Disponibilidad y efectividad relativa de quelatos de zinc aplicados a suelos en un cultivo de lino (Linum usitatissimum L.) textil

RESUMEN Los fertilizantes de Zn se aplican habitualmente a los suelos agrícolas en numerosos cultivos, ya que este elemento, es esencial para la vida de las plantas. El sulfato de Zn (ZnSO4) se encuentra entre las fuentes más comunes del micronutriente, pero las formulaciones de origen orgánico se emplean cada vez más para corregir las deficiencias de dicho metal. Se están comercializando nuevos fertilizantes que contienen complejos o quelatos de Zn, cuya efectividad sobre los cultivos depende de la forma de aplicación. Estos fertilizantes varían en su estado físico, reactividad química, coste y disponibilidad para la planta. Cuando se aplican al suelo micronutrientes, su disponibilidad está condicionada por su reparto entre la solución del suelo y la fase sólida y su redistribución entre los distintos componentes de esta última. En este estudio, a dos suelos de distintas características físico-químicas, se les añadieron diferentes dosis de ocho complejos orgánicos de Zn de origen natural y sintético y se realizó un cultivo de lino (Linum usitatissimum, L.), de aptitud textil, durante un tiempo de experimentación de 90 días en condiciones de invernadero. Las dosis añadidas fueron 0, 5 y 10 mg Zn/kg suelo y las fuentes de micronutriente fueron las siguientes: Zn-DTPA-HEDTA-EDTA (Zn-DTPA, Zn-dietilentriaminopentaacetato; Zn-HEDTA, Zn-2-hidroxietil-etilendi-aminotriacetato; Zn-EDTA, Znetilendiaminotetraacetato), Zn-EDTA-HEDTA, Zn-HEDTA, Zn-EDTA, Zn-S,S-EDDS (Zn-S,S'-etilendiaminodisuccinato), Zn-EDDHSA (Zn-a,a’-etilendiimino-bis-2-hidroxi- 5-sulfonatofenilacetato), Zn-polihidroxifenilcarboxilato y Zn-aminolignosulfonato. Todos los tratamientos fueron realizados por triplicado. El Zn disponible se estimó por dos métodos de extracción empleados habitualmente (DTPA-AB y Mehlich-III). También se estimó el Zn fácilmente lixiviable mediante su extracción con BaCl2 0,1 M. A su vez el Zn fácilmente lixiviable está correlacionado positiva y significativamente con el Zn asimilable. Por medio de un procedimiento de extracción secuencial y propuesto por diferentes autores (Becquer et al., 2005), ligeramente modificado se estableció en el suelo la distribución del Zn en las distintas fracciones. Los dos parámetros electroquímicos (pH y Eh) fueron determinados en los suelos a los 45 y 90 días del cultivo de lino. Los diferentes tratamientos fertilizantes de micronutriente produjeron un efecto residual de Zn asimilable suficiente para posteriores cultivos, sin nuevas adiciones de micronutriente. Los niveles que permanecen en los suelos son muy superiores al nivel crítico. En el suelo I se obtienen mayores cantidades de Zn disponible que en el suelo II. Los dos métodos utilizados para estimar Zn disponible presentan correlaciones positivas y altamente significativas entre sí (P < 0,0001), siendo el orden de las concentraciones medias extraídas el siguiente: Mehlich-III > DTPA-AB. El Zn fácilmente lixiviable presentó una concentración hasta 20 veces superior en el suelo I que en el suelo II, siendo. Por otra parte es menor que las concentraciones obtenidas mediante los dos métodos de determinación del Zn disponible, especialmente en el suelo II. Al hacer un estudio estadístico se vio que existen grandes diferencias en la distribución entre los tratamientos fertilizantes y entre los suelos. Además se encontraron correlaciones positivas y significativas de las fracciones de Zn soluble en agua e intercambiable con el Zn disponible y con el Zn fácilmente lixiviable, con lo que se ve que el Zn aplicado mediante las distintas fuentes, permanece en parte en el suelo en formas favorables para su absorción para las plantas pero también se encuentra como lixiviable. Por tanto, la extracción secuencial puede ser útil a la hora de estudiar la biodisponibilidad y la movilidad del micronutriente. Los parámetros electroquímicos pH y Eh presentan diferencias significativas entre los dos suelos objeto de este estudio. En el suelo II el pH fue mayor que en el suelo I (7,72 y 6,10 respectivamente) y el Eh menor que en el suelo I (474 y 553 respectivamente). A lo largo del tiempo de cultivo el pH disminuyó mientras que el Eh aumentó. El tratamiento con la fuente de origen natural Znpolihidroxifenilcarboxilato (5 mg/kg) fue el que dio lugar a un valor de pH ligeramente superior y los tratamientos que originaron menores valores fueron los de origen sintético Zn-DTPA-HEDTA-EDTA y Zn-EDTA, ambos aplicados a la dosis superior. Con respecto a la planta, se determinó el rendimiento en materia seca obtenido en cada tiesto, así como las concentraciones de Zn total tanto en la planta en su conjunto como en la hoja y el tallo por separado. Con las dos primeras determinaciones se pudo calcular el Zn tomado y el porcentaje de Zn utilizado por la planta. Además también fueron analizados en la hoja el Zn soluble en materia fresca y en materia seca y el contenido en clorofila. En los tallos fueron analizados para el cálculo del porcentaje de fibra bruta y fueron sometidos a ensayos de tracción mediante los cuales se determinaron la tensión máxima de rotura, el módulo de elasticidad y la elongación de rotura de la fibra del lino. En el suelo I el rendimiento en materia seca fue mayor que en el suelo II, siendo los valores medios obtenidos 19,76 y 16,00 g respectivamente. Cabe destacar que los tratamientos con los que resultó menor rendimiento medio fueron Zn- DTPA-HEDTA-EDTA y Zn-EDTA para la dosis superior ensayada (10 mg Zn/kg), que fueron con los que se obtenían mayores concentraciones tanto en el suelo como en la planta. El Zn tomado por la planta en el suelo I fue mayor que en el suelo II (2,47 y 1,33 mg Zn, respectivamente). Los tratamientos de los que la planta de lino utiliza mayor porcentaje de Zn son Zn-DTPA-HEDTA-EDTA y Zn-S,S-EDDS (ambos para la dosis 5 mg/kg) y el tratamiento del que se utilizó menor porcentaje fue el Zn-polihidroxifenilcarboxilato (10 mg/kg). El suelo I presentó un mayor porcentaje de Zn utilizado (1,70 %) que el suelo II (1,13 %). Fueron también las plantas cultivadas en el suelo I, las que resultaron con mayor contenido medio de clorofila total en hoja (2,24 y 1,91 mg/g, respectivamente). Los tallos de las plantas del suelo II contenían un porcentaje mayor de fibra bruta que los del suelo I (44,92 frente a 41,32 %). A su vez todas las propiedades mecánicas de la fibra del tallo de lino (tensión máxima de rotura, módulo de elasticidad y elongación de rotura) fueron mayores en el suelo II, siendo el tratamiento Zn-EDTA, para la dosis superior ensayada, el que presentó un valor ligeramente inferior para los tres parámetros. Se observan correlaciones positivas y altamente significativas entre la concentración total de Zn en la planta (así como entre la concentración de Zn total en hoja y tallo, el Zn extraído con reactivo MES en hoja fresca y seca), y el Zn tomado por la misma con el Zn asimilable, el Zn fácilmente lixiviable, así como con algunas de las fracciones de Zn más lábiles asociadas al suelo, como puede ser la fracción de micronutriente intercambiable. El porcentaje de fibra bruta se correlacionó negativa y significativamente con el Zn disponible, el Zn fácilmente lixiviable y con algunas de las fracciones más fácilmente extraíbles del suelo. Con lo cual, es posible establecer la cantidad de Zn presente en la planta y predecir que los contenidos de fibra en la planta de lino se ven reducidos con concentraciones elevadas de micronutriente lábil en los suelos. SUMMARY Zinc fertilizers are habitually applied to numerous agricultural crops of agricultural soils. Zinc sulphate (ZnSO4) is one of most common micronutrient sources, but the formulas of organic origin are used more and more to correct the deficiencies of this metal essential for the life of plants. Different fertilizers are being developed that contain zinc complexes or chelates whose effectiveness on the crops depends on the form of their application. These fertilizers varied in their physical state, chemical reactivity, cost and disponibility for the plant. When micronutrients are applied to the soil, their disponibility is conditioned for their distribution between the different components of the latter. Different doses of eight organic complexes of natural and synthetic origin were applied at two soils of different physical-chemical characteristics and a flax crop (Linum usitatissimum, L.) was realized for ninety days in greenhouse. The doses were 5 and 10 mg/kg and the micronutrient sources were the following: Zn- DTPA-HEDTA-EDTA (Zn-DTPA, Zn-diethylenetriaminepentaacetate; Zn-HEDTA, Zn-N-2-hydroxyethyl-ethylenediaminetriacetate; Zn-EDTA, Zn-ethylenediaminetetraacetate), Zn-EDTA-HEDTA, Zn-HEDTA, Zn-EDTA, Zn-S,S-EDDS (Zn-S,S’- ethylenediaminedisuccinate), Zn-EDDHSA (Zn-a,a’-ethylenediamine-bis-2- hydroxy-5-sulfonatephenylacetate), Zn-polyhydroxyphenylcarboxilate, and Znaminelignosulfonate. All analysises were carried out in triplicate. Available zinc was determined by two extraction methods usually employed (AB-DTPA and Mehlich-III). Easily leachable zinc was also estimated by extraction with barium chloride 0,1 M. The distribution of zinc between different soil fractions was established by the procedure of sequential extraction proposed by different authors (Becquer et al., 2005), lightly modified. The two electrochemical parameters (pH and Eh) were determined in the soils at forty-five and ninety days of beginning flax crop. The different micronutrient fertilizer treatments produced a residual available zinc effect sufficient for later crops without new micronutrient additions. The levels that remain in soils are much highers than the critical level. In soil I the amounts of available zinc obtained were higher than in soil II. The two methods used to estimate available zinc showed highly significant correlations between them (P < 0,0001), with the order of the average extracted concentration being the following: Mehlich-III > AB-DTPA. The concentration of easily leachable zinc was until twenty times higher in soil I than in soil II; besides it was lower than the obtained concentrations by available zinc extraction methods, especially in soil II. Furthermore, easily leachable zinc is correlated with available zinc. Positive and significant correlations were found between water soluble zinc and exchangeable fractions and available and easily leachable zinc. So, zinc added by means of the different sources, remains in the soils in favourable chemical forms for the absorption by plants but also it can be lixiviated. Therefore, sequential extraction can be useful to study availability and mobility of the micronutrient. The electrochemical parameters pH and Eh presented significant differences between the two soils of this study. The pH value in soil II was higher than in soil I (7,72 and 6,10, respectively) and Eh value in soil II was lower than in soil I (474 and 553, respectively). So, pH value decreased along crop time while Eh value increased in that period. The treatment containing a natural origin source Znpolyhydroxyphenylcarboxilate (5 mg/kg) originated a highest pH value and the treatments with synthetic chelates Zn-DTPA-HEDTA-EDTA (10 mg/kg) and Zn- EDTA (10 mg/kg) lead in the lowest pH values. With respect to plant, dry matter yield and Zn plant concentrations (in the total plant, in leaf and in stem) were determined. Uptaken zinc and percentage of utilized zinc were calculated by these determinations. Extracted zinc by MES reagent in fresh and dry leaf, and chlorophyll content were also determined. The stems were analized to calculate percentage of crude fiber and they were subjected to traction tests to obtain tensile strength, Young´s modulus and elongation to fracture of flax fiber. From the plant study, it was obtained that dry matter yield in soil I was higher than in soil II being the medium values 19,76 and 16,00 g, respectively. The treatments that provided lowest yield were Zn-DTPA-HEDTA-EDTA and Zn- EDTA, both in the high dose. Besides these treatments presented the highest soil and plant concentrations. The uptaken zinc in soil I was higher than in soil II (2,47 and 1,33 mg/pot, respectively). The treatments with biggest percentage of utilized zinc were Zn-DTPA-HEDTA-EDTA and Zn-S,S-EDDS (both for low dose) and the treatment with lowest percentage was Zn-polyhydroxyphenylcarboxilate (10 mg/kg). Soil I presente a higher percentage of utilized Zn (1,70 %) than soil II (1,13 %). Soil I presented a higher chlorophyll content too (2,24 vs. 1,91 mg/g). As for crude fibre, soil II presented highest percentage than soil I (44,92 vs. 41,32 %). Furthermore, all mechanical properties of flax fiber (tensile strength, Young’s modulus and elongation to fracture) were higher in soil II and Zn-EDTA (10 mg/kg) was the treatment with a lightly less value for these three parameters. Higly significant correlations were observed between plant concentration (total concentration zinc in leaf and stem, extracted zinc by MES reagent in fresh and dry leaf) and uptaken zinc with available zinc, easily leachable zinc, as well as with some soil zinc fractions like exchangeable zinc fraction. Crude fibre fraction presented a negative correlation with available zinc, easily leachable zinc and with some soil zinc fractions. Therefore, it is possible to predict the amount of Zn present in plant or its percentage fibre if available zinc or others soil concentrations like concentration of some soil zinc fraction are known.