La fitotoxicidad describe cualquier efecto adverso sobre el crecimiento, la fisiología o el metabolismo de las plantas causado por una sustancia química , como altos niveles de fertilizantes, herbicidas, metales pesados o nanopartículas . [1] Los efectos fitotóxicos generales incluyen el metabolismo alterado de las plantas, la inhibición del crecimiento o la muerte de las plantas. [2] Los cambios en el metabolismo y el crecimiento de las plantas son el resultado de un funcionamiento fisiológico alterado, incluida la inhibición de la fotosíntesis , la absorción de agua y nutrientes, la división celular o la germinación de las semillas . [1]
Las altas concentraciones de sales minerales en solución dentro del medio de cultivo de las plantas pueden resultar en fitotoxicidad, comúnmente causada por la aplicación excesiva de fertilizantes . [3] Por ejemplo, la urea se utiliza en la agricultura como fertilizante nitrogenado. Sin embargo, si se aplica demasiado, los efectos fitotóxicos pueden resultar de la toxicidad de la urea directamente o de la producción de amoníaco a partir de la hidrólisis de la urea. [3] Los fertilizantes orgánicos, como el compost , también tienen el potencial de ser fitotóxicos si no están suficientemente humificados , ya que los productos intermedios de este proceso son perjudiciales para el crecimiento de las plantas. [4]
Los herbicidas están diseñados y se utilizan para controlar plantas no deseadas, como las malezas agrícolas. Sin embargo, el uso de herbicidas puede causar efectos fitotóxicos en plantas no deseadas a través de la deriva de la pulverización arrastrada por el viento o por el uso de material contaminado con herbicidas (como paja o estiércol) que se aplica al suelo. [5] Los herbicidas también pueden causar fitotoxicidad en los cultivos si se aplican de forma incorrecta, en la etapa incorrecta del crecimiento del cultivo o en exceso. [1] Los efectos fitotóxicos de los herbicidas son un tema de estudio importante en el campo de la ecotoxicología .
Los metales pesados son compuestos metálicos de alta densidad que son venenosos para las plantas en bajas concentraciones, aunque la toxicidad depende de la especie de planta, el metal específico y su forma química, y las propiedades del suelo. [2] Los metales pesados más relevantes que contribuyen a la fitotoxicidad en los cultivos son plata (Ag), arsénico (As), cadmio (Cd), cobalto (Co), cromo (Cr), hierro (Fe), níquel (Ni), plomo (Pb) y zinc (Zn). De estos, Co, Cu, Fe, Ni y Zn son oligoelementos necesarios en pequeñas cantidades para las reacciones enzimáticas y redox esenciales en el desarrollo de las plantas. [2] Sin embargo, más allá de cierto umbral se vuelven tóxicos. Los otros metales pesados enumerados se consideran tóxicos en cualquier concentración y pueden bioacumularse , lo que representa un peligro para la salud de los humanos si se consumen. [6]
La contaminación por metales pesados se produce tanto por fuentes naturales como antropogénicas. La fuente natural más notable de metales pesados son los afloramientos rocosos, aunque las erupciones volcánicas pueden liberar grandes cantidades de material tóxico. [2] Las fuentes antropogénicas importantes incluyen las operaciones de minería y fundición y la aplicación de fertilizantes orgánicos e inorgánicos. [2]
La nanotecnología es una industria en rápido crecimiento con muchas aplicaciones, entre ellas la administración de fármacos , la biomedicina y la electrónica. [7] Como resultado, las nanopartículas fabricadas, con tamaños inferiores a 100 nm, se liberan al medio ambiente. [8] La absorción y bioacumulación de estas nanopartículas por las plantas puede provocar una mejora del crecimiento de las plantas o efectos fitotóxicos, según la especie de planta y la concentración de nanopartículas. [8]