Transcript Slide sem título - Nutrição de Plantas

NUTRICIÓN MINERAL
Prof. Dr. Renato de Mello Prado
Depto. de Suelos y Fertilizantes
OBJETIVOS DEL CURSO
1. Conocer los nutrientes minerales, las
formas en que están disponibles en el suelo
y en que son absorbidas por las plantas.
2. Conocer cómo los nutrientes son
absorbidos, transportados y redistribuidos
en las plantas y sus funciones metabólicas.
OBJETIVOS DEL CURSO
3. Relacionar las funciones metabólicas de los
nutrientes, cuando sea posible, con
problemas de desarrollo y producción de
cultivos.
4. Diagnosticar visualmente o por la
interpretación de análisis químicos de
material vegetal, los estados de carencias y
excesos nutricionales.
UNIDAD 1. Introducción al curso
1.1 Conceptos en nutrición de plantas. Relación con
disciplinas afines.
1.2 Concepto de nutrientes y criterios de esencialidad.
1.3 Composición relativa de las plantas. Otros elementos
químicos de interés en la nutrición vegetal.
1.4 Cultivo hidropónico. Preparación y uso de soluciones
nutritivas.
Unidad 2: Absorción iónica radical y foliar
2.1. Aspectos anatómicos de raíces y hojas.
2.2. Procesos activos y pasivos de absorción.
2.3. Factores internos y externos que afectan
la absorción de nutrientes.
Unidades 3 y 4: funciones de los
macronutrientes y micronutrientes
3.1 Introducción
3.2 Absorción, traslocación y redistribución
3.3 Participación en el metabolismo vegetal
3.4. Exigencias minerales de los principales cultivos
3.5. Sintomatología de carencias y excesos nutricionales
Unidad 4: funciones de los micronutrientes
4.1. Introducción
4.2. Absorción, traslocación y redistribución
4.3. Participación en el metabolismo vegetal
4.4. Exigencias minerales de los principales
cultivos
4.5. Sintomatología de carencias y excesos
nutricionales
Unidad 5: Diagnóstico foliar
5.1. Criterios de muestreo de hojas
5.2. Prepación de material vegetal y
análisis químicos
5.3. Estudios y seminarios en grupo sobre
diagnóstico foliar en cultivos
Unidad 6: Interacciones entre
nutrientes
6.1. Estudios de las interacciones más
comunes
6.2. Relaciones entre nutrientes en el
análisis foliar
Material didáctico disponible en el site (Bibliografía/Seminario/Práctico)
http://www.fcav.unesp.br/departamentos/solos/docentes/mardidat_renatom.php
Material didáctico
Disponible: Material de Apoyo (Archivos de clase)
POS-GRADUACIÓN:
Disciplina: Nutrición de Plantas - Programas: Ciencia del Suelo y Producción
Vegetal -[Link]
http://www.nutricaodeplantas.agr.br/site/ensino/graduacao/unesp_jabot_agro.php
BIBLIOGRAFIA BÁSICA
EPSTEIN, E.; BLOOM, A. Nutrição mineral de plantas: princípios e
perspectivas. 2.Ed. Maria Edna Tenório Nunes (Tradutora). Londrina: Editora
Planta, 2006.403p.
MALAVOLTA, E.; VITTI, G.C.; OLIVEIRA, J.A. Avaliação do estado
nutricional das plantas. Princípios e Aplicações. 2a ed. POTAFOS (ed.). 1997.
319p.
MALAVOLTA, E. Manual de nutrição mineral de plantas. São Paulo: Editora
Agronômica Ceres, 2006.638p.
PRADO, R.M. 500 perguntas e respostas sobre nutrição de plantas. 1. ed.
Jaboticabal: FCAV/GENPLANT, 2009. v.1. 108 p
PRADO, R.M. Nutrição de Plantas. 1. ed. São Paulo: Editora UNESP, 2008.
v. 1. 407 p.
RAIJ, B.van.; CANTARELLA, H.; QUAGGIO, J.A.; FURLANI, A.M.C.
Recomendações de adubação e calagem para o estado de São Paulo. 2a ed.
Campinas: Instituto Agronômico, 1997. 285p..(Boletim técnico, 100).
Introducción
Introducción
 Agronomía & nutrición de plantas;
 Historia de la nutrición de plantas;
 Conceptos en nutrición de plantas;
 Relación con disciplinas afines;
 Conceptos de nutrientes e criterios de esencialidad;
 Composición relativa de los nutrientes en las plantas;
 Otros elementos químicos de interés en la nutrición vegetal
 Cultivo hidropónico.
Agronomía & nutrición de plantas
USO DE LA CIENCIA AGRONÓMICA
ALIMENTOS, FIBRAS Y ENERGÍA
Agronomía & nutrición de plantas
52 FACTORES DE PRODUCIÓN
¿Cuáles son?
suelo
* Conservación
* Fertilizantes
* Fertilización
* Fertilidad
(Tisdale et al.,1993)
Planta
* cv.
* Nutrición
Ambiente
* Clima (luz, temp...)
* Manejo (Irrig., Control fitos.)
Historia de la Nutrición de Plantas
*** Antigüedad
Aristóteles (384-322 a.C.) filósofo griego
animales invertidos y mantienen la boca en el suelo
TEORÍA del HUMUS - Wallerius (1709-1785)
Las plantas obtienen los nutrientes de extractos
derivados del humus que contiene agua y compuestos
solubles de C, H, O y N, de los cuales las plantas
reconstruyen tejidos más complejos. De esos 4 elementos,
otros elementos vitales, como Si y K serían formados.
Cal y sales eran importantes para las plantas, pero el
papel principal sería la disolución de la materia orgánica
en la solución del suelo.
Historia de la Nutrición de Plantas
*** Sprengel (1787-1859)
Investigó compuestos en la zona radical y consideró 15
elementos como importantes: O, C, N, S, P, Cl, K, Na,
Ca, Mg, Al, Si, Fe y Mn.
En 1838 definió la ley del mínimo:
Enunciaba que “si apenas uno de los elementos necesarios
para la nutrición de las plantas falta, la planta sufrirá,
aunque todos los otros elementos necesarios para la
producción vegetal estuvieran presentes en cantidad
suficiente”
Historia de la Nutrición de Plantas
*** Siglo XIX
“Era Just Van Liebig” (1803-1873)
Liebig (1840) definió la teoría de la
nutrición de plantas: libro “La química en
sus aplicaciones la a agricultura y a la
Fisiología”: donde a planta se nutría de
CO2 y H2O, y de algunos minerales de la
tierra. MACRONUTRIENTES
“Era Just Van Liebig”
Liebigs Analytisches Labor um 1840
http://www.liebig-museum.de/
Historia de la Nutrición de Plantas
“Era Just Van Liebig”
Derrumbó la teoría de los humanistas
que indicaban que el vegetal extraía de
la tierra sustancias originadas del
humus y que los minerales no pasaban
de “impurezas”
la planta vive de ácido carbónico, amoníaco (ácido
nítrico), agua, ácido fosfórico, ácido sulfúrico,
ácido silícico, cal, magnesio, potasio (soda) e
hierro
* La fuente de N de las plantas  NH3 atm.
* las fuentes de K y P  Silicatos insol. p/ evitar
lixiviación.
Ley del mínimo
Nutriente en < cantidad  Limitante
Igual a los demás  cantidad adequada
Historia de la Nutrición de Plantas
Siglo XX (Era Post Liebig)
Micronutrientes
Escuela Hoagland (1844-1949)
Contribuiciones
iniciales
–
absorción,
transporte, redistribuición y funciones
Epstein (1972)
Transportador de iones- enzima/sustrato : Cinética enzimática
Historia de la Nutrición de Plantas
Siglo XX (Era Post Liebig)
Stanley A. Barber (1995)
Mecanismos de absorción
Marschner (1991)
La película
la rizosfera, exudación,
microrganismos, alteraciones en el pH,
potencial redox y disponibilidad de macro y
micronutrientes y de elementos tóxicos
Konrad Mengel
Historia de la Nutrición de Plantas
Século XX (Era Pós Liebig)
Início da Nutrición de
Plantas en el Brasil
(1954)
PG – MS: 1964 e DR: 1970
1a Tese:
LOPES, G.O. 1972. Contribuición ao
estudo de las relações entre o zinco e o
fósforo de las plantas. Tese de
Doutorado. 44 p.
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
Relación con disciplinas afines
NUTRICIÓN DE PLANTAS
&
DISCIPLINAS AFINES
Relación con disciplinas afines
NUTRICIÓN
Mejoramiento
Fitopatología
Fertilización
Mecanización
Fertilizantes
Microbiología
FERTILIDAD
DEL SUELO
Bioquímica/
Fisiología
Relación con disciplinas afines
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”
Relación con disciplinas afines
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%
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
Conceptos de nutrientes y criterios de esencialidad
1) En ausencia del elemento la planta no completa
su ciclo vegetativo
2) El elemento no puede ser sustituido por ningún
otro
3) El elemento debe tener un efecto directo en la
vida de la planta y no ejercer apenas el papel
de, con su presencia en el medio, neutralizar
efectos físicos, químicos o biológicos
desfavorables para el vegetal
Conceptos de nutrientes y criterios de esencialidad
¿Cuándo fueron descubiertos los Nutrientes?
Descubrimiento y demostración de la esencialidad de los elementos
Elemento
Descubridor
Año
Demostración
Año
C
H
O
Cavendish
Priestley
1766
1774
De Saussure
De Saussure
De Saussure
1804
1804
1804
N
P
S
Rutherford
Brand
-
1772
1772
-
De Saussure
Ville
Von Sachs, Knop
1804
1860
1865
K
Davy
1807
Von Sachs, Knop
1860
Ca
Davy
1807
Von Sachs, Knop
1860
Mg
Davy
1808
Von Sachs, Knop
1860
(Glass, 1989)
Conceptos de nutrientes y criterios de esencialidad
Continuación
Fe
-
-
Von Sachs, Knop
1860
Mn
Scheele
1744
McHargue
1922
Cu
-
-
Sommer
1931
Zn
-
-
Sommer & Lipman
1926
B
Gay Lussac &
Thenard
1808
Sommer & Lipman
1939
Mo
Hzelm
1782
Arnon & Stout
1939
Cl
Schell
1774
Broyer et al.
1954
Composición relativa de los nutrientes en las plantas
¿Cuál es la proporción que
aparece 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
Composición relativa de los nutrientes en las plantas
COMPOSICIÓN RELATIVA DE MACROS Y MICROS
ORGÁNICOS
MINERAIS
Macronutrientes
Macronutrientes
orgánicos
N
2,0%
Ca
1,3%
C
42%
P
0,4%
Mg
0,4%
O
44%
K
2,5%
S
0,4%
H
6%
Total
7%
Micronutrientes
Fe, Zn, B, Cu, Mo e Cl
Total
92%
Total
1%
100%
Composición relativa de los nutrientes en las plantas
COMPOSICIÓN RELATIVA DE MACROS Y MICROS
Elementos
Concentración en la M.S. Número rel. de átomos
MACRONUTRIENTES
-1
N
K
Ca
Mg
P
S
g kg
15
10
5
2
2
1
1.000.000
250.000
125.000
80.000
60.000
30.000
MICRONUTRIENTES
Cl
B
Fe
Mn
Zn
Cu
Mo
(Epstein, 1975)
mg kg-1
100
20
100
50
20
6
0,1
3000
2000
2000
1000
300
100
1
Composición relativa de los nutrientes en las plantas
Extracción total (parte aérea) y exportación por
la cosecha (granos) de cultivos comerciales
Cana-de-açúcar
Soja
Trigo
(100 t ha-1)
(5,6 t ha-1)
(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
Acumulación de nutrientes en los cultivos y composición de la producción
DISTRIBUICIÓN del P en CITRUS
Hojas: 16,8%
Ramas: 25,3
Frutos: 33,7%
Tronco: 3,6%
Raíces: 20,5%
(Mattos, 2003)
Acumulación de nutrientes en los cultivos y composición de la producción
Exigencia nutricional y consumo aparente de fertilizantes
(N+P2O5+K2O) de algunos cultivos de Brasil
Cultura
Cana-de-açúcar
(100 t ha-1)
Soja 3
(5,6 t ha-1)
Café, em coco
(2 t ha-1)
Citros
(1200 cx./ha)
Milho
(6,4 t ha-1)
Arroz
(5,6 t ha-1)
Feijão
(1 t ha-1)
Mandioca
(16,6 mil plantas)
Exigência nutricional total
Consumo de fertilizantes2
N+P+K
N+P2O5+K2O1
N+P2O5+K2O
150+20+155
382
206
181(72)+13+77
303 (162)
145
253+19+232
348
192
391+19+172
642
122
305+56+257
742
110
141+14+81
270
77
102+9+93
235
31
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
-1
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
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
Importancia de los nutrientes en las plantas
 ESTRUTURAL
El elemento forma parte de la molécula de uno o más compuestos
orgánicos; ejemplos: N: aminoácidos y proteínas; Ca: pectato; Mg:
clorofilas.
 ACTIVADOR ENZIMÁTICO
El elemento está presente en la fase disociable de la fracción
proteica de la enzima, es necesario para la actividad de la misma.
 CONSTITUYENTE DE LA ENZIMA
Se refiere a elementos, generalmente metales o elementos de
transición (Mo), que forman parte del grupo prostético de enzimas
y que son esenciales para la actividad de las mismas; es el caso
de Cu, Fe, Mn, Mo, Zn, Ni.
Importancia de los nutrientes en las plantas
Estrutural
Grupo
prostético
Activador
Las tres funciones que los
elementos pueden desempeñar
Importancia de los nutrientes en las plantas
planta sin deficiencia
nutricional
Omisión del
nutriente
planta con deficiencia
nutricional
Importancia de los nutrientes en las plantas
Reducción de la velocidad de los procesos metabólicos
Paralización/desarreglo de los procesos biológicos
Nivel molecular
Alteración de membranas, pared celular, organelas
Nivel subcelular
Alteración/deformación de las células
Niível celular
Alteración de los tejidos
Nivel de tejido síntoma (clorosis/necrosis)
Secuencia de eventos biológicos en plantas
deficientes en nutrientes
Importancia de los nutrientes en las plantas
RESISTENCIA A ENFERMEDADES INDUCIDAS
POR LA NUTRICIÓN DE LAS PLANTAS
Modificaciones anatómicas: células de la
epidermis más gruesas, lignificadas y/o
silificadas
Propiedades fisiológicas y bioquímicas: producción
de sustancias inhibidoras y repelentes
Capacidad de respuesta de la planta al ataque
de los parásitos: aumentando las barreras
mecánicas y síntesis de compuestos tóxicos
Importancia de los nutrientes en las plantas
RESISTENCIA A ENFERMEDADES INDUCIDAS
POR LA NUTRICIÓN DE LAS PLANTAS
Efecto de la nutrición en las enfermedades:
Significativo
Plantas tolerantes
o de moderada
resistencia
No significativo
Plantas altamente
resistentes o
altamente
susceptibles
Importancia de los nutrientes en las plantas
DESAFIO NUTRICIONAL
¡Nutrición tomada en serio!
Monte A:70 ton/ha
Monte B:10 ton/ha
Contrastes de tecnología: montes frutales de de 7 años,
naranja Valencia, injertada en limón Cravo, irrigados, etc.
Outros elementos químicos de interesse na nutrición vegetal
Elementos benéficos
Son elementos que presentan
aspectos benéficos para el
crecimiento de ciertas plantas,
aunque no sean esenciales
PREGUNTAS