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Activación del sistema de defensa en las plantas

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El uso del potasio, nitrógeno nítrico – productividad de cultivos hortícolas en suelos sólidos.

La producción de cultivos puede verse comprometida cuando aumenta la salinidad de la zona radicular, ya sea por una alta presencia de sodio en el agua o por la acumulación de sales en el suelo o sustrato.

Una buena gestión del riego, y un equilibrio optimizado de nutrientes en la solución de fertiirrigación, pueden ayudar a prevenir la pérdida de producción por salinidad.

Las plantas suficientemente nutridas con potasio (K) son más resistentes al estrés de la sal que las plantas con deficiencia de K. El nitrógeno (N) es un macronutriente clave para la planta, el nitrógeno nítrico (NNO3 -) y nitrógeno de amonio (N-NH4 +) son las principales fuentes de nitrógeno para las plantas.

Se necesita una relación óptima entre nitrato y amonio para lograr una óptima absorción y crecimiento de minerales, especialmente en condiciones salinas. Las plantas necesitan nitrógeno para sintetizar aminoácidos para la construcción de proteínas, como Rubisco, ácidos nucleicos, hormonas y clorofila.

Recientemente, se ha descubierto que un nuevo micronutriente de la planta – yodo – es parte de muchas de estas proteínas importantes. El yodo (I) es un micronutriente que ayuda a la planta a superar el efecto adverso de la salinidad mediante la mejora de la producción de compuestos antioxidantes fenólicos y por su importancia para el crecimiento de la raíz. 

Una gran parte de las tierras de regadío agrícola del mundo se ve afectada por problemas de salinidad.

Cuando las plantas se cultivan en suelo salino o con agua de riego de alta EC, cualquier aumento adicional de la salinidad en la zona de enraizamiento debe evitarse con el fin de evitar la reducción del rendimiento y la calidad.

Lchea acumulación de sodio (Na), cloruro (Cl) y sulfato (SO4 ) en el suelo aumentará aún más la salinidad del suelo. 

Aunque la lixiviación de suelos salinos, con el fin de lavar las sales indeseables, puede reducir el problema de la salinidad, al mismo tiempo sales de nutrientes valiosos pueden ser lixiviados, también.

Esto aumenta la huella hídrica del producto, reduce la eficiencia de absorción de nutrientes y aumenta los costos de uso de nutrientes.

Se necesita una relación óptima entre nitrato y amonio para lograr una óptima absorción y crecimiento de minerales, especialmente en condiciones salinas.

Antagonismo amonio y cationes Sinergia nitrato y cationes

La tolerancia de las plantas a la salinidad se puede aumentar mediante la mejora de diferentes aspectos de la gestión de nutrientes de las plantas.

Se registra una clara diferencia en la tolerancia al estrés salino entre las plantas nutridas con nitrato y amonio.

La nutrición con nitrógeno en forma nítrica puede tener un efecto positivo en la resistencia de las plantas al estrés salino, en particular cuando el nitrato se suple en lugar de amonio. Junto a una relación óptima de NO3 :NH4 , suficiente potasio (K) y yodo (I) en la solución nutritiva pueden prevenir la absorción excesiva de iones nocivos como el sodio. 

El metabolismo del nitrógeno nítrico N-NO3 – mejora el nivel de hormonas vegetales implicadas en la resistencia a la salinidad, como las citoquininas, aliviando los síntomas del estrés por salinidad.

También ayuda a la tolerancia de la planta mediante la promoción de la absorción de cationes como potasio, calcio o magnesio en condiciones salinas. 

La absorción de N-NO3 – promueve la absorción de calcio porque la planta necesita mantener la neutralidad eléctrica: para cada equivalente molar de iones negativos (aniones, como NO3 -), los mismos equivalentes molares de iones positivos (cationes, como Ca2 + o K+) necesitan ser absorbidos.

De la misma manera, la absorción de iones positivos (como NH4 + o Na+) bloqueará la absorción de calcio o potasio. 

Los efectos negativos de la salinidad en la calidad de los cultivos hortícolas a menudo están relacionados con la deficiencia de calcio.

Por ejemplo, en un cultivo de lechuga en suelo e irrigada con agua salina, la reducción del rendimiento comercial fue del 25 % causado principalmente por la presencia de “leaf tip burn”, un trastorno de deficiencia de calcio que normalmente se muestra como pardeamiento del margen de la hoja, y fue mucho mayor que la perdida causada por la reducción del crecimiento (5%). En este ensayo, el estrés salino fue inducido por la adición de cloruro de sodio al agua de riego, a un equivalente a una EC de 1 dS/m (8,5 mmol NaCl/l) 

“Blossom end-rot (BER)”, pudrición apical de frutos, es un defecto de calidad causado por un bajo transporte de calcio al extremo distal de los frutos.

Esto es resultado de la reducción de la absorción de calcio por las plantas.

La aparición de BER aumenta cuando aumenta la concentración de sodio en la zona radicular, ya que la presencia de Na+ bloquea la absorción de Ca2 + a través de transportadores iónicos no específicos.

Además, la presencia del catión amonio (NH4 +) bloquea la absorción de cationes de calcio (Ca2 +), y reduce la presión

El yodo es un micronutriente que ayuda a la planta a superar el efecto adverso de la salinidad mediante la mejora de la producción de compuestos antioxidantes fenólicos y por su importancia para el crecimiento de la raíz.

radicular, lo que se traduce en una menor absorción y transporte de agua y de los iones de calcio disueltos a la fruta durante la noche. 

Ensayos en España han demostrado que, junto con el nitrógeno nítrico N-NO3 -, el yodo (I) aplicado en un programa junto con potasio (este en forma Nitrato de Potasio) puede ayudar al calcio absorbido por la planta a alcanzar la fruta. 

Además, las medidas para apoyar el crecimiento del sistema radicular pueden ayudar a la planta a alcanzar las capas del suelo menos afectadas por una alta acumulación de salinidad, y un buen estado de micronutrientes de la planta también puede ayudar a la planta a prevenir o reparar el daño que ocurre en la célula vegetal provocado por especies oxidativas reactivas (ROS). La ROS se produce en la célula en respuesta a concentraciones tóxicas de sodio o cloruro resultantes de una alta concentración de estos iones en agua salina. 

Una deficiencia de yodo – un nutriente vegetal recién descubierto–se prevé que comprometa tanto el crecimiento de la raíz como la respuesta de la planta basada en antioxidantes y vías de señalización del estrés.

Ensayos prácticos con nitrato de potasio que contiene yodo han demostrado claramente el beneficio de un suficiente suministro de yodo para mejorar el crecimiento de la raíz. 

Un experimento científicamente diseñado en Florida, EE. UU., con naranjos en propagación, en ausencia de salinidad, demostró el beneficio del yodo para el crecimiento de las raíces.

En tan solo 6 meses de uso de Nitrato de Potasio con Iodo, se incrementó significativamente el crecimiento radicular representado por el desarrollo de pelos radiculares laterales. 

En varias publicaciones científicas, se ha descrito el efecto beneficioso del yodo para la síntesis antioxidante, en cultivos hortícolas como la lechuga o el tomate.

Por ejemplo, los ensayos de la Universidad de Granada en España han demostrado un aumento del 28% en la producción de hojas de lechuga bajo el estrés salino–inducido por el cloruro de sodio–cuando se ha proporcionado yodo.

La explicación para el efecto protector del yodo fue por un lado una menor absorción de sodio a las hojas, y por otro lado una mayor producción de compuestos fenólicos antioxidantes. 

 

En California, USA el uso de Nitrato de Potasio con iodo en fertiirrigación de cultivos en suelo de fresa, incrementa el número y peso de las frutillas cosechadas en plantas expuestas a soluciones nutrientes en las que se ha inducido salinidad con NaCl. 

Una mayor producción de compuestos fenólicos también se observó en otros ensayos – en cultivos de tomate–expuesto al estrés de la sal en Polonia e Italia. Además, se ha demostrado en la investigación científica fundamental que las raíces de las plantas reaccionan rápida y exclusivamente a la presencia de yodo en la solución nutritiva con la expresión de genes importantes en la síntesis de compuestos fenólicos.

Esto da como resultado un mayor rendimiento de frutos de tomate de tomates bajo estrés por salinidad cuando se les suministra suficiente yodo en la solución nutritiva. 

Un aporte suficiente de potasio (K) en la solución nutritiva también es importante para prevenir la absorción de sodio. La razón de esto es la alta necesidad de potasio por la planta. La planta necesita potasio para apoyar el transporte de azúcares en las plantas, pero también para regular la presión osmótica en las células guardianas de las estomas en las hojas. Estos son los poros en la hoja, a través de los cuales la planta toma CO2 para permitir la fotosíntesis, y transpira el agua, para ayudar a la planta a tomar agua de la zona radicular.

La aplicación de nitrato de potasio con yodo mejoró la producción y la calidad del plátano bajo fertirrigación con 6-7 % en comparación con el nitrato de potasio sin yodo.

Para asegurarse de que la planta toma suficiente potasio del suelo, la planta utiliza transportadores dependientes de la energía en la membrana celular de la raíz.

Esto permite la absorción de potasio en la raíz incluso si las concentraciones de potasio en la solución de la zona radicular son más bajas que las de la célula de la planta.

Estos transportadores son selectivos para el potasio, pero debido a la similitud atómica de sodio y potasio, también pueden permitir que el sodio entre en la raíz.

Esto sucede más a menudo cuando la concentración de potasio en la solución de la zona radicular es baja, o suprimida por el exceso de amonio, y la presencia de sodio es alta.

La importancia de un suministro adecuado de potasio para el desarrollo de plantas y la producción de rendimiento está bien respaldada.

Sin embargo, no todas las fuentes K-son iguales.

El nitrato de potasio (KNO3 ) ofrece beneficios sustanciales, en comparación con el sulfato de potasio (K2 SO4 ) o el cloruro de potasio (KCl). No es el menor de estos beneficios que el 100% todos los nutrientes (K y N-NO3 ) en nitrato de potasio son tomados por la planta a altas tasas, y una solución nutritiva equilibrada basada en nitrato de potasio tendrá una proporción más alta de NO3 :NH4 

Por el contrario, el sulfato de potasio contiene cantidades iguales de sulfato (SO4 ) y potasio (K2 O).

Esta relación de 1:1, se compara desfavorablemente con la relación media de SO4 :K2 O en cultivos, que es 1:20.

Por lo tanto, la aplicación de sulfato de potasio, en cantidades necesarias para abastecer la necesidad de K de la planta, deja cantidades considerables de sulfato en el suelo que la planta no necesita.

Por otra parte, cuando el sulfato de potasio es la única fuente de K, se necesita una fuente adicional de nitrógeno junto al sulfato de potasio, y estos son a menudo productos a base de amonio.

Esto reduce la proporción NO3 :NH4 de la solución nutritiva a niveles que pueden reducir el potencial de rendimiento de los cultivos. 

Una relación mínima NO3 :NH4, expresada en mmol/L, para ayudar a la planta a superar los efectos negativos de la salinidad en la solución de la zona radicular de los cultivos cultivados en el suelo es de 2:1.

Numerosos estudios en cultivos sembrados en sustrato han demostrado que los mejores resultados de rendimiento y calidad se obtuvieron en soluciones en que la relación NO3 :NH4 tuvo proporciones en rangos que van desde 95%: 5% a 75% : 25%.

La relación óptima generalmente se puede lograr mediante el uso de nitrato de potasio como fuente dominante de potasio en la solución nutritiva.

Como ejemplo sobre cómo la fuente de potasio afecta a la relación NO3 :NH4 y la posterior resistencia a la salinidad, se llevaron a cabo ensayos con semillas de plátano, tomate y cítricos en suelos alcalinos y arenosos.

Los resultados mostraron que el crecimiento de las plantas y el desarrollo de la raíz es mayor cuando se utiliza nitrato de potasio en la solución nutritiva, en comparación con el sulfato de potasio o cloruro de potasio. 

El efecto benéfico del nitrato de potasio para la producción de banano es un efecto no sólo limitado al alivio de la salinidad.

Por ejemplo, los ensayos de agricultores en México, Ecuador y Sudáfrica muestran el beneficio del nitrato de potasio en comparación con el sulfato de potasio para la producción de banano. Además, la aplicación de nitrato de potasio con yodo mejoró la producción y la calidad del plátano bajo fertirrigación con 6-7 % en comparación con el nitrato de potasio sin yodo, en los agricultores locales practican ensayos en tres estados de la India. 

Referencias

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