Acumulación de nutrientes y producción

Importancia de la desnutrición en el mundo Aspectos básicos de la nutrición para la producción de biomasa Suelos tropicales y las exigencias nutricionales de los cultivos Aspectos de la fertilización para atender la nutrición de las plantas Aspectos básicos para optimizar la producción Eficiencia nutricional : producir más con menos

Importancia de la desnutrición en el mundo

Algunos de los principales factores de riesgo de muertes a nivel mundial en el año 2000 Desnutrición ≈ 30 millones de muertes por año (cerca de 1 muerte por segundo) (3600 muertes/h)

Disturbios en los seres humanos por desnutrición Deficiencia de Fe Deficiencia de Zn Deficiencia de Ca Deficiencia vitamina A Deficiencia de Iodo

> 3 billones de personas afectadas Deficiencia global de nutrientes (Fe, I) y vitamina A > 3 billones de personas afectadas (Map from USAID)

Estimación de la población con riesgo de deficiencia de zinc Más de 20% de la población mundial presenta deficiencia en zinc (Brown y Wuehler, 2000)

Existen 51 elementos esenciales para sustentar la vida humana água & Energia (3) Proteinas (aminoacidos) (9) Lipídeos (2) Macro-Minerais (7) Elementos traços (17) Vitaminas (13) Oxigenio Água Carboidratos Histidine Isoleucine Leucine Lysine Methionine Phenylalanine Threonine Tryptophan Valine Acidos linoleicos Na K Ca Mg S P Cl Fe Zn Cu Mn I F Se Mo Co (in B12) B Ni Cr V Si As Li Sn A D E C (Ascorbic acid) B1 (Thiamin) B2 (Riboflavin) B3 (Niacin) B5 (Pantothenic acid) B6 (Pyroxidine) B7/H (Biotin) B9 (Folic acid, folacin) B12 (Cobalamin)

Importancia de la Nutrición de Plantas Alimentos para el Hombre

Importancia de la desnutrición en el mundo El hombre come Plantas (directa o indirectamente), por lo tanto, para alimentarlo hay que satisfacer primero a la planta

Agricultura baja/media tecnología Agricultura Alta tecnología

Aspectos básicos de la nutrición para la producción de biomasa

Conceptos en nutrición de plantas ¿El CONCEPTO? ¿Absorción, transporte y redistribución de los nutrientes? ¿Cuáles son los nutrientes? ¿Sus funciones? ¿Diagnóstico de deficiencias/excesos? Análisis químico Visual

Cuántos? Naturaleza: >100 elementos En la planta: Conceptos en nutrición de plantas Esencial (sin él la planta no vive) Benéfico (aumenta el crecimiento y la producción en situaciones Particulares) Tóxico (no perteneciendo a las categorías anteriores, disminuye el crecimiento y la producción, pudiendo llevar a la muerte) Naturaleza: >100 elementos En la planta: Total:40-50 elementos Cuántos? 16 elementos son esenciales

Conceptos de nutrientes y criterios de esencialidad ¿Cuáles?

Un elemento químico considerado esencial para las plantas Conceptos de nutrientes y criterios de esencialidad ¿Qué es un NUTRIENTE? Un elemento químico considerado esencial para las plantas Criterios de esencialidad (Arnon & Stout, 1939)

Conceptos de nutrientes y criterios de esencialidad El elemento participa de un compuesto o de una reacción química, sin la cual la planta no vive

Las tres funciones que los elementos pueden desempeñar Importancia de los nutrientes en las plantas Grupo prostético Estrutural Activador Las tres funciones que los elementos pueden desempeñar    

Nutriente en < cantidad  Limitante Ley del mínimo Nutriente en < cantidad  Limitante Igual a los demás  cantidad adequada

Plantas vivas: hasta 95% H2O + 5%M.S. (Reichardt, 1985) Composición relativa de los nutrientes en las plantas ¿Cuál es la proporción en que aparecen en las plantas? Plantas vivas: hasta 95% H2O + 5%M.S. (Reichardt, 1985) Aire (CO2) ~ 92%: C (40%)+H(12%)+O(40%) 100% MS ~ 8%: Macro y micronutrientes  

Suelos tropicales y exigencias nutricionales de los cultivos

Suelos tropicales: baja fertilidad ¿Se atiende las exigencias de los cultivos? Suelos tropicales: baja fertilidad

Problemas de Acidez (84%)

Exigencia nutricional total 4 Consumo de fertilizantes2 Acumulación de nutrientes en los cultivos y formación de la cosecha Exigencia nutricional y consumo aparente de fertilizantes (N+P2O5+K2O) de algunos cultivos de Brasil Cultivo Exigencia nutricional total 4 Consumo de fertilizantes2 N+P+K N+P2O5+K2O1 N+P2O5+K2O Soja 3 (2,8 t ha-1) 90(54)+7+38 152 (97) 145 Caña de azúcar (73,0 t ha-1) 73+9,7+76 186 206 Citrus (26 t ha-1) (fruta fresca) 66,5+8,3+52 192 122 Maíz (3,7 t ha-1) 176+32+149 430 110 Arroz (3,2 t ha-1) 82+8+47 157 77 Poroto (1 t ha-1) 102+9+93 235 31 Mandioca (16,6 mil plantas) 187+15+98 339 8 Obs. 1 Px2,29136 = P2O5; Kx1,20458 = K2O; 2 ANDA (1999); 3 en la soja, se estima que el 60% de la exigencia en N proviene de la fijación biológica, y el restante del suelo (54 kg ha-1 de N); 4 La necesidad de fertilización es mayor que la exigencia nutricional porque existen pérdidas de nutrientes en el suelo, en promedio para N, P y K é de 50, 70 y 30%, respectivamente.    

Aspectos de la fertilización para atender de la nutrición de las plantas

NUTRICIÓN FERTILIZACIÓN Fertilizantes FERTILIDAD DEL SUELO

Planta suelo “f” Nutrición de Plantas & Fertilización Fertilización (Exigencia de la Planta – Cant. del suelo) x “f” NUTRICIÓN DE PLANTAS Análisis químico FERTILIDAD del SUELO Análisis químico Planta ¿Cuál? ¿Cuánto? ¿Cómo? ¿Cuándo? suelo Fertilizantes “f”

Factores que causan pérdidas Nutrición de Plantas & Fertilización “f” Factores que causan pérdidas FERTILIZANTE LLUVIA ABSORCIÓN VOLATILIZACIÓN UREA (NH3) SUELO FIJACIÓN H2PO4- EROSIÓN N = P = K LIXIVIACIÓN NO3- > K+ ´f´ N: 40-50% ;P: 70-80%; K: 30%

Caña de azúcar FERTILIZANTE - kg/ha TALLOS - t/ha 21 países BR

Aspectos básicos para optimizar la producción

6CO2 + 6H2O -> 6O2 + C6H12O6 PRODUCCIÓN SUSTENTADA Fotossíntese Nutrición de Plantas Fotossíntese PRODUCCIÓN SUSTENTADA 6CO2 + 6H2O -> 6O2 + C6H12O6 CO2 O2 Produzir alimentos, fibra e energia para a população crescente, de maneira sustentável é o grande desafio do século que iniciamos. Respeito ao ambiente, através da integração de todos os fatores de produção, incorporando novas tecnologias também revolucionárias, como o cultivo mínimo, a semeadura direta, como vem acontecendo no cerrado brasileiro. Norman Bourlag, pai de revolução verde, e pelo seu trabalho recebeu o prêmio Nobel da Paz em 1970, visitando o Brasil e a ESALQ no ano de 2002, visitou o cerrado e lá disse: aqui está ocorrendo a revolução duplamente verde. Penso que ainda há muito o que se deve fazer para que a agricultura seja sustentável, mas estamos a caminho. Para que a população crescente possa comer, é necessário produzir. E para que possamos comer, há necessidade que as plantas comam antes. Lembro aqui as palavras do biólogo Paul Ehrlich da Universidade de Stanford (Claifórina - USA) em entrevista ao jornalista Marcelo Leite (Folha do S. Paulo, em 2 de Julho de 1999, Caderno especial, Ano 200 água, comida e energia: Cultivar comida é a mais importante atividade humana. nutrientes O2 CO2 H2O

Conceptos de nutrientes y criterios de esencialidad Apenas ~5% del total de radiación solar es aprovechada por la fotosíntesis

Los nutrientes son importantes para aumentar la cosecha. Sólo eso no basta, es preciso que la producción se optimice ¿Por qué? ¿Cómo? O gráfico mostra de maneira bem clara que o aumento da população vem sendo acompanhado pelo aumento de produtividade de grãos. Do ponto de vista da nutrição de plantas, o aumento de produtividade de grãos é a conseqüência do aumento de disponibilidade de nutrientes para as plantas. Volto a afirmar, as plantas necessitam comer para poder serem alimentos. É olhar a produción de alimento com os olhos da nutrição mineral de plantas. Com a reservas do solo é possível obter apenas aproximadamente 1 t/ha, com o uso de adubos orgânicos, cuja disponibilidade é pequena, pode-se produzir mais quase meia t por ha, entretanto somente o uso de fertilizantes é que a produtividade pode acompanhar o crescente aumento da população.

¿Por qué optimizar la cosecha? granos - t/ha POBLACIÖN datos actuales proyección bilhões POBLACIÖN Granos - t/ha fertilizantes Fertilizantes orgánicos suelo - reservas O gráfico mostra de maneira bem clara que o aumento da população vem sendo acompanhado pelo aumento de produtividade de grãos. Do ponto de vista da nutrição de plantas, o aumento de produtividade de grãos é a conseqüência do aumento de disponibilidade de nutrientes para as plantas. Volto a afirmar, as plantas necessitam comer para poder serem alimentos. É olhar a produção de alimento com os olhos da nutrição mineral de plantas. Com a reservas do solo é possível obter apenas aproximadamente 1 t/ha, com o uso de adubos orgânicos, cuja disponibilidade é pequena, pode-se produzir mais quase meia t por ha, entretanto somente o uso de fertilizantes é que a produtividade pode acompanhar o crescente aumento da população. Tendencia global de aumento poblacional, productividad de granos y origen de los nutrientes vegetales

Desafio de la Agricultura en el futuro ~ próximos 50 años ¿Por qué optimizar la cosecha? Desafio de la Agricultura en el futuro ~ próximos 50 años Población Mundial: Alta (~10 bi) ~ Doblar la producción de alimentos y aumentar la calidad Reservas de fertilizantes finitas

Concientizar a la humanidad: de que no existe alimento gratis ¿Cómo optimizar a producción de forma sustentable? Concientizar a la humanidad: de que no existe alimento gratis Reciclar los nutrientes Mejorar la calidad del alimento

Es preciso mejorar la calidad del alimento Tendencias históricas de hierro y zinc en granos de variedades de trigo duro de invierno en los E.U.A. (1873 a 2000) (Garvin et al., J. Sci. Food Agr. 2006)

Eficiencia nutrional: producir más com menos

Composición relativa de los nutrientes nas plantas Extracción total (parte aérea) y exportación por la cosecha (granos) de cultivos comerciales    

¿Cómo optimizar la producción de forma sustentable? Cosechar más con menos, respetando el ambiente y las personas: eficiencia nutricional

Eficiencia nutricional óptima: ¿Cómo optimizar? Eficiencia nutricional óptima: Alta productividad con óptimas prácticas agrícolas Dosis adecuada Época adecuada Interacción entre nutrientes adecuada

Marcha de absorción de N, P y K en maíz Acumulación de nutrientes en los cultivos y composición de la producción Época de aplicación adecuada: el patrón de extracción de los nutrientes varia c/ciclo Marcha de absorción de N, P y K en maíz    

El patrón de extracción de los nutrientes varia c/ciclo Acumulación de nutrientes en los cultivos y composición de la producción El patrón de extracción de los nutrientes varia c/ciclo Marcha de absorción de N, P y K en maíz    

¿Cómo optimizar? Es preciso aumentar el aprovechamiento del nutriente en la planta y convertir más en producto agrícola de interés y con calidad, teniendo una eficiencia nutricional satisfactoria

Contacto ion-raíz Absorción Pérdidas Baja Producción Alta Eficiencia Alta Producción Baja Eficiencia Contacto ion-raíz Absorción Pérdidas Spolidorio (1999)

Optimizar el índice de cosecha

ÍC varía con la especie Índice de cosecha (CCOL) y tenor de humedad (UM) de la parte cosechada de variedades altamente productivas Cultura Produto CCOL UM (%) Abacaxi Fruto 0,55 80 Feijão Grão 0,30 10 Algodão Fibra 0,10 - Girassol 0,25 13 Amendoim 15 Milho 0,40 Arroz 0,45 17 Soja 0,35 8 Cana Colmo 0,75 Sorgo

Esquema ilustrativo de la acumulación de M. S Esquema ilustrativo de la acumulación de M.S. en diversos órganos de dos híbridos de trigo y exigencia de N.

Eficiencia especies/cultivares/genotipos Aprovechamiento de nutrientes

Eficiencias Absorción - Translocación - Utilización (contenido total del nutriente en la planta)/(matéria seca de raíces) ((contenido del nutriente en la parte aérea)/(contenido total del nutriente en la planta)) x 100 (matéria seca total producida)2/(contenido total del nutriente en la planta)

Eficiencia - Agronómica (producción de granos por unidad de nutriente aplicada al suelo)

Exportación relativa de nutrientes a través de los granos producidos (kg t-1): N acumulado en los granos/materia seca de los granos; (2) Sugiere la exigencia nutricional (total) por área de cultivo para el respectivo nivel de productividad; (3) Sugiere la exigencia nutricional relativa de N del cultivo para producir una tonelada de producto comercial (granos/ejes); obtenido por la fórmula: N acumulado en la planta (parte vegetativa+reproductiva)/materia seca del producto comercial.

EJERCICIOS 01- Eficiencia NUTRICIONAL 1- ¿Qué cultivo presenta la mayor exigencia nutricional y exportación de nitrógeno? 2- ¿Cuál es la implicancia práctica de las tasas de exportación de nutrientes de los cultivos?    

Respuestas: 1-Exigencia total Mayor: poroto Menor: algodón 2-Poroto Cuanto más se exporta, mayor agotamiento del suelo para un nutriente dado con la cosecha y, por lo tanto, de debe hacer la mayor reposición del nutriente vía fertilización para el cultivo subsiguiente    

EXERCICIOS 01- Eficiencia NUTRICIONAL 3- Haga el cálculo de los índices de eficiencia de absorción, transporte y uso del N de los híbridos A y B. Indique el cultivo más eficiente en cada índice nutricional para N. Materia seca Tenor de N Acumulación de N Parte aérea Raíz Planta entera Raiz Planta enteia g por planta g kg-1 Híbrido A 2000 1000 3000 20 10 40 50 Híbrido B 500 30    

Materia seca Tenor de N Acumulación de N Parte aérea Raíz Planta entera Raiz Planta enteia g por planta g kg-1 Híbrido A 2000 1000 3000 20 10 40 50 Híbrido B 500 30 a) Eficiencia de absorción = (contenido total del nutriente en la planta)/(materia seca de raíces); Híbrido A: 50/1000 = 0,05 g Híbrido B: 30/500 = 0,06 g b) Eficiencia de traslocación = ((contenido del nutriente en la parte aérea)/(contenido total del nutriente en la planta)) 100 Híbrido A: (40/50)x100 = 80,0% Híbrido B: (20/30)x100 = 66,6%    

Materia seca Tenor de N Acumulación de N Parte aérea Raíz Planta entera Raiz Planta enteia g por planta g kg-1 Híbrido A 2000 1000 3000 20 10 40 50 Híbrido B 500 30 c) eficiencia de utilización = (materia seca total producida)2/(contenido total del nutriente en la planta) Híbrido A: (3000)2/50= 180.000,0 Híbrido B: (1000)2/30= 33.333,3 La eficiencia de uso del N y el índice más importante para explicar la mayor producción de materia seca del híbrido A.    

¡Nutrición tomada en serio! Importancia de los nutrientes en las plantas DESAFIO NUTRICIONAL ¡Nutrición tomada en serio! Naranjal A:70 ton/ha Naranjal B:10 ton/ha Mayor producción sustentable: optimizar la producción de alimentos, fibras y energía con eficiencia satisfactoria y con mayor beneficio para el ambiente y que sea socialmente justo