PLANTENVOEDING: MACRONUTRIËNTEN, MICRONUTRIËNTEN, TEKORTEN - BIOLOGIE - 2025

De plantenvoeding is het geheel van chemische processen waarbij voedingsstoffen uit de begane grond worden gehaald die de groei en ontwikkeling van organen ondersteunen. Het verwijst ook speciaal naar de soorten minerale voedingsstoffen die planten nodig hebben en de symptomen van hun tekortkomingen.

De studie van plantenvoeding is vooral belangrijk voor degenen die verantwoordelijk zijn voor de verzorging en het onderhoud van gewassen van agrarisch belang, omdat het rechtstreeks verband houdt met maatregelen van opbrengst en productie.

Veld gezaaid met maïs (Bron: pixabay.com/)

Omdat langdurige teelt van groenten erosie en minerale verarming van de bodems veroorzaakt, houden de grote vorderingen in de landbouwindustrie verband met de ontwikkeling van meststoffen, waarvan de samenstelling zorgvuldig is ontworpen volgens de voedingsbehoeften van de cultivars van belang.

Het ontwerp van deze meststoffen vereist ongetwijfeld een uitgebreide kennis van plantenfysiologie en voeding, aangezien, zoals in elk biologisch systeem, er boven- en ondergrenzen zijn waarin planten niet goed kunnen functioneren, ook niet door gebrek aan of overmaat van een element.

Hoe worden planten gevoed?

De wortels spelen een fundamentele rol bij plantenvoeding. Minerale voedingsstoffen worden uit de "bodemoplossing" gehaald en via de simplistische (intracellulaire) of apoplastische (extracellulaire) route naar de vaatbundels getransporteerd. Ze worden in het xyleem geladen en naar de stengel getransporteerd, waar ze verschillende biologische functies vervullen.

Cichoreiwortel

De opname van voedingsstoffen uit de bodem via de syplast in de wortels en het daaropvolgende transport naar het xyleem via de apoplastische route zijn verschillende processen die worden gemedieerd door verschillende factoren.

Men denkt dat de nutriëntencyclus de opname van ionen in het xyleem reguleert, terwijl de instroom in het sympathische wortelstelsel afhankelijk kan zijn van de temperatuur of de externe ionenconcentratie.

Het transport van opgeloste stoffen naar het xyleem vindt meestal plaats door passieve diffusie of passief transport van ionen door ionenkanalen, dankzij de kracht die wordt gegenereerd door de protonpompen (ATPases) die tot expressie worden gebracht in de paratracheale cellen van het parenchym.

Anderzijds wordt het transport naar de apoplast aangedreven door verschillen in hydrostatische drukken van de transpirerende bladeren.

Veel planten gebruiken mutualistische relaties om zichzelf te voeden, hetzij om andere ionische vormen van een mineraal op te nemen (zoals stikstofbindende bacteriën), om het absorptievermogen van hun wortels te verbeteren, of om een ​​grotere beschikbaarheid van bepaalde elementen (zoals mycorrhizae) te verkrijgen. .

Essentiële elementen

Planten hebben verschillende behoeften voor elke voedingsstof, omdat ze niet allemaal in dezelfde verhouding of voor dezelfde doeleinden worden gebruikt.

Een essentieel element is een element dat een bestanddeel is van de structuur of het metabolisme van een plant en waarvan de afwezigheid ernstige afwijkingen veroorzaakt in de groei, ontwikkeling of voortplanting.

Over het algemeen functioneren alle elementen in cellulaire structuur, metabolisme en osmoregulatie. De classificatie van macro- en micronutriënten heeft te maken met de relatieve overvloed van deze elementen in plantenweefsels.

Macronutriënten

Tot de macronutriënten behoren stikstof (N), kalium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg), fosfor (P), zwavel (S) en silicium (Si). Hoewel essentiële elementen deelnemen aan veel verschillende cellulaire evenementen, kunnen enkele specifieke functies worden genoemd:

Stikstof

Dit is het minerale element dat planten in grotere hoeveelheden nodig hebben en is meestal een beperkend element in veel bodems, daarom bevatten meststoffen over het algemeen stikstof in hun samenstelling. Stikstof is een mobiel element en is een essentieel onderdeel van de celwand, aminozuren, eiwitten en nucleïnezuren.

Hoewel het atmosferische stikstofgehalte erg hoog is, zijn alleen planten van de Fabaceae-familie in staat om moleculaire stikstof als de belangrijkste stikstofbron te gebruiken. De vormen die door de rest kunnen worden opgenomen, zijn nitraten.

Kalium

Dit mineraal wordt verkregen in planten in zijn eenwaardige kationische vorm (K +) en neemt deel aan de regulatie van het osmotische potentieel van cellen, evenals een activator van enzymen die betrokken zijn bij ademhaling en fotosynthese.

Calcium

Het wordt over het algemeen aangetroffen als tweewaardige ionen (Ca2 +) en is essentieel voor celwandsynthese, vooral de vorming van de middelste lamel die de cellen scheidt tijdens de deling. Het neemt ook deel aan de vorming van de mitotische spoel en is vereist voor het functioneren van celmembranen.

Het speelt een belangrijke rol als secundaire boodschapper in verschillende reactiepaden van planten, zowel via hormonale als omgevingssignalen.

Het kan binden aan calmoduline en het complex reguleert enzymen zoals kinasen, fosfatasen, cytoskeletproteïnen, signaalproteïnen, onder anderen.

Magnesium

Magnesium is betrokken bij de activering van veel enzymen bij fotosynthese, ademhaling en DNA- en RNA-synthese. Bovendien is het een structureel onderdeel van het chlorofylmolecuul.

Bij elkaar passen

Fosfaten zijn bijzonder belangrijk voor de vorming van de suiker-fosfaat-tussenproducten van ademhaling en fotosynthese, en maken ook deel uit van de polaire groepen op de fosfolipidenkoppen. ATP en verwante nucleotiden bezitten fosfor, evenals de structuur van nucleïnezuren.

Zwavel

De zijketens van de aminozuren cysteïne en methionine bevatten zwavel. Dit mineraal is ook een belangrijk bestanddeel van veel co-enzymen en vitamines zoals co-enzym A, S-adenosylmethionine, biotine, vitamine B1 en pantotheenzuur, essentieel voor het metabolisme van planten.

Silicium

Hoewel in de Equisoceae-familie slechts een bepaalde vereiste voor dit mineraal is aangetoond, zijn er aanwijzingen dat de ophoping van dit mineraal in de weefsels van sommige soorten bijdraagt ​​aan groei, vruchtbaarheid en weerstand tegen stress.

Zaailing (Bron: pixabay.com/)

Micronutriënten

De micronutriënten zijn chloor (Cl), ijzer (Fe), boor (B), mangaan (Mn), natrium (Na), zink (Zn), koper (Cu), nikkel (Ni) en molybdeen (Mo). Net als macronutriënten hebben micronutriënten essentiële functies in het metabolisme van planten, namelijk:

Chloor

Chloor wordt in planten aangetroffen als de anionische vorm (Cl-). Het is noodzakelijk voor de fotolysereactie van water die plaatsvindt tijdens de ademhaling; neemt deel aan fotosynthetische processen en aan de synthese van DNA en RNA. Het is ook een structureel onderdeel van de ring van het chlorofylmolecuul.

Ijzer

IJzer is een belangrijke cofactor voor een grote verscheidenheid aan enzymen. Zijn fundamentele rol betreft het transport van elektronen in oxidatiereductiereacties, omdat het gemakkelijk reversibel kan worden geoxideerd van Fe2 + naar Fe3 +.

Zijn primaire rol is misschien als onderdeel van de cytochromen, essentieel voor het transport van lichtenergie in fotosynthetische reacties.

Borium

De exacte functie is niet gespecificeerd, maar er zijn aanwijzingen dat het belangrijk is bij celverlenging, nucleïnezuursynthese, bij hormonale reacties, membraanfuncties en bij de regulatie van de celcyclus.

Mangaan

Mangaan wordt gevonden als een tweewaardig kation (Mg2 +). Het neemt deel aan de activering van veel enzymen in plantencellen, met name decarboxylasen en dehydrogenasen die betrokken zijn bij de tricarbonzuurcyclus of de Krebs-cyclus. De bekendste functie is de productie van zuurstof uit water tijdens fotosynthese.

Natrium

Dit ion is vereist door veel planten met C4-metabolisme en crassulaceous acid (CAM) voor koolstoffixatie. Het is ook belangrijk voor de regeneratie van fosfoenolpyruvaat, het substraat van de eerste carboxylering in de bovengenoemde routes.

Zink

Een groot aantal enzymen heeft zink nodig om te functioneren, en sommige planten hebben het nodig voor de biosynthese van chlorofyl. Enzymen van stikstofmetabolisme, energieoverdracht en de biosyntheseroutes van andere eiwitten hebben zink nodig voor hun functie. Het is ook een structureel onderdeel van veel genetisch belangrijke transcriptiefactoren.

Koper

Koper wordt geassocieerd met veel enzymen die deelnemen aan oxidatiereductiereacties, omdat het reversibel kan worden geoxideerd van Cu + naar Cu2 +. Een voorbeeld van deze enzymen is plastocyanine, dat verantwoordelijk is voor de overdracht van elektronen tijdens de lichtreacties van fotosynthese.

Nikkel

Planten hebben geen specifieke behoefte aan dit mineraal, maar veel van de stikstofbindende micro-organismen die een symbiotische relatie met planten onderhouden, hebben nikkel nodig voor de enzymen die gasvormige waterstofmoleculen verwerken tijdens fixatie.

Molybdeen

Nitraatreductase en stikstofase behoren tot de vele enzymen die molybdeen nodig hebben voor hun functie. Nitraatreductase katalyseert de reductie van nitraat tot nitriet tijdens stikstofassimilatie in planten, en stikstofase zet stikstofgas om in ammoniak in stikstofbindende micro-organismen.

Diagnose van tekortkomingen

Voedingsveranderingen in groenten kunnen op verschillende manieren worden gediagnosticeerd, waaronder de bladanalyse is een van de meest effectieve methoden.

Internervale chlorose in Liquidambar styraciflua (Jim Conrad, via Wikimedia Commons)

Chlorose of vergeling, het verschijnen van donkergekleurde necrotische vlekken en hun verspreidingspatronen, evenals de aanwezigheid van pigmenten zoals anthocyanen, maken deel uit van de elementen waarmee rekening moet worden gehouden bij de diagnose van tekortkomingen.

Het is belangrijk om rekening te houden met de relatieve mobiliteit van elk item, aangezien ze niet allemaal met dezelfde regelmaat worden vervoerd. Aldus kan het tekort aan elementen zoals K, N, P en Mg worden waargenomen in de volwassen bladeren, aangezien deze elementen worden getransloceerd naar de weefsels in vorming.

Integendeel, jonge bladeren vertonen tekorten voor elementen zoals B, Fe en Ca, die in de meeste planten relatief onbeweeglijk zijn.

Referenties

1. Azcón-Bieto, J., en Talón, M. (2008). Fundamentals of Plant Physiology (2e ed.). Madrid: McGraw-Hill Interamericana van Spanje.
2. Barker, A., en Pilbeam, D. (2015). Handbook of plantenvoeding (2e ed.).
3. Sattelmacher, B. (2001). De apoplast en zijn betekenis voor plantaardige minerale voeding. Nieuwe fytoloog, 149 (2), 167-192.
4. Taiz, L., en Zeiger, E. (2010). Plantenfysiologie (5e ed.). Sunderland, Massachusetts: Sinauer Associates Inc.
5. Wit, PJ en bruin, PH (2010). Plantenvoeding voor duurzame ontwikkeling en wereldwijde gezondheid. Annals of Botany, 105 (7), 1073-1080.