Quelatos de hierro y su estabilidad en suelo calcáreo
El hierro es un micronutriente esencial para las plantas. Es cofactor de multitud de enzimas vegetales, entre las que destacan, por su importancia, varias implicadas en la síntesis del a clorofila. Esta es la razón por la que la deficiencia de hierro en los cultivos tiene el característico efecto del amarilleamiento de las hojas, llamado precisamente clorosis férrica. Pese a su importancia, la absorción del hierro es compleja debido al a baja solubilidad del hierro (III), Fe3+, especialmente a pH neutro o alcalino, como es el caso de muchos suelos. Es por ello que la utilización de quelatos de hierro es la manera más efectiva para el aporte de este micronutriente a los cultivos.
Los quelatos de cationes metálicos
El hierro es un micronutriente esencial para las plantas. Es cofactor de multitud de enzimas vegetales, entre las que destacan, por su importancia, varias implicadas en la síntesis del a clorofila. Esta es la razón por la que la deficiencia de hierro en los cultivos tiene el característico efecto del amarilleamiento de las hojas, llamado precisamente clorosis férrica. Pese a su importancia, la absorción del hierro es compleja debido al a baja solubilidad del hierro (III), Fe3+, especialmente a pH neutro o alcalino, como es el caso de muchos suelos. Es por ello que la utilización de quelatos de hierro es la manera más efectiva para el aporte de este micronutriente a los cultivos.
Los quelatos de cationes metálicos
Existen infinidad de ligandos, pero los más comúnmente utilizados en agricultura se pueden clasificar en dos grandes grupos en función de cuales son los átomos dadores de electrones:
- Hidroxicarboxilatos, donde los átomos con pares de electrones no enlazantes son oxígenos. El ácido glucónico, el heptaglucónico y el cítrico se engloban en esta categoría.
- Aminopolicarboxilatos, donde los átomos dadores son nitrógenos y oxígenos. Aquí se incluye el EDTA (uno de los ligandos más universalmente utilizados en multitud de áreas), el DTPA, el HEDTA, el EDDHMA y el EDDHA. Este último, además, se diferencia en los isómeros de posición orto-,orto- (o,o) y orto-,para- (o,p), que afecta al lugar que ocupa uno de los átomos de oxígeno coordinantes y consecuentemente a la estabilidad del complejo de los isómeros con el hierro.
Asumiendo para el Fe3+ una esfera de coordinación octaédrica con 6 átomos dadores, los ligandos de tipo aminopolicarboxilatos logran ocupar todas las posiciones, y una molécula de gluconato 3 posiciones (aunque dos moléculas de gluconato se coordinarían a las 6):
La medida de la estabilidad de estos quelatos viene dada por una constante, K, que relaciona las concentraciones de catión metálico y ligando libres con respecto al complejo. Cuanto mayor es la constante de estabilidad, más fuerte es la unión ligando-metal y consecuentemente más estable es el complejo. Realmente no se utiliza la constante tal cual (ya que son valores muy elevados) sino su logaritmo en base 10, de tal manera que un complejo que es, por ejemplo, 3 unidades de log10K más elevado que otro, realmente indica que es 1000 veces más estable.
Los quelatos de cationes metálicos
El pH del suelo es un factor fundamental para la absorción de los micronutrientes por parte de los vegetales. A pH ácidos, los cationes metálicos son más solubles, están en mayor concentración y por tanto son más fácilmente asimilables por las plantas. De hecho, las dicotiledonias y las monocotiledonias no gramíneas disminuyen el pH del suelo localmente en las inmediaciones de la raíz para favorecer la solubilidad del Fe3+ cuando tienen carencias de hierro. En cambio, en suelos con pH neutros o ligeramente alcalinos, como es el caso de los suelos calizos, el Fe3+ libre se coordina a los iones hidroxilo OH– e hidrogenocarbonato HCO3– formando especies insolubles.
Por ello, la suplementación radicular con sales de hierro carece de efectividad en cultivos que crecen en suelos calcáreos. En estos casos hay que recurrir a los quelatos de hierro. Pero no todos los quelatos tienen la misma constante de estabilidad:
Agente complejante | Log10K | ||
Fe3+ | Fe2+ | Ca2+ | |
EDTA | 25 | 14,27 | 11,0 |
o,o-EDDHA | 33,9 | 14,3 | 7,20 |
HEDTA | 19,6 | 12,2 | 8,0 |
Citrato | 11,2 | 4,8 | 4,68 |
Gluconato | 37,2 | 1,0 | 1,21 |
OH– | 38,57 |
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Fuente: Witehurst et. al. (Fertilizer Research 1990, 25, 127-131)
De la table anterior se puede deducir que los complejos de Fe3+ son mucho más estables que los de Fe2+, razón por la cual resulta más interesante usar los primeros. De todos ellos, el gluconato y el o,o-EDDHA presentan valores de constantes de estabilidad que pueden competir con la de los aniones hidroxilo. Asimismo, el Ca2+ posee mucha menor afinidad por estos ligandos que el Fe3+, por lo que no puede desplazarlo de la esfera de coordinación, algo que no es tan seguro con el Fe3+/EDTA o con los complejos de Fe2+.
Esto se traduce en que algunos complejos de Fe3+, aunque estables a pH ácidos, son incapaces de mantener el hierro en disolución pH alcalinos típicos de los suelos calizos. Este no es el caso del gluconato y del o,o-EDDHA, que logran complejar el hierro a valores de pH por encima de 7:
Adicionalmente, el gluconato tiene un plus sobre el EDDHA: el ácido glucónico es una molécula natural, proveniente de la oxidación de la glucosa, y que por tanto es completamente biodegradable. En cambio, el EDDHA (así como el EDTA y los otros ligandos aminopolicarboxilicos) son compuestos de síntesis que pueden acumularse en el suelo, en las propias plantas o ser lixiviados a los acuíferos, con los efectos negativos para las cultivos y el medio ambiente que esto puede acarrear.
Por esta razón, ARVENSIS AGRO recomienda usar quelatos de hierro con EDDHA o gluconato para la nutrición vía radicular con hierro en suelos calcáreos. De hecho, ARVENSIS AGRO utilizan estos quelatos para formular los biostimulantes que puedan ser aplicados al suelo, y la experiencia de más de 25 años del a empresa demuestra que son excelentes fuentes de hierro para corregir las carencias de este nutriente.
Bibliografía
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– F. Yunta, M.A. Sierra, M. Gómez-Gallego, R. Alcázar, S. García-Marco, J. J. Lucena; “Methodology to Screen New Iron Chelates: Prediction of Their Behavior in Nutrient Solution and Soil Conditions” Journal of Plant Nutrition 2003, 26 (10 y 11), 1955-1968.
– S. Rai, P.K. Singh, S. Mankotia, J. Swain, S.B. Satbhai; “Iron homeostasis in plants and its crosstalk with copper, zinc, and manganese” Plant Stress 2021, 100008
– M. Yorlady Alzate Zuluaga, M. Cardarelli, Y. Rouphael, S. Cesco, Y. Pii, G. Colla “Iron nutrition in agriculture: From synthetic chelates to biochelates” Scientia Horticulturae 2023, 312, 111833
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