Metales tóxicos en el grano de trigo: ¿proceden del suelo o del abono?
Las plantas no sólo absorben nutrientes a través de sus raíces, sino también metales tóxicos. Hasta ahora no estaba claro si procedían del suelo o de los fertilizantes aplicados. Bajo la dirección de la UFZ y la Universidad de Duke (EEUU), un equipo de investigación ha examinado los granos de trigo para aclarar la cuestión y, utilizando una firma isotópica especial, ha descubierto que la mayoría de los metales tóxicos proceden del abono mineral. Una combinación de fertilización mineral y orgánica no sólo reduciría el contenido de metales tóxicos, sino que también aumentaría el de metales importantes para la nutrición humana.
Cosecha de cereales en el ensayo de fertilización estática de la estación experimental UFZ Bad Lauchstädt (Sajonia-Anhalt).
André Künzelmann
"Se sabe por estudios de campo y de invernadero que el tipo de fertilización, es decir, mineral u orgánica, influye en el contenido de metales en las plantas alimenticias", 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 no se sabía si los metales absorbidos por las plantas procedían del suelo o directamente de los fertilizantes aplicados". Esto es lo que el equipo de investigación germano-estadounidense quería averiguar con su estudio actual.
Los científicos utilizaron muestras de suelo y granos de trigo procedentes del ensayo de fertilización estática de la estación de investigación UFZ de Bad Lauchstädt. El ensayo de fertilización estática se creó en 1902 y es uno de los ensayos a largo plazo más valiosos del mundo, sobre todo por su larga duración. "Algunos campos de ensayo llevan más de 120 años sin fertilizarse, otros sólo se han fertilizado con abonos minerales o con abonos orgánicos como el estiércol de las granjas vecinas o una mezcla de ambos", explica Marie Muehe. Durante la larga duración del ensayo, las propiedades del suelo han evolucionado de forma muy diferente, por ejemplo el valor del pH o el contenido de materia orgánica. El material de muestra de este ensayo a largo plazo era, por tanto, la base perfecta para los análisis. Además, se dispone de una excelente base de datos, ya que cada año se archivan muestras de suelo y granos de trigo cosechados de todas las parcelas del ensayo.
Para su estudio, los investigadores examinaron más detenidamente las muestras de los últimos 20 años. "Primero determinamos el contenido de cada metal en el suelo, en los granos de trigo cosechados y en los fertilizantes utilizados", explica Aleksandra Pieńkowska, estudiante de doctorado de la UFZ y coautora del estudio. Para averiguar si los metales contenidos en los granos de trigo proceden del suelo o del fertilizante, los investigadores utilizaron un método especial: el llamado método de la firma isotópica del estroncio. Se basa en el hecho de que el elemento químico estroncio (Sr) se presenta en dos formas diferentes -los llamados isótopos-: 87Sr y 86Sr. "Como la proporción de estos dos isótopos es diferente en cada suelo, es básicamente como una huella dactilar", explica Robert Hill, estudiante de doctorado de la Universidad de Duke (Durham, EE.UU.) y coprimer autor del estudio. "Si la proporción en el grano de trigo es la misma que en el suelo en el que creció la planta, se puede concluir que ha absorbido el estroncio del suelo. Sin embargo, si la proporción de isótopos en el grano se corresponde con la del abono, es un claro indicio de que el estroncio entró en el grano a través del abono". Y como se sabe que las plantas absorben el estroncio y el cadmio por vías similares, también se pueden sacar conclusiones para el cadmio.
Por un lado, los resultados muestran que los metales tóxicos presentes en los granos de trigo examinados proceden del abono aplicado y no del suelo. En segundo lugar, el contenido de metales es especialmente elevado en los abonos minerales en comparación con los orgánicos. "Para categorizar estos resultados, es importante saber que nuestras investigaciones se llevaron a cabo en una región con suelos de tierra negra muy fértiles. Estos efectos podrían ser aún más pronunciados en suelos arenosos o ácidos", afirma Alexandra Pieńkowska. Teniendo en cuenta que la fertilización mineral permanente también provoca la acidificación del suelo, las medidas para estabilizar el valor del pH, como el encalado del suelo, cobran aún más importancia.
Sin embargo, no todos los metales contenidos en los abonos minerales son indeseables. El zinc, por ejemplo, es un oligoelemento metálico importante para la nutrición. Pero, ¿puede fomentarse la absorción de zinc en el grano de trigo evitando al mismo tiempo la absorción de metales tóxicos? "Nuestras investigaciones también lo han demostrado: Combinando fertilizantes, fue posible aumentar el contenido de zinc en el grano de trigo sin aumentar el contenido de cadmio", afirma Marie Muehe. "Por tanto, recomendamos la fertilización combinada o alternar la aplicación de abonos minerales y orgánicos. Por un lado, se ahorran costes de fertilizantes y, por otro, el grano es de mayor calidad".
En estudios posteriores, los investigadores quieren investigar cómo se comporta el contenido de metales en los cultivos cuando cambian las condiciones ambientales, por ejemplo debido al cambio climático.
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