Transcript NUTRICIÓN DE PLANTAS

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 vitamina A Deficiencia de Iodo
Deficiencia de Ca
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
Ar,
água &
Energia
(3)
Oxigenio
Água
Carboidratos
Proteinas
(aminoacidos)
(9)
Histidine
Isoleucine
Leucine
Lysine
Methionine
Phenylalanine
Threonine
Tryptophan
Valine
Lipídeos
(2)
Acidos
linoleicos
MacroMinerais
(7)
Na
K
Ca
Mg
S
P
Cl
Elementos
traços
(17)
Fe
Zn
Cu
Mn
I
F
Se
Mo
Co (in B12)
B
Ni
Cr
V
Si
As
Li
Sn
Vitaminas
(13)
A
D
E
K
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
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
Conceptos en nutrición de plantas
Naturaleza:
>100 elementos
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)
En la planta:
Total:40-50 elementos
Cuántos?
16 elementos son esenciales
Conceptos de nutrientes y criterios de esencialidad
¿Cuáles?
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
Importancia de los nutrientes en las plantas
Estrutural
Grupo
prostético
Activador
Las tres funciones que los
elementos pueden desempeñar
Ley del mínimo
Nutriente en < cantidad  Limitante
Igual a los demás  cantidad adequada
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
¿Se atiende las
exigencias de
los cultivos?
Suelos
tropicales: baja
fertilidad
Problemas de Acidez (84%)
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
N+P+K
N+P2O5+K2O1
Consumo de
fertilizantes2
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
Nutrición de Plantas & Fertilización
Fertilización (Exigencia de la Planta – Cant. del suelo) x “f”
NUTRICIÓN DE PLANTAS
Análisis químico
¿Cuál? ¿Cuánto?
¿Cómo?
¿Cuándo?
FERTILIDAD del SUELO
Análisis químico
Planta
suelo
Fertilizantes
“f”
Nutrición de Plantas & Fertilización
Factores que causan pérdidas
FERTILIZANTE
“f”
LLUVIA
ABSORCIÓN
VOLATILIZACIÓN
UREA (NH3)
SUELO
FIJACIÓN
H2PO4-
´f´
LIXIVIACIÓN
NO3- > K+
EROSIÓN
N=P=K
N: 40-50% ;P: 70-80%; K: 30%
TALLOS - t/ha
BR
Caña de azúcar
21 países
FERTILIZANTE - kg/ha
Aspectos básicos para
optimizar la producción
PRODUCCIÓN
SUSTENTADA
6CO2 + 6H2O -> 6O2 + C6H12O6
CO2
Fotossíntese
O2
O2
nutrientes
CO2
H2O
Nutrición de Plantas
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?
¿Por qué optimizar la cosecha?
POBLACIÖN
bilhões
datos actuales
proyección
granos - t/ha
POBLACIÖN
Granos - t/ha
fertilizantes
Fertilizantes orgánicos
suelo - reservas
Tendencia global de aumento poblacional, productividad de
granos y origen de los nutrientes vegetales
¿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
¿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
Cana-de-açúcar
Soja
Trigo
-1
-1
(100 t ha )
(5,6 t ha )
(3,0 t ha-1)
Colmos Folhas Total Grãos Restos
Total Grãos Restos
Total
culturais
culturais
______________________________
-1 __________________________________
kg ha
150 152
181 75
125
N
90
60
29
50
20 11
13
22
P
10 10
2
15
7
155 43
77
92
K
65 90
34
12
80
100 8
51
16
Ca
60 40
43
3
13
52 6
26
14
Mg
35 17
20
9
5
45 4
6
14
S
25 20
2
5
9
Macronutrientes
Nutriente
Micronutrientes
___________________________________
B
200 100
Cu
180 90
Fe 2500 6400
Mn 1200 4500
Mo
Zn
500 220
300
270
8900
5700
720
58
34
275
102
11
102
g ha-1 ________________________________
189 100
300
131
200
64
31
30
17
14
1115 190
690
840
500
312 140
460
210
320
13
2
145 120
200
43
80
¿Cómo optimizar la producción
de forma sustentable?
Cosechar más con menos,
respetando el ambiente y las
personas: eficiencia nutricional
¿Cómo optimizar?
Eficiencia nutricional óptima:
Alta productividad con óptimas
prácticas agrícolas
Dosis adecuada
Época adecuada
Interacción entre nutrientes
adecuada
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
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
4500
100
4400
95
Producción de trigo (kg/ha)
4200
4100
Baja Producción
Alta Producción
90
Alta Eficiencia
Baja Eficiencia
85
4000
3900
80
3800
75
3700
3600
70
3500
65
N eficiencia (%)
4300
3400
3300
60
3200
55
3100
3000
50
0
30
60
90
120
N (kg/ha)
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
Algodão
Fibra
0,10
-
Amendoim
Grão
0,30
Arroz
Grão
Cana
Colmo
Cultura
Produto
CCOL
UM (%)
Feijão
Grão
0,30
10
Girassol
Grão
0,25
13
15
Milho
Grão
0,40
13
0,45
17
Soja
Grão
0,35
8
0,75
80
Sorgo
Grão
0,35
13
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
(contenido total del nutriente en la planta)/(matéria seca de raíces)
- Translocación
((contenido del nutriente en la parte aérea)/(contenido total del nutriente en la
planta)) x 100
- Utilización
(matéria seca total producida)2/(contenido total del nutriente en la
planta)
Eficiencia
- Agronómica
(producción de granos por unidad de nutriente aplicada al suelo)
Cultura
Algodoeiro
Feijão
Arroz
(1)
(2)
(3)
Parte da planta
Matéria seca
N acumulado
N requerido
produzida
para
Parte
da
(2)
produção de
Total
planta
1 t de grãos(3)
t ha-1
kg ha-1
kg t-1
Anuais
Parte reprodutiva (semente)
1,3
29 (22,3)1
Parte
vegetativa 1,7
49
84
65
(caule/ramo/folha)
Raiz
0,5
6
Vagem
1
47 (47)
Caule
0,4
8
110
110
Folhas
1,2
53
Raiz
0,1
2
Grãos
3
45 (15)
Colmos
2
15
Folhas
2
15
103
34
Casca
1
8
Raiz
1
20
Exportación relativa de nutrientes a través de los granos producidos (kg t-1): N acumulado en los
granos/materia seca de los granos;
Sugiere la exigencia nutricional (total) por área de cultivo para el respectivo nivel de productividad;
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
Parte
aérea
Raíz
Tenor de N
Planta
entera
Parte
aérea
Raiz
Acumulación de N
Parte
aérea
g kg-1
g por planta
Raíz
Planta
enteia
g por planta
Híbrido A
2000
1000
3000
20
10
40
10
50
Híbrido B
500
500
1000
40
20
20
10
30
Materia seca
Parte
aérea
Raíz
Tenor de N
Planta
entera
Parte
aérea
Raiz
Acumulación de N
Parte
aérea
g kg-1
g por planta
Raíz
Planta
enteia
g por planta
Híbrido A
2000
1000
3000
20
10
40
10
50
Híbrido B
500
500
1000
40
20
20
10
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
aérea)/(contenido total del nutriente en la planta)) 100
Híbrido A: (40/50)x100 = 80,0%
Híbrido B: (20/30)x100 = 66,6%
parte
Materia seca
Parte
aérea
Raíz
Tenor de N
Planta
entera
Parte
aérea
Raiz
Acumulación de N
Parte
aérea
g kg-1
g por planta
Raíz
Planta
enteia
g por planta
Híbrido A
2000
1000
3000
20
10
40
10
50
Híbrido B
500
500
1000
40
20
20
10
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.
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