Absorción de agua y nutrientes en plantas
El crecimiento de las plantas depende de dos procesos vitales: la absorción y movimiento de agua y nutrientes desde las raíces hasta los brotes, y la fabricación de azúcares a través de la fotosíntesis en el follaje. Sin embargo, son los vasos internos y las arterias de las plantas los que transportan estas materias primas esenciales donde se necesitan para el crecimiento. Aunque tenemos una bomba metabólicamente activa en forma de corazón para bombear líquido a través del sistema circulatorio, las plantas requieren un sistema diferente para transportar el agua y los compuestos que transporta en el sistema vascular.
Los sistemas hidropónicos responden a la sed de agua de una planta de manera más efectiva que la mayoría de los suelos, siempre que la estructura física del sustrato de cultivo sea óptima y el riego esté bien administrado. Esta es una de las principales ventajas de la hidroponía, ya que un abundante suministro de agua que puede satisfacer las necesidades de las plantas bajo las estresantes condiciones de altas temperaturas y baja humedad mejora significativamente el crecimiento y los rendimientos. Gran parte de la absorción de agua por las plantas hidropónicas se pierde por los estomas en el proceso de transpiración, y solo alrededor del 5% de toda el agua finalmente se incorpora al tejido vegetal. Esto puede significar que una planta grande y madura en condiciones de alta demanda de evaporación puede requerir más de un litro de agua por día y, en algunos casos, transportarla por muchos pies de tallo hasta los puntos de crecimiento y el dosel.
El mecanismo para realizar el transporte de agua dentro de los recipientes de la planta se llama mecanismo de cohesión-tensión y depende de las fuerzas generadas por los enlaces de hidrógeno que hacen que el agua gire en sí misma. Los enlaces de hidrógeno y la cohesión creados entre las moléculas de agua permiten que las columnas de agua desde las hojas hasta las raíces existan bajo una tensión sustancial y esto es lo que permite el movimiento del agua dentro de la planta sin ningún mecanismo de bombeo activo. La tensión en esta columna se crea por una presión negativa generada por la evaporación del agua del follaje (es decir, la transpiración). A medida que se pierde agua de las hojas, la tensión superficial tira de las moléculas de agua para reemplazar las perdidas y la fuerza se transmite a lo largo de la columna de agua continua hasta las raíces, donde el agua se absorbe del sustrato en crecimiento. Dado que el agua es necesaria para la fotosíntesis, el crecimiento y la expansión celular y una amplia gama de reacciones bioquímicas, el mantenimiento y el movimiento de esta columna de agua dentro de la planta es un proceso vital. Si bien esto puede parecer un mecanismo automático, los factores que impulsan o restringen la sudoración influyen directamente en la absorción de agua y la entrega de los compuestos y nutrientes que transporta. La transpiración es esencial para la absorción de agua y el crecimiento de las plantas, y este es un proceso sobre el que tenemos cierto control.
Tipburn es el resultado de un problema con el transporte de calcio que se mueve dentro del flujo de transpiración en el xilema desde las raíces hasta las puntas de las hojas
Los productores conocen desde hace mucho tiempo los efectos beneficiosos de la transpiración al permitir que la planta se enfríe, manteniendo así los estomas abiertos para la absorción de CO2 para que la fotosíntesis continúe. Sin embargo, la transpiración también es esencial para varios otros factores, como mantener la vitalidad de la planta y permitir que el calcio, que se mueve en la corriente de transpiración, se deposite en las nuevas células, evitando así ciertas alteraciones fisiológicas, como quemaduras en las puntas y podredumbre. el final de la flor. Al manipular el entorno de crecimiento de la planta a través del calentamiento, el enfriamiento, el control de la humedad y la tasa de flujo de aire, dirigimos directamente la transpiración y el movimiento del agua desde las raíces hasta las hojas dentro de los vasos del xilema. Cuando la sudoración no ocurre o es muy limitada, la presión osmótica puede regular el movimiento del agua en las células de la raíz; esto se ve comúnmente como presión de la raíz y puede causar que se formen gotas de agua en los márgenes de las hojas bajo ciertas condiciones. La presión de la raíz generalmente no se ve en las hojas que transpiran rápidamente. Los factores que pueden reducir la absorción y el movimiento de agua dentro de las plantas incluyen aquellos que pueden dañar los vasos del xilema o las células de la raíz a través de las cuales pasa el agua. Estos son típicamente patógenos como Pythium, Fusarium, marchitez bacteriana y muchos otros que no solo dañan y destruyen las células de la raíz, sino también el tejido vascular dentro de la planta que forma el sistema de transporte. Otras condiciones, como la sequía y las heladas, pueden provocar una rotura de gas o burbujas en la columna de agua; en casos severos esto limita la fotosíntesis y, prolongado, puede resultar en marchitez permanente y muerte.
Absorción y movimiento de nutrientes
El movimiento de nutrientes a través de las plantas comienza con los iones que se disuelven en el agua alrededor del sistema radicular. A partir de ahí, los pelos de las raíces absorben estos solutos a través de los elementos traqueales y vasculares del sistema vascular (vasos del xilema) y los transportan a grandes distancias hacia arriba, donde se liberan en el interior de la hoja o del tejido del fruto. La captación de nutrientes se puede realizar de dos formas distintas, siendo la absorción activa y la pasiva. La absorción activa de iones de nutrientes requiere una fuente de energía, los iones se mueven desde el espacio exterior de las células de la raíz al espacio interior contra un gradiente de concentración. La energía necesaria para ello se obtiene del metabolismo celular y se almacena como ATP. La absorción pasiva es donde los iones de nutrientes fluyen sin ninguna necesidad directa de energía. Se trata de difusión o movimiento a través de una membrana desde un lado de mayor concentración (la solución de agua del suelo) a un lado de menor concentración (dentro de las células de la raíz).
La estructura física del sustrato de cultivo y el control del riego son aspectos importantes de la absorción de agua y nutrientes
La absorción de nutrientes por el sistema de raíces y el movimiento a través de las vías de las plantas también depende de varios otros factores: se necesita oxígeno para las altas tasas de respiración de las células de la raíz que pueden ocurrir en condiciones de crecimiento calientes, creando la energía para la absorción activa de iones de nutrientes. Las condiciones de pH de la zona de la raíz determinan la disponibilidad de ciertos iones para la absorción y el estrés hídrico o la CE alta puede restringir severamente la absorción de algunos elementos. La temperatura juega un papel en la absorción de nutrientes y esto puede diferir considerablemente con las especies de plantas. Las interacciones de nutrientes pueden jugar un papel en la disponibilidad para la absorción de ciertos iones y puede ocurrir competencia por la absorción en la medida en que se induzcan deficiencias. Otro factor que puede influir en la absorción y el movimiento de nutrientes son las asociaciones simbióticas con microorganismos. Si bien estas interacciones se han considerado en gran parte basadas en el suelo, existe una fuerte evidencia de que estas asociaciones beneficiosas también son importantes para los cultivos sin suelo. Es posible que hasta el 80 por ciento de todas las plantas establezcan algún tipo de simbiosis micorrízica que ayude en la absorción de nutrientes. Las micorrizas son hongos de varias clases diferentes que tienen varios métodos para colonizar las células de las raíces de las plantas y ayudar en el movimiento de nutrientes a las raíces. Uno de los más comunes son los hongos micorrízicos arbusculares, que penetran en la epidermis de la raíz de la planta y extienden las hifas hacia el sustrato de crecimiento, aumentando así la superficie de absorción de la raíz. Los microorganismos de varias otras especies también pueden desempeñar un papel en la absorción de nutrientes, lo que no debe pasarse por alto en los sistemas hidropónicos, a pesar de la naturaleza abundante de los elementos proporcionados a través de una solución de nutrientes completa y equilibrada.
Dentro de la planta, algunos nutrientes también se pueden eliminar y volver a movilizar de los tejidos más viejos (como las hojas inferiores) a otras partes donde se necesitan para el crecimiento y el desarrollo. Solo se pueden movilizar unos pocos elementos nutritivos, que son N, P, K, Mg, Cl, Zn, Mo, y en situaciones en las que esto ocurre, los síntomas de deficiencia se observarán primero en el follaje más viejo. Bajo producción hidropónica con abundante carencia de iones, la movilización de nutrientes del tejido viejo al joven puede no parecer necesaria, sin embargo, se da competencia entre algunos elementos y factores que pueden restringir la absorción en la zona radicular. Los más comúnmente observados son la deficiencia inducida por magnesio en las hojas de tomate más viejas, causada por altas tasas de absorción de potasio en la zona de la raíz. Dentro de la planta, los nutrientes se mueven dentro de los vasos del xilema y el floema, siendo N, P y K móviles en el floema, mientras que el Ca solo se mueve dentro de los vasos del xilema transportados por el flujo de transpiración.
Resumen para productores
Para maximizar la absorción de agua y nutrientes y el transporte eficiente dentro de una planta hidropónica, hay dos zonas principales que deben controlarse. En primer lugar, la zona de la raíz, donde el acceso a suficiente humedad y oxígeno garantizará en todo momento un sistema radicular saludable con muchos pelos finos y una gran superficie de absorción. Esto significa seleccionar un sustrato de cultivo hidropónico adecuado que pueda contener suficiente humedad, pero que al mismo tiempo tenga suficiente porosidad para proporcionar oxigenación. En el cultivo en solución, mantener las tasas de oxígeno disuelto en la zona de la raíz se vuelve aún más esencial, particularmente a medida que aumentan las temperaturas y hay menos oxígeno disponible para la absorción de la raíz. En segundo lugar, el movimiento ascendente de agua y solutos a áreas de crecimiento celular activo a través del sistema vascular. Esto se debe en gran parte a la transpiración y mantener un buen flujo de aire sobre la superficie de las hojas es un componente vital para mantener las plantas hidratadas y en crecimiento activo. El uso de ventiladores de flujo de aire horizontal y control de ventilación en invernaderos y otras áreas de cultivo es una parte vital de este proceso en plantaciones hidropónicas. También es importante el control de la humedad para facilitar una buena tasa de sudoración. O déficit de humidade ou pressão de vapor deve ser mantido dentro de uma faixa ideal que promova uma boa taxa de transpiração, mas não cause perda de água por evaporação tão rápida que a planta não consiga se repor e transportar água rápido o suficiente das raízes para las hojas.
Las interacciones más complejas implican controlar el pH, la CE y las proporciones de nutrientes y el equilibrio dentro de la zona de la raíz para garantizar que no restrinjan la absorción de ciertos elementos y el uso potencial de micorrizas y otros inoculantes para ayudar a la absorción de nutrientes.
Buenos cultivos ;)
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