Питание растений макроэлементами, микроэлементами и диагностика недостатков

растительное питание это набор химических процессов, посредством которых растения извлекают из почвы питательные вещества, которые служат опорой для роста и развития их органов. В нем также делается особая ссылка на типы минеральных питательных веществ, в которых нуждаются растения, и симптомы их недостатка..

Изучение питания растений особенно важно для тех, кто отвечает за уход и поддержание культур, представляющих интерес для сельского хозяйства, поскольку оно напрямую связано с показателями урожайности и производства..

Поскольку длительное выращивание овощей приводит к эрозии и минеральному истощению почв, большие успехи в аграрной промышленности связаны с разработкой удобрений, состав которых тщательно продуман в соответствии с потребностями в питании интересующих сортов..

Конструкция этих удобрений требует, без сомнения, глубоких знаний физиологии и питания растений, поскольку, как и в любой биологической системе, существуют верхние и нижние пределы, в которых растения не могут функционировать должным образом, либо недостаток или избыток какого-либо элемента.

индекс

• 1 Как растения питаются?
  • 1.1 Основные элементы
• 2 Макронутриенты
  • 2.1 Азот
  • 2.2 Калий
  • 2.3 Кальций
  • 2.4 Магний
  • 2.5 Фосфор
  • 2.6 Сера
  • 2.7 Кремний
• 3 микроэлемента
  • 3.1 Хлор
  • 3.2 Железо
  • 3.3 Боро
  • 3.4 Марганец
  • 3,5 натрия
  • 3.6 Цинк
  • 3.7 Медь
  • 3,8 никеля
  • 3.9 Молибден
• 4 Диагностика недостатков
• 5 ссылок

Как растения питаются?

Корни играют фундаментальную роль в питании растений. Минеральные питательные вещества берутся из «почвенного раствора» и транспортируются либо симпатическим (внутриклеточным), либо апопластическим (внеклеточным) в сосудистые пучки. Они загружаются в ксилему и транспортируются к стволу, где выполняют различные биологические функции..

Взятие питательных веществ из почвы через симпласт в корнях и их последующий перенос в ксилему путем апопластики - это разные процессы, опосредованные разными факторами.

Считается, что круговорот питательных веществ регулирует поглощение ионов ксилемой, в то время как приток к симстату корня может зависеть от температуры или внешней концентрации ионов.

Транспорт растворенных веществ в ксилему обычно происходит путем пассивной диффузии или пассивного транспорта ионов по ионным каналам благодаря силе, генерируемой протонными насосами (АТФазы), выраженными в паратрахеальных клетках паренхимы..

С другой стороны, транспорт к апопласту обусловлен различием гидростатического давления от транспираторных листьев..

Многие растения используют взаимные отношения для питания самих себя, либо для поглощения других ионных форм минерала (таких как азотфиксирующие бактерии), для улучшения способности своих корней поглощать или для обеспечения большей доступности определенных элементов (таких как микориза)..

Основные элементы

Растения имеют разные потребности в каждом питательном веществе, поскольку не все они используются в одинаковой пропорции или для одинаковых целей..

Существенным элементом является то, что является составной частью структуры или метаболизма растения и отсутствие которого вызывает серьезные нарушения в его росте, развитии или размножении..

В целом все элементы работают в структуре, обмене веществ и клеточной осморегуляции. Классификация макро- и микроэлементов связана с относительным содержанием этих элементов в тканях растений..

макроэлементы

К макронутриентам относятся азот (N), калий (K), кальций (Ca), магний (Mg), фосфор (P), сера (S) и кремний (Si). Хотя основные элементы участвуют во многих различных клеточных событиях, можно указать некоторые конкретные функции:

азот

Это минеральный элемент, который требуется растениям в больших количествах и обычно является ограничивающим элементом во многих почвах, поэтому в удобрениях обычно содержится азот. Азот является подвижным элементом и является неотъемлемой частью клеточной стенки, аминокислот, белков и нуклеиновых кислот..

Хотя содержание азота в атмосфере очень высокое, только растения семейства Fabaceae могут использовать молекулярный азот в качестве основного источника азота. Формы, усвоенные остальными, являются нитратами..

калий

Этот минерал получен в растениях в его одновалентной катионной форме (К +) и участвует в регуляции осмотического потенциала клеток, а также в активации ферментов, участвующих в дыхании и фотосинтезе..

кальций

Обычно он обнаруживается в виде двухвалентных ионов (Ca2 +) и необходим для синтеза клеточной стенки, особенно для формирования медиальной ламеллы, разделяющей клетки во время деления. Он также участвует в формировании митотического веретена и необходим для функционирования клеточных мембран..

Он играет важную роль в качестве вторичного мессенджера нескольких путей ответа растений как на гормональные сигналы, так и на сигналы окружающей среды..

Он может связываться с кальмодулином, а комплекс регулирует ферменты, такие как киназы, фосфатазы, цитоскелетные белки, передачу сигналов, среди прочего.

магний

Магний участвует в активации многих ферментов в процессе фотосинтеза, дыхания и синтеза ДНК и РНК. Кроме того, он является структурной частью молекулы хлорофилла.

фосфор

Фосфаты особенно важны для образования сахарно-фосфатных интермедиатов дыхания и фотосинтеза, а также являются частью полярных групп фосфолипидных головок. АТФ и родственные нуклеотиды обладают фосфором, а также структурой нуклеиновых кислот.

сера

Боковые цепи аминокислот цистеина и метионина содержат серу. Этот минерал также является важным компонентом многих коферментов и витаминов, таких как кофермент A, S-аденозилметионин, биотин, витамин B1 и пантотеновая кислота, которые необходимы для метаболизма растений..

кремний

Хотя в семействе Equisetaceae была продемонстрирована только особая потребность в этом минерале, есть данные, что накопление этого минерала в тканях некоторых видов способствует росту, фертильности и стрессоустойчивости..

микроэлементы

Микронутриенты - это хлор (Cl), железо (Fe), бор (B), марганец (Mn), натрий (Na), цинк (Zn), медь (Cu), никель (Ni). и молибден (Мо). Как и макроэлементы, микроэлементы играют важную роль в метаболизме растений, а именно:

хлор

Хлор встречается в растениях в виде анионной формы (Cl-). Это необходимо для реакции фотолиза воды, которая происходит во время дыхания; участвует в фотосинтетических процессах и в синтезе ДНК и РНК. Это также структурный компонент кольца молекулы хлорофилла.

железо

Железо является важным кофактором для широкого спектра ферментов. Его фундаментальная роль заключается в переносе электронов в реакциях восстановления оксидов, поскольку его можно легко окислить обратимо из Fe2 + в Fe3.+.

Его первичная роль, возможно, является частью цитохромов, жизненно важных для переноса световой энергии в фотосинтетических реакциях..

бор

Его точная функция не была указана, однако данные свидетельствуют о том, что он важен для удлинения клеток, синтеза нуклеиновых кислот, гормональных реакций, функций мембран и регуляции клеточного цикла..

марганец

Марганец обнаружен в виде двухвалентного катиона (Mg2 +). Он участвует в активации многих ферментов в клетках растений, в частности, декарбоксилаз и дегидрогеназ, вовлеченных в цикл трикарбоновых кислот или цикл Кребса. Его наиболее известная функция заключается в получении кислорода из воды во время фотосинтеза.

натрий

Этот ион необходим многим растениям с метаболизмом С4 и крушацеокислотой (САМ) для фиксации углерода. Это также важно для регенерации фосфоенолпирувата, субстрата первого карбоксилирования в вышеупомянутых путях..

цинк

Большое количество ферментов требует цинка для их функционирования, а некоторые растения нуждаются в нем для биосинтеза хлорофилла. Ферменты азотистого обмена, передачи энергии и биосинтетических путей других белков нуждаются в цинке для их функционирования. Это также структурная часть многих транскрипционных факторов, важных с генетической точки зрения..

медь

Медь связана со многими ферментами, которые участвуют в реакциях восстановления оксидов, так как она может быть обратимо окислена от Cu + до Cu2 +. Примером этих ферментов является пластоцианин, который отвечает за перенос электронов во время легких реакций фотосинтеза.

никель

Растения не имеют особых требований к этому минералу, однако многие из азотфиксирующих микроорганизмов, которые поддерживают симбиотические отношения с растениями, нуждаются в никеле для ферментов, которые обрабатывают газообразные молекулы водорода во время фиксации.

молибден

Нитратредуктаза и нитрогеназа являются одними из многих ферментов, которым для функционирования требуется молибден. Нитратредуктаза ответственна за катализ восстановления нитрата до нитрита при ассимиляции азота в растениях, а нитрогеназа превращает газообразный азот в аммоний в азотфиксирующих микроорганизмах.

Диагностика недостатков

Пищевые изменения в овощах можно диагностировать несколькими способами, среди которых анализ листьев является одним из наиболее эффективных методов.

Хлороз или пожелтение, появление темных некротических пятен и их распределение, а также присутствие пигментов, таких как антоцианы, являются частью элементов, которые необходимо учитывать при диагностике дефектов..

Важно учитывать относительную мобильность каждого элемента, поскольку не все транспортируются с одинаковой регулярностью. Таким образом, дефицит элементов, таких как K, N, P и Mg, может наблюдаться во взрослых листьях, так как эти элементы перемещаются в ткани в процессе образования..

Напротив, молодые листья будут иметь дефицит таких элементов, как B, Fe и Ca, которые относительно неподвижны на большинстве растений..

ссылки

1. Azcon-Bieto, J. & Talón, M. (2008). Основы физиологии растений (2-е изд.). Мадрид: McGraw-Hill Interamericana de España.
2. Barker, A. & Pilbeam, D. (2015). Справочник по питанию растений (2-е изд.).
3. Sattelmacher, B. (2001). Апопласт и его значение для минерального питания растений. Новый фитолог, 149 (2), 167-192.
4. Taiz L. & Zeiger E. (2010). Физиология растений (5-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates Inc.
5. White, P.J. & Brown, P.H. (2010). Питание растений для устойчивого развития и здоровья во всем мире. Летопись ботаники, 105 (7), 1073-1080.