Espectroscopía de Absorción Atómica Elementos detectables por Absorción Atómica.
ABSORCIÓN, TRANSPORTE Y REDISTRIBUICIÓN. Absorción iónica radicular Contacto íon-raíz...
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ABSORCIÓN, TRANSPORTE Y
REDISTRIBUICIÓN
Absorción iónica radicular
Contacto íon-raíz
Aspectos anatómicos y procesos activos y pasivos de absorción
Factores internos y externos que afectan la absorción de nutrientes
Absorción iónica radicular
M matéria vegetal
M sólidaorgânica
M solución
M conctato con la raíz
M interior da raiz
M parte aérea
FactoresLiberación
Metabolismo
Transporte
Absorción
Suprimento
RedistribuiciónHoja => fruto
Hoja vieja => hoja nueva
Dinamica de los nutrientes em el sistema suelo-planta
Absorçción ión ica radicular
Absorción iónica radicular
Contacto íon-raiz
Cómo el nutriente camina en el
suelo?
Absorción iónica radicular
Contacto íon-raíz
Pré-absorción del nutriente
Caminamento de la solución del suelo para la superficie de la raíz O el
crecimiento de la raíz intercepta el nutriente en el
suelo
Interceptación radicular
Flujo de masa
Difusión
La ciencia ha identificado tres 3 maneras en que los nutrientes em la solución del suelo
entrán en contacto con las raíces de las plantas (Barber,1995):
Absorção iônica radicular
Interceptación radicular –
calcula la cantidad de nutrientes existente em un volumen de suelo igual ao volumen de raíces. Para culturas anuales, el volumen de raízes en la capa de 0-20 cm es generalmente de 1 a 3% do volumen del suelo.
Cómo calcular?
Absorción iónica radicular
El flujo de masa –
se calcula multiplicando el volumen de agua transpirada por la planta por la concentración de nutriente en esta água.
La difusión –
se calcula por la diferencia entre el total absorbido por la planta menos la soma de la interceptación radicular y el flujo de masa.
Cómo calcular?
Absorción iónica radicular
Figura 9. Los elementos entrán en contacto con la raíz por la interceptación radicular, flujo de masa y difusión (a) y zona favorable da rizosfera para el contacto de iones muebles y inmuebles (b).
Absorción iónica radicular
Calcula que el:NO3
- se difunde 3 mm por día;
K+ caminaria 0,9 mm, y:H2PO4
- llegaría a 0,13 mm.
Absorción iónica radicular
Nutriente Absorção (kg ha-1)
Quantidade disponível
Extrato de
saturação
Quantidade fornecida (kg ha-1)
(0-20 cm) (kg ha-1)
ppm
Interceptação Fluxo de massa
Difusão
NO3- 170 - - 2 168 0
H2PO4- 39 45 0,5 0,9 1,8 36,3
K+ 135 190 10 3,8 35 96,2 Ca2+ 23 3.300 50 66 175 0 Mg2+ 28 800 30 16 105 0 SO4
2- 20 - - 1 19 0 Na+ 16 80 5 1,6 18 0 H3BO3 0,07 1 0,20 0,02 0,70 0 Cu2+ 0,16 0,6 0,10 0,01 0,35 0 Fe2+ 0,80 6 0,15 0,1 0,53 0,17 Mn2+ 0,23 6 0,015 0,1 0,05 0,08 MoO4
-2 0,01 - - 0,001 0,02 0 Zn2+ 0,23 6 0,15 0,1 0,53 0
Contribuición relativa de la interceptación radicular, de el flujo de masa y da difusión de nutrientes para las raíces del maíz en un suelo “barro limoso” (Barber)
Absorción iónica radicular
Relación entre el proceso de contacto y la localización de adubos.
Absorción iónica radicular
Elemento Processo de contato Modos de aplicação Interceptação Fluxo de massa Difusão de adubos no solo % do total N 1 99 0 Área total/cobertura P 2 5 93 Localizado/semeadura K 3 27 70 Localizado/semeadura Ca 27 73 0 Área total/pré-semeadura Mg 13 87 0 Área total/ pré-semeadura S 5 95 0 Área total/cobertura B 3 97 0 Área total/cobertura Cu 3 97 0 Área total/semeadura Fe 1 75 24 Área total/semeadura Mn 43 22 35 Localizado/semeadura Mo 5 95 0 Área total/semeadura Zn 20 20 60 Localizado/semeadura
Aspectos anatómicos y procesos activos y pasivos de absorción
Las búsquedas & absorción de nutrientes:
· Seletividad - sendo que ciertos elementos
minerais són absorbidos preferentemente;
· Acumulación – la concentración de los
elementos generalmente es mucho mayor en el
juco celular que en la solución externa;
Genotipos – hay diferencias entre las
especies de plantas en las caracteristicas de
absorción.
Movimiento de los nutrientes en el sistema suelo-planta
PlantRoot
Nutrientes adsorvido na argila y en la materia orgánica
Nutrients in soil solution
Excesivo Nutriente Loading
Raíz
Nutrientes na solução do solo
Nutrient loss in drainage water
Nutrientes adsorvido na argila e na matéria orgânica
Aspectos anatómicos y procesos activos e pasivos de absorción
Aspectos de la anatomia de la raíz
Pêlos radiculares
Epiderme
Solo
Raiz
Aspectos anatómicos y processos activos y pasivos de absorción
Aspectos de la anatomia de la raíz
Aspectos anatómicos y procesos activos y pasivos de absorción
Aspectos de la anatomia de la raíz a partir de un corte transversal, ilustrando el movimiento del nutriente por la simplasto e apoplasto.
Aspectos anatómicos y procesos ativos y pasivos de absorción
Esquema que ilustra el contacto íon-raiz y la absorción pasiva pela parede celular y la activa por las membranas (plasmalema y tonoplasto)
Detalle de la pared celular y membrana plasmatica
Aspectos anatómicos y procesos activos y pasivos de absorción
Figura. Detalhe de los sistemas de poros de la pared celular que componen el ELA (ELágua+EL Donnan)
Aspectos anatómicos y procesos activos y pasivos de absorción
Figura. Detalle de la membrana plasmatica que ilustra el proceso activo de absorción por medio del cargador dependiente del ATP.
Aspectos anatómicos y procesos activos y pasivos de absorción
Factores internos y externos que afetan la absorción de nutrientes
Factores externos
Factores internos
Factores internos y externos que afetan la absorción de nutrientes
Formas de nutrientes absorbidas “preferenciais”
Factores internos y externos que afetan la absorción de nutrientes
Factor externo
[C]
Ve
loc
ida
de
de
ab
so
rçã
oV
máx
.V
máx
./2
KmCmin.
Concentração da solução
Relación de la concentración iónica de la solución y la velocidad de absorción, conforme la ecuación de Michaelis-Menten.
(Km: concentración de el elemento que garante ½ de Vmáx. = medida da afinidad do nutriente por lo cargador; Cmin. = concentración inicial mínima en que no hay absorción).
Factores externos – disponibilidad : pH
Fe, Cu, Mn, Zn Mo, Cl P N, S, B K, Ca, Mg Al 5,0 6,0 6,5 7,0 7,5 pH
Dis
poni
bilid
ade
Relación entre el valor pH del suelo y la disponibilidad de nutrientes.
Factores internos y externos que afetan la absorción de nutrientes
Flujo de O2 en suelo no-compactado y
compactado.
Factores externosAeración
* ATP * Microbiota aeróbica
Factores internos y externos que afetan la absorción de nutrientes
Factores externos –
Temperatura;
Umidad
Elemento: Veloc. de absorción depende, en
parte, de el elemento, con la siguiente
orden:
Ânions: NO3- > Cl- > SO4
-2 >
H2PO4-
Cátions: NH4+ > K+ > Na+ >
Mg+2 > Ca+2
Factores internos y externos que afetan la absorción de nutrientes
Materia seca de mudas de cafeeiro (g/planta) inoculadas o no con Gigaspora margarita. (Lopes et al., 1983).
Factores internos y externos que afetan la absorción de nutrientes Factores externos –
Micorriza
P Adicionado Inoculação (mg kg-1 de solo) Não Sim
0 0,60 2,17 16 0,47 4,33 32 0,45 3,74 65 0,40 5,90
130 0,51 6,30
Factores internos –
Potencial genético
Las diferencias pueden se manifestar de
diversas maneras: en el valores y
parámetros de Km, V e [M]min; en la
capacidad de solubilizar elementos en la
rizosfera, por las excreciones radiculares;
en el cambio de valencia del hierro (Fe3+
para Fe2+).
Fatores internos y externos que afetan la absorción de nutrientes
Factores internos –
Estado iônico interno - La planta saturada
en íons absorbe menos que otra planta
que tiene pocos íons.
Teor de carboidratos – substrato => ATP
Factores internos y externos que afetan la absorción de nutrientes
Factores internos –
Intensidad transpiratoria – flujo de nutrientes
contenidos en las paredes celulares; favorece
gradiente de umidad del suelo => flujo de masa
Morfologia de las raíces
Factores internos y externos que afetan la absorción de nutrientes
Transporte
TRANSPORTE
Es transferencia del elemento de
local de absorción para otro
cualquier dentro o fuera de la raíz
(de la raíz para la parte aérea, por
ex., caso más comume).
Las plantas disponem de 2 sistemas que hacen possible la movimentación y la conducción de substancias entre seus órganos:
a) El sistema transportador de produtos asimilados, la “seiva elaborada”, presente en la casca;
b) El sistema transportador de solutos minerales, la “seiva bruta”, presente en el lenho;
Y em la madera hay el o cambio (camada fina de células, entre a casca y el lenho), responsable por el rejuvenecimiento de los dos sistemas.
Transporte
a) Transporte radial
b) Transporte a longa distancia
Transporte
Eficiencia de Transporte= (contenido del nutriente em la parte aérea)/(contenido total del nutriente en la planta)) 100
(Li et al., 1991).
Corte longitudinal da raíz que ilustra el transporte radial de la agua y nutrientes por via simplasto até columna vascular (xilema).
Transporte
Redistribuición
refere-se a la transferencia del nutriente de un órgano o región de residencia para otro o otra, en forma igual o diferente de la que se fué absorbida
Redistribuición
Necesidades nutricionales de la laranjeira. Consumo anual
para novos órgãos (C)
Coberto pelas reservas (R)
Necessidades anuais (NA) (1)
Fase/idade
Massa seca (planta)
Massa fresca (frutos)
N P K N P K N P K ----- kg ---- --- g -- ----- % ---- -- g -- Mudas 2 anos
1,2
-
6,8
0,8
3,6
25
12
22
5,1
0,7
2,8
Formação (6 anos)
32
28
210
18
121
32
16
28
142
15
87
Produção (12 anos)
102
120
667
53
347
32
17
29
453
44
246
Redistribuición
(1) NA= C - (Cx R/100)
NUTRICIÓN FOLIAR
La historia
Aspectos anatómicos
Factores externos y internos
que afetan la absorción
1844 - Relatos de aplicación de Fe en videira;
1874 - aplicación de chorume diluído en água en plantas de jardín en la Alemanha;
1940-45 - gran impulso en la absorción iónica debido a sobras de radioisótopos;
1945 - Inicio de las investigaciones con adubación foliar en el Brasil, por el IAC y por la ESALQ;
CUTÍCULA => CÉLULAS DA EPIDERME (ELA => CITOPLASMA)
Absorción iónica foliar
Aspectos anatómicos y procesos activos y pasivos de absorción
Lo que és absorción
Entrada del elemento (M) em la planta en forma iónica o molecular, atingindo los espacios intercelulares (sin gasto energetico) e/o ganando de la membrana (gasto energético).
HOGLAND e BROYER (1936): raízes de cevada
• contra un gradiente de concentración•Necessidad de energia respiratória (ATP)
Primeiras pesquisas sobre la absorción
LUNDEGARDH, BRUSTROM, ROBERTSON (1930/50):
•Necessidade do ATP
OSTERHOUT, JACOBSON, OVERSTREET (final del siglo XIX y inicio del siglo XX):
•Teoria del cargador (membrana)
EPSTEIN (1952/53): CINÉTICA DE ABSORCIÓN
• reación enzima/substracto (CARGADOR)
MITCHELL: TEORIA QUIMIOSMÓTICA
•ATPase (membranas – ativada por íons)
HOY:
•Teoria do cargador ACTIVO (membrana)
•CANALES, POROS O BOMBAS – ATPase activada por el Ca2+
Aspectos anatómicos y procesos activos y pasivos de absorción
Las búsquedas & absorción de nutrientes:
· Seletividad - sendo que certos elementos
minerais són absorbidos preverentemente;
· Acumulación – la concentración de los
elementos es generalmente mucho mayor em el
juco celular do que en la solución externa;
Genotipos – hay diferencias entre especies de
plantas en las características de absorción.
Fases da absorción de nutrientes
a)Fase pasiva - penetración cuticular
b) Fase activa – absorción celular
Similar a absorción radicular, con una diferencia: presencia cutícula
Estructura cuticular.
ceras cuticulares pectina cutina
celulose MEMBRANA
Aspectos anatómicos de la hoja y los procesos activos y pasivos de la absorción
Detalle de la pared celular y membrana plasmática
Aspectos anatómicos y procesos activos y pasivos de absorción
Figura. Detalle de la membrana plasmática, que ilustra el proceso activo de absorción, por medio del cargador dependiente do ATP.
Aspectos anatómicos y procesos activos y pasivos de absorción
Aspectos anatómicos de la hoja y los procesos activos y pasivos de la absorción
Esquema da anatomia foliar a partir de um corte transversal da lâmina e um detalhe da nervura.
Aspectos anatómicos de la hoja y los procesos activos y pasivos de la absorción
Esquema de la anatomia foliar a partir de un corte transversal da lámina y un detalle de la nervura.
Factores externos
ángulo de contacto
temperatura y umidad
Concentración de la solución
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Luz
ángulo de contacto
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
ángulo de contacto
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Diminuir la velocidad de secamiento de la solución aplicada
Aumentar la Absorción
Aplicación en períodos con temperatura amena y sin rócio
Factores externos y internos que afetam la absorción de nutrientes por las hojas
Temperatura y Umidad del Aire
Velocidad de absorción: más lento que la via radicular
Efecto salino “herbicida”
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Concentración de la solución
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Composición de la solución
• Velocidad de absorción y transporte DIFIEREN ENTRE LOS ELEMENTOS
• Mobilidad también depende de la fuente de nutrientes (Namídico > Nnítrico> Namoniacal)
• Uréia (Namídico) – alta velocidad de absorción – aumento da [NH3] – atividad da urease en las hojas – toxidad a la planta
Velocidad de absorción de nutrientes aplicados a las hojas (Malavolta, 1980)
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Nutriente Tempo para 50% de absorção N - Uréia 0,5 a 36 h. P - H2PO4
- 1 a 15 dias K - K+ 1 a 4 dias Ca - Ca2+ 10 a 96 h. Mg - Mg2+ 10 a 24 h. S- SO4
2- 5 a 10 dias Cl - Cl- 1 a 4 dias Fe - Fe-EDTA 10 a 20 dias Mn - Mn2+ 1 a 2 dias Mo - MoO4
2- 10 a 20 dias Zn - Zn2+ 1 a 2 dias
Composición de la solución
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Composición de la solución
• Íon acompanhante altera la velocidad de absorción (Mg2+ - NO3
- > Cl- > SO4
2-)
• Antagonismo -inhibición competitiva (micronutrientes catiônicos) e inhibición no competitiva BxZn) e sinergismo (MgxP)
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Composición de la solución
Fontes de zinco Zu - folhas (ppm) Índice
Testemunha 13 46
Sulfato de zinco 28 100
Cloreto de zinco 56 200
Nitrato de zinco 43 154
Sulfato de Zn + KCl 39 139
Fonte: Adaptado de GARCIA & SALGADO (1981).
Efecto de las fuenntes de zinco en la absorción del nutriente por el cafeeiro
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Luz
• Fotosíntesis – CHO (respiración – ATP)
• Permeabilidad de las membranas x abertura estomática
Percentagem del N aplicado, recuperado en la planta de algodón, en función del pH de la solución y del tiempo de absorción (Rosolem et al.,1990).
10
30
50
70
90
0 3 6 9 12 15 18 21 24Tempo, horas
N r
ecup
erad
o pe
la p
lant
a, %
pH 7,5
pH 4,0
pH 6,0
pH 3,0
Diferença de 6h
5,5 11,5
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
pH de la solución
0
50
100
0 30 60
Tempo / minutos
Ab
so
rç
ão
%
LUZ, 30°C, pH 3,0
ESCURO, 30°C, pH 6,0
LUZ, 30°C, pH 6,0 + B ou Cu
LUZ, 30°C, pH 6,0
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Factores que influencian la absorción del zinco por las hojas del cafeeiro.
Factores externos y internos que afetan la absorcón de nutrientes por las hojas
Factores internos
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Umidad da cutícula => caminamento del nutriente en la fase pasiva
Superfície de la hoja => página inferior => estômatos
Factores internos
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Edad de la hoja => > desarrolo de la cuticula
Estado iônico interno => qto > a conc. de nutriente en la hoja, mayor será la dificuldad en la absorción de nuevos elementos
Factores internos
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Edad de la hoja => > desarrolo de la cutícula: BARREIRAS e < Fotosíntesis
Factores internos
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Estado iônico interno
=> qto > la conc. de nutriente en la hoja, mayor será la dificuldad em la absorción de nuevos elementos
Factores internos
Factores internos y externos que afetan la absorción de nutrientes
Genético
[C]
Ve
loc
ida
de
de
ab
so
rçã
oV
máx
.V
máx
./2
KmCmin.
Concentração da solução
Relación de la concentración iónica de la solución y la velocidad de absorción, conforme la ecuación de Michaelis-Menten.
(Km: concentración del elemento que garante ½ de Vmáx. = medida da afinidad del nutriente pelo cargador; Cmin. = concentración inicial mínima en que no hay absorción).
Classificación de la mobilidad comparada de los nutrientes aplicados em las hojas (Marschner, 1986)
Móveis Parcialmente/pouco móveis Imóveis S, Zn, Cu B N, P, K, Mg, Cl
Mn, Fe, Mo Ca
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Cual aplicación practica de la mobilidad de nutrientes en el floema?
Implicación prática de la mobilidad del nutriente en el éxito de la nutrición foliar
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Figura 20. Radioautografia. a - Folhas 1, 2 e 3 receberam 54Mn; b - Folhas que receberam 65Zn e c - Ramo novo que desenvolveu depois que o 65Zn foi aplicado. O contorno das folhas foi desenhado para localizar o ramo no filme radiográfico.
a b c
54Mn 65Zn
1 2
3
Estudios con nutrientes parcialmente móbeis
Factores internos y externos que afetan la absorción de nutrientes
Implicaciones del fornecimento de nutrientes via hoja
Macronutrientes
Alta Exigencia nutricional
Poca área foliar en el início de la cultura
Problemas de quema de hojas
Formas de P y K poco se adaptan a la aplicación foliar
Custo de operación
Factores internos y externos que afetan la absorción de nutrientes
Implicaciones del fornecimento de nutrientes via hoja
Micronutrientes
Considerar: Exigência y la Mobilidad
Vantagens de la adubación foliar
Alto índice de utilización por las plantas de los nutrientes aplicados via foliar
Correción de deficiencia de micros en corto plazo
Posibilidad de aplicación de los nutrientes junto con defensivos
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
Alta calidad da agua
Controle pH de la solución
No atende exigencia de los
macros
Consideraciones finales
Factores externos y internos que afetan la absorción de nutrientes por las hojas
En Micros: > frequencia
Tecnología de aplicação adecuada: la regulación
Horário adecuado de aplicación
Uso de espalhantes
Consideraciones finales
Factores externos y internos que afectan la absorción de nutrientes por las hojas
La aplicación foliar no debe ser utilizada como regra de substituición da via suelo y sí un complemento
Consideraciones finales
Los libros y los mestres són factores importantes para el aprendizaje, sin embargo, es con esfuerzo propio que se alcanza el éxito deseado
Jorge Kiehl