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NUTRICIÓN MINERAL
Prof. Dr. Renato de Mello Prado
Depto. de Suelos y Fertilizantes
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.
OBJETIVOS DEL CURSO
1.2 Concepto de nutrientes y criterios de esencialidad.
UNIDAD 1. Introducción al curso
1.1 Conceptos en nutrición de plantas. Relación con disciplinas afines.
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.
2.3. Factores internos y externos que afectan la absorción de nutrientes.
Unidad 2: Absorción iónica radical y foliar
2.1. Aspectos anatómicos de raíces y hojas.
2.2. Procesos activos y pasivos de absorción.
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
4.3. Participación en el metabolismo vegetal
4.1. Introducción
4.2. Absorción, traslocación y redistribución
4.4.Exigencias minerales de los principales cultivos
4.5. Sintomatología de carencias y excesos nutricionales
5.2. Prepación de material vegetal y análisis químicos
Unidad 5: Diagnóstico foliar
5.1. Criterios de muestreo de hojas
5.3. Estudios y seminarios en grupo sobre diagnóstico foliar en cultivos
Unidad 6: Interacciones entre nutrientes
6.2. Relaciones entre nutrientes en el análisis foliar
6.1. Estudios de las interacciones más comunes
Material didáctico disponible en el site (Bibliografía/Seminario/Práctico)
http://www.fcav.unesp.br/departamentos/solos/docentes/mardidat_renatom.php
Material didácticoDisponible: 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
52 FACTORES DE PRODUCIÓN ¿Cuáles son?
(Tisdale et al.,1993)
Planta* cv.
* Nutriciónsuelo* Conservación* Fertilizantes* Fertilización
* Fertilidad
Ambiente* Clima (luz, temp...)
* Manejo (Irrig., Control fitos.)
Agronomía & nutrición de plantas
Aristóteles (384-322 a.C.) filósofo griegoanimales invertidos y mantienen la boca en el suelo
*** Antigüedad
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
“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
*** Siglo XIX
Historia de la Nutrición de Plantas
http://www.liebig-museum.de/
Liebigs Analytisches Labor um 1840
“Era Just Van Liebig”
* La fuente de N de las plantas NH3 atm.* las fuentes de K y P Silicatos insol. p/ evitar lixiviación.
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
“Era Just Van Liebig”
Historia de la Nutrición de Plantas
Ley del mínimo
Nutriente en < cantidad Limitante Igual a los demás cantidad adequada
Siglo XX (Era Post Liebig)
Micronutrientes
Epstein (1972)Transportador de iones- enzima/sustrato : Cinética enzimática
Escuela Hoagland (1844-1949)Contribuiciones iniciales – absorción, transporte, redistribuición y funciones
Historia de la Nutrición de Plantas
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
Siglo XX (Era Post Liebig)
Historia de la Nutrición de Plantas
Historia de la Nutrición de Plantas
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.
Século XX (Era Pós Liebig)
Início da Nutrición de Plantas en el Brasil
(1954)PG – MS: 1964 e DR: 1970
¿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 PLANTAS
¿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?
DISCIPLINAS AFINES
&
Relación con disciplinas afines
NUTRICIÓN DE PLANTAS
NUTRICIÓN
FERTILIDAD DEL SUELO
Fertilización
Mecanización
Bioquímica/Fisiología
Fertilizantes
Fitopatología
Microbiología
Mejoramiento
Relación con disciplinas afines
FERTILIDAD del SUELOAnálisis químico
Fertilización (Exigencia de la Planta – Cant. del suelo) x “f”
suelo
Planta
Fertilizantes
NUTRICIÓN DE PLANTASAnálisis químico
¿Cuál? ¿Cuánto? ¿Cómo?
¿Cuándo?
“f”
Relación con disciplinas afines
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”Relación con disciplinas afines
¿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
2) El elemento no puede ser sustituido por ningún otro
1) En ausencia del elemento la planta no completa su ciclo vegetativo
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
Descubrimiento y demostración de la esencialidad de los elementos
Elemento Descubridor Año Demostración Año
C - - De Saussure 1804H Cavendish 1766 De Saussure 1804O Priestley 1774 De Saussure 1804
N Rutherford 1772 De Saussure 1804P Brand 1772 Ville 1860S - - Von Sachs, Knop 1865
K Davy 1807 Von Sachs, Knop 1860
Ca Davy 1807 Von Sachs, Knop 1860
Mg Davy 1808 Von Sachs, Knop 1860
(Glass, 1989)
¿Cuándo fueron descubiertos los Nutrientes?Conceptos de nutrientes y criterios de esencialidad
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
Continuación
Conceptos de nutrientes y criterios de esencialidad
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 que aparece en las plantas?
Composición relativa de los nutrientes en las plantas
COMPOSICIÓN RELATIVA DE MACROS Y MICROS
ORGÁNICOSMacronutrientes orgánicos
C 42%
O 44%
H 6%
Total 92%
MINERAIS Macronutrientes N 2,0% Ca 1,3%
P 0,4% Mg 0,4%
K 2,5% S 0,4%
Total 7%
Micronutrientes Fe, Zn, B, Cu, Mo e Cl
Total 1%100%
Composición relativa de los nutrientes en las plantas
(Epstein, 1975)
Elementos Concentración en la M.S. Número rel. de átomos
MACRONUTRIENTES g kg-1 N 15 1.000.000K 10 250.000Ca 5 125.000Mg 2 80.000P 2 60.000S 1 30.000
MICRONUTRIENTES mg kg-1 Cl 100 3000B 20 2000Fe 100 2000Mn 50 1000Zn 20 300Cu 6 100Mo 0,1 1
Composición relativa de los nutrientes en las plantasCOMPOSICIÓN RELATIVA DE MACROS Y MICROS
Composición relativa de los nutrientes en las plantasExtracción total (parte aérea) y exportación por
la cosecha (granos) de cultivos comercialesNutriente 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
ronu
trie
ntes
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
ronu
trie
ntes
Zn 500 220 720 102 43 145 120 80 200
DISTRIBUICIÓN del P en CITRUS
(Mattos, 2003)
Hojas: 16,8% Ramas: 25,3
Tronco: 3,6%Raíces: 20,5%
Frutos: 33,7%
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 Exigência nutricional total Consumo de fertilizantes2 N+P+K N+P2O5+K2O1 N+P2O5+K2O Cana-de-açúcar (100 t ha-1)
150+20+155 382 206
Soja 3 (5,6 t ha-1)
181(72)+13+77 303 (162) 145
Café, em coco (2 t ha-1)
253+19+232 348 192
Citros (1200 cx./ha)
391+19+172 642 122
Milho (6,4 t ha-1)
305+56+257 742 110
Arroz (5,6 t ha-1)
141+14+81 270 77
Feijão (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 (72 kg ha -1 de N).
Acumulación de nutrientes en los cultivos y composición de la producción
Marcha de absorción de N, P y K en maíz
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
ACTIVADOR ENZIMÁTICOEl elemento está presente en la fase disociable de la fracción proteica
de la enzima, es necesario para la actividad de la misma.
Importancia de los nutrientes en las plantas
ESTRUTURALEl elemento forma parte de la molécula de uno o más compuestos
orgánicos; ejemplos: N: aminoácidos y proteínas; Ca: pectato; Mg: clorofilas.
CONSTITUYENTE DE LA ENZIMASe 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.
Estrutural
Activador
Grupo prostético
Las tres funciones que los elementos pueden desempeñar
Importancia de los nutrientes en las plantas
Importancia de los nutrientes en las plantasplanta sin deficiencia
nutricional
planta con deficiencia nutricional
Omisión del nutriente
Importancia de los nutrientes en las plantas
Secuencia de eventos biológicos en plantas deficientes en nutrientes
Nivel de tejido síntoma (clorosis/necrosis)
Reducción de la velocidad de los procesos metabólicos
Paralización/desarreglo de los procesos biológicosNivel molecular
Alteración de membranas, pared celular, organelasNivel subcelular
Alteración/deformación de las célulasNiível celular
Alteración de los tejidos
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 plantasRESISTENCIA A ENFERMEDADES
INDUCIDAS POR LA NUTRICIÓN DE LAS PLANTAS
RESISTENCIA A ENFERMEDADES INDUCIDAS POR LA NUTRICIÓN DE LAS PLANTAS
Efecto de la nutrición en las enfermedades:
Plantas tolerantes o de moderada
resistencia
Plantas altamente resistentes o
altamente susceptibles
Significativo No significativo
Importancia de los nutrientes en las plantas
DESAFIO NUTRICIONAL
Contrastes de tecnología: montes frutales de de 7 años, naranja Valencia, injertada en limón Cravo, irrigados, etc.
Monte A:70 ton/ha Monte B:10 ton/ha
¡Nutrición tomada en serio!
Importancia de los nutrientes en las plantas
Son elementos que presentan aspectos benéficos para el
crecimiento de ciertas plantas, aunque no sean esenciales
Elementos benéficos
Outros elementos químicos de interesse na nutrición vegetal
PREGUNTAS