Factores de la vida de las plantas

Regularidades del régimen lumínico

La cantidad de energía solar recibida por las plantas depende de la duración del día luminoso, la latitud de la localidad, la exposición de las pendientes, las condiciones meteorológicas y la pulverulencia de la atmósfera.

El régimen lumínico está estrechamente relacionado con el coeficiente de utilización por las plantas de la radiación fotosintéticamente activa (RFA), el fotoperiodismo y la eficiencia de la fotosíntesis. El ciclo diario de la actividad fotosintética está directamente relacionado con la intensidad de la entrada de luz solar: comienza por la mañana, aumenta hacia las 12-14 horas del día y, luego, se debilita. En la oscuridad, la fotosíntesis no ocurre.

Regulación del régimen lumínico

La regulación del régimen lumínico está estrechamente relacionada con la regulación del régimen térmico del suelo y puede estar orientada a aumentarlo, por ejemplo en las regiones septentrionales, o a reducirlo en las meridionales.

La regulación del régimen lumínico de las plantas agrícolas se lleva a cabo mediante prácticas agrotécnicas orientadas a duplicar el uso de la radiación fotosintéticamente activa:

1. Tasa de siembra — influye en la densidad del rodal de tallos y, en consecuencia, en la disponibilidad de energía luminosa para las plantas.
2. Dirección de siembra respecto a los puntos cardinales.
3. Método de siembra, por ejemplo, una distribución más uniforme de las plantas sobre la superficie permite abastecerlas óptimamente de luz.
4. Lugar de siembra, por ejemplo, la colocación de cultivos amantes de la luz en pendientes meridionales.
5. Fechas de siembra, por ejemplo, la siembra temprana, por regla general, permite intensificar la actividad fotosintética y aumentar la cosecha.
6. Control de malezas.
7. Los cultivos mixtos de plantas tolerantes a la sombra y amantes de la luz permiten un uso más eficaz de la energía solar por unidad de superficie de suelo.

El uso de cultivos intermedios de invierno, de corte posterior, de rastrojo y de siembra intercalada después de la recolección del cultivo principal permite obtener cosechas adicionales de grano o masa verde de la misma superficie, lo que, además de otras ventajas, permite aprovechar adicionalmente la energía luminosa.

Una dirección prometedora de la ciencia agrícola es la obtención de variedades con un coeficiente más alto de utilización de la energía solar.

Tipos de agua del suelo

Categorías (formas) del agua del suelo y constantes hidrológicas del suelo (según Rode).

La humedad del suelo, según el carácter de las interrelaciones entre las moléculas de agua, la fase sólida y la fase gaseosa, posee diferente movilidad y propiedades. La humedad del suelo se subdivide:

• por estado físico en: sólida, líquida, vapor;
• por grado de movilidad del agua y carácter de su unión con la fase sólida en: químicamente ligada, sólida, higroscópica (fuertemente ligada), en forma de vapor, laxamente ligada (capilar y gravitacional).

Indicadores del régimen hídrico de los suelos

La capacidad del suelo para garantizar de forma estable el régimen hídrico se determina por sus propiedades hídricas: capacidad de retención de agua, capacidad de agua, permeabilidad al agua, capacidad de ascenso capilar del agua, potencial del agua del suelo y fuerza de succión del suelo.

Balance hídrico

Las fuentes de entrada de agua al suelo son las precipitaciones, las aguas subterráneas que ascienden por fuerzas capilares, la condensación de vapores de agua por las fluctuaciones diarias de temperatura y las aguas de riego.

Balance hídrico de los suelos — cantidad de agua que entra al suelo y su consumo.

Ecuación del balance hídrico del suelo:

donde

B₀

— reserva inicial de agua en el suelo;

B_prec

— suma de precipitaciones atmosféricas durante un período concreto;

B_riego

— cantidad de agua aportada con aguas de riego (en regadío);

B_sub

— cantidad de agua aportada al suelo con aguas subterráneas;

B_cond

— cantidad de agua aportada al suelo por condensación de la humedad atmosférica;

B_sup

— cantidad de agua aportada al suelo por afluencia superficial;

B_lat

— cantidad de agua aportada al suelo por afluencia lateral subsuperficial;

B_evap

— cantidad de agua evaporada desde la superficie del suelo durante un período concreto;

B_T

— desucción, cantidad de agua consumida en la evaporación por las plantas (transpiración);

B_inf

— cantidad de agua perdida por infiltración en capas más profundas del suelo;

B_esc

— cantidad de agua perdida por escorrentía superficial;

B_esc.sub

— cantidad de agua perdida por escorrentía lateral subsuperficial;

B_n

— reserva final de agua en el suelo.

Las reservas de agua en el suelo B (en m³/ha o en mm de capa de agua) se calculan mediante la ecuación:

donde

a

— humedad de campo, %;

d_v

— densidad del suelo, g/cm³;

h

— profundidad de la capa de suelo, cm.

Tipos de regímenes hídricos de los suelos

Esquema del balance hídrico en los tipos de régimen hídrico de lavado (A), no lixiviante (F) y exudativo (B) (según Rode):

1 — evaporación desde la superficie vegetal, 2 — escorrentía superficial, 3 — evaporación desde la superficie del suelo, 4 — escorrentía subsuperficial, 5 — destrucción.

Según la clasificación de Vysotsky-Rode, dependiendo de la cantidad de precipitaciones atmosféricas y de la intensidad de su evaporación, se distinguen seis tipos de regímenes hídricos de los suelos:

• permafrost;
• de lavado;
• periódicamente de lavado;
• no lixiviante;
• exudativo;
• de riego.

Regulación de los regímenes hídricos de los suelos

La humedad óptima en la capa de raíces en las diferentes etapas de desarrollo de la mayoría de las plantas constituye el 60-80% de la capacidad total de agua de campo; durante el desarrollo del aparato asimilador y el crecimiento intensivo — 70-80%.

Entre los métodos de regulación del régimen hídrico de los suelos se incluyen: agrotécnicos, hidromeliorativos, agromeliorativos, forestales-meliorativos y otros.

El ser humano comenzó a utilizar diversos métodos de regulación del régimen hídrico desde tiempos remotos, basándose en la consideración de las particularidades biológicas de los cultivos y de las condiciones edafoclimáticas del territorio.

Para regular el régimen hídrico de los suelos de tierras concretas es conveniente desarrollar y utilizar un sistema de agricultura que tenga en cuenta las particularidades del régimen hídrico, y no aplicar métodos aislados para su regulación.

El suelo suelto y estructurado absorbe una cantidad de humedad sustancialmente mayor que el suelo compactado y sin estructura. En el suelo compactado, debido a las fuerzas capilares, se produce una rápida atracción de la humedad desde las capas inferiores hacia la superficie y su evaporación intensificada. Las pérdidas en el período primaveral con tiempo seco y ventoso pueden alcanzar 50-70 t/ha en el barbecho de otoño sin gradar. Incluso un aflojamiento superficial poco profundo, que destruye la capa superior compactada, reduce bruscamente las pérdidas de humedad por evaporación.

Acolchado — método de cubrir la superficie del suelo con diversos materiales (turba, picado de paja, películas especiales) para reducir la evaporación del agua. Por regla general, este método se utiliza en pequeñas superficies.

El control de malezas, como factor de consumo adicional de agua, también desempeña un papel sustancial.

La introducción del barbecho limpio en la rotación de cultivos puede considerarse un método de regulación del régimen hídrico.

Retención de nieve — método eficaz de acumulación de humedad en el suelo gracias a las aguas de deshielo. Las pérdidas de aguas de deshielo en regiones de humedad inestable o insuficiente durante un año constituyen 50-60 mil millones de t, mientras que por cada 100 t/ha de agua (10 mm de precipitación) puede obtenerse un adicional de 200 kg/ha de grano de cultivos de invierno y 100 kg de cultivos de primavera. Para la retención de nieve en tierras de pendiente, además de métodos especiales de arado contra la erosión (labranza transversal a la pendiente, ranurado, surcado intermitente), se disponen microlimanes.

Se utiliza ampliamente la siembra de cultivos de tallo alto (girasol, maíz, mostaza, sorgo) y la conservación del rastrojo después de la recolección.

Además de las propiedades de retención de nieve, la plantación de franjas forestales a lo largo de las parcelas también proporciona protección contra la erosión.

Drenaje

Drenaje — método orientado a reducir el exceso de humedad del suelo. Es relevante en las regiones noroccidentales de Rusia.

El exceso de humedad en el suelo provoca el encharcamiento de las plantas, reduciendo su rendimiento debido a la creación de condiciones anaerobias y al deterioro del régimen aéreo del suelo. El fuerte hinchamiento al humedecerse los suelos arcillosos, seguido de secado, los compacta sustancialmente y en la superficie se forma una costra densa.

Como métodos de drenaje se emplean el drenaje, las siembras en caballones, métodos especiales de arado, fertilizantes orgánicos, incluidos los abonos verdes, se realiza labranza superficial, nivelación de micro- y mesodepresiones, etc.

La red de drenes cerrados o abiertos permite eliminar el exceso de humedad, mientras que el suministro de agua por los drenes, por el contrario, permite regular el régimen hídrico de los suelos.

Composición del aire del suelo

La fase gaseosa del suelo se compone de aire del suelo y agua en forma de vapor. La proporción de la fase gaseosa depende mucho del tipo y la estructura del suelo y de sus propiedades físico-mecánicas.

El aire del suelo ocupa todos los poros del suelo libres de agua. Además, cuanto mayor es la porosidad y menor la humedad, más aire se acumula. Lo más favorable para el desarrollo de las plantas es el contenido de aire en los poros grandes y de agua en los poros pequeños y medianos.

El aire del suelo contiene menos oxígeno y más dióxido de carbono en comparación con el aire atmosférico (oxígeno 20,90%, dióxido de carbono 0,03%). Aunque su proporción puede fluctuar sustancialmente. El contenido óptimo de oxígeno en el aire del suelo es del 7-12%, el de dióxido de carbono — alrededor del 1%. La concentración de oxígeno en las capas superiores del suelo con buena aireación es cercana a la atmosférica. Mientras que en suelos pesados con mal intercambio de gases puede disminuir decenas y cientos de veces, hasta décimas y centésimas de porcentaje. El contenido de dióxido de carbono, por el contrario, en suelos con mala aireación aumenta cientos de veces en comparación con el aire atmosférico y alcanza el 20% y más.

Cuando el contenido de dióxido de carbono en el suelo supera el 3-5%, y el de oxígeno es inferior al 10%, se produce inhibición de las plantas.

Intercambio de gases del suelo

El intercambio de gases del suelo ocurre continuamente a través de poros permeables al aire que se comunican entre sí y con la atmósfera. La velocidad de este proceso depende de una serie de factores: fluctuaciones de la presión atmosférica, temperatura, humedad del suelo, viento, vegetación, estructura y composición de la capa arable. Las fluctuaciones de temperatura y presión provocan la expansión o compresión del aire, lo que lo obliga a desplazarse desde zonas con mayor presión hacia zonas con menor presión. En suelos sueltos y bien estructurados, con gran cantidad de poros grandes entre agregados, la velocidad de intercambio de gases es alta; por el contrario, en suelos colmatados, sin estructura y cubiertos de costra, la velocidad de intercambio de gases es baja.

La entrada de agua al suelo con las precipitaciones, durante el riego o por ascenso de las aguas subterráneas provoca la expulsión del aire del suelo hacia la atmósfera y, a la inversa, cuando disminuye la humedad, se produce la aspiración de aire atmosférico. Las lluvias caídas proporcionan hasta el 6-8% de todo el intercambio de gases.

El viento influye en el intercambio de gases según la velocidad, las particularidades del macro- y microrelieve, la estructura del suelo y la técnica de su labranza. En suelos porosos, en ausencia de vegetación, el viento desempeña el papel más importante en el intercambio de gases.

Aireación — proceso de intercambio de gases entre el aire del suelo y el aire atmosférico.

Difusión — proceso de desplazamiento de gases en la dirección del gradiente de cambio de su presión parcial; es el factor principal y continuo del intercambio de gases en el régimen aéreo. Dado que la concentración de oxígeno en el suelo es menor y la de dióxido de carbono mayor que en el aire atmosférico, se crean condiciones para la difusión, es decir, la penetración de oxígeno en el suelo desde la atmósfera y de dióxido de carbono desde el suelo hacia la atmósfera.

Indicadores del régimen aéreo de los suelos

Capacidad de aire del suelo — volumen de suelo ocupado por aire con una humedad dada. Debido a las constantes fluctuaciones de la humedad y la porosidad del suelo, la capacidad de aire también está sujeta a fluctuaciones.

Permeabilidad al aire — capacidad del suelo de dejar pasar el aire; es la condición principal del intercambio de gases entre el suelo y el aire atmosférico.

Regulación del régimen aéreo de los suelos

El método principal de regulación del régimen aéreo es el aflojamiento. La estructura granular resistente al agua del suelo es una condición para crear un régimen aéreo óptimo.

La aplicación de fertilizantes orgánicos modifica la composición del aire del suelo, aumentando la cantidad de dióxido de carbono en la capa arable. Por ejemplo, 20 t de estiércol aplicadas por 1 ha aumentan el contenido de CO₂ en el suelo en 70-140 kg.

En zonas de humedad elevada, especialmente en el período primaveral, se emplea el caballoneo para la siembra de patata, soja y otros cultivos.

Propiedades térmicas del suelo

Regularidades del régimen térmico

La cantidad de energía luminosa que llega a la superficie del suelo se caracteriza por una periodicidad diaria y anual. Como la energía luminosa se transforma en energía térmica, el cambio de temperatura de la superficie tiene una regularidad análoga. En el ciclo diario, la temperatura de la superficie del suelo se eleva desde el amanecer hasta las 14 h; después de las 14 h comienza a disminuir. En el ciclo anual, aumenta desde marzo hasta julio, y luego se enfría. Las fluctuaciones diarias de temperatura, por regla general, no se extienden más allá de 1 m; las anuales — más allá de 5 m.

Las fluctuaciones de temperatura desempeñan un papel importante para los cultivos invernantes, ya que una congelación profunda y rápida conduce a una reducción de la resistencia a las bajas temperaturas. El manto de nieve ejerce una influencia sustancial sobre el régimen térmico del suelo. Como la nieve tiene baja conductividad térmica, la cesión de calor del suelo a la atmósfera en el período invernal disminuye notablemente. Por ejemplo, con un espesor de nieve de 24 cm, la temperatura en su superficie era de -26,8 °C, mientras que bajo la nieve, en la superficie del suelo, era de -13,8 °C. La solución acuosa que se encuentra en el suelo, debido a su alto contenido de sustancias minerales, tiene una temperatura de congelación considerablemente inferior a la del agua — hasta -10 °C.

La entrada de energía luminosa del Sol depende de la latitud de la localidad, las condiciones meteorológicas, la hora del día, la niebla, la pulverulencia de la atmósfera, etc. El régimen térmico de los suelos depende del relieve de la localidad. La inclinación y la exposición de las pendientes determinan la diferencia en la cantidad de calor procedente de la energía solar. Los suelos de las pendientes meridionales, suroccidentales y surorientales se calientan mejor que los de las septentrionales, noroccidentales y nororientales, así como que las parcelas niveladas.

Tipos de regímenes térmicos de los suelos

La congelación de los suelos cubiertos por vegetación es considerablemente menor que la de los no cubiertos (sin vegetación, mulching, etc.). En las diferentes zonas edafoclimáticas se forman diferentes regímenes térmicos de los suelos. Dependiendo del valor de la temperatura media anual y del carácter de la congelación, se distinguen 4 tipos de régimen térmico:

• permafrost;
• de congelación estacional prolongada;
• de congelación estacional;
• sin congelación.

Regulación del régimen térmico

Los métodos de regulación del régimen térmico, debido a las grandes diferencias en las condiciones de la agricultura, pueden diferir mucho y ser opuestos. Por ejemplo, en las regiones meridionales se aplican medidas para reducir la entrada de calor, mientras que en las regiones septentrionales — medidas para su acumulación y conservación.

En la práctica agrícola se pueden distinguir tres tipos de métodos de regulación de los regímenes térmicos de los suelos:

• agrotécnico;
• agromeliorativo;
• agrometeorológico.

Métodos agrometeorológicos

Los métodos agrometeorológicos de regulación de los regímenes térmicos del suelo están orientados a combatir las heladas, reducir la capacidad de emisión de calor del suelo, etc.

La lucha contra las heladas se realiza creando cortinas de humo (“cubriendo” los cultivos con humo).

Clasificación de los suelos por provisión de nutrientes

En Rusia se aplica una clasificación de los suelos por el grado de provisión de nutrientes y la reacción. La clasificación se emplea en los estudios agroquímicos de suelos, en la elaboración de mapas agroquímicos (cartogramas), pasaportes de campos y para calcular dosis óptimas de fertilizantes y mejoradores para los cultivos en relación con condiciones naturales y económicas concretas. Para determinadas regiones de Rusia, los niveles de provisión de nutrientes de las plantas se precisan sobre la base de datos de experimentos de campo, la diversidad de especies y variedades de cultivos y las condiciones edafoclimáticas.

Influencia de la humedad en el régimen nutritivo del suelo

La influencia de la humedad del suelo sobre la entrada de nutrientes en la planta se determina por los siguientes factores fisiológicos y físicos:

• el estado fisiológico general de la planta. Por ejemplo, un contenido hídrico normal de los tejidos mejora la fotosíntesis, la biosíntesis de proteínas y otros procesos del metabolismo.
• el desarrollo y la ubicación de las raíces con un contenido normal de humedad en el suelo y la capacidad general de absorción.

Con una humedad óptima del suelo se produce un aumento de la entrada general de macro y microelementos en la planta. Con déficit de humedad, la asimilación de los elementos nutritivos se dificulta.

La humedad excesiva del suelo influye negativamente en la absorción de elementos nutritivos y se manifiesta en un aumento unilateral de la disponibilidad de algunos iones, en particular óxidos de hierro y manganeso, cuyo exceso en la planta es tóxico.

En un día caluroso, una planta puede evaporar en 1 h aproximadamente tanta agua como la contenida en toda la planta. Incluso la enorme superficie de absorción del sistema radical, con una humedad insuficiente del suelo, no puede proporcionar suficiente agua para la transpiración en tales condiciones. Se produce la “depresión del mediodía del proceso de fotosíntesis”; los estomas se cierran, las plantas dejan de evaporar agua y cesa la entrada de dióxido de carbono.

El consumo de agua necesario para crear una unidad de masa de materia seca disminuye en condiciones de suficiente abastecimiento de elementos minerales a las plantas.

D. N. Pryanishnikov demostró en experimentos que el consumo de agua por unidad de materia seca sobre el fondo de fertilización disminuye en un 36,5% con baja humedad del suelo y en un 20% con alta humedad.

La transpiración de agua por las plantas disminuye con una alta humedad relativa del aire, mientras que aumentan la intensidad del crecimiento y la absorción de elementos nutritivos.

La reserva de agua en el suelo está considerablemente influida por el sistema de labranza del suelo. Por ejemplo, la reserva de agua en un campo de “barbecho químico”, es decir, con repetidas labranzas con herbicidas, es 4 veces mayor que en un campo en barbecho con labranza mecánica.

La acción limitante de la humedad del suelo sobre la cosecha de los cultivos depende del abastecimiento de elementos nutritivos. Incluso en cultivo hidropónico, con una alta concentración de la solución nutritiva, se manifiesta sequedad fisiológica.

En condiciones áridas es necesario prestar atención a las dosis de fertilizantes nitrogenados y potásicos, que también son responsables de crear la fuerza iónica general de la solución.

El abastecimiento óptimo de nutrientes a las plantas optimiza el consumo de agua; a su vez, una humedad suficiente aumenta la eficacia de los fertilizantes.

Interrelación entre los regímenes aéreo y nutritivo del suelo

Por primera vez, la interrelación entre los regímenes aéreo y nutritivo del suelo fue mostrada por Hoagland.

En condiciones parcialmente anaerobias empeora el suministro de oxígeno a las células radicales y aumenta el contenido de dióxido de carbono. La relación de la capacidad de absorción de las raíces en condiciones aerobias determina el carácter de la dependencia de la absorción respecto al abastecimiento de oxígeno. Así, uno de los requisitos principales al cultivar plantas en cultivo hidropónico es la aireación de la solución nutritiva.

Diferentes condiciones del régimen aéreo influyen en la absorción de distintos iones.

Para el sistema radical de plantas enteras y al cultivar con raíces aisladas, la absorción máxima de elementos corresponde a un contenido de oxígeno del 2-3%. Un aumento posterior de la concentración de oxígeno hasta el 100% no influye en la velocidad de absorción. La absorción de fosfatos por las raíces de cebada no depende de la presión parcial de oxígeno en el intervalo de 3 a 100%, siempre que la presión total del gas sea igual a la atmosférica (1,01⋅10⁵ Pa).

Las condiciones de aireación, la temperatura del aire y del medio nutritivo ejercen influencia sobre la entrada de elementos minerales en las plantas.

La concentración óptima de oxígeno (alrededor del 3%) puede variar según la especie de cultivo. El contenido de oxígeno en el suelo determina el potencial redox del sistema de sustancias en el suelo. Así, para los cationes, la forma más soluble y móvil es la de los compuestos metálicos con baja valencia (Fe²⁺, Mn²⁺, etc.).

El contenido excesivo de dióxido de carbono actúa negativamente sobre la absorción por el sistema radical de nitratos, fosfatos y amonio.

Interrelación entre los regímenes térmico y nutritivo del suelo

Las raíces de la planta no pueden desarrollarse y asimilar nutrientes a baja temperatura. Por ello, en suelos fríos las plantas se desarrollan lentamente, lo que no está relacionado con la falta de nutrientes, sino con que el sistema radical no es capaz de absorber agua e iones nutritivos en un medio frío. El régimen de temperatura determina la acumulación de formas móviles de nutrientes en el suelo gracias a la movilización del potencial de fertilidad y a su absorción por las plantas desde el suelo y los fertilizantes aplicados. Así, al aumentar la temperatura de 10 a 25 °C, la movilización de nutrientes del suelo aumenta, mientras que por debajo de 10 °C estos procesos se suprimen. En todos los suelos de Transbaikalia, el mayor efecto sobre el rendimiento se observa al aplicar fertilizantes fosfatados, lo que se explica por la entrada lenta del fósforo en condiciones de baja temperatura y falta de humedad.

Influencia de la temperatura del medio en la absorción de nutrientes por las plantas (% de la absorción a 20 °C)

A bajas temperaturas se suprime la absorción metabólica, que ocurre en la zona activa, pero la absorción por difusión transcurre independientemente de la temperatura. El aumento de la concentración de la solución incrementa la absorción de nutrientes por las plantas, por lo que la absorción de elementos nutritivos a baja temperatura puede intensificarse mediante la aplicación de dosis elevadas de fertilizantes.

Las bajas temperaturas al comienzo del crecimiento de la planta influyen en la nutrición nitrogenada y fosfatada, lo que se explica por la débil movilización y el uso insuficiente de nitrógeno y fósforo de las sustancias de reserva de la semilla, su absorción menos intensiva del medio externo y el desarrollo retardado de las plántulas.

Para la mayoría de los cultivos, la temperatura óptima para la entrada de nitrógeno y fósforo es de 23-25 °C. Sin embargo, el contenido de proteína en el grano de trigo aumenta al elevarse la temperatura hasta 35 °C. Probablemente, en condiciones de humedad suficiente (60% CMA) y aumento de la temperatura del suelo se intensifica la movilización del nitrógeno, lo que se refleja en el contenido de sustancias proteicas. El contenido de proteína en el trigo cultivado en el sureste de Rusia es mayor que en el noroeste. El contenido de proteína correlaciona con el clima árido y las temperaturas elevadas. Ricino, soja, frijol y otros cultivos meridionales también absorben mejor los nutrientes a una temperatura de 30-35 °C.

La asimilación del nitrógeno amónico es posible a una temperatura más baja que la del nitrógeno nítrico.

Para cada especie y variedad de plantas son características determinadas temperaturas que corresponden a la absorción más intensiva de elementos minerales.

A temperaturas inferiores a 10-11 °C se dificulta la entrada de fósforo en las plantas. La entrada de nitrógeno nítrico empeora a temperaturas inferiores a 5-6 °C. La disminución de la temperatura también ejerce una acción negativa sobre la entrada de potasio. En condiciones de nutrición mineral óptima, una temperatura inferior a 5-6 °C (según otros datos, inferior a 10 °C) es crítica para la entrada de los principales elementos minerales. Las temperaturas reducidas frenan la incorporación de compuestos minerales nitrogenados en los procesos sintéticos.

La velocidad de absorción de elementos minerales aumenta al elevarse la temperatura hasta cierto límite, distinto para diferentes plantas.

La disminución de la absorción de sales a una temperatura de 40-50 °C se debe a la inactivación de los sistemas enzimáticos que participan en los procesos de asimilación de iones.

Interrelación entre los regímenes lumínico y nutritivo

La interrelación entre los regímenes lumínico y nutritivo se manifiesta en que las plantas, al absorber nutrientes, gastan energía que obtienen en el proceso de fotosíntesis, directamente dependiente del régimen lumínico.

Las plantas comienzan a absorber intensivamente nutrientes con los primeros rayos del sol. En caso de sombreado disminuye tanto la intensidad de la fotosíntesis como la absorción de nutrientes. El sombreado prolongado conduce al cese completo de la entrada de elementos minerales, lo que se explica por la acumulación durante la fotosíntesis de sustancias orgánicas utilizadas en la respiración. Con el sombreado de las plantas, la respiración se extingue gradualmente.

Influencia de la reacción del medio en el régimen nutritivo del suelo

La reacción del medio ejerce una influencia indirecta y directa sobre las plantas. En su acción directa, la reacción de la solución del suelo influye en la concentración de iones H⁺, HCO₃^-, OH^- en la superficie de los pelos radicales y, como consecuencia, en la concentración de estos iones en la savia celular. Como resultado, cambia el carácter de la entrada de nutrientes. El desplazamiento de la acidez hacia una reacción ácida o alcalina altera el equilibrio fisiológico de los iones, empeorando el régimen nutritivo del suelo y provocando alteraciones del metabolismo de carbohidratos, proteínas y fósforo.

La acción indirecta consiste en el aumento de la concentración de iones de hidrógeno, acompañado de un aumento del contenido de formas móviles de aluminio, manganeso y hierro, que ejercen una acción tóxica sobre las plantas.

Al aumentar la acidez de la solución mejora la entrada de aniones; la alcalinización favorece la absorción de cationes. Pero en los cultivos en suelo esta regularidad no siempre se manifiesta, ya que la entrada de nutrientes depende de su movilidad.

La acidificación del suelo reduce la disponibilidad de molibdeno, fósforo y calcio, y aumenta la disponibilidad de boro. El contenido porcentual y la extracción de estas sustancias con la cosecha disminuyen, se altera el metabolismo en las plantas y la síntesis de proteínas, y se retardan los procesos de transformación de monosacáridos en disacáridos y compuestos orgánicos más complejos. La acidez elevada altera la actividad de las enzimas del sistema radical: aumenta la actividad de la catalasa y la peroxidasa, y se eleva la actividad hidrolítica de las enzimas proteolíticas, como se estableció en experimentos con diferentes cultivos por N. S. Avdonin.

En los experimentos de D. N. Pryanishnikov se estableció que la nutrición amónica de la remolacha azucarera es óptima con pH 7,0, y con la nítrica — pH 5,5. Durante el análisis se observó un contenido reducido de calcio en las hojas de las plantas, ya que el exceso de iones de hidrógeno y amonio en la solución impide la entrada de calcio. La acción negativa de los iones de hidrógeno se manifiesta con mayor fuerza cuando el contenido de otros cationes es bajo. Partiendo de esta posición, D. N. Pryanishnikov intensificó el desarrollo de las plantas de remolacha con pH 5,5 en nutrición amónica gracias a la adición a la solución nutritiva de cantidades elevadas de calcio. El magnesio y el potasio ejercen una acción análoga, pero se manifiesta menos que con la adición de calcio.

Las plantas son especialmente sensibles a la reacción del medio en el período inicial de crecimiento. Un desplazamiento de la reacción del medio hacia el lado ácido hasta pH 3,5 en el período de 40-60 días después de la aparición de los brotes no ejerció una influencia notable sobre la cosecha de cebada, pero un desplazamiento de la reacción en los primeros 20 días, así como durante toda la vegetación, redujo bruscamente el rendimiento.

Los valores aproximados de pH indicados en la tabla tienen carácter relativo para los cultivos, ya que este valor está influido por muchos factores, por ejemplo, el contenido de calcio en la solución del suelo, que puede reducir la acción negativa de la reacción ácida debido al antagonismo de los iones Ca²⁺ y H⁺.

La acción de la reacción del medio sobre la planta depende de la concentración de la solución del suelo: el aumento de la concentración debilita la influencia nociva de la reacción ácida. La acción de la reacción del medio depende de las formas de los fertilizantes nitrogenados. Así, sobre el fondo de formas amónicas, la reacción ácida intensifica la acción nociva más que sobre el fondo de formas nítricas. El cloro también intensifica la acción negativa de los iones de hidrógeno. Los fertilizantes fosfatados, por el contrario, debilitan la acción negativa.

La alta acidez influye negativamente sobre las plantas con iluminación insuficiente debido al debilitamiento de la fotosíntesis y a la falta de asimilados que participan en los procesos metabólicos. Bajo la influencia de la acidez excesiva y con iluminación insuficiente se altera la formación de órganos generativos y el proceso de fecundación, disminuye el coeficiente productivo de macollamiento, se reduce el número de espiguillas y granos en la espiga y empeora el llenado del grano.

La acción de la alta acidez del medio se intensifica por otros factores negativos. Así, en experimentos del Departamento de Agroquímica de la UEM se demostró que con reacción ácida y humedad excesiva disminuye el rendimiento, probablemente por insuficiente aireación del suelo. Con acidez excesiva y humedad excesiva se intensifica la influencia negativa sobre la formación de órganos generativos, el proceso de fecundación y el llenado del grano. En los experimentos, la cosecha de grano con reacción ácida disminuyó con humedad óptima en un 47,5%, y con humedad excesiva — en un 70,9%.

La influencia de la acidez sobre la absorción de nutrientes por las plantas se determina por las propiedades del suelo. Por ejemplo, la disminución del pH con un alto contenido de hierro, aluminio y manganeso conduce a un aumento de su movilidad y acumulación en las plantas. Los iones de hierro y aluminio forman compuestos poco solubles, inaccesibles para las plantas, con fósforo y molibdeno.

En los experimentos de G. Ya. Rinkis se mostró que al disminuir la acidez se frena la absorción de manganeso, cobalto y zinc, y en menor grado la de potasio y magnesio. El autor dispuso los elementos según la disminución de su entrada en las plantas al acidificarse en la siguiente serie: Mn, Co, Zn, Cu, P, Fe, B, Mg, K, N, Mo.

Las plantas toleran más fácilmente una reacción desfavorable del medio en suelos con alta capacidad de absorción y capacidad tampón.

Regulación del régimen nutritivo

La regulación del régimen nutritivo consiste en la influencia del ser humano sobre los componentes del balance de nutrientes. La reposición de las reservas es posible tanto por la actividad humana como por procesos naturales.

Las tareas de la regulación del régimen nutritivo son asegurar un balance de nutrientes sin déficit y, en el ideal, positivo, y abastecer a las plantas con ellos en cada fase de crecimiento en cantidades suficientes. La solución de las tareas de regulación se logra influyendo sobre las fuentes de entrada de nutrientes y sobre la parte de gasto del balance mediante:

• la aplicación de fertilizantes minerales y orgánicos — el método más eficaz de regulación del régimen nutritivo;
• la mejora de los regímenes aéreo, térmico e hídrico de los suelos;
• el uso de un sistema racional de labranza del suelo, adaptado a las condiciones de una localidad concreta;
• una rotación de cultivos correctamente planificada;
• el control de malezas.

Mediante prácticas agrotécnicas se asegura la conversión de elementos inaccesibles en fácilmente accesibles, y también se activan los procesos de descomposición de la materia orgánica y su mineralización.

La normalización de la reacción de la solución del suelo influye sustancialmente en la disponibilidad de nutrientes. Para ello se realiza el encalado de suelos ácidos o el enyesado de suelos solonétzicos.

Asegurar una humedad óptima del suelo aumenta la eficacia del uso de los nutrientes por las plantas. Por ello, la regulación del régimen hídrico está estrechamente relacionada con la regulación del nutritivo. En condiciones de humedad suficiente, la eficacia de los fertilizantes es máxima. La humedad excesiva conduce a un consumo elevado de nutrientes no orientado a la creación de cosecha. La humedad también desempeña un papel importante en la actividad vital de los microorganismos y la biota del suelo.

La regulación del régimen nutritivo puede llevarse a cabo introduciendo en la rotación de cultivos plantas con un sistema radical profundo para un mejor aprovechamiento de las reservas de nutrientes de las capas profundas del suelo, así como cultivos capaces de transformar formas inaccesibles de sustancias en asimilables. En particular, la mostaza, el ranúnculo, el meliloto, el altramuz y el trigo sarraceno convierten formas inaccesibles de fósforo en disponibles.

Balance de nutrientes del suelo