Transcript Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes

ABSORCIÓN, TRANSPORTE
Y REDISTRIBUICIÓN
Absorción iónica radicular
Absorción
iónica radicular
Contacto íon-raíz
Aspectos anatómicos y procesos activos y
pasivos de absorción
Factores internos y externos que afectan la
absorción de nutrientes
Absorçción ión ica radicular
Dinamica de los nutrientes em el sistema suelo-planta
Liberación
M sólida
orgânica
Factores
M solución
Suprimento
M conctato con la raíz
Absorción
M interior da raiz
Redistribuición
Hoja => fruto
Hoja vieja =>
hoja nueva
Transporte
Metabolismo
M parte aérea
M matéria vegetal
Absorción iónica radicular
Contacto íon-raiz
Cómo el nutriente
camina en el
suelo?
Absorción iónica radicular
Contacto íon-raíz
Pré-absorción del nutriente
Caminamento de la
solución del suelo para la
superficie de la raíz O el
crecimiento de la raíz
intercepta el nutriente en el
suelo
Absorção iônica radicular
La ciencia ha identificado tres 3 maneras en
que los nutrientes em la solución del suelo
entrán en contacto con las raíces de las plantas
(Barber,1995):
 Interceptación radicular
 Flujo de masa
 Difusión
Absorción iónica radicular
Cómo calcular?
Interceptación radicular –
calcula la cantidad de nutrientes existente em
un volumen de suelo igual ao volumen de
raíces.
Para culturas anuales, el volumen de raízes en
la capa de 0-20 cm es generalmente de 1 a 3%
do volumen del suelo.
Absorción iónica radicular
Cómo calcular?
El flujo de masa –
se calcula multiplicando el volumen de agua
transpirada por la planta por la concentración
de nutriente en esta água.
La difusión –
se calcula por la diferencia entre el total
absorbido por la planta menos la soma de la
interceptación radicular y el flujo de masa.
Absorción iónica radicular
Figura 9. Los elementos entrán en contacto con la raíz por
la interceptación radicular, flujo de masa y difusión (a) y
zona favorable da rizosfera para el contacto de iones
muebles y inmuebles (b).
Absorción iónica radicular
Calcula que el:
NO3- se difunde 3 mm por día;
K+ caminaria 0,9 mm, y:
H2PO4- llegaría a 0,13 mm.
Absorción iónica radicular
Contribuición relativa de la interceptación radicular, de el
flujo de masa y da difusión de nutrientes para las raíces del
maíz en un suelo “barro limoso” (Barber)
Nutriente
Absorção
(kg ha-1)
Quantidade
disponível
(0-20 cm) (kg ha-1)
NO3H2PO4K+
Ca2+
Mg2+
SO42Na+
H3BO3
Cu2+
Fe2+
Mn2+
MoO4-2
Zn2+
170
39
135
23
28
20
16
0,07
0,16
0,80
0,23
0,01
0,23
45
190
3.300
800
80
1
0,6
6
6
6
Extrato
de
saturação
ppm
0,5
10
50
30
5
0,20
0,10
0,15
0,015
0,15
Quantidade fornecida (kg ha -1)
Interceptação
2
0,9
3,8
66
16
1
1,6
0,02
0,01
0,1
0,1
0,001
0,1
Fluxo de
massa
168
1,8
35
175
105
19
18
0,70
0,35
0,53
0,05
0,02
0,53
Difusão
0
36,3
96,2
0
0
0
0
0
0
0,17
0,08
0
0
Absorción iónica radicular
Relación entre el proceso de contacto y la
localización de adubos.
Elemento
N
P
K
Ca
Mg
S
B
Cu
Fe
Mn
Mo
Zn
Processo de contato
Interceptação
Fluxo de massa
% do total
1
99
2
5
3
27
27
73
13
87
5
95
3
97
3
97
1
75
22
43
5
95
20
20
Difusão
Modos de aplicação
de adubos no solo
0
93
70
0
0
0
0
0
24
35
0
60
Área total/cobertura
Localizado/semeadura
Localizado/semeadura
Área total/pré-semeadura
Área total/ pré-semeadura
Área total/cobertura
Área total/cobertura
Área total/semeadura
Área total/semeadura
Localizado/semeadura
Área total/semeadura
Localizado/semeadura
Aspectos anatómicos y procesos activos y pasivos de absorción
Las búsquedas & absorción de nutrientes:
· Seletividad - sendo que ciertos elementos
minerais són absorbidos preferentemente;
·
Acumulación – la concentración de los
elementos generalmente es mucho mayor en el
juco celular que en la solución externa;
Genotipos – hay diferencias entre las
especies de plantas en las caracteristicas de
absorción.
Movimiento de los nutrientes en
el sistema suelo-planta
Nutrients in soil
solution
Plant
Root
Nutrientes adsorvido na argila
y en la materia orgánica
Excesivo Nutriente Loading
Nutrientes na
solução do solo
Raíz
Nutrientes adsorvido na argila e
na matéria orgânica
Nutrient loss in
drainage water
Aspectos anatómicos y procesos activos e pasivos de absorción
Solo
Pêlos
radiculares
Epiderme
Raiz
Aspectos de la anatomia de la raíz
Aspectos anatómicos y processos activos y pasivos de absorción
Aspectos de la anatomia de la raíz
Aspectos anatómicos y procesos activos y pasivos de absorción
Aspectos de la anatomia de la raíz a partir de un
corte transversal, ilustrando el movimiento del
nutriente por la simplasto e apoplasto.
Aspectos anatómicos y procesos ativos y pasivos de absorción
Esquema que ilustra el contacto íon-raiz y la
absorción pasiva pela parede celular y la activa
por las membranas (plasmalema y tonoplasto)
Aspectos anatómicos y procesos activos y pasivos de absorción
Detalle de
plasmatica
la
pared
celular
y
membrana
Aspectos anatómicos y procesos activos y pasivos de absorción
Figura. Detalhe de los sistemas de poros de la
pared celular que componen el ELA
(ELágua+EL Donnan)
Aspectos anatómicos y procesos activos y pasivos de absorción
Figura. Detalle de la membrana plasmatica
que ilustra el proceso activo de absorción por
medio del cargador dependiente del ATP.
Factores internos y externos que afetan la absorción de nutrientes
Factores externos
Factores internos
Factores internos y externos que afetan la absorción de nutrientes
Formas de nutrientes
absorbidas “preferenciais”
Vmáx./2
Velocidade de absorção
Vmáx.
Factores internos y externos que afetan la absorción de nutrientes
Factor externo
Cmin.
Km
[C]
Concentração da solução
Relación de la concentración iónica de la solución y
la velocidad de absorción, conforme la ecuación de
Michaelis-Menten.
(Km: concentración de el elemento que garante ½ de Vmáx. =
medida da afinidad do nutriente por lo cargador; Cmin. =
concentración inicial mínima en que no hay absorción).
Factores internos y externos que afetan la absorción de nutrientes
Factores externos – disponibilidad : pH
Fe, Cu, Mn, Zn
Mo, Cl
Disponibilidade
P
N, S, B
K, Ca, Mg
Al
5,0
6,0
6,5
7,0
7,5
pH
Relación entre el valor pH del suelo y la
disponibilidad de nutrientes.
Factores internos y externos que afetan la absorción de nutrientes
Factores externos
Aeración
* ATP * Microbiota aeróbica
Flujo de O2 en suelo no-compactado y
compactado.
Factores internos y externos que afetan la absorción de nutrientes
Factores externos –
Temperatura;
Umidad
Elemento: Veloc. de absorción depende, en
parte, de el elemento, con la siguiente
orden:
Ânions: NO3- > Cl-
> SO4-2
>
H2PO4Cátions: NH4+ > K+ >
Mg+2 > Ca+2
Na+
>
Factores internos y externos que afetan la absorción de nutrientes
Factores externos –
Micorriza
Materia seca de mudas de cafeeiro (g/planta) inoculadas o
no con Gigaspora margarita. (Lopes et al., 1983).
P Adicionado
(mg kg-1 de solo)
0
16
32
65
130
Inoculação
Não
0,60
0,47
0,45
0,40
0,51
Sim
2,17
4,33
3,74
5,90
6,30
Fatores internos y externos que afetan la absorción de nutrientes
Factores internos –
Potencial genético
Las diferencias pueden se manifestar de
diversas maneras: en el valores y
parámetros de Km, V e [M]min; en la
capacidad de solubilizar elementos en la
rizosfera, por las excreciones radiculares;
en el cambio de valencia del hierro (Fe3+
para Fe2+).
Factores internos y externos que afetan la absorción de nutrientes
Factores internos –
Estado iônico interno - La planta saturada
en íons absorbe menos que otra planta
que tiene pocos íons.
Teor de carboidratos – substrato => ATP
Factores internos y externos que afetan la absorción de nutrientes
Factores internos –
Intensidad transpiratoria – flujo de nutrientes
contenidos en las paredes celulares; favorece
gradiente de umidad del suelo => flujo de masa
Morfologia de las raíces
Transporte
TRANSPORTE
Es transferencia del elemento de
local de absorción para otro
cualquier dentro o fuera de la raíz
(de la raíz para la parte aérea, por
ex., caso más comume).
Transporte
Las plantas disponem de 2 sistemas
que hacen possible la
movimentación y la conducción de
substancias entre seus órganos:
a) El sistema transportador de produtos
asimilados, la “seiva elaborada”, presente en
la casca;
b) El sistema transportador de solutos minerales,
la “seiva bruta”, presente en el lenho;
Y em la madera hay el o cambio (camada fina
de células, entre a casca y el lenho),
responsable por el rejuvenecimiento de los
dos sistemas.
Transporte
a) Transporte radial
b) Transporte a longa distancia
Eficiencia
de
Transporte=
(contenido del nutriente em la
parte aérea)/(contenido total del
nutriente en la planta)) 100
(Li et al., 1991).
Transporte
Corte longitudinal da raíz que ilustra el
transporte radial de la agua y nutrientes
por via simplasto até columna vascular
(xilema).
Redistribuición
Redistribuición
refere-se a la transferencia del
nutriente de un órgano o región
de residencia para otro o otra,
en forma igual o diferente de la
que se fué absorbida
Redistribuición
Necesidades nutricionales de la laranjeira.
Fase/idade
Mudas
2 anos
Formação
(6 anos)
Produção
(12 anos)
(1)
Massa Massa Consumo anual Coberto pelas
seca
fresca
para novos
reservas (R)
(planta) (frutos)
órgãos (C)
N
P
K
N P K
----- kg ------ g ------ % ----
Necessidades
anuais (NA) (1)
N
P
K
-- g --
1,2
-
6,8
0,8
3,6
25
12
22
5,1
0,7
2,8
32
28
210
18
121
32
16
28 142
15
87
102
120
667
53
347
32
17
29 453
44
246
NA= C - (Cx R/100)
NUTRICIÓN FOLIAR
La historia
Aspectos anatómicos
Factores externos y internos
que afetan la absorción
Absorción iónica foliar
1844 - Relatos de aplicación de Fe en videira;
1874 - aplicación de chorume diluído en água
en plantas de jardín en la Alemanha;
1940-45 - gran impulso en la absorción iónica
debido a sobras de radioisótopos;
1945 - Inicio de las investigaciones con
adubación foliar en el Brasil, por el IAC y por la
ESALQ;
CUTÍCULA => CÉLULAS DA EPIDERME (ELA =>
Aspectos anatómicos y procesos activos y pasivos de absorción
Lo que és absorción
Entrada del elemento (M) em la
planta en forma iónica o molecular,
atingindo los espacios intercelulares
(sin gasto energetico) e/o ganando
de la membrana (gasto energético).
Primeiras pesquisas sobre
la absorción
HOGLAND e BROYER (1936): raízes de cevada
• contra un gradiente de concentración
•Necessidad de energia respiratória (ATP)
LUNDEGARDH, BRUSTROM, ROBERTSON (1930/50):
•Necessidade do ATP
OSTERHOUT, JACOBSON, OVERSTREET (final del
siglo XIX y inicio del siglo XX):
•Teoria del cargador (membrana)
EPSTEIN (1952/53): CINÉTICA DE ABSORCIÓN
• reación enzima/substracto (CARGADOR)
MITCHELL: TEORIA QUIMIOSMÓTICA
•ATPase (membranas – ativada por íons)
HOY:
•Teoria do cargador ACTIVO (membrana)
•CANALES, POROS O BOMBAS – ATPase activada
por el Ca2+
Aspectos anatómicos y procesos activos y pasivos de absorción
Las búsquedas & absorción de nutrientes:
· Seletividad - sendo que certos elementos
minerais són absorbidos preverentemente;
·
Acumulación – la concentración de los
elementos es generalmente mucho mayor em el
juco celular do que en la solución externa;
Genotipos – hay diferencias entre especies de
plantas en las características de absorción.
Fases da absorción de nutrientes
a)Fase pasiva - penetración cuticular
b) Fase activa – absorción celular
Similar a absorción radicular, con una
diferencia: presencia cutícula
Aspectos anatómicos de la hoja y los procesos activos y pasivos de la absorción
ceras cuticulares
pectina
cutina
celulose
MEMBRANA
Estructura cuticular.
Aspectos anatómicos y procesos activos y pasivos de absorción
Detalle de
plasmática
la
pared
celular
y
membrana
Aspectos anatómicos y procesos activos y pasivos de absorción
Figura. Detalle de la membrana plasmática,
que ilustra el proceso activo de absorción,
por medio del cargador dependiente do ATP.
Aspectos anatómicos de la hoja y los procesos activos y pasivos de la absorción
Esquema da anatomia foliar a partir de um corte
transversal da lâmina e um detalhe da nervura.
Aspectos anatómicos de la hoja y los procesos activos y pasivos de la absorción
Esquema de la anatomia foliar a partir de un
corte transversal da lámina y un detalle de la
nervura.
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Factores externos
ángulo de contacto
temperatura y umidad
Concentración de la solución
Luz
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
ángulo de contacto
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
ángulo de contacto
Factores externos y internos que afetam la absorción de nutrientes por las hojas
Temperatura y Umidad del Aire
Diminuir la velocidad de secamiento
de la solución aplicada
Aumentar la Absorción
Aplicación en períodos con
temperatura amena y sin rócio
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Concentración de la solución
Velocidad de absorción: más lento que la via
radicular
Efecto salino “herbicida”
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Composición de la solución
•
Velocidad de absorción y transporte
DIFIEREN ENTRE LOS ELEMENTOS
•
Mobilidad también depende de la fuente de
nutrientes (Namídico > Nnítrico> Namoniacal)
•
Uréia (Namídico) – alta velocidad de absorción
– aumento da [NH3] – atividad da urease en
las hojas – toxidad a la planta
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Composición de la solución
Velocidad de absorción de nutrientes
aplicados a las hojas (Malavolta, 1980)
Nutriente
N - Uréia
P - H2PO4K - K+
Ca - Ca2+
Mg - Mg2+
S- SO42Cl - ClFe - Fe-EDTA
Mn - Mn2+
Mo - MoO42Zn - Zn2+
Tempo para 50% de absorção
0,5 a 36 h.
1 a 15 dias
1 a 4 dias
10 a 96 h.
10 a 24 h.
5 a 10 dias
1 a 4 dias
10 a 20 dias
1 a 2 dias
10 a 20 dias
1 a 2 dias
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Composición de la solución
• Íon acompanhante altera la velocidad
de absorción (Mg2+ - NO3- > Cl- >
SO42-)
• Antagonismo -inhibición competitiva
(micronutrientes
catiônicos)
e
inhibición no competitiva BxZn) e
sinergismo (MgxP)
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Composición de la solución
Efecto de las fuenntes de zinco en la absorción
del nutriente por el cafeeiro
Fontes de zinco
Zu - folhas (ppm)
Índice
Testemunha
13
46
Sulfato de zinco
28
100
Cloreto de zinco
56
200
Nitrato de zinco
43
154
Sulfato de Zn + KCl
39
139
Fonte: Adaptado de GARCIA & SALGADO (1981).
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Luz
• Fotosíntesis – CHO (respiración – ATP)
• Permeabilidad de las membranas x
abertura estomática
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
N recuperado pela planta, %
pH de la solución
90
pH 6,0
70
pH 4,0
pH 3,0
pH 7,5
Diferença de 6h
50
30
5,5
11,5
10
0
3
6
9
12
15
Tempo, horas
18
21
24
Percentagem del N aplicado, recuperado en la planta
de algodón, en función del pH de la solución y del
tiempo de absorción (Rosolem et al.,1990).
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
LUZ, 30°C, pH 6,0
Absorção %
100
LUZ, 30°C, pH 6,0 + B ou Cu
50
ESCURO, 30°C, pH 6,0
LUZ, 30°C, pH 3,0
0
0
30
60
Tempo / minutos
Factores que influencian la absorción del zinco por
las hojas del cafeeiro.
Factores externos y internos que afetan la absorcón de nutrientes por las hojas
Factores internos
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Factores internos
Umidad da cutícula =>
caminamento del nutriente en la
fase pasiva
Superfície de la hoja => página
inferior => estômatos
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Factores internos
Edad de la hoja => > desarrolo
de la cuticula
Estado iônico interno => qto > a
conc. de nutriente en la hoja,
mayor será la dificuldad en la
absorción de nuevos elementos
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Factores internos
Edad de la hoja => > desarrolo de la
cutícula: BARREIRAS e < Fotosíntesis
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Factores internos
Estado iônico interno
=> qto > la conc. de nutriente en la hoja,
mayor será la dificuldad em la absorción
de nuevos elementos
Vmáx./2
Velocidade de absorção
Vmáx.
Factores internos y externos que afetan la absorción de nutrientes
Genético
Cmin.
Km
[C]
Concentração da solução
Relación de la concentración iónica de la solución y
la velocidad de absorción, conforme la ecuación de
Michaelis-Menten.
(Km: concentración del elemento que garante ½ de Vmáx. =
medida da afinidad del nutriente pelo cargador; Cmin. =
concentración inicial mínima en que no hay absorción).
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Classificación de la mobilidad comparada
de los nutrientes aplicados em las hojas
(Marschner, 1986)
Móveis
N, P, K, Mg, Cl
Parcialmente/pouco móveis
S, Zn, Cu
Mn, Fe, Mo
Imóveis
B
Ca
Cual aplicación practica de la mobilidad
de nutrientes en el floema?
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Estudios con nutrientes parcialmente móbeis
Implicación prática de la mobilidad del
nutriente en el éxito de la nutrición foliar
a
3
1
b
c
2
54
Mn
65
Z
n
Figura 20. Radioautografia. a - Folhas 1, 2 e 3 receberam 54Mn; b - Folhas
que receberam 65Zn e c - Ramo novo que desenvolveu depois que o 65Zn foi
aplicado. O contorno das folhas foi desenhado para localizar o ramo no filme
radiográfico.
Factores internos y externos que afetan la absorción de nutrientes
Implicaciones del fornecimento de nutrientes
via hoja
Macronutrientes
Alta Exigencia nutricional
Poca área foliar en el início de la cultura
Problemas de quema de hojas
Formas de P y K poco se adaptan a la
aplicación foliar
Custo de operación
Factores internos y externos que afetan la absorción de nutrientes
Implicaciones del fornecimento de nutrientes
via hoja
Micronutrientes
Considerar: Exigência y la Mobilidad
Vantagens de la adubación foliar
Alto índice de utilización por las plantas
de los nutrientes aplicados via foliar
Correción de deficiencia de micros en
corto plazo
Posibilidad de aplicación de los
nutrientes junto con defensivos
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Consideraciones finales
Alta calidad da agua
Controle pH de la solución
No atende exigencia de los
macros
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Consideraciones finales
En Micros: > frequencia
Tecnología de aplicação
adecuada: la regulación
Horário adecuado de aplicación
Uso de espalhantes
Factores externos y internos que afectan la absorción de nutrientes por las hojas
Consideraciones finales
La aplicación foliar no debe
ser utilizada como regra de
substituición da via suelo y
sí un complemento
Los libros y los mestres són
factores importantes para el
aprendizaje, sin embargo, es
con esfuerzo propio que se
alcanza el éxito deseado
Jorge Kiehl