Nutricion Mineral

NUTRICIÓN MINERAL

El estudio de la nutrición mineral de las plantas amerita  conocer su composición química, cuyo objetivo   se puede alcanzar  utilizando los dos métodos siguientes:

El análisis elemental, que determina la naturaleza y las proporciones en que se encuentran los elementos minerales en los tejidos vegetales.

El análisis inmediato, que trata de reconocer la naturaleza de los compuestos orgánicos que existen en las diversas partes de la planta.

Así mismo, 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.

Como promedio el protoplasma contiene 85 a 90% de agua, e inclusive los organelos celulares con un alto contenido en lípidos, como cloroplastos y mitocondrias tienen 50% de agua, El contenido de agua de las raíces expresado en peso fresco varia de 71 a 93%, el de los tallos de 48-94%, las hojas de 77 a 98%, los frutos tienen un alto contenido entre  84-94% . Las semillas de 5 a 11%, aunque las de maíz fresco comestible pueden tener un contenido de agua elevado del 85%. La madera fresca recién cortada contiene cerca de 50% de agua.

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.

En las plantas el agua cumple   múltiples funciones. Las células deben tener contacto directo o indirecto con el agua, ya que casi todas las reacciones químicas celulares tienen lugar en un medio acuoso. Para que un tejido funcione normalmente requiere estar saturado con agua, manteniendo las células turgentes. Todas   las sustancias que penetran en las células vegetales deben estar disueltas, ya que en las soluciones se efectúa el intercambio de sustancias nutritivas entre células, órganos y tejidos. El agua como componente del citoplasma vivo, participa en el metabolismo y en todos los procesos bioquímicos. Una disminución del contenido hídrico va acompañado por una pérdida de turgencia, marchitamiento y una  disminución  del alargamiento celular, se cierran los estomas, se reduce la fotosíntesis, la respiración y se interfieren varios procesos metabólicos básicos. La deshidratación continuada ocasiona la desorganización del protoplasma y la muerte de muchos organismos.

El residuo que queda después que se seca un tejido vegetal, está constituido por compuestos orgánicos,  elementos minerales y sus óxidos. Casi toda la materia orgánica   se sintetiza a partir de CO2 y H2O mediante el proceso fotosintético. Los minerales y el agua son absorbidos primeramente del suelo a través del sistema radical; aunque bajo condiciones de sequía el agua de la niebla y el rocío pueden entrar a la planta a través de las hojas. La absorción foliar de los elementos minerales ha sido utilizada ventajosamente  para suministrar a las plantas fertilizantes y algunos micronutrientes, asperjando las hojas con soluciones acuosas o suspensiones de  nutrientes minerales. 

Las plantas toman del aire que las rodea, el dióxido de carbono y el oxígeno. El movimiento continuo de la atmósfera asegura una composición bastante constante:  nitrógeno 78% (v/v), oxígeno 21% (v/v), y anhídrido carbónico 0,03% (v/v), junto con vapor de agua y gases nobles. Además en el aire  se encuentran impurezas gaseosas, líquidas y sólidas; constituidas principalmente por SO2, compuestos nitrogenados inestables, halógenos, polvo y hollín. El contenido de anhídrido carbónico (CO2), del aire está  experimentando un aumento debido a actividades humanas que implican la utilización de combustibles fósiles, la quema de vegetación, así mismo la fabricación de cemento a partir de piedra caliza. El dióxido de carbono juega un papel importante en el aire, regulando la temperatura del planeta. La temperatura de la tierra aumenta al aumentar la concentración de CO2, ya que este gas absorbe la radiación solar  infra roja, impidiendo que una parte del calor que llega a la tierra se escape hacia el espacio exterior, produciendo un efecto de invernadero.

Cada año las actividades industriales envían a la atmósfera 20000 x 106 Ton de CO2. Es probable que a mediados del siglo XXI la cantidad de CO2 se duplique y el calentamiento global subsiguiente sea de 2 a 4º C.  Esta eventualidad que podría llegar a ser catastrófica, es la que hay que temer si no se toman a tiempo las medidas económicas e industriales oportunas. El contenido de CO2 ha pasado de 275 ppm (en volumen) en el año  de 1800 a 345 ppm (en volumen) en 1985, es decir 0,345 litros de CO2 por mil litros de aire. Los procesos degradativos de los suelos (erosión, salinización, disminución de la fertilidad de los suelos) disminuyen la cubierta vegetal, la productividad primaria , reducen la cantidad de biomasa que se incorpora al suelo y agotan el carbón del suelo; por lo que actualmente  se propone como medidas para disminuir el efecto invernadero,    el secuestro de carbón mediante la  recuperación de   suelos degradados, y el   desarrollo de políticas para el control de  erosión,  a  través de un buen   manejo agrícola  y prácticas  de reforestación.

A comienzos del siglo XIX se puso en evidencia que las plantas contienen elementos minerales. Utilizando las técnicas de la química analítica y micrométodos de análisis modernos se han identificado en los vegetales los elementos que se listan a continuación: 

Tabla 1. Concentración usual de los elementos en las plantas superiores

Después de  eliminar el agua de los tejidos los macroelementos 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 ejemplo, una hoja madura es probable que tenga un contenido mineral mayor que una hoja muy joven. Así mismo, una hoja madura puede tener un contenido mineral mayor que una hoja vieja, la que sufre una pérdida apreciable de minerales solubles en agua,  al ser lavada por el agua de lluvia o mediante mecanismos de translocación hacia hojas jóvenes.

Las investigaciones sobre nutrición mineral han hecho muchos progresos al fabricarse compuestos químicos con un alto grado de pureza, al mismo tiempo de poner en práctica métodos de cultivos hidropónicos, con soluciones de composición química definida, que aseguren el crecimiento normal de las plantas y que permiten un control preciso del suministro de iones nutritivos a las raíces. Probablemente Woodward en 1699, realizó los primeros experimentos en cultivo de plantas en medio líquido, sin usar ningún sustrato sólido. En 1804, de Saussure realizó uno de los primeros intentos de analizar los factores implicados en el cultivo de plantas en medios nutritivos, estableciendo la necesidad de suministrar nitrato a la solución de cultivo.

En el siglo XIX  se realizó una actividad intensa en el campo del crecimiento de plantas en soluciones nutritivas. Investigadores como Sachs, Boussingault y Knop, realizaron experimentos que ayudaron a determinar que ciertos elementos eran importantes para el crecimiento de las plantas. Knop en 1865, publicó los resultados del efecto de la composición nutritiva  sobre el crecimiento e inventó la   fórmula de una solución nutritiva simple, basada en relaciones moleculares, que ha sido el punto de partida para modificaciones posteriores por otros autores. Se puso énfasis en mejorar la presión osmótica de la solución, el balance de los elementos, pero manteniendo una composición simple.

Tabla 2. Solución nutritiva de Knop

Las primeras formulaciones propuestas, se prepararon con sales impuras, contaminadas con trazas de otras sales. Desde que se había demostrado que un elemento como el hierro, se requería en pequeñas cantidades, fue lógico pensar que otros elementos debían ser esenciales en cantidades muy pequeñas. Se encontró que mientras se suministraban sales más puras, el crecimiento de las plantas era más pobre, esto explica el suceso obtenido al comienzo con la solución de Knop. Arnon y Hoagland(1940), propusieron una  solución nutritiva que ha sido ampliamente aceptada, ya que   basaron su composición elemental en las proporciones absorbidas por plantas de tomate, incluyendo también micronutrientes.

Tabla 3. Fórmula de la solución nutritiva de Hoagland

(1)Se usa 1ml de micronutrientes   por litro de solución  nutritiva. El hierro se le suministra en forma de una solución al 0,5% de quelato de hierro, en una proporción de 2 ml por litro.

Una solución nutritiva sencilla se puede preparar diluyendo 1 gramo del fertilizante comercial 12-12-17/2, más 0,25 gramos de yeso (Ca SO4. 2H2O)),  más 0,50 centímetros cúbicos de un fertilizante foliar (Bayfolan,  Greenzit, Crescal etc.), por cada litro de solución nutritiva que se desea preparar (Cabrera y Verde, 1989)

Después de 194 años de investigaciones en el campo de las soluciones nutritivas todavía no se tienen los medios nutritivos apropiados para el crecimiento de  muchas algas, hongos y otras plantas inferiores. A pesar de los grandes

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