación del metabolismo del nitrógeno en las raíces como parecen señalarlo los incrementos en la actividad de las enzimas glutamina sintetasa y glutamato sintasa en plantas de maíz (Rouphael & Colla, 2020). Otra posible explicación, también identificada en este cultivo, es que los lignosulfonatos contribuyen a la optimización del metabolismo de la fotosíntesis y de la producción de enzimas fotosintéticas (Kok et al., 2021). También existe la posibilidad de que, los lignosulfonatos, emulen el efecto de una auxina sintética, mejorando el desarrollo y la respuesta de las raíces adventicias, como se evidenció en plantas de crisantemo, tomate y albahaca (Rouphael & Colla, 2020).
En este mismo orden de ideas, la aplicación en arroz (in vitro) de un elemento contraintuitivo como el Sodio (Na) complejado con lignosulfonatos probó favorecer el desarrollo de las yemas mediante la optimización de la actividad fotosintética, del metabolismo de carbohidratos y la reducción de la acumulación de especies reactivas de oxígeno (sustancias como el peróxido de hidrógeno que sirven de protección a la planta, pero que en exceso pueden dañar las células vegetales) (Kok et al., 2021).
Finalmente, los lignosulfonatos, en casi todas sus formas, son consideradas sustancias complejantes aptas para la agricultura orgánica (OMRI, 2021).
Si te interesa mejorar la nutrición de tu cultivo, al tiempo que estimulas su crecimiento vegetativo, reproductivo e incluso su nivel de fructificación, mientras que reduces el impacto ambiental de tu actividad agrícola, los lignosulfonatos son una excelente alternativa y desde luego los encuentras en el portafolio Magro. Llama ya a tu asesor Magro de confianza y pregunta por ellos.
Dato Curioso:
Aunque en general el sodio es considerado un elemento no esencial para las plantas, e incluso tóxico, parece tener un amplio número de beneficios para el crecimiento vegetal. En concentraciones óptimas este elemento ayuda a regular la presión de turgencia de las hojas y la concentración de clorofila, lo que se traduce en un aumento de la actividad fotosintética general y por ende en un mayor crecimiento y desarrollo de las plantas. Además, el sodio puede actuar como un substituto del potasio (K), reduciendo los requerimientos de este nutriente (Kok et al., 2021). Esto fue probado por Zhang et al. (2006), quienes sustituyeron un tercio de la fertilización potásica con sodio en algodón, obteniendo tasas de germinación superiores, mayor peso seco total y una más alta toma de nutrientes, implicando que se pueden obtener mayores cosechas de algodón cuando se aplican cantidades adecuadas de sodio (Na) y potasio (K).
BIBLIOGRAFÍA
Agrawal, A., Kaushik, N., & Biswas, S. (2014). “Derivatives & Applications of Lignin-An Insight” Akriti Agrawal, Nirmala Kaushik & Soumitra Biswas. THE SCITECH JOURNAL.
Agrowguard Distribuition Inc. (s/f). EDTA-vs.-Sugar-Based-Chelates.pdf. Recuperado el 7 de mayo de 2023, de https://agrow-guard.com/wp-content/uploads/2020/01/EDTA-vs.-Sugar-Based-Chelates.pdf
Artal. (2023). Informe técnico: Quelatos y complejos. ARTAL Smart Agriculture. https://www.artal.net/es/infotech/informe-tecnico-quelatos-y-complejos/
Borreegaard. (s/f). Your Guide To Lignin and Lignosulfonates. Recuperado el 20 de mayo de 2023, de https://www.borregaard.com/product-areas/lignin/your-guide-to-lignin-and-lignosulfonates/
Carrasco, J., Kovács, K., Czech, V., Fodor, F., Lucena, J. J., Vértes, A., & Hernández-Apaolaza, L. (2012). Influence of pH, Iron Source, and Fe/Ligand Ratio on Iron Speciation in Lignosulfonate Complexes Studied Using Mössbauer Spectroscopy. Implications on Their Fertilizer Properties. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 60(13), 3331–3340. https://doi.org/10.1021/jf204913s
Doolette, C. L., Read, T. L., Li, C., Scheckel, K. G., Donner, E., Kopittke, P. M., Schjoerring, J. K., & Lombi, E. (2018). Foliar application of zinc sulphate and zinc EDTA to wheat leaves: Differences in mobility, distribution, and speciation. Journal of Experimental Botany, 69(18), 4469–4481. https://doi.org/10.1093/jxb/ery236
Elsawy, H., Alharbi, K., Mohamed, A., Ueda, A., Alkahtani, M., AlHusnain, L., Attia, K., Abdelaal, K., & Shahein, A. (2022). Calcium Lignosulfonate Can Mitigate the Impact of Salt Stress on Growth, Physiological, and Yield Characteristics of Two Barley Cultivars (Hordeum vulgare L.). Agriculture, 12, 1459. https://doi.org/10.3390/agriculture12091459
Fernández, V., & Ebert, G. (2005). Foliar Iron Fertilization – A Critical Review. Journal of Plant Nutrition, 28, 2113–2124. https://doi.org/10.1080/01904160500320954
Fernández, V., Sotiropoulos, T., & Brown, P. (2013). Foliar Fertilization: Scientific Principles and Field Pratices. https://www.researchgate.net/publication/235609131_Foliar_Fertilization_Scientific_Principles_and_Field_Pratices
Gezerman, A. O., & Çorbacıoglu, B. D. (2014). Effects of Calcium Lignosulfonate and Silicic Acid on Ammonium Nitrate Degradation. Journal of Chemistry, 2014, e426014. https://doi.org/10.1155/2014/426014
Haytova, D. (2013). A Review of Foliar Fertilization of Some Vegetables Crops. Annual Research & Review in Biology, 455–465. https://journalarrb.com/index.php/ARRB/article/view/24752
Hill-Cottingham, D. G., & Lloyd-Jones, C. P. (1961). Absorption and Breakdown of Iron-Ethylenediamine Tetraacetic Acid by Tomato Plants. Nature, 189(4761), Article 4761. https://doi.org/10.1038/189312a0
Hochmuth, G. (2018, enero 30). SL353/SS555: Iron (Fe) Nutrition of Plants. https://edis.ifas.ufl.edu/publication/SS555
Hu, Y., Bellaloui, N., & Kuang, Y. (2023). Editorial: Factors affecting the efficacy of foliar fertilizers and the uptake of atmospheric aerosols, volume II. Frontiers in Plant Science, 14. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2023.1146853
Kannan, S. (2010). Foliar Fertilization for Sustainable Crop Production. En E. Lichtfouse (Ed.), Genetic Engineering, Biofertilisation, Soil Quality and Organic Farming (pp. 371–402). Springer Netherlands. https://doi.org/10.1007/978-90-481-8741-6_13
Kok, A. D.-X., Wan Abdullah, W. M. A. N., Tang, C.-N., Low, L.-Y., Yuswan, M. H., Ong-Abdullah, J., Tan, N.-P., & Lai, K.-S. (2021). Sodium lignosulfonate improves shoot growth of Oryza sativa via enhancement of photosynthetic activity and reduced accumulation of reactive oxygen species. Scientific Reports, 11(1), Article 1. https://doi.org/10.1038/s41598-021-92401-x
Liu, G., Hanlon, E., & Li, Y. (2022, junio 19). HS1208/HS1208: Understanding and Applying Chelated Fertilizers Effectively Based on Soil pH. https://edis.ifas.ufl.edu/publication/HS1208
Midwest Laboratories. (1994). Foliar Nutrition. https://www.researchgate.net/profile/Entedhar-Sarhat/post/How-to-formulate-nutritional-sprays-in-lab-scale-for-field-application/attachment/5b639929b53d2f89289d0ae6/AS%3A655328630816774%401533253929748/download/foliar_nutrition.pdf
Nowack, B., & VanBriesen, J. (2005). Chelating Agents in the Environment. Biogeochemistry of Chelating Agents ACS Symposium Series. https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/bk-2005-0910.ch001
OMRI. (2021). Lignin Sulphonate. Organic Materials Review Institute. https://www.omri.org/lignin-sulphonate
Pandey, R., Krishnapriya, V., & Bindraban, P. S. (2013). Biochemical Nutrient Pathways in Plants Applied as Foliar Spray: Phosphorus and Iron (pp. 1–22). https://www.researchgate.net/publication/260286638_Biochemical_Nutrient_Pathways_in_Plants_Applied_as_Foliar_Spray_Phosphorus_and_Iron
Patil, B. (2018). FOLIAR FERTILIZATION OF NUTRIENTS. Marumegh, 3(1). https://ocd.lcwu.edu.pk/cfiles/Biotechnology/Biotech-728/NeelmaMHRRII-9.pdf
Pinto, I. S. S., Neto, I. F. F., & Soares, H. M. V. M. (2014). Biodegradable chelating agents for industrial, domestic, and agricultural applications—A review. Environmental Science and Pollution Research, 21(20), 11893–11906. https://doi.org/10.1007/s11356-014-2592-6
Rajabi Hamedani, S., Cardarelli, M., Rouphael, Y., Bonini, P., Colantoni, A., & Colla, G. (2023). Comparative Environmental Assessment of the Iron Fertilisers’ Production: Fe-Biochelate versus Fe-EDDHA. Sustainability, 15(9), Article 9. https://doi.org/10.3390/su15097488
Rodríguez-Lucena, P., Benedicto, A., Lucena, J. J., Rodríguez-Castrillón, J. A., Moldovan, M., García Alonso, J. I., & Hernández-Apaolaza, L. (2011). Use of the stable isotope 57Fe to track the efficacy of the foliar application of lignosulfonate/Fe3+ complexes to correct Fe deficiencies in cucumber plants. Journal of the Science of Food and Agriculture, 91(3), 395–404. https://doi.org/10.1002/jsfa.4197
Rodríguez-Lucena, P., Hernández-Apaolaza, L., & Lucena, J. J. (2010). Comparison of iron chelates and complexes supplied as foliar sprays and in nutrient solution to correct iron chlorosis of soybean. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 173(1), 120–126. https://doi.org/10.1002/jpln.200800256
Rouphael, Y., & Colla, G. (2020). Toward a Sustainable Agriculture Through Plant Biostimulants: From Experimental Data to Practical Applications. Agronomy, 10(10), Article 10. https://doi.org/10.3390/agronomy10101461
Ruwoldt, J., Planque, J., & Øye, G. (2020). Lignosulfonate Salt Tolerance and the Effect on Emulsion Stability. ACS Omega, 5(25), 15007–15015. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c00616
ScienceDirect. (2023). Lignosulfonate—An overview | ScienceDirect Topics. https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/lignosulfonate
Wallace, A. (1983). A one‐decade update on chelated metals for supplying micronutrients to crops—. Journal of Plant Nutrition, 6(6), 429–438. https://doi.org/10.1080/01904168309363105
Weinstein, L. H., Robbins, W. R., & Perkins, H. F. (1954). Chelating Agents and Plant Nutrition. Science, 120(3106), 41–43. https://www.jstor.org/stable/1682233
Wurzer, G. K., Hettegger, H., Bischof, R. H., Fackler, K., Potthast, A., & Rosenau, T. (2022). Agricultural utilization of lignosulfonates. Holzforschung, 76(2), 155–168. https://doi.org/10.1515/hf-2021-0114
Zhang, Y., Li, Q., Zhou, X., Zhai, C., & Li, R. (2006). Effects of Partial Replacement of Potassium by Sodium on Cotton Seedling Development and Yield. Journal of Plant Nutrition, 29(10), 1845–1854. https://doi.org/10.1080/01904160600899378