Μακροθρεπτικά συστατικά διατροφής φυτών, μικροθρεπτικά συστατικά και διάγνωση ελλείψεων

Το φυτική διατροφή είναι το σύνολο χημικών διεργασιών με τις οποίες τα φυτά εκχυλίζουν θρεπτικά συστατικά από το έδαφος που χρησιμεύουν ως υποστήριξη για την ανάπτυξη και ανάπτυξη των οργάνων τους. Αναφέρεται επίσης ειδικά στους τύπους ορυκτών θρεπτικών συστατικών που απαιτούν τα φυτά και στα συμπτώματα των ανεπαρκειών τους.

Η μελέτη της διατροφής των φυτών είναι ιδιαίτερα σημαντική για εκείνους που είναι υπεύθυνοι για τη φροντίδα και τη συντήρηση καλλιεργειών γεωργικού ενδιαφέροντος, καθώς σχετίζονται άμεσα με τα μέτρα απόδοσης και παραγωγής.

Δεδομένου ότι η παρατεταμένη καλλιέργεια λαχανικών προκαλούν διάβρωση και ανόργανα εξάντληση του εδάφους, οι μεγάλες προόδους στην γεωργική βιομηχανία που σχετίζονται με την ανάπτυξη των λιπασμάτων, των οποίων η σύνθεση είναι προσεκτικά σχεδιασμένο σύμφωνα με τις διατροφικές απαιτήσεις των ποικιλιών του ενδιαφέροντος.

Ο σχεδιασμός τέτοιων λιπασμάτων απαιτεί, χωρίς αμφιβολία, μια τεράστια γνώση της φυσιολογίας και της διατροφής των φυτών, επειδή όπως σε κάθε βιολογικό σύστημα, υπάρχουν άνω και κάτω όρια στα οποία τα φυτά δεν μπορεί να λειτουργήσει σωστά, είτε με έλλειψη ή υπέρβαση κάποιου στοιχείου.

Ευρετήριο

• 1 Πώς τροφοδοτούνται τα φυτά?
  • 1.1 Βασικά στοιχεία
• 2 Μακροθρεπτικά συστατικά
  • 2.1 Άζωτο
  • 2.2 Κάλιο
  • 2.3 Ασβέστιο
  • 2.4 Μαγνήσιο
  • 2.5 Φωσφόρος
  • 2.6 Θείο
  • 2.7 πυρίτιο
• 3 Μικροθρεπτικά συστατικά
  • 3.1 Χλώριο
  • 3.2 Σίδερο
  • 3.3 Boro
  • 3.4 Μαγγάνιο
  • 3.5 Νάτριο
  • 3.6 Ψευδάργυρος
  • 3.7 Χαλκός
  • 3.8 Νικέλιο
  • 3.9 Μολυβδαίνιο
• 4 Διάγνωση ελλείψεων
• 5 Αναφορές

Πώς φυτρώνουν τα φυτά?

Οι ρίζες διαδραματίζουν θεμελιώδη ρόλο στη διατροφή των φυτών. Τα ανόργανα θρεπτικά συστατικά λαμβάνονται από το «διάλυμα εδάφους» και μεταφέρονται είτε μέσω συμπαθητικών (ενδοκυτταρικών) είτε αποπλαστικών (εξωκυττάριων) στις αγγειακές δέσμες. Φορτίζονται στο ξύλο και μεταφέρονται στο στέλεχος, όπου εκπληρώνουν ποικίλες βιολογικές λειτουργίες.

Η λήψη θρεπτικών ουσιών από το έδαφος μέσω του symplast στις ρίζες και η επακόλουθη μεταφορά τους στο xylem μέσω της αποπλαστικής οδού είναι διαφορετικές διεργασίες, με τη μεσολάβηση διαφορετικών παραγόντων.

Θεωρείται ότι ο κύκλος θρεπτικών ουσιών ρυθμίζει την πρόσληψη ιόντων προς το ξυλόμιο, ενώ η εισροή προς το σύμπλοκο της ρίζας μπορεί να εξαρτάται από τη θερμοκρασία ή την εξωτερική συγκέντρωση των ιόντων.

Η μεταφορά των διαλυμένων ουσιών μέσα στο ξύλημα εμφανίζεται γενικά με παθητική διάχυση ή παθητική μεταφορά ιόντων μέσω των διαύλων ιόντων, λόγω της δύναμης που δημιουργείται από την αντλία πρωτονίων (ΑΤΡάση) εκφράζεται στα κύτταρα παρατραχειακών παρέγχυμα.

Από την άλλη πλευρά, η μεταφορά στον αποπλάστη οδηγείται από διαφορές στις υδροστατικές πιέσεις από τα διαβρωτικά φύλλα.

Πολλά φυτά σερβίρονται σχέσεις mutualistic να τροφοδοτήσει είτε να απορροφήσει άλλες ιοντικές μορφές ενός ανόργανου (όπως άζωτο καθορισμού βακτήρια), για τη βελτίωση της ικανότητας απορρόφησης των ριζών ή της αύξησης της διαθεσιμότητας ορισμένων στοιχείων (όπως μυκόριζες).

Βασικά στοιχεία

Τα φυτά έχουν διαφορετικές ανάγκες για κάθε θρεπτικό συστατικό, επειδή δεν χρησιμοποιούνται όλοι στην ίδια αναλογία ή για τους ίδιους σκοπούς.

Βασικό στοιχείο είναι αυτό που αποτελεί συστατικό μέρος της δομής ή του μεταβολισμού ενός φυτού και του οποίου η απουσία προκαλεί σοβαρές ανωμαλίες στην ανάπτυξη, ανάπτυξη ή αναπαραγωγή του..

Γενικά, όλα τα στοιχεία λειτουργούν στη δομή, τον μεταβολισμό και τον κυτταρικό ρυθμό. Η ταξινόμηση των μακρο- και μικροθρεπτικών ουσιών έχει σχέση με τη σχετική αφθονία αυτών των στοιχείων στους φυτικούς ιστούς.

Μακροθρεπτικά συστατικά

Μεταξύ των μακροθρεπτικά είναι άζωτο (Ν), κάλιο (Κ), ασβέστιο (Ca), μαγνήσιο (Mg), φωσφόρο (Ρ), θείο (S) και πυρίτιο (Si). Αν και τα βασικά στοιχεία συμμετέχουν σε πολλά διαφορετικά κυτταρικά γεγονότα, μπορούν να επισημανθούν ορισμένες συγκεκριμένες λειτουργίες:

Άζωτο

Αυτό είναι το ανόργανο στοιχείο που απαιτούν οι φυτείες σε μεγαλύτερες ποσότητες και είναι συνήθως ένα περιοριστικό στοιχείο σε πολλά εδάφη, επομένως τα λιπάσματα συνήθως έχουν στη σύνθεση τους άζωτο. Το άζωτο είναι ένα κινητό στοιχείο και αποτελεί ουσιαστικό μέρος του κυτταρικού τοιχώματος, των αμινοξέων, των πρωτεϊνών και των νουκλεϊνικών οξέων.

Αν και η περιεκτικότητα σε ατμόσφαιρα αζώτου είναι πολύ υψηλή, μόνο τα φυτά της οικογένειας Fabaceae μπορούν να χρησιμοποιούν το μοριακό άζωτο ως κύρια πηγή αζώτου. Οι μορφές που εξομοιώνονται με τα υπόλοιπα είναι τα νιτρικά.

Κάλιο

Το ορυκτό λαμβάνεται σε φυτά με την μονοσθενή κατιονική του μορφή (Κ +) και συμμετέχει στη ρύθμιση του οσμωτικού δυναμικού των κυττάρων, καθώς επίσης και στα ενεργοποιητικά ένζυμα που εμπλέκονται στην αναπνοή και τη φωτοσύνθεση.

Ασβέστιο

Γενικά βρίσκεται ως δισθενή ιόντα (Ca2 +) και είναι απαραίτητη για τη σύνθεση του κυτταρικού τοιχώματος, ιδιαίτερα του σχηματισμού του μέσου ελάσματος που διαχωρίζει τα κύτταρα κατά τη διάρκεια της διαίρεσης. Συμμετέχει επίσης στο σχηματισμό της μιτωτικής ατράκτου και απαιτείται για τη λειτουργία των κυτταρικών μεμβρανών.

Έχει σημαντική συμμετοχή ως δευτερεύον αγγελιοφόρο διαφόρων οδών απόκρισης των φυτών τόσο σε ορμονικά όσο και σε περιβαλλοντικά σήματα.

Μπορεί να δεσμεύεται με καλμοδουλίνη και το σύμπλοκο ρυθμίζει ένζυμα όπως κινάσες, φωσφατάσες, κυτταροσκελετικές πρωτεΐνες, σηματοδότηση, μεταξύ άλλων.

Μαγνήσιο

Το μαγνήσιο εμπλέκεται στην ενεργοποίηση πολλών ενζύμων στη φωτοσύνθεση, την αναπνοή και τη σύνθεση του DNA και του RNA. Επιπλέον, είναι ένα δομικό μέρος του μορίου της χλωροφύλλης.

Φώσφορος

Τα φωσφορικά άλατα είναι ιδιαίτερα σημαντικά για το σχηματισμό των ενδιαμέσων της αναπνοής και της φωτοσύνθεσης του φωσφορικού σακχάρου, καθώς και ως μέρος των πολικών ομάδων των κεφαλών φωσφολιπιδίων. Το ΑΤΡ και τα σχετικά νουκλεοτίδια διαθέτουν φωσφόρο, καθώς και τη δομή των νουκλεϊνικών οξέων.

Θείο

Οι πλευρικές αλυσίδες των αμινοξέων κυστεΐνη και μεθειονίνη περιέχουν θείο. Το ορυκτό είναι επίσης σημαντικό συστατικό πολλών βιταμινών και συνένζυμα όπως συνένζυμο Α, S-αδενοσυλομεθειονίνη, βιοτίνη, βιταμίνη Β1 και το παντοθενικό οξύ, απαραίτητο να φυτευτούν μεταβολισμό.

Πυριτίου

Αν και έχει μόνο αποδειχθεί μια συγκεκριμένη απαίτηση αυτού του μετάλλου στην οικογένεια Equisetaceae, υπάρχουν ενδείξεις ότι η συσσώρευση αυτού του ορυκτού στους ιστούς ορισμένων ειδών συμβάλλει στην ανάπτυξη, τη γονιμότητα και την αντοχή στο στρες.

Μικροθρεπτικά συστατικά

Μικροθρεπτικά στοιχεία είναι το χλώριο (Cl), σίδηρο (Fe), βόριο (Β), μαγγάνιο (Μη), νάτριο (Na), ψευδάργυρο (Ζη), χαλκό (Cu), νικέλιο (Ni) και μολυβδαίνιο (Μο). Ακριβώς όπως τα μακροθρεπτικά συστατικά, τα μικροθρεπτικά έχουν βασικές λειτουργίες στον μεταβολισμό των φυτών, και συγκεκριμένα:

Χλώριο

Το χλώριο βρίσκεται στα φυτά ως ανιονική μορφή (Cl-). Είναι απαραίτητο για την αντίδραση φωτολύσεως του νερού που λαμβάνει χώρα κατά την αναπνοή. συμμετέχει στις φωτοσυνθετικές διεργασίες και στη σύνθεση του DNA και του RNA. Είναι επίσης ένα δομικό συστατικό του δακτυλίου του μορίου της χλωροφύλλης.

Σίδερο

Ο σίδηρος είναι ένας σημαντικός συμπαράγοντας για μια μεγάλη ποικιλία ενζύμων. Ο θεμελιώδης ρόλος του περιλαμβάνει τη μεταφορά ηλεκτρονίων σε αντιδράσεις μείωσης οξειδίων, καθώς μπορεί εύκολα να οξειδωθεί αναστρέψιμα από το Fe2 + στο Fe3+.

Ο πρωταρχικός του ρόλος είναι ίσως ως μέρος των κυτοχρωμάτων, ζωτικής σημασίας για τη μεταφορά της φωτεινής ενέργειας στις φωτοσυνθετικές αντιδράσεις.

Μπόρο

Η ακριβής λειτουργία του δεν έχει επισημανθεί, ωστόσο τα στοιχεία υποδηλώνουν ότι είναι σημαντικό στην επιμήκυνση των κυττάρων, τη σύνθεση νουκλεϊκών οξέων, τις ορμονικές αποκρίσεις, τις λειτουργίες της μεμβράνης και τη ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου.

Μαγγάνιο

Το μαγγάνιο βρίσκεται ως δισθενές κατιόν (Mg2 +). Συμμετέχει στην ενεργοποίηση πολλών ενζύμων σε φυτικά κύτταρα, συγκεκριμένα δεκαρβοξυλάσες και αφυδρογονάσες που εμπλέκονται στον κύκλο του τρικαρβοξυλικού οξέος ή στον κύκλο του Krebs. Η πιο γνωστή λειτουργία του είναι στην παραγωγή οξυγόνου από το νερό κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης.

Νάτριο

Αυτό το ιόν απαιτείται από πολλά φυτά με μεταβολισμό C4 και crasulaceo οξύ (CAM) για τη σταθεροποίηση του άνθρακα. Είναι επίσης σημαντικό για την αναγέννηση του φωσφοενελοπυρουβίου, του υποστρώματος της πρώτης καρβοξυλίωσης στις προαναφερθείσες οδούς.

Ψευδάργυρος

Μεγάλες ποσότητες ενζύμων απαιτούν ψευδάργυρο για τη λειτουργία τους και μερικά φυτά το χρειάζονται για τη βιοσύνθεση χλωροφύλλης. Τα ένζυμα του μεταβολισμού του αζώτου, η μεταφορά ενέργειας και οι βιοσυνθετικές οδοί άλλων πρωτεϊνών χρειάζονται ψευδάργυρο για τη λειτουργία τους. Είναι επίσης ένα δομικό μέρος πολλών μεταγραφικών παραγόντων σημαντικών από τη γενετική άποψη.

Χαλκός

Ο χαλκός συνδέεται με πολλά ένζυμα που συμμετέχουν σε αντιδράσεις μείωσης οξειδίου, καθώς μπορεί να οξειδωθεί αναστρέψιμα από Cu + σε Cu2 +. Ένα παράδειγμα αυτών των ενζύμων είναι η πλαστοκυανίνη η οποία είναι υπεύθυνη για τη μεταφορά των ηλεκτρονίων κατά τη διάρκεια των αντιδράσεων φωτός της φωτοσύνθεσης

Νικέλιο

Τα φυτά δεν έχουν ειδική απαίτηση για αυτό το ορυκτό, ωστόσο, πολλοί μικροοργανισμοί που καθορίζουν το άζωτο που διατηρούν συμβιωτικές σχέσεις με φυτά χρειάζονται νικέλιο για ένζυμα που επεξεργάζονται μόρια αέριου υδρογόνου κατά τη διάρκεια της σταθεροποίησης.

Μολυβδαίνιο

Η νιτρική ρεδουκτάση και η αζωτοάση είναι από τα πολλά ένζυμα που απαιτούν να λειτουργήσει το μολυβδαίνιο. Η αναγωγάση των νιτρικών είναι υπεύθυνο για την κατάλυση της αναγωγής των νιτρικών σε νιτρώδη στην αφομοίωση του αζώτου σε φυτά, και nitrogenase μετατρέπει αέριου αζώτου σε άζωτο αμμωνίου για καθορισμό μικροοργανισμών.

Διάγνωση ελλείψεων

Οι διατροφικές αλλοιώσεις στα λαχανικά μπορούν να διαγνωσθούν με διάφορους τρόπους, μεταξύ των οποίων η ανάλυση φύλλων είναι μία από τις πιο αποτελεσματικές μεθόδους.

Χλώρωσης ή κιτρίνισμα, εμφάνιση νεκρωτικές κηλίδες των σκοτεινών χρωμάτων και σχεδίων κατανομής τους και την παρουσία χρωστικές ουσίες όπως ανθοκυανίνες, αποτελούν μέρος των στοιχείων για να εξετάσουν κατά τη διάγνωση ελλείψεις.

Είναι σημαντικό να εξεταστεί η σχετική κινητικότητα κάθε στοιχείου, καθώς δεν μεταφέρονται όλοι με την ίδια κανονικότητα. Έτσι, η έλλειψη στοιχείων όπως K, N, P και Mg μπορεί να παρατηρηθεί στα φύλλα των ενηλίκων, αφού αυτά τα στοιχεία μεταφέρονται στους ιστούς που σχηματίζονται.

Αντίθετα, τα νεαρά φύλλα θα παρουσιάσουν ανεπάρκειες για στοιχεία όπως τα Β, Fe και Ca, τα οποία είναι σχετικά ακίνητα στα περισσότερα φυτά.

Αναφορές

1. Azcón-Bieto, J., & Talon, Μ. (2008). Βασικές αρχές φυσιολογίας των φυτών (2η έκδοση). Μαδρίτη: McGraw-Hill Interamericana de España.
2. Barker, Α. & Pilbeam, D. (2015). Εγχειρίδιο διατροφής φυτών (2η έκδοση).
3. Sattelmacher, Β. (2001). Ο αποπλάστης και η σημασία του για την τροφική ανόργανη διατροφή. New Phytologist, 149 (2), 167-192.
4. Taiz, L., & Zeiger, Ε. (2010). Plant Physiology (5η έκδοση). Σάντερλαντ, Μασαχουσέτη: Sinauer Associates Inc.
5. White, Ρ. J., & Brown, Ρ. Η. (2010). Διατροφή φυτών για αειφόρο ανάπτυξη και παγκόσμια υγεία. Annals of Botany, 105 (7), 1073-1080.