NUTRICIÓN VEGETAL Dra. Mónica Beatriz López Hernández

Presentación del tema: "NUTRICIÓN VEGETAL Dra. Mónica Beatriz López Hernández"— Transcripción de la presentación:

1 NUTRICIÓN VEGETAL Dra. Mónica Beatriz López Hernández 2018 1

2 DEFINICIÓN El estudio de cómo las plantas absorben y asimilan los iones inorgánicos se denomina nutrición mineral. La producción de un cultivo depende, en gran medida, de la fertilización. Dra. Mónica B. López Hernández 2 UNIDAD 1.- INTRODUCCIÓN/CONCEPTOS BÁSICOS

3 Dra. Mónica B. López Hernández3 EJERCICIO EN CLASE: EN UN DIAGRAMA O MAPA COGNITIVO DE CAJAS DESCRIBIR LA RELACIÓN DE LA NUTRICIÓN VEGETAL CON OTRAS CIENCIAS O DISCÍPLINAS.

4 RELACIÓN CON OTRAS DISCÍPLINAS Como ciencia, la nutrición vegetal es una especialidad dentro de la fisiología vegetal, donde el estudio de las funciones bioquímicas y metabólicas de los elementos químicos une la nutrición con otros aspectos de la fisiología, la bioquímica y la biología molecular. A su vez, las interacciones de las raíces de las plantas con su ambiente une la nutrición con la ecología. Dra. Mónica B. López Hernández4

5 5 Fisiología vegetal La nutrición vegetal constituye un proceso del funcionamiento vital de las plantas botánica También se relaciona por la diversidad anatomía y taxonomía de las plantas biología Son ciencias que estudian sus características y propiedades de sus organismos edafología Estudia la composición y naturaleza del suelo en su relación con las plantas genética Estudia la variabilidad de características hereditarias que porta cada planta

6 …..parte de la Fisiología Vegetal que estudia los procesos relacionados con la adquisición de los elementos minerales y el papel que éstos representan en la vida de las plantas. Dra. Mónica B. López Hernández6

7 7 TEMA ESENCIALIDAD DE NUTRIENTES. CLASIFICACION DE LOS NUTRIENTES

8 Dra. Mónica B. López Hernández8 NUTRIMENTO O NUTRIENTE A las sustancias químicas requeridas por el organismo, es decir toda aquella sustancia que alimenta a la planta y de la cual se componen sus tejidos.

9 Dra. Mónica Beatriz López Hernández9 90 elementos químicos en la naturaleza 60 se pueden encontrar en las plantas Sólo 16 se consideran esenciales. Sin estos las plantas no se desarrollan. De éstos, sólo el C y el O2 provienen del aire, los 14 restantes son suministrados por el suelo.

10 Dra. Mónica B. López Hernández10 CRITERIOS DE ESENCIALIDAD DE LOS NUTRIENTES Su presencia es determinante para completar el ciclo biológico. No debe poder ser reemplazado por otro en su acción. El elemento deberá estar directamente implicado en la nutrición vegetal, ya sea como constituyente de un metabolito esencial, o que sea requerido para el funcionamiento de un enzima -Arnon y Stout, 1934-

11 Dra. Mónica B. López Hernández11 Elementos esenciales Los elementos esenciales para las plantas son 17 incluyendo O, H y C provenientes de H 2 O, CO 2 y aire, los demás corresponden a los nutrientes minerales, los cuales, según la cantidad absorbida por la planta, se clasifican en macronutrientes y micronutrientes.

12 12 C, H, O (96%) Otros (4%) Macronutrientes Micronutrientes Macronutrientes N P Ca K Mg S Micronutrientes Fe Cl Mn Bo Zn Cu Mo Ni * Dra. Mónica Beatriz López Hernández

13 Dra. Mónica B. López Hernández13 Se admiten dos formas de nutrición: a) Nutrición carbonada, a través de la incorporación y transformación del CO2 en carbohidratos, en el proceso fotosintético. 6 CO2 + 12 H2O + energía ------ C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 luminosa b) Nutrición mineral, a través de la absorción radicular de nutrientes en formas aniónicas y catiónicas simples. Se muestra el siguiente cuadro:

14 Dra. Mónica B. López Hernández14

15 Dra. Mónica Beatriz López Hernández15 NUTRIENTES ESENCIALES PARA LA PLANTA (16) 1. Los Nutrientes no minerales: son carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O). 2. Nutrientes Primarios: Nitrógeno (N), Fósforo (P), Potasio (K). 3. Nutrientes Secundarios: Calcio (Ca), Magnesio (Mg), Azufre (S), Hierro (Fe), Manganeso(Mn), Molibdeno(Mo), Zinc(Zn). 4. Micronutrientes: Boro (B), Cloro (Cl), Cobre (Cu). Generalmente los nutrientes primarios son los primeros en ser deficientes en el suelo, debido a que las plantas usan cantidades relativamente altas de estos nutrientes. Los nutrientes secundarios y los micronutrientes son en general menos deficientes en el suelo y las plantas los utilizan en pequeñas cantidades. Sin embargo éstos son tan importantes como los nutrientes primarios y la planta debe tenerlos a su alcance cuando los necesita.

16 16 MACRONUTRIENTES o macroelementos Aquellos que la planta necesita en concentraciones en los tejidos de 1000 mg o más por kg de materia seca, y son los siguientes: C, H, O2, N2, éstos cuatro elementos que constituyen la materia orgánica representan más de un 90% por término medio de la materia seca del vegetal. Los tres primeros macronutrientes se encuentran en el aire y en el agua. El resto de los elementos inorgánicos o mínerales son: P, K, S, Mg y Ca. Dra. Mónica Beatriz López Hernández

17 17 El nitrógeno, aunque representando un 78% del aire atmosférico, no puede ser utilizado directamente por las plantas que no pueden, a excepción de algunas bacterias y algas, asimilarlo más que bajo forma mineral, principalmente bajo la forma de ión nitrato (NO3). Eso explica la importancia de la "nutrición añadida de nitrógeno" en la nutrición vegetal y su adición como abono por los productores.

18 ELEMENTOFORMA DE ABSORCION C, O, HCO 2, H 2 O u O 2 NitrógenoNO 3 - o NH 4 + PotasioK + CalcioCa 2+ FósforoH 2 PO 2 - o HPO 4 2- MagnesioMg 2+ AzufreSO 4 2- 18 Macronutrientes Dra. Mónica Beatriz López Hernández

19 19 MICRONUTRIENTES u Oligoelementos Son requeridos en los tejidos de las plantas en concentraciones menores a 100 µg/g de masa seca. Con estos elementos y la luz del sol, las plantas son capaces de sintetizar todos los compuestos que necesitan. Sin embargo, otros elementos minerales, son considerados beneficiosos porque son esenciales para algunas especies de plantas bajo ciertas condiciones Dra. Mónica Beatriz López Hernández

20 20 ELEMENTOFORMA DE ABSORCION HierroFe 2+ o Fe 3+ CloroCl - CobreCu 2+ ManganesoMn 2+ ZincZn 2+ MolibdenoMoO 4 2- BoroBO 3 - o B 4 O 7 2- Micronutrientes Dra. Mónica Beatriz López Hernández

21 Dra. Mónica B. López Hernández21 EJERCICIO PARA LA SIGUIENTE CLASE: CUÁLES SON LOS FACTORES QUE DETERMINAN LAS NECESIDADES DE LOS NUTRIMENTOS PARA LA PRODUCCION. O BIEN FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA PRODUCCIÓN DE LOS CULTIVOS. ENTREGAR EN DIGITAL Y DISCUTIR EN LA CLASE.

22 Dra. Mónica B. López Hernández22 EJERCICIO PARA LA CLASE 3 INVESTIGAR: ESENCIALIDAD DE LOS NUTRIMENTOS SEGÚN: Criterios de Arnon. Criterios de Urlich. Criterios de Bonning. DISCUSIÓN EN LA SIGUIENTE CLASE.

23 Dra. Mónica B. López Hernández23 EJERCICIO EN CLASE: Porqué la nutrición vegetal juega un papel importante en la producción? 1.Deterioro de los suelos. Producto de su uso continuo e inadecuado para la agricultura. 2.Aparición de variedades e híbridos con alto potencial genético. 3.Tercero: La actual situación económica de las empresas agrícolas, el precio de los granos y el mercado. Qué relación tienen estos 3 aspectos con la nutrición de los cultivos?. ENTREGAR EN UNA O DOS CUARTILLAS.

24 Dra. Mónica B. López Hernández24 CLASE 2 TEMA FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA PRODUCCIÓN DE LOS CULTIVOS/ FACTORES QUE DETERMINAN LA NECESIDAD DE NUTRIMENTOS EN LA PRODUCCIÓN.

25 FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA PRODUCCIÓN DE LOS CULTIVOS/ FACTORES QUE DETERMINAN LA NECESIDAD DE NUTRIMENTOS EN LA PRODUCCIÓN El buen rendimiento y crecimiento de un cultivo depende de los factores inherentes al ecosistema en el cual las plantas crecen. Existen factores no sólo del suelo, sino también factores relacionados con la planta y el clima, constituyendo así lo que se ha llamado sistema suelo-planta-clima o atmósfera. Los factores de ese sistema generalmente no actúan en forma individual, sino que la variación de un factor de suelo creará variaciones en otro factor de la misma fase (suelo) o de una fase diferente (planta), existiendo así interacciones entre factores que afectarán el crecimiento y rendimiento. Dra. Mónica B. López Hernández25

26 para obtener el mejor rendimiento en un cultivo se necesita una combinación de los factores de suelo, planta y clima en forma óptima, y el factor más limitante será el que más afecte los rendimientos. Este Principio ha sido denominado “ley de mínimo”, el cual se puede enunciar en la siguiente forma: “ el nivel de producción de un cultivo no puede ser mayor que el que es permitido por el factor más limitante del sistema suelo-planta-clima”. La relación entre dos factores y su efecto sobre un tercero (generalmente rendimiento) se expresa en gráficos denominados superficies de respuestas o curvas de respuestas de los cultivos, en los cuales se puede observar el efecto principal de cada uno de los factores sobre rendimientos, así como también el efecto de su interacción. Dra. Mónica B. López Hernández26

27 En el sistema suelo-planta-clima cada una de las fases es altamente importante en el logro de buenos rendimientos. En la fase de las plantas y del manejo que el hombre realiza para favorecer su crecimiento, algunos factores requieren especial consideración. Entre ellos se mencionan los siguientes: La fecha en que se siembra un cultivo está relacionada con los rendimientos que se pueden obtener, especialmente si depende de la precipitación como única fuente de agua. Además, si se siembra muy temprano se corre el riesgo de que el cultivo no disponga de suficiente humedad en su período crítico y, por lo tanto, sus rendimientos serán bajos; y si se siembra muy tarde habrá exceso de humedad, poca disponibilidad de oxígeno en el suelo y bajos rendimientos. Dra. Mónica B. López Hernández27

28 La densidad de siembra es otro factor a considerar. Si se siembran pocas plantas por hectárea (alrededor de 20.000) se producirán bajos rendimientos. Si se siembran demasiadas plantas/ha (alrededor de 100.000) entonces se presentan problemas de competencia entre plantas, no sólo por agua sino también por luz y nutrientes, resultando bajos rendimientos. El control de plagas y enfermedades es importante, bien sea de carácter preventivo (antes de que se presente) o combativo (ya presentes en el cultivo). Las plagas y enfermedades afectan el crecimiento y producción de las plantas, por lo que su control es necesario para la obtención de buenos rendimientos. Dra. Mónica B. López Hernández28

29 El combate de las malezas con el uso de herbicidas aplicado antes de la siembra del cultivo (presiembra), antes de la emergencia (preemergente) o después de la emergencia (postemergente), es una práctica agrícola necesaria, ya que las malezas compiten con el cultivo por agua y nutrimentos disminuyendo los rendimientos. Otro factor importante es la preparación del suelo o labranza. El uso de la labranza convencional (varios pases de arado y rastra a 20 cm. de profundidad) sobre el mismo suelo, cada año, contribuye a la pérdida de la estructura de los suelos y compactación, lo cual afecta el crecimiento radical de los cultivos. Al contrario, el uso de la mínima labranza (con la que se disturban los primeros 8 cm. de la superficie del suelo), propicia la conservación de la estructura del suelo, y la disminución en la pérdida de humedad por evaporación, ya que conservan los residuos vegetales de cultivos anteriores sobre la superficie del suelo y disminuye los riesgos de erosión. Dra. Mónica B. López Hernández29

30 En el sistema suelo-planta-clima los factores de clima son más independientes, ya que son menos controlables por el hombre. Sin embargo, conociendo estos factores el hombre puede manejar los elementos de planta y suelo para hacer un uso más eficiente de los factores de clima. Dra. Mónica B. López Hernández30

31 La lluvia es un factor que el hombre no puede controlar, pero si se conoce su distribución en un área determinada, entonces se puede planificar la fecha de siembra, de manera que el cultivo tenga disponibilidad de humedad en sus períodos críticos. La temperatura ambiente, considerada como una expresión de la intensidad del calor, afecta funciones en las plantas, tales como: fotosíntesis, respiración, permeabilidad de la pared celular, absorción de agua y nutrimentos, transpiración, todo ello reflejado con el crecimiento de la planta. Dra. Mónica B. López Hernández31

32 Otro factor es la velocidad del viento. En este caso, la alta velocidad del viento puede causar lo que se ha denominado “tendidura" o caída de las plantas, ya que el viento vence el soporte mecánico del suelo. En áreas donde se considera que la velocidad del viento puede producir “tendidura” generalmene se recomienda sembrar un poco más profundo, de manera de aumentar el soporte mecánico del suelo a la planta. El viento también puede acelerar la evapotranspiración por lo que las plantas podrían sufrir de déficits de humedad más rápido. Dra. Mónica B. López Hernández32

33 En síntesis, los factores del sistema suelo-planta-clima generalmente no actúan en forma independiente, sino que sus efectos sobre rendimientos son de tipo directo, por una parte, y de tipo indirecto a través de interacciones con otros factores. Por ejemplo, una interacción suelo-planta es la que ocurre cuando al agregar un fertilizante fosforado (factor de manejo) se aumenta la cantidad de fósforo aprovechable en el suelo, lo cual se debe reflejar en mejores rendimientos. Dra. Mónica B. López Hernández33

34 1.LOS NUTRIMENTOS COMO COMPONENTES DE LA CÉLULA. 2.FUNCIONES EN EL METABOLISMO DE LAS PLANTAS Dra. Mónica B. López Hernández 34 IMPORTANCIA DE LOS NUTRIMENTOS EN LA FISIOLOGIA

35 Dra. Mónica Beatriz López Hernández35 Funciones Grupo I. Componentes estructurales de compuestos biológicos (carbohidratos, proteínas, lípidos, ácidos nucleicos) e intermediarios metabólicos : C, H, O, N, S, P Grupo II. Activadores enzimáticos: K, Ca, Mg, Mn, Zn Grupo III. Catalizan reacciones redox: Fe, Cu, Mo Grupo IV: Función incierta: B, Al

36 Nitrógeno 36Dra. Mónica Beatriz López Hernández Más del 50% se halla en compuestos de elevado peso molecular (proteínas y ácidos nucleicos) Nitrógeno orgánico soluble (aminoácidos, amidas, aminas…) Nitrógeno inorgánico (iones nitrato y amonio)

37 Fósforo 37Dra. Mónica Beatriz López Hernández Se encuentra como fosfato Forma enlaces ricos en energía: ATP Papel clave en el metabolismo energético (fotosíntesis, respiración…) Papel estructural (fosfolípidos…)

38 Potasio 38Dra. Mónica Beatriz López Hernández Papel osmorregulador (abertura y cierre estomas) Movimientos de plantas (nactias y tactismos) Activador de enzimas

39 Azufre 39Dra. Mónica Beatriz López Hernández Forma parte de sulfolípidos, aminoácidos, de diversas coenzimas… Fitoquelatinas, proteínas de bajo pm con un elevado número de aa azufrados que forman complejos con metales pesados

40 Calcio 40Dra. Mónica Beatriz López Hernández Pared celular (pectinas) y membrana Segundo mensajero en cascadas de señales de las plantas Unión a Calmodulina

41 Magnesio 41Dra. Mónica Beatriz López Hernández Clorofila Activador de enzimas como Rubisco, PEP carboxilasa y glutamato sintasa Forma complejos con el ATP Síntesis de ATP a partir de ADP

42 Hierro 42Dra. Mónica Beatriz López Hernández Forma parte de los grupos catalíticos de muchas enzimas redox del tipo hemoproteínas como citocromos, catalasas, peroxidasas… Forma parte de sulfoferroproteínas: ferredoxina, nitrito reductasa, sulfito reductasa, nitrogenasa…

43 Manganeso 43Dra. Mónica Beatriz López Hernández Transporte de electrones en fotosíntesis desde el agua al fotosistema II Activador de muchos enzimas del ciclo de Krebs

44 Cobre 44Dra. Mónica Beatriz López Hernández Está presente en diversas proteínas y enzimas implicadas en procesos de oxidación/reducción Plastocianina (fotosíntesis) Citocromo c oxidasa (respiración mitocondrial)

45 Zinc 45Dra. Mónica Beatriz López Hernández Estabilizador de la molécula de clorofila Relación con los niveles de auxinas Papel en la síntesis del triptófano, precursor de las auxinas Necesario para la actividad de numerosos sistemas enzimáticos Regulador de la expresión génica por su papel en la estabilidad del ribosoma y su presencia en la RNA polimerasa

46 Molibdeno Nitrato reductasa y Nitrogenasa 46Dra. Mónica Beatriz López Hernández

47 Boro 47Dra. Mónica Beatriz López Hernández El 95% se halla en las paredes celulares Relación con los principales procesos de la fisiología vegetal: división y crecimiento, germinación, regulación hormonal

48 Cloro 48Dra. Mónica Beatriz López Hernández Soluto osmóticamente activo Protector del cloroplasto Participación en la fotolisis del agua, con emisión del O 2 Mantenimiento del gradiente de pH entre citosol y vacuola por activación de la ATPasa del tonoplasto

49 Níquel Ureasa (metabolismo de ureidos, hidrólisis de la urea) 49Dra. Mónica Beatriz López Hernández

50 Elementos beneficiosos 50Dra. Mónica Beatriz López Hernández

51 No son necesarios para la generalidad de las plantas pero producen efectos beneficiosos en algunas. Pueden reemplazar a algún elemento esencial en alguna de sus funciones menores, o bien compensar los efectos tóxicos de otros elementos 51Dra. Mónica Beatriz López Hernández

52 Sodio= plantas C4, transporte de pirúvico entre células del mesófilo y de la vaina Silicio= resistencia mecánica de la pared celular Cobalto= fijación de N 2 Aluminio= reduce toxicidad causada por otros elementos Selenio= procesos de óxido-reducción Titanio= incrementa la producción de biomasa, activador de pigmentos fotosintéticos (Fe 2+ ) 52Dra. Mónica Beatriz López Hernández

53 Otros elementos 53Dra. Mónica Beatriz López Hernández

54 Iodo (I) Vanadio (V) Tierras raras (Ce, La) 54Dra. Mónica Beatriz López Hernández

55 Dra. Mónica B. López Hernández55