Cómo maximizar la absorción de nutrientes
Lo que sucede en el sistema de raíces a menudo se pasa por alto, no se puede observar o medir fácilmente y, como resultado, maximizar la absorción de nutrientes es algo en lo que muchos productores no piensan mucho. Sin embargo, la absorción de nutrientes impulsa el crecimiento y el desarrollo y está influenciada por una gran cantidad de factores, no solo por los que se encuentran en la zona de la raíz. Aunque la absorción de nutrientes en el suelo y en hidroponía sigue procesos similares, lo que difiere es el volumen de la zona radicular y el entorno general. En el suelo, las raíces son en gran parte libres para expandirse y explorar un volumen potencialmente ilimitado, mientras que en hidroponía, las zonas de raíces están severamente restringidas y el agua y los nutrientes se suministran y reponen continuamente o a intervalos frecuentes. Esto ejerce una presión considerable sobre el manejo limitado de la zona de la raíz y la baja capacidad de amortiguación en hidroponía para proporcionar las condiciones ideales necesarias para la máxima absorción de nutrientes.
El proceso de absorción de iones de nutrientes
Los nutrientes pueden llegar al sistema radicular difundiéndose a través del sustrato debido a un gradiente de concentración, siendo transportados pasivamente a través de la solución nutritiva directamente a la superficie de la raíz, o por las raíces que crecen hacia ellas.
A medida que el sistema de raíces absorbe iones de nutrientes, la concentración de un elemento en particular comienza a disminuir en la superficie de absorción de la raíz. Esto crea un gradiente de concentración entre el sistema radicular y el entorno radicular, lo que a su vez hace que los elementos minerales se difundan hacia la superficie radicular. En hidroponía, podemos acelerar este proceso llevando regularmente nutrientes a la superficie de la raíz a través del riego frecuente o usando sistemas de cultivo en solución, donde el nutriente pasa continuamente a través del sistema de raíces. Sin embargo, existe una compensación en los sistemas basados en sustratos; aumentar la tasa de frecuencia de riego para reponer los niveles de nutrientes alrededor de las raíces no debe saturar demasiado el medio ya que esto reduce el oxígeno necesario para la salud de las raíces y la rápida absorción de nutrientes. En hidroponía, aunque los nutrientes a menudo llegan directamente a la superficie de la raíz a través del riego, las raíces aún se expanden a través del sustrato para tener más acceso a la humedad y los elementos nutritivos contenidos en el medio, particularmente en la base de los contenedores de cultivo donde se drena la solución de nutrientes. o mantenerse en reserva.
Los iones de nutrientes son absorbidos por las raíces principalmente en las regiones que contienen pelos radiculares; sin embargo, algunas regiones de raíces más viejas también pueden absorber nutrientes. Una vez que las raíces han absorbido los iones, pueden moverse entre las células transportadas en el flujo de agua, ya sea por difusión a través del espacio extracelular de la pared celular o a través del citoplasma. Los iones son captados por las células de la raíz por transporte activo o pasivo. El transporte pasivo favorece los gradientes de potencial electroquímico, mientras que el transporte activo requiere un aporte de energía.
Una vez dentro de la planta, los elementos minerales y el agua en la que son transportados son transportados dentro del sistema vascular de los vasos del xilema y el floema. El transporte de larga distancia alrededor de la planta y de las raíces a los brotes ocurre principalmente en los vasos del xilema, sin embargo, los elementos pueden transferirse del xilema al floema mediante un proceso activo para permitir su distribución en diferentes tejidos. El transporte de elementos minerales en el xilema es impulsado por la presión de las raíces y la pérdida de agua a través de la transpiración del follaje de las plantas. Durante el día, cuando los estomas están abiertos y se está produciendo la transpiración, esto hace que el xilema transporte iones nutrientes desde la raíz hasta el brote. Por la noche este proceso se controla mediante la presión de las raíces. Por lo tanto, cualquier factor ambiental que afecte la presión de la raíz y las tasas de transpiración, a su vez, afectará el transporte de nutrientes en los vasos del xilema. Estos factores son amplios e incluyen humedad, niveles de luz, temperatura, niveles de humedad y CO2.
Tamaño y salud de la raíz
El tamaño del sistema de raíces determina el área de superficie de la raíz disponible para la absorción de iones de nutrientes, y cualquier factor como Pythium u otros patógenos de raíces que dañen o restrinjan excesivamente el crecimiento de las raíces limitará la absorción de nutrientes. En tales casos, las deficiencias de nutrientes minerales a menudo se observan en las hojas debido a la falta de células funcionales de la raíz, lo que significa que la planta no puede absorber suficientes nutrientes a pesar de que se le suministra regularmente una solución de nutrientes totalmente equilibrada. Para altas tasas de absorción de nutrientes, el sistema de raíces requiere no solo una falta regular de nutrientes esenciales, sino también suficiente humedad y oxígeno para una función saludable de las raíces. La humedad se suministra a través de la solución nutritiva y se mantiene suficiente oxígeno para la respiración de las raíces a través del espacio poroso oxigenado en los sustratos y oxígeno disuelto en la solución nutritiva y el que se difunde en el agua alrededor de las raíces. Un sustrato bien oxigenado o la atención para mantener los niveles de oxígeno disuelto en el cultivo de la solución, combinados con la prevención del riego excesivo y la saturación de la zona de la raíz, pueden garantizar que haya suficiente oxígeno disponible para la salud de la raíz y la máxima absorción de iones.
Luz, temperatura y humedad
La duración y la intensidad de los niveles de luz también impulsan la absorción de nutrientes en hidroponía. La luz controla la apertura de los estomas en la superficie de la hoja y esto determina la tasa de transpiración que afecta la absorción pasiva, el transporte y la distribución de iones minerales.
La poca luz puede convertirse en un factor importante para limitar la tasa de absorción y transporte de nutrientes dentro de la planta. La luz alta no solo estimula la demanda y absorción de nutrientes de las plantas, sino que también produce la energía necesaria para la respiración de las raíces y la absorción activa. Por estas razones, los cultivadores hidropónicos en climas de mucha luz o bajo niveles de luz de verano ajustan sus formulaciones de nutrientes para permitir mayores tasas de absorción de ciertos elementos. Muchos cultivos se benefician del ajuste de las proporciones de nutrientes y la CE bajo diferentes condiciones de luz y el funcionamiento de las formaciones de verano o invierno es una práctica estándar en la producción hidropónica comercial.
La temperatura de la zona de la raíz también influye en la absorción de minerales a través de sus efectos sobre la tasa de respiración de la raíz, la presión de la raíz y el crecimiento de la raíz. Elevar la temperatura de la zona de la raíz aumenta la respiración de la raíz y produce más energía para el crecimiento de la raíz y la absorción de iones activos, hasta el punto en que las temperaturas se vuelven demasiado altas y dañan las células de la planta. Se ha demostrado que elevar la temperatura de la raíz a niveles óptimos de 24 °C aumenta la cantidad de P, K, Mg, Ca, Fe y Mn en los tomates hidropónicos. Uno de los problemas más comunes relacionados con la temperatura para algunas plantas es el efecto de condiciones subóptimas en la zona de la raíz que restringen la absorción de hierro e inducen clorosis férrica. Este tipo de clorosis férrica generalmente se resuelve cuando las temperaturas aumentan en primavera.
Los niveles de humedad, como la temperatura y la luz, influyen en la tasa de transpiración, la posterior absorción de nutrientes y el transporte a través de la planta. La alta humedad reduce el déficit de presión de vapor del aire alrededor de los estomas y retarda la transpiración, lo que a su vez restringe la absorción y el transporte de nutrientes desde las raíces hasta los brotes. La absorción y el transporte de calcio a las puntas de las hojas y las puntas jóvenes en desarrollo están particularmente restringidos por la falta de transpiración. A menudo, el resultado son trastornos como la pudrición de las puntas de las flores y las quemaduras de las puntas. La transpiración se puede promover usando buenas tasas de ventilación y circulación de aire a través de la superficie de la hoja. Los ventiladores de flujo de aire horizontales (HAF) colocados correctamente en un cultivo hidropónico pueden ayudar a eliminar la capa límite de aire que se forma cerca de la superficie de la hoja, eliminando el exceso de humedad y estimulando la fotosíntesis y la transpiración. Esto, a su vez, promueve el transporte de nutrientes y la absorción de iones del sistema radicular.
Conductividad eléctrica (CE) y pH
La conductividad eléctrica (CE) y el pH son los factores más conocidos que influyen en la absorción de nutrientes en hidroponía. El pH afecta la disponibilidad de muchos iones para la absorción. La mayoría de los sistemas hidropónicos tienden a aumentar naturalmente el pH con el tiempo y esto puede reducir la disponibilidad de algunos elementos si no se controla. En general, se recomienda que el pH en los sistemas hidropónicos se mantenga en el rango de 5,6 a 6,2, que es ideal para la mayoría de los elementos. Los niveles de EC también son importantes. La concentración de cada elemento no solo debe ser suficiente para satisfacer la demanda de la planta y no volverse deficiente en la zona de la raíz, sino que los niveles de EC demasiado altos pueden inducir daños por salinidad y restringir la absorción por el sistema de raíces.
Microorganismos benéficos
Algunos estudios han demostrado que las rizobacterias promotoras del crecimiento pueden proporcionar un impulso directo al crecimiento de las plantas al suministrar a los cultivos nitrógeno fijo, fitohormonas, hierro secuestrado por sideróforos bacterianos y fosfato soluble. Sin embargo, es probable que la mayoría de las bacterias asociadas a las raíces que desempeñan un papel beneficioso en el crecimiento de las plantas hidropónicas lo hagan al producir la hormona vegetal auxina como ácido indol-3-acético (IAA). Los estudios han demostrado que la inoculación de sistemas hidropónicos y diferentes especies de plantas con estas bacterias conduce a un mayor crecimiento de las raíces y una mejor formación de raíces laterales y pelos radiculares, lo que puede atribuirse, al menos parcialmente, a la IAA bacteriana. Esto se traduce en una mayor tolerancia al estrés de las plantas y una mejor capacidad para absorber agua y nutrientes.
Si bien las bacterias beneficiosas pueden ayudar con la absorción de nutrientes, no necesariamente deben introducirse artificialmente en un sistema. Si bien un nuevo sistema hidropónico puede comenzar con muy poca vida microbiana, una vez que la humedad y una fuente de carbono orgánico (plantas) están presentes, la inoculación comienza de forma natural. La microflora se desarrolla rápidamente después de plantar un cultivo en un sistema hidropónico y consume exudados vegetales, compuestos en la solución nutritiva y materiales vegetales muertos con la composición de microespecies afectadas por factores ambientales y la fuente de nutrientes. En la mayoría de los sistemas hidropónicos, las especies de microflora residentes beneficiosas que se encuentran con mayor frecuencia son Bacillus spp. Gliocladium spp, Trichoderma spp y Pseudomonas spp.
La absorción de la nutrición en hidroponía es impulsada y promovida por muchos factores que están bajo nuestro control: la optimización de las formulaciones de nutrientes, los niveles de EC y pH, las temperaturas de la zona de la raíz, el oxígeno y los niveles de humedad alrededor de las raíces juegan un papel importante en la maximización de la absorción de nutrientes. El ambiente aéreo de la planta también juega un papel con la humedad, la temperatura, la luz y la transpiración, todo lo cual estimula la absorción de minerales de la raíz cuando se controla en los niveles correctos para el cultivo que se está cultivando.
Mantener un sistema radicular sano con el uso de bacterias beneficiosas es un área más reciente de promoción de la absorción de nutrientes que se ha mostrado muy prometedora para los cultivadores hidropónicos y que también vale la pena investigar.
Buenos cultivos ;)
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