FACULTAD DE RECURSOS NATURALES RENOVABLES DEPARTAMENTO ACADEMICO DE CIENCIAS EN CONSERVACIÓN DE SUELOSY AGUA
NUTRICION MINERAL CURSO
:
FISIOLOGIA VEGETAL
DOCENTE
:
Blgo. ENEQUE PUICON, Armando
INTEGRANTES
:
JUSTINO MARAVI, Diego MURRIETA PANDURO, Temistocles PACHECO RAMOS, Bertha PARDO ROJAS, Wilder PERALES QUISPILAYA, Antony POSTILLO ESPINOZA,Michael TOLENTINO DURAN, Yessenia TORIBIO DUEÑAS, Leodan SOTO GARCIA, Clovis ZUTA VASQUEZ, Jorge TINGO MARIA - PERÚ 2011
I.
INTRODUCCION
Mediante análisis químicos, se han identificado al menos 60 elementos en la plantas, incluyendo oro, plomo, arsénico, mercurio y uranio. De estos, solo 17 han acusado cantidades apreciables (C, O, H, N, S, P, K, C a, K, Mg, Fe, Mn, Cl, B, Zn, Cu, Mo, y Ni) y no todos parecen ser esenciales. Para ser considerados esencial un elemento debe tener una influencia directa sobre el metabolismo de la planta, de manera que su presencia resulte determinante para la consecución del ciclo biológico y no puede ser remplazado por otro en su acción. Los nutrientes son componentes estructurales en una molécula
de
biomolecular
estructural
o
reguladora,
componentes
de
macromoléculas utilizadas en el metabolismo, como en el Mg en la clorofila y el P en el ATP; activadores enzimáticos como el K. En la actualidad se utilizan los espectrómetros de absorción atómica y el espectro métricos de misión óptica para medir la concentración de los elementos en plantas, suelos y soluciones nutritivas. Aunque también se puede realizar mediante cultivo de vegetales con soluciones nutritiva, con la finalidad de observar que cambios se producen en un vegetal determinar la deficiencia de un mineral; usándose para este fin: cultivo hidropónico y cultivo en sustrato inerte, donde el primero también es llamado cultivo solución, este método consiste en cultivar plantas con las raíces inmersas en una solución de sales minerales. En esta práctica realizada se usó una técnica de cultivo hidropónico donde se hizo germinar las semillas del frijol palo y maíz, para luego sembrarlos en un frasco de vidrio, con las concentraciones indicadas, para cada muestra.
Objetivos
Demostrar los síntomas de los minerales que presentan las plantas cuando crecen en diversas soluciones nutritivas.
Diferenciar los síntomas de la deficiencia de un nutriente en las plantas.
Aprender las técnicas de preparación de las soluciones nutritivas.
Adiestrarnos en la técnica del cultivo hidropónico.
II. REVISIÓN DE LITERATURA.
La nutrición vegetal es el conjunto de procesos que permiten mediante los cuales los vegetales toman sustancias del exterior y las transforman en materia propia y energía. Y amerita conocer su composición química Los seres vivos intercambian con su entorno materia y energía. Los nutrientes son las moléculas, o iones, imprescindibles que una planta toma del medio que le rodea y que le permite mantener sus estructuras y reacciones metabólicas y crecer. La nutrición estudia las características de los nutrientes, la forma en son captados del exterior y sus funciones metabólicas dentro de la planta. Para eso las plantas requieren agua, luz y nutrientes de naturaleza inorgánica. Los componentes inorgánicos o minerales de las plantas raramente superan el 5% de su peso seco y están constituidos por nitrógeno, fósforo, potasio, azufre, calcio, magnesio, hierro, manganeso, cobre, cinc, boro, molibdeno, cloro, sodio, silicio, aluminio y otros, los cuales a su vez se pueden catalogar en macronutrientes, micronutrientes y elementos beneficiosos. Los componentes orgánicos representan el 90% del peso seco vegetal y están básicamente constituidos por carbono, oxígeno e hidrógeno que la planta obtiene del CO2 y H2O
2.1 Criterios De Esencialidad: Según MARTINEZ, E. (1995): – La planta no puede culminar su ciclo de vida en ausencia del elemento. – La función del elemento no puede ser desempeñada por otro. – El elemento deberá estar directamente implicado en el metabolismo.
2.1.1 Clasificación: 2.1.1.1 según su esencialidad:
Macronutrientes esenciales: Según MOORE (1974), son aquellos elementos que encontramos en mayor
proporción en los tejidos vegetales y que por tanto, son también absorbidos en mayor cantidad por las plantas acuáticas. Se considera que los seis macronutrientes esenciales son: nitrógeno, potasio, fósforo, calcio, magnesio y azufre. La concentración con que estos elementos se presentan en los tejidos es la siguiente: Nitrógeno (N), potasio (K),calcio (Ca), fósforo (P), magnesio (Mg), azufre (S), carbono(C ),hidrogeno(H),oxigeno (O)
Micronutrientes esenciales:
Según ALVARADO, R. (1994), Son llamados también oligoelementos, son aquellos elementos que encontramos en concentraciones bajas en las plantas, pero que son de importancia vital para llevar a cabo buena parte de las reacciones bioquímicas que tienen lugar en estos organismos debido a que muchos de ellos actúan como cofactores o forman parte de moléculas esenciales de gran importancia para la planta. Se considera que los siete micronutrientes de importancia relevante en las plantas son: molibdeno, cobre, zinc, manganeso, hierro, boro y cloro. La concentración con que estos elementos se encuentran en los tejidos es la siguiente: Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo, Cl y Ni.
Elementos beneficiosos: Son necesarios para la generalidad de las plantas, cumplen funciones de
aumentar la tolerancia de los excesos de absorción de algún otro elemento. Los elementos son: aluminio, selenio, titanio, cobalto, sodio, silicio.
2.1.1.2 según su función:
Grupo 1: N y S (constituyentes de compuestos orgánicos).
Grupo 2: P, B, Si (acumulación de energía o integridad estructural).
Grupo 3: K, Na, Mg, Ca, Mn, Cl (se mantienen en su forma ionica cofactores-).
Grupo 4: Fe, Cu, Zn, Mo, Ni (involucrados en transferencia de electrones) 2.1.1.3 según su movilidad:
MÓVIL: nitrógeno, potasio, magnesio, fósforo, cloro, sodio, zinc, molibdeno.
NO MÓVIL: calcio, azufre, hierro, boro, cobre.
2.2 Principales elementos en una planta:
Según GONZÁLES (2002), se considera elemento esencial aquel elemento que cumple las siguientes características: -
Está involucrado directamente en las reacciones metabólicas de la planta y
en su ausencia la plana no puede desarrollar su ciclo vital. -
Su función no puede ser remplazado por otro
Dentro de estos elementos se consideran esenciales a los siguientes:
a) Nitrógeno (N). Componente esencial de las proteínas y esto tiene especial importancia en las plantas, puesto que es precisamente una proteína, la rubisco, la encargada de realizar la fijación del dióxido de carbono durante la fotosíntesis. Su exceso produce un excesivo desarrollo foliar y escaso desarrollo radicular. El nitrógeno es
absorbido por las plantas, principalmente, en forma de nitrato (NO 3) pese a que también pueden hacerlo en forma de amonio (NH 4).
b) Fósforo. Las plantas acuáticas encuentran en el fosfato (PO4) su fuente de fósforo que asimilan para formar proteínas, fosfolípidos, moléculas fosfóricas energéticas, etc., así pues, es nuevamente un elemento imprescindible que forma incluso parte del genoma de la planta (forma parte del ADN). El fósforo contribuye al suministro y transferencia de energía en todos los procesos bioquímicos, también contribuye al suministro y transferencia de energía en todos los procesos bioquímicos. El fósforo también está implicado en la fijación del nitrógeno y favorece la floración y maduración temprana en climas fríos
c) Potasio (K). Es un elemento de gran importancia en las plantas como agente osmoregulador y por tanto, influye de manera decisiva en el mantenimiento de la turgencia de la planta, así como también de procesos de regulación de apertura estomática. Esto implica que el potasio está implicado en los procesos de absorción de agua y su transporte a lo largo de toda la planta, le confiere también resistencia
a los tallos de las plantas. Aumenta la respuesta al fósforo y la
tolerancia a condiciones climáticas desfavorables.
d) Hierro (Fe): MARTÍNEZ (1995), menciona que se trata de un elemento inmóvil cuya carencia se manifiesta a nivel de las hojas nuevas de las plantas que tienden a adquirir tonalidades amarillentas, nuevo caso de clorosis. Las plantas encuentran en su medio hierro en forma ferrosa y férrica siendo el primero el únicamente útil para ellas puesto que es el que fácilmente pueden absorber, así como también del empleo de quelantes que ayuden a mantener la estabilidad de la molécula. Está
relacionado con la formación de la clorofila pero no es un componente de ella. Es un posible catalizador en forma orgánica o combinada por algún compuesto orgánico que funciona como componente de las enzimas redox.
e) Magnesio (Mg). Es un componente de la clorofila pero también interviene como cofactor de muchas reacciones enzimáticas. Las plantas lo absorben como ión magnesio (Mg 2+).
III. MATERIALES Y METODOS Diversas especies vegetales para demostrar la deficiencia de minerales sin embargo, usualmente se emplean planta de tomate, girasol, tabaco o frejol, ya que en ella manifiesta muy bien los diversos síntomas.
1.1.
Materiales:
1.2.
Plántulas de frijol de palo de 10 a 15 días de edad.
Soluciones madres contenidos de vidrio,
Frascos de vidrio para la preparación de las soluciones madres.
Pipetas de 10ml. Y un 1ml cada uno.
Vaso de precipitado.
Dos beaker (100 ml).
Frascos de vidrio oscuros de boca ancha.
Algodón.
Sorbetes.
Regla de 30 cm.
Germinadores.
Agua destilada.
Una navaja o Gillette.
Tecno por.
Procedimiento:
1.2.1. Preparación del material vegetal. a) Semilla.
Escoger semillas de buena calidad y no haber tratado con sustancias químicas como fungicidas, luego:
Lavar la semilla con agua de grifo, para eliminar las impurezas.
Remojar las semillas solución de lejia en una solución de lejía al 1% por 5
min. Dependiendo la especie vegetal con que se trabaja. Eliminar la solución de lejia de las semillas y enjuagar varias veces con agua
destilada.
Dejar las semillas con agua destilada, para luego ser llevada a los germinadores.
b) Germinación de las semillas.
Colocar las semillas en los germinadores hasta obtener plántulas en el
estado (plántulas de 7 a 10 días de edad). Las semillas germinan fácilmente a la temperatura de la habitación del invernadero. Para mantener las semillas germinando solamente usar agua destilada. Si se utiliza arena o grava, se recomienda desinfectando lavando con lejía al 1% por 24 horas y luego se lava por varias veces.
c) Las plántulas.
A los 10 y 15 días de la germinación, según la especie se selecciona las de tamaño uniforme y de mejor aspecto (altura promedio, hojas enteras y verdes, tallo recto, etc.) y eliminar los cotiledones. Cuando aparezca en segundo nivel de hojas se debe iniciar la experiencia.
d) Recipiente y tapas: Los recipientes de vidrios deberán ser lavados con detergente y enjuagados varias veces y finalizando con agua destilada y luego pintarle con esmalte negro de manera que la base y el cuello de dicho recipiente se encuentran totalmente recubierta, para impedir la entrada de la luz y permitir a la vez retener la solución nutritiva asegurando la efectividad de los resultados. De los resultados. Puede suministrarse tapas de corcho o de teckno por las cuales se abren tres agujeros.
e) Preparación de las soluciones.
Preparar las diversas soluciones nutritivas llenando hasta la mitad del recipiente con agua destilada seguido con la adición de las soluciones madres. La cantidad de mm de cada solución madre señalada es la requerida para un litro nutrivo. Cada solución madre deberá añadirse lentamente, mesclando completamente antes de agregar la próxima solución madre. No contaminar las soluciones madres para no obtener resultados contradictorios. Después que se han añadido las soluciones madres, llenar los recientes con agua destilada hasta completar un litro. Llenar el frasco restante con solo agua destilada, este servirá como control. Tapar y marcar cada frasco tan pronto como se completó su volumen.
f) Transferencia de las plántulas a las soluciones nutritivas. En primer lugar las plántulas deben ser extraídos de las germinadores con el mayor cuidado posible para evitar daños en las raíces. Las raíces debe ser lavada con agua destilada y las plántulas colocadas inmediatamente en solución nutritiva. Colocar 2 plántulas de frijol de 10 a 14 días de edad en cada frasco, una en cada agujero de la tapa, dejando el tercer agujero para el riego. Mantener las plantas erectas con algodón enrollando en forma floja alrededor de los tallos, fijándolas a los taperes, de manera que el sistema radical se encuentra sumergido en el líquido. Examinar los cultivos semanalmente a través de un sorbete instalado en un agujero del corcho o en todo caso aireador para pecera.
g) Crecimiento de las plántulas y observaciones. Diariamente hacer observaciones y tomar notas acerca de la apariencia de las plantas. Registrar la apariencia de las plantas cada día. Puesto
que los síntomas relacionados con una deficiencia específica usualmente son diferentes entre especies, no existe una relación precisa de síntomas que abarque a todas las plantas. Al finalizar el experimento, cosechar a las plantas provenientes de cada recipiente, registrar a la longitud de las plantas superiores, longitud de tallo, de las raíces, peso seco de las raíces.
IV. RESULTADO APLICACIÓN PARA LA 1-3 SEMANA Solución Madre KNO3(68g/L) NH4NO3 (33g/L)
Supe triple (20,4g/L) K2SO4 (60g/L) MgSO4(13g/L) Quelato de Fe (2g/L) Micronutrientes
Testigo 7.5 7.5 7.5 0 7.5 0.75 0.75
Sin N 0 0 7.5 7.5 7.5 0.75 0.75
Sin P 7.5 7.5 0 0 7.5 0.75 0.75
Sin K 0 15 7.5 0 7.5 0.75 0.75
Sin Fe 7.5 7.5 7.5 0 7.5 0 0.75
Cuadro N° 1 Aplicación de los nutrientes minerales para la 1-3 semanas APLICACIÓN PARA LA 4-6 SEMANA Solución Madre KNO3(68g/L) NH4NO3 (33g/L)
Súper triple (20,4g/L) K2SO4 (60g/L) MgSO4(13g/L) Quelato de Fe (2g/L) Micronutrientes
Testigo 10 10 10 0 10 1 1
Sin N 0 0 10 10 10 1 1
Sin P 10 10 0 0 10 1 1
Sin K 0 20 10 0 10 1 1
Sin Fe 10 10 10 0 10 0 1
Cuadro N° 2 Aplicación de los nutrientes minerales para la 4-6 semanas Solución de micronutrientes es: MnCl2 4H2O 1.81 g/L H3BO3 2.86 g/L ZnSO4 7H2O 0.22 g/L CuSO4 5H2O 0.88 g/L H2MoO4 H2O 0.09 g/L Agua destilada 1000 ml
Solución de quelato contiene: FeSO4 7H2O 25g Na2 EDTA 26g NaOH 14g En 1 L de H2O destilada
Cuadro N° 3 Solución de micronutrientes y quelatos
Elementos deficientes Ninguna Nitrogeno (N) Fosforo (P) Potasio (K) Fierro (Fe)
OBSERVACIONES (FRIJOL) Semana 1 Semana 2 Semana 3 Semana 4 Semana 5 Semana 6 normal normal normal normal normal normal normal normal clorosis uniforme clorosis uniforme arrugamiento de la hoja clorosis uniforme normal normal tallos cortos y delgados enanismo enanismo enanismo con tallos debiles normal normal necrosis en los bordes de las hoja tallos debiles necrosis tallos debiles normal clorosis uniforme tallos finos clorosis uniforme necrosis necrosis y clorosis
Cuadro N° 4 Observación de deficiencia de los minerales en el frijol de palo ( Cajanus cajan) Elementos deficientes Ninguna Nitrogeno (N) Fosforo (P) Potasio (K) Fierro (Fe)
Semana 1 normal normal normal normal normal
Semana 2 normal normal normal normal normal
OBSERVACIONES (MAIZ) Semana 3 Semana 4 Semana 5 Semana 6 normal normal normal clorosis normal clorosis clorosis uniforme clorosis uniforme normal llos cortos y delgad tallos de debiles tallos de debiles normal en el borde de las l necrosis tallos de debiles normal clorosis deformacion de las hojas deformacion de las hojas
Cuadro N° 5 Observación de deficiencia de los minerales en el maíz ( Zea mayz )
Tratamiento Ninguno Nitrogeno (N) Fosforo (P) Potasio (K) Fierro (Fe)
Raiz 25 13 9 14.2 13
MEDICION DE LAS PLANTAS (FRIJOL) Longitud (cm) Peso Fresco (gr) Tallo N° Hoja Raiz Tallo 15.5 6 0.08495 0.177 17.4 8 0.1302 0.3145 18.3 6 0.0382 0.137 16.3 6 0.0304 0.1189 14.8 6 0.0492 0.1682
Hoja 0.1378 0.3874 0.1317 0.1797 0.1786
Peso Seco (gr) Raiz Tallo Hoja 0.307 0.092 0.0642 0.08 0.1379 0.1632 0.0319 0.0818 0.095 0.0251 0.0479 0.0914 0.0367 0.0701 0.0695
Cuadro N° 6 Medición del tallo, raíz y numero de las hojas en el frijol de palo ( Cajanus cajan)
Tratamiento Ninguna SIN (N) SIN (P) SIN (K) SIN (Fe)
Raiz 25.25 5.11 16.75 20.4 17.33
MEDICION DE LAS PLANTAS (MAIZ) Longitud (cm) Peso Fresco (gr) Tallo N° Hoja Raiz Tallo Hoja 26.75 12 0.05065 0.6051 0.45647 9.63 8 0.02863 0.2848 0.29867 26.75 10 0.03108 0.4638 0.39686 26.3 11 0.04126 0.5874 0.43014 12.16 12 0.03636 0.4425 0.40038
Peso Seco (gr) Raiz Tallo Hoja 0.02054 0.40217 0.03254 0.00572 0.01556 0.01074 0.01021 0.29618 0.01364 0.01753 0.03218 0.02435 0.011201 0.29861 0.01457
Cuadro N° 7 Medición del tallo, raíz y numero de las hojas en el maíz ( Zea mayz )
AREA FOLIAR (cm2) Ninguno 49.361 SIN (N) 79.363 SIN (P) 71.108 SIN (K) 63.462 SIN (Fe) 72.804
VOLUMEN RADICULAR (cc) Ninguno 0.71 Nitrogeno (N) 0.3 Fosforo (P) 0.5 Potasio (K) 0.65 Fierro (Fe) 0.6
Cuadro N° 8 Area folear y volumen radicular del frejol de palo ( Cajanus cajan) AREA FOLIAR (cm2) Ninguno 153.01 SIN (N) 230.15 SIN (P) 227.54 SIN (K) 196.73 SIN (Fe) 218.42
VOLUMEN RADICULAR (cc) Ninguno 0.2 SIN (N) 0.1 SIN (P) 0.3 SIN (K) 0.15 SIN (Fe) 0.3
Cuadro N° 8 Area folear y volumen radicular del maíz ( Zea mayz )
V. DISCUSIÓN. La nutrición mineral se le considera como es el suministro y absorción de aquellos elementos químicos nutritivos que requiere un organismo tal como menciona en su libro MARTINEZ, E. (1995). Para ALVARADO, R. (1994) es recomendable saber las proporciones de humedad y de materia seca en los órganos sometidos al análisis. La determinación del peso seco es indispensable, ya que el contenido de agua de los órganos vegetales está entre 6 y 90%; aunque para un órgano determinado puede variar también dependiendo de su estado de desarrollo. Al determinar las tasas de humedad se puede obtener por diferencia el peso de materia seca. Cuando se halla el peso seco colocando el tejido vegetal entre 100-105º C, se eliminan con el agua, esencias orgánicas volátiles, produciéndose un error casi despreciable, sin embargo es recomendable secar en la estufa a 75º C. asimismo GONZÁLES, P. (2002) agrega que después de eliminar el agua de los tejidos los macro elementos constituyen aproximadamente el 99,5% de la materia seca, mientras que los microelementos forman cerca del 0,03%. El contenido mineral de los tejidos vegetales es variable, dependiendo del tipo de planta, las condiciones climáticas prevalecientes durante el período de crecimiento, la composición química del medio y la edad del tejido entre otros Por su parte ALVARADO, R. (1994) Para que un nutriente sea considerado esencial, debe demostrarse que la planta no crece normalmente ni completa su ciclo vital, a menos que se le suministre dicho elemento. Y MOORE, S. (1974). Menciona que es esencial si la deficiencia del elemento impide que la planta complete su ciclo vital. Es esencial, cuando este no se puede remplazar por otro elemento con propiedades similares. El elemento debe participar directamente en el metabolismo de la planta y su beneficio no debe estar relacionado solamente al hecho de mejorar las características del suelo, mejorando el crecimiento de la microflora o algún efecto parecido.
VI. CONCLUSION -
Normalmente, los síntomas se hacen patentes cuando la deficiencia nutricional es aguda y el ritmo de crecimiento y la producción disminuyen significativamente. Los síntomas aparecen frecuentemente en las hojas jóvenes o viejas en función de la capacidad el nutriente para movilizarse por el floema.
-
La clorosis es el amarillamiento de las hojas y la necrosis son manchas de color variable, normalmente de color marrón a negro, así como el patrón de distribución de ambas, son criterios importantes para el diagnóstico nutricional.
-
La preparación de los nutrientes para las plantas tiene que ser precisa y cuidadosamente medidas para ser aplicadas a las plantas en tratamiento o cultivadas, la precisión de los nutrientes ayudara a las plantas en su desarrollo, crecimiento y diferenciación.
-
Para la preparación de un cultivo hidropónico se utilizó envases de color negro con la finalidad de que la luz no ingrese a la solución y los organismos dependientes de la luz se no se desarrollen y absorban los nutrientes aplicados en la solución; así en la planta se verá el efecto directo de los nutrientes aplicados.
VII.
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA.
MARTINEZ, E. 1995. Elementos de Fisiología Vegetal. 2 da edición. Edit. Mundi Prensa. Madrid – España. P
Fisiología Vegetal. 2da Edición. Edit. Carmines. Barcelona – España. p 203.
ALVARADO, R. 1994. Botánica. 2 da edición. Edit. Casam. Buenos Aires – Argentina. P 95.
GONZÁLES, P. 2002. www.arakis.cl/botanica/nutricionmineral.shtml
