10.2: Relaciones entre plantas y suelos
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Procesos Naturales
El suelo juega un papel clave en el crecimiento de las plantas. Los aspectos beneficiosos para las plantas incluyen proporcionar soporte físico, calor, agua, nutrientes y oxígeno. El calor, la luz y el oxígeno también son obtenidos por la atmósfera, pero las raíces de muchas plantas también requieren oxígeno. Los nutrientes elementales, disueltos en solución de agua del suelo, se derivan de minerales del suelo y material orgánico (ver Figura a continuación).
Figura\(\PageIndex{1}\): Ciclo de nutrimentos suelo-planta. La figura ilustra la captación de nutrientes por las plantas en el ecosistema del suelo forestal. Fuente: Servicio Geológico de Estados Unidos.
Las plantas obtienen principalmente nutrientes a partir de soluciones de suelo disueltas. Aunque muchos aspectos del suelo son beneficiosos para las plantas, niveles excesivamente altos de metales traza (ya sea de origen natural o agregado antropogénicamente) o herbicidas aplicados pueden ser tóxicos para algunas plantas.
La relación de sólidos/agua/aire en el suelo también es de vital importancia para las plantas para los niveles adecuados de oxigenación y disponibilidad de agua. Demasiada porosidad con el espacio aéreo, como en suelos arenosos o gravosos, puede generar menos agua disponible para las plantas, especialmente durante las estaciones secas cuando el nivel freático es bajo. Demasiada agua, en regiones mal drenadas, puede conducir a condiciones anóxicas en el suelo, lo que puede ser tóxico para algunas plantas. La vegetación hidrofítica puede manejar condiciones anóxicas y, por lo tanto, es adecuada para suelos poco drenados en áreas de humedales.
Absorción de nutrientes por plantas
Varios elementos obtenidos del suelo se consideran esenciales para el crecimiento de las plantas. Macronutrientes, incluyendo C, H, O, N, P, K, Ca, Mg y S, son necesarios por las plantas en cantidades significativas. C, H y O se obtienen principalmente de la atmósfera o del agua de lluvia. Estos tres elementos son los principales componentes de la mayoría de los compuestos orgánicos, como proteínas, lípidos, carbohidratos y ácidos nucleicos. El oxígeno generalmente sirve como aceptor de electrones y es requerido por las raíces de muchas plantas. Los otros seis elementos (N, P, K, Ca, Mg y S) se obtienen por las raíces de las plantas del suelo y se utilizan de diversas maneras para la síntesis de proteínas, síntesis de clorofila, transferencia de energía, división celular, reacciones enzimáticas y regulación osmótica o iónica.
Los micronutrientes son elementos esenciales que solo se necesitan en pequeñas cantidades, pero que aún pueden ser limitantes para el crecimiento de las plantas ya que estos nutrientes no son tan abundantes en la naturaleza. Los micronutrientes incluyen hierro (Fe), manganeso (Mn), boro (B), molibdeno (Mo), cloro (Cl), zinc (Zn) y cobre (Cu). Hay algunos otros elementos que tienden a ayudar al crecimiento de las plantas pero que no son absolutamente esenciales.
Los micronutrientes y macronutrientes son deseables en concentraciones particulares y pueden ser perjudiciales para el crecimiento de las plantas cuando las concentraciones en la solución del suelo son demasiado bajas (limitantes) o demasiado altas (toxicidad). Los nutrientes elementales son útiles para las plantas solo si están en forma extraíble en soluciones de suelo, como un catión intercambiable, en lugar de en un grano mineral sólido. Como los nutrientes se consumen en el microambiente que rodea las raíces de una planta, la reposición de nutrientes en la solución del suelo depende de tres aspectos: (a) la tasa de disolución/alteración de los minerales del suelo en constituyentes elementales, (b) la tasa de liberación de nutrientes unidos orgánicamente, y (c) la tasa de difusión de nutrientes a través de la solución del suelo al área de absorción radicular.
Muchos nutrientes se mueven a través del suelo y hacia el sistema radicular como resultado de gradientes de concentración, moviéndose por difusión de concentraciones altas a bajas. Sin embargo, algunos nutrientes son absorbidos selectivamente por las membranas radiculares, de tal manera que las concentraciones elementales de soluciones dentro de las plantas pueden diferir de las de las soluciones del suelo. La mayoría de los nutrientes existen como cationes intercambiables que son adquiridos por las raíces de la solución del suelo, en lugar de las superficies minerales o de partículas. Los procesos químicos inorgánicos y los procesos orgánicos, como la acción de los microorganismos del suelo, pueden ayudar a liberar nutrientes elementales de los granos minerales al ambiente del suelo.