تغذیه معدنی گیاهان
فراتر از کربن، هیدروژن و اکسیژن، گیاهان به مجموعهای مشخص از عناصر معدنی نیاز دارند که از خاک به دست میآورند، و نحوه جذب، انتقال و همگونسازی این مواد مغذی، رشد آنها و کودهایی را که کشاورزی به آنها وابسته است، شکل میدهد.
Definition
تغذیه معدنی گیاهان عبارت است از کسب، انتقال و همگونسازی عناصر غیرآلی ضروری برای رشد گیاه، و پیامدهای فیزیولوژیکی تأمین یا کمبود آنها.
Scope
این موضوع شامل عناصر معدنی ضروری (درشتمغذیها و ریزمغذیها)، معیارهای ضروری بودن، علائم کمبود، جذب یون و انتقال غشایی در ریشه، و همگونسازی نیتروژن و گوگرد، از جمله نقش همزیستیها میشود.
Core questions
- کدام عناصر برای گیاهان ضروری هستند و چگونه ضروری بودن آنها اثبات میشود؟
- ریشهها چگونه یونهای معدنی را برخلاف گرادیان غلظت جذب میکنند؟
- نیتروژن و سایر مواد مغذی چگونه در مولکولهای آلی همگون میشوند؟
Key theories
- مفهوم عنصر ضروری
- یک عنصر زمانی ضروری است که گیاه بدون آن نتواند چرخه زندگی خود را کامل کند و نقش خاص و غیرقابل جایگزینی داشته باشد؛ این معیار درشتمغذیها و ریزمغذیهای مورد نیاز همه گیاهان را تعریف میکند.
- انتقال فعال غشایی یونها
- سلولهای ریشه از پمپهای پروتون برای انرژیبخشی به غشاها استفاده میکنند و به ناقلها و کانالها اجازه میدهند تا یونهای معدنی را به صورت انتخابی، اغلب برخلاف گرادیان غلظت آنها، جذب کنند.
Mechanisms
H+-ATPases غشای پلاسمایی پروتونها را از سلولهای ریشه به بیرون پمپ میکنند و یک گرادیان الکتروشیمیایی ایجاد میکنند که انتقال فعال ثانویه یونهای مغذی را از طریق حاملها و کانالهای خاص هدایت میکند. نیترات و آمونیوم از طریق نیترات ردوکتاز و چرخه گلوتامین سنتتاز-گلوتامات سنتتاز به اسیدهای آمینه همگون میشوند؛ بسیاری از گیاهان جذب را از طریق قارچهای میکوریزی یا در لگومها، همزیستیهای ریزوبیومی تثبیتکننده نیتروژن که N2 اتمسفری را به آمونیاک کاهش میدهند، تکمیل میکنند.
Clinical relevance
تغذیه معدنی اساس علمی کوددهی و مدیریت خاک است؛ تطبیق تأمین مواد مغذی با تقاضای محصول، عملکرد را افزایش میدهد در حالی که رواناب و یوتریفیکاسیون ناشی از اتلاف نیتروژن و فسفر را محدود میکند.
History
نظریه معدنی تغذیه لیبیگ در قرن نوزدهم و آزمایشهای هیدروپونیک ساکس ثابت کرد که گیاهان به عناصر غیرآلی خاصی نیاز دارند و پایه و اساس کوددهی علمی و معیارهای عناصر ضروری را که در قرن بیستم اصلاح شد، بنا نهاد.
Key figures
- Justus von Liebig
- Julius von Sachs
Related topics
Seminal works
- taiz2015
- buchanan2015
Frequently asked questions
- تفاوت بین درشتمغذیها و ریزمغذیها چیست؟
- درشتمغذیها مانند نیتروژن، فسفر، پتاسیم، کلسیم، منیزیم و گوگرد به مقادیر نسبتاً زیادی مورد نیاز هستند، در حالی که ریزمغذیها مانند آهن، روی، منگنز و بور ضروری هستند اما فقط در مقادیر ناچیز مورد نیاز میباشند.
- حبوبات چگونه نیتروژن را به دست میآورند؟
- حبوبات گرهکهای ریشهای تشکیل میدهند که باکتریهای ریزوبیومی را در خود جای میدهند. این باکتریها نیتروژن اتمسفری را به آمونیاک تثبیت میکنند و در ازای کربوهیدراتها، نیتروژن قابل استفاده را برای گیاه فراهم میسازند.