UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA

FISIOLOGIA VEGETAL

NUTRICIN MINERAL

ING. FERNANDO S. GONZALES HUIMAN

NUTRICIN MINERAL DE LAS PLANTASEl estudio amerita conocer su composicin qumica, cuyo objetivo se puede alcanzar utilizando los dos mtodos siguiente:Del anlisis elemental: Determina la naturaleza y las proporciones en que se encuentran los elementos en los tejidos vegetales.Anlisis inmediato: Que trata de reconocer la naturaleza de los compuestos orgnicos que existen en las diversas partes de la planta

HISTORIAAl principio se pensaba que todos los elementos provenan del H2O. Aos ms tarde Woodward demostr que las conclusiones eran errneas y que se tomaban del CO2.Hales se dio cuenta de que la atmsfera contribua al crecimiento de las plantas.De Saussure descubri ciertos elementos qumicos esenciales para las plantas y que stas pueden seleccionar lo que necesitan y lo que no.Sach concluy que las plantas podan crecer sin suelo, solo con agua con elementos minerales disueltos les era suficiente.Knop fue el primero que diseo soluciones nutritivas para plantas con distintas concentraciones de cada componente.Y en 1865 public los resultados de un solucin nutritiva, que sirvi de base para posteriores investigadores, quienes pusieron ms nfasis en mejorar la Presin osmtica de la solucin, el balance de los elementos, pero manteniendo su composicin simple.

Solucin nutritiva de Knop

Arnon y Hoagland(1940), propusieron una solucin nutritiva que ha sido ampliamente aceptada, ya que basaron su composicin elemental en las proporciones absorbidas por plantas de tomate, incluyendo tambin micronutrientes. Frmula de la solucin nutritiva de Hoagland

COMPOSICIN DE LOS TEJIDOS VEGETALES

MACROELEMENTOS(POR 100 g DE MATERIA SECA) (g)Carbono45.0Oxgeno 45.0 Hidrgeno 6.0 Nitrgeno 1.5 Calcio 0.5 Potasio 1.0 Azufre 0.1 Fsforo 0.2 Magnesio0.2 Silicio 0,1

MICROELEMENTOSMG POR 100 G DE MATERIA SECAPARTE POR MILLON Boro2,0 20Cloro10,0100Cobre0,66Hierro10,0100Manganeso5,050Molibdeno0,010,1Zinc2,020Nquel0,33Sodio1,010

Despus de eliminar el agua de los tejidos los macro elementos constituyen aproximadamente el 99,5% de la materia seca, mientras que los microelementos forman cerca del 0,03%. El contenido mineral de los tejidos vegetales es variable, dependiendo del tipo de planta, las condiciones climticas prevalecientes durante el perodo de crecimiento, la composicin qumica del medio y la edad del tejido entre otros.

CRITERIOS DE ESENCIALIDADPara que un nutriente sea considerado esencial, debe demostrarse que la planta no crece normalmente ni completa su ciclo vital, a menos que se le suministre dicho elemento.Amon y Stout (1939), establecieron tres criterios de esencialidad:Es esencial si la deficiencia del elemento impide que la planta complete su ciclo vital. Es esencial, cuando este no se puede reemplazar por otro elemento con propiedades similares. el elemento debe participar directamente en el metabolismo de la planta y su beneficio no debe estar relacionado solamente al hecho de mejorar las caractersticas del suelo, mejorando el crecimiento de la microflora o algn efecto parecido.

ELEMENTOS ESENCIALES Segn los criterios de esencialidad: existen 16 elementos esenciales, de los cuales tres (C, H, O) son obtenidos de la atmsfera y 13 del suelo: C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, Mo, B y Cl. El Na, Si, Co, Al por lo general no son considerados como esenciales

LOS MACRO Y MICRONUTRIENTESSUELO

FORMA EN QUE SON ABSORBIDOS LOS NUTRIENTES

Macronutrientes Nitrgeno (N) Fsforo (P) Potasio (K) Calcio (Ca) Magnesio (Mg) Azufre (S) Micronutrientes Hierro (Fe) Zinc (Zn) Manganeso (Mn) Boro (B) Cobre (Cu) Molibdeno (Mo) Cloro (Cl)

MOVILIZACIN DE LOS ELEMENTOS

MvilInmvilNitrgeno Potasio Fsforo Cloro Sodio Zinc Magnesio Molibdeno CalcioBoro Cobre Azufre Hierro

FUNCIONES FISIOLOGICAS DE LOS NUTRIENTESMALAVOLTA LOS CLASIFICA EN:EstructuralesConstituyentes de enzimasActivadores enzimticosMARSCHNER (1999):Constituyentes de materiales orgnicosAbsorbidos como aniones o como cidos orgnicosTomados en forma inica y en forma de quelatos de la solucin suelo

SE RESUME:

Como constituyentes celularesComo enzimas o coenzimasComo antagnicos en el balance metablicoComo amortiguadores de pH, yComo factores osmticos

DISPONIBILIDAD DE NUTRIENTES EN EL SUELONutriente disponible en el suelo es el que est accesible para ser absorbida por la raz.Para que los nutrientes sean absorbidos se requiere que entren en contacto con los pelos radiculares y luego ser transportados al interior de ella.Para ello se consideran tres mecanismos:Intercepcin radicular: La cantidad de nutrientes que ingresan por sta va es baja para la mayora de los nutrientes.

rea de las races/rea del suelo = 2 x 10-5H+

ABSORCION DE NUTRIENTES

2. Flujo de masa: Cuando los solutos son transportados por el flujo convectivo del agua del suelo a las races, desde una regin hmeda a otra seca y depende del consumo de agua de la planta y de la concentracin de nutrientes en el agua.Q = [ n ] V Q = Cantidad de nutriente que entra en contacto con la raz. [n]=Concentracin del elemento en la solucin suelo. V = Volumen de agua absorbido por la planta.

3.Difusin: El elemento se desplaza en distancias cortas, de una zona de mayor a otra de menor concentracin y se fundamenta en la ley de Fick: F = -Ddc/dxF = Tasa de difusinDc/dx = Gradiente de concentracinD = Coeficiente de difusinc = ConcentracinX = DistanciaEsta va es tpica para el K y P

ElementoFormas inicasMecanismosFlujo de masaIntercepcin radicularDifusinNitrgenoFsforoPotasioCalcio MagnesioAzufreManganesoFierroCobreZincBoroMolibdenoSodioNO3-, NH4+HPO4=, H2PO4-K+Ca++Mg++SO4=Mn++Fe++, Fe+++Cu++Zn++BO3-MoO4-Na++9952071879522669407195901122913543136529510094780003521095000

MECANISMO DE ABSORCINABSORCIN PASIVA:Los nutrientes se mueven de una zona de > (solucin suelo) a otra < [ ] (ELA de la clula). El ELA est formado por la pared celular, los espacios intercelulares y la superficie externa del plasmalema.La cantidad de nutrientes en el ELA es de 15% del total absorbido y se realiza por flujo de masa, difusin, cambio inico y equilibrio de Donan.Este mecanismo es reversible.

2. ABSORCIN ACTIVA: Del ELA el nutriente tiene que atravesar la barrera lipdica del plasma lema para llegar al citoplasma, y si tiene que entrar a la vacuola tambin debe vencer al tonoplasto. Aqu debe gastar energa, por que los nutrientes deben desplazarse en contra de una gradiente de concentracin. Este mecanismo es lento e irreversible. * Para explicar este mecanismo se han propuesto dos teoras:

1 TEORA DEL IN TRANSPORTADOR Presupone la presencia de portadores inicos (molcula lipoflica) en las membranas citoplasmticas, a las cuales se adhieren los nutrientes para ser transportados a travs de ella, difundindose fcilmente a travs de la membrana y es activado por ATP, quedando enlazado al grupo fosfato. En el interior la unin es desecho por la enzima fosfatasa, liberando el in.

K+K+MITOCONDRIAATPFOSFOQUINASAFOSFATASAADPITIT ITK+ ITELAIT

IT IT ITATPATPATPC ITOPLASMA

2 TEORA DE IMPULSIN DE IONESConsiste en la expulsin de protones (H+) a travs de la membrana, con gasto de energa, mediante la accin de la enzima ATPasa ligada a la superficie de la membrana.Con ste proceso se genera un potencial elctrico con una carga negativa muy superior en el interior, permitiendo la entrada de cationes

K+N+Mg+Na+------------------+++++++++++----ELAM.C.CITOPLASMAATPasaATPasa

FUNCIONES DE LOS NUTRIENTES

AzufreSe encuentra en dos aminocidos (cistena y metionina) , presentes en todas las protenas. Tambin en algunas sustancias como el Coenzima A.BoroParticipa en el transporte de glcidos, en la diferenciacin y desarrollo celular, en el metabolismo del N, en la absorcin activa de sales, en el metabolismo hormonal, en las RRHH, en el metabolismo de lpidos, del fsforo y de la fotosntesisHierroFundamental para la sntesis de clorofila, catalizador en reacciones qumicas y formando parte de citocromos que intervienen en la respiracin celular, como componente de diversas flavoprotenas que intervienen en las oxidaciones biolgicas.ManganesoInterviene en la fotolisis del agua , durante el proceso de fotosntesis en las plantas; adems en la respiracin, en el metabolismo del N y como activador enzimtico.MolibdenoForma parte de las enzimas vegetales que actan en la reduccin de los nitratos, en la fijacin del N gaseoso y en el metabolismo del P.ZincActa en la biosntesis de las Auxinas (AIA), como activador de muchas enzimas, como el anhidrasa carbnico.

SNTOMAS POR DEFICIENCIAS: POR NEn plantas con deficiencia de N, las hojas son ms pequeas

En los lotes testigo en donde no se ha aplicado N, las hojas tienen una coloracin verde amarillenta.

EN CACAO

Diversos estados de la deficiencia de ntrogeno en las hojas. Obsrvese el efecto progresivo.

DEFICIENCIA POR P2O5Son pequeas y erectas en comparacin con las plantas normales. Reduccin de los macollos

Reduccin de los macollos

Efecto de la deficiencia de P en el grosor de la corteza del fruto.

DEFICIENCIA POR POTASIOCAA DE AZUCARPLATANOEl moteado rojo en la superficie de la nervadura central es caracterstico de esta deficiencia En alfalfa como un "moteado" hacia los bordes de la hoja

EN ARROZEN MAIZen arroz que inician con un amarillamiento de los bordes de las hojas.

Cuando la deficiencia de K se acenta aparecen manchas de color caf en la superficie de las hojas.

Sntomas de deficiencia de K en arroz que inicia con un amarillamiento de los bordes de las hojas.

EN CACAO

En hojas adultas. Obsrvese la clorosis y el secamiento del pice y de los bordes hacia la nervadura central.

Mal llenado de los dedos de pltano

EN CTRICOSCorteza arrugada debida a deficiencia de K. Frutos pequeos como consecuencia de la deficiencia de K.

Las plantas a la izquierda que recibieron una fertilizacin con K resistieron mejor la sequa que las plantas de la derecha.

EN PLTANOLas hojas deficientes son mas pequeas, volvindose amarillas empezando de las puntas de las hojas viejas; las puntas de las hojas se enroscan hacia adentro y el tejido muerto se rompe cerca de la base de la lmina.

Las leguminosas presentan clorosis en puntas y mrgenes de las hojas bajeras o viejas

EN AZUFRESe presenta como un amarillamiento de las hojas jvenes, se reduce el tamao y el macollamiento de las plantas.

La clorosis es ms pronunciada en las hojas jvenes, en donde las puntas de las hojas se tornan necrticas.

EN CACAOSe presentan en toda la planta la cual muestra una coloracin verde amarillenta plida, pero sin que exista reduccin marcada en tamao.

POR MAGNESIOTambin puede presentarse como una clorosis en la hoja bandera.

EN CACAOClorosis intervenal y necrosis de tejidos en los mrgenes de las hojas

Deficiencia tpica de Mg que aparece como clorosis intervenal de las hojas viejas y una V invertida de color verde en la base de la hoja.

POR BORO

EN CACAO

En la deficiencia de boro las frutas tienen bolsas de goma en la corteza.

POR CALCIO

Inicialmente ocurre una clorosis en el margen de las hojas jvenes maduras que luego avanza del borde hacia el interior de la hoja.

POR COBREFajas clorticas y lesiones necrticas de color caf oscuro en las puntas de hojas nuevas son sntomas de la deficiencia de Cu en arroz.

La deficiencia de Cu ocurre generalmente en suelos de turba y aparece como fajas clorticas y lesiones necrticas de color caf oscuro en la punta de hojas nuevas.

POR FIERROEN ARROZ EN SECANO

ARROZAparecen como un amarillamiento intervenal de las hojas nuevas. En condiciones de severa deficiencia las plantas no crecen y las hojas son angostas.

POR MANGANESOARROZclorosis intervenal en la punta de las hojas nuevas.

Clorosis intervenal en la punta de las hojas nuevas.

Con la deficiencia de Mn las hojas nuevas toman una coloracin verde plida.

POR ZINCCausa un crecimiento desigual y lento de la planta.

Aparecen manchas cafs en la hojas superiores. El crecimiento es severamente afectada

La deficiencia de Zn aparece en las hojas nuevas como una clorosis intervenal, sin embargo, las nervaduras y los tejidos adyacentes permanecen verdes.

POR SILICIOHojas cadas en plantas con deficiencia de Si (izquierda), comparada con plantas normales de arroz (derecha).

La deficiencia de Si es caracterizada por hojas con machas cafs

PRXIMO TEMA:

ENZIMAS VEGETALES