Síntesis y evaluación de eficiencia de nanofertilizantes fuente de fósforo.

Abstract

En esta investigación se realizó la síntesis de nanopartículas cargadas con P y K a partir de fosfato de potasio monobásico (KH2PO4) con polímeros naturales (gelatina tipo B, gelatina tipo A y alginato de sodio), en un equipo Nano Spray Dryer B-90. Tanto con la gelatina tipo B como con el tipo A se obtuvieron partículas cuasi esféricas con tamaño promedio de 682 y 865 nm, respectivamente; con el alginato de sodio, las nanopartículas resultantes tuvieron mejor forma (esférica) y menor tamaño (600 nm). Entre el KH2PO4 y el alginato se muestra una interacción en los puentes de hidrógeno entre los grupos carboxílicos del carbohidrato y los grupos OH– del anión H2PO4–, mientras que la gelatina se encuentra interaccionando con los grupos OH– y con el anión H2PO4–. Se determinó el tiempo de liberación de P y K en agua destilada. La liberación de P y K en las nanopartículas con gelatina tipo A fue creciente y constante después de 24 y 72 h, respectivamente. La adición de tripsina en las soluciones en agua destilada de las nanopartículas recubiertas con gelatina tipo A aumentó tres veces la concentración de P en solución, mientras que la de K fue 2.6 veces más alta. La adición de α-amilasa a soluciones en agua de nanopartículas de alginato de sodio, aumentó las concentraciones de P y de K en solución cerca de 1.3 y 1.1 veces, respectivamente. Las nanopartículas cargadas con KH2PO4 que mostraron un menor tamaño y mejor formación esférica fueron las cubiertas con alginato de sodio; mientras que las cubiertas con gelatina A mostraron mayor uniformidad en cuanto a forma y tamaño. En un segundo ensayo se evaluó la eficiencia de las nanopartículas cargadas con KH2PO4 y cubiertas con gelatina tipo A como fuente de P, en el crecimiento, absorción y acumulación de macronutrimentos y parámetros relacionados con fotosíntesis en plantas de arroz (Oryza sativa L. ssp. indica) cv. Morelos A-2010, bajo condiciones de invernadero. Se trataron las plantas durante 14 días con concentraciones de P del 50 y 100% de las establecidas en la solución Yoshida, a partir de KH2PO4, nano-KH2PO4 y nano-KH2PO4 con adición de tripsina; adicionalmente se tuvieron dos testigos (agua destilada y el polímero gelatina tipo A). Las soluciones fueron renovadas cada 7 d. Se observó que las plantas de arroz tuvieron una absorción diferencial de P en función de la fuente de éste. El P suministrado a partir de KH2PO4 tuvo una tasa de absorción más alta que el P ofertado a partir de nano-KH2PO4, solo o con tripsina. Sin embargo, la oferta de P como nano-KH2PO4 promovió una mayor eficiencia fisiológica del vástago y la raíz para P, lo que se tradujo en su mayor acumulación en estos órganos. La concentración de P en vástago de P, así como su acumulación en vástago y raíces se relacionó positivamente con la tasa fotosintética. Asimismo, el tratamiento con nano-KH2PO4 incrementó la eficiencia instantánea del uso del agua en las plantas de arroz. _______________ SYNTHESIS AND EVALUATION OF THE EFFICIENCY OF NANOFERTILIZERS SOURCE OF PHOSPHORUS. ABSTRACT: In this research the synthesis of nanoparticles loaded with P and K from monobasic potassium phosphate (KH2PO4) with natural polymers (gelatin type B, gelatin type A and sodium alginate) was carried out with the help of a Nano Spray Dryer B-90. With gelatin type B and type A, quasi spherical particles with an average size of 682 and 865 nm respectively were obtained; With sodium alginate, the resulting nanoparticles had better shape (spherical) and smaller size (600 nm). Between the KH2PO4 and the alginate an interaction is shown in the hydrogen bonds among the carboxylic groups of the carbohydrate and the OH- groups of the anion H2PO4-, while the gelatin is interacting with the OH- groups and with the anion H2PO4-. The time of release of P and K in distilled water was determined. The release of P and K in the nanoparticles with gelatin type A was increasing and constant after 24 and 72 h, respectively. The addition of trypsin in the solutions in distilled water of the nanoparticles coated with gelatin type A, increased three times the concentration of P in solution, while that of K rose 2.6 times. The addition of α-amylase to water solutions of sodium alginate nanoparticles increased the P and K concentrations in solution by about 1.3 and 1.1 times, respectively. The nanoparticles loaded with KH2PO4 that showed a smaller size and better spherical formation were those coated with sodium alginate; while those coated with gelatin type A showed greater uniformity in shape and size. A second assay evaluated the efficiency of KH2PO4-loaded nanoparticles coated with gelatin type A as a source of P on the growth, uptake and accumulation of macronutrients and parameters related to photosynthesis in rice plants (Oryza sativa L. ssp. indica) cv. Morelos A-2010, under greenhouse conditions. Plants were treated for 14 days at concentrations of 50 and 100% of those established in the Yoshida nutrient solution, from KH2PO4, nano-KH2PO4 and nano-KH2PO4 with addition of trypsin. Additionally two controls (distilled water and gelatin type A polymer) were included. The nutrient solutions were renewed every 7 d. It was observed that rice plants exhibited a differential absorption of P depending on the source of this one. The P supplied from KH2PO4 has a higher absorption rate than the P provided from nano-KH2PO4, alone or with trypsin. However, the supply of P as nano-KH2PO4 promoted greater physiological efficiency of the stem and root for P, which translates into its greater accumulation in these organs. The concentration of P in stem of P, as well as its accumulation in stem and roots was positively related to the photosynthetic rate. Also, the treatment with nano-KH2PO4 increased the instantaneous efficiency water use in the rice plants.