3.1 Nutricion Vegetall

7/23/2019 3.1 Nutricion Vegetall

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Espacio Curricular Fisiología Vegetal

Nutrición VegetalUnidad 5

Nutrición Vegetal: Antecedentes históricos.Concepto

y micronutrientes. Mecanismo deabsorción

dedeesencialidad. Macro

iones. Métodos de estudio. Factores ue a!ectan la absorción."idroponia. Función de los elementos esenciales y síntomas dede!iciencias. #eterminación del estado nutriti$o de las plantas.Criterios !isiológicos de la !ertili%ación.

&'()FV *++,



1. El proceso fotosintético elementos minerales.

y ciclado de

ATMÓSFERA

ENERGAS!"AR

F!T!SNTES#S

$ % !

&5 '%idroponia S

SA"ES M#NERA"ES ( AGUA

)ES$!M*!NE)!RES

5 ' &'()FV *++,

N- .- /- Ca-

Mn- Mo- Cu- 0n

*R!)U$T!R

*R#MAR#!

%#)RAT!S )E

$AR+!N!

!TRAS

SUSTAN$#A,Grasas- protenas-etc./

SUE"! Restos or0nicos

$!2



&n poco de historiaFines del siglo XVIII De Saussure estudio la fotosíntesis

y la absorción de nutrientes por las plantas estableciendo

los primero métodos de estudio y el criterio de que no

todos los elementos pueden ser indispensables para lasplantas: Surge el concepto de elemento esencial.Sprengel !"#"$!#%&': un suelo puede ser improducti(o

desde el punto de (ista agrícola por ausencia e)clusi(a

de un elemento esencial: precursor de la ley del mínimo.*oussingault fines siglo XVIII' estudio la relación entre

los efectos de fertili+ar los suelos, la absorción de

nutrientes y el rendimiento de los culti(os

&'()FV *++,



&n poco de historia-. Sacs !##/' demostró por primera (e+ que las plantas

podían crecer y desarrollarse en soluciones nutriti(as total$

mente carente de suelo: precursor de los culti(os idropónicos

0 final del siglo XIX, especialmente en 1uropa, se

utili+aban grandes cantidades de potasa, superfosfato y

posteriormente nitrógeno inorg2nico.0rnon y Stout !&34' establecen los criterios para definir

un elemento esecial: criterios de esencialidad o postulados

de 0rnon.5ogland y 0rnon !&%/' y de 5e6itt !&77' marcaron un

ito en la in(estigación de los culti(os idropónicos alestablecer las famosas conocidas soluciones nutriti(as&'()FV *++,



N&'12C23N 4 FE1'2520AC23N6

7 Nutrición $egetal: cómo se alimentan$egetales

los

7 Fertili%ación: como se le administran losalimentos a los $egetales

7 5os alimentos son:

77

7

Carbono 8C94ígeno 849

"idrógeno 8"9

Aire

;uelo ode una

soluciónnutriti$a

Elementosminerales

Agua

&'()FV *++,



Funciones de loselementos

minerales5as ceni%as 8elementos minerales9 de unaplanta representan un ( a , < del peso secototal- su importancia es $ital para las plantas

aunue se reuieran en ba=ísimas cantidadescomo los micronutrientes.

5a esencialidad de un elemento se de!ineotras cosas porue su !alta en la planta leimpide cumplir el ciclo completo de $ida.

entre

&'()FV *++,



7

7

7

Criterios de Arnon8para determinar la esencialidad de un elemento mineral9

&na planta ser> incapa% de completar su ciclo $ital enausencia del elemento mineral considerado.

5a !unción ue realice el mineral debe ser ?nica 8nopuede ser reempla%ado por otro9.

El elemento deber> estar directamente implicadoen el metabolismo @e=emplo: Componente demoléculas o en alguna reacción en%im>tica.

&'()FV *++,



2. $omposici3n elemental de las plantas

&'()FV *++,



$lasificaci3n de los elementos minerales

77

7

77

7

7

77

7

E;ENC2A5E;Macron4trientes

Nitrógeno Æ N

77

7

N4 E;ENC2A5E;

lata4ro

Fós!orootasio

Calcio

Æ Æ

* 7

7

7

77

Elementos bene!iciosos

;odio

;ílice

Cobalto

odo

Magnesio

A%u!reMicron4trientes

Fe- Mo- Bo- Mn- Cl-

Cu- Ni

0n-

&'()FV *++,



An>lisis uímico de una planta de maí%Elemento ' de toda la pl. Elemento ' de ceni6as

!7#GEN! 88-8 N 25-&

$AR+!N! 89-: * 9-:

%#)R!GEN! :-2 1:-8

$EN#;AS 5-< $a 8-=M0 9-2

S 9-=

Fe 1-5

Si 2=-<Al 1-&

$l 2-5

Mn =-:

No )etermin. 1:-:



$lasificaci3n de los n4trientes minerales de las plantasde ac4erdo a s4 f4ncion >io?4imica

F4ncionesElementos

Gr4po 1N;

Gr4po 2

B

;iGr4po 9/NaMgCa

MnClGr4po 8FeCu0n

MoNi

N4trientes ?4e forman los comp4estos or0nicos de las plantasConstituyente de amino >cidos- proteínas- >cidos nucleicos-nucleótidos.Constituyente de coen%imas

N4trientes ?4e son importantes en el almacenamiento de ener0a

o en la inte0ridad estr4ct4ral

N4trientes ?4e contin@an >ao forma i3nica

N4trientes ?4e estn inBol4crados en la transferencia de electrones

Fuente: A!ter E$ans y ;orget DD y Mengel y /irby DG,. &'()FV *++,



18191;<S 1S1=I081S

Fuente: A%con Bietto y 'alon *++H

&'()FV *++,



H. Funciones de algunos elementos minerales

N Amino>cidos- proteínas- molécula decloro!ila- >cidos nucleicos

Metabolismo energético de la célula 8A'9

>cidos nucleicos- !os!olípidos/ 1egulador osmótico- acti$ador en%im>tico

Ca Elemento constituyente de las paredes

celulares $egetales 8estructura9Mg N?cleo central molécula de cloro!ila

Micro Acti$adores en%im>ticos- !otosíntesis 8Cl@9



1l potasio >'

como

osmoregulador

en el mecanismo

de apertura

y cierre

estom2ticoFuente: 0+con *ieto

;alon, ?//3

y

&'()FV *++,



1l =alcio =a' como metabolito

Fuente: 0+con *ieto y&'()FV *++,



Resp4esta de la planta ante el

a0re0ado de fertili6antes

Macron4trientes

c

d

b

a e 8de!iciencia9Micron4trientes

Contenido;ector lineal

Aumentos decrecientes

Consumo de lu=o

'oicidad

Concentración a.

b.

c.

d.&'()FV *++,

R e s p u e s t

a



Elementos minerales clasi!icados sobre la base desu mo$ilidad en

remo$ili%arsela planta y su tendencia adurante una de!iciencia

su abundancia o cantidad en la planta.

&'()FV *++,

M3Bil #nm3BilNitrógeno Calcio

otasio ;ul!ato

Magnesio "ierroFós!oro Boro

Cloro Cobre

;odio0inc N4'A: 5os elementos est>n listados en orden a

Fuente: 'ai%- 5. y 0eiger- E. DDG. lanthisiology *da. Ed.Molibdeno



FUNCIONES METABOLICAS DE

LOS MICROELEMENTOS

5as ilustraciones y algunos comentarios de esta sección !uerontomadas de:

Amparo Medina 'orres 8*++9. Fisiología de los elementosmenores. Bogot>- Colombia. #r. Calderon 5abororios 5tda.

&'()FV *++,



9olibdeno

0unque es un metal, en

solución acuosa seencuentra como 9o<4?$

o)ianión'. Se comporta

como anión, e incluso en

el suelo es similar al

fosfato, siendo también

fi@ado a ba@o p5.

Forma parte de en+imas como:

C itrogenasa

C itrato reductasa &'()FV *++,



5ierro

8as

principales

funciones serelacionan

con:

&'()FV *++,

C Síntesis de clorofila

C Aespiración citocromos y citocromo o)idasa'

C 0cti(ación en+im2tica

C Forma parte de en+imas cla(es como nitrito



=obre

1s absorbido en ba@as cantidades. Después del

Fe, es el microelemento con mayor facilidad para

formar quelatos, por lo que se cree que esta es

la principal forma de asimilación. 8a mayoría del

=u se locali+a en los cloroplastos, formando

parte de la plastocianina. 0cti(a numerosas

en+imas cla(e, siendo importante para el

metabolismo del nitrógeno y los carboidratos.

8as principales en+imas que contienen =u son:

C Supero)idismutasa

C =itocromo o)idasa &'()FV *++,

= b



=obre

Se absorbe como =u?C, pero también comoquelato

compuestos de ba@o peso molecular'

Se absorbe acti(amente

Se

de

transloca asociado a compuestos

ba@o peso molecular

nitrogenados

0unque es poco mó(il, puede ser translocado de

te@idos (ie@os a @ó(enes &'()FV *++,



9anganeso

C 0cti(ación de

en+imas para el

metabolismo del .C 0cti(ación de

en+imas del ciclo de

>rebs

C 0cti(ador de la

o)idasaC Síntesis de

proteínas,

carboidratos

0I0

&'()FV *++,



inc

C Síntesis de

proteínas y el

metabolismo

de

carboidratos

&'()FV *++,

C 5ay considerable e(idencia de la

participación del n en la síntesis de 0I0, pero

no se conocen con e)actitud los mecanismos.



Hierro (Fe)

Fuente: 0+con *ieto y

;alon, ?//3

Níquel: elemento recientemente incorporado como esencial

1sta siempre presente en te@idos (egetales en (alores muyEg$!

ba@os /,/% a %,/ mg de BS'. ran parte se encuentra

acumulado a ni(el de semilla.

1n cereales y legumbres poroto y so@a' la forma de 54

fi@ado en los nódulos son ureidos, ac. 0lantoico y citrulina.

1l metabolismo de los ureidos implica formación de urea, laue re uiere i. 1l 5 es tó)ico a ni(el de te idos. &'()FV *++,



FUNCIONES

METABOLICAS DE

LOS

MACROELEMENTOS

&'()FV *++,



ABSORCION Y

TRANSLOCACION

&'()FV *++,



Intercambio gaseoso <?

y =/?' m2s (apor de agua

transpiración'

9o(iemiento ascendente de

0gua y solutos y descendente

de sa(ia

Secreción de sustancias

metabolicas de las raices,

intercambio con coloides

del suelo, absorción de

nutrientes.

0bosorcion de agua&'()FV *++,

d i t bi i l



rocesos de intercambio a ni$elde

pelos absorbentes radicales

&'()FV *++,



;ales o iones minerales en el suelo

G

G

G

1n la solución acuosa del suelo

0dsorbido a los coloides del suelo arcilla $ umus'

Formando parte de la estructura cristalina de la rocaS1AI1 8I<;A<BI=0 =ationes'

0l, 5, *a, Sr, =a, 9g, >, 54, 8i

C retenidos $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$H $ retenidos

arcilla

S1AI1 8I<;A<BI=0 0niones'

<5$ , B<45$?, =<35$ , S<4

, <3$

C retenidos $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$H $ retenidos

arcilla

&'()FV *++,



E'AA; #E 5A AB;41C24N ;A52NA

9 Adsorción a la micela del suelo*9 Capacidad de intercambiocatiónico 8raí%@suelo9@ 5eguminosas

alta 8H+@I( meJ++g M;@Kramíneas ba=a 8+ a

H9 Absorción en la inter!ase del E.5.A.

Células de cebolla @ 1o=o neutro9I9 Absorción. Verdadera acumulacióniones en el espacio interno 8E.2.9

*+98e=.

de

&'()FV *++,

Es?4ema de 4na secci3n lon0it4dinal y transBersal de 4na ra6 de ce>olla.



? 0 y1&&9/.,Tomado de Moller- #.M. Mem>ranas cel4lares y transporte-

Zona !

"ona

#on#e $e

#e$arrollan

la$ raí%e$

la&erale$

Zona '!

en#o#eri$

eo#eri$

a#ura

*

Zona +!

en#o#eri$,

ilea *

-loea en

-a" #e

a#ura%i.n,

ero $in

Zona 1! 2/i%e ra#i%ular

eri$&eo a/i%al0

*

&'()FV *++,



Estructura de membrana biológica

&'()FV *++,

Cas de entradas de a04a y sol4tos en la ra6



3. 0*S<A=I<J;A0S8<=0=I<

Cas de entradas de a04a y sol4tos en la ra6

&'()FV *++,

apoplastica

simplastica



Microfoto0rafas 3pticas de secciones de races de

ce>olla

,Tomado de Moller- #.M. Mem>ranas cel4lares y transporte- 1&&9./

Microfoto0rafias mostrando la endodermis y la eDodermis A/ Bista encampo claro de la 6ona 9 con la epidermis ,ep/- eDodermis ,eD/- corteD -endodermis ,en/- silema ,D/ y floema ,p/. "as >arras 5= 4m. +/ 6ona 2teida y Bista >ao l46 4ltraBioleta para Bis4ali6ar li0nina y s4>erina. Seaprecia la >anda de $spari tanto en la endodermis como en la

eDodermis. &'()FV *++,



Transporte a traBés de mem>ranas

1H AT*asa tipo *2H AT*asa tipo C

9H *irofosfatasa

8H Sistema de cotransporte

,simporte/

5H Sistema de transporte

inBertido o antiporte

:H $anal i3nico permea>le

a malato

IH Fosfoenolpir4Batocar>oDilasa

<H En6ima mlica

Fuente: 0+con *ieto y

;alon, ?//3 &'()FV *++,

Vacuola

Modelos posi>les de pasaes de iones



Modelos posi>les de pasaes de iones

;ransportadores o carriers =anales iónicos

&'()FV *++,

'ipos de transporte a tra$és de



'ipos de transporte a tra$és demembranas

biológicasTRANSPORTE Ley de Fick ecuación de Nernst (cargas)ecuación de Ussing-Teore (Fu!o de "e"#rana)ecuación $od"an (%arios cationes y aniones &' Na' y

-)

PAS*+O

Las ,artcuas sin carga son trans,ortadas acti%a"ente si su

"o%i"iento neto es contra gradiente de concentración y as ,artcuas con carga e.ctrica son trans,ortadas acti%a"ente siTRANSPORTEsu "o%i"iento neto es contra gradiente de su ,otencia

AT*+O eectro/u"ico0 En cua/uiera de os casos es necesarioa,orte de Energa en 1or"a de ATP02*nter%ienen as ATPasas-3' de "e"#rana4

e

Lugares donde se ocai5a e trans,orte en a "e"#rana6 7 8o"#as 7 Trasocadores o trans,ortadores (9carriers9) 7 anaes ó canaes iónicos ó ,oros

PROTE*NAS :ETRANSPORTE

&'()FV *++,

Interrelación entre algunos procesos fisiológicos que ocurren en raíces yé i fl l b ió d l i l d l l



partes aéreas y que influyen en la absorción de sales minerales del suelosegKn Starr y;aggart, !&#&'

A>sorci3n de

sales y a04apor la ra6

Transporte

minerales y a04a

a las Joas

Formaci3n deAT* en la ra6

Respiraci3n de

sacarosa en la

ra6

F!T!S#NTES#S

Transporte de

sacarosa a la

ra6

( Factores ue



(. Factores uea!ectan la

absorción de agua ynutrientes

77

7

7

4igenop"

;alinidad 8C.E.9'emperatura

El ancho de las bandas la densidad de puntos2ndica la disponibilidad#el elementoFuente: "unger ;ins unCrops- DI

&'()FV *++,



. Fertili%ante : #e!inición

7 ;e consideran !ertili%antes auellassustancias naturales o sintéticas

ue se aLaden al suelo o a las plantas

para poner a disposición de éstas

sustancias nutriti$as necesarias parasu

desarrollo

77

7

En términos a0ron3micos: una materia !ertili%ante escualuier sustancia ue contenga cantidad apreciable y en!orma asimilable uno o $arios de los elementos nutriti$os

esenciales para los culti$os. &'()FV *++,



Formulación

1iue%a de los !ertili%antes:7 Riqueza, graduación, análisis o

concentración de un abono o !ertili%ante

es la cantidad de elemento nutriti$oasimilable, ue contiene por unidad depeso de producto.

&'()FV *++,

En el caso de los fertili6antes simples- la ri?4e6a corresponde a lacantidad del @nico elemento n4tritiBo ?4e contiene- eDpresada enporcentae o lo ?4e es i04al- en 0 de elemento por cada 1== 0 deprod4cto.



'ipos de !ertili%antes

7 !r0nicos 7 ;imples#eri$ados de productos

$egetales o animalesContienen uno de los

tres elementos 8N/9

7 Compuestos7 Minerales- ?4micos

o inor0nicos#os o tres elementos

principales 8N-

Comple=os

N/9

roductos obtenidosmediante procesosuímicos industriales

7Varias especiesuímicas

&'()FV *++,



Fertili%antes m>s comunes

&'()FV *++,



90A*1;1S

" =L8;IV<S



". =L8;IV<S5IDA<B<I=<S

1timología

Definición

5istoria

;ipos de culti(o

=lasificación

0eroponia

F; &'()FV *++,

Culti$o hidropónico



Culti$o hidropónico

Etimolo0a"ydros agua

onos traba=o- labor 77

Actualmente se usan H de!iniciones9*9

H9I9

Culti$oCulti$o

Culti$o

hidropónico puro

hidropónico

propiamentesemihidropónico

dicho

Aeroponia *9

&')C" Keneralidades *++

#e!iniciones



#e!iniciones7 C&5'2V4 "2#143N2C4 &14- sería auel en el

ue- mediante un sistema adecuado de su=eción- laplanta- desarrolla sus raíces en medio líuido8agua con nutrientes disueltos9 sin ning?n tipo desustrato sólido. Culti$os en agua 8ac4ic4lt4ra9.

7 C&5'2V4 "2#143N2C4 EN ;& C4NCEC23NMO; AM52A- engloba a todo sistema de culti$o enel ue las plantas completan su ciclo $egetati$o sinla necesidad de emplear el suelo- suministrando la

nutrición hídrica y la totalidad o parte de la nutriciónmineral mediante una solución en la ue $annutrientes esenciales para su desarrollo. Elconcepto es eui$alente al de Pculti$os sin sueloP- ysupone el con=unto de culti$o en sustrato m>s el

culti$o disueltos los di!erentes en agua Aeroponia&')C" Keneralidades *++

#e!iniciones



#e!iniciones

7 C&5'2V4 ;EM2"2#143N2C4 sueleutili%arse cuando se emplean sustratos noinertes 8turba- !ibra de coco- corte%a de pino-otros sustratos org>nicos- me%clas con

!ertili%antes de liberación controlada- etc.9ue suministran una importante parte de losnutrientes a la planta.


& d hi t i



&n poco de historia

77 Qardines de babiloniaDD@ RoodSard logró hacer crecer Phierba buenaP8menta9- en agua de po%o- solamente.DI+@ ;achs y /nop primeros culti$os hidropónicos.

DI+@I(@ *da. Kuerra Mundial para alimentación delos soldados con $egetales !rescos en el !rente.

D*D@I+@ #. Rm. F. Kerice- pro!esor de FisiologíaVegetal en la &ni$ersidad de Cali!ornia Culti$os engran escala@ ra $e% ue se usa el términohidroponia.

&so comercial: EspaLa- Francia- 2talia- ;uecia-

2nglaterra Alemania Qapón

7

7

7

7

7 "idroponia opular 8FA4 DD9 &')C" Keneralidades *++

Culti$os sin suelo



Culti$os sin suelo

7 A. culti$os en aguaCulti$oshidropónicosCulti$os

;in

;uelo

7 B. culti$os en sustratos inertes

7 B. en sustratos org>nicos naturales

$4ltiBos en a04a KKL En realidad son siempre en una solución nutriti$a

#e!.: todo auel sistema de culti$o ue no utili%a ning?nancla=e sólido en el cual crece el aparato radical y por lotanto ue le sir$a para !i=ar al mismo.


Culti$o en agua



Culti$o en agua;istema b>sico de culti$o

Aireación

#el medio Bande=a Malla

soporte de plantas

ared del

recipiente-impermeable yoscura

;oluciónNutriti$a


Culti$o en agua



Culti$o en agua;istema b>sico de culti$o


Aeroponia



Aeroponia


;acos colgantes Aeroponia



;acos colgantes @ Aeroponia

Culti$o de !rutillas 8!resas9


'erminología



'erminología

7777

777777

;ustrato 8org>nico inorg>nico;olución nutriti$aContenedor Vaso maceta ;istema cerrado

;istema abierto Acuicultura

mito9

recipiente

Culti$o sin suelo Aeroponía"yponia

8soilless culture9

NF' 8Nutrient !ilm technics9


Clasi!icación de los sistemas de culti$o



sin suelo 8Bentos Qones DGI9

Culti$os en sustrato


En a04a !r0nicos #nor0nicos MiDtos

NF' Me%clas

de turbas

Kra$a 'urba@

$ermiculita Aeroponia Corte%a de

pinoEscoria$olc>nica

Corte%a@$ermiculita

En disolución

nutriti$acontinuamenteaireada 8hyponia9

Cascarillade arro%Etc.

VermiculitaEtc. Etc.

orue usar estos sistemas



orue usar estos sistemas

7 or cuestiones ambientales 8deterioro del suelo-salinidad- %onas >ridas9.

Apro$echamiento de la lu% solar 8horas9

Ahorro en uso de aguaMayor calidad y cantidad de productos- conmínimo consumo de agua y !ertili%antes

5os culti$os deben mantener una producción-

calidad y precio de mercado sostenidosroducción de primicias en productos hortícolasroducción de !orra=e hidropónico de calidad

777

7

77


#es$enta=as



#es$enta=as

7 El costo ele$ado de la in!raestructura e instalaciones uecon!iguran el sistema.

El costo aLadido ue representa el mantenimiento de lasinstalaciones.

El costo de la energía consumida por las instalaciones.5a producción de residuos sólidos- a $eces- di!íciles de

reciclar.

5a acumulación de drena=es cuando se riega con aguas

de mala calidad.5a contaminación de acuí!eros cuando se practican$ertidos improcedentes.

El costo de las instalaciones y de la energía necesaria

ara reutili%ar arte de los drena es roducidos

7

7

7

7

7

7


;oluciones nutriti$as iniciales



;oluciones nutriti$as iniciales

2ones8mmolesJl9 'omate 5echuga epino

N4H@ H-( D I

N"IT + +.( +.(

"*4IT .( * ./T G D (.(

CaT* ( (-( I.(

MgT* * *-*( *.*;4I@* H-( -( *

NaT U* U+ U

Cl@ U* U+ U

F2N



F!RRAE %#)R!*ÓN#$! F$A H UNER

&'( FV *++D

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3.1 Nutricion Vegetall