NUTRIȚIA PLANTELOR: MACRONUTRIENȚI, MICRONUTRIENȚI, DEFICIENȚE - BIOLOGIE - 2025

Nutritia plantelor este setul de procese chimice prin care nutrientii extrase din parterele că sprijinul pentru creșterea și dezvoltarea organelor. De asemenea, face referire specială la tipurile de nutrienți minerali care necesită plantele și la simptomele deficiențelor lor.

Studiul nutriției plantelor este deosebit de important pentru cei care se ocupă de îngrijirea și întreținerea culturilor de interes agricol, deoarece este direct legat de măsurile de producție și producție.

Câmp semănat cu porumb (Sursa: pixabay.com/)

Întrucât cultivarea prelungită a legumelor determină eroziunea și sărăcia minerală a solurilor, marile progrese în industria agricolă sunt legate de dezvoltarea îngrășămintelor, a căror compoziție este atent concepută în funcție de cerințele nutriționale ale cultivatorilor de interes.

Proiectarea acestor îngrășăminte necesită, fără îndoială, o vastă cunoaștere a fiziologiei și nutriției plantelor, deoarece, ca în orice sistem biologic, există limite superioare și inferioare în care plantele nu pot funcționa corect, fie prin lipsa sau excesul unui element.

Cum sunt hrănite plantele?

Rădăcinile joacă un rol fundamental în alimentația plantelor. Elementele nutritive minerale sunt preluate din „soluția solului” și sunt transportate fie pe calea simplistă (intracelulară), fie pe cea apoplastică (extracelulară) către pachetele vasculare. Sunt încărcați în xilem și transportați la tulpină, unde îndeplinesc diverse funcții biologice.

Rădăcină de cicoare

Absorbția de nutrienți din sol prin syplast în rădăcini și transportul lor ulterior către xilem pe calea apoplastică sunt procese diferite, mediate de factori diferiți.

Ciclul de nutrienți se crede că reglează absorbția de ioni în xilem, în timp ce influxul în rădăcina simpatică poate depinde de temperatură sau de concentrația externă de ioni.

Transportul de solutii la xilem se face, în general, prin difuzie pasivă sau transport pasiv de ioni prin canale ionice, datorită forței generate de pompele de protoni (ATPaze) exprimate în celulele paratraheale ale parenchimului.

Pe de altă parte, transportul către apoplast este determinat de diferențele de presiuni hidrostatice din frunzele transpiraționale.

Multe plante folosesc relații mutualiste pentru a se hrăni, fie pentru a absorbi alte forme ionice ale unui mineral (cum ar fi bacteriile care fixează azotul), pentru a îmbunătăți capacitatea de absorbție a rădăcinilor lor sau pentru a obține o disponibilitate mai mare a anumitor elemente (cum ar fi micorizele). .

Elemente esentiale

Plantele au nevoi diferite pentru fiecare nutrient, deoarece nu toate sunt utilizate în aceeași proporție sau în aceleași scopuri.

Un element esențial este unul care este o parte componentă a structurii sau metabolismului unei plante și a cărui absență provoacă anomalii severe în creșterea, dezvoltarea sau reproducerea acesteia.

În general, toate elementele funcționează în structura celulară, în metabolism și în osmoregulare. Clasificarea macro- și micronutrienților are legătură cu abundența relativă a acestor elemente în țesuturile plantelor.

macronutrienti

Printre macronutrienți se numără azot (N), potasiu (K), calciu (Ca), magneziu (Mg), fosfor (P), sulf (S) și siliciu (Si). Deși elementele esențiale participă la multe evenimente celulare diferite, unele funcții specifice pot fi subliniate:

Azot

Acesta este elementul mineral de care plantele necesită în cantități mai mari și este de obicei un element limitativ în multe soluri, motiv pentru care îngrășămintele au, în general, azot în compoziția lor. Azotul este un element mobil și este o parte esențială a peretelui celular, aminoacizi, proteine ​​și acizi nucleici.

Deși conținutul de azot atmosferic este foarte mare, numai plantele din familia Fabaceae sunt capabile să utilizeze azotul molecular ca sursă principală de azot. Formele asimilabile de rest sunt nitrații.

Potasiu

Acest mineral este obținut la plante sub forma sa cationică monovalentă (K +) și participă la reglarea potențialului osmotic al celulelor, precum și la un activator al enzimelor implicate în respirație și fotosinteză.

Calciu

În general se găsește sub formă de ioni divalenți (Ca2 +) și este esențial pentru sinteza peretelui celular, în special pentru formarea lamelei medii care separă celulele în timpul diviziunii. De asemenea, participă la formarea fusului mitotic și este necesară pentru funcționarea membranelor celulare.

Are un rol important ca mesager secundar în mai multe căi de răspuns a plantelor atât prin semnale hormonale cât și de mediu.

Se poate lega de calmodulină, iar complexul reglează enzime precum kinazele, fosfatazele, proteinele citoscheletale, proteinele de semnalizare, printre altele.

Magneziu

Magneziul este implicat în activarea multor enzime în fotosinteză, respirație și sinteză ADN și ARN. În plus, este o parte structurală a moleculei clorofilei.

Meci

Fosfatii sunt deosebit de importanti pentru formarea intermediarilor zahar-fosfat ai respiratiei si fotosintezei, precum si facand parte din grupele polare de pe capetele fosfolipidelor. ATP și nucleotide conexe au fosfor, precum și structura acizilor nucleici.

Sulf

Lanțurile laterale ale aminoacizilor cisteină și metionină conțin sulf. Acest mineral este, de asemenea, un component important al multor coenzime și vitamine, cum ar fi coenzima A, S-adenosilmetionina, biotina, vitamina B1 și acidul pantotenic, esențiale pentru metabolismul plantelor.

Siliciu

În ciuda faptului că doar o cerință specială pentru acest mineral a fost demonstrată în familia Equisoceae, există dovezi că acumularea acestui mineral în țesuturile unor specii contribuie la creștere, fertilitate și rezistență la stres.

Seedling (Sursa: pixabay.com/)

micronutrienti

Micronutrienții sunt clor (Cl), fier (Fe), bor (B), mangan (Mn), sodiu (Na), zinc (Zn), cupru (Cu), nichel (Ni) și molibden (Mo). Ca și macronutrienții, micronutrienții au funcții esențiale în metabolismul plantelor și anume:

Clor

Clorul se găsește la plante ca formă anionică (Cl-). Este necesar pentru reacția de fotoliză a apei care are loc în timpul respirației; participă la procesele fotosintetice și la sinteza ADN-ului și ARN-ului. Este, de asemenea, o componentă structurală a inelului moleculei de clorofilă.

Fier

Fierul este un cofactor important pentru o mare varietate de enzime. Rolul său fundamental implică transportul electronilor în reacțiile de reducere a oxidului, deoarece acesta poate fi ușor oxidat reversibil de la Fe2 + la Fe3 +.

Rolul său principal este poate ca parte a citocromelor, vitală pentru transportul energiei luminoase în reacțiile fotosintetice.

Bor

Funcția sa exactă nu a fost specificată, cu toate acestea, dovezi sugerează că este importantă în alungirea celulelor, sinteza acidului nucleic, în răspunsurile hormonale, funcțiile membranei și în reglarea ciclului celular.

Mangan

Manganul este găsit ca un cation divalent (Mg2 +). Participă la activarea multor enzime din celulele plantelor, în special a decarboxilazelor și dehidrogenazelor implicate în ciclul acidului tricarboxilic sau ciclul Krebs. Funcția sa cea mai cunoscută este în producerea de oxigen din apă în timpul fotosintezei.

Sodiu

Acest ion este necesar de multe plante cu metabolism C4 și acid crassulaceous (CAM) pentru fixarea carbonului. De asemenea, este important pentru regenerarea fosfenolpiruvatului, substratul primei carboxilări pe rutele menționate anterior.

Zinc

Un număr mare de enzime necesită zincul pentru a funcționa, iar unele plante au nevoie de acesta pentru biosinteza clorofilei. Enzimele metabolizării azotului, transferul de energie și căile biosintetice ale altor proteine ​​au nevoie de zinc pentru funcția lor. Este, de asemenea, o parte structurală a multor factori de transcripție genetic importanți.

Cupru

Cuprul este asociat cu multe enzime care participă la reacțiile de reducere a oxidării, deoarece poate fi oxidat reversibil de la Cu + la Cu2 +. Un exemplu al acestor enzime este plastocianina, care este responsabilă pentru transferul electronilor în timpul reacțiilor ușoare ale fotosintezei.

Nichel

Plantele nu au o cerință specifică pentru acest mineral, cu toate acestea, multe dintre microorganismele de fixare a azotului care mențin relații simbiotice cu plantele au nevoie de nichel pentru enzimele care procesează molecule gazoase în timpul fixării.

molibden

Nitratul reductază și azotază este printre numeroasele enzime care necesită molibden pentru funcția lor. Nitratul reductază este responsabil pentru cataliza reducerii nitratului la nitriți în timpul asimilării azotului în plante, iar azotazasa transformă azotul gazos în amoniu în microorganismele care fixează azotul.

Diagnosticul deficiențelor

Modificările nutriționale din legume pot fi diagnosticate în mai multe moduri, printre care analiza foliară este una dintre cele mai eficiente metode.

Cloroză internervală în Liquidambar styraciflua (Jim Conrad, prin Wikimedia Commons)

Cloroza sau îngălbenirea, apariția petelor necrotice de culoare închisă și modelele de distribuție ale acestora, precum și prezența pigmenților precum antocianinele sunt parte din elementele de luat în considerare în timpul diagnosticării deficiențelor.

Este important să avem în vedere mobilitatea relativă a fiecărui articol, deoarece nu toate sunt transportate cu aceeași regularitate. Astfel, deficiența de elemente precum K, N, P și Mg poate fi observată la frunzele adulte, deoarece aceste elemente sunt translocate către țesuturile aflate în formare.

Dimpotrivă, frunzele tinere vor prezenta deficiențe pentru elemente precum B, Fe și Ca, care sunt relativ imobile la majoritatea plantelor.

Referințe

1. Azcón-Bieto, J., & Talón, M. (2008). Fundamentele fiziologiei plantelor (ediția a II-a). Madrid: McGraw-Hill Interamericana din Spania.
2. Barker, A., & Pilbeam, D. (2015). Manual de nutriție a plantelor (ediția a II-a).
3. Sattelmacher, B. (2001). Apoplastul și semnificația acestuia pentru nutriția minerală a plantelor. Nou fitolog, 149 (2), 167-192.
4. Taiz, L., & Zeiger, E. (2010). Fiziologia plantelor (ediția a 5-a). Sunderland, Massachusetts: Sinauer Associates Inc.
5. Alb, PJ și Brown, PH (2010). Nutriția plantelor pentru dezvoltare durabilă și sănătate globală. Annals of Botany, 105 (7), 1073-1080.