FERTILIDAD DEL SUELO INTEGRADORA

FERTILIDAD DEL SUELO INTEGRADORA

1. Relaciones hídricas de las plantas

   • Procesos Básicos Procesos Básicos de las Relaciones Hídricas de las Relaciones Hídricas de las Plantas de las Plantas
     • Potencial agua
       • El termino «potencial agua» describe el estado energético del agua y fue introducido en la literatura para proveer una terminología unificada en los estudios de la relación suelo-planta-agua
     • Osmosis
       • ocurre cuando dos soluciones de diferente potencial agua están separadas por una membrana semi-permeable, que permite la penetración de las moléculas de agua pero no la de los solutos disueltos en el agua
         • La célula vegetal puede ser considerada como un sistema osmótico; si la célula viva está expuesta al agua pura, hay una neta absorción de agua por parte de la célula; esto resulta porque la presencia de solutos en la célula provoca un potencial agua mas bajo que el del agua pura
     • Absorción e imbibición
       • una pequeña fracción del agua en los tejidos frescos de las plantas está adsorbida a la superficie de las paredes celulares, orgánulos celulares, moléculas e iones
         • El material seco de las plantas también tiende a absorber el agua de su alrededor
           • La absorción de agua por parte de las semillas provee de suficiente agua para abastecer las reacciones bioquímicas del proceso de germinación
   • Balance Hídrico
     • Absorción de agua por las raíces
       • En los tejidos radiculares, así como en otros tejidos de las plantas superiores, deben distinguirse entre la pared celular y las fracciones citoplasmáticas en relación al transporte de agua y solutos
     • Liberación de agua en los vasos xilemáticos
       • El mecanismo por el cual el agua se libera dentro del xilema no está totalmente entendido aún
         • Se acepta generalmente, que es controlada por osmosis y por lo tanto cercanamente ligada al transporte de iones.
     • Presión radicular
       • Este puede demostrarse observando la savia que exuda y se acumula en sobre los cortes de tallos de plantas decapitadas
         • La importancia de la presión radicular es difícil de determinar. Indudablemente en las plantas jóvenes la presión radicular contribuye en la traslocación hacia arriba del material orgánico e inorgánico soluble, particularmente bajo condiciones en que la transpiración es baja
     • Transpiración y movimiento de agua en el xilema
       • Una fase continua de agua llamada el continuum suelo-planta-atmósfera que se extiende desde la solución del suelo a través de toda la planta
         • Las moléculas de agua en esta fase continua están unidas por fuerzas cohesivas
           • Cuando toma lugar la evaporación en la atmósfera, la acción capilar y las propiedades cohesivas del agua aseguran que el agua fluya a través de la planta para reemplazar el agua que está siendo perdida
     • Apertura y cierre estomático
       • Por lejos la mayor cantidad de agua transpirada por las plantas cultivadas se libera a través de los poros estomáticos
         • La mayor parte de las plantas de cultivo cerca del 90% del agua de transpiración pasa a través de los estomas. La apertura y cierre de los estomas es por lo tanto un proceso importante, no solo para la asimilación del CO2 sino también para el balance hídrico de la planta.
   • Transporte de Larga Distancia
     • Transporte xilemático
       • En éste punto el movimiento de agua será considerado desde el punto de vista de su efecto en el transporte de nutrientes.
         • El mecanismo de transporte de los solutos en la savia xilemática es predominantemente flujo de masa, donde los cationes y particularmente los cationes bivalentes pueden ser adsorbidos en la superficie de las paredes celulares e intercambiados por otros cationes
     • Tejido floemático
       • El tejido floemático contiene el camino en el cual se trasloca el material orgánico. Este tejido a menudo corre paralelo con las franjas de haces de vasos del xilema.
     • Salida de los fotosintatos del cloroplasto y carga del floema
       • Los solutos orgánicos transportados en el tejido floemático son producidos principalmente en los cloroplastos.
     • Mecanismo del transporte floemático
       • la carga de solutos en el floema aumenta la presión en los tubos cribados y es responsable de una acción de flujo de masa
         • El proceso de carga y descarga del floema afecta el estado hídrico de los tubos cribados
     • Redistribución
       • La redistribución de compuestos nitrogenados es una parte esencial del metabolismo de N en la mayoría de las especies vegetales
         • son capaces de almacenar N en forma de proteínas en etapas tempranas en desarrollo, que en una etapa posterior son hidrolizadas y translocadas a través del floema hacia los frutos
   • Aspectos Fisiológicos del Estrés Hídrico
     • Procesos y parámetros del estrés hídrico
       • Las relaciones fisiológicas asociadas con el estrés hídrico
         • Cuando plantas están sufren estrés hídrico no sorpren de que sean afectados muchos procesos metabólicos de las plantas
     • Expansión y división celular
       • El crecimiento celular es el proceso mas sensible al estrés hídrico
         • disminuye la expansión celular debido a la falta de presión dentro de la célula
     • Pared celular y síntesis de proteínas
       • La síntesis de pared celular ha sido medido por la incorporación de glucosa marcada dentro del material de la pared
     • Actividad fotosintética
       • El estrés hídrico inhibe la apertura estomática y la fotosíntesis
         • Cuando el estrés hídrico es más severo hay una reducción en la absorción de CO2 . Además se afectan la foto-fosforilación y la fotólisis
   • Aspecto Prácticos del Estrés Hídrico
     • Valores de potencial agua e irrigación
       • Cuando la disponibilidad de agua en el suelo es pobre y la transpiración es alta, resulta un balance hídrico negativo
     • Antitranspirantes
       • Son compuestos usados para deprimir el consumo de agua sin afectar significativamente la asimilación de CO2
     • Transpiración y rendimiento de los cultivos
       • El uso del coeficiente de transpiración provee un medio valioso para expresar la eficiencia por la cual el agua consumida está siendo utilizada en la producción del cultivo
         • El coeficiente de transpiración puede definirse como la cantidad de agua en litros utilizada para producir 1 kg de materia seca
   • Salinidad
     • Toxicidad por sales
       • Puede afectar diferentes procesos metabólicos
     • Tolerancia a la salinidad
       • Las halófitas son capaces de sobrevivir con altas concentraciones de electrolitos
         • Absorben grandes cantidades de iones y secuestrarlos en las vacuolas, donde contribuyen al potencial osmótico

2. Nutrición y crecimiento vegetal

   • Estados de Crecimiento Esenciales Estados de Crecimiento Esenciales y Componentes de Rendimiento
     • Reguladores de crecimiento
       • Estos productos químicos no son compuestos vegetales naturales pero pueden influir en el reciclaje de las fitohormonas
     • Tasa de crecimiento y de suministro de nutrientes
       • El rendimiento biológico ha sido considerado como la producción total de material vegetal de un cultivo
         • el rendimiento económico o comercial toma en cuenta solo aquellos órganos de la planta por los cuales la especie en particular es cultivada y cosechado
     • Cultivos de grano
       • tres componentes principales
         • Peso individual de los granos
         • numero de granos por espiga
         • numero de espigas por ha
     • Cultivos de raíz
       • La diferencia entre ambos grupos de cultivos estriba en el hecho de que en los cultivos de raíces se establece una marcada competencia por los carbohidratos entre el estado vegetativo y el llenado de tejidos de almacenamiento
     • Frutales
       • El rendimiento de los cultivos perennes tales como viñedos o frutales se caracteriza también por un período de llenado que comienza después de la floración
         • El factor principal del rendimiento del cultivo es la cantidad de frutos por planta
           • el establecimiento de los frutos está relacionado con la actividad de las fitohormonas y, de una manera indirecta, con la nutrición
   • Nutrición y Respuestadel Rendimiento
     • Tasa de asimilación neta e índice de área foliar
       • En un cultivo el CO2 se fija continuamente por la fotosíntesis y se libera por la respiración. La cantidad neta de C asimilado, (asimilación neta), es medida por el exceso de C ganado por la fotosíntesis en exceso de la cantidad respirada
         • En el proceso de asimilación, las plantas absorben O2 molecular y oxidan los metabolitos a CO2 y agua
           • La relación entre la velocidad de asimilación de CO2 y la temperatura está caracterizada por una curva asintótica, de trazado hiperbólico
             • por lo tanto un punto de temperatura donde la asimilación es igual a la respiración
     • Asimilación de CO2, concentración de CO2 e intensidad lumínica
       • Como consecuencia de la selección y del mejoramiento vegetal, el rendimiento de las partes de las plantas tales como raíces, tubérculos, frutos, semillas y tallos cosechados por el hombre han aumentado por lo menos diez veces en relación a las especies salvajes.
         • sin embargo, la tasa de intercambio de carbono por unidad de área foliar, (asimilación neta de CO2), no ha cambiado mucho por la domesticación
     • Curvas de crecimiento
       • pueden mejorarse las condiciones para el crecimiento actuando positivamente y en forma alternada sobre los factores de crecimiento, siempre que otro factor no sea limitante.
   • Nutrición y Calidad Vegetal
     • Cultivos de raíces
       • El potasio promueve la fijación del CO2 y la translocación de los carbohidratos desde las hojas hacia los tubérculos de patata
         • Por esta razón el contenido de almidón es alto en tubérculos de plantas que están bien suministradas con potasio
     • Cultivos de grano
       • Para poder expresar este alto potencial de calidad, el cultivo debe ser adecuadamente suministrado con nutrientes, en particular N.
         • El gluten es el constituyente mas importante que determina la calidad de panificación de los cereales
     • Cultivos oleaginosos
       • en los oleaginosos hay una marcada competencia por los fotosintatos entre los distintos requerimientos metabólicos
         • Es bien conocido que las semillas de oleaginosas desarrolladas a bajas temperaturas son considerablemente mas ricas en ácidos grasos insaturados que en saturados
     • Cultivos forrajeros
       • La calidad de los cultivos forrajeros tales como gramíneas, tréboles, alfalfas, usados en pasturas o heno, está relacionada con la digestibilidad del forraje resultante
         • La digestibilidad decrece a medida que aumenta el contenido de fibra cruda
     • Frutas y hortalizas
       • El contenido de vitaminas en los cultivos forrajeros, hortalizas y frutas es también un factor de calidad.
         • reportaron que niveles crecientes de suministro de N elevaron el contenido de caroteno de ryegrass
       • La calidad de las frutas no solo depende del contenido de los constituyentes orgánicos sino también en buena medida del tamaño del fruto, color, forma, sabor y gusto

3. Absorción y asimilación de nutrientes

   • Absorción de Iones y Estado Iónico de las Plantas de las Plantas
     • La célula vegetal
       • La absorción de iones puede considerarse como un proceso de límites donde el dominio inorgánico impacta en el mundo vivo. La célula es la unidad viable de materia viva más pequeña
     • Membranas
       • El proceso esencial de absorción de iones se requiere un conocimiento de la estructura y propiedades de las membranas biológicas
         • Los lípidos en las membranas biológicas tienen principalmente una función de barrera que previenen la difusión de los solutos hidrofílicos a través de la membrana, por ejemplo iones inorgánicos, aminoácidos y azúcares
           • Los más importantes lípidos de las membranas biológicas son los fosfolípidos, glicolípidos y esteroides
     • Ionóforas y transportadores
       • Las ionóforas son moléculas orgánicas con un peso molecular en el rango de 200 ó 2.000 capaces de formar complejos liposolubles con cationes polares
         • Uno puede distinguir entre las ionóforas neutras y las carboxílicas. Las primeras sirven como transportadores a través de las membranas biológicas mientras que las ionóforas carboxílicas efectúan un intercambio catión/H+ como resultado de sus grupos carboxílicos
     • Absorción de iones y metabolismo
       • 1. Las plantas son capaces de absorber iones selectivamente. 2. Las concentraciones de varias especies iónicas son considerablemente más altas en las vacuolas que en el medio externo. 3. Un aspecto adicional importante para considerar de estos resultados, es el hecho de que el proceso de absorción en sí mismo requiere energía.
     • La bomba de iones y el ATPase
       • En las células animales el mecanismo de bombeo de iones se cree que se debe a una membrana unida a una proteína que consiste en un ATPase y una glicoproteína
         • La importancia universal del ATPase para el trasporte de membrana es también evidente desde el hecho que el ATPase efectúa el trasporte de membrana de azúcares y aminoácidos.
     • Transporte activo y pasivo
       • Para probar si una especie iónica se ha movido activa o pasivamente dentro de la célula, deben medirse las concentraciones de la especie iónica en particular en el medio externo y en la célula así como también el electropotencial (Em ) entre la célula y el medio externo.
     • Permeabilidad de membrana
       • Es conocido que las membranas difieren en su permeabilidad a los iones inorgánicos
         • La permeabilidad de las membranas a los compuestos hidrofílicos depende así de manera considerable de la concentración de H+ y Ca2+ en el medio adyacente.
     • Competencia de iones, antagonismo y sinergismo
       • El antagonismo mas común entre los iones es el de NO3 - y Cl- . Un suministro alto de Cl- en el medio nutritivo disminuye la absorción de nitratos y viceversa. Estos efectos son particularmente marcados en las plantas que acumulan NO3 - y Cl- tal como las Chenopodiáceas.
     • Absorción de iones y acumulación de aniones inorgánicos
       • La tasa de absorción de nutrientes difiere según los iones. Algunos iones tales como NO3 - , K+ y NH4 + y Cl- son adsorbidos rápidamente mientras que la absorción de otros como el Ca2+ y el SO4 - es mas lenta
         • Los desbalances en la absorción de cationes y aniones son compensados en la planta por la acumulación o degradación de aniones ácidos orgánicos y en particular el malato
     • Relaciones entre las tasas de absorción y la concentración de iones en la solución nutritiva
       • La velocidad con que se absorben los iones depende de su concentración en el medio nutritivo. Esta relación no es lineal sino que sigue una curva asintótica
   • Fotosíntesis y Asimilación de CO2
     • Para las plantas verdes la situación es bien diferente dado que las fuentes de nutrientes, CO2 , H2 O y iones inorgánicos, son de bajo estado energético y por lo tanto no son capaces de satisfacer los requerimientos energéticos de las plantas
       • Absorción de luz y flujo de electrones
         • En las plantas superiores la absorción de las luz se efectúa por la clorofila y los carotenoides
       • Fotofosforilación
         • En la conversión de energía fotosintética, la luz induce un flujo de electrones capaz de proveer la energía necesaria para la síntesis del ATP y la reducción del NADP+.
           • Ambas coenzimas contienen energía química originalmente atrapada en forma de luz por los pigmentos de los cloroplastos.
       • Asimilación de CO2 y ciclo de Calvin
         • Proceso primario por el cual el C inorgánico se convierte en formas inorgánicas atrapando simultáneamente energía producida por la reacción de la luz en la fotosíntesis
       • Fotorespiración y el camino glicolato
         • La ribulosa bifosfato carboxilasa (RuBP), la enzima responsable por la asimilación del CO2 , también es la primera enzima del camino del glicolato (= camino C2 ); además de su función carboxilante, esta enzima también es una oxigenasa
           • Puede oxidar la RuBP especialmente bajo condiciones donde el O2 está presente en abundantes cantidades y el CO2 sólo en bajas concentraciones.
       • El Camino C-4
         • En la mayor parte de las especies en las que el camino C-4 es operativo, (plantas C-4) estos dos tipos de células están arreglados en el llamado ‘tipo anatómico foliar de Kranz
           • Las plantas en que opera este mecanismo son conocidas como plantas C-4 para distinguirlas del resto de las plantas C-3 mas comunes, donde el PGA es el producto primario de la fijación y el RuBP es el aceptor primario del CO2 .
       • Metabolismo ácido crassulaciano
         • especies vegetales adaptadas a condiciones áridas, incluyendo especies de Crasuláceas, Cactáceas y Euforbiáceas, son capaces de asimilar el CO2 durante la noche
   • Asimilación del Nitrógeno y del Azufre
     • El N está presente en todos los aminoácidos, proteínas y co-enzimas; el S está presente en algunas de ellas
       • Reducción de nitratos
         • Antes de que pueda metabolizarse debe llevarse a formas reducidas. Este importante proceso, la reducción de nitratos, se lleva a cabo en dos pasos: la reducción del NO3 - a NO2 - y la posterior reducción del NO2 - a NH
       • Fijación del Nitrógeno
         • Solo los procariontes son capaces de reducir NH3 directamente usando N atmosférico como fuente de N. De las 47 familias conocidas de bacterias, 11 son capaces de reducir N2 a NH3 y de las 8 familias de ciano-bacterias, 6 pueden efectuar esta reacción
       • Asimilación del amonio
         • Tanto la asimilación del NO3 como la fijación de N2 molecular producen amonio.
           • Tres enzimas son de importancia para su asimilación
             • glutamato-deshidrogenasa
             • glutamino-sintetasa
             • glutamato-sintasa
       • Aminoácidos y amidas
         • En esta reacción, un nuevo aminoácido (alanina) es sintetizado. La transaminación provee un medio para la síntesis de un cierto número de aminoácidos y es probable que el grupo NH2 de muchos aminoácidos originalmente derive del glutamato
       • Asimilación de azufre
         • La más importante fuente de azufre para las plantas superiores es el SO4 ; en varios aspectos su asimilación se asemeja a la del nitrato, aunque los mecanismos detallados no han sido bien entendidos
           • La cisteína es el primer producto estable en el cual el S está combinado en su forma orgánica reducida; la cisteína es un precursor de la metionina, otro aminoácido azufrado importante.

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