La relación Calcio-Nitrógeno en la nutrición vegetal

1. Introducción
2. El Calcio en la nutrición vegetal
3. El Nitrógeno en la nutrición vegetal
4. La relación Calcio / Nitrógeno (Ca/N)
5. Bibliografía

El desarrollo óptimo de las plantas está influenciado, entre otras cosas, por la cantidad y disponibilidad de nutrientes en el suelo. A su vez, el contenido de los nutrientes está condicionado por la textura (suelos muy arenosos aportan menos nutrientes), el abonado y la materia orgánica del suelo. Y la disponibilidad, principalmente, por el pH del suelo y la temperatura. Pero, tan importante es la cantidad y disponibilidad de los nutrientes para un buen desarrollo del cultivo como la interacción que exista entre ellos. Es esencial que logremos un perfecto equilibrio entre los nutrientes, porque cuando esto no ocurre aparecen deficiencias o fisiopatía que limitan o imposibilitan una buena cosecha del cultivo. Por tanto, conocer la relación que existe entre uno de los nutrientes más esenciales para el desarrollo del cultivo, como es el nitrógeno, con otro nutriente esencial para mejorar la calidad y conservación de los frutos, como es el calcio, nos permitirá llevar a buen término a nuestro cultivo.

2. El calcio en la nutrición vegetal

El papel del calcio (Ca) en los vegetales siempre ha generado un gran interés, tanto científico como económico, sobre todo desde el auge de la agricultura intensiva.

El Calcio (Ca) es un macroelemento esencial que es empleado por los vegetales para la elongación y división celular, mantenimiento de la integridad celular y permeabilidad de las membranas. También el Calcio (Ca) es necesario para el crecimiento continuo de las raíces jóvenes y aumenta la resistencia al ataque de patógenos. Además, interviene en la formación de numerosas enzimas como la ATP-asa o la Alpha-amilasa (Burström, 1968).

La deficiencia de Calcio (Ca) tiene gran repercusión en hortícolas como tomate, pimiento, apio, col o lechuga que les produce desde podredumbres en el fruto y coloraciones negruzcas hasta quemaduras en los bordes de las hojas. Pero, no sólo en hortícolas tiene gran importancia la deficiencia de Ca, en frutales como el manzano provoca la alteración fisiológica denominada “Bitter pit” o “Mancha amarga” en español, cuyos síntomas son la aparición de un moteado pardo en el fruto durante la conservación y que ocasiona grandes pérdidas económicas, sobre todo en la variedad “Honeycrisp”.

Fig. 1: Síntomas de pardeamiento o quemado de las puntas en hojas de lechuga (Tipburn) (izq.) y podredumbre apical en pimiento (Blossom end rot) (der.) originado por la deficiencia de calcio. Fuente IFAPA y IVIA.

La absorción del Calcio (Ca) por parte de los vegetales depende de varios factores externos como la temperatura, contenido de agua, pH, grado de aireación, así como la concentración de Ca2+ y la proporción de otros elementos químicos como el nitrógeno, potasio, fósforo, hierro, etc. Pero también depende de factores internos del vegetal como la pared celular, fotosíntesis, transpiración, respiración, etc.

La absorción de Calcio (Ca) y su dispersión hacia los distintos órganos del vegetal es un proceso pasivo. El Calcio (Ca) en el xilema (tejido vegetal lignificado que transporta agua, sales minerales y otros nutrientes desde la raíz hasta las hojas) se transloca hacia arriba con la corriente de transpiración y aumenta a medida que lo hace la tasa de transpiración. Pero, por el contrario, si disminuye está tasa de transpiración también lo hace la traslocación del Ca, sobre todo hacia los órganos de reserva como los frutos o los brotes apicales.

Los iones de Calcio (Ca) son transportados casi exclusivamente por el xilema en forma iónica (Ca²⁺) o formando complejos con ácidos como el málico o el cítrico, siendo la concentración de estos en el floema muy baja y su traslocación muy lenta (Vang-Petersen, 1980).

El Calcio (Ca) es un elemento poco móvil en los vegetales y tiende a acumularse en los órganos más viejos. Pero los órganos y tejidos metabólicamente más activos como las flores, hojas en desarrollo, frutos o meristemos apicales necesitan mayores aportes de Ca. Por lo que, la deficiencia de Calcio (Ca) se visualiza primero en estas partes jóvenes del vegetal.

Los tejidos con déficit de Calcio (Ca) presentan un incremento es su tasa de respiración, que se debe a un aumento de la permeabilidad de las membranas de esos tejidos, ya que se produce una liberación más fácilmente de substratos respiratorios, como el ácido málico o azucares, desde las vacuolas a otros orgánulos como las mitocondrias. Pero también puede ser debido a que el Calcio (Ca) participa en procesos de síntesis de algunas proteínas respiratorias que controlan el proceso de respiración.

Existen diferencias significativas en cuanto a los requerimientos de Calcio (Ca) se refiere entre las distintas especies vegetales. Así pues, especies como las leguminosas, remolacha azucarera o la zanahoria se les denomina plantas calcícolas porque requieren grandes cantidades de Calcio (Ca) en el suelo. Mientras que especies como la sandía o el altramuz requieren que la presencia del Calcio (Ca) en el suelo sea más bien escasa, denominándose plantas acidófilas. Pero la mayoría de las plantas cultivadas se encuentran en un punto intermedio, donde el complejo de cambio catiónico del suelo esté saturado con una proporción adecuada de Ca.

El contenido de Calcio (Ca) en los vegetales depende, entre otras cosas, de la especie, las condiciones de desarrollo y del órgano donde se mida. Pero, este contenido de Calcio (Ca) suele estar, de forma general, entre 0,1 y 5 % de su peso seco.

3. El nitrógeno en la nutrición vegetal

El nitrógeno (N) es uno de los elementos químicos más distribuidos en la naturaleza. Se encuentra en la atmósfera, hidrósfera y litosfera. La atmósfera es el principal reservorio de nitrógeno y en el suelo se encuentra una fracción muy pequeña disponible para las plantas, principalmente en forma de iones nitratos (NO₃-) y en forma amoniacal (NH₄+).

En las capas superficiales del suelo la forma del nitrógeno predominante es la orgánica, que proviene de la descomposición de residuos de plantas y animales que, mediante la mineralización que llevan a cabo los microorganismos del suelo, es transformado a nitrógeno amoniacal (NH₄+).

Las formas de nitrógeno inorgánico son: el ion amonio (NH₄+), el ion nitrato (NO₃-), el ion nitrito (NO₂-), el óxido nitroso (N₂O) y el monóxido de nitrógeno (NO). En el suelo, la forma más frecuente de nitrógeno es la de nitrato, que puede encontrarse como ion libre junto con el nitrito en la disolución del suelo, o como ion intercambiable junto con el ion amonio, siendo estas últimas las formas de nitrógeno que están inmediatamente disponibles para ser absorbidos por las plantas.

El Nitrógeno (N) es un elemento muy móvil que forma parte de numerosas biomoléculas indispensables para los seres vivos como el ATP, las enzimas, las proteínas estructurales o la clorofila (Ascon-Bieto y Talón, 2001).

La deficiencia de Nitrógeno (N) se caracteriza por un crecimiento escaso generalizado de las plantas y los síntomas aparecen en primer lugar en las hojas viejas. Las hojas se quedan pequeñas, se reduce la ramificación de las raíces y el tallo se atrofia. Los cloroplastos se desarrollan de forma inadecuada y se colapsan, de modo que las hojas presentan una clorosis generalizada. Cuando la deficiencia es severa, en las hojas aparecen necrosis y con frecuencia las hojas más viejas caen al suelo de forma prematura.

Otro de los síntomas que aparecen en las plantas por deficiencia de Nitrógeno (N) es que maduran antes y normalmente se acorta la etapa de crecimiento vegetativo. Este hecho se relaciona con la síntesis y transporte de fitohormonas como las citoquininas, que son las responsables de promover el crecimiento vigoroso de la planta, que se reduce cuando el suministro de Nitrógeno (N) es inadecuado (Wagner y Michael, 1971).

Fig. 2: Deficiencia de Nitrógeno (N) en cítricos. Junta de Andalucía.

La absorción y el metabolismo del Nitrógeno (N) por parte de las plantas puede ser en forma amoniacal (NH₄+), nitrato (NO₃-) o como amonio gaseoso (NH₃), dependiendo este último de la presión parcial atmosférica del ambiente.

El ion nitrato (NO₃-) es, por lo general, la forma de Nitrógeno (N) preferente para los cultivos. Pero depende de la especie vegetal y de varios factores ambientales como el pH. Cuando el pH es bajo (4), la forma de Nitrógeno (N) que suelen absorber las plantas es NO₃-, ya que conforme aumenta el pH puede darse un efecto competitivo con los iones OH- y suprimirse el transporte de la absorción de nitratos. De modo que, a pH cercanos a la neutralidad (7), la forma de Nitrógeno (N) que absorben de forma mayoritaria las plantas es NH₄+. También altos niveles de carbohidratos en las plantas favorecen la absorción de NH₄+ por parte de las plantas.

El amonio gaseoso (NH₃) también es una fuente de Nitrógeno (N) para las plantas superiores que lo incorporan a través de los estomas. La absorción de esta forma de Nitrógeno (N) dependerá de la presión parcial de NH₃ en la atmósfera. De modo que, cuando la presión parcial atmosférica es baja, la absorción neta de (NH₃) es casi inexistente.

El Nitrógeno (N) es absorbido por las raíces de las plantas y transportado por el xilema hacia las partes más altas. Casi todo el NH₄+ que absorben por las raíces es redistribuido al resto de la planta como aminoácidos. Sin embargo, el NO3- que absorben puede translocarse inalterado a los tejidos jóvenes o a las hojas (Martin, 1970).

Cuando el suministro de Nitrógeno (N) desde el suelo es inadecuado, el Nitrógeno (N) de las hojas viejas se moviliza hacia los órganos más jóvenes de la planta. La proteólisis (hidrolizado de las proteínas) tiene lugar en estas hojas más viejas y colapsan a los cloroplastos, que resulta en una disminución del contenido de clorofila. Por eso, las plantas que tienen déficit de Nitrógeno (N) muestran los síntomas primero en las hojas más viejas. A diferencia de lo que ocurre cuando las deficiencias son de Hierro (Fe), Calcio (Ca) o S que las hojas amarillentas y verde-pálidas son las más jóvenes.

El contenido de Nitrógeno (N) en los vegetales varía según la especie de que se trate, pero en general, suele estar entre un 2 y 4 % de su peso seco.

4. La relación Calcio/Nitrógeno (Ca/N) en la nutrición vegetal

La interacción entre el Calcio (Ca) y el Nitrógeno (N) no está muy documentada, pero si se conoce que cuando se aplica Calcio (Ca) a suelos ácidos (pH por debajo de 7) se favorece el proceso de mineralización del Nitrógeno (N) orgánico del suelo, el de fijación del Nitrógeno (N) y el de desnitrificación, ya que aumenta el pH del suelo.

El ion Ca⁺² normalmente está en equilibrio con el contenido de NO₃- en el suelo. Así, la concentración de ambos iones en distintos órganos de la planta, como las hojas o el fruto, se encuentra altamente correlacionado. De modo que, cuando se aplica el Nitrógeno (N) como NO₃- mediante aspersión foliar, la acumulación de Calcio (Ca) aumenta en las hojas más viejas. Por lo que, la relación entre el Ca⁺² y NO₃- es una relación positiva, de sinergismo. Pero hay que tener en cuenta que el Calcio (Ca) aplicado a las hojas no se transporta al fruto y será preciso aplicar el Calcio (Ca) directamente a la superficie de los frutos.

Sin embargo, cuando el Nitrógeno (N) se aplica por aspersión foliar como NH₄+, el Calcio (Ca) no se acumula en las hojas viejas sino en las más jóvenes. Además, el transporte del Calcio (Ca) por el xilema puede verse disminuido favoreciendo la aparición de putrefacciones en la base de los frutos en el tomate o pimiento que provocan fisiopatias como la “Podredumbre apical” o “Blossom end rot”, o en la cereza que provoca el “rajado” o “Cracking”. Por lo que, la forma amoniacal del Nitrógeno (N) ( NH₄+) interacciona negativamente con la absorción y transporte del Calcio (Ca) (antagonismo) llegando a provocar una carencia de este en las plantas y generando unas fisiopatias que producen cuantiosas pérdidas económicas.

Por tanto, según como apliquemos el nitrógeno al cultivo o al suelo, en su forma amoniacal ( NH₄+) o como nitrato (NO₃-), influirá positiva o negativamente en la absorción y transporte del ion Ca⁺².

En agricultura, el nitrato de calcio (Ca (NO₃)₂ es una de las formas de Calcio (Ca) más empleada para aplicar este elemento a los cultivos. De hecho, es especialmente recomendado aplicar el Calcio (Ca) (NO₃)₂ mediante aspersiones para evitar la deficiencia localizada del Calcio (Ca) en el fruto y mejorar así su calidad.

Pero el nitrato de calcio tiene sus limitaciones a la hora de ser utilizado ya que presenta ciertas incompatibilidades con otros compuestos, sulfatos (sulfato amónico, sulfato de magnesio o potasio) y fosfatos (fosfato monopotásico o monoamónico). También la solubilidad del fertilizante es un factor a tener en cuenta, porque a menor temperatura ambiental menor es la solubilidad. Si no tenemos esto en cuenta podemos tener una gran precipitación del fertilizante en el tanque de abonado. Su almacenamiento es muy importante debiendo hacerse en lugares secos porque de hacerlo en ambientes húmedos, el fertilizante se endurece con la consecuente dificultad en su manejo, además de la pérdida de propiedades.

Fig. 3: Tratamientos foliares con atomizador para la aplicación de nitrato calcio. Foto: Jhon Deere

5. Bibliografía

1. Ascón-Bieto, J. y Talón, M., 2001. Fundamentos de Fisiología Vegetal Madrid, España. McGraw-Hill. 522 p.
2. Buström, H.G., 1968. Calcium and plant Growth. Biol. Rev. 43: 287-316.
3. Martin, P. Pathway of translocation of asN from labelled nitrate or ammonium in kidney bean plants. In: E. A. KIRKBY, Nitrogen Nutrition of the Plant, p. 104-112. The Univ. of Leeds, 1970
4. Van Petersen, O., 1980. Calcium nutrition of apple tres: a rewiew. Sci. Hort., 12:1-9.
5. Wagner, H. y Michael, G., 1971. Effect of a varied nitrogen supply on the synthesis of cytokinins in roots of sunflower. Blochem. Physiol, Pfianzen (BBP), 162:147-158.

Autor: Dpto. Agronomía Infoagro.com