30/07/2012 1 Ing. Agr. Franklin Cárdenas Profesor UTB 2012 UNIVERSIDAD TÉCNICA DE BABAHOYO FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS ESCUELA DE INGENIERÍA AGRONÓMICA Incidencia del cambio climático en los niveles de estrés en las plantas Temperaturas media a nivel de la línea ecuatorial 0,6 o C 10 h a 16 h Ambiente Base Morfológica Interna y externa Manifestaciones bioquímicas • Transpiración • Respiración • Asimilación Fotosintética. Influencia + y - Potencial genético INFLUENCIA DEL AMBIENTE SOBRE LA ADAPTABILIDAD DE LAS PLANTAS
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30/07/2012
1
Ing. Agr. Franklin Cárdenas
Profesor UTB
2012
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE BABAHOYO
FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS
ESCUELA DE INGENIERÍA AGRONÓMICA
Incidencia del cambio
climático en los
niveles de estrés en
las plantas
Temperaturas media a nivel de la línea ecuatorial
0,6 oC
10 h a 16 h
Ambiente
Base
Morfológica
Interna y externa
Manifestaciones
bioquímicas
• Transpiración
• Respiración
• Asimilación Fotosintética.
Influencia
+ y -
Potencial
genético
INFLUENCIA DEL AMBIENTE SOBRE LA ADAPTABILIDAD DE LAS
Temperatura H2O Factor químico Factor mecánico exceso de calor sequía sales(exceso/defecto) viento
exceso de frío inundación metales pesados rayos
pH fuego
contaminación atm.(SO2) nieve
xenobióticos
Factores generales que inducen stress en las plantas y sus interrelaciones Son principalmente factores no biológicos,aunque existen tb factores biológicos que producen stress, por ej.: factores mecánicos.
Todos estos factores pueden influir entre sí, afectando a la resistencia de la planta, así, por ejemplo una planta con estrés
hídrico será más sensible a variaciones de Tª, una planta estresada por contaminación atmosférica es más fácilmente infectada por parásitos.
Las plantas no se encuentran sometidas a un solo factor que les provoque estrés sino a un conjunto diverso de factores que actúan sobre ella a la vez.
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Reacciones ante un factor estresante
¿Cómo reacciona una especie determinada a un factor estresante? Por lo general, se producen dos tipos de respuestas:
1. Deformación elástica, por ejemplo efecto del frío temporal.
2. Deformación plástica, por ejemplo daños irreversibles por el frío o radiación.
Respuesta de los organismos al estrés en función del tiempo:
Tenemos que tener presente el tiempo. No es lo mismo un estres aplicado durante un corto período de tiempo que un stress prolongado de días, meses ó años.
ESTRÉS POR EXCESO DE LUZ
EXCESO DE LUMINOSIDAD
• Se le atribuye al “quemado del sol” en zonas altas donde el cielo es mas limpio y la radiación es mas fuerte.
• Cuando la irradiación es elevada, la concentración de CO2 puede disminuir rápidamente hasta concentraciones que
limiten la fotosíntesis y el crecimiento.
• Una luz de intensidad excesiva podría destruir la clorofila. Las
variaciones de temperatura provocan cambios en la velocidad de la reacción.
ESTRÉS POR ALTAS TEMPERATURAS
La temperatura es el mayor factor en el control de la tasa de crecimiento y la adaptación de los cultivos. Cada cultivo tiene su
temperatura óptima para el crecimiento, y un máximo y un mínimo para desarrollarse normalmente y sobrevivir. Las
variedades de un cultivo pueden tener diferentes tolerancias a la temperatura.
Ejemplo:
Las solanáceas son plantas termoperiódicas, creciendo mejor
con temperatura variable que constante que varía con la edad de la planta. Diferencias térmicas noche/día de 6 a 7ºC son
óptimas.
Durante la floración la temperatura óptima es de 22 ºC, para
un buen cuajado. Temperaturas inferiores a 10ºC plantean problemas de fecundación.
Temperaturas diurnas de 21 a 27ºC (según radiación) y nocturnas de 12-15ºC han sido consideradas más adecuadas.
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Diferencias térmicas noche/día de 24ºC
La velocidad de elongación del tallo
aumenta generalmente
con la temperatura, dando lugar a tallos más
delgados con una mayor proporción de tejido
parenquimático y de agua.
Temperaturas superiores a 35ºC se producen una serie de modificaciones en las funciones,
que pueden llegar a impedir la fotosíntesis y a
desorganizar los sistemas enzimáticos necesarios para el
desarrollo de la vida de la
planta.
CUAJADO DE FRUTO
Fertilidad de los óvulos: • La fertilidad de los óvulos se
reduce considerablemente cuando se superan temperaturas
sobre 40 ºC al menos dos días sucesivos, afectando los botones florales y por ende el cuajado de
los frutos.
Fertilidad del polen:
• Las altas temperaturas, superiores a 35 ºC, afectan a la
fertilidad del polen.
• De igual forma, la cantidad de polen producido se reduce.
Transferencia del polen: Las consecuencias que las altas
temperaturas producen en la floración:
• Mal formación de las anteras por los
cual existe una separación del estilo dificultando con ello la polinización
del estigma.
• Exención estigmática, lo que
producirá fallos en el cuajado del fruto por dificultad del polen para
alcanzar el estigma.
• = Reducción en el numero máximo de frutos x disminución del numero de
flores.
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• El proceso de germinación del
polen se reducirá sensiblemente
en aquellos casos que se superen los 37ºC.
• En variantes de temperaturas
comprendidas entre 10 y 35ºC,
el tubo polínico crecerá mas rápidamente que cuando se
sobrepasa esta temperatura.
Germinación del polen y crecimiento del tubo polínico: ENFERMEDADES BIÓTICAS FAVORECIDAS POR
ALTAS TEMPERATURAS.
Fusarium oxysporum Ralstonia solanacearum
DEFICIENCIAS POR ALTAS TEMPERATURAS
BORO POTASIO NITRÓGENO
Síntesis de proteínas +++
Síntesis de ácidos nucleicos +++ ADN ARN
Síntesis carbohidratos +++
Síntesis aminoácidos +
Regulación de crecimiento ++++ Auxinas
Reproducción celular ++++
Calidad cosecha ++++++
Metabolismo carbohidratos +++ Glucolisis
Regulación de maduración ++
Fecundación +++
Desarrollo radicular ++
Utilización Ca-P-Mg ++
Regulación de agua +
Activación enzimática +
Resistencia tejidos ++
Protección contra enfermedades ++
Regulación de respiración +
Fotosíntesis +
Síntesis de clorofila +
Metabolismo de fosforo +
FUNCIONES AFECTADAS POR DEFICIENCIA DE (N-B-K) Y (Ca-P-Mg)
Ca - Calcio P- Fosforo Mg - Magnesio
Paliativos del estrés por altas temperaturas:
• En invernaderos tratar de que las temperaturas sean inferiores a 30
⁰C que no afecten en la menor medida de lo posible a las distintas
fases de dicho cuajado.
• Corregir deficiencias que se manifiesten por altas temperaturas como
Este estrés se genera cuando las necesidades de agua, bien en forma de lluvia
o de riego, no son correspondidas. será entonces cuando las plantas reacciona
al déficit hídrico cerrando los estomas y así evitando la transpiración, pero si
este síntoma se va a prolongar un cierto tiempo, la planta deberá llevar a cabo
la transpiración, para lo cual reaccionara acumulando solutos y reduciendo el
tamaño de sus células para disminuir el potencial hídrico y seguir absorbiendo
agua que le permita abrir parcialmente los estomas y continuar realizando sus
funciones vitales.
FASE I: ETAPA INICIAL ESTABLECIMIENTO EN
VIVERO
FASE II: PERIODO VEGETATIVO DESARROLLO
FASE III: MEDIADOS DEL PERIODO A
FLORACIÓN
FASE IV: INICIO DE MADURACIÓN Y
COSECHA
FASE V: RECOLECCIÓN DE LA COSECHA
Series1 0,45 0,75 1,15 0,95 0,6
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
L/d
ía /
m2
Kc Tomate de mesa
Estrés hídrico
• Los requerimientos son mucho mayores en suelos infértiles que en suelos fértiles.
• El déficit de agua en las plantas acompaña las sequías.
• También ocurre por transpiración excesiva o cuando la absorción está limitada por exceso de sales en la solución del suelo o daño en
las raíces.
Estrés hídrico
Daños
• El déficit hídrico limita el crecimiento en forma indirecta, por
interferencia con los procesos fisiológicos (fotosíntesis, metabolismo del nitrógeno, absorción de sales minerales y
translocación)
• En forma directa, el déficit hídrico reduce la turgencia de las
células, afecta el alargamiento celular y otros procesos directamente involucrados en el crecimiento.
• El déficit hídrico afecta: el crecimiento de las plantas, la
expansión de las hojas, el crecimiento cambial, la
producción su peso específico de la producción y el
crecimiento de las raíces.
• La resistencia al ataque de algunos insectos se reduce
en condiciones de estrés hídrico (las altas presiones de
oleoresinas que ocurren sin estrés hídrico evitan la invasión
por plagas)
• Los ataques por estos insectos son más severos en años secos
que en años con ligero estrés hídrico.
• Asímismo desciende la síntesis proteica es decir disminuyen
los enzimas como la nitrato reductasa pero se da un
aumento de ácido abcísico (ABA), que actúa en la
apertura/cierre de los estomas, y así la planta ahorrará más
agua, por esto se da una disminución en la apertura
estomática, por lo que la planta tendrá dificultad para captar el
CO2 disminuyendo la fotosíntesis.
• La abcisión de las hojas es también promovida por el estrés
hídrico. El proceso de abcisión es un mecanismo de
adaptación ya que reduce la superfície de absorción
para mantener el agua de reserva. En déficit hídrico las
sales son transportadas de las hojas al bulbo por eso quedan
las hojas secas. Cuando vuelve a haber agua se recupera la
planta a partir del agua acumulada en el bulbo radicular.
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1. K (Potasio), que fácilmente es limitante en sequía y actúa como
catión, no forma parte de compuestos orgánicos, pero actúa en
procesos osmóticos. Si hay déficit de K habrá dificultad en adaptar la
apertura estomática con estas condiciones.
• Muchas de las sales minerales se mueven hacia la raíz por flujo en
masa con el agua; si no hay suficiente agua, que se mueve hacia
la raíz y arrastra a estos iones, su transporte se verá afectado,
sobretodo:
1. P (Fosforo), que actúa en procesos energéticos y de síntesis proteica
en la planta.
Desarrollo del sistema radicular
El sistema radicular de una planta va a
depender del numero de extracciones de agua del suelo que realice.
Normalmente las plantas reaccionan al
posible estrés hídrico que puedan tener aumentando la relación (Raíz/Parte Aérea) ya que es mediante esta por la que podrán
captar los nutrientes.
Un buen sistema radicular influirá en la
mayor o menor capacidad de extraer agua del suelo en condiciones de estrés
hídrico, que podrá variar hasta en un 20%.
Crecimiento del fruto: El crecimiento del fruto bajo condiciones
hídricas esta mas afectado en la fase de división celular activa que se da en
los primeros 10 días posteriores al
cuajado y seguido entre los 10 y los 40 días aproximadamente.
El tamaño del fruto disminuye
Calidad del fruto:
Cuando en el suelo las condiciones hídricas son
insuficientes para el cultivo, el fruto generado por éste
posee menos agua acumulada por lo que tendrán menor peso y
rajaduras.
ENFERMEDADES BIÓTICAS FAVORECIDAS POR BAJA HUMEDAD.
Baja humedad (50-70%) son más severo los oidios.
DEFICIENCIAS OCASIONADAS POR FALTA DE AGUA
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Blotchy ripening.
Paliativos del estrés hídrico: Si en nuestro cultivo de tomate se presenta una situación con escasez de agua, lo más conveniente será: Estimular un sistema radicular importante para que posteriormente pueda obtener agua
por sí solo.
Disminuir los riegos aportados en aquellas épocas en las que su ausencia sea menos dañina para la planta.
Trasplantar la plantita cuando el suelo se encuentra a capacidad y aportando un riego adicional, y a partir de ahí, que es cuando la planta presenta necesidades menores, se dejara de regar para forzarla a crear un sistema radicular potente y en profundidad.
Manejar adecuadamente la distancia de las líneas de riego con relación al crecimiento vegetativo y la distancia hacia el tallo.
Mejorar la estructura del suelo con enmiendas orgánicas para retener agua.
Estrés por bajas
temperaturas
Los daños por bajas temperaturas esta relacionado, con el estado hídrico
del suelo y de la atmósfera de alrededor, pero se puede afirmar que a partir de
1ºC es cuando la planta sufre síntomas de helada aunque no es el principal daño
que se puede producir en la planta, ya que a partir de 11ºC de pueden detener
los procesos en los que la planta este inmersa como por ejemplo la
germinación – emergencia y el cuajado del fruto.
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Germinación – Emergencia
En procesos de germinación el frió afecta a las plantas disminuyendo
el porcentaje de plantas que germina y prolongando el tiempo
necesario de cada una para germinar.
Una vez que la planta ha emergido y si la temperatura sigue siendo
baja las hojas se tornaran de un color morado como consecuencia de la
posible carencia del fósforo. Esta carencia se solucionaría aplicando
abono fosforado un par de centímetros por debajo de la semilla pero si
la temperatura sigue estando por debajo de 13 ºC será imposible por
parte de la planta captarlo.
Cuajado del fruto
Fertilidad de los óvulos:
En temperaturas inferiores a 6ºC la cantidad de óvulos fértiles que se producen
es menor que si se cultivaran plantas a temperaturas superiores.
Fertilidad del Polen
Afecta al polen lo cual disminuye su fertilidad, dependiendo de factores como:
•Periodo de exposición a las bajas temperaturas.
•Temperatura a nivel radicular.
Desarrollo del embrión:
Aunque según diversos estudios realizados, las temperaturas bajas no tienen porque
afectar al desarrollo del embrión, lo mas normal es que con estas se llegar a producir
un aborto del mismo, pero el fruto podría continuar desarrollándose obteniéndose
como resultado del mismo un efecto similar a la partenocarpia, es decir, frutos sin
semillas.
Phytophthora infestans: Es más virulento en zonas frías, durante los inviernos.
ENFERMEDADES BIÓTICAS FAVORECIDAS POR BAJAS TEMPERATURAS.
Deficiencias por bajas temperaturas
Síntesis de proteínas ++
Síntesis de hormonas +
Síntesis carbohidratos ++
Metabolismo de N- nitrógeno ++
Regulación de crecimiento ++
Calidad cosecha +++
Regulación de maduración +
Utilización Ca-P-Mg +
Regulación de agua +
Activación enzimática ++
Protección contra enfermedades + Síntesis de clorofila ++
Metabolismo de S- azufre +
FUNCIONES AFECTADAS POR DEFICIENCIA DE (Zn)
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Soluciones a los problemas causados por bajas temperaturas
Germinación – Emergencia:
• Acondicionar lo semilleros mediante invernáculos o pasgones que permitan
acelerar el proceso de germinación ya que es entonces cuando la semilla puede verse
mas afectada.
• Tratar la semilla con Ácido Abcisico, que reducirá el tiempo de emergencia de la
planta.
Cuajado del Fruto:
• Aplicar métodos que facilite el desprendimiento del polen como por ejemplo una
corriente de aire que provenga de una mochila de espolvoreo vacía, o bien la aplicación
de un vibrador eléctrico o manualmente mediante golpecillos a los alambres.
• Aplicar sobre este, su calidad mejorara. Este producto podría ser la fitohormona
“auxina” que hace que además de producir polen de mejor calidad, se genera en
mayor cantidad y disminuye el tiempo que emplea el fruto en evolucionar de flor a fruto
comercialmente maduro, en condiciones de baja temperatura nocturna.
• Realizar aplicaciones de Zn + Auxinas
ESTRES POR CO2
ESTRES POR CO2
Se puede esperar que las concentraciones globales de dióxido de carbono en la
atmósfera aumenten de 350 ppm a 400 ppm para 2030.
• Altos niveles de dióxido de carbono atmosférico aceleraran la tasa de
fotosíntesis. También aumenta la proporción de hidratos de carbono en
relación con el nitrógeno en las hojas de plantas.
• Los insectos en estados larvarios comen mas hojas para satisfacer sus
necesidades de nitrógeno para crecer y construir nuevos tejidos. Mientras
que los insectos adultos necesitan un % de hidratos de carbono.
• Altos niveles de CO2 reducen la producción de ácido jasmónico,
elemento importante en la inducción de mecanismos de defensa (insectos)
por la producción de la enzima inhibidora de proteasa. Cuando los insectos
ingieren esta enzima, se inhibe su capacidad para digerir las hojas. La
proteasa permite desdoblar las proteínas.
ESTRES POR RELACIÓN OXÍGENO Y LA PRESION PARCIAL EN LA ABSORCIÓN IÓNICA
PRESIÓN
PARCIAL
O2 EN %
ABSORCIÓN
K
ABSORCIÓN
P
20 100 100
5 75 56
0,5 37 30
Estrés salino
Estrés salino ESTRÉS 2ario ESTRÉS 1ario
estrés osmótico
(osmosis inversa)
Deficiencia de
nutrientes Ca,Mg,P,... Inh.competi
Na+ sobre K+
indirecto
metabólico directo de mb
↑ fuerza enlaces
hidrofóbicos y ↓ electrostáticos de
proteínas
cambios en
permeabilidad y transporte deshidratación
- Turgencia
(hinchamiento x agua)
activ/inactiv
de enzimas
alteración del
flujo de iones
inh. crecimiento
otros efectos
deshidratantes Trastornos en
todos los procesos
metabólicos
desecación
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Estrés Salino
Síntomas radiculares: – crecimiento, es el más inmediato y visible. Se inh el crecimiento en longitud de las
raíces.
Síntomas foliares : – Suele aparecer clorosis que se confunde con clorosis típica por deficiciencia de Fe pero
esta clorosis es debida al exceso de Cd, Zn,... – Muchos metales tóxicos inducen deficiencia de Fe – Tb pueden aparecer coloraciones extrañas, manchas pardas debido a acumulaciones de
sustancias fenólicas. – Se obs tb características ext típicas de lesiones celulares, invasión por patógenos,
necrosis de tejidos si el efecto tóxico es muy fuerte. – del área foliar. – Marchitez, pero los síntomas no son debidos a los efectos de las concentraciones iónicas
( o) sinó que es la mb la que se ve afectada y la cell no puede mantener su potencial hídrico ( w).
Alteraciones hormonales : – Hay iones que la síntesis de etileno senescencia ABA, citoquinas.
La planta sufre estrés salino cuando tanto en el agua que absorbe como en el suelo, hay una concentración demasiado
elevada de sales.
Esta normalmente suele ser bicarbonato, sulfato o cloruro
de sodio, de calcio o de magnesio que se disuelve en el agua de lluvia y posteriormente al evaporarse se acumula en las zonas bajas y depresiones.
Efecto de la sal en la planta de tomate: El exceso de sal que contienen aquellas plantas de tomate que
han sido cultivadas en suelo salino o bien mediante aguas salinas, se refleja en estos por las muchas y variadas anomalías
que generan en las propias plantas, como son:
Sistema radicular menor.
Hojas adultas abarquilladas y crasas.
Hojas jóvenes mas pequeñas, de color verde mas intenso y enrolladas sobre si mismas.
Racimos con menor numero de flores.
Frutos mas pequeños.
Germinación: La concentración de NaCl hacen que se reduzca el % de germinación y las semillas tarden
mas días para germinar.
La presencia de sales puede llegar a tener efectos negativos sobre las propias plantas como la mayor exposición a hongos bacterias y plagas.
La formación de costra que dificulte la posterior emergencia.
Existe la posibilidad de que si una semilla
no puede germinar debido a la elevada concentración salina que posee el suelo que la rodea, esta pueda llegar a hacerlo si dicha concentración disminuyese fruto del lavado del terreno mediante riego o lluvia.
Floración No se detecta ninguna reducción apreciable
de la producción de racimos
Disminuye drásticamente el numero de flores por cada racimo, (- 40%)
Suele ser mayor en los racimos superiores que en los inferiores, y en los cultivares de fruto grande que en los pequeños, ya que es en los mayores donde no se llegan a desarrollar las flores de los racimos superiores.
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Fructificación Dependiendo de la concentración de sal se
reduce en mayor o menor medida el numero de frutos producidos por cada planta, pudiendo llegar a alcanzar reducciones del 60% respecto al total de frutos producidos con agua dulce.
Reducción del tamaño del fruto obtenido, que suele manifestarse mucho mas en los frutos de gran tamaño que en los pequeños. Puede llegar a alcanzar porcentajes del 40% cuando se cultiva con 5 g/l de NaCl.
Calidad del fruto El cultivo de tomate de la industria no es
recomendable el uso de aguas muy saladas debido a que la disminución de producción sobrepasaría el aumento de sólidos solubles.
El sabor aumenta con la salinidad pero no presenta una clara relación con las variaciones en azucares o acidez.
Los frutos obtenidos bajo condiciones salinas son propensos a producir mayor anhídrido carbónico y etileno, produciendo así su deterioro.
Podredumbre apical Es un síntoma que sufren mayormente
los tomates cultivados en agua salina.
Esta enfermedad es causada por una
deficiencia del calcio ya que este se transporta por el xilema y se dirige preferentemente a las partes de la planta donde mas transpiración se
produce.
La sal influye en esta enfermedad
dificultando la toma de agua por la planta y la absorción del calcio
incrementando la podredumbre apical.
DEFICIENCIAS OCASIONADAS POR SUELOS SALINOS Paliativos del estrés salino: Lavados del suelo(sin agua salada) al terreno con el fin arrastrar el contenido de sal.
Dejar el semillero sin regar hasta que las plantitas lleguen casi a caer marchitas, para luego regarlas y transplantarlas en cuanto se recuperen.
Aplicación de Sulfato de calcio (yeso agrícola), Nitrato cálcico y oxido de calcio.
Corregir las deficiencias de N–P–K–Zn–Mn–Fe–B-Cu La etapa del tomate mas sensible a la salinidad es aquella que esta comprendida entre la germinación y el desarrollo de las primeras hojas verdaderas.