Rolul elementelor minerale in nutritia plantelor horticole

Nutritia minerala a plantelor - Rolul fiziologic al macroelementelor

Justus von Liebig (1840), a pus bazele studiului nutritiei minerale a plantelor. El a fost primul care a grupat plantele dupa nutritia cu carbon în autotrofe (plante verzi) si heterotrofe (bacterii, ciuperci si unele plante superioare parazite). Liebig în cartea sa "Chimia organica în aplicarea ei în agricultura si fiziologie" arata ca plantele verzi se hranesc cu substante minerale din sol (CO2, NH3, H2O, P, S, K, Ca, Mg, Fe etc.), care sunt absorbite prin radacini. Humusul dintr-un sol acoperit cu vegetatie nu scade, prin consumul lui de catre plantele verzi, ci din contra, sporeste.
Rolul fiziologic al macroelementelor
1. Azotul este un element plastic. Este unul dintre elementele fundamentale ale vietii plantelor. Necesarul de azot al diferitelor specii de plante este variabil; astfel, sfecla pentru zahar, cartoful, cânepa, varza, tomatele, cerealele necesita mari cantitati de azot. Absorbtia azotului are loc în tot cursul perioadei de vegetatie, dar fiecare specie cultivata are perioade critice specifice, cum ar fi la cereale înfratitul si împaierea, la sfecla de zahar formarea aparatului foliar, la pomi legarea florilor, etc.
El intra în structura moleculelor de nucleoproteine, protidelor protoplasmatice, lipoproteinelor din citomembrane, în structura apoenzimelor, a coenzimelor, a vitaminelor B1, B6, B12, a hormonilor vegetali, a pigmentilor fotosintetici (clorofile si ficobiline) si a stearidelor vegetale.
Simptome de carenta si exces.La insuficienta de azot, plantele ramân mici, firave, frunzele sunt de un verde-deschis, chiar galbene, simptom ce apare mai întâi la frunzele batrâne.
Carenta azotului în nutritia plantelor duce la îngalbenirea frunzelor la încetinrea sau oprirea cresterii acestora. La graminee înfatisarea este slaba, paiul ramâne mic, spicul scurt, cu boabe sistave. Sfecla pentru zahar si furajera, specii cu un consum mare de azot, prezinta ca simptom, care se dispun vertical. La cartof, varza, tomate, castravete, lipsa de azot frâneaza cresterea, reduce suprafata foliara, blocheaza biosinteza clorofilei, culoarea plantelor devine verde-deschis.
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 - În viata plantelor fosforul este un element deosebit de important, cu functii specifice de a intra în compozitia structurilor celulare si de transportator de energie.
El îndeplineste rolul energetic central în reactiile de sinteza si de oxidare biologica.
Fosforul este responsabil de nutritie, de crestere, de înflorire si fructificare, depunrea hidratilor de carbon în fructe, sfecla de zahar, tuberculi. Micsoreaza consumul specific de apa al plantelor. Fosforul se acumuleaza în organele tinere si în seminte.
Simptome de carenta. În lipsa fosforului, plantele ramân mici si frunzele se rasucesc, iar pe ele apar pete violet-roscate, radacinile sunt lungi si rare, tulpina rigida, frunzele verde-închis, pâna la albastru-verde, luând de multe ori o culoare rosie sau purpurie.Plantele ramân în continuare verzi, dar petitolii si zonele din vecinatatea nervurilor se coloreaza în rosu, datorita formarilor glucosizilor antocianici, prin blocarea glucidelor solubile.
La pomi, carenta de fosfor reduce cresterea mugurilor de rod, iar fructele cad prematur. La mar, frunzele ramân mici, cu vârful purpuriu.
Simptomele lipsei de fosfor sunt numeroase, datorita multiplelor sale functiuni precum si starii fiziologice a plantelor. În general, pe frunzele batrâne se constata efectul carentei.
3. Potasiul este un element indispensabil pentru metabolismul plantei, participând în sinteza aminoacizilor si a proteinelor.
El regleaza absorbtia azotului de catre plante, prelucrând nutritia amoniacala, oxidarea amoniacului, iar în cazul nutritiei nitrice, reducerea nitratilor. Absorbtia potasiului poate fi considerabil împiedicata de prezenta ionilor Ca, Mg si Na, dupa cum si potasiul poate stânjeni absorbtia acestora.
Potasiul stimuleaza functionarea unor enzeme care participa în procesul de respiratie si în metabolismul hidratilor de carbon, în 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 în planta. Potasiul circula foarte rapid în xilemul plantei sub forma de ioni. Se acumuleaza mai ales în tesuturile tinere cu metabolism intens si crestere rapida.
Simptome de carenta. Scharrer (1953) a aratat ca în lipsa potasiului în plante continutul de glucide si de substante proteice este mai mic. Suplimentarea cu K+ duce la un continut mai mare în plante a substantelor din aceste grupe. Lipsa potasiului produce o perturbare în metabolismul proteinelor.Carenta de potasiu determina o slaba cloroze si necroze.
Toamna, înainte de caderea frunzelor, potasiul migreaza din ele în ramuri sau tulpina. Carenta potasiului în 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. Contrar lipsei de MG, cu ale caror simptome de carenta se aseamana, necrozele apar la marginea limbului, care devin brune si se rasucesc.
La vita de vie, Wilhem (1955) a observat ca intensitatea lipsei de K poate determina simptome diferite; insuficienta mare duce la caderea florilor, strugurii nu se mai formeaza, iar la o insuficienta nu prea accentuata frunzele au o coloratie violeta-albastruie.
La tomate, la cel mai scazut nivel de potasiu, simptomele sunt putin evidente pe frunze, dar fructele sunt puternic afectate, mai ales în ceea ce priveste colorarea. Pe fructe apar zone de tesuturi care ramîn verzi sau galbene, pete "de ceara", datorate unei incomplete colorari. Prezenta spatiilor cu aer în interiorul fructelor ca si conturul unghiular al fructului sunt indici ai lipsei de potasiu (W.Winsor, 1966).
4. Calciul Este absorbit si metabolizat de catre plante mai lent, astfel ca, de multe ori, pot aparea carente în calciu chiar în conditiile unei aprovizionari corespunzatoare în sol cu acest element. Este absorbit de plante sub forma de cationi(Ca2+
Împreuna cu potasiul, calciul participa la mentinerea echilibrului hidric celular. Calciul neutralizeaza acizii organici si stimuleaza formarea perilor absorbanti pe radacina.
Calciul influenteaza favorabil cresterea radacinii, fiind considerat de multi autori elementul cresterii radacinii (Burstrom si Tullin, 1957; Karla, 1956; Bergmann, 1954).
Simptome de carenta. Carenta calciului în nutritia plantei se manifesta prin oprirea cresterii, prin rasucirea frunzelor tinere, care capata o culoare verde deschis, vârful vegetativ uscându-se, radacinile ramânând scurte, groase, cu vârfurile uscate. Carenta de calciu apare cel mai frecvent la tomate, varza, morcov, tutun (Chapmann, 1966; Drake, 1966; Wiersum, 1966).
Fructele de tomate din cultura de sera pot capata putregaiul fructelor datorita carentei de calciu, care poate aparea atât în cazul lipsei acestui element dar si în urma unei slabe absorbtii de Ca++ cauzata de continutul ridicat de K+ si Mg++. Apare astfel boala, ca urmare a formarii unei cantitati mici de substante pectice în peretii celulari.
La cartof, frunzele ramân mici, cu zone necrotice pe margini, reducând mult tesutul asimilator, proces ce are ca urmare o slaba productie de tuberculi. Lipsa de calciu blocheaza amidonul în frunze, întrucât amilaza, care este enzima activa de calciu, nu actioneaza în hidroliza amidonului fiind astfel împiedicata migrarea lui în tuberculi.
La castraveti, frunzele prezinta cloroza mezofilului, iar la o carenta mai puternica se necrozeaza si cad.
Excesul de calciu în plante determina îmbatrânirea prematura, iar excesul de calciu în sol produce insolubolizarea borului, soldata fiziologic cu aparitia clorozei la frunze.
5. Sulful este absorbit de plante din sol sub forma de ioni SO4ֿ2, prin radacini si în cantitate mai mica prin frunze, sub forma de SO2 din aer, compusi organici cu sulf, ca cistina.
Cerinte mari de sulf au ceapa, usturoiul, mustarul, telina, floarea soarelui, si rapita. În organismul plantei cantitati mai mari se acumuleaza în semintele de mustar negru, în bulbul de ceapa si în cel de usturoi. Sulful intra în constitutia chimica a unor aminoacizi, a unor enzime si a unor coenzime.
Carenta de sulf se aseamana foarte mult cu aceea a azotului. Insuficienta sulfului în nutritie produce încetinirea si apoi oprirea din crestere. Frunzele se îngalbenesc, în parte slab colorate în rosu. si apare o îmbatrânire prematura. Carenta de sulf duce la o crestere a azotului solubil (amoniacal, nitric, aminic, amidic) si la o încetinire a formarii substantelor proteice.
În plantele leguminoase, carenta de sulf are efect negativ asupra formarii nodozitatilor pe radacini (Coleman, 1966). Struckmeyer (1958) a constatat la frunzele de tutun o rasucire a vârfului frunzelor la o lipsa de sulf.
6. Magneziul - este absorbit de plante sub forma de ioni MG.Este un element absolut necesar plantelor, indispensabil formarii clorofilei, în procesul de sinteza a glucidelor, lipidelor si proteinelor. El este un activator al multor enzime necesare respiratiei. Insuficienta magneziului în nutritie se manifesta prin aparitia unei coloratii galbene-portocalii, pe marginea frunzelor sau aparitia unor pete clorotice de culoare verde-închis pe lamina cloriara.
La cartof , carenta de magneziu blocheaza amidonul în frunze, transportul catre tuberculi fiind mult încetinit. La o prelungire a acestei insificiente frunzele se îngalbenesc, devin cenusii si se usuca prematur.
La varza, carenta se manifesta prin aparitia de pete întunecate. La cele mai multe dicotiledonate lipsa de Mg produce o decolorare a frunzelor batrâne, urmata de o necrozare si chiar o cadere timpurie.
La o lipsa mai puternica de magneziu aceste pete devin roscate, se transforma în necroze si apoi frunzele se usuca.
La mar, carenta de Mg se manifesta prin defolierea lastarilor, cu exceptia frunzelor de la vârf. Pe frunze apar necroze, apoi se rasucesc.
La vita de vie apare de la marginea frunzelor o decolorare, care continua între nervuri.
În stadiu mai avansat de carenta în magneziu, tesuturile pot fi distruse.
7. Sodiul Este un element absorbit mai lent comparativ cu alti cationi, încât nivelul lui în plante are valori mici. Rolul fiziologic al sodiului se constata mai ales în reducerea transpiratiei. Se considera ca toleranta plantelor fata de sodiu este în urmatoarea ordine :sfecla>telina>morcov>bumbac>in>ovaz>lucerna>trifoi>fasole (Bernstein si Pearson, 1956).
8. Clorul este un element prezent în toate plantele. Rolul clorului în metabolismul plantelor este putin cunoscut. Haas (1945) a sustinut influenta clorului asupra sistemelor enzimatice.
Plantele superioare îl iau din sol prin sistemul radicular si din atmosfera în stare gazoasa, prin stomatele frunzelor.
Insuficienta în nutritie determina cloroza frunzelor la tomate, ondularea marginilor frunzelor si inhibarea cresterii radacinilor, dereglarea metabolismului plantelor. Insuficienta de clor se manifesta prin ofilirea plantelor, oprirea cresterii, ruperea cu usurinta a radacinilor, care devin în general mici. Frunzele prezinta desene clorotice, care mai târziu devin galbene. Carenta apare mai întâi pe frunzele tinere. La tomate începe ofilirea de la vârful frunzelor, apar pete de bronz apoi necroze. La carente puternice nu se formeaza fructe.
9. Siliciul. Cercetarile efectuate asupra plantelor de ovaz, orez, tutun, fasole, porumb si castravete au dovedit efectul stimulator al siliciului asupra ritmului de crestere a plantelor (Wagner, 1940). Mengel (1969) a considerat ca plantele care acumuleaza mult siliciu gramineele, floarea-soarelui, castravetele, tutunul, iar plantele care acumuleaza doar foarte putin siliciu, leguminoasele.
Dupa Cooper si Hall (1955), la plantele care cresc bine în mediu ce contine siliciu este stimulata absorbtia de CO2 si ca urmare se intensifica fotosinteza. Privitor la rolul pozitiv al siliciului în procesele fiziologice ale plantelor, rezultatele expermentale sunt controversate, dar este unanim recunoscut efectul favorabil al acestui element asupra rezistentei plantelor la boli si daunatori. Mult siliciu se acumuleaza în frunze si tulpini impregnând membranele celulare.

Wagner (1940) considera ca insuficienta de siliciu duce la oprirea cresterii radacinii iar la ovaz si înfratirea este redusa. Frunzele plantelor sunt galbene, iar din cauza dereglarii circulatiei apei apar ofilite. Vârful frunzelor încep sa se usuce, apar necroze, care pot avansa pe întregul limb.
La castravete frunzele nu se ofilesc, radacinile sunt atacate de ciuperci.
10. Fierul este utilizat de plante sub forma de saruri feroase si ferice . El este absorbit de plantele terestre prin sistemul radicular. Fierul ifluenteaza fotosinteza, fosforilarea oxidativa si metabolismul azotului, catalizeaza biosinteza pigmentilor clorofilieni si carotenoizi.
Carenta fierului în corpul plantei determina îngalbenirea frunzelor si încetinirea cresterii.
Lipsa de Fe produce cloroza frunzelor tinere, pe când frunzele batrâne de pe aceleasi ramuri ramân verzi. Spre deosebire de cloroza provocata de lipsa de mangan, care apare pe frunze între nervuri, la carenta de Fe frunza este afectata în întregime. Fosforul în exces împiedica buna aprovizionare a plantelor cu Fe, (raportul optim P/Fe este de 40-50). De asemenea, raportul Fe/Mn este considerat a fi o cauza a dereglarilor ce apar în nutritia plantelor (Scherrer si Mengel, 1969); la un continut mare de Mn apare carenta de Fe.
11. Aluminiul În plantele superioare nu se cunoaste nici o functie specifica a Al +++. În caz de toxicitate, radacinile sunt în primul rând afectate. Simptomele toxicitatii de Al se coreleaza cu un continut scazut de fosfor, încât suplimentarea cu P îndeparteaza aceasta toxicitate. Acest efect se recunoaste prin uscarea vârfurilor frunzelor batrâne, care poate cuprinde întreaga planta. La cartof, partea aeriana ramâne mica, poate sa moara, iar recolta de tuberculi este foarte redusa.
În horticultura se cunoaste efectul aluminiului asupra culorii florilor, mai ales la hortensii; când continutul de Al este ridicat florile sunt albastre, iar în lipsa aliminiului florile sunt roz. sursa/facebook