Acumulación de nutrientes y producción. Importancia de la desnutrición en el mundo Aspectos...

Acumulación de nutrientes y producción

Importancia de la desnutrición en el mundoAspectos básicos de la nutrición para la producción de biomasaSuelos tropicales y las exigencias nutricionales de los cultivosAspectos de la fertilización para atender la nutrición de las plantasAspectos básicos para optimizar la producciónEficiencia nutricional : producir más con menos

Importancia de la desnutrición en el

mundo

Desnutrición ≈ 30 millones de muertes por año (cerca de 1 muerte por segundo) (3600 muertes/h)

Algunos de los principales factores de riesgo de muertes a nivel mundial en el año 2000

Disturbios en los Disturbios en los seres humanos seres humanos

por desnutriciónpor desnutrición

Deficiencia de Zn

Deficiencia vitamina A Deficiencia de Iodo

Deficiencia de Fe

Deficiencia de Ca

(Map from USAID)> 3 billones de personas afectadas

Deficiencia global de nutrientes (Fe, I) y vitamina A

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)

Proteinas

(aminoacidos)

(9)

Lipídeos

(2)

Macro-Minerais

(7)

Elementos traços

(17)

Vitaminas

(13)

Oxigenio

Água

Carboidratos

Histidine

Isoleucine

Leucine

Lysine

Methionine

Phenylalanine

Threonine

Tryptophan

Valine

Acidos linoleicos

Na

K

Ca

Mg

S

P

Cl

Fe

Zn

Cu

Mn

I

F

Se

Mo

Co (in B12)

B

Ni

Cr

V

Si

As

Li

Sn

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

¿Cuáles son los nutrientes?

¿Sus funciones?

¿Absorción, transporte y

redistribución de los

nutrientes?

¿Diagnóstico de deficiencias/excesos?

Análisis químicoVisual

Conceptos en nutrición de plantasNUTRICIÓN DE PLANTASNUTRICIÓN DE PLANTAS

¿El CONCEPTO?¿El CONCEPTO?

Conceptos en nutrición de plantas

Naturaleza:>100 elementos

En la planta: Total:40-50 elementos

16 elementos son esenciales

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)

Cuántos?

¿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


Estrutural

Activador

Grupo prostético

Las tres funciones que los elementos pueden desempeñar

Importancia de los nutrientes en las plantas

Ley del mínimo

Nutriente en < cantidad Limitante Igual a los demás cantidad adequada

Plantas vivas: hasta 95% H2O + 5%M.S. (Reichardt, 1985)

~ 92%: C (40%)+H(12%)+O(40%)

Aire (CO2)

~ 8%: Macro y micronutrientes100% MS

¿Cuál es la proporción en que aparecen en las plantas?

Composición relativa de los nutrientes en las plantas

Suelos tropicales y exigencias

nutricionales de los cultivos

Suelos tropicales: baja fertilidad

¿Se atiende las exigencias de los cultivos?

Problemas de Acidez (84%)

Exigencia nutricional y consumo aparente de fertilizantes (N+P2O5+K2O) de algunos cultivos de Brasil

Acumulación de nutrientes en los cultivos y formación de la cosecha

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.

Cultivo Exigencia nutricional total 4 Consumo de fertilizantes2

N+P+K N+P2O5+K2O1 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

Aspectos de la fertilización para

atender de la nutrición de las

plantas

NUTRICIÓNNUTRICIÓN

FERTILIDAD FERTILIDAD DEL SUELODEL SUELO

FERTILIZACIÓN

Fertilizantes

FERTILIDAD del SUELOFERTILIDAD del SUELOAnálisis químicoAnálisis químico

Fertilización (Exigencia de la Planta – Cant. del suelo) x “f”

suelo

Planta

Fertilizantes

NUTRICIÓN DE PLANTASAnálisis químico

¿Cuál? ¿Cuánto? ¿Cómo?

¿Cuándo?

“f”

Nutrición de Plantas & Fertilización

Factores que causan pérdidas

LLUVIA

EROSIÓNN = P = K

LIXIVIACIÓN NO3

- > K+

FIJACIÓN H2PO4

-

SUELO

ABSORCIÓN

FERTILIZANTE

VOLATILIZACIÓN UREA (NH3)

´f´ N: 40-50% ;P: 70-80%; K: 30%

“f”

Nutrición de Plantas & Fertilización

Caña de azúcar

FERTILIZANTE - kg/ha

TALLOS - t/ha

21 países

BR

Aspectos básicos para optimizar la

producción

Nutrición de Plantas

Fotossíntese

PRODUCCIÓN SUSTENTADA

6CO2 + 6H2O -> 6O2 + C6H12O6

nutrientes

H2O

CO2

CO2

O2

O2

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?

POBLACIÖN

Granos - t/ha

fertilizantes

Fertilizantes orgánicos

suelo - reservas

granos - t/hadatos actuales proyección

bilhõesPOBLACIÖN

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 calidadReservas de fertilizantes finitas

¿Por qué optimizar la cosecha?

Concientizar a la humanidad: de que no existe alimento gratis

Reciclar los nutrientes

¿Cómo optimizar a producción de forma sustentable?

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

Nutriente Cana-de-açúcar (100 t ha-1)

Soja (5,6 t ha-1)

Trigo (3,0 t ha-1)

Colmos Folhas Total Grãos Restos culturais

Total Grãos Restos culturais

Total

______________________________ kg ha-1 __________________________________ N 90 60 150 152 29 181 75 50 125 P 10 10 20 11 2 13 15 7 22 K 65 90 155 43 34 77 12 80 92 Ca 60 40 100 8 43 51 3 13 16 Mg 35 17 52 6 20 26 9 5 14

Mac

ron

utr

ien

tes

S 25 20 45 4 2 6 5 9 14

___________________________________ g ha-1 ________________________________ B 200 100 300 58 131 189 100 200 300 Cu 180 90 270 34 30 64 17 14 31 Fe 2500 6400 8900 275 840 1115 190 500 690 Mn 1200 4500 5700 102 210 312 140 320 460 Mo - - - 11 2 13 - - -

Mic

ron

utr

ien

tes

Zn 500 220 720 102 43 145 120 80 200

Extracción total (parte aérea) y exportación por la cosecha (granos) de cultivos comerciales

Cosechar más con menos, respetando el ambiente y las personas: eficiencia nutricional

¿Cómo optimizar la producción de forma sustentable?

Eficiencia nutricional óptima:Alta productividad con óptimas prácticas agrícolas

Dosis adecuadaÉpoca adecuadaInteracción entre nutrientes adecuada

¿Cómo optimizar?

Marcha de absorción de N, P y K en maíz

Época de aplicación adecuada: el patrón de extracción de los nutrientes varia c/ciclo

Acumulación de nutrientes en los cultivos y composición de la producción

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

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

¿Cómo optimizar?

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

3000

3100

3200

3300

3400

3500

3600

3700

3800

3900

4000

4100

4200

4300

4400

4500

0 30 60 90 120

N e

ficie

nci

a (%

)

Pro

ducc

ión

de tr

igo

(kg/

ha)

N (kg/ha)

Spolidorio (1999)

Baja Producción

Alta Eficiencia

Alta Producción

Baja Eficiencia

Contacto ion-raízAbsorciónPérdidas

Optimizar el índice de cosecha

CulturaCultura ProdutoProduto CCCOLCOL UM (%)UM (%) CulturaCultura ProdutoProduto CCCOLCOL UM (%)UM (%)

AbacaxiAbacaxi Fruto 0,55 80 FeijãoFeijão Grão 0,30 10

AlgodãoAlgodão Fibra 0,10 - GirassolGirassol Grão 0,25 13

AmendoimAmendoim Grão 0,30 15 MilhoMilho Grão 0,40 13

ArrozArroz Grão 0,45 17 SojaSoja Grão 0,35 8

CanaCana Colmo 0,75 80 SorgoSorgo Grão 0,35 13

ÍC varía con la especie

Índice de cosecha (CCOL) y tenor de humedad (UM) de la parte cosechada de variedades

altamente productivas

Esquema ilustrativo de la acumulación de M.S. en diversos órganos de dos híbridos de trigo y exigencia de N.

- especies/cultivares/genotipos

- Aprovechamiento de nutrientes

Eficiencia

- Absorción

- Translocación

- Utilización

Eficiencias

(contenido total del nutriente en la planta)/(matéria seca de raíces)

((contenido del nutriente en la parte aérea)/(contenido total del nutriente en la planta)) x 100

(matéria seca total producida)2/(contenido total del nutriente en la planta)

- Agronómica

Eficiencia

(producción de granos por unidad de nutriente aplicada al suelo)

Cultura Parte da planta N acumulado

Matéria seca produzida Parte da

planta Total (2)

N requerido para produção de 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 (caule/ramo/folha)

1,7 49 Algodoeiro

Raiz 0,5 6

84 65

Vagem 1 47 (47) Caule 0,4 8 Folhas 1,2 53

Feijão

Raiz 0,1 2

110 110

Grãos 3 45 (15) Colmos 2 15 Folhas 2 15

Arroz

Casca 1 8 Raiz 1 20

103 34

(1) Exportación relativa de nutrientes a través de los granos producidos (kg t-1): N acumulado en los granos/materia seca de los granos;

(2) Sugiere la exigencia nutricional (total) por área de cultivo para el respectivo nivel de productividad; (3) 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 secaMateria seca Tenor de NTenor de N Acumulación de NAcumulación de N

Parte Parte aéreaaérea

RaízRaíz Planta Planta enteraentera


RaizRaiz Parte Parte aéreaaérea

RaízRaíz Planta Planta enteiaenteia

g por plantag por planta g kgg kg-1-1 g por plantag por planta

Híbrido AHíbrido A 20002000 10001000 30003000 2020 1010 4040 1010 5050

Híbrido BHíbrido B 500500 500500 10001000 4040 2020 2020 1010 3030

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 parte aérea)/(contenido total del nutriente en la planta)) 100

Híbrido A: (40/50)x100 = 80,0%

Híbrido B: (20/30)x100 = 66,6%










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.










DESAFIO NUTRICIONAL

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

Naranjal A:70 ton/ha Naranjal B:10 ton/ha

¡Nutrición tomada en serio!

Importancia de los nutrientes en las plantas

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