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Nutrición

29 de marzo de 2017

Dra. Victoria Fernández: “Hay un desconocimiento tremendo sobre los muchos factores que inciden en las aplicaciones foliares”

La fertilización foliar funciona, sin embargo -según la Dra. Victoria Fernández- las bases fisiológicas para explicar cómo penetran las formulaciones de diferentes nutrientes, en las hojas de diferentes plantas, aun no se comprenden del todo. En la práctica, los resultados no siempre son los esperados. Tanto en Chile como en el resto del mundo es un mercado sin regulación, se comercializan todo tipo de productos, incluso sales puras en agua, que no garantizan los objetivos del agricultor.

Redagrícola entrevistó a esta experta del Grupo de Investigación de Genética Forestal y Eco-Fisiología de la Escuela de Ingeniería Forestal de la Universidad Técnica de Madrid, autoridad mundial en fertilización foliar, durante la pasada Conferencia Internacional de New Ag International en Río de Janeiro.

Quienes conocen la industria afirman que en mercados relativamente pequeños como el de Chile hoy existen más de 60 diferentes marcas de productos foliares (en el de Perú serían más de 70) y en todos los países productores se lanzan permanentemente nuevas formulaciones al mercado. La Dra. Victoria Fernández, quien entre sus actividades de investigación incorpora múltiples ensayos de fertilizantes foliares, según nos dice, “porque debo estar conectada con la realidad”, explica que esta es una condición mundial que refleja la falta de regulación de estos productos e incluso afirma que hay países en que el número de productos y empresas del área “es todavía mucho mayor”.

En la actualidad Fernández concentra sus esfuerzos de investigación principalmente en la caracterización de las propiedades de las superficies de las cutículas de los vegetales desde el punto de vista fisicoquímico. Es así que en los últimos meses ha trabajado con trigo, maíz, diversas especies de eucaliptus y además con plantas y árboles mediterráneos. Vegetales cuyas hojas presentan muy diversas superficies.

“Hay gran cantidad de evidencia que demuestra los beneficios de aplicar fertilizantes foliares como complemento de la nutrición al suelo con el objetivo de mejorar la calidad y rendimiento de los cultivos. Sin embargo, la falta de investigación científica y el desconocimiento tremendo que hay sobre los muchos factores que inciden en las aplicaciones foliares limita la certeza de obtener los resultados esperados, cuando se aplican los mismos productos foliares a diferentes cultivos bajo diferentes condiciones”, explica Fernández.

Si bien desde hace mucho tiempo que están disponibles las pruebas de que los órganos aéreos de las plantas, tales como hojas, flores, brotes y frutos, pueden absorber soluciones nutritivas, no hay evidencia científica de que existan procesos metabólicos que actúen para la penetración o absorción de estos elementos. La incorporación de los nutrientes, entonces, se debe primordialmente a gradientes de concentración entre la superficie de la planta y su interior. “En la actualidad entendemos mejor los principales factores que afectan la eficacia de las aplicaciones foliares, las que se utilizan principalmente como medio alternativo para nutrir las plantas cuando las condiciones del suelo o de las raíces de los cultivos no permiten satisfacer los requerimientos nutricionales de las plantas”, dice la investigadora.

MITOS POSITIVOS Y NEGATIVOS SOBRE LA FERTILIZACIÓN FOLIAR

Victoria Fernández explica que existe lo que llama ‘mitos’ positivos y negativos en relación a las estrategias de fertilización foliar, los no siempre se cumplen pues están sustentados en información que no es científica ya que falta claridad sobre la incidencia de muchos factores, o son ideas que se sustentan en prejuicios o en manejos de campo tradicionales.

El primero de los mitos positivos que destaca la investigadora es la creencia de que se puede remediar completamente cualquier deficiencia nutricional de todos los cultivos aplicando fertilizantes al follaje, lo que afirma, “en algunos casos puede ser” pero “dependerá de varios factores; por ejemplo, del cultivo a tratar y del elemento a suplementar, ya que este puede o no ser móvil en la planta o dependerá de si este es capaz de restaurar la fisiología de la planta”. Por ejemplo, cuando hay síntomas claros de clorosis férrica ya las hojas están fisiológicamente dañadas.

Otras creencias en favor de las estrategias de fertilización foliar es que estas siempre serán más orientada al objetivo de lo que puede ser un tratamiento a la raíz, pero esto dependerá –de nuevo- del cultivo, del elemento, del clima, etc. “También se asume que la nutrición foliar tendrá menos impacto en el medio ambiente que la nutrición al suelo” pero, dice a modo de ejemplo, “en California aplican muy altas concentraciones de cinc –poco antes de que las plantas pierdan las hojas- como forma de mejorar la absorción de este elemento por el cultivo. Estas concentraciones tan altas del elemento pueden no ser tan inocuas como se supone”.

En el lado de los mitos negativos la experta española indica que incluso estos muchas veces prevalecen por sobre los positivos. Entre los mitos negativos señala la creencia de que las estrategias de foliares son inefectivas porque los nutrientes aplicados al follaje no son absorbidos por las hojas o que luego no son incorporados al metabolismo. Así mismo se piensa que no se puede usar nutrición foliar en todas las áreas productivas, que la técnica es efectiva solo en pocos cultivos, que la nutrición foliar es normalmente fitotóxica o que concentraciones más elevadas mejoran la respuesta de las plantas. Finalmente, según Fernández, existe mucho concepto errado sobre las propiedades de polaridad o hidrofobicidad de la superficie de las hojas de las diferentes plantas, así como sobre las propiedades de las formulaciones que se aplican al follaje.

PRODUCTOS FORMULADOS SEGÚN LA ESPECIE CULTIVADA Y EL CLIMA EN QUE SE APLICA

“Los productos fertilizantes de aplicación al follaje son generalmente mezclas heterogéneas de químicos disueltos en agua. Los ingredientes activos de estos fertilizantes son sales de elementos esenciales, complejos, quelatos y compuestos que son ionizables o presentan cargas en la solución de agua. Las soluciones fertilizantes no formuladas tendrán alta tensión superficial, cercana al rango de agua pura, lo que generara ángulos mayores de contacto entre las gotas del compuesto y la superficie de la planta. Una vez que se añaden aditivos a las formulaciones, como es el caso de los adyuvantes, las propiedades fisicoquímicas de la mezcla cambian y se genera un fenómeno complejo entre la gota y la superficie de la planta, que finalmente facilitará el proceso de absorción foliar”, explica le experta española.

Por lo tanto, los ingredientes activos fertilizantes foliares serán altamente polares e hidrofílicos, mientras que los adyuvantes como surfactantes, humectantes o adherentes tendrán componentes predominantemente apolares en su estructura molecular y son mas hidrofóbicos. La cutícula está hecha principalmente de compuestos apolares como ceras, cutina y moléculas, lo que la hace una membrana esencialmente hidrofóbica. Por lo tanto, los  agroquímicos que tienen un componente apolar importante serán más solubles en la superficie de las plantas y podrán cruzar a cutícula con mayor facilidad.

Debido a que el agua constituye un 95% de los sprays fertilizantes, los mecanismos de penetración para agua y electrolitos incidirán en la extracción de esos sustancias a través de las superficies de las plantas. Pese a que hay bastante información que demuestra que el agua y los solutos pueden atravesar las cutículas de varias especies, no son muy bien comprendidos los mecanismos de penetración y se requiere mayor investigación. Además de esto, se ha logrado determinar que los agroquímicos aplicados a las superficies de las hojas también penetran a través de estomas, rupturas cuticulares, tricomas, lenticelas y otras estructuras epidérmicas. Pese a que la incorporación de nutrientes a través de los estomas fue descartada por muchos años, hay bastante evidencia que demuestra la importancia de esta vía de ingreso de productos formulados y sin formular.

-Ya que el ingrediente activo, en este caso un nutriente, es común a todos los cultivos, por ejemplo el cinc, y ya que cambian las características de las hojas de las diferentes especies cultivadas, ¿no sería lo más razonable que el ingrediente activo fuera mezclado por el agricultor o se mezclara para el agricultor dependiendo del cultivo y su zona en particular?

-Pues sí, pero para eso necesitamos de un montón más de conocimiento de modo que una vez comprendidos los procesos, posteriormente podamos transmitírselo a los productores. Eso si supiéramos cómo se comportan las distintas superficies de cada uno de los vegetales cultivados. De ahí la importancia de lo que estamos investigando

-Por ejemplo, ¿es esperable encontrar grandes diferencias entre las hojas de las especies perennes y las de especies caducifolias?

-Lo que nos dice el sentido común es que las hojas de las especies perennes van a ser mucho más difíciles de atravesar que las otras. Por otro lado, por ejemplo los paltos y los cítricos, que son especies subtropicales, pese a que sus hojas son mucho más transpiradoras y a que presentan mayor conductancia estomática que las especies que pierden las hojas, al mismo tiempo tienen cutículas mucho más impermeables.

-¿Los productos foliares deberían ser formulados dependiendo del clima de la zona en que se utilizan?

-Así debería ser pero, insisto, el problema es que falta mucho conocimiento. Por ejemplo, si se fuera a aplicar en zonas con humedad relativa muy baja, convendría utilizar adyuvantes. Entonces, idealmente se debería formular los productos según dónde se van a aplicar. Algo que no se hace porque las empresas venden el mismo producto en todas partes. Existe una enorme generalización tanto para las especies cultivadas como para el clima como para todo. Es como ‘matar moscas a cañonazos’.

-Así mismo, con el fin de abaratar costos de aplicación, se mezclan nutrientes con fitosanitarios, pero ¿de esa forma no se está aumentando el nivel de azar?

-Por supuesto, mientras más variables se involucren más probabilidades de que no funcione el herbicida o el fungicida, o de que no funcione el nutriente que se está aplicando. Entonces se genera un mayor caos y ya no se sabe lo que va a pasar.

CORRECTORES A LA FRUTA O PARA CORREGIR DEFICIENCIAS

-En manzano, por ejemplo, la falta de calcio provoca desórdenes tales como bitter pit. Sin embargo la teoría dice que como el calcio se mueve por transpiración, este no va a la fruta, donde se necesita, porque la fruta transpira menos que las hojas. ¿Es razonable tener como objetivo de una aplicación la pequeña superficie de una fruta?

-Me parece que es posible y que en algunos casos se logra mejorar la concentración de calcio en la fruta. Nosotros hemos trabajado durante tres años con un experto en calcio, aplicando calcio foliar a manzanos, y se veían algunos resultados pero logramos aun mejores resultados en durazno. Entonces, dependerá de qué fruta se está tratando. Fuera de eso, se ha visto en manzanas que el calcio que se aplica se suele quedar en la piel. O que entra y se mueve pero sale nuevamente a la piel. El resultado dependerá mucho de la fruta.

-Estableciste que cuando el cultivo presenta síntomas claros de, por ejemplo, clorosis férrica u deficiencia de boro, es tarde para suplir el nutriente pues las hojas ya no están funcionando adecuadamente, pero ¿es posible que lo mismo ocurra ante cualquier tipo de estrés?

-Yo creo que sí. Hay un artículo del profesor Carlos Fernández Escobar, de Córdoba, que realizó un experimento en que mezcló el estrés provocado por la deficiencia de potasio con estrés hídrico en olivo, y resultó que debido al estrés las plantas no absorbieron el potasio foliar. Entonces, intuyo que los estrés en general van a provocar una menor permeabilidad de las hojas. Son más aconsejables las aplicaciones anticipadas para evitar que las deficiencias nutricionales se presenten

Según Victoria Fernández, en los últimos años se ha reconocido el potencial de los tratamientos foliares para aumentar los rendimientos y la calidad de los cultivos bajo estrés abiótico (ej. sequia o deficiencia de nutrientes) y la industria ha realizado un gran esfuerzo para mejorar la calidad de los productos. Pero en paralelo se ha determinado que una serie de factores de la fisiología de las plantas, como apertura de estomas, estado hídrico y nutricional, y factores ambientales tales como luz, humedad relativa o temperatura, afectan la eficacia de las aplicaciones foliares. Como hemos visto los mecanismos de penetración foliar afectan directamente la efectividad de los productos aplicados al follaje por lo que es muy importante generar la información que permita comprenderlos a cabalidad y así mismo regular la eficacia de los productos que están en el mercado de los fertilizantes foliares.

MERCADO, REGULACIÓN Y REGISTRO DE PRODUCTOS FOLIARES A NIVEL MUNDIAL

Según la información disponible, la que fue recopilada por Victoria Fernández en su libro (ver recuadro), en la actualidad ni en la Unión Europea ni en EEUU existe una regulación específica para los fertilizantes foliares, salvo aquella desarrollada para los fertilizantes en general. “Las normas que rigen a los fertilizantes varían entre los países y los estados y actualmente no hay protocolos generales o estándares para los químicos que son presentados como fertilizantes. Por ejemplo, existen muchos productos actualmente certificados como fertilizantes en EEUU cuyo uso aun no está permitido en la UE. (…) Debido a estas pautas dispares es que los fabricantes deben enfrentar los registros por separado y los agricultores deben validar la eficacia de todos los productos en cada jurisdicción”, señala Fernández en el libro.

-¿En qué está la regulación y registro de los fertilizantes foliares a nivel mundial?

Victoria Fernández: -Sobre esto he conversado principalmente con el profesor Juan José Lusena, de la Universidad Autónoma de Madrid, puesto que él está trabajando en la UE para establecer una regulación para los quelatos. El profesor me explicó que no existe ningún tipo de regulación para los foliares y yo creo que la industria requiere con urgencia algún tipo de regulación. Hoy en ningún país existe regulación alguna.

-¿Están de alguna manera indefensos los productores?

-Así es ya que se venden algunos productos que tienen muy poca posibilidad de penetrar en las hojas y finalmente de justificar la inversión que se ha hecho en ellos.

-En términos generales y según tu experiencia, ¿qué porcentaje de los productos funciona realmente?

-Bueno, se venden muchos productos que son sales puras y nada más, por lo que resulta bastante complicado que penetren. Sin adyuvante, como por ejemplo un surfactante, es difícil que penetren.

-Por un lado -como ya establecimos- no todos los fertilizantes foliares tienen la misma eficacia y siempre están entrando nuevos productos al mercado, por lo que el número total de los mismos se incrementa. Entonces, ¿se puede deducir que los productos malos se mantienen en el mercado y que esto es así porque hasta las sales puras disueltas en agua algo aportan?

-Algo funcionan. Se ha demostrado que cuando se aplica agua pura con sal también penetra. Puede penetrar por la cutícula o por los estomas pero la tasa de penetración es menor. Pero es seguro que algo entra. Además lo que no entra por las hojas cae al suelo y puede terminar entrando por la raíz. Entonces, de hacer algo, lo hacen, pero la probabilidad de que sean eficaces es menor. Sin embargo el agricultor está pagando bastante dinero por un producto tecnológico y yo creo que en muchos casos es un tanto engañoso.

-En base a tu experiencia en el mercado mundial de los fertilizantes foliares, ¿existen diferencias importantes de precio entre los distintos productos y, por otro lado, esas diferencias de precio reflejan la calidad real de los compuestos para aplicación al follaje?

-No necesariamente debido a que no hay ningún tipo de regulación, y en el contexto del desconocimiento tremendo que hay los precios pueden ser bastante parecidos. Eso sí, los productos que están mejor formulados de entre los que estoy probando, pueden ser más caros. Algunas empresas se están tomando la molestia de mejorar las formulaciones y esos productos se venden más caros pero esos foliares sí que se absorben.

LAS CAMBIANTES CARACTERÍSTICAS FISICOQUÍMICAS DE LAS SUPERFICIES DE LAS PLANTAS CULTIVADAS:

La mayoría de los órganos aéreos de las plantas como son frutos, brotes y  hojas, están cubiertos por una capa extra-celular llamada cutícula. Esta es una membrana rica en lípidos, principalmente compuesta de ceras (epi e intra-cuticular), una matriz polimérica de cutina (red de poliéster de ácidos grasos hidroxi-C16 y/o C18) y/o de cutan (un polímero insoluble y más apolar presente en las cutículas de algunas especies y órganos), además de cantidades variables de polisacáridos y fenoles.

Existe información limitada sobre la composición química de la cutícula en la mayoría de las especies de plantas y, por ejemplo, se pueden extraer cientos de compuestos de una sola cutícula, los que pueden ser clasificados en ceras, monómeros de cutina, ácidos grasos y fenoles (por ejemplo). El grosor de la cutícula puede variar entre las diferentes especies/variedades, órganos y condiciones de crecimiento dependiendo, entre otros, de factores medioambientales o de estrés.

En las hojas de las plantas más evolucionadas el grosor de la cutícula fluctúa entre 0.5 y 14 μm. Sin embargo todavía no se ha podido establecer una relación entre la ultra-estructura y la composición química de la cutícula. Así mismo se observan grandes variaciones en la topografía de la superficie de las diferentes especies de plantas, lo que también influye en las tasas de mojamiento, hidrofobia y retención de soluciones aplicadas de manera foliar. Asperezas a micro o nano escala, asociadas con la topografía de las células de la epidermis, incluyendo tricomas, papillae y estomas, ceras epicuticulares o dobleces cuticulares pueden llevar a un alto grado de hidrofobicidad e incluso de hiper-hidrofobicidad (ángulos de contacto mayores a 150º).

Por ejemplo, en plantas tales como durazno, trigo o col, se pueden medir ángulos de contacto de entre 130 y 150º en la superficie superior de las hojas. Contrariamente, la superficie superior de las hojas de otros cultivos como pimiento, pera o maíz pueden ser mojables y tener ángulos de contacto con el agua entre 70 y 90º. Los ángulos de contacto del agua o de gotas de agroquímicos con la superficie de la hoja determinan el área de liquido que está en contacto directo con el órgano de la planta, y por lo tanto, mientras mayor sea, mayor será la zona donde se puede producir penetración foliar.

Por lo tanto, y en adición a la posible adhesión o repulsión de gotas (como lo ha determinado el trabajo sobre adhesión), soluciones de agua pura depositadas en las superficies de las hojas de durazno, trigo y col (Fig. 1, A-C) tendrán inicialmente una posibilidad menor de ser absorbidas en comparación con la superficie de las hojas de pimiento, peral y maíz, donde la penetración se realiza en forma más rápida (Fig. 1 D-F).

Tomando en consideración la heterogeneidad química, la macro y nano topografía y la sección transversal de la cutícula se puede concluir a priori que el proceso de extracción de soluciones aplicadas a la hoja no es fácil de caracterizar ni de que se realice. Y, por lo tanto, se debe realizar un gran esfuerzo para modificar las propiedades de la formulación agroquímica para mejorar el contacto entre el líquido y la superficie de la planta.

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Figura: Topografía de la superficie de frutos y hojas de cultivos mediante un microscopio de escaneo de electrones: A) fruto de durazno cv. Calrico (x 100), B) parte superior de hoja de trigo cv. Axe (x 100), C) parte superior de hoja de col (x100), D) fruto de pimiento bell (x 100), E) parte superior de hoja de peral (x 400) y F) parte superior de hoja de maíz (x 50). Fuente: Victoria Fernández.

NUEVAS TECNOLOGÍAS QUE PODRÍAN UTILIZARSE EN FERTILIZACIÓN FOLIAR:

-¿Se ha visto alguna novedad en la tecnología de aplicación de los productos foliares?

-Lo último ha sido la tecnología electroestática pero, pese a lo que algunos afirman, con esta tecnología se requiere de la misma concentración de producto y de los mismos adyuvantes, por lo que solo se traduce en un menor tamaño de gota. Por otro lado requiere de mucho más tiempo que la tecnología convencional de aplicación de foliares para lograr mojar bien las superficies. Porque es muy importante mojar bien. También nos queda mucho por hacer en lo que es tecnología de aplicación. Ese es un problemón.

-¿Crees que las nanotecnologías tendrán alguna aplicación en el área de la fertilización foliar?

-Hay gente que está muy favorable a que sí pero yo no lo veo tan sencillo. Sin embargo entiendo que si somos capaces de envolver partículas más pequeñas de ciertos elementos, para que sean más estables, y si ese material resulta ser más soluble en la cera de la cutícula de las plantas, podría ser un aporte. Pero para que algo así esté disponible de manera extendida en agricultura me parece que todavía queda un largo camino. Pero seguro que llegará.

Algunos factores importantes que afectan la respuesta de las plantas a los fertilizantes foliares

Factores ambientales

Luz

Humedad relativa

Temperatura

Velocidad del viento

Lluvia, niebla

Factores de formulación

Punto de deliquescencia

Solubilidad

Tasa de retención

pH, carga eléctrica

Tamaño molecular

Facilidad para ser incorporado metabólicamente

Factores relacionados a la planta

Topografía de la superficie y química

Estado fenológico de la planta

Ritmo circadiano y metabólico (apertura estomática, flujo xilematico, etc.)

Estado hídrico y nutricional de la planta

Incidencia de factores potenciales de estrés

Libro recomendado:

“Fertilización Foliar: Principios Científicos y Experiencias de Campo”

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La International Fertilizer Association (IFA) publico el libro: “Fertilización Foliar: Principios Científicos y Experiencias de Campo”, con el objetivo de entregar una visión general sobre la fertilización foliar de utilidad tanto para agricultores, consultores y científicos. Los autores son los investigadores Dra. Victoria Fernández, Dr. Thomas Sotiropoulos (Instituto de Pomología de la Organización Agrícola Griega “Demeter”, Naoussa, Grecia) y el Dr. Patrick Brown (Universidad de California, Davis, EE.UU.).

Los autores han complementado sus aéreas de conocimiento y sus experiencias practicas en diferentes zonas del mundo para generar un texto de gran utilidad científica y practica. El libro ofrece un análisis integrado de los principios, tanto fisicoquímicos como biológicos que influyen en la absorción foliar y utilización de los solutos por la planta y además analiza los resultados experimentales en laboratorio y al aire libre, de manera de establecer los factores que determinan la eficacia de las aplicaciones foliares. El libro describe en detalle el  conocimiento sobre los mecanismos de extracción por los órganos de las plantas (hojas y frutos) y describe las factores biológicos y ambientales que determinan estos procesos.

El libro incorpora la experiencia de campo junto a las bases físicas, químicas y biológicas de modo de comprender mejor esta tecnología y su utilidad. El intercambio continuo de información con Patrick Heffer (IFA), el Comité Editorial de IFA y con muchas personas de la industria permitió desarrollar este libro, que sin duda ayudara a mejorar la efectividad de la fertilización foliar.

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