Clorosis férrica : causas y efectos en la concentración de nutrientes en hojas y flores de melocotonero

CLOROSIS:CAUSAS QUE LA INDUCEN

Cuando las plantas están sometidas a deficiencia de Fe desarrollan amarilleamiento internervial en las hojas más jóvenes,fenómeno conocido como clorosis férrica.Esta no siempre es debida a una deficiencia absoluta de Fe. Puede ocurrir que haya contenidos relativamente altos de Fe en las hojas y que éstas presenten clorosis,lo que se explica considerando que parte de este Fe es inactivo.(Mengel y Geurtzen,1986).Cuando la clorosis es muy grave se produce amarilleamiento general,necrosis de las hojas e,incluso,la muerte de la planta.Sin llegar a este extremo,la clorosis férrica supone un descensoen la productividad de los cultivos,tanto cuantitativa como cualitativamente.La clorosis es uno de los principales problemas en los árboles frutales del área mediterránea:en la cuenca del Ebro,una región agrícola del noreste de España los árboles más afectados por clorosis son,principalmente,manzanos, perales, melocotoneros,ciruelos,cerezos,vid, almendros,olivos y cítricos. El melocotón es el fruto más afectado en este área, donde aproximadamente el 90% de las huertas necesitan tratamientos con Fe todos los años.Los agricultores que no usan fertilización con Fe en sus cultivos se enfrentan a grandes pérdidas tanto en rendimiento como en la calidad de sus cosechas,y en un último término,a la muerte de los árboles.(Abadía y Abadía,1998)

Las causas que inducen clorosis férrica son muy variadas y se pueden clasificar en varios grupos atendiendo al proce

so sobre el que actúan:

a)Causas que afectan a la solubilidad y movilidad del Fe en el suelo:pH,características de los minerales de Fe ,mate-

ria orgánica,salinidad.

La clorosis provocada por falta de Fe en el suelo es un fenómeno bastante raro(Marschner,1986).Por otra parte,

tampoco suele aparecer clorosis en suelos ácidos(Brown,1978);en estos suelos,si ocurre,suele ser por falta de Fe,

lo que se corrige fácilmente aplicando sales de Fe.El problema mayor se plantea en los suelos calcáreos y alcalinos

donde suele haber Fe en abundancia pero en forma poco asequible para las plantas,al ser su solubildad muy baja.

Aquellas condiciones que favorecen una baja solubilidad del Fe en el suelo pueden provocar clorosis:tal es el caso

de pH elevado,óxidos de Fe muy cristalinos,tamaño de partícula grande y baja cantidad de agentes quelantes (Lo-

eppert,1986).La materia orgánica tiene,a la vez,efectos favorables y desfavorables,prevaleciendo los favorables

cuando se aplica más seca.Proporciona agentes quelantes,que mantienen al Fe en solución,e influye decisivamente

en la mejora de la estructura del suelo,lo que favorece una mejor aireación de éste(Marschner,1986),lo que supone

mejor crecimiento de las raíces y disminución de los niveles de CO2,al escapar éste mejor hacia la atmósfera.Pero

la materia orgánica estimula la actividad microbiana,sobre todo cuando se aplica fresca,con lo cual aumentan los niveles de CO2, y consecuentemente los de CO3H-(Loeppert,1986).Este último está considerado un importante agente inductor de clorosis,pues mantiene un pH elevado en el medio,y además,interacciona en la absorción del Fe.

La materia orgánica fresca,unida a la compactación y elevada humedad del suelo,favorece la producción de etileno por hongos y bacterias(Koblet,1984),el cual reduce el crecimento de raíces y puede causar clorosis.

La salinidad es otro factor que puede afectar a la solubilidad del Fe,pues aparte de de su papel sobre la estructura del suelo,iones como el Na+ pueden desplazar al Fe de los agentes quelantes (Awad,1988).

b)Causas que afectan la absorción del Fe por la planta:factores genéticos,factores que interaccionan con la absorción

(pH,CO3H-,metales pesados,etc.) y factores que inhiben el crecimiento de las raíces:compactación, encharcamien-

to,bajas temperaturas,herbicidas,etc

La relación de la clorosis férrica con el pH parece clara si se tiene en cuenta que la solubilidad del Fe en suelos des-

ciende drásticamente al incrementar el pH y que la reductasa tiene su funcionamiento óptimo a pH ácido (Olsen y Brown,1980).En solución nutritiva,a igualdad de factores,suele existir una estrecha relación entre el pH y la aparición de clorosis.Así,Zhou y colaboradores (1985) encontraron que la clorosis aumentaba en plantones de manzano al incrementar el pH de la solución,a la vez que se producía una disminución en el peso de las raíces y en la longitud de éstas.En suelo,sin embargo,la relación entre pH y la clorosis es menos clara (Boxma,1972),debido probablemente a que la acidificación localizada de las raíces amortigua los efectos adversos de un pH alevado en esas zonas de la raíz.Este mismo efecto es más difícil en solución nutritiva,puesto que la acidificación,aunque locali-

zada,se diluye en todo el volumen de la solución.

Entre los efectos del pH sobre la absorción del Fe se pueden citar los siguientes:

-Al aumentar el pH disminuye drásticamente la reducción del Fe por las raíces.Así,Olsen y Brown(1980),hallaron un 90% menos de reducción al pasar el pH de 4 a 6 en experimentos con tomate y judía.

-Al aumentar el pH disminuye la liberación de fenoles.

Algunos autores (Boxma,1972;Mengel,1984) consideran al bicarbonato como el principal agente inductor de clorosis en suelos calcáreos,dada la alta correlación hallada entre la aprición de clorosis férrica y el contenido de bicarbonato en el suelo.Sin embargo,con otros factores cosiderados inductores,como el fosfato,no se ha hallado correlación (Mengel,1984).Existen hechos que apoyan la tesis de que el bicarbonato es un importante agente inductor de la clorosis en suelos calcáreos.La humedad alta del suelo,la compactación y el aporte de materia orgánica fresca,que favorecen la formación bicarbonato,son inductores de clorosis (Chaney,1984).Algunos de los efectos del bicarbonato sobre la absorción del Fe son los siguientes:

-El bicarbonato inhibe las respuestas de las plantas al estrés de Fe (Marschner,1981),y por tanto disminuye su absorción.

-El bicarbonato está implicado en la síntesis de ácidos orgánicos,puesto que en plantas cultivadas con bicarbonato aumenta dicha síntesis (Miller,1960).Lee y Woolhouse(1971) encontraron inhibición en la absorción de Fe,y de la elongación de las raíces,en gramíneas crecidas en bicarbonato,acumulándose muchos ácidos orgánicos.

-El bicarbonato puede estar implicado en otros efectos,tales como interferencia en la ruptura de los quelatos (Chaney

1984) y alteración de la producción del mucílago que recubre las raíces (Oertli,1986).

c)Causas que afectan a la "actividad" del Fe dentro de la planta:pH interno,fosfato y otros.

A veces,las hojas cloróticas tienen mayor contenido de Fe que las hojas verdes.Para explicar esta contradicción se han sugerido varias hipótesis.

Romheld (1987) opina que esta mayor concentración de Fe en hojas cloróticas se debe a la inhibición del crecimien-

to de estas hojas,con lo cual el Fe no se "diluiría" en ellas.Sin embargo,esta idea no explica porqué ese Fe no provoca el reverdecimiento de esas hojas cloróticas.Otras ideas alternativas,no incompatibles con ésta,son las que sugieren que no todo el Fe de la planta es igualmente útil a ésta,por su valencia o por su localización.Para caracteri-

zar el Fe útil a la planta se introdujo el término"Fe activo" y se consideró que que era el Fe2+,aunque en algunos compuestos el Fe puede estar también como Fe3+,caso de citocromos,ferritina y ferredoxina (Abadía,1984).Actual-

mente el término "Fe activo" está en desuso,pues no parece que sea muy adecuado.

Entre los factores que pueden afectar la actividad del Fe dentro de la planta,están los siguientes:

a)Bicarbonato

Algunos autores consideran que el bicarbonato,aparte de inhibir la absorción del Fe,contribuye a su inactivación dentro de la planta .Rutland (1971),trabajando con 59Fe y plantas cultivadas en bicarbonato,encontró que la mayor parte del 59Fe de las hojas cloróticas se localizaba en las venas mientras que en las plantas cultivadas sin bicarbona-

to (verdes) el 59Fe estaba distribuido más uniformemente por toda la hoja.Mengel (1984) encontró que el contenido

de Fe en las células internerviales era mayor en hojas verdes que en cloróticas,incluso teniendo éstas un mayor contenido total.Además,pulverizando las hojas cloróticas con productos que se supone que acidifican el apoplasto (AIA,ácido ascórbico,fusicoccina,etc),éstas reverdecían (Abadía 1985;Mengel,1988).

Los resultados anteriores los explican dichos autores considerando que el Fe debe estar precipitado en el apoplasto como consecuencia de la alcalinización producida por efecto del CO3H- o por la absorción o reducción del NO3-.

Otra posibilidad,que no excluye la anterior,es que la reducción del Fe3+ en la hoja se vea afectada negativamente por el pH elevado,al igual que ocurre con su reducción en la raíz.Otros autores (Kolech y colaboradores,1984) encontra-

ron un pH citoplasmático significativamente mayor en las plantas cultivadas con bicarbonato,lo que podría afectar a las enzimas que contienen Fe,las cuales funcionan óptimamente en un reducido intervalo de pH.

b)Fosfato

La baja solubilidad del fosfato férrico ha hecho que se considere al fosfato como agente inactivador del Fe dentro de la planta,al precipitar el fosfato férrico formado.esta precipitación podría ocurrir en el apoplasto de hojas y raíces o en tejidos conductores de tallos y peciolos (Doney,1960;Kolesch,1987).

Entre los resultados que apoyan estas ideas están los siguientes:aparición de clorosis en hojas con niveles normales de Fe pero con una relación P/Fe mayor que en hojas verdes (Marschner,1974);incremento del Fe precipitado en raíz

al incrementar el P en solución (Biddulph,1952);mayor acumulación de 59Fe y P en tejidos conductores al aumentar el P en solución (Doney,1977).Aparte de precipitar el Fe,el fosfato podría afectar la actividad del Fe dentro de la planta de otras formas:inhibiendo la fotorreducción del Fe en hojas (Landsberg,1984),incrementando los niveles de

CO3H- en las células,al reaccionar con el CO2,y Kolesch y colaboradores (1987) piensan que el Fe se puede inactivar en el citoplasma con los fosfolípidos.

c)pH

Uno de los efectos que se le asignó al bicarbonato anteriormente es la alcalinización del apoplasto y del citoplasma.

Según algunos autores,el pH estaría implicado en la precipitación del Fe en el apoplasto (Mengel,1988),en la inhibi-

ción de su reducción,presumible,ocurrida en hojas (Landsberg,1984),y en la modificación de la actividad de enzimas citoplasmáticas que llevan Fe y cuyo funcionamiento óptimo ocurre en un reducido intervalo de pH (Kolesch,1984).

DIAGNÓSTICO DE CLOROSIS

Para diagnosticar la clorosis férrica se pueden hacer dos tipos de estudios:en el suelo y en la planta.Los diagnósticos en suelo se suelen realizar con carácter de previsión,para saber las probabilidades de que un cultivo desarrolle cloro-

sis en un determinado suelo.Los diagnósticos en planta obviamente se realizan cuando en la planta ya está presente.

Diagnóstico en el suelo

Se suele determinar el Fe y/o otros factores que se suponen inductores de clorosis,tales como la caliza,el bicarbonato y los metales pesados.Como el Fe total del suelo no es un buen indicador del Fe asequible para las plantas,se usan métodos que sólo extraen el Fe que supuestamente sí lo es.De estos métodos,el más utilizado es la extracción del Fe

con el agente quelante DTPA.El Fe extraído con DTPA suele estar bien correlacionado con el Fe asimilable por las plantas,aunque es un método sujeto a errores,sobre todo derivados del proceso de secado del suelo(Chaney,1984).

Otro problema que plantea el DTPA es su alta afinidad por el Ca,dando así resultados poco fiables en suelos con altos contenidos en Ca.Se considera que cuando el Fe extraído con DTPA es mayor de 4.5 ppm no hay problemas de clorosis.

En cuanto a la determinación de otros factores inductores de clorosis,lo más frecuente es determinar la caliza activa.

Aparte de la caliza activa,es aconsejable determinar las concentraciones de bicarbonato en el agua de riego (Harley y Linder,1945).En suelos ácidos interesa medir las cantidades de metales pesados,pues la mayoría son antagonistas del Fe en su absorción por la planta (Chaney,1984).

Diagnóstico en la planta

Exiten varias formas,las cuales no son excluyentes,sino complementarias:

-Síntomas visuales.La observación de los síntomas visibles es el diagnóstico más rápido,pues sólo consiste en observar si las hojas más jóvenes aparecen amarillas,total o parcialmente,mientras los nervios aparecen verdes (Bidwell,1979).La carencia de Fe puede confundirse con la de Mn,aunque ésta última se puede presentar también en hojas adultas (Barceló,1987).Además,con la carencia de Mn suelen aparecer manchas necróticas en las hojas.

-Respuestas a la aplicación de hierro.Si tras la aplicación de FeSO4 o Fe-EDDHA a las hojas o al suelo,las nuevas hojas aparecen verdes,indica que la carencia era de Fe.Las hojas viejas pierden la capacidad de reverdecer,de ahí que observemos el efecto en las hojas jóvenes en desarrollo y en las que se forman tras la aplicación.(Chaney,1984)

-Análisis foliar de Fe.El contenido crítico de Fe en hojas,a partir del cual se suele presentar clorosis,está alrededor de 30 ó 40 g/gPS,dependiendo del tipo de plantas.Sin embargo,a veces las hojas cloróticas tienen contenidos muy altos de Fe,lo que se explica considerando que parte de ese Fe es inactivo.Existen algunos métodos que tratan de determinar sólo el Fe activo en las hojas.En algunos de estos métodos se calcula indirectamente el Fe activo,relacio-

nándolo con algunos parámetros,como la relación P/Fe (Fe activo=15.78 -3.539 P/Fe;Dekock,1979).En otros méto-

dos se intenta extraer el Fe activo (se considera que es el Fe 2+)utilizando agentes quelantes del Fe2+,como el 2-2'

bipiridil y la o-fenantrolina (Abadía,1985).También se usa el HCl como agente extractante (Kaur,1984).El Fe extraí-

do con estos métodos suele mostrar correlación con el contenido de clorofila,aunque existen otros factores,como en-

fermedades y deficiencias de otros elementos que pueden perturbar estas correlaciones(Abadía,1985).Actualmente,

estos métodos son poco utilizados ya que sus resultados no son siempre satisfactorios.

-Análisis enzimático.Consiste en analizar la actividad de enzimas que contienen Fe,ya que se relaciona con el Fe ac-

tivo.Las enzimas normalmente analizadas con este objeto son catalasa,peroxidasa y lipoxigenasa (Chaney,1984).

EFECTOS DE LA CLOROSIS SOBRE LA CONCENTRACIÓN DE CLOROFILA

Para su estudio,se investigó su efecto sobre hojas y flores de melocotonero a los 60 y 120 días después de la flora-

ción(60DAFB y 120DAFB).Los árboles elegidos presentaban todo el rango de clorosis,desde un aspecto verde sano a árboles con un grado severo de clorosis.Las flores y hojas fueron tomadas y analizadas de 50 árboles;treinta hojas de cada árbol fueron analizadas con un medidor SPAD502,y los análisis de los extractos se hicieron por espectrofotometría.Los resultados indican que los grandes descensos en la concentración de clorofila de las hojas encontrados al principio de la temporada (1994),se asocian a un efecto de dilución durante el crecimento de la hoja,y fue seguido por un incremento en su concentración en hojas adultas.Así pues la clorosis en las hojas se debe a dos procesos distintos:por un lado,a la dilución de las moléculas clorofila en hojas jóvenes,y por otro,a la posterior incapacidad de producir y estabilizar las nuevas moléculas de clorofila en la membrana tilacoidal.

EFECTOS DE LA CLOROSIS SOBRE LA CONCENTRACION DE NUTRIENTES EN HOJAS Y FLORES

1.Sobre macronutrientes

N

Las concentraciones de N en flores no son afectadas significativamente por déficit de Fe.El N en flores fue aproxima

damente 3.5 y 3.7 (% en peso seco,DW) en 1994 y 1995,respectivamente.El N en hojas fue menor a los 120DAFB que a los 60DAFB en todos los ensayos.

P

La deficiencia en Fe no afecta significativamente las concentraciones de P :en flores el P obtenido fue 0.41 y 0.34 (% DW) en 1994 y 1995,respectivamente.El P en hojas disminuye significativamente de los 60 a los 120DAFB.En hojas las concentraciones de P a los 60 y alos 120DAFB aumentan levemente(1994) o no cambian (1995).

K

En flores las concentraciones de K fueron mayores en árboles con déficit de Fe que en los árboles marcados como control.En los árboles control los valores fueron de 1.65 (1994) y1.25 (1995) (% DW),mientras que los resultados encontrados en árboles deficientes de Fe fueron 1.85 (1994) y 1.65 (1995).La clorosis férrica induce altas concentra-

ciones de K:a los 60DAFB los árboles deficientes en Fe tenían concentraciones de K en hoja de 2.5-2.6 (%DW),

mientras que el control tenía valores de 1.9-2.0.A los 120DAFB los resultados fueron 1.8 y 2.3 (%DW) en el control y en árboles cloróticos,respectivamente,en 1994,y 1.9 y 2.1 en control y árboles cloróticos,respectivamente,en 1995.

Ca

Su concentración en flores no varía mucho por déficit de Fe.El Ca en flores fue 0.57 (1994) y 0.60(%DW) en 1995.

La concentración de Ca en hojas aumenta de 60 a 120DAFB en todos los árboles,y fue algo menor en los cloróticos que en los controles a los 60DAFB en 1994 que a los 120DAFB en 1995.

Mg

Su concentración en flores fue del 0.20%DW y no se vió afectada por deficiencia de Fe.De 60DAFB a 120DAFB,la

concentración en Mg aumentó en todos los árboles,y aumentó levemente en hojas de árboles cloróticos.En los árbo-

les control a los 60DAFB,la concentración de Mg en hojas fue 0.40 (1994) y 0.35 (1995),mientras que en árboles cloróticos fue de 0.45(1994) y 0.40%DW(1995).A los 120DAFB el Mg en hojas en árboles control fue 0.55 (1994) y 0.65%DW(1995),mientras que en árboles cloróticos fue 0.65(1994) y 0.70 %DW(1995).

Sobre micronutrientes

Fe

En flores las concentraciones de Fe aumentaron significativamente debido a la clorosis;En flores se obtuvo (en mg kg-1 DW) 150 (1994) y 180 (1995) en árboles control,mientras que en árboles cloróticos se pasó de 110 (1994) a 135 en 1995.Las concentraciones de Fe en hojas aumentaron de 60 a los 120DAFB en todos los árboles.

Mn

Las concentraciones de Mn no se vieron afectadas por déficit de Fe.En flores,el Mn fue de 25-30 mg kg-1 DW en todos los árboles en 1994 y 1995.En hojas el Mn aumnetó de 60 a los 120DAFB en todos los árboles.En árboles cloróticos el Mn en hojas aumenta ligeramente (1995);en los controles a los 60DAFB el Mn en hojas fue 17 mg kg-1 DW(en 1994) y de 27 en 1995,mientras que en árboles cloróticos fue 27 (en 1994) y 26 (1995).A los 120 DAFB,el Mn en hojas era aproximadamente 25 (1994) y 35 mg kg-1 DW (en 1995) en controles;en árboles cloróticos se pasó de tener 37 mg kg-1 DW(1994) a 40 mg kg-1 DW (1995)

Zn

En flores las concentraciones de Zn disminuyen ligeramente (1994) o no cambian(1995) .En hojas el Zn desciende marcadamente de 60 a los 120 DAFB en todos los árboles.La concentración de Zn en hojas en árboles con déficit de Fe fue ligeramente mayor,excepto en 1995 donde a los 60DAFB el incremento fue mayor.En árboles control a los 60 DAFB,el Zn en hojas(en mg kg-1 DW) fue 97(1994) y 57 (1995),mientras que en árboles severamente cloróticos fue 100 (1994) y 70 (1995).A los 120 DAFB,la concentración de Zn en hojas (en mg kg-1 DW) fue 30 (1994) y 25

(1995) en árboles control,y en árboles cloróticos fue 35 (1994) y 27 (1995).

Cu

Las concentraciones de Cu fueron mayores en flores (130-300 mg kg-1 DW) que en hojas.Esto fue debido a que los tratamientos agroquímicos que se usan en la zona para evitar hongos en los cultivos contienen altas concentraciones de Cu.El Cu en hojas no se ve afectado en árboles cloróticos.Las concentraciones de Cu en hojas aumenta de 60 a los 120 DAFB,pasando de 9 a 15 mg kg-1 DW en 1994 y permaneciendo constante en 1995.

DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS

Los resultados obtenidos aportan nuevos datos sobre el desarrollo de la clorosis férrica en melocotoneros.El descen-

so de la concentración de clorofila puede atribuirse a un efecto de "dilución" durante el crecimiento de la hoja.Des-

pués de que esto suceda,en los árboles se aprecia un incremento moderado en la concentración de clorofila.Sin embargo,en árboles que muestran una clorosis importante no sucede esto,ya que su concentracion se mantiene durante el resto de la temporada.Dos conclusiones se pueden sacar de esto:primero,que un descenso en la concentra-

ción de clorofila no siempre se debe a la deficiencia de hierro,ya que grandes variaciones en la concentración de clorofila de hoja se obtuvieron incluso en árboles bien nutridos,y posiblemente esto está asociado a la "dilución" que sucede debida al crecimento de las hojas.Y segundo,la clorosis férrica es también debida a la consiguiente incapacidad de producir y/o estabilizar en la membrana tilacoidal las nuevas moléculas de clorofila.

Los resultados indican que el déficit de Fe no modifica significativamente las variaciones de las concentraciones de los nutrientes estudiados.Las variaciones en las concentraciones de nutrientes en flores y en hojas fueron similares a los 60DAFB y los 120 DAFB en árboles deficientes en Fe y en árboles nutridos con suficiente Fe.Las concentracio-

nes de macronutrientes en flores y hojas concuerdan con lo anteriormente expuesto.Los resultados en hoja concuer-

dan con los de otros experimentos obtenidos por otros autores(Carpena y Casero,1987;Montañés,1990).Los datos obtenidos indican que las concentraciones de N y K fueron mayores en hojas y en flores a los 60DAFB que a los 120DAFB.Las concentraciones de Ca y Mg fueron menores en flores,y aumentaron en hojas de 60 a los 120 DAFB.

El único macronutriente que presenta variaciones con la deficiencia de Fe en flores es el K,cuya concentración fue mayor en árboles que después desarrollaron clorosis que en árboles con contenido suficiente en Fe.Esto sugiere que estas variaciones son consecuencia de un proceso fisiológico,el cual es activo al principio de primavera.Estudios llevados a cabo sobre el movimiento del K en flores han demostrado que esta alta concentración de K en flores y hojas de árboles deficientes en Fe resulta de la actividad,durante el período de crecimiento,de las bombas protón ATPasas de la membrana plasmática en las células radiculares (Marschner,1986).La alta concentración de K también puede estar asociada a una acumulación de ácidos orgánicos que sucede cuando existe deficiencia en Fe.

(Welkie y Miller,1986)

La lucha contra la clorosis férrica hay que empezarla antes de que aparezca,evitando determinadas plantaciones en suelos inadecuados,utilizando cultivares tolerantes y evitando las causas que la inducen.Una vez que ha aparecido, la corrección se basa en la aplicación de productos que contengan Fe,a la planta o al suelo.También se pueden realizar enmiendas al suelo que hagan más asequible el Fe para las plantas.

Bibliografía

A.Abadía,J.Abadía,R.Belkhodja,M.Sanz.Iron deficiency in peach trees:effects on leaf chlorophyll and nutrient concentrations in flowers and leves.Plant and Soil 203,257-268.1998