3er Curso Internacional sobre Nutrición de Cultivos



Curso Internacional sobre Nutrición de Cultivos

Hotel Fiesta Americana, Minerva

Guadalajara, Jalisco, México. Del 12 al 14 de octubre de 2017

 

ANTECEDENTES

El curso tiene como objetivo proporcionar a los participantes una serie de conocimientos y herramientas prácticas y teóricas que son necesarias para una mejor comprensión de los conceptos básicos y enfoques en la nutrición mineral de las plantas. El evento contribuirá en gran medida a una mejor comprensión de la absorción nutrimental, distribución de los nutrientes minerales y sus funciones celulares en las plantas. También se discutirá el papel de la nutrición mineral en la mitigación de los efectos perjudiciales causados ​​por factores de estrés ambiental junto con los mecanismos fisiológicos de protección relacionados. Se incluye una conferencia especial para destacar la importancia que tiene la investigación en nutrición vegetal sobre la seguridad alimentaria, y por tanto el bienestar de las poblaciones humanas.

OBJETIVOS

Al finalizar el evento, los asistentes podrán:

a) entender la terminología relacionada con la fertilización-nutricional y mineral común de la planta,

b) analizar y entender los trastornos nutricionales

c) diagnosticar síntomas de deficiencia y toxicidad

d) entender y enfrentar problemas nutricionales complejos bajo condiciones de campo

 

PROFESOR: Dr. Ismail Cakmak

Profesor de Ciencias Biológicas y bioingeniería en la Universidad de Sabanci, Turquía. Recibió su Ph.D. en 1988 en la Universidad de Hohenheim en Stuttgart, Alemania. Es miembro editorial de la revista "Plant and Soil"  (Springer) y revisor de "Frontiers in Plant Nutrition". Editó la sección "Impactos de la Agricultura en la Salud Humana y Nutrición", publicado por la UNESCO.     

Fue miembro del CIMMYT de 2005 a 2007. En 2012 fue elegido como miembro de la Academia Europea de Ciencias. Es un científico muy respetado por sus investigaciones sobre la nutrición mineral de plantas en general y sobre la susceptibilidad de las plantas deficientes en nutrientes a las condiciones de estrés ambiental, en lo particular. El índice de Hirsh (H) es un indicador utilizado para el rendimiento de la investigación científica de un científico determinado; el Dr. Cakmak tiene el más alto a nivel mundial en el área de la nutrición vegetal.

Ha publicado más de 155 artículos en revistas prestigiadas y ha recibido más de 7,900 citas, también ha publicado 8 capítulos de libros. Desde sus estudios de doctorado se convirtió en el alumno prodigio del Dr. Horst Marschner con quien trabajó numerosas investigaciones.

Ha recibido varios galardones, entre ellos:
* El Premio Internacional de Nutrición de Cultivos por la IFA en 2005;

* Medalla Derek Tribe Award (Profesor Emérito Derek Tribe) por la Academia Australiana de Ciencias Tecnológicas e Ingeniería en 2007  
* Premio de Ciencias en 1999 por el Consejo de Investigación Técnica de Turquía.

* Premio “Forster Georg" en 2014, de la Fundación Alexander von Humboldt-Alemania.

 

CONTENIDO DEL CURSO

1) PROPIEDADES PRINCIPALES DE LOS SUELOS, LA CÉLULA Y ESTRUCTURAS  DE LA  PLANTA

Esta presentación ofrecerá una visión general de las propiedades principales de los suelos (por ejemplo textura, pH, relaciones suelo-agua, los organismos del suelo ... ), los roles de los órganos de la planta (semillas, hojas, raíces … ) y las principales funciones de los  orgánulos celulares (paredes celulares, cloroplastos, vacuolas … ) enfocándose a la nutrición mineral de las plantas. El conocimiento proporcionado por esta conferencia será requerido para una mejor  comprensión e interpretación de los diversos aspectos y explicaciones  que se harán en las siguientes presentaciones.

2) ASPECTOS BÁSICOS SOBRE DISPONIBILIDAD DE NUTRIENTES EN LOS SUELOS Y ABSORCIÓN POR LAS RAÍCES A CONDICIONES DE DEFICIENCIA NUTRIMENTAL

Hay varios factores químicos, físicos y biológicos del suelo  que afectan la solubilidad, la movilidad y la absorción nutrimental por las raíces. Estos factores serán revisados ​​y discutidos en esta presentación. Se dará especial atención a los papeles del pH en el  suelo, la materia orgánica, condiciones de inundación, salinidad del suelo y hongos micorrícicos. Además, se hablará sobre los mecanismos de absorción nutrimental pasivos y activos; a través de las raíces y  de tejidos.

Cuando las plantas sufren de deficiencias nutrimentales o toxicidades por iones específicos (tales como toxicidad de Al), se desarrollan diversos mecanismos de adaptación de la raíz, incluyendo cambios en su morfología, liberación de protones y exudación de diversos compuestos orgánicos (tales como ácidos orgánicos). Estos mecanismos de adaptación de la raíz difieren en gran medida entre especies vegetales e incluso entre los cultivares de una misma especie. Se discutirá la relevancia de estas respuestas adaptativas de la raíz para la nutrición mineral. Se darán ejemplos relacionados, principalmente para cultivos con deficiencia de micronutrientes, fósforo y toxicidad por Al intercambiable (suelos ácidos).

3) SINERGISMOS Y ANTAGONISMOS ENTRE NUTRIENTES MINERALES, DURANTE SU ABSORCIÓN RADICULAR Y TRANSPORTE EN LAS PLANTAS

Durante la absorción de los nutrientes en la raíz, las interacciones antagonistas y sinérgicas ocurren muy a menudo. En el caso de las interacciones competitivas / antagónicas, se prestará atención a la interacción entre i) K y Mg, ii) Al y Ca, iii) Al y Mg, iv) NH4 y K y v) entre los micronutrientes. La sinergia entre los nutrientes se produce generalmente entre los nutrientes catiónicos y nutrición de nitrógeno. Estas interacciones competitivas y sinérgicas entre los nutrientes se describirán en esta presentación, dando varios ejemplos prácticos de agricultura, también se discutirá la relevancia de este tema sobre la fertilización mineral de cultivos.

4) TRANSPORTE DE NUTRIENTES POR XILEMA Y FLOEMA,   EL DIAGNÓSTICO E INTERPRETACIÓN DE DEFICIENCIAS NUTRIMENTALES Y TOXICIDADES

Después de su absorción por la raíz, los nutrientes minerales son transportados dentro de las plantas por canales a través del xilema y floema  (tejidos vasculares de las plantas). Esta presentación se centrará principalmente en cómo son transportados los nutrientes minerales en el xilema y floema y qué factores afectan el transporte de dichos nutrientes en esos canales. Los síntomas de deficiencia nutrimental son muy diferentes en función de su movilidad y desplazamiento dentro de las plantas. Los síntomas de deficiencia de nutrientes con movilidad  baja  en el floema, tales como calcio o boro (en la mayoría de los cultivos) se expresan en hojas más jóvenes. En este tema también se darán detalles característicos de los síntomas de deficiencia nutrimental y toxicidad en las plantas; también se proporcionará información necesaria para una mejor interpretación de los resultados de análisis nutrimentales de hojas (análisis de tejido).

5) RELACIONES ENTRE LA NUTRICIÓN MINERAL Y USO DE HERBICIDAS (GLIFOSATO)

Existe enorme evidencia disponible que demuestra que ciertos herbicidas, especialmente glifosato, interfiere con la absorción nutrimental y dispara el transporte de nutrientes minerales (principalmente cationes divalentes como Ca, Mg, Mn, Zn...). En esta presentación, el enfoque principal serán los efectos del glifosato sobre el estado de los nutrientes minerales en la solución del suelo, la absorción por la raíz, la absorción foliar y el transporte dentro de las plantas.

6) LOS ROLES PRINCIPALES DE POTASIO EN EL CRECIMIENTO Y RENDIMIENTO DE LOS CULTIVOS

En esta charla, se describirán y discutirán las principales funciones fisiológicas y bioquímicas del potasio en relación con el crecimiento y rendimiento de los cultivos. Se dará especial atención a las funciones del K en la fotosíntesis, la biosíntesis de proteínas, la activación de enzimas, el transporte de foto-asimilados hacia órganos en crecimiento, régimen hídrico, eficiencia en el uso del agua y la tolerancia a los factores de estrés ambiental.

7) PRINCIPALES  ROLES DEL MAGNESIO EN EL CRECIMIENTO Y RENDIMIENTO DE LOS CULTIVOS

El magnesio tiene diversos efectos particulares sobre el crecimiento y la tolerancia al estrés de las plantas. La formación, translocación y uso de fotoasimilados (carbohidratos) en las plantas está bajo la influencia directa de la nutrición con Mg. Por lo tanto, el crecimiento y desarrollo de los órganos demanda, tales como crecimiento y elongación de la raíz, formación de semillas y el llenado de fruto se ven afectados por la nutrición con Mg. El magnesio también representa una pieza clave en la tolerancia de las plantas a diferentes factores de estrés como la sequía, el calor, excesiva intensidad lumínica y toxicidad por Aluminio en suelos ácidos. Todas estas funciones del Mg se presentarán y discutirán en esta charla.

8) PRINCIPALES ROLES  DEL FÓSFORO Y AZUFRE EN EL CRECIMIENTO Y RENDIMIENTO DE LOS CULTIVOS

El fósforo es un elemento fundamental en los ácidos nucleicos y participa en la elongación y división celular, transferencia y almacenamiento de energía dentro de las plantas y el funcionamiento integral de los componentes celulares tales como las membranas biológicas. El uso de fotoasimilados para el crecimiento de las plantas, es afectado significativamente por la nutrición con P. En las plantas deficientes de fósforo, es típica la acumulación de almidón en las hojas. Hay una gran demanda de P durante las primeras etapas de crecimiento.  La reserva de fósforo en la semilla es factor clave  para un  mejor vigor de las plántulas. La deficiencia de fósforo al final del ciclo de cultivo tiene mucho menos efecto sobre el rendimiento que la deficiencia de P en la etapa temprana de crecimiento. Estos efectos y cambios bajo diferentes condiciones nutrimentales con fósforo serán discutidos en esta presentación.

Al igual que el P, el azufre (S) tiene también papeles críticos en el crecimiento vegetal. El azufre representa un constituyente estructural de varios aminoácidos, proteínas y enzimas. El azufre es también un componente clave de los diversos compuestos protectores o estrés-atenuantes tales como glutatión y fitoquelatinas. Bajo la deficiencia de S, el crecimiento de brotes se ve más reducido que el crecimiento de la raíz. En condiciones de deficiencia de azufre es típico observar un detrimento sustancial y temprano en los niveles de clorofila, disminuye la concentración de proteínas y se acumula gran cantidad de aminoácidos en el tejido vegetal. En las leguminosas, tanto la nodulación como la actividad de la nitrogenasa son muy sensibles a la baja concentración de S. Se hablará a detalle y se discutirá sobre los enunciados comentados.

9) PRINCIPALES ROLES DEL CALCIO EN EL CRECIMIENTO Y RENDIMIENTO DE LOS CULTIVOS

En esta charla se hará hincapié en la importancia del Ca sobre la estabilidad y funcionamiento de las paredes y membranas celulares. El deterioro en la estabilidad estructural de las paredes celulares y las membranas es probablemente el problema fisiológico más importante en los tejidos vegetales Ca-deficientes. Se ha identificado a menudo como una de las principales causas de la alta susceptibilidad de los cultivos a la infección por patógenos, pardeamiento de tejidos y quemaduras de los brotes. La pared celular con enlaces de calcio (por ejemplo pectatos) representa una barrera física contra el ataque patogénico. Debido a la baja movilidad del calcio en el floema, los meristemos y órganos en crecimiento activo como la raíz, brotes y frutos son extremadamente sensibles al bajo suministro de Ca (similar a la deficiencia boro que veremos más adelante). Probablemente, la distribución insuficiente de Ca dentro de las plantas debido a su muy baja movilidad en el floema es la causa principal de la deficiencia de Ca en los cultivos. El calcio es transportado predominantemente en el xilema a través de la corriente de transpiración. Los iones Ca también se requieren específicamente para reconocer, responder y adaptarse a una amplia gama de condiciones de estrés. Los temas resumidos anteriormente serán los principales temas de esta charla.

10) PRINCIPALES ROLES DE LOS MICRONUTRIENTES EN EL CRECIMIENTO Y  RENDIMIENTO DE LOS CULTIVOS

Los micronutrientes como el hierro (Fe), manganeso (Mn), boro (B), zinc (Zn), molibdeno (Mo) y cobre (Cu) son tan importantes como los macronutrientes, pero la cantidad necesaria por las plantas es mucho menor. En esta presentación, se hablará sobre las funciones principales de micronutrientes. En muchos diferentes agroecosistemas, los  micronutrientes son a menudo el factor limitante para el crecimiento, y las deficiencias de micronutrientes a menudo están ocultas. Los micronutrientes juegan un papel importante para mejorar la tolerancia a factores de estrés, tanto abióticos (como la sequía y el estrés por calor) como bióticos (por ejemplo, enfermedades). Los micronutrientes también tienen funciones fundamentales en el crecimiento reproductivo (por ejemplo, en la polinización y formación de semillas). Algunos de los micronutrientes i) son necesarios para la estabilidad de las paredes y membranas celulares (por ejemplo, B, Cu y Zn), ii) actúan como activadores de enzimas, iii) participan en el transporte fotosintético de electrones (por ejemplo, Fe, Cu y Mn) y iv) son necesarios para la desintoxicación de especies altamente reactivas de oxígeno (especialmente Zn, Cu y Mn). Estos temas serán los principales de esta charla.

11) LAS PRINCIPALES FUNCIONES DEL ZINC EN EL CRECIMIENTO Y RENDIMIENTO DE LOS CULTIVOS

Entre los micronutrientes, el Zn tiene determinadas funciones fisiológicas muy particulares en el crecimiento y desarrollo de las plantas. Esta charla destacará estas funciones del Zn en las células vegetales, incluyendo i) integridad estructural y funcional de las membranas ii) la desintoxicación por radicales libres de oxígeno altamente tóxicos en condiciones de estrés, iii) funcionamiento y biosíntesis de proteínas, iv) la expresión genética, v) estabilidad y funcionamiento de numerosas enzimas y vi) polinización y la viabilidad del polen. El número total de proteínas que muestran alta dependencia al Zn es excepcionalmente alta (aprox. 2800 proteínas). Una razón importante para la susceptibilidad de las plantas con deficiencia de Zn a la infección patógena está estrechamente relacionada con el aumento de la exudación de compuestos que contienen carbono por parte de las raíces hacia la rizósfera debido al deterioro de la estabilidad de la membrana. El ácido indolacético (auxina) es una fitohormona requerida para el crecimiento y elongación celular. El zinc es necesario tanto para la biosíntesis de la auxina y también proporciona protección contra la degradación oxidativa de la auxina. Estos temas serán discutidos en detalle, dando ejemplos publicados en la literatura científica.

12) LAS PRINCIPALES FUNCIONES DE BORO EN EL CRECIMIENTO, Y RENDIMIENTO DE LOS CULTIVOS

Cuando las plantas están expuestas a una concentración baja de  B, numerosas funciones y procesos fisiológicos se ven afectados, especialmente la estabilidad y el funcionamiento de las paredes y membranas celulares. En esta presentación se prestará especial atención al papel del B en las paredes y membranas celulares, así como a las alteraciones y deterioros fisiológicos y morfológicos asociados. Debido a las funciones y efectos particulares del B en la funcionalidad de las membranas celulares de la raíz, la absorción de K y también de  P se reduce significativamente en plantas bajo condiciones de deficiencia de B. El segundo  tema de esta charla se centrará en la poca movilidad del B en el floema en la mayoría de las especies cultivadas. El boro no puede ser suficientemente transportado hacia los órganos reproductivos (brotes, botones florales, flores, semillas, etc.) debido a su poca movilidad en el  floema. Es por esto que los órganos reproductores en crecimiento activo están a menudo en riesgo de una deficiencia de B, incluso cuando hay concentraciones foliares altas de B. Resulta evidente que la demanda fisiológica de B es mucho mayor durante la fase de crecimiento reproductivo que durante el crecimiento vegetativo. Se presentarán también otros ejemplos, mostrando mala germinación de semillas y desarrollo anormal de plántulas a partir de semillas que contienen baja concentración de  B.

13) LAS PRINCIPALES FUNCIONES DE NÍQUEL EN EL CRECIMIENTO Y RENDIMIENTO DE LOS CULTIVOS

Esta charla se ocupará de las funciones fisiológicas del Ni y su importancia para el crecimiento y el rendimiento en los cultivos. La primera evidencia clara de una función biológica del níquel (Ni) en las plantas se demostró en 1975; sin embargo, la American Association of Plant Food Control lo reconoció como un nutrimento mineral esencial hasta 2004. La enzima ureasa requiere Niquel por su correcto funcionamiento. Se requiere suficiente níquel para el uso y asimilación de los fertilizantes ureicos, así como para la prevención de una acumulación tóxica de urea en las plantas. La  aplicación foliar de urea fácilmente provoca  quemaduras en hojas, cuando las plantas son deficientes en Ni. Por lo tanto, se requiere una nutrición adecuada de Ni para  una mejor eficiencia en el uso de N y síntesis de proteínas, especialmente en el caso de la nutrición nítrica con urea. Evidencia publicada indica que  la deficiencia de Ni provoca un retraso en la nodulación y reducción en la fijación de N, sugiriendo alta demanda de Ni por las leguminosas. En esta presentación, otro tema importante que se presentará será el papel del Níquel en las semillas para una mejor germinación y vigor de las plántulas tanto en  monocotiledóneas como en dicotiledóneas. El uso de semillas ricas en Ni representa una estrategia práctica y eficaz para mejorar el estado nutricional de Ni en el cultivo. Un tema adicional será el papel del Ni en la mitigación de los daños por glifosato en las plantas. Recientemente, se ha demostrado que la aplicación foliar de Ni es eficaz para aliviar los efectos perjudiciales por deriva de glifosato en las plantas.

14) EL PAPEL DE LA NUTRICIÓN MINERAL EN LA  MITIGACIÓN DE PLAGAS Y  ENFERMEDADES

Los cultivos suelen estar expuestos al ataque de diversas enfermedades y plagas; el control químico (aplicación de plaguicidas) es una práctica agrícola común para el manejo de plagas y enfermedades. Sin embargo, el uso de productos químicos fitosanitarios no siempre es exitoso y sostenible. Se sabe que el estado nutricional de las plantas tiene un efecto sustancial en el grado de infección de la enfermedad y el daño causado por las plagas. En esta presentación, se proporcionarán ejemplos para poner en evidencia la importancia de una nutrición mineral apropiada en la mejora de la tolerancia y / o resistencia contra las enfermedades y ataques de plagas. Por ejemplo, mediante la estabilización y el mantenimiento de la integridad estructural y la rigidez de las paredes celulares, algunos nutrientes tales como boro y calcio contribuyen  significativamente a la inhibición de la penetración y la invasión de patógenos seleccionados. El  estado nutricional las plantas tiene grandes efectos sobre las enfermedades fungosas y bacterianas aéreas y del suelo; así como sobre las plagas; al causar incrementos sustanciales de azúcares solubles y aminoácidos en el tejido foliar (por ejemplo, debido a deficiencias de Mg, S o K; también debido a exceso de N)  y al aumentar la exudación de aquellos compuestos ricos en carbono de las raíces hacia la rizósfera (tales como bajo deficiencia de Ca, Zn o B). Una buena nutrición con silicio (Si) y Mn ofrece también diversas reacciones de defensa a la infección y ataque por plagas. Todo lo anterior será descrito y presentado en esta charla a detalle para demostrar la importancia de una nutrición mineral bien balanceada y adecuada para la mitigación de enfermedades y ataque de plagas.

15) NUTRICIÓN Y NUTRIENTES DE LAS SEMILLAS 

Las reservas nutrimentales de las semillas tienen grandes efectos positivos sobre la germinación, la emergencia de plántulas, la uniformidad en el campo, y por lo tanto el rendimiento final del cultivo. Los beneficios de las semillas más grandes al tener mejor vigor y desarrollo de las plántulas a menudo se atribuyen a una mayor cantidad de nutrientes en las semillas. Se presentarán varios experimentos de campo e invernadero publicados en la literatura científica para demostrar que las plántulas procedentes de semillas con bajas concentraciones de nutrientes minerales (tales como Zn, B, Mn, Ni, Ca o P) tienen mal vigor y poca capacidad para sobrevivir bajo factores de estrés ambientales como la baja temperatura del suelo. Es importante evitar el estrés y deficiencia de nutrientes en las plantas maternas, especialmente durante la etapa de crecimiento reproductivo, no sólo para garantizar un mejor rendimiento, sino también para contribuir a una mayor densidad de nutrientes en las semillas. Por lo tanto, manteniendo una alta concentración de nutrientes disponibles en el suelo y/o en tejido vegetal durante las etapas de crecimiento reproductivo (por ejemplo, mediante la aplicación foliar de determinados nutrientes) podría ser de gran importancia para la cosecha de semillas con una mayor cantidad de nutrientes. Alternativamente, el  recubrimiento de semillas  con nutrientes específicos sería otra opción para mejorar la densidad de nutrientes en las semillas. Una alta cantidad de nutrientes en las semillas se puede considerar como el mejor "fertilizante arrancador".

16) EFECTOS DE LA NUTRICIÓN VEGETAL SOBRE LA NUTRICIÓN HUMANA

La mayor parte de los nutrientes vegetales también son necesarios para una mejor nutrición humana, y tienen diversos efectos positivos sobre la salud humana. Los nutrientes minerales con particular efecto sobre la salud humana incluyen nutrimentos  como zinc, hierro, yodo, selenio, calcio y magnesio. Actualmente, al menos 2 mil millones de personas se ven afectadas por deficiencias de algunos micronutrientes debido a la ingesta alimentaria reducida en los mismos, causando diversas complicaciones de salud, tales como alteraciones en el estado mental, en las funciones cerebrales, en el sistema inmunológico y en el desarrollo físico. Del mismo modo también la ingesta diaria de Mg es reducida en muchos países, causando diversas enfermedades cardio-vasculares. Estos problemas en la calidad nutricional de los productos cosechados se describen y discuten en relación a la fertilización mineral de las plantas y el papel de la industria de los fertilizantes. Además se hablará sobre la importancia de la nutrición mineral en la reducción de la absorción de metales tóxicos tales como cadmio (mediante zinc) y la acumulación de nitratos en las hortalizas, la formación de compuestos cancerígenos y neurotóxicos tales como la formación de acrilamida (debido a la deficiencia de S o exceso de aplicaciones nitrogenadas).

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