Estudio de las soluciones nutritivas en el desarrollo de variedades de frijol (condición invernadero)

Enviado por rgutierrezc1961

Partes: 1, 2

Práctica pre profesional para
optar el grado de bachiller

INTRODUCCION

La selección
inicial de cepas de Rhizobium para semillas grandes (arveja,
haba, lenteja, soya y frijol) se realiza en bolsas de polietileno
con soluciones
nutritivas. Al Realizar el estudio de cepas de Rhizobium
phaseoli en soluciones nutritivas Jensen, Norris, Sandman
y Hoagland, se observó que las plantas
desarrollaban con evidentes síntomas de deficiencia y/o
toxicidad y en la mayoría de los casos no formaban
nódulos o estos eran bastante pequeños e
ineficientes, indicándonos que las soluciones nutritivas
empleadas eran inadecuadas para realizar el cultivo de esta
especie; dificultando de este modo la selección
de Cepas en estas condiciones. Por tal razón es muy
importante contar con una solución nutritiva que permita
el buen desarrollo y
formación de nódulos de las diferentes variedades
de frijol y poder
seleccionar Cepas efectivas para esta especie.

Para cumplir con este objetivo se
realizó 2 experimentos
consecutivos:

1° Experimento: "Comparativo de 3 Variedades de
Frijol, en 2 Soluciones Nutritivas a Dosis Normal y Media y 3
Sistemas de
Aplicación"

2° Experimento: "Estudio del Efecto de
Aplicación de Diferentes Formulaciones de la
Solución Hoagland en el Crecimiento de Dos Variedades de
Frijol"

El presente trabajo se realizó en el laboratorio de
Rhizobiología del Programa de
Pastos y ganadería
entre el 26 de noviembre de 1984 al 20 de Febrero de
1985.

Con el presente trabajo de investigación espero haber contribuido en
la solución del problema planteado y que las sugerencias
emitidas en el presente se tomen en cuenta para futuros trabajos
de esta índole.

REVISION DE LITERATURA

ESTUDIO DE LA NUTRICIÓN MINERAL DE
LA PLANTAS POR EL
MÉTODO DE
CULTIVO EN SOLUCIONES NUTRITIVAS

Ulises Moreno M. (8), indica que, las plantas para su
normal crecimiento y desarrollo requieren cierto número de
elementos que se les denomina esenciales.

La carencia de un determinado elemento causa serios
trastornos fisiológicos, estructurales
morfológicos, llegando a producir la muerte
prematura de la planta; no basta la presencia de un elemento
dentro de la planta, éste tiene que estar en cantidades
fisiológicamente suficientes para permitir el adecuado
crecimiento y desarrollo del vegetal.

Se dice que un elemento es deficiente cuando estando
presente en la planta por niveles inferiores a lo normal provoca
una serie de alteraciones que van desde una disminución en
el crecimiento y la producción, hasta la muerte.

La carencia y las deficiencias extremas producen
síntomas visibles en los órganos de las plantas
(hojas, tallos, frutos, etc.).

Los síntomas de deficiencia de un elemento tienen
una determinada característica general con algunas
variaciones específicas. Sin embargo los niveles de
requerimiento y los grados de deficiencia sí varían
con la especie y las condiciones en las cuales las plantas se
desarrollan de tal suerte que una especie puede normalmente
desarrollarse en un medio que para otra especie puede ser
suficiente desde el punto de vista nutricional.

Una forma de estudiar los efectos de las carencias y
deficiencias de los elementos esenciales en las plantas es por el
método del
cultivo usando soluciones nutritivas. Se puede fácilmente
preparar soluciones completas que lleven todo los elementos
esenciales presentes, sin ofrecer peligros de deficiencia, o se
puede preparar soluciones en la que falta uno o más
elementos y así estudiar el efecto que produce su ausencia
en la planta o se pueden preparar soluciones con diversos grados
de deficiencia.

Los criterios más comunes usados para evaluar la
mejor solución nutritiva, son medir el tamaño de la
planta, su peso fresco y peso seco, a ver como afecta la producción de órganos
específicos como raíces, hojas, flores, frutos,
tubérculos, etc.

CULTIVOS
HIDROPÓNICOS

RESEÑA
HISTÓRICA

Augusto H. Bejarano Geldees (9), menciona que las
plantas fueron cultivadas sin tierra desde
muchos años atrás. Los Jardines Colgantes de
Babilonia, los Jardines Flotantes de los Aztecas en
México y los de la China
Imperial son ejemplos de "Cultivos
Hidropónicos".

Uno de los tantos trabajos que demostró el
cultivo en medio acuoso fue conseguido por dos
científicos alemanes, Sachs (1860) y Knop (1861), lo
cual fue el origen de la "Nutricultura", usándose
aún hoy día técnicas
similares en los estudios en laboratorios de Fisiología y Nutrición
Vegetal.

Resh Howard M. (5), menciona que las primeras investigaciones
en nutrición vegetal demostraron que se podía
conseguir un crecimiento normal de plantas, sumergiendo las
raíces en una solución acuosa que contuviese
sales de Nitrógeno, Fósforo, Azufre, Potasio,
Calcio y Magnesio, los cuales se definen en la actualidad como
los macronutrientes (elementos necesitados en relativamente
grandes cantidades).

En posteriores avances con técnicas
de laboratorio
y química,
descubrieron los científicos siete elementos necesitados
por las plantas en relativamente pequeñas cantidades,
los micronutrientes o elementos trazos, éstos incluyen
al Fierro, Cloro, Manganeso, Boro, Cinc, Cobre y
Molibdeno.

En los años siguientes los investigadores
desarrollaron diversas fórmulas básicas para el
estudio de la nutrición vegetal. Tollens (1882),
Nottingham (1914), Shive (1915), Hoagland (1919), Trelease
(1933), Arnon (1938) y Robbins (1946) fueron alguno de ellos,
usándose aún hoy día muchas de sus
fórmulas en los trabajos de laboratorio sobre Fisiología y Nutrición
Vegetal.

El interés
sobre la aplicación práctica de los cultivos en
nutrientes no llegó hasta cerca de 1925, cuando la
industria de
los invernaderos demostró su uso, debido a la necesidad
de cambiar la tierra
con frecuencia para evitar los problemas de
estructura,
enfermedad y fertilidad; desde entonces los investigadores
comenzaron a valorar el uso potencial del cultivo en
nutrientes, hacia una producción en gran escala.

Después de la Segunda
Guerra Mundial, los militares continuaron utilizando los
Cultivos Hidropónicos; por ejemplo el ejército
americano estableció un proyecto de 22
Has en la Isla Chofú (Japón), expandiéndose los cultivos
hidropónicos a escala
comercial a través del mundo en los años 50, en
países como Italia,
España., Francia,
Inglaterra,
Alemania,
Suecia, La U.R.S.S. e Israel.

PRESENTE Y FUTURO DE LA
HIDROPONÍA:

Resh Howard M. (5), nos dice también que con el
desarrollo del plástico
los cultivos hidropónicos dieron otro gran paso
adelante. Los Plásticos libraron a los agricultores de
las costosas construcciones, unidas a las bancadas de
hormigón y tanques utilizados anteriormente.

El Cultivo Hidropónico ha podido adaptarse a
diversas situaciones, desde los cultivos al aire y en
invernadero, a los altamente especializados en submarinos
atómicos para obtener verduras frescas para la
tripulación, esto es una ciencia
espacial, pero al mismo tiempo pueden
ser utilizados en países subdesarrollados del Tercer
Mundo para proveer una producción intensiva de alimentos en
áreas limitadas.

Por otra parte, Ulises Durany C. (3), indica que el
punto más difícil es la preparación del
líquido nutritivo, y harían falta aún
estudios más largos para cada especie; por otra parte
las fórmulas ensayadas con éxito
son ya muchos. Se usan productos
químicos puros a los normales abonos.

PRINCIPIOS Y APLICACIONES DE LA
HIDROPONÍA:

Ulises Durany C.- (3) y Resh Howard M. (5), coinciden
al decir que el principio sobre el cual se fundan los cultivos
hidropónicos es esencialmente sustituir el común
terreno por un substrato artificial (medio acuoso,
sólido, y semi sólido); dándoseles las
condiciones físicas, químicas, hídricas y
fitosanitarias favorables o ideales.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS:

Resh Howard M. (5), resalta las ventajas y desventajas
de este tipo cultivo:

Ventajas:

Mayor producción unitaria respecto a lo
obtenible en el cultivo normal.
Producción de
caraterísticas cualitativas superiores. Esta
posibilidad ha sido comprobada, por ejemplo con el
tomate.
Mayor precocidad de producción..
Menor empleo de
materia
orgánica, ya que no son necesarios las
prácticas culturales inherentes a
éste.
Posibilidad de cultivar repetida e
interrumpidamente una misma especie sin recurrir a la
alternación y sin que se verifique fenómenos de
cansancio o agotamiento.
Mejor control de
enfermedades
fitosanitarias, dado que antes del transplante o de la
siembra éste puede ser completamente esterilizado con
compuestos químicos que no se pueden emplear en
absoluto en el terreno.
Reducción del consumo de
agua,
siendo en hidroponía, al contrario de cuanto ocurre en
el terreno, limitadas las pérdidas por
evaporación y ausentes los de drenaje.

Desventajas

- Los intereses del capital
  invertido para la construcción de la
  instalación, mantención y amortización de la misma.
- Los gastos
  para el funcionamiento de la instalación (energía
  eléctrica).
SISTEMAS DE CULTIVO
HIDROPÓNICO

Ulises Durany C. (3), como Miller Erston V. (4),
mencionan dos sistemas de
cultivo: Cultivo en Medio Exclusivamente Líquido
(Hidroponía Propiamente Dicha) y Cultivo Sobre Substrato
Sólido, Inerte y Poroso (Semi Hidroponía),
embebido de una solución nutritiva.

De todo los sistemas relacionados en la
clasificación no se puede decir cual sea el mejor puesto
que cada uno presenta ventajas y desventajas, desde el punto de
vista técnico y económico.

LAS PLANTAS
EN RELACION AL AGUA Y LOS
SOLUTOS

Ulises Moreno M. (8), indica que las plantas
están constituidas de agua y materia seca;
esta última representado por sustancias orgánicas y
minerales.
El agua como
los solutos son incorporados al cuerpo vegetal siguiendo un orden
estructural y fisiológico determinado primariamente por
la
organización interna de las especies e influenciado
por una serie de factores externos. El agua y los
elementos minerales
están en la planta después de haber sido absorbido
por sus raíces y transportado.

Por otra parte los azúcares que son solutos
orgánicos, producidos en las hojas, son requeridos por
todo los órganos de la planta para la incorporación
a la estructura de
sus tejidos;
así como para cumplir una serie de procesos
fisiológicos que conducen al crecimiento y
desarrollo.

La permeabilidad de las membranas celulares y del
protoplasto pueden ser destruidos por el efecto de las sustancias
tóxicas sobre las estructuras
lipoproteicas de dichas membranas, dando lugar a que el contenido
de las vacuolas circulen hacia el exterior de las células.

La raíz es el órgano de absorción
por excelencia. Esto es tanto para el agua como para las sales
minerales. Y el xilema es el principal tejido conductor de dichos
elementos hacia las partes aéreas de las plantas.
También pueden movilizarse por otros tejidos,
existiendo casos de movimiento de
circulación lateral y de redistribución entre
diversos órganos y tejidos de una misma planta.

CONDUCCIÓN DEL AGUA

Müller Ludwing E. (6), nos dice que la cantidad
de agua perdida por transpiración, es muy variable. En
condiciones favorables una planta puede transpirar varias veces
su contenido total de agua en pocas horas, lo que significa que
el agua perdida a través de los órganos de
transpiración debe ser reemplazada rápidamente.
En consecuencia existe un movimiento
de agua a través de la planta, inducido principalmente
por la transpiración.

EFECTO DE LA AIREACIÓN DE LAS
RAÍCES EN SU CRECIMIENTO Y ABSORCIÓN DE
AGUA

Ulises Moreno M. (8), manifiesta que la atmósfera que rodea a las raíces
es importante para su crecimiento y para los procesos de
absorción. La aireación influye favorablemente en
la permeabilidad activa, no solamente en relación a los
solutos, sino también en relación al agua,
intensificándose con una buena aireación y una
mayor superficie de absorción.

Müller Ludwing E. (6), afirma que los iones son
transportados al interior de las células
(proceso
irreversible), gracias a la energía proveniente de la
respiración
(aireación).

EFECTO DEL CO2 LIBERADO POR LAS RAÍCES
SOBRE EL AMBIENTE
RADICAL

Müller Ludwing E. (6), menciona que durante el
proceso
respiratorio las raíces absorven oxígeno y liberan anhídrido
carbónico. En contacto con el agua de la solución
del medio, el segundo forma ácido carbónico que
se disocia en parte en iones H+ y HCO3- ó CO3= y que
aumentan constantemente la proporción de H+ en la
solución del medio, se vuelve cada vez más
ácido.

Por otro lado Miller Erston V. (4), asegura que los
iones de H+, son desplazados con mayor dificultad que cualquier
otro catión, excepto el Aluminio, y
que la continua liberación de iones de H+ del
ácido carbónico puede saturar muy pronto el medio
de cultivo si no se toman medidas correctivas.

SOLUCIONES
NUTRITIVAS

Millar Erston V. (4) define a la solución
nutritiva como una mezcla de sales en solución acuosa que
contiene todo los elementos esenciales en concentraciones
adecuadas.

Augusto H. Bejarano Geldees (9), nos dice que las
soluciones nutritivas pueden ser modificadas de acuerdo a los
requerimientos específicos de cada planta, y luego
también menciona que las raíces de plantas
sensibles a la baja tensión de oxígeno
necesitan una aireación continua en la solución.
Conforme avanza el crecimiento de las plantas, el pH inicial
cambia alcanzando valores
incompatibles para un normal crecimiento y desarrollo, por lo que
es necesario renovarlas cada cierto tiempo.

DEMOSTRACIÓN DE LA NECESIDAD DE ALGUNOS
ELEMENTOS PARA EL DESARROLLO DE LAS PLANTAS

Miller Erston V. (4), indica que los elementos
esenciales para la planta son 15; al principio del ciclo
sólo se aceptaban que eran 10 y estos son: Carbono
Hidrógeno, Oxígeno, Fósforo, Potasio,
Nitrógeno, Azufre, Calcio, Fierro y Magnesio; a estos se
les llama elementos mayores (con excepción del Fierro),
por que las plantas los utiliza en cantidades mayores que los 5
elementos menores, incluidos últimamente en la lista, y
estos son: Boro, Cobre,
Manganeso, Molibdeno, Cinc, También llamados
micronutrientes. Sin embargo Müller Ludwing E. (6),
considera al Fierro como un elemento igual que los
macroelementos, ya que la planta necesita una cantidad
relativamente grande o un suministro constante de
ello.

Miller Erston V. (4) nos dice que un elemento es
esencial cuando:

1.- La ausencia del elemento origina
daño o desarrollo anormal, impide que complete el ciclo
vital o causa la muerte de
la planta.

2.- Ningún otro elemento puede
sustituirle.

3.- Al realizar pruebas con
el elemento en gran número de especies de plantas, se
comprueba que en todas son indispensables.

Según Arnon (1951) un elemento es
esencial cuando se demuestra que es un componente normal que
participa en una función
vital de la planta, tal es el caso del Carbono,
Hidrógeno y el Oxígeno, son componentes del
protoplasma y de la pared celular; el Nitrógeno y el
Azufre se encuentran en las proteínas, y el Fósforo forma
parte de los fosfátidos, hexafosfatos, coenzimas, etc;
el Magnesio es indispensable para la clorofila, el calcio en la
laminilla media de la pared celular; el Fierro, Cobre,
Manganeso y Cinc forman parte de las enzimas. Y
hasta entonces no tenían conocimientos suficientes sobre
el Potasio, Boro y Molibdeno, pese a que sabían que eran
esenciales (Bibliografía citada por Miller Erston V.
(4)

PREPARACIÓN Y CONTROL DE
LA SOLUCIÓN NUTRITIVA

Miller Erston V. (4), enumera algunos aspectos
importantes:

1.- La solución debe contener buena
provisión de elementos esenciales.

2.- Todas las soluciones deben tener la misma presión
osmótica. (solución A, solución B,
solución C).

3.- Debe mantener un pH constante
(de preferencia pH 6).

4.- Debe asegurarse que las raíces estén
aireados.

5.- La soluciones deben cambiarse
periódicamente para mantener constante la
concentración.

6.- Si las sales tienden a cristalizar y a "trepar"
por los tallos de la planta, es necesario rociar los tallos de
cuando en cuando con agua.

7.- Si las plantas crecen en líquido en vez de
medio sólido, deben sostenerse con estacas u
tutores.

8.- Otras condiciones para el crecimiento como la
luz y temperatura
deben ser adecuadas.

Ulises Moreno M. (8), da algunas instrucciones para la
preparación de las soluciones nutritivas, tales como
tomar una serie de precauciones para evitar interferencias
debido a las contaminaciones tanto de elementos minerales como
de sustancias orgánicas y microorganismos.
También es preciso tomar en cuenta las condiciones
experimentales y el método. En lo posible se debe
procurar condicionar todo el experimento de tal manera que los
resultados obtenidos representen fielmente el problema de la
nutrición mineral que se investiga y no sea enmascarado
por errores del método usado.

Matlin M.A. (7), decía por entonces que la
mayoría de los aficionados cometen el error de emplear
soluciones demasiado concentradas y el resultado es que las
plantas perecen. Es mejor alimentar las plantas un poco semanal
mente, que poner en los recipientes toda la solución
nutritiva desde el principio. Exceso de nutrición
entorpece el crecimiento de las plantas. También
menciona que al igual que los hombres, cada planta tiene
diferentes apetitos. La mayoría de ellas gustan de los
ácidos,
pero muy pocas toleran soluciones alcalinas, como por ejemplo
las lentejas, frijol, etc. requieren más Calcio que
otras. Para obtener buenos resultados en el cultivo de la
mayoría de las plantas, la temperatura
de la solución no debe fluctuar entre los 18°C a
26°C, y la del invernadero no mayor de 32°C.

CAMBIO DE LA
SOLUCIÓN

Ulises Durany C. (3) menciona que la vida útil
de una solución de nutrientes depende principalmente de
porcentaje de acumulación de los iones extraños
que no son utilizados por las plantas de forma inmediata. Tales
acumulaciones dan como resultado una elevación de la
concentración osmótica de la solución de
nutrientes.

Generalmente nunca debería utilizarse la
solución de nutrientes por un espacio de tres meses sin
que se efectuase un recambio completo de ella, a la vez de
hacer un lavado de los recipientes o del sistema en
general.

DESORDENES
NUTRICIONALES

Resh Howard M. (5), anota que los elementos se agrupan
en aquellos que son móviles, teniendo diferentes grados de
movilidad. Los elementos móviles se translocan desde las
hojas viejas a las regiones de crecimiento (hojas
jóvenes); de ahí que los primeros síntomas
aparecen en las hojas más viejas de las partes más
bajas de las plantas: los elementos móviles son el
Magnesio, Fósforo, Potasio, Cinc y
Nitrógeno.

Cuando ocurre una reducción de los elementos
inmóviles, no hay ninguna translocación de estos a
las regiones de desarrollo de las plantas, sino que permanecen en
la hojas viejas donde fueron originalmente depositados; esto da
como resultado que los síntomas de deficiencia aparecen en
primer lugar en las hojas más jóvenes de la parte
superior de la planta; y estos elementos son el Calcio, Fierro,
Azufre, Boro, Cobre y Manganeso.

EFECTO TÓXICO DE LOS
MICROELEMENTOS

Ulises Moreno M. (8), define a los microelementos y a
los elementos pesados, como relativamente más
tóxicos que los macronutrientes. Las manifestaciones de
toxicidad tienen ciertas características generales aunque hay
pequeñas variaciones específicas en
relación a las plantas.

FENÓMENO DE
ANTAGONISMO

Müller Ludwing E. (6) y Ulises Moreno M. (8),
mencionan que el desarrollo de una planta no es normal a pesar
de que todos los elementos esenciales están disponibles
en cantidades suficientes. Sin causa aparente pueden aparecer
síntomas patológicos muy pronunciados, como
clorosis, defoliación o muerte de la
planta.

El efecto de reducir la toxicidad de un elemento o de
una sal, por la presencia de otro se denomina antagonismo. Casi
todo los elementos son antagónicos entre sí,
existiendo algunos pares de elementos entre los cuales el
antagonismo es especialmente pronunciado, como por ejemplo:
Potasio – Magnesio, Fierro – Manganeso, Boro
– Calcio.

Partes: 1, 2

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