La toxicidad por aluminio en las plantas

El aluminio es un elemento metálico con una valencia de +3. Es el tercer elemento más abundante en la corteza terrestre. A pesar de que el aluminio no es un nutriente esencial, tiene una importancia agronómica ya que se considera tóxico para las plantas.  Se descubrió que el aluminio es el factor más limitante de los rendimientos de los cultivos en suelos ácidos. Sin embargo, hay alguna evidencia de que el aluminio también tiene algunos efectos beneficiosos.

El aluminio está presente en el suelo en varias formas, principalmente en formas minerales como aluminosilicatos (por ejemplo, feldespatos y caolinita) y óxidos de aluminio (por ejemplo, gibbsita). Se libera de los minerales primarios durante la meteorización y precipita como minerales secundarios. Debido a su carga positiva, el aluminio se une a las partículas del suelo, particularmente a las partículas de arcilla (el complejo de intercambio) y de la materia orgánica.

El aluminio se vuelve soluble en los suelos ácidos. Por lo tanto, a un pH por debajo de 5,5, su concentración en la solución del suelo aumenta. Su forma predominante y más tóxica en la solución de suelo es Al(H₂O)₆³⁺_,comúnmente conocida como Al³⁺. Los suelos tropicales y los suelos forestales suelen ser ácidos y, por lo tanto,  tienen una alta concentración de aluminio soluble.

Parte del aluminio en el suelo puede unirse a diferentes ligandos en la solución del suelo y se vuelve menos tóxico.

La toxicidad por aluminio en las plantas

Una concentración de aluminio de 2-5 ppm se considera tóxica para muchas plantas. El efecto de la toxicidad por aluminio se expresa inicialmente en el sistema radicular, donde se absorbe el aluminio.  El aluminio reduce la división celular en las raíces y, por lo tanto, inhibe el alargamiento de la raíz. Las puntas de las raíces se deforman y se vuelven crujientes. Además, el aluminio inhibe las enzimas responsables de la deposición de azúcares en las paredes celulares,  reduce  la formación y transferencia de citoquinina, reduce la formación de ADN y cambia la estructura y función de las membranas celulares.

Este cambio en la membrana celular restringe la absorción y el transporte de agua y nutrientes.   Por lo tanto, la toxicidad por aluminio podría inducir desequilibrios nutricionales y restringir la absorción de nutrientes como calcio, magnesio, fósforo,  potasio, manganeso, hierro y zinc.

Los síntomas de toxicidad por aluminio en las hojas y tallos pueden incluir retraso en el crecimiento, necrosis de las puntas de las hojas, hojas pequeñas y oscuras y morado de los tallos. Los síntomas de la deficiencia de calcio también pueden ocurrir e incluyen hojas jóvenes rizadas y la muerte de los puntos de crecimiento.

La tolerancia de las plantas a la toxicidad por aluminio

La investigación realizada sobre la tolerancia de las plantas a la toxicidad por aluminio ha demostrado que algunas especies de plantas han desarrollado resistencia a la toxicidad por aluminio y pueden excluir el aluminio de sus puntas de raíz. En este mecanismo, las plantas liberan ácidos orgánicos, principalmente citrato, malato y oxalato, para neutralizar el efecto tóxico del aluminio. Estos ácidos orgánicos forman complejos no tóxicos con el aluminio. El citrato y el malato existen en todas las células vegetales, ya que son responsables del ciclo respiratorio mitocondrial. El oxalato es un componente celular predominante asociado con el equilibrio iónico, la regulación de Ca²⁺ y la desintoxicación de metales.

Algunas especies de cultivos tolerantes pueden absorber nutrientes, como Ca y P, de manera más eficiente que las especies no tolerantes.

Además, hay alguna evidencia de que pequeñas concentraciones de aluminio pueden desempeñar un papel positivo en el desarrollo de algunos cultivos. Sin embargo, todavía falta información detallada sobre esta suposición.

Maíz resistente a la toxicidad por aluminio y maíz no resistente. Fuente: La universidad Cornell

Cuadro 1: Tolerancia de varios cultivos a la toxicidad por aluminio

Cómo evitar la toxicidad por aluminio

Los efectos de la toxicidad por aluminio pueden ser aliviados por varias prácticas:

• Elevar el pH del suelo: la aplicación de cal agrícola y otras enmiendas de encalado puede mejorar el pH del suelo a lo largo del tiempo. Sin embargo, elevar el pH de los suelos con ácidos puede llevar años y puede no ser económico.
• Cultivo de especies de cultivos que son más tolerantes a la toxicidad por aluminio.
• Se encontró que la aplicación de nutrientes minerales, como calcio, magnesio, azufre, fósforo, boro y silicio alivia la toxicidad por aluminio.
• La aplicación de biofertilizantes, como hongos micorrícicos y bacterias promotoras de plantas.