principios basicos de nutricion vegetal

Principios bPrincipios báásicos de la nutricisicos de la nutricióón vegetal n vegetal

College of Agriculture and Natural ResourcesUniversity of MarylandCollege Park MD 20742

John D. Lea-Cox and Andrew G. Ristvey

Principios bPrincipios báásicos de la nutricisicos de la nutricióón vegetaln vegetal

Objetivos de la charla:Objectives for this talk include:

Definir los macro y micro nutrientes necesarios para el crecimiento de las plantas.

Define the essential macro and micronutrients necessary for plant growth

Describir las formas de los nutrimentos y el concepto de esensiabilidad.Describe the forms of nutrients and the concept of ‘Essentiality’

Explicar los factores básicos que afectan la disponibilidad de nutrimentos.Explain the basic factors affecting nutrient availability

Ilustrar los mecanismos de disponibilidad y de absorción de nutrimentos.Illustrate the mechanisms of availability and the uptake of nutrients.

Caso de estudio de fertigaciónA case study for integrating water and nutrient management

Von Liebeg: La ley de mínimovon Liebeg’s ‘Law of the Minimum’

El crecimiento de la planta llega hasta el limite impuesto por el factor que esta en menor disponibilidad.Plant growth progresses to the limit imposed by the factor in least supply

Qué es un nutrimento esencial para las plantas?What is an essential plant nutrient?


Criterios de esensiabilidad: Arnon y Stout, 1939The criteria for essentiality: Arnon and Stout, 1939

Todos los nutrientes necesarios para el desarrollo y reproducción, durante el ciclo de vida

All the nutrients needed to carry out growth and reproductive success; full life cycle

2. Un elemento no puede ser reemplazado o sustituido.The element cannot be replaced or substituted

1. La omisión de un elemento resulta en un crecimiento anormal.Omission of the element will result in abnormal growth

3. El elemento debe ejercer un efecto directo en el crecimiento.The element must exert its effect directly on growth


Hay 17 elementos conocidos o aceptados que son esenciales para el crecimiento de las plantas.There are 17 known (accepted) elements that are essential for plant growth

• Hidrógeno, oxigeno, carbón – las plantas los obtienen del aire y del agua.Hydrogen, Oxygen, Carbon – plant gets from air and water

• Los otros 14 elementos son minerales derivados del suelo (o del aire como en el N)The other 14 are mineralized elements derived from soil (or air as in N)

• Otros elementos en estudio: sílice, cobalto, aluminio.Other nutrients being studied: Silicon, Cobalt, Aluminum

Relación entre crecimiento y concentración de nutrimentosRelationship between plant growth and nutrient concentration

• Que sucede cuando hay un bajo aporte de uno o varios nutrimentos?What happens when a nutrient or nutrients are inadequate in supply?

• Puede la concentración de un nutrimento ser muy alta?Can the concentration of a nutrient be too high?

Nutrimento % ppmNitrógeno 1.5Potasio 1.0Calcio 0.5Magnesio 0.2Fósforo 0.2Azufre 0.1

Manganeso 50Boro 20Zinc 20Cobre 6

Cloro 100Hierro 100

Molibdeno 0.1

Mac

ro n

utri

men

tos

Mic

ro n

utri

men

tos

Formas en los que los nutrimentos existenForms in which nutrients exist

• Catión – ión de carga positivaCation – positively charged ion

• Anión – ión de carga negativaanion – negatively charged ion

• Neutro – sin cargaNeutral – uncharged

• Las plantas usan formas mineralizas de un nutriente, independientemente de la procedencia.Plants used the mineralized from of a nutrient - It does not matter to the plant where it comes from

Cuáles nutrientes existen y en qué forma?So which nutrients exist, and in what form?

Amonio – NH4+

Potasio – K+

Calcio – Ca+2

Magnesio – Mg+2

Hierro – Fe+2, Fe+3

Zinc - Zn+2

Manganeso – Mn+2, Mn+4

Cobre – Cu+2

Cobalto – Co+2

Níquel – Ni +2

Nitrato – NO3-

Fosfato – H2PO4- , HPO4

-2

Sulfato - SO4-2

Cloro – Cl-

Borato - H3BO3, H2BO3-, B4O7

-2

Molibdato – MoO4-2

Factores que afectan la absorción de nutrimentosFactors that affect nutrient uptake

• Acercando los nutrientes a las raíces- Los nutrientes son solubles en agua

Getting nutrients to the plant roots• Nutrients are water soluble

• Qué factores afectan la disponibilidad de nutrimentos?What factors affect nutrient availability

– pH– Capacidad de Intercambio Catiónico CIC

• Coloides (humus, arcillas)

Acercando los nutrientes a las raícesMecanismos

Getting nutrients to the roots: Mechanisms for nutrient delivery

• Flujo de masas:– Movimiento pasivo de los nutrimentos en el agua del suelo a las raíces.

Mass flow: the passive movement of nutrients in soil water to roots

• Difusión:– Es el movimiento de nutrientes de una zona de alta concentración a una

región de baja concentración.Diffusion: the movement of nutrient from regions of high concentration to regions of low concentration

• Intercepción radical:– Contacto directo de los nutrimentos con las raíces cuando estas crecen.

Root interception: direct contact of nutrients with roots as roots grow and explore soil

Acercando los nutrientes a las raícesMecanismos

Getting nutrient to the roots: Mechanisms for nutrient delivery

Cantidad estimada de nutrimentos aportados por cada mecanismo

Cantidad aproximada (% de la absorción total)

NutrimentoFlujo

de masas DifusiónInterception

radical

Propiedades que afectan disponibilidad de nutrimentosProperties Affecting Nutrient Availability

p = potencial o fuerzaH = Hidrógeno

Propiedades químicas - pHChemical Properties - pH

• El pH y la concentración del ión hidrógeno están inversamente relacionados.

pH and hydrogen ion concentration are inversely related.

• Al incrementarse el valor de pH, la concentración de H+ disminuye.

As pH increases, hydrogen ion concentration decreases.


Propiedades químicas – pH Chemical Properties - pH

• En escala logarítmica, un pH de 6 tiene 10x mas H+ que el pH de 7Logarithmic scale pH of 6 has 10x more H+ than pH 7

pH [H+] [H+]1 10-1 .12 10-2 .013 10-3 .0014 10-4 .00015 10-5 .000016 10-6 .0000017 10-7 .00000018 10-8 .000000019 10-9 .000000001


Propiedades químicas – pH Chemical Properties - pH

El pH afecta la disponibilidad de nutrientespH affects the availability of nutrients


Propiedades químicas - pHChemical Properties - pH

OH-

OH-

OH-

OH-H+ H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+ H+

H+H+

H+H+

H+

H+

H+H+

H+

H+

H+

H+H+

H+OH-

pH High or Low ?

Low

• pH afecta la disponibilidad de nutrimentospH affects the availability of nutrients

• Grupos químicos cargados negativamente OH- o partículas húmicasalgunas veces asociadas con Hierro y Aluminio en las arcillas.

Propiedades químicas – Capacidad de Intercambio CationicoChemical Properties – Cation Exchange Capacity

CIC C E C

• La habilidad de un suelo o sustrato para proveer una reserva de nutrimentos.The ability of a soil or substrate to provide a nutrient reserve

• Son todos los cationes que pueden ser adsorbidos del suelo o sustratoIt is all the exchangeable cations the soil or substrate can adsorb

• La CIC del suelo depende de los coloides y el pHThe CEC of a soil depends on colloids and pH

• Entre mayor sea la CIC de un suelo mayor es la capacidad de amortiguamientoThe higher the CEC of a soil the larger the buffering capacity


Atracción


Propiedades químicas – coloides y CICChemical Properties – Colloids and CEC

Coloides – partículas muy pequeñas del suelo que son químicamente reactivas (cargadas) – humus, arcillas.Colloids - very small particles in soil that are chemically reactive (charged) – humus, clay

SN

K+Ca++

Mg++

Mn++

H+

Ca++

Mg++

Mg++

Mn++

H+

Ca++K+

Pequeñas cargas negativas

H+

Grandes cargas positivas

Medios de cultivo Medios de cultivo –– Propiedades quPropiedades quíímicasmicasGrowing Media Growing Media -- Chemical Properties

• El pH afecta la disponibilidad de nutrimentos

Propiedades químicas - Coloides y CICChemical Properties - Colloids and CEC

• Los iones H+ compiten por cargas – ciertos iones onliberados haciéndose disponibles.

OH-

OH-

OH-

OH-

OH-

Mn++

Mn++

Mg++

Mn++

Mn++Mg++

Ca++

Fe++Fe++

Fe++

Fe++

Fe++

OH-

OH-

OH-

OH-

OH-

Mn++

Mn++

Mg++

Mn++

Mn++Mg++

Ca++

Fe++Fe++

Fe++

Fe++

Fe++

OH-

OH-

OH-

OH-

OH-

Mn++

Mn++

Mn++

Mn++

Mn++

Mn++

Ca++

Fe++

Fe++

Ca++

Fe++

Fe++

H+H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+ H+

H+H+

H+

H+H+

H+

H+

H+H+

H+

pH ≈ 5.8

Propiedades que afectan la disponibilidad de nutrimentosProperties Affecting Nutrient Availability

Propiedades químicas – Capacidad de Intercambio Catiónico

• amonio – NH4+

• potasio – K+

• calcio – Ca+2• magnesio – Mg+2

• Hierro – Fe+2, Fe+3

• zinc - Zn+2

• manganeso Mn+2, Mn+4

• cobre – Cu+2

• cobalto – Co+2

• nitrato – NO3-

• fosfatos – H2PO4-HPO4

-2

• sulfato - SO4-2

• cloro – Cl-

• borato - H3BO3, H2BO3-, B4O7

-2

• molibdato – MoO4-2

Cationes Aniones

The ability of a soil or substrate to provide a nutrient reserve

Type of Soil Colloid Cation Exchange Capacity (cmolc / kg of colloid)

humus 100-300vermiculite 120-150

montmorillonite 60-120 illite 15-40

0-3* iron oxides

Properties Affecting Nutrient AvailabilityChemical Properties – Cation Exchange Capacity

Propiedades que afectan la disponibilidad de nutrimentosProperties Affecting Nutrient Availability

Propiedades químicas – Capacidad de Intercambio Catiónico

La habilidad de un suelo o sustrato para proveer una reserva de nutrimentosThe ability of a soil or substrate to provide a nutrient reserve

Tipos de coloides del suelo Capacidad de intercambio catiónico

(cmolc/kg of coloide)

humus 100-300vermiculite 120-150

montmorillonite 60-120

illite 15-400-3* iron oxides

Formas nutricionales: orgánicas o inorgánicasNutrient Form:inorganic or Inorganic?

• Las plantas usan las formas mineralizadas de un nutrimento.– La planta no discrimina de donde el tipo de nutrimento, todos son

absorbidos en forma mineral.Plants use the mineralized form of a nutrient

It does not matter to the plant where the nutrient comes from, as all nutrients taken up are in a mineralized form.

• Sin embargo la adición de materias orgánica o compost al suelo ayuda a una mayor disponibilidad de nutrimentos.However adding composted organic matter to your soil will aid in nutrient availability

10 – 10 – 10# - # - #

Qué hay en el sacoWhat’s on the Bag

N - P - K

N

1.00

N

0.44 0.83–

–

–

–P K

– P2O5 – K2O

Las principales funciones – N y PThe Major Players – N and P

• Nitrógeno– NO3

- N y NH4+-N o urea

• Fósforo– H2PO4

--P a pH de 5.0 a 6.5



- N y NH4+-N or urea

NO3- nitrato

Absorbidos por la planta pasiva y activamente Taken up by plants passively and actively

La absorción incrementa el pH del sueloUptake increases pH in soil

Una mejor absorción en un rango de pH entre 4.5 y 6 Best uptake pH range between 4.5 and 6

El nitrato puede ser almacenado en la plantaNitrate can be stored in plant

Los nitratos se lixivianNitrates leach



- -N y NH4+-N o urea

Activamente absorbida por la plantas Actively taken up by plants

Disminuye el pH del sueloDecreases pH in soil

El amonio (amonia) no puede ser almacenadoAmmonium (ammonia) cannot be stored

Debe ser asimilado inmediatamente por el carbónmust be assimilated immediately by carbon

NH4+ Amonio

Usado por especias “ericaceous”Ericaceous species utilize


A pH alto, el P se une al CalcioHigh pH, P binds with calcium

A bajo pH, el P se une al HierroLow pH P, binds with iron

Fertilizantes altos en P no promueven el crecimiento radical (después de la germinación). High P fertilizers do not promote root growth (after germination)

Hay que ser cuidado con los análisis – fosfatos vs fósforoBe careful about analysis – phosphate vs. phosphorus

H2PO4-

Usar formulaciones bajas en P, basadas en N Use low P formulations, based on N

• Fósforo

– H2PO4- -P a pH de 5.0 a 6.5

Interacciones nutricionales:El exceso de nutrimentos en un medio de cultivo pude producir deficiencias nutricionales en los tejidos vegetales.

Nutrimento en exceso Nutrimento con posible deficiencia en tejidos vegetales

Nitrógeno as amonio Potasio, Calcio, Magnesio

Potasio Nitrógeno, Calcio, Magnesio

Fósforo Cobre, Zinc, Hierro

Calcio Magnesio, Boro

Magnesio Calcio, Potasio

Sodio Potasio, Calcio, Magnesio

Manganeso Hierro, Molibdeno

Hierro Manganeso

Zinc Manganeso, Hierro

Cobre Manganeso, Hierro, Molibdeno

Molibdeno Cobre

Aluminio: este elemento no es esencial y altos niveles en sustratos es raro. Una concentración alta de Aluminio precipita el fósforo como fosfato de aluminio y reducir la disponibilidad de fósforo.

Manejo de NitrManejo de Nitróógeno y Fgeno y FóósforosforoFactores en la producciFactores en la produccióónn

de Pastora (de Pastora (PoinsetiasPoinsetias) )

-- Un caso de estudioUn caso de estudio

Industria Ornamental - Proactiva o Reactiva?

– Todos los invernaderos y viveros fueron afectados

La situaciLa situacióón legislativa actual en n legislativa actual en MarylandMaryland::

Acta de calidad de agua “Act of 1998”

– Productores tienen que llevar planes de manejo de Nutrientes y entrenar a los trabajadores encargados.

En realidad:En realidad:

• Los sistemas de producción en invernadero son intensivos

• Requerimiento de P por la planta son muy bajos (comparado con N y K)

• La mayoría de las fincas usan sustratos sin suelo

– No retienen NO3 o PO4

– Capacidad limitada para retener agua

En realidad:En realidad:

• Una finca con 150,000 plantas por hectárea

– fertigación con 250 mg N / L

– fertigación una vez al día

– fertigación con 0.5 L agua cada planta

• Total N aplicación = 250 mg N /L x 0.5 L x 7 día x 40 semana= 125 mg N x 150,000 plantas x 280 días= 125 / 1,000,000 x 150,000 x 280

= 5, 250 kg N / ha / año

Manejo de nutrientes:Manejo de nutrientes:

• Enfoque holístico

→ Manejo del agua de riego

→ Manejo de sustratos

→ Manejo de nutrientes

→→ considerar el vivero como un sistemaconsiderar el vivero como un sistema

Perspectivas:Perspectivas:

→ alrededor de 0.75g N

• Cuántos gramos de N contiene una plantamadura de pastora (Poinsettia)?

• Cuántos gramos de P ?

→ alrededor de 0.1g N

Concentración

(mg/g N)(mg/g P)

38 4

30 4

20 3

30 4

Contenido

mg N mg P

228 24

270 36

100 15

180 24

778 99

Hojas

Brácteas

Tallo

Raíces

Total 26

MS

6

9

5

6

Ku and Hershey, 1997 Ku and Hershey, 1997 -- JASHSJASHS

250 ppm N x 250 ml = 63 mg N (por planta)

25 ppm P x 250 ml = 6 mg P

Irrigación única @ 20% Fracción lixiviada

250 ppm N x 400 ml = 100 mg N

25 ppm P x 400 ml = 10 mg P

Irrigación única @ 40% Fracción lixiviada

Ciclo 13 - semanas = 26 Fertigaciones

(250 N- 250 ml) = 63 mg N x 26 = 1625 mg

( 25 P- 250 ml) = 6 mg P x 26 = 163 mg

0.2 Fracción lixiviada


(250 N- 400 ml) = 100 mg N x 26 = 2600 mg

( 25 P- 400 ml) = 10 mg P x 26 = 260 mg

mg Aplic.

250 N - 250 ml 1625 750

163 95

Req. plt. % Eficiencia

46%

38 %25 P - 250 ml


Eficiencia Nutricional

2600

260

29 %

27 %

250 N - 400 ml

25 P - 400 ml

750

95


mg Aplic.

200 N - 250 ml 1300 750

130 95

Req. plt. % Eficiencia

58%

73 %8 P - 250 ml

Escenario ‘mejor caso’

4160

730

18 %

13 %

400 N - 400 ml

100 P - 400 ml

750

95

Escenario ‘peor caso’

Eficiencia Nutricional

Conclusiones

• La lixiviación y la pérdida total son Acumulativas

• Ponga especial atención a la Fracción lixiviada

- máximo 20% F. L.

• Requerimientos nutricionales para las pastoras son Bajos

- 200 mg N / L - 10 ppm P en una aplicación líquida continua

Movilidad de los nutrientes vegetales: la movilidad de los elementos en los tejidos definen la ubicación visual de los síntomas de deficiencias o toxicidades nutricionales.

MuyMóviles

Moderadamente Móviles

Limitadamovilidad

Nitrogeno Magnesio HierroFósforo Azufre ManganesoPotasio Molibdeno CobreCloro Zinc

CalcioBoro

** Mas recientemente, hojas maduras son las mas precisas para anMas recientemente, hojas maduras son las mas precisas para anáálisis lisis foliares de nutrimentosfoliares de nutrimentos

Otros efectos negativos de la sobre aplicación de nutrimentosOther Negative Effects of Nutrient Over-application

• Escorrentía Runoff

• Respuestas fisiológicas Physiological responses

Puede afectar crecimiento radicalej: reciente evidencia muestra que P no promueve el crecimiento radicalmay affect root growth. e.g. recent evidence shows P does not promote root growth

puede afectar la floraciónej: sobre dosificación de N y otros nutrimentos estimulan el crecimiento vegetativo a costa de la floración.may affect floweringe.g. over application of N and other nutrients may

stimulate vegetative growth as in grapes

• Fertilizantes inapropiados Inappropriate fertilizers

El NO3 nos es bien recibido por la especies ericaceasNO3 is not well utilized by ericaceous species

• Balance el NO3 con el AmonioBalance your NO3 with your NH. Good for most plants

Fertilidad – casos especiales • Simbiosis Micorrizas

Un hongo que crea una relación mutualistica con la plantaFungal infection creates a mutualistic relationship with plant

Adecuado para plantas en condiciones de baja fertilidad naturalVery useful to the plant under conditions of low fertility

El micelio es más pequeño, pero tiene mayor área superficial que las raíces de las plantasFungal mycelia are smaller, have greater surface area than plant roots

Alto potencial para resistencia a enfermedades y tolerancia a sequía Potential disease resistance, drought resistance via symbiosis

Existen ectomicorrizas y endomicorrizas (más comunes) Ectomycorrhizal and Endomycorrhizal (more common)

La micorriza usa compuestos de carbón de la planta. Disminuyendo el crecimiento inicial, pero con beneficios a largo plazoMycorrihzae take C compounds from plant… initially slows growth … eventual long term benefits

Condiciones de alta fertilidad retarda la tasa de infecciónHigh fertility retards rate of infection

Fertilidad – casos especiales • En condiciones de sequía

El agua es el más importante regulador de crecimiento Water is the most important growth regulator

Sin agua no hay crecimiento a pesar de tener buena fertilidadNo water, no growth regardless nutrients

No es recomendable fertilizar en condiciones de sequiaFertilizing under drought conditions is not recommended

Alta CE en el suelo puede dañar las raíces High EC’s in soil can damage roots

•Siembras nuevasRecientes recomendaciones no recomiendan fertilizar nuevas

siembras Recent recommendation discourage fertility with new plantings

Cual es la condición nutricional de las plantas al momento de la compra. What condition (nutrient reserve) were the plants in at purchase

El riego es mas importanteWatering is more important

principios basicos de nutricion vegetal

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