Nutriția Minerală a Plantelor

Pe lângă carbon, hidrogen și oxigen, plantele au nevoie de un set definit de elemente minerale extrase din sol, iar modul în care acestea absorb, transportă și asimilează acești nutrienți le modelează creșterea și fertilizatorii de care depinde agricultura.

Definition

Nutriția minerală a plantelor reprezintă achiziția, transportul și asimilarea elementelor anorganice esențiale pentru creșterea plantelor, precum și consecințele fiziologice ale aportului sau deficienței acestora.

Scope

Acest subiect acoperă elementele minerale esențiale (macronutrienți și micronutrienți), criteriile de esențialitate, simptomele deficiențelor, absorbția ionilor și transportul membranar la nivelul rădăcinii, precum și asimilarea azotului și sulfului, inclusiv rolul simbiozelor.

Core questions

• Care elemente sunt esențiale pentru plante și cum se stabilește esențialitatea?
• Cum absorb rădăcinile ionii minerali împotriva gradienților de concentrație?
• Cum sunt asimilate azotul și alți nutrienți în molecule organice?

Key theories

Conceptul de element esențial

Un element este esențial dacă planta nu își poate completa ciclul de viață fără el și are un rol specific, ireplacabil; acest criteriu definește macronutrienții și micronutrienții necesari tuturor plantelor.

Transportul activ membranar al ionilor

Celulele rădăcinii utilizează pompe de protoni pentru a energiza membranele, permițând transportorilor și canalelor să preia selectiv ionii minerali, adesea împotriva gradienților lor de concentrație.

Mechanisms

H+-ATP-azele de la nivelul membranei plasmatice pompează protoni în afara celulelor rădăcinii, creând un gradient electrochimic care conduce transportul activ secundar al ionilor nutritivi prin transportori și canale specifice. Azotatul și amoniul sunt asimilate prin nitrat reductază și ciclul glutamin sintetază–glutamat sintază în aminoacizi; multe plante suplimentează absorbția prin ciuperci micorizice sau, la leguminoase, prin simbioze rizobiale fixatoare de azot care reduc N2 atmosferic la amoniac.

Clinical relevance

Nutriția minerală este baza științifică a fertilizării și a managementului solului; corelarea aportului de nutrienți cu cererea culturilor crește randamentele, limitând în același timp scurgerile și eutrofizarea cauzate de pierderile de azot și fosfor.

History

Teoria minerală a nutriției din secolul al XIX-lea a lui Liebig și experimentele hidroponice ale lui Sachs au stabilit că plantele necesită elemente anorganice specifice, punând bazele fertilizării științifice și ale criteriilor elementelor esențiale rafinate în secolul al XX-lea.

Key figures

• Justus von Liebig
• Julius von Sachs

Seminal works

• taiz2015
• buchanan2015

Frequently asked questions

Care este diferența dintre macronutrienți și micronutrienți?

Macronutrienții precum azotul, fosforul, potasiul, calciul, magneziul și sulful sunt necesari în cantități relativ mari, în timp ce micronutrienții precum fierul, zincul, manganul și borul sunt esențiali, dar necesari doar în cantități infime.

Cum obțin leguminoasele azotul?

Leguminoasele formează noduli radiculari care adăpostesc bacterii rizobiale ce fixează azotul atmosferic în amoniac, furnizând plantei azot utilizabil în schimbul carbohidraților.