El grupo de Micronutrientes en Agricultura de la UAM ha estudiado en profundidad el efecto de los quelatos de hierro sobre la nutrición férrica, evaluando los diferentes tipos de quelatos que se han ido proponiendo para su uso como fertilizantes, y que actualmente se encuentran descritos en la lista de agentes quelantes autorizados del Reglamento europeo. Las últimas novedades fueron presentadas en el Congreso Internacional ISINIP 2016 (International Symposium on Iron nutrition and Interaction in Plants).

Sandra López-Rayo y Juan J. Lucena. Grupo de Micronutrientes en Agricultura. Departamento de Química Agrícola y Bromatología. Facultad de Ciencias. Universidad Autónoma de Madrid (UAM).

La clorosis férrica es un problema común que afecta a numerosos cultivos en suelos calcáreos, con pH elevado, suponiendo más del 30% de la superficie mundial. Este desorden nutricional afecta de forma intensa a la agricultura del área mediterránea, estimándose que entre un 20 y un 50% de los cultivos de frutales se ven afectados por la deficiencia de hierro (Jaegger et al. 2000), provocando una disminución del crecimiento vegetativo, pérdidas cualitativas y cuantitativas en la producción y reduciendo la vida económica de los frutales.

Clorosis férrica en nectarino en el Valle del Ebro.

En España, esta deficiencia es uno de los mayores limitantes en la producción de cultivos, siendo la zona del valle del Ebro, Andalucía y la Comunidad Valenciana las áreas más afectadas.

Las estrategias agronómicas comúnmente empleadas consisten en la aplicación de correctores de carencias al suelo o a la hoja. Actualmente, existes un diverso número de correctores de deficiencias para ser empleados en los cultivos. El Reglamento CE 2003/2003 (DOUE 2003) y sus posteriores actualizaciones establecen varios tipos de correctores autorizados para su uso en agricultura, así como los contenidos mínimos en micronutrientes que deben tener esos productos para poder ser comercializados. En esta lista figuran las sales inorgánicas, los quelatos sintéticos y recientemente los lignosulfonatos (DOUE 2012) y el ácido heptaglucónico (DOUE 2016) como agentes complejantes de origen natural.

Sin embargo, los estudios llevados a cabo hasta la actualidad han demostrado que, una vez establecido el cultivo, los quelatos sintéticos son la forma más eficaz de corregir la clorosis férrica debido a que son productos de alta estabilidad (Lucena 2003).

EDDHA y análogos

Los productos de EDDHA y sus análogos (EDDHMA, EDDHSA) son los más comunes en el mercado, debido a la elevada eficacia que presentan en los suelos calizos. A diferencia de las sales inorgánicas, estos quelatos de hierro presentan una elevada estabilidad incluso a pH superiores a 8. Químicamente se definen como agentes quelantes fenólicos o ácidos poliamino polifenólico carboxílicos.

La presencia de isómeros funcionales en estos formulados (e.g. o,o-EDDHA y o,p-EDDHA) resulta de vital importancia en la valoración de su eficacia, ya que éstos se comportan de manera diversa. En función del método de síntesis empleado industrialmente se pueden obtener productos puros de o,o-EDDHA o bien mezclas donde el o,o-EDDHA aparece acompañado por o,p-EDDHA y otros productos de policondensación (Gómez-Gallego et al. 2002, Hernández-Apaolaza et al. 2006).

Cuadro I. Índice de clorofila en hoja de melocotonero var. Mercil injertado sobre GF 305 de un año de edad, tras 28 y 72 días de la aplicación al suelo (pH 7,7, CaCO3 total 38%, caliza activa 8,9%) de tratamientos con quelatos comerciales con distintas proporciones de Fe quelado por o,o-EDDHA y o,p-EDDHA.

Si bien la presencia de o,p-EDDHA se ha creído desfavorable, los estudios han demostrado que el o,p-EDDHA presenta un buen efecto starter (cuadro I) para proporcionar hierro a las plantas (García-Marco et al. 2006, Rojas et al. 2008), aunque su elevada reactividad con los materiales del suelo en condiciones de elevado pH limita su persistencia a solo unos días después de su aplicación (Hernández-Apaolaza et al. 2006, Schenkeveld et al. 2007). Los productos de policondensación también son capaces de complejar hierro, si bien su baja estabilidad hace de ellos productos menos valorados (Hernández-Apaolaza et al. 2006).

Es por tanto el o,o-EDDHA el isómero que ha demostrado un efecto más duradero, combinando estabilidad en el suelo y eficacia en planta (García-Marco et al. 2006). Cabe destacar que la interacción con otros micronutrientes, como el manganeso o el zinc en este tipo de formulaciones ha sido estudiada recientemente evidenciando la importancia de la aplicación conjunta de estos nutrientes, que pueden modificar la eficacia individual (Lopez-Rayo et al. 2012, 2015, 2016).

HBED, la alternativa a largo plazo

En los últimos años un nuevo agente quelante ha sido objeto de estudio y actualmente forma parte del panorama comercial en Europa. Este nuevo agente quelante nace de la búsqueda de nuevos ligandos de estabilidad aún mayor que el EDDHA, cuya estructura química no permita la presencia de isómeros. Es por ello que el HBED presenta una estructura similar al o,o-EDDHA, sin la presencia de isómeros.

Figura 1. Aspecto visual de nectarinos sin tratamiento de hierro y tratados con EDDHA-Fe o HBED-Fe. Los árboles sin tratamiento de hierro presentaban claros síntomas de clorosis.

En la actualidad se pueden obtener productos de alta pureza con una riqueza de hasta el 9% Fe quelado (mientras que los de EDDHA están entorno al 6% Fe soluble, y menos del 5% de Fe quelado), y si bien esto se traduce en una reducción de la dosis de producto necesaria, esta riqueza mejorada también se ve repercutida en su mayor precio.

Los estudios realizados con quelatos de hierro de HBED han demostrado la mayor estabilidad de este quelato respecto a la del EDDHA en ensayos de estabilidad en suelo (López-Rayo et al. 2009, Martín-Fernández et al. 2016) y ha demostrado ser efectivo en el tratamiento de la clorosis (López-Rayo et al. 2009; Nadal et al. 2012; Nadal et al. 2013). En ensayos realizados sobre nectarino y paraguayo se ha demostrado su efecto para la recuperación de la clorosis así como su prevención (figura 1).

En estos ensayos se observó que a largo plazo el efecto del HBED era similar al del o,o-EDDHA, incluso aplicado a menores dosis de hierro. De hecho, el hierro acumulado en flor de los árboles tratados con HBED presentó una mayor concentración de hierro que los de o,o-EDDHA.

Figura 2. Absorción y translocación de hierro aplicado como quelatos de o,o-EDDHA o HBED con hierro marcado con el isótopo 57Fe a plantas de soja cultivadas en un suelo calizo en tiestos.

En este sentido, se ha profundizado en el diferente comportamiento que presentan el HBED respecto del o,o-EDDHA al ser aplicados en diferentes momentos del ciclo de crecimiento y a diferentes dosis en un reciente estudio sobre plantas de soja en un suelo calizo (Nadal et al. 2012, Martín-Fernández et al. 2016, figura 2).

Las conclusiones extraídas indican que la aplicación del quelato de hierro de HBED en estados iniciales del crecimiento condujo a una mayor translocación de hierro a frutos, mientras que este efecto se vio favorecido cuando el quelato EDDHA se aplicó en el periodo de fructificación. Estos estudios apuntan a que la mayor estabilidad del HBED respecto del EDDHA favorece una mayor durabilidad de estos tratamientos en la planta, si bien, el efecto más inmediato se observó con la aplicación del EDDHA.

IDHA y EDDS, las alternativas biodegradables

Si bien los quelatos de EDDHA y HBED han demostrado sobrada eficacia en la corrección de la clorosis cuando se aplican en suelos calizos, la tendencia actual en el mercado y en las normativas relativas a abonos es la de favorecer el uso de alternativas más respetuosas con el medio ambiente, bien a través de la reutilización de subproductos de diferentes industrias, productos naturales o productos de síntesis con carácter biodegradable.

En este sentido el quelato IDHA (ácido iminodisuccínico) es un agente quelante autorizado en la legislación europea (DOUE 2012), de estructura análoga al EDTA, si bien posee un punto de unión al hierro menos que el EDTA. Esta característica hace que la estabilidad de quelato de hierro de IDHA sea menor a la del quelato de hierro de EDTA, quedando patente en su menor permanencia en el suelo. Sin embargo, esta característica ha demostrado ser muy favorable en su uso como fertilizante foliar o en medios de crecimiento sobre sustratos poco reactivos como lana de roca o enarenado (Fernández et al. 2006 y 2008, Lucena et al. 2008, Rodríguez-Lucena et al. 2010, López-Rayo et al. 2013).

En un estudio reciente se ha observado un efecto muy positivo en la penetración foliar del quelato de hierro IDHA, favorecido al ser aplicado en el punto de rocío. Este efecto positivo del quelato IDHA parece estar asociado al hecho de que sea capaz de formar quelatos neutros, que puedan penetrar mejor a través de la cutícula.

El agente quelante [S,S]-EDDS (ácido [S,S]-etilendiaminodisuccínico), recientemente incorporado a la lista de agentes quelantes autorizados en la legislación europea (DOUE 2016) también es biodegradable, con una estructura similar el ácido aspártico, un aminoácido esencial. Lo estudios realizados hasta el momento indican que posee todas las características necesarias para ser un quelato de hierro adecuado.

Su similitud al EDTA, combinada con su biodegradabilidad, hace que sea una buena alternativa al uso de quelatos tradicionales, si bien su síntesis presenta algunas complejidades que requieren ser optimizadas para poder obtener productos comerciales de alta calidad y precio asequible.

Cabe pensar que la investigación y el mercado continuarán la búsqueda de nuevos productos de hierro que combinen durabilidad, eficacia y bajo coste. En este sentido, los quelatos ofrecen múltiples posibilidades y opciones que pueden adaptarse a las necesidades del cultivo y del agricultor.