Nutritia minerala a plantelor
Nutritia minerala a plantelor este un proces fiziologic de aprovizionare a plantelor cu substante nutritive. Acest proces are loc la plantele talofite, prin toata suprafata talului, iar la plantele cormofite, doar prin sistemul radicular si prin frunze. Substantele nutritive absorbite din mediu pot fi anorganice (adica minerale) sau organice. Plantele verzi absorb in mod predominant substantele minerale, din care, prin asimilatie clorofiliana, sunt sintetizate substantele organice. Lor li se alatura si bacteriile chemoautotrofe, lipsite de pigmenti asimilatori, dar capabile sa sintetizeze substante organice din cele anorganice. Toate se numesc plante autotrofe. Restul plantelor lipsite de pigmentii asimilatori sunt incapabile sa sintetizeze substante organice din cele minerale, si de aceea, ele utilizeaza substante organice existente in mediul lor de viata. Aceste plante se numesc heterotrofe. Elementele chimice, din nutritia plantelor cu substante anorganice sau cu substante organice, devin elemente de constitutie ale unor substante care participa la structura protoplasmei si a peretilor celulari. De asemenea, aceste elemente intra si in structura chimica a unor substante energetice, dintre care cele mai importante sunt hidratii de carbon, grasimile si proteinele, care prin degradare aeroba sau anaeroba, furnizeaza energia necesara proceselor vitale. Proportia cantitativa a elementelor chimice din corpul plantelor variaza, iar acestea sunt impartite conventional in macroelemente, a caror cantitate variaza intre 0,01 si 10% din substanta uscata, microelemente, a caror cantitate variaza intre 0,00001 si 0,001% din substanta uscata si ultramicroelemente, a caror cantitate este mai mica de 0,00001 din substanta uscata. Macroelementele sunt :C, O, H, N, P, K, Ca, S, Mg, Na, Cl si Si, iar microelementele sunt Fe, Mn, B, Sr, Cu, Zn, Ba, Ti, Li, I, Br, Al, Ni, Mo, As, Pb, Va, Rb, si altele. Cand in nutritia plantelor lipseste sau este insuficient un element chimic necesar, apar boli fiziologice, insotite de incetinirea sau oprirea cresterii radacinii, a tulpinii, a frunzelor, sau a fructelor.
I. Rolul fiziologic al macroelementelor
Multe macroelemente sun absolut necesare pentru cresterea si dezvoltarea normala a plantelor. Acestea sunt N, P, K, Ca, S si Mg. La anumite grupe de plante se mai adauga si Na, Cl si Si.
1. Azotul este un element plastic. El intra in structura moleculelor de nucleoproteine, protidelor protoplasmatice, lipoproteinelor din citomembrane, in structura apoenzimelor, a coenzimelor, a vitaminelor B1, B6, B12, a hormonilor vegetali, a pigmentilor fotosintetici (clorofile si ficobiline) si a stearidelor vegetale. Carenta azotului in nutritia plantelor duce la ingalbenirea frunzelor la incetinrea sau oprirea cresterii acestora. Excesul de azot duce la prelungirea perioadei de vegetatie, la formarea abundenta a frunzelor si la marirea sensibilitatii la boli. Azotul poate fi luat de plante din sol, din apa, din atmosfera si chiar din corpul altor organisme.
2. Fosforul este absorbit din mediu sub forma de ioni PO3- , ajunge in celula fara a fi redus si intra in compozitia unor compusi organici de mare insemnatate fiziologica. El participa la alcatuirea fosfoprotidelor si fosfolipidelor din protoplasma si nucleu, fosfolipidelor din graunciorii de amidon si aleurona, lecitinelor din citomembrane, fitinei si a nucleotidelor, cu grupe macroergice de ~ P(ADP, ATP). Fosforul intra in compozitia unor coenzime. El indepialineste rolul energetic central in reactiile de sinteza si de oxidare biologica. El participa in fotosinteza, glicoliza, ciclul Krebs, sistemul Redox al lantilui respirator, etc. Fosforul favorizeaza de nutritie, de crestere, de inflorire si fructificare, depunrea hidratilor de carbon in fructe, sfecla de zahar, tuberculi. Micsoreaza consumul specific de apa al plantelor. Fosforul se acumuleaza in organele tinere si in seminte. In lipsa lui, plantele raman mici, radacinile sunt lungi si rare, tulpina rigida, frunzele verde-inchis, pana la albastru-verde, luand de multe ori o culoare rosie sau purpurie.
3. Potasiul este un element indispensabil pentru metabolismul plantei, participand in sinteza aminoacizilor si a proteinelor. El actioneaza ca un element biocatalizator, stimuland numeroase procese fiziologice. El regleaza absorbtia azotului de catre plante, prelucrand nutritia amoniacala, oxidarea amoniacului, iar in cazul nutritiei nitrice, reducerea nitratilor. Potasiul stimuleaza functionarea unor enzeme care participa in procesul de respiratie si in metabolismul hidratilor de carbon, in metabolismul azotului si sinteza vitaminelor. El stimuleaza si sinteza clorofilelor si intensitatea fotosintezei. Sporeste capacitatea plantelor de a absorbi apa, si de a rezista la ger si seceta. El favorizeaza intensificarea acumularii glucidelor in planta. Potasiul circula foarte rapid in xilemul plantei sub forma de ioni. Se acumuleaza mai ales in tesuturile tinere cu metabolism intens si crestere rapida, dintre care varfurile vegetative, cambiul si periciclul. Toamna, inainte de caderea frunzelor, potasiul migreaza din ele in ramuri sau tulpina. Carenta potasiului in nutritia plantelor diminueaza cresterea si dezvoltarea lor. Se produce o brunificare si rasucire a frunzelor. Se deregleaza metabolismul, scade intensitatea fotosintezei, a protosintezei. Se diminueaza cantitatea amidonului si proteinelor, se micsoreaza rezistenta la boli, iar la anumite specii pe fata inferioara a frunzelor apar pete albe, galbene, brun-roscate sau brune.
4. Calciul este absorbit de plante sub forma de cationi(Ca2+ ). El este acumulat in protoplasma, vacuole, cloroplaste, mitocondrii. Calciul are un rol important in desfasurarea mitozei cu implicatii in organizarea cromozomilor. El intra in structura chimica a enzimelor lipaza, esteraza, colinestraza. Calciul indeplineste rol activator al enzimelor argininchinaza, adenozinfosftaza, adenilchinaza. El joaca un rol important si in fixarea sarcinilor negative la suprafata protoplasmei. Impreuna cu potasiul, calciul participa la mentinerea echilibrului hidric celular. El este antagonist al ionilor Al2+ Mg2+, Zn2+, Fe2+,K+,Na+,NH+,Al3+ , inlaturand actiunea lor vatamatoare, in caz de exces. Calciul neutralizeaza acizii organici si stimuleaza formarea perilor absorbanti pe radacina. Carenta calciului in nutritia plantei se manifesta prin oprirea cresterii, prin rasucirea frunzelor tinere, care capata o culoare verde deschis, varful vegetativ uscandu-se, radacinile ramanand scurte, groase, cu varfurile uscate. Excesul de calciu in plante determina imbatranirea prematura, iar excesul de calciu in sol produce insolubolizarea borului, soldata fiziologic cu aparitia clorozei la frunze.
5. Sulful este absorbit de plante sub forma de ioni SO2- , compusi organici cu sulf, ca cistina. Cerinte mari de sulf au ceapa, usturoiul, mustarul, telina, floarea soarelui, si rapita. In organismul plantei cantitati mai mari se acumuleaza in semintele de mustar negru, in bulbul de ceapa si in cel de usturoi. Sulful intra in constitutia chimica a unor aminoacizi, a unor enzime si a unor coenzime. Insuficienta sulfului in nutritie produce incetinirea si apoi oprirea din crestere. Frunzele se ingalbenesc si apare o imbatranire prematura.
6. Magneziul este un element absolut necesar plantelor, indispensabil formarii clorofilei, in procesul de sinteza a glucidelor, lipidelor si proteinelor. El este un activator al multor enzime necesare respiratiei, activator al enzimelor ce participa in sinteza ARN si AND. Insuficienta magneziului in nutritie se manifesta prin aparitia unei coloratii galbene-portocalii, pe marginea frunzelor sau aparitia unor pete clorotice de culoare verde-inchis pe lamina cloriara.
7. Sodiul se afla in cantitati mai mari in algele marine si in plantele superioare de saraturi (halofite). El este schimbabil cu alti cationi, cum ar fi Ca2+ , sau K+ . Sodiul are ca functie mentinerea presiunii osmotice in celule. Insuficienta sodiului la plantele halofile se manifesta prin culoarea deschisa a frunzelor, aproape alba, prin aparitia de pete necrotice.
8. Clorul este un element prezent in toate plantele. El se acumuleaza in cantitati mai mari in algele marine, in ferigi si i plantele halofile. Plantele superioare il iau din sol prin sistemul radicular si din atmosfera in stare gazoasa, prin stomatele frunzelor. Insuficienta in nutritie determina cloroza frunzelor la tomate, ondularea marginilor frunzelor si inhibarea cresterii radacinilor, dereglarea metabolismului plantelor.
II. Rolul fiziologic al microelementelor.
Microelmentele sunt prezente in cantitati mici in corpul plantelor. Prezenta lor este insa absolut necesara. Ele intervin in metabolismul general, in cresterea si dezvoltarea plantelor, in procesele de imunitate. Lipsa unui microelement poate fi corectata prin adaugarea lui in mediu.
1. Borul are un rol fiziologic multiplu, participand in metabolismul plantei, ca anion si formand esteri fiziologici activi. El stimuleaza absorbtia unor macro- si microelemente. Insuficienta lui in nutritie provoaca cloroza, rasucirea si deformarea frunzelor superioare, moartea prin uscare a mugurilor terminali, oprirea proceselor de crestere si dezvoltare, aparitia de pete brune sau negre in interiorul fructelor sau a unor organe.
2. Ferul este utilizat de plante sub forma de saruri feroase si ferice . El este absorbit de plantele terestre prin sistemul radicular, iar de plantele acvatice, submerse prin intreg corpul lor sub forma de ioni. Carenta ferului in corpul plantei determina ingalbenirea frunzelor si incetinirea cresterii.
3. Cuprul intra in compozitia chimica a multor substante. El constituie componentul metalic al fenoloxidazei, lactazei, ascorbic-acid-oxidazei. Continutul cuprului in plante variaza de la urme, pana la 46 p.p.m. Carenta cuprului apare mai ales pe terenurile mlastinoase. Aceasta se manifesta prin vestejirea si decolorarea pana la o noanta alba a frunzelor tinere.
4. Zincul este indispensabil pentru plante. El este absorbit de acestea din mediul de viata, sub forma de ioni. El este raspandit la plantele inferioare (alge si ciuperci) si la plantele superioare. Zincul intra in structura chimica a enzimelor carbohidraza, fosfataza si numeroase dehiodrogenaze. Carenta lui in corpul plantelor se manifesta prin reducerea cresterii plantelor, dispunerea in rozeta a ramurilor si frunzelor terminale, patarea cu galben a frunzelor. Vita de vie, inul, hameiul ricinul si porumbul sunt sensibile la lipsa din nutritie a zincului. Graul, secara, ovazul si mazarea sunt mai putin sensibile.
