87 Los Retos Multifaceticos de la Nutricion Vegetal

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Los Retos Multifacéticos de la 
Nutrición Vegetal 
 
Autor: Dr. Walter Horst 
Universidad de Leibniz Hannover, Alemania 
Introducción 
La Nutrición Vegetal es la ciencia que se ocupa 
de investigar las funciones y la dinámica de 
elementos minerales en las plantas, los suelos 
y los ecosistemas. El papel principal de la 
nutrición de las plantas es, por supuesto, 
contribuir a la seguridad alimentaria de una 
población mundial con crecimiento 
acelerado. Este es un gran reto, ya que 
actualmente 800 millones de personas viven 
con desnutrición. En la figura 1 se observa el 
mapa de la hambruna mundial, donde se 
muestra que la desnutrición (más del 15 % de 
las personas desnutridas de acuerdo World 
Food Programme) prevalece sobre todo en 
África, Asia y Latinoamérica. 
 
Seguridad alimentaria 
El rol de los fertilizantes minerales. Los 
fertilizantes nitrogenados han jugado un papel 
importante para aumentar los rendimientos 
de los cultivos y con ello abastecer la demanda 
de alimentos de la población. Erisman et al., 
(2008), destaca que el papel de los fertilizantes 
nitrogenados para producir alimentos ha 
aumentado en los últimos años, donde estima 
que en el año 2008, el 48 % de la población 
mundial se pudo alimentar gracias a la 
aplicación de fertilizantes nitrogenados a los 
cultivos. 
 
Se sabe que en muchas regiones del mundo, 
los rendimientos de cultivos básicos como el 
maíz, trigo y arroz, se encuentran limitados por la falta de nutrientes, donde el nitrógeno es el nutriente 
restrictivo de mayor importancia. En este sentido, en el futuro la aplicación de fertilizantes minerales 
tendrá que desempeñar un papel esencial para aumentar los rendimientos de los cultivos. 
Figura 1. Mapa de la hambruna mundial. 
Fuente: World Food Programme, 2015. 
 
Figura 2: La aplicación de fertilizantes minerales (N) 
ha contribuido en gran medida a alimentar a la 
población mundial. 
Fuente: Erisman et al., 2008. 
 
 
 
 
 
 
 
Sin embargo, en algunos países desarrollados, los fertilizantes nitrogenados son aplicados en exceso, 
contribuyendo a la contaminación del ambiente. Ante esto, la aplicación de fertilizantes se debe hacer 
bajo una estrategia integrada para cuidar la salud del suelo, así como la fertilidad de este recurso natural. 
 
En contraste con otros nutrientes, parte del nitrógeno requerido por los cultivos se puede suministrar al 
suelo a través de la fijación biológica del N2 por parte de las leguminosas. Pero en el caso del fósforo (P), 
la aplicación de fertilizantes fosfatados es la única opción para restaurar el P del suelo extraído por el 
producto cosechado. Sin embargo, a pesar de que los estudios recientes sobre las reservas de minas de 
roca fosfórica (base para la síntesis de fertilizantes fosfatados), indican que se puede cubrir la demanda 
hasta por un periodo de 250 a 300 años más, existe una creciente necesidad de utilizar el P residual del 
suelo y reciclar mejor el P contenido en el estiércol animal, residuos de cultivos, alimentos y residuos 
municipales. Lo anterior con la finalidad de reducir la demanda de P, reducir costos de insumos y los 
impactos negativos al ambiente. 
 
El uso de genotipos resistentes al estrés abiótico 
El rol de genotipos con adaptación mejorada a los factores de estrés abiótico es fundamental para lograr 
mejores rendimiento de los cultivos y obtener más alimentos para la población. Se sabe que una de las 
limitantes de la nutrición mineral es la eficiencia con la cual las plantas utilizan los nutrientes, donde en 
el caso del N, existen genotipos que absorben y metabolizan este elemento con mayor eficiencia. 
 
- La eficiencia de los nutrientes 
El uso de genotipos con una mayor eficiencia de absorción y utilización de nutrientes podría contribuir a 
una mejor utilización de los nutrientes del suelo y de los fertilizantes. Pero, para desarrollar variedades 
mejoradas es necesario comprender las bases fisiológicas y genéticas que están involucrados en la 
eficiencia de absorción de cada nutriente. Actualmente, se han tenido grandes avances en la comprensión 
molecular y fisiológica en la eficiencia de uso del Fe y el P, así como el papel de los mismos. Sin 
embargo, en el caso del N no se tienen los mismos resultados para mejorar la eficiencia del uso de este 
por las plantas, y desafortunadamente, es el principal elemento que limita el rendimiento de los cultivos 
y que más se aplica por medio de fertilizantes. 
 
Por otra parte, las características morfológicas de la raíz de las plantas están estrechamente relacionadas 
con la absorción de los nutrientes. Aunque se ha avanzado en la caracterización de la cantidad y calidad 
del sistema radicular de las plantas, la fenotipificación de la raíz sigue siendo el cuello de botella para la 
obtención de variedades con mejor eficiencia en la absorción de nutrientes. Por lo tanto, se requiere 
urgentemente una mejor comprensión de las bases moleculares de los patrones de enraizamiento y la 
identificación de los genes marcados. 
 
 
 
 
 
 
 
Además de las características de las plantas, en la rizósfera existen microorganismos que mejoran la 
absorción de nutrientes y el crecimiento de las plantas. Por ejemplo, microorganismos como los hongos 
fijadores de N2 y los hongos micorrícicos, donde los primeros suministran N a las plantas, mientras los 
micorrícicos mejoran la exploración del sistema radicular favoreciendo la absorción de agua y nutrientes. 
Otros microorganismos como las bacterias promotoras del crecimiento de las plantas que habitan en la 
rizósfera pueden estimular el crecimiento de las plantas, a través de la fijación del nitrógeno, producción 
de sustancias reguladores del crecimiento y solubilización de nutrientes. Sin embargo, los resultados 
prometedores de estas bacterias se han logrado en condiciones de laboratorio y a nivel experimental, 
mientras que en campo los resultados no siempre han sido favorables. Por esta razón, es necesario 
profundizar y entender las complejas interacciones entre las plantas y los microorganismos, con la 
finalidad de reproducir los efectos benéficos a nivel de campo y a escala comercial. 
 
- Resistencia al suministro excesivo de elementos minerales 
Aunque la disponibilidad de nutrientes en el suelo es un factor limitante para la producción agrícola, 
también el exceso de uno o más nutrientes como el aluminio (Al3+) o sodio (Na2+), ponen en riesgo grandes 
regiones del mundo. El Al es un elemento que afecta áreas de climas húmedos y suelos ácidos, y es un 
elemento que puede causar estrés a las plantas, ya que reduce fuertemente el crecimiento radicular y 
como consecuencia la absorción de agua y nutrientes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3. Efecto del aluminio sobre el crecimiento de la raíz de dos variedades de cebada 
cultivadas en suelos ácidos. Variedad tolerante (izquierda) y susceptible (derecha). 
Fuente: Dehaize et al., 2004. 
 
 
 
 
 
 
Otro factor importante que limita el rendimiento de los cultivos en todo el mundo es el exceso de sales, 
principalmente el exceso de cloruro de sodio (NaCl). Actualmente se tienen avances considerables en la 
identificación y el desarrollo de variedades moderadamente tolerantes a las sales, sin embargo, falta 
investigar y comprender los genes involucrados en la resistencia al Na y Al. 
 
Calidad de los alimentos 
La seguridad alimentaria no es solo una 
cuestión de cantidad de alimentos, sino de la 
calidad de los mismos, es decir, su contenido 
nutrimental. Se calcula que aproximadamente 
dos mil millones de personas sufren por la 
deficiencia de Zinc (Zn), Fe (Fe) y vitamina A, 
debido a que los alimentos tiene niveles 
deficientes de estos nutrientes, 
especialmente los cereales como el trigo, 
arroz y maíz. Ante esto, los investigadores han 
realizado esfuerzos por encontrar estrategias 
para mejorar la calidadnutrimental de los 
cultivos. Una de las estrategias más 
prometedoras para mitigar este problema es 
la biofortificación de alimentos, misma que consiste en la aplicación de fertilizantes en las etapas 
adecuadas del cultivo. En este sentido, con la aplicación foliar de fertilizantes de Zn, se ha logrado 
incrementar la concentración de Zn en los granos, sin embargo, en el caso de fertilización con Fe los 
resultados no han sido favorables. Lo anterior sugiere nuevos enfoques biotecnológicos para superar las 
barreras para el transporte y acumulación de los micronutrientes en los granos. 
 
Reducción de los impactos ambientales negativos de la aplicación de fertilizantes. 
En muchas regiones del mundo se ha abusado de los fertilizantes, principalmente los nitrogenados, lo que 
ha representado una amenaza muy grave para el ambiente, ya que los nitratos (NO3) han llegado a 
contaminar las fuentes de agua como acuíferos y ríos. En este sentido, uno de los pasos más importantes 
para mitigar los efectos por exceso de fertilizaciones nitrogenadas es el ajuste de las dosis de aplicación 
de los fertilizantes considerando las demandas reales de cada etapa de los cultivos, así como el aporte del 
suelo. Lo anterior exige realizar análisis químico de suelos para conocer la disponibilidad de los nutrientes 
del suelo, y con ello determinar el aporte a realizar con los fertilizantes. Además, se requiere implementar 
técnicas de monitoreo foliar para determinar la concentración de N en la planta, con la finalidad de hacer 
ajustes oportunos en los programas de fertilización. Además, es necesario desarrollar variedades más 
eficientes en la absorción y metabolización del N. 
Figura 4. El hambre oculta afecta a más de 2 millones 
de personas en el mundo, especialmente las zonas 
más pobres. 
Fuente: World Food Programme, 2016. 
 
 
 
 
 
 
 
Función e importancia de los nutrientes 
Después de casi un siglo de investigación sobre la funciones de los nutrientes en las plantas, todavía falta 
aprender mucho sobre sus mecanismos y funciones. Actualmente las nuevas herramientas analíticas y 
moleculares permiten obtener nuevos conocimientos en la nutrición vegetal, por ejemplo, recientemente 
se descubrió que el Magnesio (Mg) participa en el control del reloj circadiano vegetal, la señalización del 
etileno, la respuesta al estrés oxidativo y la integridad de la clorofila. Estas herramientas no solo 
permitirán conocer a detalle las funciones de los nutrientes, sino también la obtención de soluciones para 
fisiopatías como la mancha amarga (Bitter pit) en manzana o la pudrición apical (Blossom end rot) en 
tomate. 
 
Conclusiones 
Los fertilizantes minerales desempeñan un papel importante para satisfacer la necesidad de alimentos en 
calidad y cantidad para alimentar a una población en crecimiento. Sin embargo, es preciso optimizar las 
estrategias de fertilización para satisfacer la demanda real de nutrientes de los cultivos, a fin de evitar la 
contaminación ambiental y la degradación del suelo. Por otra parte, los trabajos de fitomejoramiento de 
cultivares resistentes a los elementos tóxicos y eficientes en nutrientes, son altamente prometedores y 
retadores. Además, las nuevas herramientas analíticas y moleculares disponibles permiten revisar y 
profundizar en el conocimiento que tenemos sobre las funciones de los nutrientes. Por lo tanto, la 
Nutrición Vegetal también debe desempeñar un papel primordial en las Ciencias Vegetales y Ambientales 
del futuro. 
 
Cita correcta de este artículo 
Horst, W. 2017. Los Retos Multifacéticos de la Nutrición Vegetal. Serie Nutrición Vegetal. Núm. 87. 
Artículos Técnicos de INTAGRI. México. 5 p.