Las plantas absorben no solo nutrientes, sino también metales tóxicos como el cadmio a través de sus raíces. Anteriormente no se sabía con certeza si estos metales tóxicos provenían del suelo o de los fertilizantes aplicados.
por la Asociación Helmholtz de Centros de Investigación Alemanes
Bajo la dirección del Centro Helmholtz de Investigación Ambiental (UFZ) y la Universidad de Duke en Durham, Carolina del Norte, un equipo de investigación ha examinado granos de trigo para aclarar esta cuestión.
Utilizando una firma isotópica especial, descubrieron que la mayoría de los metales tóxicos provienen del fertilizante mineral. Una combinación de fertilización mineral y orgánica no solo reduciría la concentración de metales tóxicos, sino que también aumentaría la de metales importantes para la nutrición humana. Los investigadores llegaron a esta conclusión en su estudio publicado en Environment International .
«A partir de estudios de campo e invernadero, se sabe que el tipo de fertilización —mineral u orgánica— influye en la concentración de metales en los cultivos», afirma la Prof. Dra. Marie Muehe, jefa del grupo de trabajo de Biogeoquímica Vegetal de la UFZ y codirectora del estudio. «Sin embargo, hasta ahora se desconocía si los metales absorbidos por las plantas provenían del suelo o directamente de los fertilizantes». Esto es lo que el equipo de investigación germano-estadounidense pretendía averiguar con su estudio actual.
Los científicos utilizaron muestras de suelo y granos de trigo del experimento de fertilización estática en la estación de investigación UFZ en Bad Lauchstädt. Este experimento, establecido en 1902, es uno de los experimentos a largo plazo más valiosos del mundo, en gran parte debido a su excepcional duración.
«Algunas parcelas no han sido fertilizadas durante más de 120 años, mientras que otras han sido fertilizadas solo con fertilizante mineral, solo fertilizante orgánico (como estiércol de granjas vecinas) o una mezcla de ambos», dice Muehe.
Experimento a largo plazo y análisis de muestras
A lo largo del ensayo, las propiedades del suelo (p. ej., el valor de pH o el contenido de materia orgánica) han variado considerablemente. Por lo tanto, el material de muestra de este ensayo a largo plazo fue la base ideal para los análisis. Dado que las muestras de suelo y los granos de trigo cosechados de todas las parcelas del ensayo se archivan anualmente, contamos con una excelente base de datos.
Para su estudio, los investigadores analizaron con mayor detalle muestras de los últimos 20 años. «Primero, determinamos el contenido de metales en el suelo, en los granos de trigo cosechados y en los fertilizantes utilizados», explica Aleksandra Pieńkowska, doctoranda de la UFZ y coautora principal del estudio.
Para determinar si los metales contenidos en los granos de trigo provienen del suelo o del fertilizante, los investigadores utilizaron el método de la firma isotópica del estroncio , que se basa en el hecho de que el elemento químico estroncio (Sr) se presenta en dos isótopos diferentes, 87Sr y 86Sr .
«Dado que la proporción de estos dos isótopos difiere en cada tipo de suelo, es esencialmente una huella digital», explica Robert Hill, candidato a doctorado en la Universidad de Duke y coautor principal del estudio.
Si la proporción en el grano de trigo es la misma que en el suelo donde creció la planta, se puede concluir que esta absorbió el estroncio del suelo. Sin embargo, si la proporción de isótopos en el grano coincide con la del fertilizante, esto indica claramente que el estroncio llegó al grano a través del fertilizante.
Y como se sabe que las plantas absorben estroncio y cadmio a través de vías similares, también se pueden sacar conclusiones sobre el cadmio.
Hallazgos sobre el origen de los metales y recomendaciones
Los resultados muestran que los metales tóxicos presentes en los granos de trigo analizados provienen del fertilizante y no del suelo. Además, el contenido de metales es particularmente alto cuando se utiliza fertilización mineral en lugar de orgánica.
Para interpretar estos resultados, es importante tener en cuenta que nuestras investigaciones se llevaron a cabo en una región con suelos chernozem muy fértiles. Estos efectos podrían ser aún más evidentes en suelos arenosos o ácidos, afirma Pieńkowska.
Dado que la fertilización mineral a largo plazo también conduce a la acidificación del suelo, las medidas para estabilizar los niveles de pH (por ejemplo, el encalado) se vuelven aún más importantes».
Sin embargo, no todos los metales presentes en los fertilizantes minerales son indeseables. Por ejemplo, el zinc es un oligoelemento metálico importante para la nutrición. Pero ¿se puede promover la absorción de zinc en el grano de trigo y, al mismo tiempo, prevenir la absorción de metales tóxicos?
«Nuestras investigaciones también han demostrado que, al combinar los fertilizantes, fue posible aumentar la concentración de zinc en el grano de trigo sin aumentar la de cadmio», afirma Muehe. «Por lo tanto, recomendamos la fertilización combinada o la aplicación alternada de fertilizantes minerales y orgánicos. Esto no solo reduce los costos de los fertilizantes, sino que también mejora la calidad del grano».
En estudios posteriores, los investigadores pretenden examinar cómo los niveles de metales en los cultivos responden a las condiciones ambientales cambiantes, incluidas aquellas impulsadas por el cambio climático.
Más información: Robert C. Hill et al., Impactos de la fertilización en la transferencia de metal(oides) del suelo al trigo en un experimento de fertilización a largo plazo, utilizando isótopos 87Sr / 86Sr como trazadores de metal(oides), Environment International (2025). DOI: 10.1016/j.envint.2025.109851
