Minerale voeding van planten

Naast koolstof, waterstof en zuurstof hebben planten een gedefinieerde reeks minerale elementen uit de bodem nodig, en de manier waarop ze deze voedingsstoffen opnemen, transporteren en assimileren, beïnvloedt hun groei en de meststoffen waarvan de landbouw afhankelijk is.

Definition

Minerale voeding van planten is de opname, het transport en de assimilatie van de anorganische elementen die essentieel zijn voor plantengroei, en de fysiologische gevolgen van hun aanvoer of tekort.

Scope

Dit onderwerp behandelt de essentiële minerale elementen (macronutriënten en micronutriënten), de criteria voor essentialiteit, deficiëntieverschijnselen, ionenopname en membraantransport in de wortel, en de assimilatie van stikstof en zwavel, inclusief de rol van symbiose.

Core questions

• Welke elementen zijn essentieel voor planten, en hoe wordt essentialiteit vastgesteld?
• Hoe nemen wortels minerale ionen op tegen concentratiegradiënten in?
• Hoe worden stikstof en andere voedingsstoffen geassimileerd tot organische moleculen?

Key theories

Essentieel-elementconcept

Een element is essentieel als de plant haar levenscyclus er niet zonder kan voltooien en het een specifieke, onvervangbare rol heeft; dit criterium definieert de macronutriënten en micronutriënten die door alle planten worden vereist.

Actief membraantransport van ionen

Wortelcellen gebruiken protonpompen om membranen te energetiseren, waardoor transporters en kanalen minerale ionen selectief kunnen opnemen, vaak tegen hun concentratiegradiënten in.

Mechanisms

Plasma-membraan H+-ATPases pompen protonen uit wortelcellen, waardoor een elektrochemische gradiënt ontstaat die secundair actief transport van nutriëntionen via specifieke dragers en kanalen aandrijft. Nitraat en ammonium worden geassimileerd via nitraatreductase en de glutaminesynthetase–glutamaatsynthasecyclus tot aminozuren; veel planten vullen de opname aan via mycorrhizale schimmels of, bij peulvruchten, stikstofbindende rhizobiale symbiosen die atmosferische N2 reduceren tot ammoniak.

Clinical relevance

Minerale voeding is de wetenschappelijke basis van bemesting en bodembeheer; het afstemmen van de nutriëntentoevoer op de gewasbehoefte verhoogt de opbrengsten en beperkt tegelijkertijd de afspoeling en eutrofiëring veroorzaakt door stikstof- en fosforverliezen.

History

Liebigs negentiende-eeuwse minerale voedingstheorie en Sachs' hydrocultuurexperimenten stelden vast dat planten specifieke anorganische elementen nodig hebben, wat de basis legde voor wetenschappelijke bemesting en de essentieel-elementcriteria die in de twintigste eeuw werden verfijnd.

Key figures

• Justus von Liebig
• Julius von Sachs

Seminal works

• taiz2015
• buchanan2015

Frequently asked questions

Wat is het verschil tussen macronutriënten en micronutriënten?

Macronutriënten zoals stikstof, fosfor, kalium, calcium, magnesium en zwavel zijn in relatief grote hoeveelheden nodig, terwijl micronutriënten zoals ijzer, zink, mangaan en borium essentieel zijn, maar slechts in sporenhoeveelheden vereist.

Hoe verkrijgen peulvruchten stikstof?

Peulvruchten vormen wortelknolletjes die rhizobiale bacteriën huisvesten die atmosferische stikstof binden tot ammoniak, waardoor de plant wordt voorzien van bruikbare stikstof in ruil voor koolhydraten.