Fertilizantes de micronutrientes. Parámetros que controlan su efectividad.
Aplicaciones en fruticultura. Prof. Juan J. Lucena
Catedrático de Química Agrícola. UAM
Comité de Expertos en Fertilizantes. MARM
Convenor CEN/TC240-WG5 Micronutrient analysis. CEN
Noviembre 2011 Lleida 2 2
Índice Principios de nutrición Deficiencias de micronutrientes metálicos en los cultivos
Causas Soluciones
Los quelatos y los complejos Ligandos Eficacia de quelatos y complejos Reactividad en suelos. Estabilidad Absorción por la planta Ensayos de eficacia B y Mo
Noviembre 2011 Lleida 3
Ley del mínimo
Necesidad de fertilización de micronutrientes
Noviembre 2011 Lleida 4 4
• Los macronutrientes dejan de ser factores limitantes
Necesidad de fertilización de micronutrientes
N P K
Mg
Mic Mic
2 Mic
Mg
N P K
4
• Disminución de su presencia en fertilizantes tradicionales • Suelos calizos que inmovilizan metales
Mic Mg
N P K
6
Noviembre 2011 Lleida 5
• Los macronutrientes dejan de ser factores limitantes
Necesidad de fertilización de micronutrientes
• Disminución de su presencia en fertilizantes tradicionales • Suelos calizos que inmovilizan metales
En disoluci ó n
F á cilmente disponible
Dif í cilmente disponible
En disoluci ó n
F á cilmente disponible
Dif í cilmente disponible
• Disminución de la materia orgánica del suelo • Menor capacidad de extracción de secundarios y
micronutrientes por cultivares poco eficientes • Nuevas técnicas de cultivo
Noviembre 2011 Lleida 6 6
Deficiencia de Fe en los cultivos Hierro (Fe)
– Nutriente más abundante en suelos (38.000 µg· g-1) – Presente en forma oxidada (Fe(III)) – Solubilidad dependiente del pH y redox – Requerimientos (100 µg· g-1 en hoja) – Absorbido en forma reducida (Fe(II))
-30
-25
-20
-15
-10
4 5 6 7 8 9 10pH
log(F
e(III
))Fe3+
Fe(OH)x(3-x)+
-30
-25
-20
-15
-10
4 5 6 7 8 9 10pH
log(F
e(III
))Fe3+
Fe(OH)x(3-x)+
Fe3+
Fe2+ e-
Noviembre 2011 Lleida 7 2010-11 7
Mecanismos de absorción de Fe • Normal: reductasa • Con Fe limitante
– Dicotiledóneas y monocot. no gramíneas
• Excreción de ácidos • Excreción de reductores • reductasa turbo
– Gramíneas • Excreción de fitosideróforos
Fe3+
Fe2+
Deficiencia de Fe en los cultivos
http://rua.ua.es:8080/bitstream/10045/1845/1/HIERRO.pdf
Noviembre 2011 Lleida 8 8
• Importancia del hierro en las plantas – Interviene en la síntesis de clorofila
• Consecuencias de la clorosis férrica – Menor contenido en clorofila – Menor actividad metabólica en general – Menor vigor – Menor producción – Menor rentabilidad económica del cultivo
La clorosis férrica
Noviembre 2011 Lleida 9 9
La clorosis férrica
Noviembre 2011 Lleida 10 10
Noviembre 2011 Lleida 11
Mn Zn Cu
Abundancia en suelos (µg· g-1)
600 60 10
Formas Mn(IV), Mn(III), Mn2+
Zn2+ Cu2+
Requerimientos (µg· g-1)
60 50 10
Importancia Fotólisis del agua Anhidrasa carbónica Ascórbico oxidasa
-20
-15
-10
-5
0
4 6 8 10 pH
Log(
Mn)
2+
2+
pe+pH=20.61 (O2) pe+pH=16.62
-20
-15
-10
-5
0
4 6 8 10pH
Log(
Cu2+
) o lo
g(Zn
2+)
Cu2+Zn2+
Deficiencias de Mn, Zn y Cu
Noviembre 2011 Lleida 12 12
El problema Baja disponibilidad en suelos Fe: Solubilidad Mn, Cu and Zn: Solubilidad, cantidad en el suelo Baja solubilidad y buffer de pH en suelos calizos
1 Kg suelo 38 g Fe 0,001 g Fe
Distribución limitada en planta principalmente Fe mecanismo de absorción raíz a hoja distribución en la hoja
Fe
Fe
Fe
Fe
Iron paradox
0,05 g Zn 0,0005 g Zn
Noviembre 2011 Lleida 13 13
Soluciones
• Mejora de la distribución en hoja
• Genética: variedades resistentes
• Mejora de las condiciones del suelo
– manejo de suelos y cultivos: adición de materia orgánica estabilizada, uso de acidificantes, nutrición amónica, ...
• Uso de fertilizantes
– Inorgánicos:
– Complejos: complejantes orgánicos, quelatos naturales, etc
– Quelatos sintéticos
El futuro
Insuficiente
Mejor solución
Solución alternativa
Zn2+
Fe2+
Fe3+
Noviembre 2011 Lleida 15 15
EDTA/Zn2+
Quelatos y complejos
Noviembre 2011 Lleida 16 16
Quelatos: ligandos Regulación Europea
N NCOOH
COOH
HOOC
HOOCN
DTPACOOH
N NCH2OH
COOH
HOOC
HOOC
HEDTA
N NCOOH
COOH
HOOC
HOOC
EDTA
Para Zn, Mn y Cu DTPA para Fe en hidroponía
Zn-EDTA Ca-EDTA Fe-EDTA Fe(II)-EDTA Mn-EDTA Ca-EDTA
Zn-EDTA Mg-EDTA
Cu-EDTA
Noviembre 2011 Lleida 17 17
Quelatos: ligandos Regulación Europea
H N N H * * H O O C C O O H
O H H O
H 3 C C H 3 EDDHMA
H N N H * * H O O C C O O H
O H H O H O O C C O O H
E D D C H A
H N N H * * H O O C C O O H
O H H O H O 3 S S O 3 H
E D D H S A
H N N H * * H O O C C O O H
O H H O
o , o - E D D H A
Específicos de Fe
Noviembre 2011 Lleida 18 18
Quelatos: ligandos productos comerciales de Fe
distribución del mercado
Quelatos 77%
Complejos 20%
otros 3%
DTPA 13%
HEDTA 3%
EDTA 8%
EDDHSA 6% EDDHMA 3%
EDDHA 67%
Noviembre 2011 Lleida 19 19
Quelatos: ligandos Quelatos Fe-EDDHA
H N N H * * H O O C C O O H
O H H O
o , o - E D D H A o,o-EDDHA/Fe3+
o,p-EDDHA/Fe3+
H N N H * * H O O C C O O H
O H
O H o , p - E D D H A
Noviembre 2011 Lleida 20 20
Soil
0
20
40
60
80
100
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
pH
Che
late
d Fe
(%)
0
20
40
60
80
100
EDDHSA EDDH5MA EDDH4MA EDDHA(1) (2)
o,p-EDDHA o,p-EDDHA EDTA
(2) Cu2+ normal
(1)Contaminación de Cu2+
Quelatos de Fe: estabilidad
Noviembre 2011 Lleida 21 21
0
20
40
60
80
100
0 10 20 30 40 50 tiempo (días)
% F
e qu
elad
o
EDDHA EDDHSA EDDHMA EDDHCA EDTA DTPA
(García-Mina et al, 2003)
competición Zn, Mn, Ca
degradación
Quelatos de Fe: estabilidad
Noviembre 2011 Lleida 22 22
6580 76
0
25
50
75
(kg/
árbo
l)C HA MATratamientos
Producción
7,2
10,5 9,8
02468
10
Fe (µ
g /h
oja)
C HA MATratamientos
melocotonero
77
C
81
HA
80
MA
Ensayos de eficacia
Noviembre 2011 Lleida 23 23
peral
05
10152025
0 25 50 75 100
Tiempo (días desde tratamiento)
Fe (µg
/ h
oja)
C HA MA SA
2o Año
Calibre de frutos(mm)
63
HA
61
MA
60
C
61
SA
Ensayos de eficacia
Lleida 24
IDHA (biodegradable)
Nuevos agentes quelantes
HBED (Alta afinidad por el Fe)
DCHA (Intermedio o,pEDDHA, o,oEDDHA)
próximamente
Noviembre 2011
Noviembre 2011 Lleida 25
IDHA EDTA Control
Villén et al 2007 JAFC 55 402-407
Lucena et al 2008 AJ 100 813–818
26
0
20
40
60
80
100
4 6 8 10 12 pH
[FeL
]/[LT
](%)
HJB HBED EDDHA o,p EDDHA EDTA
Porcentaje of Fe quelado, en presencia de HJB, HBED, o,o-EDDHA, o,p-EDDHA y EDTA en condiciones de suelos con disponibilidad de Cu limitada. [Fe(III)]=[HJB]=[HBED]=[o,o-EDDHA]=[o,p-EDDHA]=[EDTA] = 1·10-4M.
Nuevos agentes quelantes. HBED
Lleida Noviembre 2011
27
Nuevos agentes quelantes. HBED
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
57Fe
(µm
oles
/g D
W)
57Fe doses (µmoles/kg soil)
57Fe in leaves in the 2nd sampling time
oo experimental oo ajusted hbed experimental hbed ajusted
Soja suelo. Quelatos marcados. Ensayo dosis
Noviembre 2011 Lleida
28
TREATMENTS
HBED/Fe3+ o,o-EDDHA/Fe3+
Photo General overview of the experiment at August the 7th. Mild chlorotic symptoms are presented by non treated plants.
30
32
34
36
38
40
42
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Days after treatments
SPA
D In
dex
CONTROL EDDHA 0,90 HBED 0,45 HBED 0,90 HJB 0,90
Figure SPAD indexes for the different treated trees in the fruit bearing branches.
Nectarina, Ensayo de prevención
Nuevos agentes quelantes. HBED
Noviembre 2011 Lleida
Lleida 29
HBED, Nectarina, Ensayo de recuperación
Control -Fe EDDHA/Fe3+ HBED/Fe3+ Photo Visual aspect of the trees at August the 14th (63 days after the treatment application)
Nuevos agentes quelantes
Noviembre 2011
Lleida 30
HBED, nectarina, ensayo de recuperación
Nuevos agentes quelantes
Noviembre 2011
Figure 2.1. SPAD index for the different treated trees along the experiment.
10
15
20
25
30
35
40
45
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70
SPA
D In
dex
Days after treatments
CONTROL EDDHA 0,90 HBED 0,90 HJB 0,90
Noviembre 2011 Lleida 31 31
Complejos: ligandos Regulación Española
• Citrato • Gluconato y heptagluconato • Lignosulfonato • Aminoácidos • Sustancias húmicas
Menor estabilidad De origen natural Menor costo
• Zn y Mn (mejor foliar e hidroponía)
• Fe (efecto menor)
Noviembre 2011 Lleida 32
59Fe Redistribución
Rodríguez-Lucena et al., 2008
Lignosulfonatos: efectividad en aplicación foliar
Complejantes: tipos
Old leaves
C ABC ABABCa a a a a
0,00,20,40,60,81,0
F LS 2 F LS 1 F LS 3 F LS 4 F EDTA
Stem
BBBB
Aa
b b b b0
2
4
6
8
Root
AA
AAA
a
bbbb
0
2
4
6
8
New leaves
ABC
ABCC aaaa
b
0
2
4
6
8
Old leaves
New leaves
Stem
Root
LS1/59Fe3+ LS2/59Fe3+ LS3/59Fe3+ LS4/59Fe3+ EDTA/59Fe3+
Treated leaf
AA AAA aaaaa
0
25
50
75
100
Treated leaves
Old leaves
C ABC ABABCa a a a a
0,00,20,40,60,81,0
F LS 2 F LS 1 F LS 3 F LS 4 F EDTA
Stem
BBBB
Aa
b b b b0
2
4
6
8
Root
AA
AAA
a
bbbb
0
2
4
6
8
New leaves
ABC
ABCC aaaa
b
0
2
4
6
8
Old leaves
New leaves
Stem
Root
LS1/59Fe3+ LS2/59Fe3+ LS3/59Fe3+ LS4/59Fe3+ EDTA/59Fe3+
Treated leaf
AA AAA aaaaa
0
25
50
75
100
Treated leaves
Old leaves
C ABC ABABCa a a a a
0,00,20,40,60,81,0
F LS 2 F LS 1 F LS 3 F LS 4 F EDTA
Stem
BBBB
Aa
b b b b0
2
4
6
8
Root
AA
AAA
a
bbbb
0
2
4
6
8
New leaves
ABC
ABCC aaaa
b
0
2
4
6
8
Old leaves
New leaves
Stem
Root
LS1/59Fe3+ LS2/59Fe3+ LS3/59Fe3+ LS4/59Fe3+ EDTA/59Fe3+
Old leaves
C ABC ABABCa a a a a
0,00,20,40,60,81,0
F LS 2 F LS 1 F LS 3 F LS 4 F EDTA
Stem
BBBB
Aa
b b b b0
2
4
6
8
Root
AA
AAA
a
bbbb
0
2
4
6
8
New leaves
ABC
ABCC aaaa
b
0
2
4
6
8
Old leaves
New leaves
Stem
Root
Old leaves
C ABC ABABCa a a a a
0,00,20,40,60,81,0
F LS 2 F LS 1 F LS 3 F LS 4 F EDTA
Stem
BBBB
Aa
b b b b0
2
4
6
8
Root
AA
AAA
a
bbbb
0
2
4
6
8
New leaves
ABC
ABCC aaaa
b
0
2
4
6
8
Old leaves
New leaves
Stem
Root
Old leaves
C ABC ABABCa a a a a
0,00,20,40,60,81,0
F LS 2 F LS 1 F LS 3 F LS 4 F EDTA
Stem
BBBB
Aa
b b b b0
2
4
6
8
Root
AA
AAA
a
bbbb
0
2
4
6
8
New leaves
ABC
ABCC aaaa
b
0
2
4
6
8
Old leaves
C ABC ABABCa a a a a
0,00,20,40,60,81,0
F LS 2 F LS 1 F LS 3 F LS 4 F EDTA
Stem
BBBB
Aa
b b b b0
2
4
6
8
Root
AA
AAA
a
bbbb
0
2
4
6
8
Stem
BBBB
Aa
b b b b0
2
4
6
8
Root
AA
AAA
a
bbbb
0
2
4
6
8
New leaves
ABC
ABCC aaaa
b
0
2
4
6
8
Old leaves
New leaves
Stem
Root
LS1/59Fe3+ LS2/59Fe3+ LS3/59Fe3+ LS4/59Fe3+ EDTA/59Fe3+
Treated leaf
AA AAA aaaaa
0
25
50
75
100
Treated leavesTreated leaf
AA AAA aaaaa
0
25
50
75
100
Treated leaves
- Fe + Fe
Noviembre 2011 Lleida 33 33
Ensayos de eficacia (trigo Zn LS hidroponía)
-Zn -Zn+LS ZnLS 3 µM
ZnLS 6 µM
ZnSO4
3 µM
Zn (µg/g) en hoja
9 d 6 d 70 b 121a 44 c
Noviembre 2011 Lleida 34
Alteraciones nutricionales de micronutrientes
Dosificación micronutrientes metálicos Fe - Cítricos, frutales, olivar intensivo: 15- 25 g quelato eficaz alta riqueza (5-6%) - Vid 10 g - Hortícolas, Ornamentales, fertigación: 50 g quelato/m3/semana o quincena - Hidroponía: es posible usar complejos - Inyecciones al tronco - Aplicaciones foliares
Noviembre 2011 Lleida 35
Alteraciones nutricionales de micronutrientes
Dosificación micronutrientes metálicos Mn, Zn y Cu - 3 Kg/ha quelato Mn o Zn - Fertigación: 7.5 g quelato/m3/semana o quincena - Aplicaciones foliares - Lignosulfonatos como cubierta de NPK
Noviembre 2011 Lleida 36
Alteraciones nutricionales de micronutrientes
Boro (B) – Suelo: Contenido bajo 0,001% – Deficiencias en:
Suelos ácidos arenosos lavados Suelos calizos con alta M.O. y arcillas
Noviembre 2011 Lleida 37
Alteraciones nutricionales de micronutrientes
Boro (B) – planta: múltiples funciones Absorción pasiva – Fertilización: B(OH)3, boratos, boro-etanolamina 3- 6 Kg/Ha (16% B)
Noviembre 2011 Lleida 38
Alteraciones nutricionales de micronutrientes
Molibdeno (Mo) – Suelo 0,002% – Planta: Tan importante como N!! – Deficiencia en pH bajo, presencia de óxidos o alto
nivel de nitratos – Tratamiento: Molibdato amónico o sódico
20-200 g Mo/ha al suelo 5-75 g Mo/ha via foliar girasol
melón
Noviembre 2011 Lleida 39 Guía de la fertilización 39
Noviembre 2011 Lleida 40
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