التغذية المعدنية للنباتات
بالإضافة إلى الكربون والهيدروجين والأكسجين، تحتاج النباتات إلى مجموعة محددة من العناصر المعدنية المستمدة من التربة، وتشكل طريقة امتصاصها ونقلها واستيعابها لهذه المغذيات نموها والأسمدة التي تعتمد عليها الزراعة.
Definition
التغذية المعدنية للنباتات هي اكتساب ونقل واستيعاب العناصر غير العضوية الضرورية لنمو النبات، والنتائج الفسيولوجية لتوافرها أو نقصها.
Scope
يغطي هذا الموضوع العناصر المعدنية الأساسية (المغذيات الكبرى والمغذيات الصغرى)، ومعايير الأساسية، وأعراض النقص، وامتصاص الأيونات ونقلها عبر الأغشية في الجذر، واستيعاب النيتروجين والكبريت، بما في ذلك دور التكافل.
Core questions
- ما هي العناصر الأساسية للنباتات، وكيف يتم تحديد الأساسية؟
- كيف تمتص الجذور الأيونات المعدنية ضد تدرجات التركيز؟
- كيف يتم استيعاب النيتروجين والمغذيات الأخرى في الجزيئات العضوية؟
Key theories
- مفهوم العنصر الأساسي
- يكون العنصر أساسيًا إذا لم يتمكن النبات من إكمال دورة حياته بدونه وكان له دور محدد لا يمكن الاستعاضة عنه؛ يحدد هذا المعيار المغذيات الكبرى والمغذيات الصغرى التي تحتاجها جميع النباتات.
- النقل النشط للأيونات عبر الغشاء
- تستخدم خلايا الجذر مضخات البروتون لتنشيط الأغشية، مما يسمح للناقلات والقنوات بامتصاص الأيونات المعدنية بشكل انتقائي، غالبًا ضد تدرجات تركيزها.
Mechanisms
تضخ مضخات H+-ATPase في الغشاء البلازمي البروتونات خارج خلايا الجذر، مما يخلق تدرجًا كهركيميائيًا يدفع النقل النشط الثانوي لأيونات المغذيات عبر ناقلات وقنوات محددة. يتم استيعاب النترات والأمونيوم من خلال اختزال النترات ودورة تخليق الجلوتامين-تخليق الجلوتامات إلى أحماض أمينية؛ تكمل العديد من النباتات الامتصاص من خلال الفطريات الجذرية أو، في البقوليات، تكافلات الريزوبيا المثبتة للنيتروجين التي تختزل N2 الجوي إلى أمونيا.
Clinical relevance
التغذية المعدنية هي الأساس العلمي للتسميد وإدارة التربة؛ فمواءمة إمداد المغذيات مع طلب المحصول يزيد الغلة مع الحد من الجريان السطحي والتخثث الناتج عن فقدان النيتروجين والفوسفور.
History
أرست نظرية ليبيغ المعدنية للتغذية في القرن التاسع عشر وتجارب ساكس للزراعة المائية أن النباتات تتطلب عناصر غير عضوية محددة، مما وضع الأساس للتسميد العلمي ومعايير العناصر الأساسية التي تم تنقيحها في القرن العشرين.
Key figures
- Justus von Liebig
- Julius von Sachs
Related topics
Seminal works
- taiz2015
- buchanan2015
Frequently asked questions
- ما الفرق بين المغذيات الكبرى والمغذيات الصغرى؟
- المغذيات الكبرى مثل النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم والكالسيوم والمغنيسيوم والكبريت مطلوبة بكميات كبيرة نسبيًا، بينما المغذيات الصغرى مثل الحديد والزنك والمنغنيز والبورون ضرورية ولكنها مطلوبة بكميات ضئيلة فقط.
- كيف تحصل البقوليات على النيتروجين؟
- تشكل البقوليات عقيدات جذرية تحتوي على بكتيريا الريزوبيا التي تثبت النيتروجين الجوي وتحوله إلى أمونيا، مما يزود النبات بالنيتروجين القابل للاستخدام مقابل الكربوهيدرات.