Factores Bioclimáticos Críticos Incidentes en el Equilibrio Suelo, Planta, Agua, Atmósfera en el Cultivo de Manzana (Malus domestica Borkh).

Dr. Luis Alberto Lightbourn Rojas, PhDDIRECTOR

DIVISION DE GENERACIÓN, EXCOGITACIÓN Y TRANSFERENCIADE CONOCIMIENTO

BIOTEKSA, S.A. DE C.V.Registro Nacional de Instituciones y Empresas Científicas y

Tecnológicas RENIECYT 14541

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Instituto de Investigación Lightbourn A.C. www.institutolightbourn.edu.mx

RENIECYT [email protected]

Factores Bioclimáticos Críticos Incidentes en el Equilibrio Suelo, Planta, Agua, Atmósfera en el Cultivo de Manzana

(Malus domestica Borkh)

Factores que Afectan el Cultivo de Manzano

Relación SUELO-PLANTA-AGUA-ATMÓSFERA

Radiación

TemperaturaSalinidad

Agua

Abenavoli et al., 2012

Presa Enero Junio

A. González 72 42

El Rejón 34 28

Chihuahua 28 23

Las Lajas 48 27

El Granero 51 45

Las Vírgenes 44 30

La Boquilla 54 35

San Gabriel 53 28

El Tintero 26 17

Porcentaje de Almacenamiento de Agua en las Presas de Chihuahua

(Junio del 2012)

El Agua en Chihuahua1941 - 2011

2012

54.8%

Precipitación Promedio Anual

(1941-2005)

www.codigodelicias.com; SMN, 2012;Consenso del XXII foro de predicción climática en la República Mexicana, 2012

Precipitación Pluvial

Consumo de Agua de Manzano

Parra et al., 2005; Legarreta et al., 2011

1.6 Kg de Manzana 1 m3 de agua

95 % de las hectáreas cultivadas con manzano en México obtienen el

agua del subsuelo

Profundidad de Pozos para Extracción de Agua

Sequía en México

IPCC, 2008; Abenavoli et al., 2012; SMN, 2012

El Suelo

50% Sólido20 % Líquido

30% Gas

El tamaño de las partículas sólidas puede variar desde fracciones coloidales, hasta

fragmentos rocosos y de cuyo arreglo dependen la porosidad, la estructura y la

densidad aparente.

Nilsen y Orcutt; 1996; Flores y Alvarado, 2008

CilindrVascular

Xilema FloemaEndodermis

Parénquima cortical

Epidermis

Pelos Radicales

Porción relativamente delgada de tierra firme constituido por minerales y materia orgánica.

Suelos de México

INEGI, 2011 ; SEMARNAT, 2012

CalicheLeposoles

28.3%

Regosoles13.7%

Calcisoles10.4%

Degradación del Suelo en MéxicoLa degradación del suelo se refiere a los procesos inducidos por las actividades humanas que provocan la disminución de su productividad biológica o de su biodiversidad, así como de su capacidad actual y futura para sostener la vida humana.

Nivel de Degradación Química del Suelo en México

LigeraModeradaFuerteExtremaSin degradación aparente

92.7 %

Fertilidad

Oldeman, 1988; SEMARNAT, 2012

Degradación Física del Suelo

Efectos de la Salinización del Suelo

Sodio

Bicarbonatos

Magnesio

Otros iones

Evapotranspiración

Precipitación Riegos Salinos Precipitación Riegos Salinos Precipitación Riegos Salinos

InfiltraciónInfiltración de la escorrentía

Zona salina

Pessarakli, 2005; Thomson y Walworth, 2006; Legarreta, 2011

K+

K+ K+Na+Na+

Na+Cl-

Cl-Cl-

SO4

SO4

SO4Ca+ Ca+Ca+

Orcutt y Nilsen, 2000 Abenavoli et al, 2012

Efectos de la Salinización del Suelo

pH

O2

Nutrientes

Daños Mecánicos

Necrosis

H2O

Agua de mediana a altamente salina

Eutrofización

2 %

98 %

Na+Na+

Na+ Na+

Na+ H+

ATP

ADP

PiNa+

Sales

Nutrientes Limitados por Suelos Salinos

•Cobre•Hierro•Zinc•Manganeso

•Potasio•Calcio•Magnesio•Fósforo

SueloSalino

Citoplasma

Orcutt y Nilsen, 2000; Shi et al., 2002 ; Munns, 2005; Abenavoli et al., 2012

Efectos de la Salinización del Suelo en las Plantas

Deficiencias en Manzano por Salinidad de Suelos

HierroCatalizador en la síntesis de clorofila

BoroPotasio

Salisbury y Ross, 1994; Nieves-Cordones et al., 2012

Deficiencias provocan la Inhibición de la síntesis de ADN y ARN

CaCO3 + H2SO4 Ca+2 + SO4-2 + H2O + CO2

Primera Ley de la Termodinámica

ΔE = q - WΔE = Cambio en la energía interna del sistema

q = Calor añadido al sistema

W = Trabajo realizado por el sistema

q < W q > W

Gel Sólido Líquido Cristalino Desorganización de Membrana

Nilsen y Orcutt, 1996; Thomson y Walworth, 2006; Lightbourn, 2012

Entrada de Nutrientes en Membrana Celular

Sales

Coloides

Nilsen y Orcutt, 1996; Lightbourn, 2011

Efecto de la Temperatura en el Crecimiento y Desarrollo de las Plantas

Temperatura EnergíaCinética

Lightbourn, 2011; Źróbek-Sokolnik, 2012

Congelación

Frío

Altas Temp.

La temperatura Climática Afecta las Plantas de Tres Formas

Las temperaturas extremas limitan la supervivencia en

forma Booleana: si/no = 1/0.

1 2 3

Lightbourn, 2011; Źróbek-Sokolnik, 2012

Efecto de las Horas Frío

Unidad Frío 1 h a 2.5 < T < 9.1

Manzano = UF > 1200

CalentamientoGlobal

UF=

1. Retraso de brotación2. Flores pequeñas3. Periodo de floración

prolongado4. Bajo rendimiento5. Baja calidad de

frutos

Reducción de horas frío:

González-Portillo et al., 2008

Año UF Promedio

2006 712

2007 945

2008 950

2009 724

2010 1126

2011 650

2012 861

Promedio de UF obtenidas de 12 estaciones de Chihuahua por el

método de Richardson

H2SO4

ΔE = q - WDifusión Lateral

Flexión Rotación

Flip - Flop

Efecto de las Horas Frío

1970-2004

2°C

Rompedores de Dormancia

Nilsen y Orcutt, 1996 ; IPCC, 2007 ; Legarreta et al., 2011; Lightbourn, 2012

4,6-Dinitro-2-sec-butylphenol

Días JulianosET

(mm

·día

-1)

Activ

idad

Enz

imati

ca

Temperatura (°C)

Desnaturalización

Efectos de Temperaturas Elevadas en Árboles de Manzana

Taiz y Zeiger 2002; Parra et al., 2005; SEMARNAT, 2012

Temperaturas máximas en México del 30 de Julio al 05 de Agosto del 2012

1. El fruto crece con base en la división celular, aunque también se presenta alargamiento celular

2. Crece debido a la división y alargamiento celular

3. Crece por alargamiento celular.

El crecimiento de las manzanas se puede dividir en tres etapas:

K+

K+ K+Na+Na+

Na+

Cl-

Cl-

Cl-

SO4

SO4

SO4Ca+ Ca+Ca+

Efectos de Temperaturas Elevadas en Árboles de Manzana

Citotoxicidad

Na+ Na+

Orcutt y Nilsen, 2000; Wahid et al., 2007; Mitra y Bhatia, 2008; Źróbek-Sokolnik, 2012

Síntomas Morfológicos

Quemaduras de sol en hojas, ramas y tallo

Senescencia y abscisión de hojasDaño y decoloración de frutosInhibición del crecimiento del tallo y raícesReducción de la producción

Estoma

Imagen infrarroja de una planta de pimiento morrón

(Culiacán, Sinaloa).

SO4

25 °C 47 °C

46.4 °C

Sistema fotosintético

Síntomas a Nivel Sub-Celular

Generación de ATP

Fotosistema II

Fotosíntesis

30 °C

40 °C

Total Inhibición

ATP

ATP

ATP

ATP

ATP

ATP

Incremento de Fluidez en Membranas Síntesis de Carbohidratos

Nucleótidos y Proteínas

Carpentier, 2005; Allakhverdiev et al., 2008

Incremento Global de la Temperatura

IPCC, 2007

TemperaturaGases de

Efecto Invernadero ≈70 %

1970

2004

CO2 CH4

N2OCFC´s

UVCFC´s

Castilla, 2007; Björn y McEnzie, 2008; Carrasco-Ríos, 2009; Prado et al., 2012

Incremento de Radiación UV

Espectro Solar

UV O3

0.6 %anual

Tautocronía y Dicroísmo de la Luz

EnergíaAb

sorc

ión

de L

uz A

zul

Abso

rció

n d

e Lu

z Roj

a

Pérdida de CalorEstado de

Excitación Menor

Estado de Excitación Mayor

Fluorescencia

Nivel Base

Rojo

Azul

λ

AbsorciónFluorescencia

Taiz y Zeiger, 1998; Carey, 2006; Lightbourn, 2010

UV

Daños por Radiación Ultravioleta

HISTIDINA

PRODUCCIÓN DE ROSRADIACIÓN EN MÉXICO

Mahdavian et al., 2008; Björn y McEnzie, 2008; Prado et al., 2012

Dímeros de Pirimidína

CPD

(6-4) fotoproductos

Lado del Invernadero

Radiación UV-A + UV-B

(μW/cm2)Radiación UV-C

(μW/cm2)

Norte 250 18.9

Sur 845 60.5

Este 409 19.7

Oeste 455 35.2

Radiación UV dentro de un invernadero(Culiacán Sin., Diciembre 2011)

Björn y McEnzie, 2008; Carrasco Ríos, 2009

Daños por Radiación Ultravioleta

PROTÓNUV

Respuestas al Daño por Radiación Ultravioleta

Disminución del área foliarMenor densidad de estomasMenor elongación de tallosDeposición de ceraMetabolitos secundarios (flavonoides, antocianinas)

Solovchenko y Schmitz-Eiberger, 2003; Prado et al., 2012

Productividad

Alta Competitivid

ad

Cambio de FlujoLógica

CircularTopologíaSimetría

Sincronización

Ritmos Biológicos

Oscilaciones

Metabólicas

Singularidad de Fase

Morfología Temporal

Difusión Molecular

Nutrición Genomátic

a

Continuum

Homeo-morfismo

HomotropíaHomología

Co-Homología

Dinámica

Ingeniería Metabólica Lightbourn

NUTRICIÓN ESTRATÉGICA +

NUTRICIÓN TÁCTICA

ESTRATÉGICA TÁCTICA

BIOTEKSA ESQUEMAS DE NUTRICIÓN INTEGRALED

ÁFIC

OS

FOLI

ARES

FOLI

ARES

NUBI

OTE

KUL

TRA

NUBI

OTE

KUL

TRA

NUBI

OTE

KUL

TRA

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ULTR

A

NUBI

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ULTR

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KUL

TRA

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OTE

KUL

TRA

NUBI

OTEK

ULTR

A

NUBI

OTE

KUL

TRA

NUBI

OTEK

ULTR

A

Preparación y acondicionamiento de suelosNutrición microbiológica Coloidal Amfifilica Enantiomórfica

MBL®

ETAP

AS F

ENO

LÓGI

CAS

DEL

DESA

RRO

LLO

VEG

ETAL

INICIO FIN

Eficacia y asertividad en el arranque / Acompañamiento técnico

CLUSTER-cultivo-

CLUSTER-cultivo-

CLUSTER-cultivo-

CLUSTER-cultivo-

CLUSTER-cultivo-

CLUSTER-cultivo-

NUBI

OTEK

HYPE

R

NUBI

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HYPE

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OTE

KHY

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NUBI

OTEK

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R

NUBI

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PER

NU

BIO

TEK

HYPE

R

NUBI

OTEK

HYPE

R

Potenciadores y mejoradores de hojas, flores y frutosNutrición molecular Coloidal Amfifilica Enantiomórfica

MBL®

Incidencia en necesidades especificas de productor y mercado

Peso

Colo

r

Biom

asa

Arom

a

Sabo

r

Form

a

Tam

año

Cons

isten

cia

Cort

es

Vida

ana

quel

Alcances estratégicos de producción

Fertilización tradicional con uso de sales

Detección de deficiencias fisiológicas y productivasConsultores Especializados en Nutrición Vegetal Bioteksa

CLUSTER-cultivo-

CLUSTER-cultivo-

CLUSTER-cultivo-

CLUSTER-cultivo-

CLUSTER-cultivo-

CLUSTER-cultivo-

NUBI

OTEK

HYPE

R

NUBI

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KHY

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NUBI

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R

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KHY

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NUBI

OTEK

HYPE

R

NUBI

OTEK

HYPE

R

NUBI

OTEK

HYPE

R

Incidencia en necesidades especificas de productor y mercado

Peso

Colo

r

Biom

asa

Arom

a

Sabo

r

Form

a

Tam

año

Cons

isten

cia

Cort

es

Vida

ana

quel

Alcances tácticos de producción

Degradación de suelosExterminio de fauna microbiana

Compactación, lixivación y escurrimientosBloqueo radicular / Ausencia integral y consistente de nutrientes

INICIO FINEstrés de la planta / Arranque ineficaz de la producción

Soluciones y acompañamiento táctico en las deficienciasNutrición molecular Coloidal Amfifilica Enantiomórfica

MBL®

Gap de adquisición

Mejoras significativas: tangibles y medibles

T E C H O S Ó P T I M O S D E P R O D U C C I Ó N V E G E T A L

No tenemos competencia: nadie hace lo mismo ni de la misma forma, por lo que hacemos

competitivos a nuestros clientes ya que sus productos obtienen mejor color, olor, sabor y

son libres de contaminantes

Modelo termodinámico: balanceamos las energías de la planta en función del

trabajo de acuerdo con factores críticos como temperatura, humedad, etc., dando a la planta el máximo impulso con el mínimo

esfuerzo Nutrientes Ultra-asimilables

Economía de Recursos

Modelo Bioquímico Lightbourn

Resultado

¡Gracias!Dr. Luis Alberto Lightbourn Rojas, PhD

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