Bioavailability of iron in calcareous soils: microbial reduction and nanofertilizer application
Biodisponibilidad de hierro en suelos calcáreos: reducción microbiana y aplicación de nanofertilizantes
Ver/
Autor
Sánchez Alcalá, Inmaculada
Director/es
Campillo, María del Carmen delTorrent, J.
Editor
Universidad de Córdoba, Servicio de PublicacionesFecha
2012Materia
Clorosis férricaAndalucía (España)
Suelos calcáreos
METS:
Mostrar el registro METSPREMIS:
Mostrar el registro PREMISMetadatos
Mostrar el registro completo del ítemResumen
La clorosis férrica es uno de los mayores problemas nutricionales de las plantas cultivadas
en suelos calcáreos, que abundan en las regiones de clima árido y semiárido del mundo. El
pH básico de estos suelos determina que, aunque su contenido total en hierro (Fe) pueda
ser moderadamente elevado, dicho elemento se encuentre en formas poco disponibles para
la planta. En España y otros países del área mediterránea, la clorosis férrica afecta a
cultivos de gran importancia económica como el olivo, la vid y los cítricos.
El primer objetivo general de la tesis era conocer en qué medida la saturación temporal
del suelo, con la consiguiente aparición de condiciones reductoras, y su posterior aireación
afectan a las formas del hierro y su biodisponibilidad. Para ello se hicieron experimentos de
laboratorio y de maceta en un grupo de 24 suelos calcáreos inductores de clorosis férrica del
sur de España. La incubación de suspensiones de suelo en condiciones anaerobias durante
siete semanas mostró que la población microbiana nativa de estos suelos era capaz de
reducir el Fe(III) presente en óxidos de distinta cristalinidad. La movilización del Fe se vio
afectada por el carbono orgánico disuelto y por la concentración total de óxidos. La
incubación, aireación y secado de las muestras dio como resultado un aumento de la
solubilidad de las formas de hierro, rebasándose en muchos casos los niveles críticos de los
habituales ensayos de biodisponibilidad del hierro. Experimentos de maceta con cultivos
sucesivos de cacahuete y garbanzo corroboraron que la saturación temporal del suelo era
eficaz para reducir la incidencia de la clorosis férrica, aunque una segunda saturación no
tuvo efectos en la solubilidad del hierro.
Como segundo objetivo general se planteó el desarrollo de fertilizantes alternativos para
la corrección de la clorosis férrica. En base a consideraciones teóricas y estudios previos, se
seleccionó la siderita (carbonato ferroso) para su estudio en profundidad. La siderita fue
fácilmente sintetizada en el laboratorio en forma de partículas nanométricas de alta
reactividad. Experimentos en maceta con plantas herbáceas (garbanzo, cacahuete y fresa) y
de campo con olivo demostraron que la inyección en el suelo de suspensiones de siderita es
eficaz para prevenir y corregir la clorosis férrica durante períodos prolongados. Esta eficacia
se atribuye a su rápida oxidación a óxidos de hierro de baja cristalinidad. Las características
cristalinas, facilidad de preparación y reacciones de la siderita en el suelo la hacen, además,
ambiental y económicamente atractiva para corregir la clorosis férrica. Iron (Fe) chlorosis is a major nutritional problem in plants grown in calcareous soils, which
abound in arid and semiarid regions of the world. The alkaline pH of these soils reduces the
availability of iron to plants, even if the total iron content of the soil is high. In Spain and other
Mediterranean countries, iron chlorosis has a considerably adverse impact on economically
significant crops including olives, grapes and citrus fruits.
The first general objective of this doctoral work was to determine to what extent seasonal
soil saturation, which promotes reducing conditions, and subsequent aeration affect iron
forms and their bioavailability. To this end, laboratory and pot experiments were carried out
on a group of 24 iron chlorosis-inducing calcareous soils from southern Spain. Incubating soil
suspensions under anaerobic conditions for 7 weeks showed the native microbial population
of the soils to efficiently reduce Fe(III) in oxides of variable crystallinity. Iron mobilization was
affected by dissolved organic carbon and the total concentration of oxides. Incubation,
aeration and drying of the samples increased the solubility of iron to levels often exceeding
the critical values of tests commonly used to assess bioavailable iron. Pot experiments with
successive peanut and chickpea crops confirmed that temporary soil saturation was effective
in reducing the incidence of iron chlorosis, but also that further saturation had no effect on
the solubility of iron.
The second general objective of this work was to develop alternative fertilizers for
correcting iron chlorosis. Based on theoretical considerations and previous studies, siderite
[Fe(II) carbonate] was selected for in-depth study. Siderite was easily synthesized in the
laboratory in the form of highly reactive nanoparticles. Pot experiments with herbaceous
plants (chickpea, peanut and strawberry) and field experiments in olive orchards showed
injection of siderite suspensions into the soil to effectively prevent and correct iron chlorosis
over long periods. The efficiency of siderite is ascribed to its fast oxidation to poorly
crystalline iron oxides. The crystal properties, ease of preparation and reactions of siderite in
soil make it an environmentally and economically attractive choice for alleviating iron
chlorosis.