La nutrición de las plantas es el proceso de absorción del medio externo, movimiento, acumulación y transformación de los nutrientes necesarios para la vida de las plantas. Durante este proceso, se intercambian sustancias entre la planta y el medio ambiente. Las sustancias inorgánicas del suelo, la atmósfera y el agua entran en la planta y se utilizan para sintetizar compuestos orgánicos complejos; algunas de las sustancias pueden ser excretadas por el organismo vegetal al medio ambiente.
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Nutrición de las plantas (English Русский)
Composición química de las plantas
Nutrición aérea de las plantas (fotosíntesis)
Las plantas verdes sintetizan sustancias orgánicas a partir de dióxido de carbono, agua y sales minerales simples mediante la fotosíntesis, que a su vez proporcionan alimento a los seres humanos y a los animales. Como resultado de este proceso, toda la vegetación verde libera grandes cantidades de oxígeno durante el día, que es respirado por los organismos vivos. La vida en la Tierra está, pues, condicionada por el trabajo de las plantas superiores e inferiores. La escala y la importancia de este proceso en la naturaleza pueden verse en los siguientes datos: cada año, las plantas verdes producen hasta 400.000 millones de toneladas de materia orgánica en el equivalente de glucosa, de las cuales 115.000 millones de toneladas están en la tierra, hasta 170.000 millones de toneladas de dióxido de carbono se unen y 130.000 millones de toneladas de agua se descomponen durante la fotólisis en las plantas, liberando 115.000 millones de toneladas de oxígeno.
Las plantas utilizan hasta 2.000 millones de toneladas de nitrógeno y 6.000 millones de toneladas de elementos de ceniza en todo el mundo para sintetizar la materia orgánica. Las reservas de nitrógeno en la atmósfera son 4⋅1015 t, pero no determinan la disponibilidad de nitrógeno de los cultivos, ya que las plantas utilizan este elemento del suelo y no de la atmósfera.
La planta recibe más del 95% de su dióxido de carbono a través de sus hojas y puede asimilar elementos de ceniza y nitrógeno de soluciones acuosas a través de la nutrición foliar. Sin embargo, la mayor parte del nitrógeno, el agua y los nutrientes de las cenizas proceden del suelo a través del sistema radicular.
El agua es consumida por la planta y utilizada en la nutrición por fotólisis y, en cantidades mucho mayores, es evaporada por las hojas. El cultivo evapora entre 300 y 400 kg de agua para producir 1 kg de materia seca. En condiciones desfavorables, el consumo de agua aumenta entre 1,5 y 2 veces, mientras que en condiciones óptimas el consumo de agua disminuye entre un 15 y un 20%.
Debido a la relación con el tiempo y las condiciones climáticas, no siempre es posible regular y optimizar la nutrición y el metabolismo de las plantas. El contenido de nutrientes del suelo en forma disponible para las plantas también depende de estas condiciones. La movilización o inmovilización de nutrientes individuales en el suelo también está determinada por la actividad y la dirección de los procesos químicos, fisicoquímicos y microbiológicos, las propiedades biológicas de la propia planta, la dinámica de absorción de cationes y aniones individuales durante la vegetación.
Los procesos que determinan el crecimiento y el desarrollo de las plantas están fuertemente influenciados por los fertilizantes. Modifican el contenido de sal en el suelo, la intensidad y la dirección de los procesos químicos, fisicoquímicos y biológicos, la capacidad de reacción y amortiguación del suelo y la capacidad de absorción.
Tipos de nutrición vegetal
Tipo de nutrición autótrofa: una planta satisface sus propias necesidades de nutrientes absorbiendo materia inorgánica del suelo y dióxido de carbono de la atmósfera. Es típico de la mayoría de las plantas. Entre los organismos que se alimentan de forma autótrofa también se encuentran algunas bacterias, que son capaces de absorber dióxido de carbono de forma fotosintética o química.
La nutrición simbiótica es cuando una planta satisface sus necesidades de nutrientes a expensas de otros organismos (simbiontes). La simbiosis ha evolucionado en el curso de los procesos evolutivos como una forma de relación útil para las plantas. En el tipo de nutrición simbiótica, hay un uso mutuo de los productos del metabolismo para la nutrición. Los límites de la simbiosis no siempre pueden definirse con precisión, ya que es difícil determinar los beneficios o perjuicios que aporta un organismo a otro.
El tipo de nutrición micotrófica es una simbiosis de una planta superior con hongos. La micorriza del hongo asegura que la planta superior reciba agua y sales minerales disueltas y otras sustancias, los hongos utilizan los compuestos orgánicos sintetizados por la planta superior. La importancia de los hongos micorrícicos radica en el aumento de la superficie de absorción de las raíces de las plantas gracias al micelio del hongo.
Se ha descubierto que los hongos micorrícicos mejoran la nutrición de las plantas con fósforo. El estudio de esta simbiosis y su uso en la práctica agrícola podría ser de gran importancia, ya que permite reducir el uso de fertilizantes fosforados. Por ejemplo, en un experimento de campo realizado en Gales, la fertilización con cal y fósforo hizo que el rendimiento del trébol inoculado con micorrizas fuera 3 veces mayor en materia seca, que la formación de brotes se multiplicara por 2 y que los nódulos de rizobios se multiplicaran por 5. Se obtuvieron datos similares en África tropical, Brasil, Australia y España en suelos pobres en fósforo disponible.
La nutrición bacteriotrófica es la simbiosis de las plantas superiores con las bacterias. El ejemplo más llamativo es la simbiosis de las bacterias de los nódulos con las legumbres. En las condiciones de intensificación, quimicalización y ecologización de la agricultura, la capacidad de las leguminosas y de los microorganismos para fijar el nitrógeno molecular de la atmósfera es cada vez más importante. Cada año se fijan entre 40 y 106 toneladas de nitrógeno como resultado de la simbiosis entre bacterias y legumbres.
Condiciones de los nutrientes de las plantas
Artículo principal: Régimen de nutrientes del suelo
Proporcionar condiciones óptimas de nutrientes mediante el uso de fertilizantes permite un uso más económico de la humedad por unidad de rendimiento. El coeficiente de transpiración puede reducirse en un 15-20%. Por otra parte, la eficacia económica de la fertilización con rendimiento adicional aumenta con un buen suministro de agua a las plantas. Se han observado numerosos casos de falta de efecto positivo de los fertilizantes en suelos ácidos y salinos.
Para evaluar adecuadamente la eficacia de la aplicación de fertilizantes es necesario evaluar correctamente todos los factores que limitan el rendimiento. Por ejemplo, en las regiones septentrionales, en condiciones de humedad suficiente, los factores de calor y suministro de nutrientes del suelo adquieren mayor importancia.
En las zonas del sur, sobre todo en los suelos comunes de chernozems y castaños del sur, caracterizados por una alta fertilidad potencial, el factor limitante suele ser la falta de humedad.
Tipos de nutrición vegetal
Artículo principal: Nutrición aérea de las plantas (fotosíntesis)
Artículo principal: Nutrición mineral (radicular) de las plantas
La nutrición aérea de las plantas es la nutrición de carbono que se consigue mediante la asimilación del dióxido de carbono atmosférico por parte de las hojas verdes durante el proceso de fotosíntesis.
La nutrición vegetal no radicular es el proceso por el cual los nutrientes se suministran a las plantas a través de sus órganos sobre el suelo. El descubrimiento de este proceso ha llevado al desarrollo de la nutrición foliar, que puede mejorar el rendimiento y la calidad.
La nutrición de las raíces de las plantas consiste en la absorción de agua y sales minerales del suelo, así como en pequeñas cantidades de algunas sustancias orgánicas.
Según las investigaciones, la división en nutrición radicular y aérea es condicional, ya que las mismas sustancias pueden ser absorbidas tanto por las raíces como por las hojas. Por ejemplo, el dióxido de carbono entra en la planta a través de las raíces tanto como de las hojas. El azufre entra en la planta a través de las raíces en forma de sulfato. Posteriormente, el uso de azufre radioisotópico ha demostrado la capacidad de las plantas para absorber los óxidos de azufre del aire a través de las hojas.
La nutrición radicular y foliar de las plantas están interrelacionadas. Por ejemplo, la falta de nutrientes en el suelo provoca un retraso en la formación de compuestos orgánicos en las hojas, lo que a su vez inhibe el desarrollo de la planta.
Nutrición de las plantas en diferentes periodos de la temporada de crecimiento
La absorción de nutrientes durante la ontogenia, es decir, durante el periodo de crecimiento, es desigual, por lo que el sistema de abonado debe tener en cuenta las necesidades de las plantas en los distintos periodos del ciclo vital. Un suministro insuficiente de nutrientes durante los diferentes periodos de la vida de las plantas conduce a un menor rendimiento y a una peor calidad de los productos vegetales.
Es especialmente importante proporcionar nutrientes a las plantas durante el periodo crítico, ya que la falta de nutrición en este momento perjudica drásticamente el crecimiento y el desarrollo. Lo mismo ocurre con el periodo de máxima absorción.
Las plantas son muy sensibles tanto a la desnutrición como a la sobrealimentación durante el periodo inicial de crecimiento.
Tabla. Influencia de la alimentación de las plantas con fósforo en el rendimiento de la cebada[ref]Yagodin B.A., Zhukov U.P., Kobzarenko V.I. Agrochemistry/ Editado por B.A. Yagodin. - Moscú: Kolos, 2002. - 584 págs.: ilustración[/ref]
| Una dieta normal de fósforo todo el tiempo | ||
| Sin fósforo durante los primeros 15 días | ||
| Libre de fósforo 45 a 60 días | ||
La elevada demanda de nutrición mineral de las plantas jóvenes se explica por la gran intensidad de los procesos de síntesis con un sistema radicular poco desarrollado. Por ejemplo, en los cereales, la formación y diferenciación de los órganos reproductores comienza durante el desarrollo de las tres o cuatro primeras hojas. La falta de nitrógeno durante este periodo provoca una reducción del número de espiguillas y una disminución del rendimiento. La nutrición normal posterior no compensa las deficiencias de nutrientes durante las etapas iniciales del desarrollo.
Tabla. Nutrición de nitrógeno y rendimiento de la cebada, g por recipiente[ref]Yagodin B.A., Zhukov Y.P., Kobzarenko V.I. Agrochemistry/ Editado por B.A. Yagodin. - Moscú: Kolos, 2002. - 584 págs.: ilustración[/ref]
| Nitrógeno durante todo el periodo de crecimiento | ||
| Sin nitrógeno durante los primeros 15 días | ||
| Sin nitrógeno durante 15 a 30 días | ||
| Sin nitrógeno durante 30 a 40 días | ||
| Sin nitrógeno durante 45 a 60 días | ||
| No hay nitrógeno después de la oreja |
La intensidad de la ingesta de nutrientes varía de un cultivo a otro en función del periodo de desarrollo. Por ejemplo, las plantas de remolacha azucarera consumen 2 kg/ha de nitrógeno, fósforo y potasio en el primer mes y N 96 kg/ha, P2O5 34 kg/ha y K2O 133 kg/ha en el segundo.
Las gramíneas y la remolacha azucarera se caracterizan por un largo periodo de absorción de nutrientes. El cáñamo, por el contrario, tiene un corto período de consumo intensivo: el 75% del total de los nutrientes se consume desde la fase de brotación hasta la de floración.
Los cereales de primavera consumen la mayor cantidad de nutrientes minerales durante el periodo que va desde la emergencia hasta la espigazón. Durante el periodo de espigado, el trigo consume alrededor del 76% del nitrógeno, el fósforo y el potasio máximos, la cebada alrededor del 67% y la avena el 47%.
Tabla. Consumo de nutrientes por los cultivos de cereales de primavera, % del máximo[ref]Yagodin B.A., Zhukov U.P., Kobzarenko V.I. Agrochemistry/ Editado por B.A. Yagodin. - Moscú: Kolos, 2002. - 584 págs.: ilustración[/ref].
| Formación de espigas | |||||||||
| Floración | |||||||||
| Maduración completa | |||||||||
Los cereales son los más demandantes de nitrógeno durante la formación del aparato de asimilación y durante la diferenciación de los órganos reproductores. La remolacha azucarera necesita un aporte suficiente de potasio durante el periodo de acumulación de azúcar.
Tabla. Dinámica del consumo de elementos nutritivos por la col, % del máximo[ref]Yagodin B.A., Zhukov Y.P., Kobzarenko V.I. Agrochemistry/ Editado por B.A. Yagodin. - Moscú: Kolos, 2002. - 584 págs.: ilustración[/ref].
| Semillero (10.06) | |||
| Formación de una cabeza (27.07) | |||
| Etapa de cabeza suelta (7.09) | |||
| Madurez comercial | |||
El lino es sensible a la falta de nutrición de nitrógeno desde la espiguilla hasta el brote y a la falta de nutrición de potasio desde el brote hasta la floración.
Tabla. Efecto de la nutrición con nitrógeno en el lino
| Comidas completas durante todo el periodo | |
| Sin nitrógeno desde la fase de espiga hasta la brotación | |
| Sin nitrógeno desde la formación de brotes hasta la cosecha |
Tabla. Efecto de la nutrición con potasa en el lino
| Nutrición completa durante toda la temporada de crecimiento | |
| Sin potasio durante los primeros 22 días | |
| Sin potasio desde la fase de brotación hasta la cosecha |
El pepino requiere una nutrición de nitrógeno durante la formación del aparato de asimilación y una nutrición de fósforo antes de la floración. Durante el periodo de fructificación, el pepino requiere más nitrógeno y potasio.
El aumento de la nutrición de nitrógeno y parcialmente de fósforo durante la brotación y la floración conduce a un mayor rendimiento del grano. El aumento del suministro de nitrógeno durante la formación de la masa foliar y la mejora del suministro de fósforo-potasio aumentan aún más el rendimiento de las raíces y los tubérculos.
La necesidad de nutrición con nitrógeno disminuye en la mayoría de los cultivos al comienzo de la formación de los frutos, mientras que el papel del fósforo y el potasio aumenta. En general, el periodo de formación de los frutos se caracteriza por una disminución del consumo de nutrientes, y los procesos de actividad vital en las plantas al final del periodo de crecimiento se llevan a cabo principalmente por la reutilización de los nutrientes acumulados.
En el sistema de fertilización, el abono principal debe proporcionar nutrición a las plantas durante toda la temporada de crecimiento, por lo que todos los fertilizantes orgánicos y la mayoría de los minerales se aplican antes de la siembra. Se aplica un fertilizante antes de la siembra para aportar nutrientes a las plantas en el periodo inicial.
La cantidad y la calidad de la cosecha pueden ajustarse abonando en diferentes momentos de la temporada de cultivo. La fertilización mejora la nutrición de las plantas en los periodos más críticos o cuando se detecta una carencia de un nutriente.
Las necesidades de nutrientes también varían a lo largo del día. Existe una periodicidad diurna para casi todos los procesos de la vida vegetal.
En el marco de la nutrición artificial (en medios nutritivos), son importantes la composición y la concentración de la solución nutritiva y el modo de su utilización durante el periodo de crecimiento. Por ejemplo, el déficit temporal de nutrientes en el entorno externo durante ciertos periodos de vegetación puede potenciar el desarrollo del sistema radicular, y la sustitución de la solución nutritiva por agua puede provocar una inanición temporal, estimulando así la formación de tubérculos en las patatas, los ovarios de los frutos en los tomates y logrando una maduración temprana por este método.
La periodicidad diaria de la captación de nutrientes se produce en condiciones ambientales variables y constantes y tiene un ritmo endógeno interno. Este ritmo diurno regulado permite a las plantas adaptarse a las condiciones ambientales cambiantes. Los ritmos diurnos y circadianos endógenos en condiciones artificiales constantes tienden a desvanecerse, pero se recuperan en condiciones cambiantes. La capacidad de las plantas de cambiar su ritmo circadiano les permite aumentar su supervivencia.
Los ritmos en las plantas se presentan en patrones anuales, estacionales y diurnos. También hay ritmos de carácter impulsivo, con periodos que van desde unos segundos hasta horas. Por ejemplo, estos ritmos de actividad cortos se observan en las actividades de absorción y excreción de las raíces.
En condiciones de cultivo artificial, el método de alimentación periódica es interesante, ya que permite aumentar la productividad de las plantas sin aumentar los costes.
Diagnóstico de la nutrición de las plantas
Artículo principal: Diagnóstico de la nutrición vegetal
El diagnóstico de la nutrición vegetal es un conjunto de métodos para determinar el suministro de nutrientes de las plantas.
El propósito del diagnóstico de la nutrición de las plantas es controlar continuamente las condiciones de crecimiento y, si es necesario, corregir la nutrición de las plantas durante la temporada de crecimiento.
Métodos de diagnóstico de la nutrición vegetal:
- diagnóstico de suelos — determinación del contenido cuantitativo de nutrientes en los suelos;
- diagnóstico de plantas: determinación de la composición de las sustancias químicas en el organismo vegetal.
Literatura
Agroquímica. Libro de texto / V.G. Mineev, V.G. Sychev, G.P. Gamzikov et al. — M.: Editorial del Instituto Panruso de Investigación Científica que lleva el nombre de D.N. Pryanishnikov, 2017. — 854 с.
Yagodin B.A., Zhukov Y.P., Kobzarenko V.I. Agrochemistry / Editado por B.A. Yagodin. — Moscú: Kolos, 2002. — 584 p.: ill.
