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PRACTICA N.º 3. EFECTO DEL pH EN LA NUTRICIÓN MINERAL DE LAS PLANTAS 1. MARCO TEORICO El pH es la concentración de iones hidrogeno presentes en una solución. Conseguir el pH óptimo para una planta es importante debido a su relación con la absorción de nutrientes o concentración d minerales tóxicos. Por ejemplo, en suelos ácidos los nutrientes como aluminio AL y manganeso MN se vuelven más tóxicos de lo habitual. Dependiendo la planta, su pH optimo variará como para medios áridos y semiáridos se necesitará un pH alcalino superior a 7.5 [1] El pH afecta la disponibilidad de nutrientes de formas distintas, el sistema radícula de la planta (xilema y floema) absorbe los nutrientes desde la raíz y si en caso haya un valor extremo de pH sea acido o alcalino, provocaría la precipitación de ciertos elementos químicos puede ocasionar problemas en la planta para alimentarse de los nutrientes esenciales. Por lo que afecta negativamente a su desarrollo y producción. [1] Por ello, los objetivos de esta práctica fueron, identificar los conceptos e importancia del pH en la nutrición vegetal y determinar e pH óptimo para el desarrollo de las plántulas de lechuga. 2. OBJETIVOS 3. MATERIALES Y METODOLOGIA Materiales: ✓ Tubos de ensayo ✓ Solución nutritiva de Hoagland ✓ PH-metro ✓ plántulas de lechuga ✓ Marcadores ✓ Tiras de pH Metodología: Primero se tuvo que sacar las plántulas de la lechuga y luego seleccionar las que eran más parecidas para poder tener “igualdad de condiciones” Luego se tuvo que preparar la solución de Hoagland completa para la evaluación de los factores que afectan el pH de la plántula de lechuga, se hizo el mismo procedimiento que la anterior clase para la preparación de Hoagland, Se preparó 500 ml de solución de Hoagland completa para la evaluación del Ph y si esta afecta la absorción de agua. Se tomaron 2.5 ml de solución A y 2.5 ml de solución B empleando una pipeta de 5 ml y se colocaron en una probeta de 500 ml. Se agregó 1 ml de solución C, 0.5 ml de solución D, 0.5 ml de solución I y 0.5 ml de solución J empleando una pipeta de 1 ml y se enrasó con agua destilada. El contenido fue vertido en un beaker para un mejor manejo, también se midió el tubo de ensayo (altura y diámetro) para calcular el volumen que podían contener. Tabla 1. Altura y diámetro de los tubos ALTURA DIAMETRO 1er tubo: 12.5 1er tubo: 1.5 2do tubo: 12.2 2do tubo: 1.5 3er tubo: 10.2 3er tubo: 1.5 4to tubo: 12.3 4to tubo: 1.5 5to tubo: 12.1 5to tubo: 1.5 6to tubo: 12 6to tubo: 1.5 Luego para continuar con el vertido de las soluciones de pH primero se tuvieron que hacer unos cálculos para poder tener el pH requerido, al tener 6 tubos, primero se midio el ph de haogland que dio un Ph de 4, los pH que fueron requeridos fueron 3, 5, 7, 9, 11 y 13, con la ayuda de HCl 0.1 N o NaOH 0.1 N se bajaron y subieron los ph de Hoagland, Una vez hechas las medidas, estos diferentes de Ph, se procedió a colocar las plántulas de lechuga, se marcó el nivel de la solución en cada tubo y por último se cubrieron con aluminio y se dejaron con continua luz 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Tabla 2. Evaluación de la variación del pH después de 1 semana. N° Planta pH inicial pH final 1 3 6 2 5 7 3 7 6.5 4 9 7.5 5 11 8 6 13 7 Tabla 3. Evaluación de la absorción de agua a diferentes pH después de 1 semana. N° Planta Absorción de agua (ml) 1 5.65 2 2.36 3 -2.36 4 1.41 5 2.36 6 6.60 Habiendo ajustado los valores de pH para cada tubo y con las plántulas de lechuga establecidas en cada uno de ellos, se dejaron en un ambiente con fuente de luz continua hasta su posterior revisión. El trabajo se realizó el 5 de abril y se debía hacer un seguimiento diario, pero debido a que los días siguientes fueron feriados, esto no se cumplió. La primera y única revisión se realizó el día 12 de abril en donde se obtuvieron los resultados descritos en las Tablas 1 y 2. En la Tabla 1 se presentan los resultados de la variación de pH en las seis soluciones después de una semana y se evidencia que en las soluciones más ácidas el pH subió, en la solución de pH 7 solo se redujo hasta un pH de 6.5 y en las soluciones alcalinas el pH se redujo. Según los valores de pH final que se observaron, se nota que el rango de encuentra ente pH 6 y pH 8. En cuanto a la absorción de la solución nutritiva, la planta que no absorbió nada fue la que estaba en un medio con pH 7 inicial, aunque el valor del resultado es negativo, se cree que no hubo una buena marcación del nivel de agua inicial en el tubo y por ello existe ese error, pero a pesar de esto, es evidente que no hubo absorción, seguidamente, tenemos a las plantas N°2 y N°5, con pH inicial de 5 y 11 respectivamente, que obtuvieron los mismos valores de absorción, en la planta N°1 con un pH de 3, hubo una absorción de 5.65 mL y finalmente, la planta que absorbió más agua fue la N°6 con un pH inicial de 13 y la planta que absorbió menos fue la N°4, de pH 9. El efecto del pH para la nutrición mineral de las plantas radica en que el pH que posee una solución y el que tienen las raíces de la planta deben ser similares, deben ser estables, para que los nutrientes disueltos puedan ser absorbidos con facilidad por las plantas [2]. El pH puede influir en la absorción de nutrientes, pues la variación de los valores de este en el medio de crecimiento de la planta, indica la presencia o ausencia de ciertos nutrientes necesarios o dañinos para el desarrollo del vegetal [3]. La acidificación del suelo perjudica el crecimiento de las plantas debido a la disminución de Ca (Calcio), Mg (Magnesio), K (Potasio) y P (Fosforo), pero puede favorecer la solubilidad de Al (Aluminio) y Mn (Manganeso), que pueden ser tóxicos [3]. El hierro a pH 4 tiene una solubilidad de 100 ppm, pero si el pH aumenta a 6, la solubilidad disminuye a 0.01 ppm [4]. Las plantas pueden contar con mecanismos que les permitan adaptarse a estas variaciones en el pH, pero pueden diferir en cuanto al tipo de planta [4]. En algunos casos, cuando el suelo tiene un pH de 8.5 a 9, las raíces tienden a secretar ácidos al suelo para reducir el pH rápidamente y aumentar la disponibilidad de los nutrientes [4]. Entonces, tomando en cuenta todo ello, al evaluar el pH final, podemos ver que la planta buscó regular el pH de su medio, pues el pH óptimo puede estar entre 5.5 y 6.5, por lo que es entendible que el pH inicial de 3 haya aumentado y los pH alcalinos hayan disminuido, pero no es normal que la solución de pH 5 haya aumentado pues es una solución relativamente óptima para el crecimiento y mantenimiento de la planta. Asimismo, de la mano con el efecto del pH, está la absorción de agua y minerales disueltos, pues en una solución muy ácida no se puede absorber N (Nitrógeno), Mo (Molibdeno) y S (Azufre), si es muy básico, no se absorbe el B (Boro), PO43- (Fosfato) y Cu (Cobre)[2]. Es por eso por lo que se puede observar la diferencia en las absorciones, pues la planta será capaz de absorber nutrientes por la raíz si estos se encuentran disueltos en el medio y la variación de pH interfiere en la disolución. A juzgar por el estado de las plantas, se observó que a pH 3 y 13 hubo una mayor absorción, pero el estado físico de las plantas no era óptimo, a diferencia de la planta en una solución de pH 5, cuya absorción no fue la más alta pero las características físicas de la planta se mantuvieron bien en cierta forma. 5. CONCLUSIONES - El pH es importante porque influye en la solubilidad de los iones que necesita la planta para su mantenimiento óptimo. - El efecto del pH en las plantas se determinó y se analizó mediante la variación del pH en las soluciones y la absorción de agua por la planta. - Según los resultados y la evaluación en la discusión, el pH óptimo puede ser el de 5.0 pues se mantuvouna planta ligeramente óptima a comparación de las demás que tenían las hojas muy secas o ya estaban muertas. 6. CUESTIONARIO: 1. ¿Cuál es el pH óptimo en cultivos en suelo, cultivos hidropónicos y cultivos in vitro? Nombrar cuatro ejemplos para cada sistema. El pH en el suelo o la acidez de suelo es uno de los parámetros más importantes que influyen en el estado del suelo y su fertilidad. Los valores de pH nos permiten conocer la disponibilidad de nutrientes esenciales para el desarrollo de la planta [3]. Los niveles de acidez en el suelo son: Extremadamente ácido <4.5 Fuertemente ácido 4.5 – 5.5 Medianamente ácido 5.6 – 6.0 Ligeramente ácido 6.1 – 6.5 Neutro 6.6 – 7.3 Medianamente básico 7.4 – 7.8 Básico 7.9 – 8.4 Ligeramente alcalino 8.5 – 9.0 Alcalino 9.1 – 10 Fuertemente alcalino >10 Cultivos en suelo: El pH óptimo en este tipo de cultivos puede encontrarse entre 6.5 y 7.0, para un buen rendimiento y productividad [5]. Ejemplos: pimiento, rábano, zanahoria y tomate [8]. Cultivos hidropónicos: El rango óptimo para el cultivo hidropónico esta entre 5.5 y 5.8, ya que es el rango en el que la mayoría de los nutrientes son solubles en agua [6]. Ejemplos: Fresa, lechuga, maíz y vainitas [8]. Cultivos in vitro: El pH en cultivos in vitro debe encontrarse entre 5.6 y 5.8, con el fin de evitar el estrés [7]. Ejemplos: Berenjena, col de Bruselas, escarola y melón [8]. 2. Describe y compara las plantas basófilas con las acidófilas. • Acidófilas: también conocidas como ericáceas, crecen mejor en suelos ácidos con un pH entre 4.5 y 5.5. Estas plantas prefieren suelos ricos en materia orgánica y ácidos húmicos. Ejemplos de plantas acidófilas incluyen el rododendro (Rhododendron spp.), la azalea (Rhododendron spp.) y el arándano (Vaccinium spp.) [10]. • Las plantas basófilas, también conocidas como calcícolas, crecen mejor en suelos alcalinos con pH entre 7 y 8.5. Estas plantas tienen una mayor tolerancia a la caliza y a la presencia de calcio en el suelo. Ejemplos de plantas basófilas incluyen la violeta común (Viola odorata), el espliego (Lavandula angustifolia) y la hierba de San Juan (Hypericum perforatum). [11]. • Ambos tipos de plantas tienen diferentes estrategias para adaptarse a su entorno. Las plantas basófilas tienen una mayor capacidad para absorber y acumular iones de calcio en sus tejidos, lo que les permite prosperar en suelos alcalinos. Por otro lado, las plantas acidófilas tienen raíces superficiales y fibrosas que les permiten absorber nutrientes y agua del suelo más ácido y pobre en nutrientes [9]. 3. ¿Qué microorganismos favorecen la absorción de nutrientes por las raíces? Hay tres tipos de microorganismos que se relacionan con las raíces de las plantas: • Bacterias promotoras del crecimiento vegetal • Hongos formadores de micorrizas arbusculares • Bacterias fijadoras de nitrógeno atmosférico. Los microorganismos promotores intervienen en el ciclo de algunos elementos minerales como fosforo, nitrógeno, carbono y hierro favoreciendo la nutrición de plantas, sin embargo, a cambio se aprovechan de los exudados de las raíces en forma de ácidos orgánicos, mucílagos, aminoácidos o azúcares. Las raíces de los vegetales pueden ser colonizadas por un gran número de especies de hongos, tanto en superficie como en su interior. A esta asociación de un hongo filamentoso con la raíz de una planta se denomina "micorriza”. Estas aumentan la retención de agua, incrementa la absorción de fosforo y protege a las plantas contra enfermedades producidas por hongos [12]. 4. Realiza un comentario sobre la biorremediación de suelos ácidos. La biorremediación de suelos ácidos es un enfoque sostenible y respetuoso con el medio ambiente que utiliza organismos vivos, como microorganismos y plantas, para remediar suelos contaminados o degradados por sustancias ácidas. Los bajos niveles de pH pueden afectar negativamente a la fertilidad del suelo, el crecimiento de las plantas y la salud general del ecosistema. Las técnicas de biorremediación pretenden restablecer el equilibrio natural de los suelos promoviendo procesos biológicos que neutralicen la acidez y mejoren la calidad del suelo [13]. En comparación con las técnicas tradicionales y convencionales de remediación de suelos, la biorremediación de suelos ácidos presenta una serie de beneficios y ventajas. Suele ser rentable, ya que puede basarse en procesos naturales y organismos ya presentes en el medio ambiente, reduciendo la necesidad de costosos insumos químicos. También, es segura con el medio ambiente al no introducir productos químicos ni toxinas adicionales en el suelo, el aire o el agua. Sin embargo, la biorremediación de suelos ácidos también presenta algunas limitaciones. La eficiencia de la biorremediación depende de varios factores, como la gravedad y el grado de acidez del suelo, la disponibilidad y actividad de los microorganismos o plantas adecuados y otras condiciones ambientales. Además, puede llevar tiempo ver resultados significativos, puesto que los procesos biológicos pueden ser lentos [14]. Un enfoque común de biorremediación para suelos ácidos es el uso de microorganismos acidófilos. Los microorganismos acidófilos son microorganismos especializados que pueden prosperar en ambientes ácidos y transformar o inmovilizar las sustancias tóxicas presentes en los suelos ácidos. Además, algunas especies vegetales, conocidas como plantas calcifugas o tolerantes a los ácidos, están naturalmente adaptadas para crecer en suelos ácidos y pueden tolerar altos niveles de acidez. Estas plantas pueden ayudar a restaurar la calidad del suelo favoreciendo el ciclo de los nutrientes, mejorando la estructura del suelo y aumentando el contenido de materia orgánica a través de los exudados de sus raíces y la descomposición de su hojarasca. Algunas plantas tolerantes al ácido también pueden liberar sustancias alcalinas de sus raíces, que pueden neutralizar la acidez del suelo circundante [14,15].
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