Nutrición Mineral de las Plantas PDF

Nutrición Mineral de las Plantas  El Suelo Composición: Partículas minerales (intemperización de materiales), humus (materia orgánica no viva), aire, agua, organismos vivos (insectos y lombrices principalmente) y microorganismos (bacterias y hongos). Las partículas...

Nutrición Mineral de las Plantas  El Suelo Composición: Partículas minerales (intemperización de materiales), humus (materia orgánica no viva), aire, agua, organismos vivos (insectos y lombrices principalmente) y microorganismos (bacterias y hongos). Las partículas de suelo se clasifican de acuerdo a su tamaño: Arena: 2 a 0.02 mm Limo: ≤ 0.02 mm – 0.002 mm Arcilla: ≤ 0.002 mm La materia orgánica es fragmentada por insectos y lombrices y después digerida por hongos y bacterias, liberando nutrientes y minerales. El suelo más adecuado para el desarrollo de las plantas es aquel que tiene un equilibrio en su composición de arena, limo y arcilla (Suelo franco). Además de materia orgánica y organismos vivos. Esto permite una adecuada retención de humedad, aereación, desarrollo de las raíces e intercambio iónico. Horizontes del Suelo Horizonte 0: Es la capa superficial del Horizonte A. Está compuesta por hojas, ramas y restos vegetales (detrito) Llamada también capa orgánica. ► Horizonte A: En esta capa enraízan las especies herbáceas. Es rica en materia en descomposición y humus. Su color es más oscuro que el de las capas inferiores. Muchos de sus materiales (orgánicos y minerales) son susceptibles de ser arrastrados hacia abajo por el agua. ► Horizonte B: En esta capa no hay humus prácticamente, por eso el color es más claro que el de la capa superior. En esta se depositan los materiales arrastrados desde arriba, sobre todo, materiales arcillosos, óxidos e hidróxidos. ► Horizonte C: También conocido como subsuelo. Está compuesto por material rocoso más o menos fragmentado. ► Horizonte D ó R: Llamado Roca Madre o Material Rocoso. En él encontramos el material rocoso que compone el suelo inalterado. COMPOSICIÓN QUÍMICA PROMEDIO DE LOS TEJIDOS VEGETALES Hidrógeno (H) 6 Carbono (C) 45 % Oxígeno (O) 45 Nitrógeno (N) 1.5 Potasio (K) 1.0 Calcio (Ca) 0.5 Magnesio (Mg) 0.2 % Fósforo (P) 0.2 Azufre (S) 0.1 Silicio (Si) 0.1 Cloro (Cl) 100 Hierro (Fe) 100 Boro (B) 20 ppm Manganeso (Mn) 50 Sodio (Na) 10 Zinc (Zn) 20 Cobre (Cu) 6 Niquel (Ni) 0.1 Molibdeno (Mo) 0.1  Antecedentes Históricos ◼ Antes del siglo XVII. Prevalece la idea aristotélica de que la materia estaría formada por tierra, aire, agua y fuego. ◼ Van Helmont (1577-1644). Realiza el primer experimento cuantitativo en nutrición mineral y resalta el papel del agua. ◼ John Woodward (1665-1728). Destaca la importancia de las sustancias minerales en el crecimiento vegetal. ◼ Carl Sprengel (1787-1859). Concluyó que 20 elementos (N, P, K, S, Mg, Ca entre otros) eran necesarios para el desarrollo vegetal. Establece las bases de la Nutrición Mineral. ◼ Justus Von Liebig (1803-1873). Fundó la nutrición mineral como disciplina científica.  Nutrición Vegetal Nutrimento: Sustancia que sirve de sustento para aumentar la biomasa vegetal o efectuar el metabolismo. Las plantas requieren de diversos nutrientes químicos para vivir y desarrollarse. A estos elementos se les denomina nutriente pues son el alimento de las plantas. Nutriente mineral vegetal: “Elemento esencial o benéfico para el crecimiento y desarrollo de las plantas o para los atributos cualitativos de los productos cosechados de una especie ya sea en condiciones naturales o de cultivo” (Brown 2022). La nutrición mineral vegetal estudia los tipos de elementos minerales que requieren las plantas para su desarrollo normal y el papel de cada uno en la fisiología de la planta.  Los nutrientes vegetales se pueden clasificar en función a su importancia para que la planta pueda crecer y reproducirse en: Esenciales Su ausencia o deficiencia causa anormalidades fisiológicas o alteraciones patológicas. No hay buen desarrollo. No esenciales (pero benéficos para algunas plantas) Sin ellos la planta se desarrolla normalmente. Ej. I, Al, Se, Ti, Co Los Elementos Esenciales para la Planta son 16 Estos son adicionales al Carbono, Hidrógeno y Oxígeno, que la planta obtiene a partir del aire y el agua. Los 16 restantes se toman principalmente del suelo.  CRITERIOS DE ESENCIABILIDAD NUTRIMENTAL (Arnon & Stout) Un elemento mineral esencial para el crecimiento y desarrollo de las plantas es aquel que cumple con los requisitos siguientes: 1. Su deficiencia hace imposible que la planta pueda completar su ciclo de desarrollo vegetativo o reproductivo. 2. Su deficiencia solo puede ser corregida o prevenida adicionando este elemento (No puede ser sustituido por otro). 3.- Se le ha identificado un papel bioquímico específico en la planta. Las plantas requieren para su desarrollo y reproducción de 16 elementos esenciales;  Clasificación de los Nutrientes Minerales por el Porcentaje que representan en el Peso Seco de la Planta: Macronutrientes > 0.1%Ws o 30mol/gWs Elementos constituyentes de macromoléculas estructurales o actúan como osmolitos C,H,O N, K, Ca, Mg, P, S, Si Micronutrientes, elementos traza u oligoelementos La mayoría actúan como constituyentes enzimáticos Cl, Fe, B, Mn, Na, Zn, Cu, Ni, Mo  Ionoma Composición mineral elemental de una estructura subcelular, célula, téjido, órgano u organismo y está determinada por interacciones genéticas y ambientales (Neugebauer et al. 2018). Funciones de los elementos nutrientes vegetales Constituyentes celulares Coenzimas Amortiguadores de pH Factor osmótico Antagónicos en el balance metabólico  Otras Clasificaciones de los Nutrientes Esenciales Clasificación Funcional 1.- Nutrientes que son parte de Compuestos orgánicos N, S 2.- Nutrientes que son importantes en el almacenamiento de energía e integridad estructural P, Si, B 3.- Nutrientes que permanecen en forma iónica K, Ca, Mg, Cl, Zn, Na 4.- Nutrientes involucrados en reacciones Redox Fe, Mn, Cu, Ni, Mo  Otras Clasificaciones de los Nutrientes Esenciales Clasificación de acuerdo a la Movilidad en la Planta 1.- Nutrientes Móviles N, K, Mg, P, Cl, Na, Zn, Mo, Ni, Si 2.- Nutrientes Inmóviles o con mínima movilidad Ca, S, Fe, B, Cu, Mn Relaciones cuantitativas entre el suministro de nutrientes y el crecimiento de la planta  FUNCIONES DE LOS NUTRIENTES ESENCIALES NITRÓGENO Principal nutriente para el crecimiento y desarrollo de las plantas. El Nitrógeno constituye del 1.5-5% de la materia orgánica. Forma parte de muchos componentes celulares y moléculas como proteínas, clorofila, ácidos nucleicos, vitaminas, hormonas, alcaloides (p.ej. café, tabaco, cacao), etc. Es un elemento móvil en la planta. La deficiencia en N rápidamente inhibe el crecimiento de la planta. PROTEÍNAS VITAMINA B2 CAFEINA (ALCALOIDE) RIBOFLAVINA  SINTOMAS DE DEFICIENCIA VISUAL Su deficiencia se manifiesta como un amarillamiento (clorosis) en las hojas más viejas de la planta, además se retarda el crecimiento (plantas enanas y delgadas). Menor contenido de proteína en semillas y partes vegetativas. Las hojas se caen en forma prematura.  FÓSFORO El fósforo orgánico puede representar de un 15 a 80 % del contenido total de P en el suelo, siendo normal encontrar valores entre el 30 y 50 % en muchos suelos; se absorbe principalmente como ion fosfato (H2PO4 y HPO4). Es un elemento móvil en la planta. Función celular El fósforo es un componente clave del material hereditario (DNA y RNA), membranas celulares (fosfolípidos); forma parte de la molécula de ATP. Además, forma parte de las coenzimas I y II.  RNA DNA Síntomas de deficiencia El síntoma inicial es un retraso en el crecimiento general de las plantas. También se pueden observar hojas retorcidas, necrosis y hojas con matices color púrpura-rojizo y plantas pequeñas.  MAGNESIO Nutriente absorbido en forma de Mg++. El magnesio es muy móvil dentro de la planta y se transloca fácil y rápidamente a grandes distancias a través del floema. FUNCION CELULAR Átomo central en la molécula de clorofila 25% del magnesio total en la hoja, se localiza en los cloroplastos. Participa en la respiración y multiplicación celular. Tiene efecto en la producción de proteínas y grasas. Favorece la formación de vitamina C y A.  SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA Los primeros síntomas se presentan en las hojas viejas y consiste en un moteado amarillo entre las nervaduras (clorosis intervenal), mientras que los bordes y nervaduras permanecen verdes. Conforme se agudiza la deficiencia, el amarillamiento va progresando hacia las hojas jóvenes. Las hojas se vuelven frágiles y se curvan hacia arriba. En cítricos la clorosis intervenal puede dar origen a un patrón de amarillamiento semejante a una ‘V’ invertida e, incluso, toda la hoja se vuelve amarilla.  Cacao Frijol Deficiencia de Magnesio “V” invertida de los Cítricos  POTASIO Es el catión más abundante del líquido intracelular y juega un papel importante en múltiples funciones celulares. El potasio (K) también es vital para la fotosíntesis. Cuando hay deficiencia de potasio la fotosíntesis disminuye. Absorbido por las plantas como ion K+. Es un elemento móvil en la planta. FUNCION DEL POTASIO No forma compuestos orgánicos dentro de la planta. Es vital para la fotosíntesis y síntesis de proteínas. El K+ activa más de 80 enzimas que participan en el crecimiento de las plantas. Enzimas activadas por K participan en la producción de ATP (fuente de energía de la planta). El K regula la apertura y cierre de los estomas. El K incrementa la fijación biológica de N.  DEFICIENCIA DE POTASIO Cuando existe deficiencia de K: Acorchamiento o quemado de los bordes de las hojas Plantas con pobre crecimiento, tallos se debilitan y acaman Se reduce la tasa de fotosíntesis y la producción de ATP. Todos los procesos que necesitan ATP se reducen. La deficiencia de K no permite que los estomas se cierren rápidamente y la planta pierde agua. El K activa la enzima que regula síntesis de almidón, su deficiencia reduce sus niveles. Se han prevenido más enfermedades de las plantas con el uso de potasio que con ninguna otra sustancia. DEFICIENCIA DE K EN CACAO DEFICIENCIA DE K EN PLATANO  DEFICIENCIA DE K EN CAÑA DE AZUCAR  CALCIO En las plantas representa entre 0.2 a 4% del peso seco. FUNCION DEL CALCIO Promueve el alargamiento celular Toma parte en la regulación estomática Fortalece la estructura de la pared celular. Forma compuestos de pectato de calcio que dan estabilidad a las paredes celulares de las células Participa en procesos enzimáticos y hormonales Ayuda a activar varias enzimas y con el producto obtenido se realiza lo siguiente:  DEFICIENCIA DE CALCIO El calcio se transporta por la planta principalmente a través del xilema, junto con el agua. Por lo tanto, la absorción del calcio, está directamente relacionada con la transpiración de la planta. Un bajo nivel de transpiración puede causar deficiencia del calcio. El aumento de la salinidad del suelo también podría causar deficiencia de calcio, ya que disminuye la absorción de agua por la planta. La movilidad del calcio es limitada por lo que los síntomas de deficiencia aparecen primero en las hojas más jóvenes y en la fruta. La deficiencia también provoca poco desarrollo radicular, hojas cloróticas o necróticas y escasa floración. Deficiencia de Calcio  Deficiencia de Calcio Pudrición terminal en frutos de tomate Mancha amarga en Manzana  AZUFRE Es absorbido por las plantas como sulfato (SO4). Es un elemento poco móvil dentro de la planta. De manera general del 60 al 90% del azufre total en los suelos es orgánico. FUNCION DEL AZUFRE Su función más importante es que forma parte de la estructura de las proteínas a través de los aminoácidos azufrados cisteína, cistina y metionina. También forma parte de las vitaminas tiamina y biotina y de la coenzima A, metabolitos que actúan como cofactores o coenzimas de varios sistemas enzimáticos. Azufre CISTINA  DEFICIENCIA DE AZUFRE La deficiencia se puede confundir con la del N, pero el S al ser un elemento poco móvil en la planta, su deficiencia se presenta primero en hojas jóvenes. Su síntoma de deficiencia es un amarillamiento general de las hojas.  MICRONUTRIENTES Son elementos requeridos en pequeñas cantidades por las plantas pero necesarios para que las plantas completen su ciclo vital. Las principales fuentes de micronutrientes en el suelo son las rocas y minerales. MANGANESO FUNCION EN LA PLANTA Activador de enzimas que participan en la respiración y en el metabolismo del nitrógeno y formación de aminoácidos; necesario para la reducción de nitrato; necesario para la fotosíntesis y formación de clorofila.  DEFICIENCIA DE MANGANESO En forma general, en las hojas jóvenes se presenta una clorosis entre las venas, permaneciendo las nervaduras y parte del haz de las nervaduras de color verde. La clorosis no es tan marcada como en el caso de deficiencia de hierro o zinc.  ZINC FUNCION EN LA PLANTA Es un elemento inmóvil en la planta, por lo tanto su deficiencia se observa en las hojas jóvenes. La planta lo aprovecha como ion zinc (Zn++). Además de su papel en la biosíntesis de las auxinas, el zinc participa como activador de enzimas en la respiración, en el metabolismo del nitrógeno y del carbono. Esencial para la síntesis de la clorofila y fotosíntesis.  DEFICIENCIA DE ZINC Los síntomas de deficiencia de zinc incluyen el amarillamiento del tejido localizado entre las venas foliares, mientras que el tejido adyacente a las venas secundarias y primarias permanece verde, presencia de hojas pequeñas en forma de roseta en las hojas jóvenes.  HIERRO El hierro en el suelo existe en forma divalente y trivalente. Es un elemento inmóvil en la planta. Generalmente la planta lo absorbe como Fe++. FUNCION EN LA PLANTA Forma parte de citocromos, los cuales actúan en el transporte de electrones en la planta. En las hojas casi todo el hierro se encuentra en los cloroplastos, donde juega un papel importante en la formación de la clorofila (activador de enzimas). CITOCROMOS  DEFICIENCIA DE HIERRO El efecto más característico de la deficiencia de hierro es la incapacidad de las hojas jóvenes para sintetizar clorofila, tornándose cloróticas entre las nervaduras quedando las nervaduras verdes. El hierro es virtualmente inmóvil en la planta.  BORO La planta lo aprovecha como H2BO3 y HBO3. Es un elemento inmóvil en la planta. FUNCION DEL BORO Metabolismo de carbohidratos y translocación de azucares. Participa en la división celular. Metabolismo del nitrógeno y actividad hormonal (síntesis del ácido giberélico).  DEFICIENCIA DE BORO Es uno de los elementos más inmóviles en la planta. Una vez depositado en la hoja, no es retranslocado hacia las hojas jóvenes, lo que hace que los nuevos crecimientos dependan de la absorción continua de boro del suelo. La deficiencia de boro causa daños serios y muerte de los meristemos apicales.  COBRE La planta lo absorbe principalmente como ion Cu++. Es un elemento inmóvil en la planta. FUNCION DEL COBRE Este elemento forma parte de un grupo de enzimas en reacciones de oxidación. El cobre interviene también en la fotosíntesis y en la síntesis de la clorofila. Participa en el metabolismo de las proteínas. DEFICIENCIA DE COBRE Las plantas presentan muy raramente deficiencias de cobre, ya que este elemento se encuentra disponible en casi todos los suelos. La primera deficiencia de Cu se reportó en el estado de Florida, síntomas que se conocen como exantema o muerte regresiva de las cítricos. Los frutos presentan impregnaciones de goma en la corteza, se agrietan y caen, disminuye la cosecha.  CLORO El anión cloruro (Cl-) es absorbido por las plantas de la solución del suelo, sin embargo no se ha reportado la pérdida de un cultivo por deficiencia de cloruro. El ión cloruro es un regulador de la presión osmótica, contribuyendo así a mantener la turgencia. Activador de varios sistemas enzimáticos. Este nutriente está también involucrado en el transporte de K, Ca y Mg dentro de la planta. Síntomas de deficiencia de Cloro Consiste en el marchitamiento de las hojas, clorosis, seguida por un bronceado, que finaliza en necrosis. Las raíces se vuelven enanas, pero gruesas o en forma de mazo cerca del ápice.  MOLIBDENO La forma aprovechable es MoO4 (molibdato) y es móvil dentro de la planta. Gran parte del molibdeno se encuentra en la enzima nitrato reductasa de las raíces y tallos de las plantas superiores, que cataliza la reducción del ión nitrato a nitrito. En las raíces noduladas de las plantas fijadoras de nitrógeno, el molibdeno se encuentra casi todo en la enzima nitrato reductasa y en la nitrogenasa de los bacteroides nodulares. Los síntomas de deficiencia se caracterizan por una clorosis entre las venas, que ocurre primero en las hojas viejas y que luego progresa hacia las hojas jóvenes.  Niquel En el pasado, el níquel (Ni) no era considerado elemento esencial, pero investigaciones recientes han concluido que si lo es. El rango normal de níquel en la mayoría de los tejidos de las plantas está entre los 0,05 y 5 ppm. Debido a sus bajos requerimientos en la planta, por lo general se encuentra en cantidad suficiente en el medio. Función del níquel: El níquel es un componente de algunas enzimas de las plantas, particularmente de la ureasa, que metaboliza el nitrógeno ureico para convertirlo en amoníaco utilizable dentro de la planta. El níquel también se usa como un catalizador en las enzimas que ayudan a que las legumbres fijen el nitrógeno. Hay pruebas de que el níquel ayuda con la tolerancia de las enfermedades en las plantas, aunque se desconoce el mecanismo de protección. Deficiencia: La deficiencia ligera de niquel pero puede reducir el crecimiento y la producción de flores y frutos. Una deficiencia mayor mostrará síntomas visuales primero en hojas maduras ya que el níquel es un elemento móvil. En leguminosas se presenta clorosis en la hoja completa y necrosis en sus hojas. En leñosas ornamentales, los síntomas se muestran en brotes emergentes durante la primavera, y pueden incluir entrenudos acortados (lo que le da una apariencia cobriza a la planta), crecimiento débil de ápices, muerte de yemas terminales y muerte eventual de ápices y ramas laterales. En nogales, además de lo anterior se han observado hojas reducidas, foliolos pequeños y redondeados y con necrosis en las puntas. A esta enfermedad se le conoce como “Oreja de ratón”.  Deficiencia de Niquel hoja de soya con deficiencia de níquel. Las puntas de las hojas están quemadas por acumulación de urea. Hojas de Nogal. La hoja derecha es normal y la de la izquierda tiene ‘Oreja de ratón’ debido a deficiencia de níquel. Los folíolos tienen puntas redondeadas, manchas necróticas a lo largo de los bordes de la hoja y son más pequeños de lo normal. Deficiencias Nutricionales en hojas de Café