El régimen de nutrientes de los suelos es un conjunto de procesos de captación, acumulación, transformación de nutrientes en el suelo y su absorción por las plantas.
Se refiere a los factores terrestres de la vida vegetal.
Contenido
- El papel de los nutrientes en la vida vegetal
- Nitrógeno
- Fósforo
- Potasio
- Calcio y magnesio
- Balance de nutrientes
- Disponibilidad de nutrientes para las plantas
- Clasificación del suelo según la disponibilidad de nutrientes
- Efecto de la concentración de la solución de nutrientes en el suministro de nutrientes de las plantas
- La proporción de macro y microelementos en el medio nutritivo
- Influencia de la humedad en el régimen de nutrientes de los suelos
- Relación entre el aire y el régimen de nutrientes de los suelos
- Relación entre el régimen térmico y de nutrientes de los suelos
- La relación entre la luz y los regímenes nutricionales
- Influencia de la reacción ambiental en el régimen de nutrientes de los suelos
- Reacción fisiológica de las sales
- Regulación nutricional
Navegación
- Régimen hídrico del suelo
- Régimen de aire de los suelos
- Régimen térmico de los suelos
- Régimen de luz
- Régimen de nutrientes de los suelos (English Русский)
El papel de los nutrientes en la vida vegetal
El principal proceso responsable de la nutrición de las plantas es la fotosíntesis: la absorción de dióxido de carbono y agua en las moléculas de clorofila bajo la acción de la luz solar y su transformación en glucosa y oxígeno. Sin embargo, para su crecimiento y desarrollo, las plantas necesitan un complejo de minerales, que absorben principalmente del suelo. Todas las plantas que usan clorofila para su nutrición se llaman autótrofas. Las plantas también absorben del suelo algunas sustancias orgánicas simples que contienen nitrógeno y fósforo (algunos aminoácidos y fitina), pero su papel en la nutrición es insignificante.
Algunas plantas que no tienen una molécula de clorofila (cuscuta, colza), así como hongos y bacterias que se alimentan de compuestos orgánicos preparados, se denominan organismos heterótrofos.
Hasta la fecha se han encontrado más de 74 elementos químicos en la masa vegetal, de los cuales 16 son vitales. Suelen dividirse en:
- organogénico, es decir, a partir del cual se sintetizan directamente sustancias orgánicas: carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno;
- inorgánicos o cenizas: fósforo, potasio, calcio, magnesio, hierro y azufre. Su participación en la planta se calcula en porcentajes y décimas de porcentaje;
- oligoelementos: boro, cobre, hierro, manganeso, zinc, molibdeno y cobalto y algunos otros. La proporción de oligoelementos en la planta representa centésimas y milésimas de un por ciento;
- ultramicroelementos: plata, oro, radio, uranio, torio, actinio, etc. Se encuentran en las plantas en cantidades insignificantes.
Estos elementos están involucrados en procesos bioquímicos y enzimáticos. Otros elementos químicos a menudo están presentes en las partes de las plantas, pero su necesidad vital no se entiende completamente y es estrictamente opcional.
Algunas sustancias que no intervienen en los procesos bioquímicos y que son absorbidas por las plantas pueden, en algunos casos, actuar positivamente sobre las plantas, por ejemplo, el sodio en la remolacha azucarera o el silicio en los cereales , en otros, negativamente, por ejemplo, el cloro en las patatas , el tabaco y otros . cultivos clorofóbicos.
Los nutrientes en el suelo pueden estar en la solución del suelo, en la materia orgánica del suelo y en la fase mineral sólida del suelo.
Nitrógeno
El nitrógeno forma parte de las moléculas de proteínas y péptidos, clorofila, ácidos nucleicos, fosfátidos y otras sustancias orgánicas. Es, junto con el fósforo y el potasio, un elemento esencial en la nutrición de las plantas. El nitrógeno participa en la síntesis de fitohormonas responsables de los procesos de envejecimiento y desarrollo reproductivo.
En el nitrógeno, el nitrógeno está presente principalmente en forma orgánica, por lo que su cantidad es directamente proporcional al contenido de humus. La tasa de descomposición de la materia orgánica del suelo afecta el suministro de nitrógeno a las plantas.
El nitrógeno es absorbido por las plantas principalmente en forma de amonio y nitrato. Debido a la movilidad de los iones que contienen nitrógeno y al alto consumo de las plantas, se requiere una reposición constante de las reservas del suelo con estos elementos, lo que se logra mediante el uso de fertilizantes minerales y orgánicos.
Una fuente importante de nitrógeno en el suelo es el proceso de fijación de nitrógeno de la atmósfera.
Fósforo
El fósforo se encuentra en el suelo en forma de compuestos minerales y orgánicos. En suelos soddy-podzolic, un tercio del fósforo está unido a compuestos orgánicos, en chernozems, aproximadamente la mitad.
El fósforo es absorbido por las plantas en forma mineral, por lo que el fósforo unido a compuestos orgánicos está disponible para las plantas solo después de la mineralización.
Las formas minerales de fósforo están representadas por fosfatos de hierro, calcio, aluminio, magnesio, potasio, etc., ligeramente solubles e insolubles. La cantidad de fósforo disponible para las plantas es mucho menor que su contenido total en el suelo. Por ejemplo, en bosques grises y suelos sódico-podzólicos, el contenido total de fósforo (P2O5) es de 1,2-3,6 t/ha, mientras que sólo 100-200 kg/ha de ellos están disponibles para las plantas.
El suministro de fósforo a la planta depende de la temperatura. Un aumento de la temperatura durante el período seco conduce a un aumento en el suministro de fósforo. Sin embargo, en condiciones de sequía severa, el fósforo puede drenarse desde los órganos de la superficie hacia las raíces y el suelo. Por ejemplo, con exposición a corto plazo a temperaturas de hasta 4 horas en el rango de 37-41 °C y humedad del aire de 16-19%, es decir, con vientos secos, plantas de trigo cultivadas en el fondo de fertilizante de fósforo y potasio. tienen una mayor presión osmótica y un mayor contenido de agua en los tejidos, lo que asegura una mayor resistencia de las plantas al efecto deshidratante de los vientos secos.
Potasio
El potasio se encuentra en el suelo principalmente en forma de sales y en estado absorbido: disponible (intercambiable) e inaccesible (no intercambiable). El contenido de potasio en los suelos es relativamente alto, en suelos arcillosos puede llegar al 2%, en suelos arenosos es menor.
La principal fuente de potasio para las plantas es el potasio intercambiable, cuya concentración es directamente proporcional a su contenido total, ya que las formas intercambiables y no intercambiables se encuentran en equilibrio químico entre sí.
Varios cultivos, como papas , verduras, tubérculos y pastos perennes , tienen altos requisitos de contenido de potasio y se denominan amantes del potasio.
Calcio y magnesio
El calcio y el magnesio son de gran importancia en la nutrición de las plantas y al mismo tiempo afectan las condiciones de nutrición a través del suelo, regulando la reacción del ambiente, la composición de cationes absorbidos, la composición salina e iónica de la solución del suelo.
El calcio es especialmente importante para las plantas en suelos ácidos con baja amortiguación y baja saturación de bases.
El calcio es responsable de la estabilidad estructural y fisiológica de la planta. Interviene en los procesos de división celular, formación de paredes celulares y elongación celular del meristemo del tallo y la raíz. En pequeña medida, puede ser reemplazado por otros iones.
El calcio interviene en el transporte de nitrógeno nitrito, junto con el magnesio y el manganeso, activa unos 20 sistemas enzimáticos.
El magnesio se vuelve importante en suelos ligeros sódico-podzólicos.
El magnesio forma parte de la clorofila hasta un 15-20% de la cantidad total contenida en la planta, y participa en la fijación del dióxido de carbono. Participa en la síntesis de otros pigmentos, en unas 300 reacciones enzimáticas, procesos metabólicos celulares, fosforilación. Su acción está asociada a la capacidad de formar quelatos con compuestos orgánicos. El magnesio estabiliza las membranas celulares, junto con los iones de potasio y calcio afecta la viscosidad del protoplasma y el contenido de agua.
Con la falta de calcio, se altera el equilibrio fisiológico de la solución del suelo y la ingesta equilibrada de todos los demás nutrientes. En las plantas, el calcio participa en los procesos de fotosíntesis y metabolismo, regula el equilibrio ácido-base de la savia celular, afecta la formación de membranas celulares, participa en el movimiento de carbohidratos, la conversión de sustancias nitrogenadas, en particular, acelera la descomposición. de proteínas de almacenamiento de semillas durante la germinación.
En las plantas, el calcio se encuentra en forma de carbonatos, fosfatos, sulfatos y sales de pectina y ácidos oxálicos. Al determinar el contenido de calcio en las plantas, hasta el 65% del calcio se extrae con agua, el resto con ácidos acético y clorhídrico débiles.
Los cultivos consumen diferentes cantidades de calcio. Por ejemplo, la extracción económica de CaO por cultivos de cereales con un rendimiento de grano de 2-3 t/ha es de 20-40 kg/ha, leguminosas — 40-60 kg/ha. Patata, remolacha azucarera con un rendimiento de 20-30 t/ha rinden 60-120 kg CaO/ha, trébol, alfalfa con un rendimiento de 20-30 t/ha y girasol (2-3 t/ha) — 120- 250 kg CaO/ha, col (50-70 t/ha) — 300-500 kg CaO/ha. La necesidad de calcio de los cultivos y su resistencia a la acidez pueden no coincidir. Así, todos los cereales tienen un bajo aporte de calcio, pero el centeno y la avena son resistentes, mientras que el trigo y la cebadasensible a la acidez del suelo. Las patatas y los altramuces son más resistentes a la acidez, pero consumen mucho más calcio que los cereales.
Las pérdidas de calcio del suelo son posibles como resultado de la lixiviación por precipitación. Dependiendo de la granulometría, precipitaciones, tipo de vegetación, dosis y formas de cal y fertilizantes minerales, las pérdidas de calcio de la capa arable varían de 10 kg/ha a 200-400 kg/ha. La participación de calcio en la cantidad total de sustancias lixiviadas representa equivalentes de 50-65% de calcio y 30-35% de magnesio.
El encalado al acelerar los procesos de amonificación y nitrificación del nitrógeno del suelo, fertilizantes orgánicos y minerales, conduce a un aumento en la concentración de nitratos y fertilizantes que contienen cloro: cloruros. Estos aniones no son absorbidos por el suelo y migran con calcio y magnesio desplazados del complejo de absorción del suelo en proporciones equivalentes. Por este motivo, la concentración de calcio y magnesio en la solución del suelo al aplicar altas dosis de fertilizantes puede multiplicarse por diez.
La saturación de las aguas de infiltración con calcio y magnesio aumenta con el grado de cultivo del suelo. La lixiviación de calcio y magnesio disminuye a medida que aumenta la profundidad del suelo, y parte de los cationes que se eliminan del horizonte de arado durante los períodos secos del año regresan con las corrientes de agua a través de los capilares. De acuerdo con los experimentos de Instituto Panruso de Fertilizantes y Ciencias del Suelo con columnas cromatográficas, 14-35 % de calcio y 22-34 % de magnesio ascendieron a la capa de arado.
Las mayores pérdidas de calcio y magnesio se notan en barbechos puros, bajo cultivos disminuyen y alcanzan un mínimo bajo cultivos perennes de siembra sólida. En igualdad de condiciones, la lixiviación aumenta entre 1,5 y 2,0 veces en la transición de suelos pesados a suelos ligeros. Por este motivo, en suelos ligeramente arenosos y franco-arenosos, al cultivar repollo, alfalfa, trébol, puede ser necesario añadir calcio para mejorar la nutrición de estos cultivos.
Hasta un 10% de magnesio forma parte de la molécula de clorofila, así como sustancias de fitina y pectina. Se encuentra principalmente en órganos y semillas en crecimiento, a diferencia del calcio, se puede reutilizar en las plantas. En semillas su contenido es mayor que en hojas, por lo que su deficiencia tiene un efecto más fuerte en la disminución de la producción de cultivos comerciales.
El magnesio interviene en el movimiento del fósforo, activa algunas enzimas (fosfatasas), participa en la síntesis de carbohidratos, regula los procesos redox, potencia la recuperación de aceites esenciales, grasas, aumenta el contenido de ácido ascórbico y reduce la actividad de la peroxidasa.
La extracción económica de magnesio (MgO) por los cultivos oscila entre 10 y 80 kg/ha. La cantidad máxima de magnesio la extraen las patatas, la remolacha azucarera y forrajera, el tabaco, las legumbres y las legumbres. El cáñamo, el mijo y el maíz son sensibles a la deficiencia de magnesio .
Azufre
El azufre es necesario para el crecimiento y desarrollo de las plantas, afecta el tamaño y la calidad de los productos. La absorción de azufre del suelo se produce en forma de ion sulfato SO42- — sales de ácido sulfúrico, por ejemplo, CaSO4, MgSO4, K2SO4, (NH4)2SO4. Puede ser absorbido por las hojas de la atmósfera como dióxido de azufre SO2.
La mayor parte del azufre en las plantas se encuentra en forma orgánica en la composición de proteínas, aminoácidos, grasas, vitaminas, enzimas, una menor parte se encuentra en forma mineral, principalmente en forma de CaSO4.
El contenido de azufre en los órganos de las plantas disminuye en la transición de semillas a hojas, tallos y raíces. Entonces, en los cultivos de cereales, el contenido de azufre (como porcentaje de SO2 por materia seca) en el grano es 0.30-0.45%, en paja — 0.12%; en semillas de leguminosas — 0.60-0.80%; en tubérculos de patata — alrededor del 0,35%, en la parte superior del 0,55%; en las raíces de la remolacha azucarera — alrededor del 0,2%, en la parte superior — hasta el 1,0%.
El contenido máximo de azufre se observa en las familias de leguminosas y coles, significativamente — lirio y mínimo — cereales. La extracción económica con rendimientos medios (2 t/ha) de cereales es de 7-15 kg/ha, legumbres — 20-30 kg/ha, remolacha — 30-40 kg/ha, col — 50-80 kg/ha.
Los suelos contienen suficientes reservas totales de azufre, sin embargo, el 70-90% se concentra en forma orgánica, inaccesible para las plantas, está disponible solo después de la mineralización de la materia orgánica . Las bacterias del azufre oxidan el azufre orgánico a ácido sulfúrico e iones de sulfato SO42-.
Por lo general, hay pocas fuentes de formas minerales de azufre para las plantas en los suelos, sin embargo, las emisiones industriales de SO2 ingresan al suelo con la precipitación. Los fertilizantes orgánicos y minerales que contienen azufre [(NH4)2SO4, K2SO4, Ca(H2PO4)⋅CaSO4] compensan una posible deficiencia de azufre. Por lo tanto, como regla, la deficiencia de azufre no ocurre en cultivos en la mayoría de los suelos. La deficiencia puede manifestarse en suelos pobres en materia orgánica con falta de fertilizantes orgánicos y minerales, así como en suelos cultivados con agricultura intensiva.
Oligoelementos
Los oligoelementos están involucrados en muchos procesos fisiológicos y bioquímicos de las plantas, forman parte de un gran número de enzimas, vitaminas y sustancias de crecimiento. Los oligoelementos juegan un papel importante en la vida de la microflora del suelo.
Los oligoelementos incluyen: manganeso, boro, cobre, molibdeno, zinc, cobalto, yodo.
Las plantas consumen oligoelementos en cantidades muy pequeñas. La deficiencia o el exceso afecta el metabolismo de las plantas. Por ejemplo, la falta de microelementos en la remolacha azucarera se manifiesta en forma de pudrición del corazón, en lino — bacteriosis, en cultivos de cereales en suelos de turba — granos vacíos, etc. La falta de microelementos reduce drásticamente el rendimiento de las plantas.
El manganeso contribuye a la absorción selectiva de iones del ambiente externo. Con su deficiencia, aumenta el contenido de otros oligoelementos. El manganeso afecta el movimiento del fósforo de las hojas viejas a las jóvenes.
El cobalto interviene en la regulación de la permeabilidad de la membrana plasmática, mejora el aporte de nitrógeno y otros elementos a las plantas.
El molibdeno contribuye a la absorción de fósforo por parte de las plantas a través de su participación en el metabolismo del nitrógeno y puede aumentar el suministro de plantas con este elemento.
El cobre y el boro también influyen en la ingesta de nitrógeno.
El zinc cambia la permeabilidad de las membranas para los cationes de potasio y magnesio. En plantas en condiciones de deficiencia de zinc, se observa una mayor concentración de fósforo inorgánico. Está involucrado en la organización estructural de las células y la regulación del transporte de iones a través de las membranas celulares.
El cobre afecta la actividad de K-N3-ATPasa, promueve la acumulación de compuestos orgánicos de fósforo en las plantas. Con un suministro suficiente de cobre, zinc y boro, mejora el suministro de magnesio a las plantas.
El balance de nutrientes es la totalidad de la entrada y salida de nutrientes en el suelo.
Las fuentes de ingesta de nutrientes son:
- fertilizantes minerales y orgánicos;
- fijación de nitrógeno;
- precipitación;
- polvo;
- residuos vegetales;
- afluencia de sustancias con aguas superficiales y subterráneas.
La parte de gastos del balance incluye:
- eliminación con cosecha y masa verde;
- escorrentía con corrientes de agua superficiales y descendentes;
- pérdidas por erosión hídrica y eólica;
- descomposición con liberación de sustancias gaseosas;
- enajenación con partes de malas hierbas;
- transición a una forma inaccesible para las plantas.
Disponibilidad de nutrientes para las plantas
El contenido total de elementos en los suelos es diferente. El contenido de calcio puede variar 1310 veces, fósforo, magnesio, hierro, cobre, manganeso, cobalto, boro, 100-300 veces. Varían mucho según el tipo de suelo y la forma de los compuestos solubles en 1 N. ácido clorhídrico: manganeso — 70, hierro — 1420 veces. La fluctuación más pequeña en el contenido se observó en nitrógeno y potasio, aproximadamente 10 veces.
Todas las formas de nutrientes solubles y absorbidas por el intercambio están disponibles para las plantas. Los compuestos restantes son directamente inaccesibles y se asimilan solo después de la transición a una forma más accesible, por ejemplo, como resultado de la destrucción de los minerales primarios en el proceso de meteorización, la mineralización de la materia orgánica. Cuando las condiciones externas cambian, algunos macro y microelementos pueden convertirse en una forma difícil de alcanzar, por ejemplo, cuando cambia la reacción del medio ambiente o aumenta la fijación microbiológica de nutrientes.
Las propias plantas tienen un impacto significativo en la disponibilidad de nutrientes del suelo. Un cambio en la reacción del medio ambiente bajo la acción de sustancias secretadas por las plantas contribuye a la transición de compuestos inaccesibles a una forma asimilable.
La absorción de nutrientes por parte de las plantas depende de las características biológicas del cultivo, las propiedades del suelo, el nivel de fertilidad potencial , la composición mineralógica y granulométrica, la temperatura, la humedad, la aireación, la reacción y concentración de la solución del suelo y la iluminación. Entonces, por la noche, la tasa de absorción de potasio, calcio y fósforo disminuye entre 1,5 y 3 veces.
De las reservas totales (brutas) de nutrientes en los suelos, por regla general, una parte insignificante de ellos (1-10%) está disponible para las plantas.
Clasificación del suelo según la disponibilidad de nutrientes
En Rusia, los suelos se clasifican según el grado de disponibilidad de nutrientes y reacción. La clasificación se utiliza en estudios agroquímicos de suelos, compilación de mapas agroquímicos (cartogramas), pasaportes de campo y para calcular las dosis óptimas de fertilizantes y mejoradores para cultivos en relación con condiciones naturales y económicas específicas.
Para regiones individuales del país, los niveles de suministro de nutrientes para las plantas se especifican sobre la base de experimentos de campo, especies y diversidad de variedades de cultivos, y condiciones climáticas y del suelo.
Tabla. Clasificación de los suelos según el aporte de elementos nutritivos (mg/kg) y la acidez[ref]Yagodin B.A., Zhukov Y.P., Kobzarenko V.I. Agrochemistry/ Editado por B.A. Yagodin. - Moscú: Kolos, 2002. - 584 págs.: ilustración[/ref].
* Seguridad media para los cereales, las legumbres y las hierbas anuales y perennes.
** Suministro medio para los cultivos en hilera.
*** Suministro medio para los cultivos hortícolas, y para el fósforo y los cultivos industriales.
Efecto de la concentración de la solución de nutrientes en el suministro de nutrientes de las plantas
Las concentraciones insuficientes de la solución nutritiva afectan negativamente al crecimiento y desarrollo de las plantas. Entonces, la concentración mínima limitante de iones de fosfato, que asegura una nutrición normal, es de 0.03-0.1 mg P2O5 por 1 litro de solución de suelo. En concentraciones más bajas, las plantas experimentan una fuerte deficiencia de fósforo. El límite superior está en el rango de 2-3 g para todas las sales minerales nutrientes por 1 litro de solución.
La concentración óptima de la solución nutritiva, es decir, aquella en la que se alcanza la máxima productividad vegetal en determinadas condiciones, puede variar mucho en función de los períodos de ontogenia de una determinada especie y variedad vegetal.
El sistema radicular de las plantas es capaz de absorber nutrientes de soluciones muy diluidas (0,01-0,05%), especialmente si esta concentración es constante. En condiciones naturales, la concentración de la solución del suelo en suelos no salinos oscila entre 0,02 y 0,2%.
Los iones de nutrientes se absorben mejor en soluciones moderadamente saturadas, y el sistema de raíces ubicado en la capa no fertilizada absorbe mejor el agua. Esto debe tenerse en cuenta al aplicar fertilizantes locales o en parches.
Un aumento en la concentración de sales en una solución conduce a un aumento en la presión osmótica y complica enormemente el flujo de agua y nutrientes hacia las plantas.
La tasa de absorción de un ion por una planta depende de su concentración en el ambiente externo. Por ejemplo, a una concentración de microelementos en solución de hasta 5 μM, las raíces absorben casi por completo los iones. A concentraciones de hasta 25 μM, la curva que describe la absorción cambia de lineal a hiperbólica: se manifiesta la naturaleza selectiva de la absorción de cationes divalentes. Así, la absorción de Mn2+ es 2 veces mayor que la cantidad de iones Co2+ y Zn2+ absorbidos , mientras que el contenido de manganeso en las plantas también aumenta. Hasta una concentración de 0,1 mg/l, la absorción de manganeso es directamente proporcional al crecimiento de su concentración en solución. Un aumento adicional en la concentración de manganeso en 10 y 100 veces conduce a un aumento en su contenido en la planta solo en 4 veces.
Una consideración detallada de los procesos de absorción de los oligoelementos nos permite distinguir 4 fases y sugerir la participación de varios mecanismos en este proceso:
- fase I — adsorción física y química;
- fase II — saturación del espacio libre. En esta fase es posible la absorción metabólica, ya que el aumento de la isoterma de absorción después de un período de dos horas indica la naturaleza activa de este proceso;
- fase III — absorción activa;
- fase IV: un fuerte aumento en la absorción de iones a una alta concentración en solución (500 μM) en un período de 6 a 12 horas, que probablemente esté asociado con una violación de la función de barrera de la raíz.
Existe una cierta estructura de membrana en las células de la raíz que, cuando se alcanzan ciertas concentraciones, cambia sus propiedades. Por ejemplo, hasta una concentración de iones de hierro de 0,5 mM, la absorción aumenta al aumentar la concentración; en el rango de 0,5 a 1 mM, la absorción se estabiliza, luego de lo cual aumenta nuevamente, alcanzando una meseta a una concentración de 10 mM.
El concepto de absorción multifásica de iones muestra la relación entre los puntos de transición de las fases de absorción y la intensidad de los procesos de crecimiento.
Mesa. Influencia de la concentración de la solución nutritiva en el crecimiento y rendimiento del pepino (Zhurbitsky)
A una edad temprana, las plantas son más sensibles a una concentración excesiva de solución nutritiva. Las culturas individuales no toleran concentraciones crecientes por encima de un cierto límite.
Con un aumento en la concentración de la solución nutritiva a 15,7-25,9 mM/l, mejoró el desarrollo de las plantas: el mayor rendimiento de frutos se obtuvo a una concentración de 25,9 mM/l.
Las concentraciones más altas causaron un efecto fuertemente negativo: en las plantas a la edad de 1 mes, durante el período de floración, se notó el secado de los bordes de las hojas medias e inferiores, secado y oscurecimiento entre las nervaduras de las hojas.
La sensibilidad a la concentración de la solución nutritiva en diferentes plantas se manifiesta de diferentes maneras. El lino, los altramuces, los pepinos y las zanahorias son los más sensibles a altas concentraciones. La sensibilidad de una misma planta puede cambiar con la edad. Las diferencias en la sensibilidad a las concentraciones deben tenerse en cuenta al diseñar un sistema de fertilización.
La proporción de macro y microelementos en el medio nutritivo
Cada especie de planta requiere una cierta proporción de nutrientes para el desarrollo normal, que puede cambiar durante la temporada de crecimiento. Cuando se alimentan plantas de un suelo o una solución acuosa que consiste en una mezcla de nutrientes, la concentración no juega un papel importante, sino la proporción de elementos y su influencia mutua.
Un cambio en el nivel de suministro de nutrientes provoca numerosas respuestas del cuerpo. Entonces, con un fuerte exceso de cualquier elemento de nutrición mineral, la reacción protectora de las plantas se manifiesta en un aumento en la absorción de otros elementos. Un pequeño exceso, que no amenaza la vida de la planta, de uno de los oligoelementos, conduce a una disminución de la ingesta de otros elementos minerales. El efecto negativo del exceso de pilas se puede reducir parcialmente añadiendo otros elementos. Por ejemplo, en un experimento con lechuga y cebada, con un ligero exceso de magnesio, el nitrógeno tuvo un efecto positivo.
El funcionamiento normal de un organismo vegetal es posible con una cierta proporción de cationes y aniones en el ambiente externo. Esta disposición es la base teórica para el desarrollo y justificación de la composición de las mezclas de nutrientes. Junto a esto, se formuló una disposición sobre el antagonismo de los iones cuando ingresan a una célula viva. Esto último se explica por la competencia entre iones por el intercambio de entrada en el espacio de Donnan. Una solución que contiene la proporción óptima de nutrientes se denomina fisiológicamente equilibrada. Una solución que contiene solo un nutriente no puede satisfacer las necesidades de la planta ni siquiera por un período breve.
Los iones con la misma carga se inhiben mutuamente y viceversa, los iones con cargas opuestas aceleran mutuamente su entrada en la planta. Este fenómeno se llama sinergia. Un exceso dañino de cualquier catión o anión puede ser debilitado por el ion correspondiente. Por ejemplo, el flujo del ion NO3— puede acelerarse mediante la adición del catión Ca2+ , y el exceso de Ca2+ puede debilitarse con Mg2+, el efecto nocivo de los iones H+ y Al3+ se elimina por la adición de Ca2+ y Mg2+.
NaCl·KCl·CaCl2 |
Diferentes sales en forma de una sola solución salina tienen diferentes efectos en las plantas.
Al estudiar los patrones de absorción de nutrientes, la duración del experimento es importante, ya que en el caso de experimentos a largo plazo, se producen cambios en el estado fisiológico de las plantas, por ejemplo, en la capacidad de absorción del sistema radicular.
Un aumento en la concentración de nitrógeno en los medios nutritivos conduce a un aumento en la ingesta de fósforo, potasio, calcio, magnesio, cobre, hierro, manganeso y zinc en las plantas. La intensidad de la influencia del nitrógeno cambia al contrario con su exceso y depende de la forma de los compuestos nitrogenados.
La solución del suelo contiene simultáneamente cationes y aniones, entre los cuales existe competencia por los sitios de adsorción en la superficie de la raíz y en el espacio libre intercelular. Así, un aumento en la concentración de Ca2+ conduce a un aumento de su participación en la superficie de la raíz debido al desplazamiento de otros cationes previamente adsorbidos (K+, Mg2+, NH4+), y un aumento en el contenido de Cl— conduce a una disminución en el suministro de NO3—, H2PO4— y otros aniones.
Las dosis excesivas de fósforo reducen el flujo de cobre, hierro y manganeso hacia las plantas. El exceso de potasio reduce la ingesta de calcio y magnesio.
Un aumento en la provisión de nutrientes básicos a las plantas aumenta la necesidad de las plantas en microelementos, lo que, a su vez, aumenta la eficiencia de los macronutrientes y su ingesta. Por ejemplo, en experimentos, el suministro de nitrógeno a las plantas disminuyó con la falta de hierro, manganeso y zinc y no dependía del cobre, boro y cloro. En otras condiciones, la acumulación de nitrógeno en las plantas aumentó con la introducción de cobre y boro. El molibdeno y el cobalto mejoran el aprovechamiento del nitrógeno fertilizante del suelo. La absorción de fósforo aumentó en presencia de cobre, zinc, calcio, molibdeno y disminuyó bajo la influencia del magnesio y el hierro. La ingesta de potasio disminuyó bajo la influencia del cobre, manganeso, níquel, zinc, molibdeno, hierro y boro y aumentó con la introducción del cloro.
El crecimiento de una planta depende de que el elemento esté en mínimo o en exceso, siempre que otros nutrientes u otros factores de la vida no limiten el crecimiento. La acidez del suelo afecta la adsorción de iones, afectando la absorción de nutrientes. Por ejemplo, la introducción de cal aumenta el crecimiento de las leguminosas, ya que a acidez neutra (pH > 4) disminuye la adsorción de MoO42- por el suelo y los óxidos de aluminio y hierro y el molibdeno se vuelve más accesible a las plantas.
En el suelo es posible la competencia entre silicatos y fosfatos, así como entre fosfatos y molibdatos. Los óxidos de manganeso absorben el cobalto de una solución, convirtiéndolo en una forma inaccesible. Por lo tanto, la inundación conduce a un aumento en la absorción de cobalto por parte de las plantas debido a la disolución de los óxidos de manganeso (Mn4+ → Mn2+).
La adsorción de H2PO42- óxidos e hidróxidos de aluminio y hierro aumenta la adsorción de Zn2+, lo que reduce la absorción de zinc por las raíces, mientras que los complejos Zn2+ y H2PO42- se forman en la superficie de óxidos.
Concentraciones excesivas de iones NO3— inhiben la entrada de iones PO43- y PO3— en las plantas, así como viceversa. El calcio en altas concentraciones interfiere con la ingesta de potasio y viceversa.
Los suelos alcalinos se caracterizan por una deficiencia de manganeso, los suelos ácidos se caracterizan por un exceso. La solubilidad de los óxidos de manganeso está influenciada por las excreciones de las raíces. Los cultivares sensibles a la deficiencia de manganeso tienen más bacterias oxidantes de manganeso en la rizósfera. Si durante la absorción ocurre acidificación y mejora la disponibilidad de manganeso, entonces la absorción de NO3— — conduce a la alcalinización y deficiencia de manganeso.
El antagonismo iónico se manifiesta entre:
- hierro y calcio;
- aluminio y sodio;
- hierro y zinc;
- manganeso y zinc;
- cobre y zinc;
- zinc y hierro;
- manganeso, cobre y molibdeno;
- potasio y sodio;
- calcio y magnesio;
- potasio y magnesio.
El antagonismo es más pronunciado entre iones con propiedades similares, por ejemplo, NO3— y aniones PO3— es más pronunciado que entre NO3— y PO43-, entre cationes K+ y Na+ más que entre K+ y Ca2+.
El fenómeno de la sinergia se establece para:
- azufre y manganeso;
- zinc, cobre y cobalto;
- boro, zinc, cobalto, molibdeno y manganeso;
- molibdeno y manganeso;
- molibdeno y cobre;
- cobre y manganeso;
- calcio y cobalto.
El antagonismo y el sinergismo dependen de la reacción del medio ambiente, el nivel de elementos de nutrición mineral en el medio ambiente y en la planta, su proporción, especies de plantas y temperatura. En este caso, dependiendo de las condiciones, el antagonismo y la sinergia pueden reemplazarse entre sí. Una disminución de la temperatura y la luz potencia el efecto de las dosis excesivas de nutrientes, un aumento de la humedad reduce el efecto negativo de las cantidades excesivas. Por ejemplo, un aumento en el contenido de nitratos en vegetales cuando se cultivan en condiciones de invernadero en invierno con falta de iluminación.
Un aumento en el contenido de nitratos puede ser causado por un aumento en las dosis de fertilizantes nitrogenados . Así, en experimentos con lechugas arrepolladas, un aumento en las dosis de fertilizantes nitrogenados provocó un aumento en el peso de la cabeza y simultáneamente aumentó el contenido de nitratos (tabla).
Tabla. Efecto de las dosis de fertilizantes nitrogenados sobre la masa de la lechuga repollada y su contenido en nitratos[ref]Yagodin B.A., Zhukov Y.P., Kobzarenko V.I. Agrochemistry/ Editado por B.A. Yagodin. - Moscú: Kolos, 2002. - 584 págs.: ilustración[/ref].
El estroncio y el manganeso desplazan al calcio. La absorción de calcio y fósforo mejora con la ingesta de cobalto y manganeso. El níquel reemplaza al calcio y al fósforo. El cobalto y el manganeso son antagonistas del estroncio y el bario. Un exceso de aluminio conduce a un desequilibrio de macro y microelementos, reduce el contenido de calcio y manganeso en los tejidos vegetales.
La absorción de los elementos de la nutrición mineral está interconectada: la desviación de la concentración de un elemento en un 30-100 % de la óptima conduce a un cambio en la absorción de otros elementos. Un aumento en la cantidad de un elemento que está en concentración insuficiente contribuye a la absorción de otros elementos, es decir, aparece el sinergismo y un exceso impide la ingesta de otros elementos (antagonismo).
Con desviaciones de 100 veces o más concentraciones del óptimo, aumenta el contenido relativo de otros elementos. Al mismo tiempo, su ingesta total disminuye debido a una ralentización en la ganancia de peso de la planta.
A diferencia de los cationes, los aniones NO3—, PO43-, SO42-, Hal— no muestran relaciones competitivas durante la absorción. La competencia se manifiesta en aniones químicamente similares, por ejemplo, SO42- y SeO42-, o haluros.
Los nutrientes que son deficientes entran primero en la raíz. Las vacuolas de las células de la raíz suavizan las fluctuaciones en el contenido de nutrientes en el ambiente externo.
La capacidad de las plantas para reutilizar elementos de nutrición mineral es de gran importancia. A la hora de evaluar el aporte de nutrientes a las plantas, se debe tener en cuenta que algunos de ellos pueden ser reciclados, es decir, reutilizados. Por ejemplo, con la salida de las hojas a los órganos reproductivos. El calcio, el hierro, el manganeso, el boro, el cobre y el zinc no se reciclan; el azufre se usa parcialmente como parte de compuestos orgánicos, nitrógeno, fósforo, potasio, magnesio, repetidamente.
La deficiencia de nutrientes reutilizables se manifiesta principalmente en hojas viejas. En las partes viejas de las plantas, los síntomas de un exceso de elementos no aptos para el reciclaje y en exceso en el ambiente externo son más pronunciados.
Influencia de la humedad en el régimen de nutrientes de los suelos
La influencia de la humedad del suelo en el aporte de nutrientes a la planta está determinada por los siguientes factores fisiológicos y físicos:
- Estado fisiológico general de la planta. Por ejemplo, la hidratación normal de los tejidos mejora la fotosíntesis, la biosíntesis de proteínas y otros procesos metabólicos.
- Desarrollo y ubicación de las raíces en condiciones normales de contenido de humedad del suelo y capacidad general de absorción.
Con una humedad óptima del suelo, se produce un aumento en la ingesta total de macro y microelementos en la planta. Con falta de humedad, la absorción de nutrientes es difícil.
El exceso de humedad del suelo afecta negativamente a la absorción de nutrientes y se manifiesta en un aumento unilateral de la disponibilidad de algunos iones, en particular los óxidos de hierro y manganeso, cuyo exceso en la planta es tóxico.
En un día caluroso, una planta puede evaporar aproximadamente la misma cantidad de agua en 1 hora que la que contiene toda la planta. Incluso la enorme superficie de succión del sistema radicular, con una humedad del suelo insuficiente, no puede proporcionar suficiente agua para la transpiración en tales condiciones. Se inicia la “depresión del mediodía del proceso de fotosíntesis”, mientras se cierran los estomas, las plantas dejan de evaporar agua y se detiene el suministro de dióxido de carbono.
El consumo de agua requerido para crear una unidad de masa de materia seca disminuye en condiciones de suministro suficiente de plantas con elementos de nutrición mineral.
Mesa. Consumo de agua para crear una unidad de materia seca, l
D.N. Pryanishnikov demostró en experimentos que el consumo de agua por unidad de materia seca en el contexto de fertilizantes disminuye en un 36,5% con baja humedad del suelo y en un 20% con alta humedad del suelo.
La transpiración de agua por las plantas disminuye con una humedad relativa del aire alta, mientras que la intensidad del crecimiento y la absorción de nutrientes aumentan.
Mesa. Influencia de la humedad del aire en la evaporación de agua de las plantas de girasol, rendimiento y absorción de nutrientes (cultivos acuáticos)
| Bajo | |||||
| Alto | |||||
El almacenamiento de agua en el suelo se ve significativamente afectado por el sistema de labranza . Por ejemplo, la reserva de agua en el campo de «barbecho químico», es decir, con múltiples tratamientos herbicidas, la reserva de agua es 4 veces mayor que con el tratamiento mecánico del campo de barbecho.
El efecto limitante de la humedad del suelo sobre el rendimiento de los cultivos depende de la disponibilidad de nutrientes. Incluso en cultivos de agua a una alta concentración de la solución nutritiva, se manifiesta sequedad fisiológica.
En condiciones secas, es necesario prestar atención a las dosis de fertilizantes nitrogenados y potásicos , que también son responsables de crear la fuerza iónica total de la solución.
El suministro óptimo de nutrientes a las plantas optimiza el consumo de agua, a su vez, la humedad suficiente aumenta la eficacia de los fertilizantes.
Relación entre el aire y el régimen de nutrientes de los suelos
Por primera vez, Hoagland mostró la relación entre los regímenes de aire y nutrientes de los suelos.
En condiciones parcialmente anaeróbicas, el suministro de oxígeno a las células de la raíz se deteriora y aumenta el contenido de dióxido de carbono. La relación entre la capacidad de absorción de las raíces en condiciones aeróbicas determina la naturaleza de la dependencia de la absorción del suministro de oxígeno. Así, uno de los principales requisitos para el cultivo de plantas en cultivo acuático es soplar la solución nutritiva con aire.
Las diferentes condiciones del aire afectan la absorción de diferentes iones.
Para el sistema de raíces de plantas enteras y cuando se cultiva un cultivo con raíces aisladas, la absorción máxima de elementos cae en un contenido de oxígeno de 2-3%. Un aumento adicional en la concentración de oxígeno al 100% no afecta la tasa de absorción. La absorción de fosfatos por las raíces de cebada no depende de la presión parcial de oxígeno en el rango de 3 a 100 %, siempre que la presión total del gas sea igual a la presión atmosférica (1,01 × 105 Pa).
Las condiciones de aireación, la temperatura del aire y el medio nutritivo afectan el suministro de nutrientes minerales a las plantas.
Mesa. La influencia de la temperatura y la aireación en el rendimiento y la nutrición del tomate
La concentración óptima de oxígeno (alrededor del 3%) puede variar según el tipo 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 de compuestos metálicos con baja valencia (Fe2+, Mn2+, etc.) es más soluble y móvil.
El exceso de dióxido de carbono tiene un efecto negativo en la absorción de nitratos, fosfatos y amonio por parte del sistema radicular.
Relación entre el régimen térmico y de nutrientes de los suelos
Las raíces de las plantas no pueden desarrollarse y absorber nutrientes a bajas temperaturas. Por lo tanto, en suelos fríos, las plantas se desarrollan lentamente, lo que no se debe a la falta de nutrientes, sino al hecho de que el sistema radicular no es capaz de absorber agua e iones de nutrientes en un ambiente frío. El régimen de temperatura determina la acumulación de formas móviles de nutrientes en el suelo debido a la movilización de la fertilidad potencial y su absorción por las plantas del suelo y los fertilizantes aplicados.
Así, con un aumento de temperatura de 10 a 25 °C, aumenta la movilización de nutrientes del suelo, y por debajo de 10°C estos procesos se suprimen. En todos los suelos de Transbaikalia, el mayor efecto sobre la productividad se observa cuando se aplican fertilizantes de fósforo, lo que se explica por el suministro lento de fósforo en condiciones de baja temperatura y falta de humedad.
A bajas temperaturas, se suprime la absorción metabólica que ocurre en el núcleo, pero la absorción por difusión continúa independientemente de la temperatura. El aumento de la concentración de la solución aumenta la absorción de nutrientes por parte de las plantas, por lo que la absorción de nutrientes a bajas temperaturas se puede mejorar mediante la aplicación de mayores dosis de fertilizantes.
Las bajas temperaturas al comienzo del crecimiento de las plantas afectan la nutrición de nitrógeno y fósforo, lo que se explica por la mala movilización y el uso insuficiente de nitrógeno y fósforo de las sustancias de reserva de las semillas, su absorción menos intensa del ambiente externo y el lento desarrollo de las plántulas.
Para la mayoría de los cultivos, la temperatura óptima para el aporte de nitrógeno y fósforo es de 23-25 °C. Sin embargo, el contenido de proteína en el grano de trigo aumenta a medida que la temperatura sube a 35 °C. Probablemente, en condiciones de suficiente humedad (60% de la capacidad de humedad más baja del suelo) y aumento de la temperatura del suelo, se potencia la movilización de nitrógeno, lo que afecta el contenido de sustancias proteicas. El contenido de proteína del trigo cultivado en el sureste del país es mayor que en el noroeste. El contenido de proteínas se correlaciona con climas secos y temperaturas elevadas. Las semillas de ricino, la soja, los frijoles y otros cultivos del sur también absorben mejor los nutrientes a 30-35 °C.
La asimilación del nitrógeno amónico es posible a una temperatura más baja que la del nitrato.
A una temperatura de 5-7 °C, la ingesta de potasio casi no disminuyó en las plántulas de trigo, pero la absorción de nitrógeno, fósforo, calcio y azufre disminuyó notablemente.
Para cada especie y variedad de plantas, ciertas temperaturas son características, correspondientes a la absorción más intensa de elementos de nutrición mineral.
A temperaturas inferiores a 10-11 °C, la entrada de fósforo en las plantas es difícil. La ingesta de nitrógeno nítrico se deteriora a temperaturas inferiores a 5-6 °C. Bajar la temperatura también tiene un efecto negativo en la ingesta de potasio. En condiciones de nutrición mineral óptima, las temperaturas por debajo de 5-6 °C (según otras fuentes, por debajo de 10 °C) son críticas para el suministro de los principales elementos de la nutrición mineral. Las bajas temperaturas dificultan la participación de los compuestos nitrogenados minerales en los procesos de síntesis.
La tasa de absorción de nutrientes minerales aumenta con el aumento de la temperatura hasta cierto límite, que es diferente para diferentes plantas.
La disminución de la absorción de sales a una temperatura de 40-50 °C se produce por la inactivación de los sistemas enzimáticos implicados en los procesos de asimilación de iones.
La relación entre la luz y los regímenes nutricionales
La relación entre los regímenes de luz y nutrientes se manifiesta en el hecho de que las plantas, al absorber los nutrientes, gastan energía, que reciben en el proceso de fotosíntesis, que depende directamente del régimen de luz.
Las plantas comienzan a absorber intensamente los nutrientes con los primeros rayos del sol. En el caso de la sombra, disminuye tanto la intensidad de la fotosíntesis como la absorción de nutrientes. El sombreado a largo plazo conduce a un cese completo del suministro de elementos de nutrición mineral, lo que se explica por la acumulación de sustancias orgánicas utilizadas en la respiración durante la fotosíntesis. Cuando las plantas están sombreadas, la respiración se desvanece gradualmente.
Influencia de la reacción ambiental en el régimen de nutrientes de los suelos
Cambiar el valor de pH del suelo debido al encalado conduce a la sustitución de iones de hidrógeno por calcio, lo que aumenta la disponibilidad de nutrientes minerales para las plantas. El calcio inhibe la entrada de iones de hidrógeno en las plantas, por lo tanto, con un mayor contenido de calcio, las plantas pueden tolerar una reacción más ácida del medio ambiente.
Mesa. El efecto del cloruro de calcio en el crecimiento de las raíces de trigo a diferente acidez de la solución.
| Sin CaCl2 | |||||
| Con CaCl2 | |||||
La reacción del medio ambiente tiene un efecto indirecto y directo sobre las plantas. Con acción directa, la reacción de la solución del suelo afecta la concentración de iones H+, HCO3—, OH— en la superficie de los pelos de la raíz y, como resultado, la concentración de estos iones en la savia celular. Como resultado, la naturaleza de la ingesta de nutrientes cambia. Un cambio en la acidez hacia una reacción ácida o alcalina perturba el equilibrio fisiológico de los iones, empeorando el régimen de nutrientes de los suelos, lo que lleva a una alteración del metabolismo de los carbohidratos, las proteínas y el fósforo.
Mesa. Influencia del pH de la solución en la absorción de elementos de nutrición mineral de la planta
| Frijoles forrajeros | |||
| Trigo | |||
El efecto indirecto es el aumento de la concentración de iones de hidrógeno, acompañado de un aumento en el contenido de formas móviles de aluminio, manganeso y hierro, que tienen un efecto tóxico en las plantas.
Con un aumento en la acidez de la solución, mejora el suministro de aniones, la alcalinización promueve la absorción de cationes. Pero en cultivos de suelo, esta regularidad no siempre se manifiesta, ya que el suministro de nutrientes depende de su movilidad.
La concentración de iones de hidrógeno es importante en la absorción de fosfatos por las plantas: cuando la solución se alcaliniza, las formas de fosfatos cambian de dihidroortofosfatos (H2PO4) a hidrógeno ortofosfatos (HPO4)2- y ortofosfatos (PO4)3-. Al mismo tiempo, la solubilidad de estas formas también disminuye, lo que hace que el fósforo sea inaccesible para las plantas.
La acidificación del suelo reduce la disponibilidad de molibdeno, fósforo, calcio y aumenta la disponibilidad de boro. El porcentaje y la eliminación de estas sustancias con la disminución de la cosecha, se altera el metabolismo en las plantas, se altera la síntesis de proteínas, se ralentizan los procesos de conversión de monosacáridos en disacáridos y compuestos orgánicos más complejos. El aumento de la acidez interrumpe la actividad de las enzimas en el sistema radicular: aumenta la actividad de la catalasa, la peroxidasa, aumenta la actividad hidrolítica de las enzimas proteolíticas, que se estableció en experimentos con diferentes cultivos de N.S. Avdonín.
En los experimentos de D.N. Pryanishnikov descubrió que la nutrición con amonio de la remolacha azucarera es óptima con un pH de 7,0 y con una nutrición con nitrato, con un pH de 5,5. Durante el análisis se observó un contenido reducido de calcio en las hojas de las plantas, ya que un exceso de iones hidrógeno y amonio en la solución impide la entrada de calcio. El efecto negativo de los iones de hidrógeno es más pronunciado con un bajo contenido de otros cationes. Con base en esta disposición, D.N. Pryanishnikov mejoró el desarrollo de plantas de remolacha a pH 5,5 con nutrición de amonio debido a la adición de mayores cantidades de calcio a la solución nutritiva. El magnesio y el potasio tienen un efecto similar, pero es menos pronunciado que con la adición de calcio.
Las plantas son especialmente sensibles a la reacción del medio ambiente en el período inicial de crecimiento. El cambio de la reacción del medio al lado ácido a pH 3.5 en el período de 40-60 días después de la germinación no tuvo un efecto notable en el rendimiento de la cebada, pero el cambio de la reacción en los primeros 20 días también. como a lo largo de la temporada de crecimiento, redujo drásticamente el rendimiento.
Mesa. Influencia de la reacción del medio ambiente en el rendimiento de cebada, g por recipiente
| рН 7,0 в течение всей вегетации | ||
| pH 7,0 durante toda la temporada de crecimiento | ||
| pH 3,5 durante los primeros 20 días, luego pH 7,0 | ||
| pH 3,5 entre 40 y 60 días después de la brotación, el resto del tiempo pH 7,0 |
Los valores de pH aproximados que se dan en la tabla son relativos para los cultivos, ya que este valor está influenciado por muchos factores, por ejemplo, el contenido de calcio en la solución del suelo, que puede reducir el efecto negativo de la reacción ácida debido al antagonismo de Iones Ca2+ y H+.
Mesa. Respuesta óptima o tolerable de la solución del suelo para cultivos principales
| Lupino | Trébol | ||||
| Papa | Guisantes | ||||
| Avena | Maíz | ||||
| Centeno | Trigo | ||||
| Lino | Remolacha azucarera | ||||
| Alforfón | Alfalfa |
El efecto de la reacción del medio ambiente en la planta depende de la concentración de la solución del suelo: un aumento en la concentración debilita el efecto nocivo de la reacción ácida. El efecto de la reacción del medio ambiente depende de las formas de fertilizantes nitrogenados. Entonces, en el contexto de las formas de amoníaco, la reacción ácida aumenta el efecto dañino que en el contexto de los nitratos. El cloro también aumenta el efecto negativo de los iones de hidrógeno. Los fertilizantes de fosfato, por el contrario, debilitan el efecto negativo.
La alta acidez afecta negativamente a las plantas con poca luz debido al debilitamiento de la fotosíntesis y la falta de asimilados involucrados en los procesos metabólicos. Bajo la influencia de una acidez excesiva y una iluminación insuficiente, se interrumpen la colocación de órganos generativos y el proceso de fertilización, disminuye el coeficiente de macollamiento productivo, disminuye el número de espiguillas y granos en la mazorca y empeora el llenado de granos.
El efecto de la alta acidez del ambiente se ve potenciado por otros factores negativos. Entonces, en los experimentos del Departamento de Agroquímica de la Universidad Estatal de Moscú, se demostró que con una reacción ácida y humedad excesiva, el rendimiento disminuye, probablemente debido a una aireación insuficiente del suelo. Con acidez y humedad excesivas, aumenta el impacto negativo en la formación de órganos generativos, el proceso de fertilización y el llenado de granos. En los experimentos, el rendimiento de grano durante la reacción ácida disminuyó en un 47,5 % con humedad óptima y en un 70,9 % con exceso de humedad.
El efecto de la acidez sobre la absorción de nutrientes por parte de las plantas está determinado por las propiedades del suelo. Por ejemplo, una 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 con fósforo y molibdeno que son difícilmente solubles e inaccesibles para las plantas.
Óptimo para el crecimiento y la productividad de la mayoría de los cultivos es una reacción ligeramente ácida del medio ambiente — pH alrededor de 6,5.
En condiciones naturales, la reacción del entorno del suelo varía desde un pH de 2,5 a 3 en la turba de esfagno hasta un pH de 9 a 10 en los suelos solonetzicos.
En los experimentos de G.Ya. Rinkis demostró que con una disminución de la acidez, se inhibe la absorción de manganeso, cobalto y zinc, y en menor medida, potasio y magnesio. El autor dispuso los elementos en función de la disminución de su consumo por parte de las plantas durante la acidificación en el siguiente orden: Mn, Co, Zn, Cu, P, Fe, B, Mg, K, N, Mo.
La falta de manganeso y zinc se observa con mayor frecuencia en suelos carbonatados.
Las plantas toleran más fácilmente la reacción adversa del medio ambiente en suelos con una alta capacidad de absorción y capacidad amortiguadora.
El valor de pH de la solución del suelo afecta la actividad vital de los microorganismos del suelo. Una acidez excesiva inhibe la actividad de la microflora beneficiosa del suelo (amonificantes, nitrificantes, azotobacter, etc.) y favorece el desarrollo de bacterias y hongos patógenos.
Reacción fisiológica de las sales
Todas las sales minerales utilizadas como fertilizantes se pueden dividir hidrolíticamente según sus propiedades químicas:
- agrio,
- alcalino,
- neutral.
La intensidad de absorción de cationes y aniones en el proceso de nutrición vegetal es diferente, por lo que quedan iones en la solución nutritiva que provocan la acidificación o alcalinización del ambiente.
Acidez fisiológica del fertilizante es la propiedad de acidificar la reacción de la solución del suelo, asociada a la absorción preferencial por parte de las plantas de los cationes de la composición de la sal mineral. La alcalinidad fisiológica de un fertilizante es la propiedad de un fertilizante para alcalinizar la reacción de la solución del suelo, asociada con la absorción predominante de aniones de la composición de la sal mineral.
Por lo tanto, el cambio en la reacción del medio ambiente está influenciado no solo por la reacción de las sales, sino también por su reacción fisiológica.
La reacción fisiológica de las sales es más pronunciada en cultivos de agua y arena, es decir, en ambientes con baja capacidad amortiguadora, por lo que, a altas dosis de aplicación de fertilizantes, se debe tener en cuenta. Cuando se utilizan sales fisiológicamente ácidas, es necesario realizar un encalado avanzado . De las sales que contienen nitrógeno, el nitrógeno es el elemento absorbido por las plantas en primer lugar. Por lo tanto, las sales de amonio son fisiológicamente ácidas y los nitratos son fisiológicamente alcalinos.
Por ejemplo, el nitrato de sodio (nitrato de sodio) se disocia en iones Na+ y NO3—, el anión NO3— es consumido por las plantas en cantidades mayores que el catión Na+; como resultado, la sal de NaHCO3 hidrolíticamente alcalina se acumula en la solución. Se produce una reacción similar con la adición de KNO3, Mg(NO3)2 y Ca(NO3)2.
La acidificación de la solución ocurre debido a un suministro más intensivo de amonio a las plantas, que se forma durante la disociación de NH4Cl y (NH4)2SO4. La introducción de estos fertilizantes requiere la neutralización de los ácidos resultantes mediante un encalado avanzado. La reacción fisiológicamente ácida de estas sales fue establecida en sus trabajos por D.N. Pryanishnikov.
La manifestación de la reacción fisiológica del nitrato de amonio depende de una serie de factores que determinan la nutrición de las plantas con nitrato y amonio. Por lo general, la acidez fisiológica del nitrato de amonio es mucho más débil que otras sales de amonio.
La acidez fisiológica de los fertilizantes potásicos es incluso menos pronunciada que la de los fertilizantes amónicos. Se encontró que las sales de potasio son fisiológicamente neutras cuando se cultivan cultivos con poca necesidad de potasio, como la avena y la cebada , mientras que cuando se cultivan remolachas, girasoles y maíz , que consumen grandes cantidades de potasio, las sales de potasio resultaron ser fisiológicamente ácidas. Los cultivos amantes del potasio incluyen papas, tabaco y lino.
La persistencia de la reacción de la solución nutritiva depende de su composición. Entonces, una solución que contiene una gran cantidad de bicarbonato de calcio Ca(HCO3)2, formada por la interacción de CaCO3 con el dióxido de carbono en el agua, elimina el exceso de ácido debido a la neutralización con bicarbonato de calcio:
Ca(HCO3)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H2O + 2CO2.
Tal solución se caracteriza por una cierta capacidad de amortiguación y no hay cambios notables en la reacción de la solución. La capacidad amortiguadora de los suelos depende de la capacidad de absorción y de la composición de los cationes absorbidos.
Regulación nutricional
La regulación del régimen nutricional consiste en el impacto de una persona sobre los componentes del balance de nutrientes. La reposición de reservas es posible, tanto por actividades humanas como por procesos naturales.
Los objetivos de la regulación del régimen nutricional es asegurar un balance no deficiente e, idealmente, positivo de nutrientes, y proporcionarlos a las plantas en cada fase de crecimiento en cantidades suficientes.
La solución de los problemas de regulación se consigue influyendo en las fuentes de ingesta de nutrientes y en la parte de gasto del balance. Esto se logra mediante:
- La introducción de fertilizantes minerales y orgánicos es la forma más eficaz de regular el régimen nutricional;
- Mejora de los regímenes aéreo, térmico y hídrico de los suelos;
- Uso de un sistema racional de labranza, adaptado a las condiciones de un área particular;
- Rotación de cultivos correctamente planificada ;
- Control de marihuana.
Debido a las prácticas agrícolas se asegura el traslado de elementos inaccesibles a otros de fácil acceso, así como se activan los procesos de descomposición de la materia orgánica y su mineralización.
La normalización de la reacción de la solución del suelo afecta significativamente la disponibilidad de nutrientes. Para ello, se realiza el encalado de suelos ácidos o yesosos solonetzicos.
Garantizar una humedad óptima del suelo aumenta la eficiencia del uso de nutrientes para las plantas. Por tanto, la regulación del régimen hídrico está íntimamente relacionada con la regulación del régimen nutricional. En condiciones de suficiente humedad, la efectividad de los fertilizantes es máxima. El exceso de humedad conduce a un mayor consumo de nutrientes, no destinados a crear un cultivo. La humedad juega un papel importante en la actividad vital de los microorganismos del suelo y la biota.
La regulación del régimen nutricional puede llevarse a cabo introduciendo en la rotación de cultivos cultivos con un sistema radicular profundo para un mejor aprovechamiento de las reservas de nutrientes de las capas profundas del suelo, así como cultivos que puedan transformar formas inaccesibles de sustancias en digeribles. En particular, la mostaza , el botón de oro, el trébol de olor , el lupino y el trigo sarraceno convierten formas inaccesibles de fósforo en formas accesibles.
Literatura
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