Zinc y Producción Agrícola
J. D. EtcheversLaboratorio de Fertilidad de Suelos y Química Agrícola
Colegio de PostgraduadosCampus Montecillo
“Una agricultura perfecta es la verdadera base del
comercio y de la industria. Es la base de la riqueza de los
estados, pero el sistema racional de la agricultura no
puede formarse sin explicación de principios científicos, ya
que dicho sistema debe basarse en un exacto
conocimiento de las necesidades nutritivas de los
vegetales y de la influencia del suelo y de la acción que
éste ejerce sobre la materia orgánica. Estos
conocimientos deben basarse en la química, que enseña
la manera de investigar la composición y el carácter de las
distintas sustancias que sirven de alimentos a las plantas”
Justus von Liebig (1840)
Funciones del Zn en la planta Cómo y donde se encuentra en zinc en el suelo, Cómo es adquirido y transportado por la planta, Cuáles son sus funciones fundamentales, Por qué falla el abastecimiento de Zn, Cuáles son los síntomas visibles y las técnicas
para diagnosticarlos Cuáles son las alternativas que disponen los
productores para resolver el problema oportunamente.
Temario a tratar
Elemento esencial Activador de numerosas enzimas Requerido para la biosíntesis de clorofila Requerido para la biosíntesis del AIA Requerido en cantidades pequeñas como Zn2+
Favorece la alineación sustrato-enzima Funciones catalíticas y estructurales (tetraedros con N, O, S) Indispensable en síntesis de proteínas Varias otras (sint. de triptofano, precursor del AIA..) Zn componente esencial de varios sistemas enzimáticos
para la producción, síntesis de proteína y regulación del crecimiento.
Principales funciones del Zn en las plantas
Zn
Carbonatos: smithsonita (ZnCO3)
Silicatos: hemimorfita Zn4(OH)2 Si2O2. H2O
Sulfuros esfarelita ZnS (el principal)
Contenido TOTAL de Zn 10 a 300 mg/kg con una media 50 mg/kg.
Químicamente presente como Zn2+ .
Mucho más móvil que Cu (va a la solución de suelo y de ahí a varios almacenes).
Fuentes originales de Zn en el suelo
El Zn se encuentra en el suelo en varios almacenes
◦ Intercambiable (débilmente unido a arcillas y MO)◦ Adsorbido (unido relativamente débil a superficies
sólidas)◦ Unido a compuestos orgánicos◦ Junto con segmentos de óxidos hidratados (princ. Fe y Al)◦ Formando parte estructural de compuestos laminares
(arcillas).
Las soluciones con que se extrae el Zn de cada almacén son de variada naturaleza
Cómo y dónde se encuentra en zinc en el suelo
Cómo pasa de estos almacenes a la solución de suelo
Minerales
Arcillas
Humus
Sólidos
Óxidos de Fe, Al, y otros
SOLUCIÓNDE
SUELO CON MUCHOS IONES
yZn
Zn
Zn
Zn
Zn
Zn 2+
Y
Complejos de Zn
Todo son sólidos y los iones Zn asociados están en equilibrio con la solución de suelo; cuando la planta adquiere un Zn, éste es repuestopor la fase sólida en contacto con la solución.
◦ pH del suelo Disponibilidad de Zn disminuye aproximadamente 100 veces al
aumentar una unidad de pH. Máxima disponibilidad del Zn2+ en la solución bajo pH 7.7 y la del
Zn(OH)2 es un poco mayor. Hay otros compuestos de menor importancia.
Deficiencia ocurren generalmente entre pH 6 y 8. Aplicaciones de urea incrementan inicialmente un poco el pH (la
hidrólisis de la urea en NH4+ y CO3
2-, es responsable de esta reacción, pero el NH4
+ es rápidamente transformado a NO3- generando una reacción ácida), por eso se ha observado que pueden acentuar temporalmente la deficiencia de Zn.
◦ Contenido de fosfatos en el suelo Fertilizaciones excesivas y continuas con P pueden provocar deficiencia
de Zn
◦ .
Factores que afectan la biodisponibilidad de Zn
◦ Materia orgánica del suelo La biodisponibilidad del Zn asociado con compuestos orgánicos son
importantes. Ciertos complejos de Zn con moléculas orgánicas son de solubilidad elevada y pueden ser adquiridas con facilidad (ej. quelatos). Hay una buena correlación entre el Zn extraído y la materia orgánica del suelo
◦ Reacciones redox No son de importancia como para otros micronutrientes como el Fe y el
Mn.
◦ Tipo de arcillas y minerales Se ha reportado cierta tendencia de las arcillas (tipo 2:1
montmorilloníticas) a presentar más deficiencias de Zn que suelos dominados por otras arcillas. En suelos calcáreos el Zn puede remplazar al Ca y al Mg y el extraíble se relaciona negativamente con los carbonatos .
Factores que afectan la biodisponibilidad de Zn
◦ Tipo de Planta Los cultivos pueden clasificarse en tres clases en función de
sus necesidades de Zn. 1. Sensibles: Frutales, soya, frijol, maíz (difer. entre
genotipos) 2. Intermedio: alfalfa, tomate, papa 3. Resistentes: trigo, cebada y zacates 4. Micorrizas pueden resultar útiles en movilización de Zn y
P Temperatura y humedad
Las bajas temperaturas y el exceso de humedad tienden a acentuar la deficiencia de Zn, pero estas desaparecen al aumentar la temperatura (escasa exploración del volumen de suelo, menor descomposición de la MO). Hay reportes de deficiencias de Zn en tomates a 10-16 C, pero no a 21-27ºC
Factores que afectan la biodisponibilidad de Zn
Las deficiencias de Zn son más comunes en suelos arenosos con bajo contenido de materia orgánica.
Son comunes en periodos fríos, primaveras húmedas y se asocian con escaso desarrollo radical
Dependen del tipo de cultivo Comunes en suelos de cualquier tipo con pH
alto Aplicaciones excesivas de fosfatos
Conclusiones generales biodisponibilidad
Hay tres mecanismos Flujo de masa es el más importante de todos, consiste en un
proceso pasivo en el cuál el Zn entra a la planta a través de la raíz, disuelto en la solución de suelo. La cantidad que entre a la raíz y se acumulen en ésta dependerá de la concentración del Zn en la solución de suelo y de la evapotranspiración ,
Intercepción: cuando las raíces se colocan en contacto o en posiciones muy cercanas con alguno de los sólidos que tienen al Zn retenido débilmente puede ocurrir un intercambio entre la superficie de ésta (H+) por Zn2+
Difusión: el Zn no es adquirido por difusión
La adquisición de Zn por flujo de masa en 5 o más veces mayor que la que puede ocurrir por Intercepción.
Cómo es adquirido el Zn desde la solución y transportado en la planta
En de México deficiencia frecuente por: bajos niveles naturales de minerales con Zn, elevado pH, altas concentraciones de carbonato de calcio.
Agotamiento de las reservas El cultivo continuo del suelo sin la restitución del Zn extraído año tras año por las cosechas provoca el agotamiento de éste y otros nutrientes.
Desplazamiento hacia terrenos marginales por razones de mercado, hacia zonas más pobres en nutrientes que las áreas tradicionalmente agrícolas.
Sobreencalado de los suelos.
La pérdida de la materia orgánica y su no restitución.
La erosión del suelo superficial (el Zn se mueve poco).
Las reacciones del Zn y fertilizantes aplicados al suelo.
Por qué falla el abastecimiento de Zn
Las plantas deficientes en Zn muestran un retardo en la madurez.
Zn no es un elemento móvil en la planta, consecuentemente los síntomas de deficiencia se presentan principalmente (no exclusivamente) en las zonas de nuevo crecimiento.
La escasa movilidad del Zn sugiere la necesidad de un monitoreo constante y la aplicación de este elemento cuando sea necesario.
Deficiencia de Zn
-Diagnóstico de campo o visual
-Diagnóstico químicoSuelo-Análisis químico del suelo (parte
sólida)-Análisis químico de la solución de
sueloVegetal_Tejido Vegetal-Análisis de extractos celulares
-Diagnóstico biológico-Experimentos en macetas
(invernadero, etc)-Experimentos de campo
Diagnóstico de la deficiencia
Trigo Maíz
Diagnóstico de campo o visual
Cártamo Flax
Diagnóstico de campo o visual
Algodón Soya
Diagnóstico de campo o visual
Caña Cítrico
Diagnóstico de campo o visual
El análisis químico de suelo permite:◦ Medir el suministro de Zn a la planta.◦ Identificar o confirmar una deficiencia de Zn.◦ Mostrar algún problema de exceso de sales.◦ La calidad de la muestra es fundamental◦ El laboratorio no puede mejorar la calidad de una
muestra deficiente.◦ Es fundamental emplear procedimientos estandarizados
y previamente correlacionados y calibrados.◦ Más útil para cultivos anuales y hortalizas.◦ Recomendaciones hechas por los laboratorios deben ser
ajustados por los agricultores a sus propias condiciones.
Diagnóstico químico del suelo
Análisis de Zn con extractantes usuales y concentraciones críticas
Fuente: IPNI
Relación entre Zn en planta y el rendimiento en grano de trigo
Mapas de concentración de Zn: en México no existen
Los análisis químicos más comunes requierentener información preliminar de:
Órgano a muestrear (hoja, tallo, fruto, etc.)
Oportunidad de colecta (estado fisiológico de la planta)
Métodos químico a muestrear (destrucción matriz org.)
Calibración de los valores medidos en el laboratorio con
la variable de interés (grano, fruto, color, flores, etc.)
Se construye tabla de interpretación (sólo válida para
las condiciones especificadas)
Análisis químico de tejidos
Ejemplo de concentraciones críticas de Zn en tejidos
Fuente: IPNI
Fuentes inorgánicas◦ ZnSO4, óxidos de Zn granulados, oxisulfatos
Quelatos sintéticos◦ Estabilidad de quelatos afecta la biodisponibilidad◦ Mejores quelatos aquellos donde tasa de sustitución del metal por
otro es baja◦ Eficiencia de quelatos como 5 veces superior a inorgánicos.
Complejos orgánicos◦ Mezcla de metales con subproductos orgánicos (lignosulfatos,
poliflavonoides, fenoles)◦ Menos efectivos (microorg, los descomponen)◦ Mejor para aplicaciones foliares
Frits (cerámicas fundidas para formar vidrios)◦ No se usan mucho
Fuentes comunes de fertilizantes
Respuesta esperada a la aplicación de Zn
Crop
Gracias por su atención
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