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1 IÍndice. I. Introducción. __________________________________________________________ I II. Objetivos. ___________________________________________________________ II Objetivo General. ______________________________________________________________ II Objetivos Específicos. ___________________________________________________________ II 3. Marco teórico. _______________________________________________________ 3 3.1. Importancia. ____________________________________________________________ 3 3.2. Morfología. _____________________________________________________________ 4 3.3. Fisiología._______________________________________________________________ 5 3.4. Origen e historia. ___________________________________________________________ 7 3.5. Taxonomía. _____________________________________________________________ 8 3.6. Características morfológicas. (UNNE, 2009) ___________________________________ 8 3.7. Requerimientos climáticos. ________________________________________________ 9 3.7.1. Rango de adaptación y ciclo de vida. ____________________________________________ 9 3.7.2. Diagrama de la etapa fenológica y su importancia. (Zaccari, F. 2007) __________________ 9 3.7.3. Temperatura: Media y diferencias térmicas. _____________________________________ 10 3.7.4. Humedad relativa. _________________________________________________________ 11 3.7.5. Radiación incidente. (Cantidad y calidad de luz) __________________________________ 11 3.7.6. Radiación solar y duración del día. (Fotoperiódicas). ______________________________ 14 3.7.7. Interacción de la luz y la temperatura. _________________________________________ 15 3.8. Patrones de crecimiento. _________________________________________________ 17 3.8.1. Germinación de semilla._____________________________________________________ 17 3.8.2. Desarrollo de la plántula. ____________________________________________________ 17 3.8.3. Desarrollo vegetativo. ______________________________________________________ 18 3.8.4. Desarrollo de la floración. ___________________________________________________ 19 3.8.5. Fructificación. _____________________________________________________________ 20 3.8.6. Desarrollo de la semilla. _____________________________________________________ 21 3.9. Interacción con el medio. _________________________________________________ 21 3.9.1. Aspectos básicos de la fotosíntesis del Coliflor (planta de metabolismo C3). ___________ 21 3.9.2. Relación fotosíntesis y temperatura. ___________________________________________ 24 3.9.3. Fotosíntesis y transpiración. _________________________________________________ 25 3.9.4. Respiración y temperatura. __________________________________________________ 26 3.9.5. Radiación y fotosíntesis. ____________________________________________________ 27 3.9.6. Nutrición mineral y su importancia. ___________________________________________ 29 3.9.7. Clasificación de los elementos minerales. _______________________________________ 30 2 3.9.8. Clasificación de los elementos esenciales en relación a la movilidad de cada uno de ellos dentro de la planta. _______________________________________________________________________ 31 3.9.9. Fundamentos sobre la absorción de los nutrientes y forma de asimilarlos por las plantas. ____ 31 3.9.10. Funciones y deficiencias de los macro y micro elementos sobre el cultivo. _______________ 33 3.9.11. Relación: Suelo-agua-planta. ____________________________________________________ 35 3.9.12. Necesidades hídricas del cultivo y sus puntos más críticos según fenología._______________ 37 Conclusiones ____________________________________________________________ 39 Recomendaciones _______________________________________________________ 41 Bibliografías. ___________________________________________________________ 42 Anexos. ________________________________________________________________ 45 CONTENIDO TABLAS. Tabla 1. Valor nutritivo de la coliflor (contenido en 100g) después de un proceso de cocción. (Cartea, MA; Ordás, A. 2002) .............................................................................................................. 3 Tabla 2. Producción en toneladas de coliflor en el mundo. ................................................................. 4 Tabla 3. Requerimientos de DLI para diferentes cultivos. ................................................................. 13 Tabla 4. Alelopatía de la Coliflor. ...................................................................................................... 21 CONTENIDO ILUSTRACIONES. Ilustración 1. Etapas fenológicas del Coliflor. ..................................................................................... 9 Ilustración 2. Calidad de luz útil para la fotosíntesis. ........................................................................ 12 Ilustración 3. Anatomía de una hoja de una planta C3. (UFA. 2013) ................................................ 22 Ilustración 4. Diferencias entre la anatomía de una hoja C3 y C4. (UFA. 2013) ............................... 23 Ilustración 5. Mecanismo fotosintético de una planta C3. (UFA. 2013) ............................................ 23 Ilustración 6. Modelos de apertura y cierre estomático.................................................................... 26 Ilustración 7. Relación de cantidad de luz y fotosíntesis. .................................................................. 28 I I. Introducción. Las hortalizas, representan una alternativa de producción en El Salvador, además de su valor nutricional; y de la importancia en la dieta alimenticia de los salvadoreños. El Salvador cuenta con áreas dedicadas a cultivos que a través de los años han constituido, las mayores áreas geográficas dedicadas a la Agricultura; En la actualidad la necesidad de cultivar para obtener mayores ingresos económicos, ha impulsado a los agricultores, adoptar otras alternativas para producir; tal es el caso de las hortalizas. Debido a la importancia que las hortalizas presentan se investigara acerca del coliflor (Brassica oleracea var. botrytis) ya que la coliflor es una de las hortalizas de alto consumo. La parte comestible de esta planta es la inflorescencia sin madurar, conocida como pella o piña y es de gran importancia a nivel mundial Estas plantas se cultivan anualmente sus pellas, que se consumen principalmente como verduras o en ensaladas, utilizándose crudas, cocidas, en encurtidos o industrializadas. Y en muchos países presentan producciones por varios miles de toneladas. El establecimiento de este cultivo se llevó a cabo bajo la modalidad de huerto urbano y enfocado en un sistema ecológico esto con el propósito que se generen ideas de cómo en la ciudad en pequeñas áreas se pueden de sus hogares se pueden cultivar sus propias hortalizas y así tener su alimento por esto el ensayo establecido se sembró en macetas con sustratos inertes que se pueden obtener fácilmente en viveros que pueden existir en los alrededores, estas plantas se alimentan bajo la técnica de hidroponía; es decir que se le brinda toda la alimentación necesaria en una solución nutritiva prepara la cual se explica en el desarrollo del trabajo. Como finalidad del trabajo se presentaran los rendimientos de producción obtenidos y se describirán los beneficios que brinda a las personas adoptar este tipo de modalidades y opciones de establecimiento y cuidados que se deben tener para el establecimiento y cuidado de la plantación. II II. Objetivos. Objetivo General. Estudiar la Morfología y Fisiología del Cultivo de Coliflor (Brassica oleracea var. botrytis) utilizando la técnica de Hidroponía en un Enfoque de Huerto Urbano Ecológico. Objetivos Específicos. Determinar los principales parámetros que rigen a una agricultura urbana ecológica. Identificar si las condiciones de establecimiento del cultivo de Coliflor(Brassica oleracea var. botrytis) son las adecuadas para su buen desarrollo y rendimiento. Evaluar económicamente si la técnica de Hidroponía en un Enfoque de Huerto Urbano Ecológico es rentable y sustentable para su ejecución. 3 3. Marco teórico. 3.1. Importancia. La coliflor es una de las hortalizas de alto consumo. La parte comestible de esta planta es la inflorescencia sin madurar, conocida como pella o piña. Está formada por una masa compacta de ramificaciones florales, en cuya superficie aparecen las flores semi-abortadas como consecuencia de una concentración de savia. (Cotrina Vila, F. s.f) Y entre sus principales características o beneficios para la salud Es rico en nutrientes y minerales, contiene antioxidantes, es antiinflamatorio, es diurético y depurativo, un aliado durante el embarazo, protege el corazón, ayuda a la digestión, ayuda a prevenir ciertos tipos de cáncer como de próstata, de mama, de colon, de ovario y de vejiga. Tabla 1. Valor nutritivo de la coliflor (contenido en 100g) después de un proceso de cocción. (Cartea, MA; Ordás, A. 2002) Nutriente Contenido. Calorías (Kcal) 23 Lípidos (g) 0.45 Agua (g) 91.7 Proteína (g) 1.84 Fibra total (g) 2.9 Calcio (mg) 16 Carbohidratos (g) 4.11 Fosforo (mg) 32 Magnesio (mg) 311 Folato (mg) 44 Sodio (mg) 15 Hierro (mg) 0.33 Vitamina A (IU) 17 Vitamina E (IU) 0.04 Vitamina C (IU) 44.3 Vitamina B6 (mg) 0.17 Ácido pantotémico (mg) 0.508 Riboflavina (mg) 0.052 Niacina (mg) 0.41 Tiamina (mg) 0.042 Colesterol 0 4 La coliflor es de gran importancia económica a nivel mundial. Estas plantas se cultivan anualmente sus pellas, que se consumen principalmente como verduras o en ensaladas, utilizándose crudas, cocidas, en encurtidos o industrializadas. Y en muchos países presentan producciones por varios miles de toneladas. Tabla 2. Producción en toneladas de coliflor en el mundo. Países Producción año 2001 (toneladas) Producción año 2002 (toneladas) India 5.250.000 4.800.000 China 5.150.000 6.389.118 Italia 499.745 481.454 Francia 394.000 441.611 España 381.900 294.000 Estados Unidos 351.990 291.570 Polonia 245.819 201.154 México 200.000 200.000 Pakistán 196.892 200.792 Alemania 138.407 128.005 Reino Unido 125.000 127.500 Australia 120.000 120.000 Japón 115.000 115.000 Egipto 114.100 109.864 Bélgica-Luxemburgo 90.000 80.000 Bangladesh 80.000 82.000 Turquía 80.000 88.000 Grecia 65.000 75.000 Nueva Zelanda 56.000 56.000 Guatemala 53.000 53.000 Jordania 47.500 59.060 Argelia 44.000 40.000 Países Bajos 43.000 40.000 Canadá 38.248 42.000 Marruecos 38.000 47.920 Tailandia 38.000 40.000 Chile 35.000 35.500 Portugal 35.000 35.000 (FAO, 2003). 3.2. Morfología. La coliflor es una planta de ciclo anual o bianual por sus pellas se consumen principalmente como verduras o en ensaladas lo que es en realidad una 5 inflorescencia inmadura, la coliflor común posee una raíz pivotante principal gruesa, de un diámetro que, en el máximo de su desarrollo, alcanza entre 4 y 8 cm. De ella salen abundantes raíces secundarias que raramente se ramifican, por lo que su sistema radicular es bastante reducido en comparación. Con la parte aérea. La parte exterior está formada por un grueso tallo de 4 a 8 cm de diámetro, de escasa longitud, en el que se insertan grandes hojas, de 25 a 50 cm, cuyo número oscila de 7 a 20, según las variedades y que protegen a la inflorescencia del sol. De que las hojas recubran más o menos las inflorescencias depende, en gran parte, la buena o mala coloración de las pellas. Los colores de las hojas van desde el azulado al verde. Su forma puede ser lanceolada o redondeada, según las variedades y estar más o menos erectas. A veces, aparecen algunas con los bordes del limbo rizado, si bien, por lo general, éste es liso. Sin embargo, todas se caracterizan por poseer un nervio central muy acusado del que nacen otros laterales más pequeños. En el cultivo se diferencian tres fases: juvenil, inducción floral y formación de inflorescencia a partir de las sustancias de reserva. (Cotrina Vila, F. s.f) Características genotípicas 2n=18. Es de polinización alógama y las semillas están agrupadas es silículas. En un gramo se pueden contabilizar 350 semillas con una capacidad germinativa de 4 años y son aptas para germinar desde su recolección. 3.3. Fisiología. La constitución de la pella tiene una estrecha relación con el propio desarrollo de la planta, por lo que conviene conocer éste con el mayor detalle posible. Las principales etapas de la evolución de la planta de coliflor son: juvenil, inducción floral, formación de la pella y crecimiento de la pella. (Cotrina Vila, F. s.f) Fase juvenil. Comienza con la siembra y tiene una duración de cuatro a ocho semanas. Coincide, por lo general, con el periodo de semillero. Durante esta etapa se 6 forman las hojas, a partir de la yema terminal. En las variedades más tardías, que suelen formar más hojas, su duración es máxima. (Cotrina Vila, F. s.f) Fase de inducción floral. En esta fase, la planta deja de desarrollar las hojas y comienza la formación de las pellas, coincidiendo con la acción progresiva de temperaturas relativamente bajas. En ello influye tanto la disminución de las temperaturas como la duración de las mismas. La inducción comienza cuando las temperaturas oscilan entre los 10 y los 12° C, pues por encima de los 15° C, las plantas continúan produciendo hojas de forma indefinida. Si a continuación de unos días con temperaturas entre 10 y 12° C, en los que se ha iniciado la inducción floral, sobrevienen otros con temperaturas superiores a los 15° C, se siguen formando hojas y las pellas iniciadas adoptan formas deficientes. La duración adecuada para la perfecta formación de las pellas oscila entre las dos y las cuatro semanas, siendo preciso más tiempo para las variedades tardías y para las plantas trasplantadas más jóvenes. Las temperaturas elevadas durante el día pueden anular los efectos inductores de las temperaturas bajas nocturnas. La fase de inducción floral va acompañada de una modificación morfológica de la yema terminal que alcanza una anchura doble de la que tenía en la fase anterior. (Cotrina Vila, F. s.f) Fase de formación de la pella. Este período dura solamente de diez a quince días. En ellos se lleva a cabo una profunda modificación morfológica de la yema terminal, dejando de producir hojas y comenzando a formar una pella embrionaria. Las temperaturas muy elevadas al comienzo de este período pueden provocar una anulación, al menos parcial, de la inducción floral, deteniendo el desarrollo de la pella y dando lugar a brácteas en detrimento de la parte comercializable. (Cotrina Vila, F. s.f) 7 Fase de crecimiento de la pella. Es un período muy largo que abarca varias semanas. Durante el mismo continúan desarrollándose las hojas hasta alcanzar su tamaño definitivo. Comienza en este momento a crecer, lentamente, la pella, aumentando posteriormente su velocidad de crecimiento hasta alcanzar el máximo en el momento de la madurez. Finaliza aquí el crecimiento útil de la planta en cuanto a su consumo, aunque botánicamente falten las fases de floración, fecundación y maduración para cerrar el ciclo vegetativo. (Cotrina Vila, F. s.f) Fase de polinización y fructificación. Se produce una polinización cruzada por los insectos principalmente. Los estigmas maduran antes de abrir la flor, mientras que los estambres no maduran hasta que no se ha producido la floración. Las semillas son aptas para germinar desde su recolección. (AgroEs. S.f) 3.4. Origen e historia. Diversos estudios concluyen que los tipos cultivados de Brassica oleracea se originaron a partir de un único progenitor similar a la forma silvestre. Esta fue llevada desde las costas atlánticas hasta el Mediterráneo.De esta manera, aunque la evolución y selección de los distintos tipos cultivados tuvo lugar en el Mediterráneo oriental, la especie a partir de la cual derivaron sería B. oleracea y no las especies silvestres mediterráneas. Las evidencias apuntan a una evolución del bróculi y de la coliflor en el Mediterráneo oriental. Sin embargo, es probable que en el camino de diferenciación de estos cultivos, influyeran posibles intercambios de material genético con especies como B. cretica. (infoAgro. s.f) En un principio el cultivo de la coliflor se concentró en la península italiana, y debido a las intensas relaciones comerciales en la época romana, tendría como resultado su difusión entre distintas zonas del Mediterráneo. Durante el siglo XVI su cultivo se extendió en Francia, y apareció en Inglaterra en 1586. En el siglo XVII, su cultivo se generaliza por toda Europa y a finales del siglo XVIII se cita su 8 cultivo en España. Finalmente, durante el siglo XIX las potencias coloniales europeas extendieron su cultivo a todo el mundo. (infoAgro. s.f) 3.5. Taxonomía. Reino Plantae División Angiospermas, Magnoliophyta. Clase Dicotiledónea Magnoliopsida. Orden Crucíferas (Brassicales). Familia Cruciferae (Brassicaceae). Genero Brassica. Especie Oleracea. Sub especie Var. Botrytis. 3.6. Características morfológicas. (UNNE, 2009) Raíz. Presenta un sistema radicular con raíz pivotante que consiste en que la propia planta emite una raíz principal de fuerte desarrollo en profundidad con ramificaciones a diversa altura. Hojas. Las hojas presentan unas características especiales como el color, que podrá ser verde, glauco o incluso rojo, de forma ovalada y con los bordes ligeramente aserrados. Además, dependiendo de la variedad que se trate, las hojas presentaran unas características foliares más específicas Flores. En racimos o solitarias, perfectas, actinomorfas o algunas veces zigomorfas, hipóginas, receptáculos a menudo con nectarios y, generalmente, prolongado en un ginóforo o androginóforo. Perianto. Cáliz, 4 sépalos; 4 pétalos; en disposición en cruz. Y alternando con los sépalos. Androceo. Estambres, (4 - ) 6 (-16) Fruto. Inflorescencia inmadura conocida como pella. Semilla. Sin endosperma, embrión oleaginoso de forma variable. 9 3.7. Requerimientos climáticos. 3.7.1. Rango de adaptación y ciclo de vida. Se adapta desde el nivel del mar en zonas templadas y a partir de los 900 msnm en zonas tropicales 900-2500 m. Existe una gran cantidad de variedades de coliflor. Una de las posibles clasificaciones se realiza mediante su ciclo agronómico: (AgroEs. S.f) - Variedades de ciclo corto y recolección estival-otoñal.- Su ciclo se desarrolla entre 45 y 90 días después de la fecha de plantación. Emiten una pella tierna pero poco carnosa. - Variedades de ciclo medio y recolección a finales de otoño-mediados de invierno.- La recolección se lleva a cabo pasados 3-4 meses desde su siembra. La pella es semi-compacta. - Variedades de ciclo largo y recolección ente mediados de invierno-principios de primavera.- El ciclo es muy largo, tarda entre 4 y 6 meses tras la plantación. Emiten una pella muy compacta y son muy resistentes al frío. (AgroEs. S.f) La siembra se suele realizar entre mayo y agosto, aunque depende del ciclo productivo que quiera cubrirse. 3.7.2. Diagrama de la etapa fenológica y su importancia. (Zaccari, F. 2007) Ilustración 1. Etapas fenológicas del Coliflor. 10 3.7.3. Temperatura: Media y diferencias térmicas. La germinación de la semilla se produce a los tres o cinco días de la siembra, cuando la temperatura está comprendida entre los 12 y 14° C. El mínimo vegetativo se encuentra entre 1 y 5° C, temperaturas que hacen que la germinación de las semillas tarden entre diez y catorce días. Y la temperatura óptima para todo el ciclo del cultivo oscila entre 15.5 – 21.5°C. Durante la fase inicial del crecimiento, las temperaturas deben ser moderadas. En estos momentos lo que más perjuicio ocasiona es el que se mantengan prolongadamente temperaturas inferiores a 15° C, pues con ello se inicia una inducción floral prematura. Pasada la fase inicial, y cuando las temperaturas permanecen durante un período de tiempo prolongado entre los 10 y los 12° C, aunque pueden oscilar entre los 2 y los 16° C, se inicia la inducción floral. Si en estos momentos y durante espacios largos las oscilaciones alcanzan temperaturas altas (superiores a 16° C), o bajas (inferiores a 10° C), se producen efectos perjudiciales en la formación de las pellas, dando piñas deficientes. En el período de formación de la pella la temperatura tiene una importancia relativa, pudiendo oscilar entre los 20 y los 2° C, sin sufrir grandes daños el producto final e influyendo exclusivamente en la velocidad de formación de la piña. En la última fase las temperaturas tienen escasa importancia, pues salvo heladas fuertes y prolongadas, que pueden dañar las pellas, no hay otro factor limitativo. Durante todo el proceso, y en íntima relación con la temperatura, está la luminosidad, aspecto igualmente de gran importancia. Así, una luminosidad deficiente durante la formación de las pellas influye desfavorablemente en la calidad de las mismas. Por el contrario, un exceso de luz, cuando las pellas están formadas y comienza su crecimiento, produce una coloración crema en éstas que hace que se deprecien sensiblemente. En este sentido, se recomienda, en las variedades que no arrepollan bien, proteger las pellas de los rayos solares tapándolas con las hojas de las plantas, práctica útil, pero enormemente cara. 11 3.7.4. Humedad relativa. La humedad relativa se define como la razón entre la presión parcial del vapor de agua y la presión de vapor saturado a una temperatura dada generalmente se expresa como porcentaje. (Giancoli, CD. 2006) 𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻𝐻 𝑟𝑟𝐻𝐻𝑟𝑟𝐻𝐻𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝐻𝐻 = 𝑝𝑝𝑟𝑟𝐻𝐻𝑝𝑝𝑟𝑟𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑝𝑝𝐻𝐻𝑟𝑟𝑝𝑝𝑟𝑟𝐻𝐻𝑟𝑟 𝐻𝐻𝐻𝐻 𝐻𝐻2𝑂𝑂 𝑝𝑝𝑟𝑟𝐻𝐻𝑝𝑝𝑟𝑟𝑝𝑝𝑝𝑝 𝐻𝐻𝐻𝐻 𝑟𝑟𝐻𝐻𝑝𝑝𝑝𝑝𝑟𝑟 𝑝𝑝𝐻𝐻𝑟𝑟𝐻𝐻𝑟𝑟𝐻𝐻𝐻𝐻𝑝𝑝 𝐻𝐻𝐻𝐻 𝐻𝐻2𝑂𝑂 × 100 En consecuencia, cuando la humedad es cercana al 100%, el aire retiene casi todo el vapor de agua que puede. (Giancoli, CD. 2006) Para el cultivo de coliflor se necesita una humedad relativa que oscile entre 60 – 80% en el ambiente. (FAO, s.f) 3.7.5. Radiación incidente. (Cantidad y calidad de luz) La luz es una forma de energía llamada radiación electromagnética. Esta radiación, ya sea proveniente del sol o de lámparas HID (por ejemplo lámparas de sodio de alta presión (HPS) o de halogenuros metálicos) varía en duración (energía a través del tiempo), calidad (longitud de onda o color), e intensidad (cantidad de luz por cada longitud de onda o color). Aquí, nos enfocaremos únicamente en la radiación fotosintéticamente activa (PAR por sus siglas en inglés), que es la luz con una longitud de onda entre 400 a 700 nm también es la luz que las personas perciben con los ojos. Al incrementar la energía en el rango PAR se incrementa la fotosíntesis en las plantas (el proceso metabólico más importante). Cada especie de cultivo tiene una intensidad de luz óptima que maximiza la fotosíntesis y el crecimiento de la plantas. Cuando no existe suficiente luz, el crecimiento y la calidad del cultivo declina; y si la luz es excesiva, la fotosíntesis y el crecimiento no incrementan, solo los costos de mantener este tipo de iluminación. 12 Ilustración 2. Calidad de luz útil para la fotosíntesis. Se muestra el rango de rayos que son útiles para el proceso de fotosíntesis de una planta que es medida en nanómetros y va desde 400-750 nm. Medición de la luz Las unidades más comunes para medir la luz son pie-candela (Estados Unidos) y lux (Europa). Es importante para los productores comprender las limitaciones de estasunidades. Ambas unidades proveen una intensidad de luz instantánea en el momento en que se está tomando la medición, así esta única medición no representaría con precisión la cantidad de luz que las plantas reciben durante el día ya que los niveles naturales de luz cambian continuamente. Igual de importante, pie-candela es una unidad fotométrica basada en la cantidad de luz visible que es detectada por el ojo humano (principalmente luz verde). Esto significa que pie-candela se basa en lo que perciben las personas y no es una medida adecuada para indicar el nivel luz disponible para fotosíntesis en las plantas. La mayoría de los investigadores en horticultura miden la luz instantánea en micro- moles (μmol) por metro cuadrado (m2) por segundo (s), o μmol m2/s de PAR. Esta 13 unidad “cuántica” cuantifica el número de fotones (partículas individuales de energía) usados en fotosíntesis que caen en un metro cuadrado (10.8 pies cuadrados) por cada segundo. Sin embargo, esta medida de luz tampoco se considera válida pues es también una lectura instantánea Tabla 3. Requerimientos de DLI para diferentes cultivos. Especie Promedio de luz diaria integrada(en moles por día) 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Oleráceas Lycopersicon (tomate) (Torres, AP; López, RG. 2010) Luz diaria integrada. Luz diaria integrada (DLI) es la cantidad de PAR recibida cada día como función de la intensidad de luz (luz instantánea: μmol m2/s) y duración (día o 24 horas). Esta unidad es expresada en moles de luz (mol) por metro cuadrado (m2) por día (d), o: mol m2/d (moles por día). (Torres, AP; López, RG. 2010) El concepto de DLI es similar a la de un pluviómetro. De la misma manera que un pluviómetro recolecta el total de lluvia en un lugar específico durante un periodo de tiempo, así también DLI mide el total de PAR recibido en un día. Los productores de cultivos bajo invernadero pueden usar medidores de luz para calcular el número de fotones de luz que se acumulan en un metro cuadrado durante un periodo de 24 horas. (Torres, AP; López, RG. 2010) Calidad mínima aceptable Buena calidad Alta calidad 14 En un invernadero, estos valores rara vez exceden 25 mol m2/d debido a la estructura y los material del mismo, a la época del año (lo que afecta el ángulo de radiación), la nubosidad, la longitud del día (fotoperiodo), la sombra y otras obstrucciones de los invernaderos. (Torres, AP; López, RG. 2010) 3.7.6. Radiación solar y duración del día. (Fotoperiódicas). Durante el siglo XIX varios fisiólogos vegetales habían sugerido la participación de la duración del día en el desarrollo de las plantas. Se debe a W. W. Garner y a H. A. Allard, en 1920, el establecimiento del concepto actual de fotoperiodismo y el reconocimiento de su influencia para la regulación de los distintos procesos fisiológicos. - Comprende la regulación de distintos procesos del desarrollo de la planta (floración, inicio de la dormición, senescencia, abscisión de hojas, elongación de tallos, obtención de tubérculos, ramificación, iniciación de raíces, actividad del cambium) por la duración relativa del día y de la noche. - El fotoperiodismo ordena y señala al meristemo los lugares de división celular. - En general, las condiciones fotoperiódicas son percibidas por las hojas y NO directamente por los meristemos: la luz produce un estímulo de floración en las hojas y posteriormente se inicia la floración en los meristemos (evocación). Tipos de respuestas fotoperiódicas en la inducción floral. - Plantas de día corto: cuyo fotoperíodo requiere NO rebasar un máximo crítico de horas de iluminación al día, por encima del cual no florecerán. - Plantas de día largo: requieren un fotoperíodo crítico de luz por encima de un mínimo de horas de iluminación al día, por debajo del cual no florecerán. - Plantas que no responden al fotoperiodo: no dependen del fotoperíodo para florecer. Se llaman plantas de día neutro. 15 3.7.7. Interacción de la luz y la temperatura. Para que el proceso de germinación tenga lugar son necesarias unas condiciones ambientales concretas y características para cada especie, que principalmente consisten en disponer de un sustrato húmedo, oxígeno, presencia o ausencia de luz y una temperatura adecuada de forma que se reactiven los procesos metabólicos y se inicie el desarrollo de la plántula. (Muncharaz Rodríguez. 2011) Temperatura. A pesar de que el proceso de absorción de agua es el primero que se da y el más importante de la germinación, la temperatura es un factor decisivo ya que influye sobre las enzimas que regulan la velocidad de las reacciones bioquímicas que ocurren en la semilla después de la hidratación. Estas enzimas tienen un óptimo, un máximo y un mínimo de temperatura que además es característico para cada especie, por lo que si se rebasan estos límites la germinación no tendría lugar a pesar de que las demás condiciones fueran favorables. Además, a algunas especies les favorece especialmente durante las etapas de germinación la alternancia de temperaturas entre el día y la noche. (Muncharaz Rodríguez. 2011) Luz. Algunas especies necesitan ser expuestas a la luz durante un período prolongado para germinar a pesar de disponer del rango de temperaturas óptimo para la germinación. Otras especies tan solo necesitan ser expuestas brevemente a la luz para recibir los estímulos necesarios para iniciar la germinación, aunque requieran luego de varios ciclos de fluctuación de temperaturas. Para que las semillas germinen son necesarios unos requerimientos de luz. (Muncharaz Rodríguez. 2011) Efecto de la temperatura en la reproducción. Este fenómeno es de suma importancia en regiones de latitudes extremas, especialmente en aquellas con inviernos muy severos. La inducción de la floración durante el inverno permite a la planta asegurarse de que la floración y la 16 fructificación ocurra en aquellas épocas del año en las cuales el clima es más moderado y por lo tanto promueve la polinización y la dispersión de las semillas y, en algunos casos la germinación de la misma. (Guevara y Jiménez. 2005) El efecto de la baja temperatura para favorecer la floración se le denomina VERNALIZACIÓN, la cual estimula el efecto inductor provocado por el fotoperiodismo. (UNNE. S.f) La respuesta de la vernalización puede ser facultativa u obligatoria. En el primer caso, cuyo ejemplo típico son las plantas anuales de invierno, no es necesaria la presencia del frio para inducir la floración, pero esta ocurre más rápidamente después de la exposición a temperaturas bajas. Por el contrario en la presencia obligada, característica de las plantas bianuales, es indispensable la presencia del periodo frio, y en su ausencia las plantas no llegan a florear. (Guevara y Jiménez. 2005) Percepción e inducción fotoperiódica de la floración. El inicio de la floración se desencadena por un cambio en la pauta de diferenciación del meristemo vegetativo a meristemo floral dentro de una organización estructural génica compleja y diversos niveles y rutas de diferenciación. (UNNE. S.f) En general, las condiciones fotoperiódicas son percibidas por las hojas y NO directamente por los meristemos: la luz produce un estímulo de floración en las hojas y posteriormente se inicia la floración en los meristemos (evocación). (UNNE. S.f) El salto de un crecimiento vegetativo a un crecimiento reproductivo se denomina Cambio de Fase, necesitándose una serie de requerimientos para que dicho cambio tenga lugar: El primer requerimiento es la edad y se denomina Capacidad de Evocación: el nivel de metilación es del 16% en individuos juveniles y asciende al 62 % en individuos con capacidad reproductiva, lo cual significa que para adquirir una 17 competencia específica, la expresión de los genes tieneque estar localizada. A medida que un meristemo envejece, hay un incremento progresivo de metilación (silenciamiento génico). Del mecanismo de cambio de fase vegetativa a fase reproductiva subyace un control especifico de a regulación genética. (UNNE. S.f) En el nivel de floración existen genes específicos que marcan la identidad floral (genes homeóticos) y anteriormente a la expresión de estos genes hay otro grupo de genes igualmente específicos que marcan competencia para la floración. La floración marca el cambio de fase con cambios genéticos muy determinados que son muy difíciles de revertir. (UNNE. S.f) 3.8. Patrones de crecimiento. 3.8.1. Germinación de semilla. La germinación es el inicio de la fase juvenil de la planta. Dura 10-15 días tarda en germinar por completo aunque los primeros efectos son a los cinco días. Las temperaturas que necesita para poder germinar y desarrollarse son: mínimo: 4,4ºC, óptima: 26,6ºC, máximo: 37,7ºC. Con otra temperatura distinta a esas se podría retardar, detener o incluso dañarse, lo cual afectaría su crecimiento. (Cotrina Vila, S.f). La fase juvenil comienza con la siembra y tiene una duración de cuatro a ocho semanas. Coincide, por lo general, con el periodo de semillero. Durante esta etapa se forman las hojas, a partir de la yema terminal. En las variedades más tardías, que suelen formar más hojas, su duración es máxima. (Cotrina Vila, S.f). La germinación forma parte de la fase juvenil. 3.8.2. Desarrollo de la plántula. Podemos trasplantar las coliflores cuando las plantitas tengan 3-4 hojas, seleccionando las más sanas sin signos de debilidad. (Fito, S.f). 18 Duración de las plántulas. La siembra se realiza generalmente en bandejas de polietileno con alvéolos rellenos con sustrato a base de mezclas de turbas. Al cabo de 4-6 semanas las plantas deberán de estar dispuestas para el trasplante (manual o con trasplantadora). En cualquier caso, la tendencia será la de trasplantar en el estado de 3-4 hojas para los trasplantes más tempranos y con 4-5 hojas para los del mes de agosto. (Fueyo Olmo, S.f). 3.8.3. Desarrollo vegetativo. La planta es bianual de tipo arbustivo, cuyo tallo principal alcanza una altura variable que por lo general es de 10 a 25 cm y termina en una inflorescencia denominada "pan" que es la parte aprovechable. (Fueyo Olmo, S.f). La correcta elección de variedades es determinante para obtener buenos resultados, pues además de marcar diferencias de calidad existen entre ellas diferencias importantes en cuanto a la duración de su ciclo; es decir, entre el número de días que transcurren desde el trasplante hasta la recolección. Según la duración del ciclo las variedades se clasifican en los siguientes grupos: Variedades de ciclo cortó. Tienen un ciclo inferior a los 90 días y pueden emplearse en trasplantes precoces de junio-julio formando la pella rápidamente. Son muy sensibles a los cambios de temperatura y si reciben más frío de lo necesario (por ejemplo con trasplantes más tardíos) producen anticipadamente la inflorescencia afectando los rendimientos. (Fueyo Olmo, S.f). Variedades de ciclo medio. Completan su ciclo entre 90 y 120 días y con ellas se pueden conseguir producciones de septiembre a noviembre. 19 Variedades de ciclo largo. Tienen ciclos superiores a los 120 días. Se adaptan bien a las recolecciones de invierno y con trasplantes de finales de agosto se pueden comercializar hasta marzo-abril. (Fueyo Olmo, S.f). 3.8.4. Desarrollo de la floración. La fisiología del crecimiento y de la emisión de la inflorescencia o pella tiene las siguientes fases: Fase juvenil. Durante esta fase, que se inicia con la nacencia, la planta sólo forma hojas y raíces. Su duración varía de 6-8 semanas para las variedades tempranas, en cuyo periodo desarrollan unas 5 a 7 hojas, y de hasta 10-15 semanas para las variedades más tardías, para formar una masa vegetativa de 20 a 30 hojas (Fueyo Olmo, S.f). Fase de inducción floral. La planta continúa formando hojas igual que en la fase anterior, pero además se inician cambios fisiológicos encaminados a formar las inflorescencias o pellas. La temperatura es el factor que determina esta variación y su efecto se produce con temperaturas próximas a los 15 ºC para las variedades de verano, entre 8 y 15 ºC para las de otoño y entre 6 y 10 ºC para las de invierno. (Fueyo Olmo, S.f). Cuando se acumulan suficientes horas de frío cesa la formación de hojas y comienza la formación de las pellas. Para alcanzar buenos rendimientos e inflorescencias de calidad es fundamental que las plantas hayan logrado, hasta este momento, un buen follaje. (Fueyo Olmo, S.f). Fase de formación de pellas. La temperatura juega un papel importante en el crecimiento de la inflorescencia. Por debajo de 3-5 ºC cesa el crecimiento, mientras que con temperaturas de 8-10 ºC el crecimiento es plenamente satisfactorio. El tamaño de la pella y su 20 compacidad van a determinar el momento óptimo de recolección para cada variedad. (Fueyo Olmo, S.f). Fase de floración. Las pellas pierden su firmeza y compacidad y comienzan a amarillear. Su valor comercial se devalúa significativamente y posteriormente se produce su alargamiento y floración, caso de que no se produzcan podredumbres como suele ocurrir al final del otoño y durante el invierno si se producen lluvias frecuentes y se demoran las recolecciones (Fueyo Olmo, S.f). 3.8.5. Fructificación. El pan o "pella", como también se llama, debe presentar un color blanco uniforme. El exceso de luz solar lo transforma en amarillento, lo que constituye un factor de rechazo. Este período dura solamente de diez a quince días. En ellos se lleva a cabo una profunda modificación morfológica de la yema terminal, dejando de producir hojas y comenzando a formar una pella embrionaria. Las temperaturas muy elevadas al comienzo de este período pueden provocar una anulación, al menos parcial, de la inducción floral, deteniendo el desarrollo de la pella y dando lugar a brácteas en detrimento de la parte comercializable. (Cotrina Vila, S.f). Fase de crecimiento de la pella. Es un período muy largo que abarca varias semanas. Durante el mismo continúan desarrollándose las hojas hasta alcanzar su tamaño definitivo. Comienza en este momento a crecer, lentamente, la pella, aumentando posteriormente su velocidad de crecimiento hasta alcanzar el máximo en el momento de la madurez. Finaliza aquí el crecimiento útil de la planta en cuanto a su consumo, aunque botánicamente falten las fases de floración, fecundación y maduración para cerrar el ciclo vegetativo. (Cotrina Vila, S.f). 21 3.8.6. Desarrollo de la semilla. La semilla de la coliflor es pequeña, de 1 a 2 mm de diámetro, esférica, de color café oscuro a negro. Por cada 100 gr hay alrededor de 50,000 semillas. Tabla 4. Alelopatía de la Coliflor. Cultivo Planta acompañante Efecto Forma de acción Coliflor Ajenjo Contra: Babosas Repelente Apio Contra: Mariposas Repelente Caléndula Contra: Moscas Repelente Eneldo Contra: Gusanos tierreros Repelente *Hinojo Contra: Gusanos tierreros Repelente Manzanilla Contra: Pudrición del cuello Preventivo Menta Contra: Hormigas y áfidos Repelente Rábano Contra: Chizas o mojojoy Repelente Romero Contra: Mariposas Repelente Fuente: La huerta escolar una opción pedagógica. S.f. Plantas afines y antagónicas. Alelopatía. 3.9. Interacción con el medio. 3.9.1. Aspectos básicos de la fotosíntesis del Coliflor (planta de metabolismo C3). Se denominan C-3 porque el primer compuesto orgánico que incorpora el CO2 atmosférico, el fosfoglicerato, tiene tres átomos de carbono. (UFA. 2013) Características. (UFA. 2013) -. Representan aproximadamente el 95% de la biomasa vegetal terrestre. -. Primer producto es el PGA. 22 -. Se encuentra en otrosorganismos fotosintéticos. -. Eficiencia del uso del agua: 1-3 g de CO2 por Kg de agua transpirada. -. Traspiran 500 – 700 g de agua por cada g de materia seca. -. Productividad máxima: 10 – 30 Tn/año/ha. -. Frecuencia estomática: 40 – 300 estomas mm2. -. Para fijar una molécula de O2 gastan 3 moléculas de ATP 2 NADPH. Mecanismo fotosintético. Interviene el ciclo de Calvin y en este ciclo se distinguen 3 etapas: carboxilación, reducción y regeneración. (UFA. 2013) Requerimientos. Temperatura de 20 a 30 °C, alta precipitación e intensidad luminosa media. Ilustración 3. Anatomía de una hoja de una planta C3. (UFA. 2013) Se ilustran las diferentes partes en que está constituido el sistema fotosintético de una planta C3. Ventajas: eficiencia de fotosíntesis en mayores concentraciones de CO2. (UFA. 2013) 23 Desventajas: no puede crecer en áreas calientes, se le dificulta crecer en lugares secos, pierden el 975 del agua absorbida, disminución de eficacia fotosintética de un 30 – 50%. (UFA. 2013) Ilustración 4. Diferencias entre la anatomía de una hoja C3 y C4. (UFA. 2013) Ilustración 5. Mecanismo fotosintético de una planta C3. (UFA. 2013) 24 Se caracteriza por que la enzima responsable de la carboxilación inicial es el Rubisco y tiene una Inhibición de la fotosíntesis por el oxígeno. 3.9.2. Relación fotosíntesis y temperatura. La fotosíntesis, las reacciones fotoquímicas y bioquímicas, tiene lugar en organismos intactos que están continuamente respondiendo a las condiciones ambientales, fundamentalmente a la radiación, temperatura, concentración de CO2 y disponibilidad de agua. Estos factores afectan a la fotosíntesis por tener un efecto directo sobre el proceso o los procesos fotosintéticos de manera que en cualquier momento la fotosíntesis está determinada por un factor ambiental, el factor limitante, que determina la etapa más lenta (Blackman, 1905). Como toda la materia orgánica de las plantas procede en última instancia de la fotosíntesis, ésta limita su crecimiento y en consecuencia la productividad de los ecosistemas naturales y agrícolas. De acuerdo con esto, hay tres etapas metabólicas fundamentales para el óptimo funcionamiento de la fotosíntesis: la actividad de la Rubisco, la regeneración de ribulosa-1,5-bifosfato y el metabolismo de triosas fosfato. Fotosíntesis: La fotosíntesis se puede realizar incluso a temperaturas próximas al cero, según aumenta la temperatura aumenta la actividad fotosintética hasta llegar a un máximo a partir del cual decrece. Este máximo se sitúa según especies entre los 25 y 30 ºC. (Hernández Gil. 2001) Grafico 1. Relación de temperatura y fotosíntesis. 25 Se observa la relación que existe entre la temperatura y la fotosíntesis de las plantas donde las temperaturas altas bajan la tasa de fotosíntesis en las plantas C3 y las temperaturas bajan aumentan la tasa de fotosíntesis. Y en las plantas C4 es lo contrario. 3.9.3. Fotosíntesis y transpiración. En el intercambio de gases en los estomas se produce un compromiso entre la necesidad de capturar CO2 para la fotosíntesis y evitar la pérdida excesiva de agua. La mayoría de los factores que hemos discutido parecen apuntar a la existencia de dos ciclos de retroalimentación (Ilustración 6). Por un lado, cuando disminuye el CO2 en los espacios intercelulares, y por consiguiente en las células oclusivas, los iones K* son transportados hacia estas células bajando el potencial osmótico. Al entrar agua a las células guardianas, los estomas se abren permitiendo la difusión de CO2. Este efecto, sumado al efecto directo de la luz azul, permite que se realice la fotosíntesis. Por otro lado, si se presenta estrés hídrico, ABA producido primariamente por las raíces se acumula en la hoja y se produce el cierre estomático. Ambos ciclos de retroalimentación interactúan: el grado de respuesta a la concentración de CO2 depende de la concentración de ABA y viceversa. (Squeo y león. 2007) La transpiración puede ayudar a la absorción de un mineral desde el suelo y transportarlo dentro de la planta. Los minerales absorbidos por las raíces se mueven en dirección del flujo transpiracional a través del xilema. En condiciones de alta transpiración, se producen condiciones de flujo de masa dentro del xilema. Sin embargo, la planta puede redistribuir algunos minerales a través del floema desde los órganos de asimilación hasta los órganos sumideros, otros sólo pueden ser movilizados por el xilema. Por ejemplo, el estudio de Behboudian et al. (1994) mostró en dos variedades de manzanas que la exposición de las raíces a temperaturas sobre 30ºC determinaba una reducción de la tasa de transpiración que afectaba la concentración foliar de calcio y boro. (Squeo y león. 2007) 26 Ilustración 6. Modelos de apertura y cierre estomático. Modelos de apertura y cierre estomático. (A) La entrada de iones K* al citosol (y vacuola) de las células guardianas ocurre en respuesta a un gradiente electro osmótico generado por bombas de protones (ATPasa) el cual es activado por un receptor de luz azul ubicado en los cloroplastos. El aumento en la concentración de K* baja el potencial osmótico y entra agua a las células guardianas provocando el aumento de turgor y la apertura del poro estomático. (B) Durante el cierre estomático, la señal de Ca2* coordina la actividad de múltiples canales iónicos y las bombas de protones. En este modelo, la percepción del ABA por un receptor (R) provocaría un incremento de Ca2* libre en el citosol a través de la entrada de Ca2* externo o la liberación de Ca2* desde las reservas internas. El aumento del Ca2* citosólico promueve la apertura de los canales de aniones y de salida de K* e inhibe los canales de entrada de K*. Mientras más iones K* (y sus aniones acompañantes) dejen el citosol y menos entren, el agua sale de las células guardianas y éstas pierden turgor resultando en el cierre del poro estomático. (A. Basado en Hetherington & Woodward 2003; B. modificado de Buchanan et al. 2000) 3.9.4. Respiración y temperatura. La respiración es un fenómeno fisiológico complejo en el que intervienen numerosas reacciones químicas, controladas cada una por las cantidades de sustrato disponible, las condiciones de pH o de la temperatura, la difusión de los gases, etc. (González Suárez. 2008) 27 Los factores externos (temperatura, composición de la atmósfera, iluminación) controlan indirectamente la intensidad de la respiración, al igual que los factores internos propios de la planta (edad, estado de desarrollo), que influyen directamente sobre los ciclos metabólicos. (González Suárez. 2008) La respiración está controlada simultáneamente por muchos factores, de ellos los factores limitantes son la temperatura y la presión parcial de oxígeno Respiración: La actividad respiratoria es baja a bajas temperaturas, aumentando según aumentan las temperaturas hasta llegar a un máximo a partir del cual la actividad respiratoria decrece. Intensidad máxima a 40 ºC, temperatura óptima para la actividad respiratoria de las plantas. Numerosas plantas tienen una temperatura óptima entre 30-40ºC. Las temperaturas más elevadas pueden desnaturalizar las proteínas La respiración, al igual que otros procesos metabólicos es sensible a los cambios de temperatura. (González Suárez. 2008) A temperaturas próximas a 0°C la Intensidad de la respiración se hace muy baja (Conservación de frutas y vegetales). Si la temperatura es muy alta se desnaturalizan las proteínas. Las temperaturas óptimas varían para las distintas especies; generalmente entre 35-45 ºC están los máximos. 3.9.5. Radiación y fotosíntesis. El espectro electromagnético está constituido por ondas electromagnéticas de distinta frecuencia, v (o longitud de onda. X = 1/v), abarcando desde las ondas de mayor longitudy menor energía, como las ondas de radio y televisión, hasta las ondas de menor longitud y mayor energía, como los rayos gamma (véase Fig. 9- 2). La radiación luminosa ocupa una pequeña franja del espectro, que va desde los 400 a los 700 nm, y se sitúa entre las radiaciones ultravioletas (UV) y las infrarrojas (IR), y constituye la llamada radiación fotosintéticamente activa (PAR). (Azcón – Bieto y Talón.2000) 28 La radiación luminosa también se llama radiación visible (VIS) porque el ojo humano es un órgano sensible foto-detector que nos permite ver esa radiación. La luz blanca está constituida por la conjunción de todas las radiaciones luminosas de distinto color: luz violeta. Azul, verde, amarilla, naranja y roja. (Azcón – Bieto y Talón.2000) Luz blanca se puede descomponer en todo el arco cromático de luces de color por difracción a través de un prisma cristalino. Un compuesto o sustancia con color absorbe la luz del color complementario a la luz del color que muestra, es decir, ese compuesto es del color de la luz no absorbida, que es la que vemos reflejada o transmitida. (Azcón – Bieto y Talón.2000) Las plantas C4 se saturan lumínicamente a altas intensidades luminosas, mientras que las C3 se saturan entre 20 y 30% de la luz solar. (Hernández Gil. 2001) Ilustración 7. Relación de cantidad de luz y fotosíntesis. Porque es el factor que más afecta a la fotosíntesis de las plantas. Para obtener altas tasas de fotosíntesis y mayores rendimientos es necesario maximizar la intercepción de la luz. (Azcón – Bieto y Talón.2000) 29 La cantidad total de luz que las plantas reciben. También es descrito como el grado de luminosidad al que una planta está expuesta. En contraste con la calidad de la luz, la cantidad de luz por sí misma no tiene en cuenta la longitud de onda o color. (Azcón – Bieto y Talón.2000) El flujo luminoso, La intensidad de la luz se mide por las unidades lux (lx) y la bujía-pie (fc) la Iluminancia es la cantidad de luz que incide sobre una superficie. Un lux equivale a un lumen de luz que incide sobre una superficie de un metro cuadrado (lm / m2) que es de aproximadamente 0,093 pies candela (lm / m2). (Azcón – Bieto y Talón.2000) Una luminosa oficina se ilumina por unos 400 lux. La mejor unidad de intensidad de luz para los estudios de la planta es el mol m -2 s -1. .En él se describe el número de fotones de luz dentro de la banda de frecuencias de fotosíntesis que una superficie de 1 metro cuadrado recibe por segundo. Se puede medir con un medidor de luz. (Azcón – Bieto y Talón.2000). Algunos términos que se usan con referencia a la intensidad de la luz son sol directo o completo, sol parcial o sombra parcial, y la sombra cerrada o densa. (Azcón – Bieto y Talón.2000). 3.9.6. Nutrición mineral y su importancia. Con la energía tomada de la luz solar y el agua, como donador primario de electrones en procesos reductores de síntesis, las plantas pueden producir el resto de moléculas necesarias para su existencia a partir de elementos minerales tomados del suelo, normalmente en forma iónica y de la atmosférica (como el C del CO2). El C normalmente no es un factor limitante, por lo que la nutrición mineral de las plantas se centra fundamentalmente en la toma de elementos del suelo. La falta de disponibilidad o el exceso de alguno de ellos cursan normalmente con graves alteraciones del desarrollo e incluso con la muerte de la planta. (Afroestrategias consultores, S.f). Las plantas tienen una capacidad muy limitada para seleccionar los elementos minerales que le son esenciales para su crecimiento y desarrollo y en muchas 30 ocasiones introducen elementos minerales que no le son necesarios y que en algunas ocasiones hasta le resultan tóxicos. (Afroestrategias consultores, S.f). Los elementos minerales: Definición de elemento esencial. Aunque limitada, las plantas tiene capacidad para absorber y acumular elementos no necesarios para su crecimiento, en consecuencia, ni la presencia ni la concentración de un elemento mineral son criterios de esencialidad. Las características para considerar un elemento esencial para una planta: Su ausencia debe impedir completar el ciclo vital. Debe tener al menos una clara y determinada función fisiológica no realizable por otro elemento. Debe formar parte de una molécula esencial o de ser requerido para una reacción enzimática Además de estos, los elementos beneficiosos son aquellos que, no siendo esenciales, favorecen el crecimiento en ciertas condiciones y especies. (Afroestrategias consultores, S.f). 3.9.7. Clasificación de los elementos minerales. Los elementos esenciales se pueden clasificar según: La concentración en la planta. Macronutrientes (> 0.1%): H-C-O-N-K-Ca-Mg- P-S-Si Micronutrientes (<0.1%): Cl-Fe-B-Mn-Zn-Cu-Ni-Mo-Na La función bioquímica o biológica. Elementos formados de compuestos orgánicos: N-S Elementos relacionados con la conservación de energía y/o compuestos estructurados: P-B-Si 31 Elementos que permanecen como iones: K-Na-Mg-Ca-Mn-Cl Elementos involucrados en reacciones redox: Fe-Cu-Zn-Mo-Ni 3.9.8. Clasificación de los elementos esenciales en relación a la movilidad de cada uno de ellos dentro de la planta. La movilidad y translocación en la planta: Elementos móviles: N-K-Mg-P-Cl-Na-Zn-Mo Elementos inmóviles: Ca-S-Fe-B-Cu 3.9.9. Fundamentos sobre la absorción de los nutrientes y forma de asimilarlos por las plantas. Las plantas son seres vivos y necesitan alimentarse para crecer y obtener energía. Las plantas pueden tomar los nutrientes de distintas formas. •A través de las raíces: los pelos absorbentes de las raíces absorben el agua del suelo en el que van disueltos los nutrientes. •Por las hojas: toman carbono y oxígeno del aire. También pequeñas cantidades de otros nutrientes. Los nutrientes en el suelo (N, P y K) pueden estar en estado no asimilable, fijados al complejo arcillo-húmico y en la solución del suelo a la que pasan desde éste. Se establece pues una corriente dinámica de nutrientes desde el complejo arcillo- húmico a la solución del suelo. Dichos nutrientes son extraídos por el cultivo dejando el suelo empobrecido. El nitrógeno es absorbido por la planta en forma de nitrato, el fósforo en forma de fosfato y el potasio como potasio. El fosfato y el potasio pasan en este estado del complejo arcillo-húmico del suelo a la solución. El nitrato que está en la solución procede de la nitrificación del amonio que es la forma en que el suelo fija el Nitrógeno. 32 Las plantas, mediante el proceso de fotosíntesis, se nutren de elementos químicos. Unos los consumen en gran cantidad, los llamados macro-elementos tales como el Carbono (C), el Oxígeno (O), el Nitrógeno (N), el Fósforo (P) y el Potasio (K). Otros, se consumen en menor proporción y se denominan elementos secundarios como el Calcio (Ca), el Magnesio (Mg) y el Azufre (S).Pero también resultan imprescindibles pequeñas cantidades de Hierro (Fe), zinc (Zn), Manganeso (Mn), Boro (B) entre otros, denominados en conjunto micro- elementos. (Flower. s.f.) Elementos Principales. NITRÓGENO (N): Factor de crecimiento. •Es necesario para el crecimiento de las plantas •Esencial para la formación de la clorofila y la actividad fotosintética. FÓSFORO (P): Factor de precocidad. •Favorece el desarrollo de las raíces al comienzo de la vegetación. •Favorece el cuajado y maduración de los frutos. •Aumenta la resistencia a las condiciones meteorológicas adversas. POTASIO (K): Factor de calidad. •Regula las funciones de la planta. •Aumenta la resistencia a las enfermedades. Otros Nutrientes: Elementos secundarios: •Azufre (S): necesario para la fotosíntesis. •Calcio (Ca): influye en la formación de las paredes celulares. •Magnesio (Mg): forma parte de la clorofila, aumenta la resistencia de la planta y actúaen el metabolismo del fósforo. Micro-elementos: 33 •Hierro (Fe), Zinc (Zn), Cobre (Cu), Manganeso (Mn), Molibdeno (Mo) y Boro (B): son necesarios en muy pequeñas cantidades, pero imprescindibles para la vida de la planta. 3.9.10. Funciones y deficiencias de los macro y micro elementos sobre el cultivo. Funciones del N en la planta. Favorece la multiplicación celular y estimula el crecimiento Componente de aminoácidos, proteínas y prótidos Forma parte de enzimas y sustancias complejas Esencial para la formación de la clorofila y la actividad fotosintética Alarga las fases del ciclo de cultivo Factor de crecimiento y desarrollo. Deficiencias de N. Amarilleamiento general Desarrollo raquítico Adelantamiento de la floración y la maduración Reducción de la producción Pérdida de calidad Menor cosecha. Funciones del P en la planta. Estimula el desarrollo del sistema radicular Favorece la floración y el cuajado Esencial en la fotosíntesis y en la formación de compuestos orgánicos 34 Interviene en el transporte, almacenamiento y transferencia de energía Aumenta la resistencia a condiciones ambientales adversas Forma parte de sustancias complejas como fosfolípidos, enzimas, etc. Acorta el ciclo del cultivo, adelantando la maduración Factor de precocidad. Deficiencia de P. Coloraciones moradas. Hojas onduladas, que acaban secándose Floración tardía y deficiente Fallos en la fecundación y cuajado Retraso en la maduración Escaso vigor Menos cosecha. Funciones K en la planta. Aumenta actividad fotosintética Regulador de la economía del agua, reduciendo la transpiración Mayor resistencia al marchitamiento y heladas, al aumentar la concentración salina de las células Interviene en el transporte, concentrando las sustancias de reserva Activa la absorción de los nitratos Factor de Calidad. Deficiencias de K. Hojas con tonalidad verde-azulada, márgenes resecos y manchas pardas 35 Menor resistencia a las heladas y la sequia Menor resistencia al ataque de hongos Menor calidad (desequilibrio N, Mg, Ca) Menor contenido en hidratos de carbono Menor cosecha. (Flower. s.f.) 3.9.11. Relación: Suelo-agua-planta. Rizósfera: Se define como aquella zona del suelo que es influenciada por las raíces, en la cual, los exudados radicales afectan procesos del suelo y a microorganismos que se encuentran en él. La absorción de los nutrientes es función de: La Disponibilidad de los nutrientes (propiedades del suelo), dado por la cantidad de nutrientes en el suelo, su movilidad, disposición espacial, etc. Capacidad de Adquisición (propiedades del sistema radical), cantidad de raíces para la absorción, tamaño del sistema radical, influjo. Influjo = Cantidad de nutriente absorbida Unidad de superficie de raíz * unidad de tiempo La absorción de iones se caracteriza por: • Selectividad • Acumulación • Diferencia genotípica La absorción de iones es independiente de la absorción del agua. Funcionamiento del Sistema Planta - Suelo 1. La planta absorbe agua y con eso los nutrientes disueltos en el agua del suelo son transportados a la raíz por convección o Flujo de Masa (FM). 36 2. La raíz también absorbe nutrientes de la solución suelo (cantidad absorbida = U) • Si U < FM se produce una acumulación en la Rizósfera (aumento de la concentración) • Si U = FM no hay cambio de concentración en la Rizósfera • Si U > FM se produce reducción de la concentración en la superficie de la raíz. El gradiente de concentración resultante induce un Flujo por Difusión (FD). Mecanismos de Transporte de nutrientes del suelo a la raíz. Existen dos mecanismos de transporte: 1. Flujo de Masa (FM) 2. Difusión (FD) Flujo de Masa • Es un Flujo convectivo de nutrientes disueltos en la solución suelo • La transpiración es la fuerza del sistema • Los nutrientes son transportados hacia la superficie de la raíz, no hacia dentro de ella. FM = J * CL FM = Flujo de masa (mol /cm2 s) J = Flujo de agua o transpiración (cm3 /cm2 s) CL = Concentración del nutriente en solución (mol/cm3). Difusión. La difusión es el proceso en el cual partículas de un líquido (iones, moléculas), gases o sólidos se mezclan sin fuerzas externas. La causa es la agitación térmica de las moléculas, también llamado movimiento Browniano. Este resulta en un movimiento aleatorio de las partículas. 37 Cuando existe un gradiente de concentración hay un movimiento mayor de la zona de alta a la zona de baja concentración y de ahí resulta un movimiento neto desde la zona de alta a la zona de baja concentración. Aspectos químicos de la disponibilidad de nutrientes. * Exudados radicales * Capacidad tampón del suelo. Cinética de Absorción. Relación entre la tasa de absorción de un nutriente (influjo) y su concentración en la solución. Se ve afectada por: • Estado nutricional de la planta. • Temperatura de la solución. • Concentración de nutriente en el suelo. (SAP (Relación Suelo Agua Planta). s.f.). 3.9.12. Necesidades hídricas del cultivo y sus puntos más críticos según fenología. Precipitación (Agua): 800 a 1200 mm. Al igual que el repollo (col), la coliflor es bastante exigente en humedad y se cultiva preferentemente bajo riego. En esta especie no hay etapas críticas por exigencia de agua y se requiere humedad por arriba del 50% de capacidad de campo desde la siembra hasta la cosecha. (Ruiz et al., 1999.). El cultivo de coliflor exige una aportación hídrica abundante y perfectamente modulada. Después del trasplante se dará un primer riego para favorecer el arraigo de las plantas. Si fuera necesario se repite a los 6-8 días. A partir de entonces se seguirá el siguiente programa de riego: 38 Primera fase: Se extiende hasta que el cultivo cubra un 10 % del terreno. Las necesidades hídricas son bajas y en el caso de utilizar tensiómetros de 12 pulgadas (30 cm) se regará con lecturas de 50-60 Centibares. Segunda fase: Se prolonga hasta que el cultivo llega a sombrear el 70- 80 % del suelo. Al final de dicho estado (45-50 días desde el trasplante) se llega a las máximas necesidades en agua, por lo que habrá que regar con lecturas de 20-30 Centibares. Tercera fase: Finaliza cuando comienzan a formarse las inflorescencias. Se mantienen las máximas necesidades y el criterio para regar es igual que en la fase anterior. Lógicamente, en la frecuencia de riegos influirán las lluvias. Cuarta fase: A medida que la inflorescencia va engrosando, también van decreciendo las necesidades hídricas. Así, cuando la inflorescencia tenga un tamaño medio se regará con lecturas de 30- 40 centibares. Del tratamiento, efectuar un riego. En los sistemas alternativos de cultivo, en los que no se emplean productos químicos de síntesis, la plantación en líneas agrupadas (4-6 líneas a 50 cm) con amplios pasillos entre ellas, permite un control aceptable de las malas hierbas mediante la utilización del cultivador en las calles. (Fueyo Olmo, M. A., s.f.). 39 Conclusiones - Es importante conocer la morfología y fenología del cultivo de coliflor, para poder determinar las labores de manejo que este requiere que se le realicen. - Se deben determinar los días que el cultivo de coliflor se tarda en la fase vegetativa y la fase de producción para conocer su adaptación a las condiciones que se encuentra establecido el ensayo, en la Facultad de Ciencias Agronómicas. - La elaboración del programa de fertilización en base a cada etapa fenología ayuda a no causar desordenes fisiológicos en la planta, midiendo los valores requeridos de pH y CE en la solución nutritiva. - La técnica de Hidroponía es una de las propuestas tecnológicas sustentables que se puede ofrecer a los productoresque poseen poco espacio de establecimiento pero con ganas para producir alimentos. - Es importante hacerle ver al productor urbano, que si puede producir con limitada área de establecimiento, ya que en la horticultura es una de las principales ventajas, la producción en espacios reducidos. - Es importante considerar los factores ambientales que están en el entorno del establecimiento, algunos de esos como: topografía, temperatura, humedad relativa, precipitación, etc. - Hay que tomar en cuenta que la hortaliza de la coliflor no crece mucho en cuanto a altura, ya que esta varía de 10 a 25 cm, y posteriormente termina con la inflorescencia llamada “pella”. - Existen variedades de ciclo corto (90 días), de ciclo medio (90 – 120 días) y de ciclo largo (superior a los 120 días). Se estima que nuestra variedad es de ciclo medio o de ciclo largo, ya que de acuerdo a las etapas fenológicas, 40 no contrasto con la inducción floral por lo que se descarta que es una variedad de ciclo corto. • Cuando está lloviendo fuertemente por un largo periodo, no se recomienda fertilizar la coliflor, debido a que al colocar la solución nutritiva esta se lixivia junto con el agua, por lo que sería un gasto innecesario de solución nutritiva. • El uso fertilizante Blaukorn se recomiendo si y solo si, se le desea dar un impulso de nutrimentos a la hortaliza. Este es un abono complejo granulado con magnesio, azufre y micro-elementos de coloración azul, por fuera y en el interior del gránulo. Esto con el fin de brindarle más nutrientes a la planta y estas pueda desarrollarse y alcanzar el follaje adecuado, claro está aplicando siempre la solución nutritiva. • Es importante realizar un plan de fertilización, y para ello primero se debe conocer las etapas fenológicas del cultivo, esto para determinar el periodo de tiempo que utilizare en el ensayo o producción, y poder calendarizar las fertilizaciones y regular las fertilizaciones de acuerdo a dichas etapas y cabe mencionar de acuerdo también al pH y CE del agua. • La conductividad eléctrica (CE) del agua cambia, de acuerdo a las necesidades de macro y microelementos que necesita la planta, de acuerdo a cada etapa fenológica, sin embargo es importante saber que cada cultivo tiene un mínimo y un máximo de regulación con respecto a este parámetro, y debe ser muy importante respetarlo, ya que si se abusa, disminuirá el rendimiento y la producción final. 41 Recomendaciones - Cuando se prepara la solución nutritiva se debe medir con el conductivimetro los valores de pH y Conductividad Eléctrica (CE) que posea el agua, así prepararla comparándola con los valores previamente establecidos, mediante la observación del crecimiento de la planta, es decir de acuerdo a la fenología del cultivo. - Antes de montar el ensayo se debe hacer una evaluación de los posibles problemas y amenazas que afecten al cultivo, con los que haya que enfrentarse día a día para dar posibles soluciones. Esto con el propósito de garantizar el porcentaje de sobrevivencia y desarrollo adecuado del cultivo, ya que este al ser atacado por algún enemigo, perderá vigor y por ende afectara su desarrollo y crecimiento. - Un control biológico de plagas (zompopos), consiste en aplicar afrecho de otras zompoperas a la zompopera que nos esta afectando, esto obliga a esas zompoperas a desertar ya que no toleran el olor del afrecho ajeno y lo consideran una invasión. - Si el control biológico no funciona, y otros enemigos como lagartijos u otros animales llegan a comerse las hojas de su cultivo, coloquen una barrera, o construya un pequeño tapesco, esto con el propósito de elevar las metas y estas no sean alcanzadas por las plagas. - Es recomendable remover con un Palin el sustrato que se esté utilizando, con el cuidado de no dañar la planta, esto con el fin de mejorar la aireación y porosidad del sustrato y así halla una mejor interacción de la solución nutritiva, el agua y el oxígeno para con la planta. 42 Bibliografı́as. AgroEs. s.f. Coliflor, taxonomía, y descripciones botánicas, morfológicas, fisiológicas y ciclo biológico: fase de polinización y fructificación. (En línea). España. AgroEs.es. consultado 29 ago. 2015. Disponible en: http://www.agroes.es/cultivos-agricultura/cultivos-huerta- horticultura/coliflor/351-coliflor-descripcion-morfologia-y-cliclo. Cotrina Vila, F. s.f. Cultivo de la coliflor. Agente extensionista Agraria, Ministerio de Agricultura y pesca. Madrid, ES. PEA. 28 p. FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, IT). s.f. Almacenamiento de frutas y hortalizas frescas. (En línea). FAO. Consultado 30 ago. 2015. Disponible en: http://www.fao.org/docrep/x5056s/x5056s03.htm. Flower. s.f. Nutrición de las plantas. (En Línea). Consultado el 12 de Set. 2015. Disponible en: http://plantitas.com/plantitas/jardineria/articulos/flower/nutricion_plantas.pdf Fueyo Olmo, MA. S.f. La coliflor. Un cultivo rentable para la horticultura asturiana. 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Disponible en http://www.infoagro.com/hortalizas/coliflor.htm La huerta escolar una opción pedagógica. S.f. Plantas afines y antagónicas. Alelopatía. (En línea). Consultado 26 Sep. 2015. Disponible en: https://ticshuertaescolar.wordpress.com/alelopatias/ Muncharaz Rodríguez, L.2011.Efecto de la luz, temperatura, tipo de sustrato y desarrollo de la inflorescencia sobre la germinación de rama negra (Conyza bonariensis L. Conquist) (en línea). Trabajo Final de Ingeniería en Producción Agropecuaria. Facultad de Ciencias Agrarias. Universidad Católica Argentina. Disponible en: http://bibliotecadigital.uca.edu.ar/repositorio/tesis/efecto-luz-temperatura- tipo-sustrato.pdf Ruiz et al., 1999. Requerimientos Agroecológicos de Cultivos. Coliflor. Requerimientos Climáticos y Edáficos. Jalisco, México. 84 p. SAP (Relación Suelo Agua Planta). s.f. Rizósfera y Absorción de Nutrientes. Universidad de Chile. (En Línea). Consultado el: 12 de Set. 2015. 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Eudicotiledoneas esenciales: familia brassicaceae. Argentina. UNNE. 7 p. Afroestrategias consultores. S.f. Nutrición mineral de las plantas. Rosario, ARG. 4 p. Azcón- Bieto, J; Talón, M. 2000. Fundamentos de Fisiología Vegetal: la luz y el aparato fotosintético. España. EUB. 131 p. Cartea, MA; Ordás, A. 2002. El cultivo de la coliflor en España y perspectivas de fruto: contenido nutricional. CEX. 4 p. Zaccari, F. 2007. Crucíferae (Brassicaceae): Fenología. Uruguay. UNR. 7 p. González Suárez, S. 2008. Respiración de las plantas: efectos de la temperatura. Argentina. UNNE. 15 p. Fito. S.f. Coliflor alba. (En línea). Consultado 26 Sep. 2015. Disponible en: http://www.fitohobby.com/es/que_cultivar/hortalizas/coliflor/coliflor-alba/43 http://www.fitohobby.com/es/que_cultivar/hortalizas/coliflor/coliflor-alba/43 45 Anexos. Etapa Fenológica del Cultivo de Coliflor. Siembra Trasplante Plantines Fase Vegetativa Inducción Floral Crecimiento de pella Cosecha 35 Días 36 Días Etapa Vegetativa Etapa Reproductiva F. de Plantines F. de Vegetativa F. de Inducción Floral F. de Formación de la Pella Cosecha 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 7 S 8 S 9 S 10 S 11 S 12 S 13 S 14 S 15 S 16 S 17 S 35 Días 49 Días 71 Días CE 1.00 CE 1.30 pH 6.00 pH 6.00 46 Programa de Fertilización Semanal para el Cultivo de Coliflor. Semanas Cantidad 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 7 S 8 S 10 S PH 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 C. Eléctrica 1.00 1.00 1.30 1.30 1.30 1.60 1.60 1.60 Dosis/Planta (ml) 40 40 50 50 50 Dosis/Día/Planta (ml) 80 80 100 100 100 Dosis/Semana/Planta (Lt) 0.44 0.44 0.55 0.55 0.55 Dosis/Día/Maceta (ml) 160 160 200 200 200 Dosis/Semana/Maceta (Lt) 0.88 0.88 1.10 1.10 1.10 40 ml en la mañana + 40 ml en la tarde = 80 ml por 5 días + 40 ml del sábado en la mañana = 440 ml equivale 0.44 Lt 80 ml en la mañana por las dos plantitas 80 ml en la tarde = 160 ml por 5 días = 800 ml + 80 ml del sábado por la mañana = 880 ml = 0.88 Lt 50 ml en la mañana 50 ml en la tarde = 100 ml por 5 días + 50 ml del sábado en la mañana = 550 ml equivale 0.55 Lt 100 ml en la mañana por las dos plantitas 100 ml en la tarde = 200 ml por 5 = 1000 ml + 100 ml del sábado por la mañana = 1100 ml = 1.10 Lt 47 I. Introducción. II. Objetivos. Objetivo General. Objetivos Específicos. 3. Marco teórico. 3.1. Importancia. 3.2. Morfología. 3.3. Fisiología. 3.4. Origen e historia. 3.5. Taxonomía. 3.6. Características morfológicas. (UNNE, 2009) 3.7. Requerimientos climáticos. 3.7.1. Rango de adaptación y ciclo de vida. 3.7.2. Diagrama de la etapa fenológica y su importancia. (Zaccari, F. 2007) 3.7.3. Temperatura: Media y diferencias térmicas. 3.7.4. Humedad relativa. 3.7.5. Radiación incidente. (Cantidad y calidad de luz) 3.7.6. Radiación solar y duración del día. (Fotoperiódicas). 3.7.7. Interacción de la luz y la temperatura. 3.8. Patrones de crecimiento. 3.8.1. Germinación de semilla. 3.8.2. Desarrollo de la plántula. 3.8.3. Desarrollo vegetativo. 3.8.4. Desarrollo de la floración. 3.8.5. Fructificación. 3.8.6. Desarrollo de la semilla. 3.9. Interacción con el medio. 3.9.1. Aspectos básicos de la fotosíntesis del Coliflor (planta de metabolismo C3). 3.9.2. Relación fotosíntesis y temperatura. 3.9.3. Fotosíntesis y transpiración. 3.9.4. Respiración y temperatura. 3.9.5. Radiación y fotosíntesis. 3.9.6. Nutrición mineral y su importancia. 3.9.7. Clasificación de los elementos minerales. 3.9.8. Clasificación de los elementos esenciales en relación a la movilidad de cada uno de ellos dentro de la planta. 3.9.9. Fundamentos sobre la absorción de los nutrientes y forma de asimilarlos por las plantas. 3.9.10. Funciones y deficiencias de los macro y micro elementos sobre el cultivo. 3.9.11. Relación: Suelo-agua-planta. 3.9.12. Necesidades hídricas del cultivo y sus puntos más críticos según fenología. Conclusiones Recomendaciones Bibliografías. Anexos.