NUTRIZIONE DELLE PIANTE: MACRONUTRIENTI, MICRONUTRIENTI, CARENZE - BIOLOGIA - 2025

La nutrizione delle piante è l'insieme dei processi chimici mediante i quali vengono estratti i nutrienti dai piani terra che supportano la crescita e lo sviluppo degli organi. Fa inoltre particolare riferimento ai tipi di nutrienti minerali che le piante richiedono e ai sintomi delle loro carenze.

Lo studio della nutrizione delle piante è particolarmente importante per coloro che si occupano della cura e del mantenimento delle colture di interesse agricolo, poiché è direttamente correlato alle misure di resa e produzione.

Campo seminato a mais (Fonte: pixabay.com/)

Poiché la coltivazione prolungata di ortaggi provoca erosione e impoverimento minerale dei suoli, i grandi progressi nel settore agricolo sono legati allo sviluppo di fertilizzanti, la cui composizione è attentamente studiata in base alle esigenze nutrizionali delle cultivar di interesse.

La progettazione di questi fertilizzanti richiede, senza dubbio, una vasta conoscenza della fisiologia vegetale e della nutrizione, poiché come in ogni sistema biologico, ci sono limiti superiori e inferiori in cui le piante non possono funzionare correttamente, sia da mancanza o eccesso di qualche elemento.

Come vengono nutrite le piante?

Le radici giocano un ruolo fondamentale nella nutrizione delle piante. I nutrienti minerali vengono prelevati dalla "soluzione del suolo" e vengono trasportati ai fasci vascolari per via semplicistica (intracellulare) o apoplastica (extracellulare). Vengono caricati nello xilema e trasportati allo stelo, dove svolgono varie funzioni biologiche.

Radice di cicoria

L'assorbimento di sostanze nutritive dal suolo attraverso il syplast nelle radici e il loro successivo trasporto allo xilema per via apoplastica sono processi diversi, mediati da diversi fattori.

Si pensa che il ciclo dei nutrienti regoli l'assorbimento di ioni nello xilema, mentre l'afflusso nella radice simpatica può dipendere dalla temperatura o dalla concentrazione di ioni esterni.

Il trasporto dei soluti allo xilema avviene generalmente per diffusione passiva o trasporto passivo di ioni attraverso i canali ionici, grazie alla forza generata dalle pompe protoniche (ATPasi) espressa nelle cellule paratracheali del parenchima.

D'altra parte, il trasporto all'apoplasto è guidato dalle differenze nelle pressioni idrostatiche delle foglie traspiranti.

Molte piante utilizzano rapporti mutualistici per nutrirsi, sia per assorbire altre forme ioniche di un minerale (come i batteri azotofissatori), per migliorare la capacità di assorbimento delle loro radici, o per ottenere una maggiore disponibilità di alcuni elementi (come le micorrize). .

Elementi essenziali

Le piante hanno esigenze diverse per ogni nutriente, poiché non tutte vengono utilizzate nella stessa proporzione o per gli stessi scopi.

Un elemento essenziale è quello che è una parte costitutiva della struttura o del metabolismo di una pianta e la cui assenza causa gravi anomalie nella sua crescita, sviluppo o riproduzione.

In generale, tutti gli elementi funzionano nella struttura cellulare, nel metabolismo e nell'osmoregolazione. La classificazione di macro e micronutrienti ha a che fare con l'abbondanza relativa di questi elementi nei tessuti vegetali.

Macronutrienti

Tra i macronutrienti ci sono azoto (N), potassio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg), fosforo (P), zolfo (S) e silicio (Si). Sebbene gli elementi essenziali partecipino a molti eventi cellulari diversi, si possono evidenziare alcune funzioni specifiche:

Azoto

Questo è l'elemento minerale che le piante richiedono in quantità maggiori e di solito è un elemento limitante in molti terreni, motivo per cui i fertilizzanti hanno generalmente azoto nella loro composizione. L'azoto è un elemento mobile ed è una parte essenziale della parete cellulare, degli amminoacidi, delle proteine ​​e degli acidi nucleici.

Sebbene il contenuto di azoto atmosferico sia molto elevato, solo le piante della famiglia delle Fabaceae sono in grado di utilizzare l'azoto molecolare come principale fonte di azoto. Le forme assimilabili dal resto sono i nitrati.

Potassio

Questo minerale si ottiene nelle piante nella sua forma cationica monovalente (K +) e partecipa alla regolazione del potenziale osmotico delle cellule, oltre che attivatore di enzimi coinvolti nella respirazione e nella fotosintesi.

Calcio

Si trova generalmente come ioni bivalenti (Ca2 +) ed è essenziale per la sintesi della parete cellulare, in particolare la formazione della lamella centrale che separa le cellule durante la divisione. Partecipa anche alla formazione del fuso mitotico ed è necessario per il funzionamento delle membrane cellulari.

Ha un ruolo importante come messaggero secondario in diversi percorsi di risposta delle piante sia attraverso segnali ormonali che ambientali.

Può legarsi alla calmodulina e il complesso regola enzimi come chinasi, fosfatasi, proteine ​​citoscheletriche, proteine ​​di segnalazione, tra gli altri.

Magnesio

Il magnesio è coinvolto nell'attivazione di molti enzimi nella fotosintesi, nella respirazione e nella sintesi di DNA e RNA. Inoltre, è una parte strutturale della molecola di clorofilla.

Incontro

I fosfati sono particolarmente importanti per la formazione degli intermedi zucchero-fosfato della respirazione e della fotosintesi, oltre a far parte dei gruppi polari sulle teste dei fosfolipidi. L'ATP e i relativi nucleotidi possiedono fosforo, così come la struttura degli acidi nucleici.

Zolfo

Le catene laterali degli amminoacidi cisteina e metionina contengono zolfo. Questo minerale è anche un importante costituente di molti coenzimi e vitamine come il coenzima A, S-adenosilmetionina, biotina, vitamina B1 e acido pantotenico, essenziali per il metabolismo delle piante.

Silicio

Nonostante nella famiglia delle Equisoceae sia stato dimostrato solo un particolare fabbisogno di questo minerale, è stato dimostrato che l'accumulo di questo minerale nei tessuti di alcune specie contribuisce alla crescita, alla fertilità e alla resistenza allo stress.

Piantina (Fonte: pixabay.com/)

Micronutrienti

I micronutrienti sono cloro (Cl), ferro (Fe), boro (B), manganese (Mn), sodio (Na), zinco (Zn), rame (Cu), nichel (Ni) e molibdeno (Mo). Come i macronutrienti, i micronutrienti hanno funzioni essenziali nel metabolismo delle piante, ovvero:

Cloro

Il cloro si trova nelle piante come forma anionica (Cl-). È necessario per la reazione di fotolisi dell'acqua che avviene durante la respirazione; partecipa ai processi fotosintetici e alla sintesi di DNA e RNA. È anche un componente strutturale dell'anello della molecola di clorofilla.

Ferro

Il ferro è un importante cofattore per un'ampia varietà di enzimi. Il suo ruolo fondamentale riguarda il trasporto di elettroni nelle reazioni di riduzione dell'ossido, poiché può essere facilmente ossidato in modo reversibile da Fe2 + a Fe3 +.

Il suo ruolo primario è forse come parte dei citocromi, vitali per il trasporto dell'energia luminosa nelle reazioni fotosintetiche.

Boro

La sua esatta funzione non è stata specificata, tuttavia l'evidenza suggerisce che è importante nell'allungamento cellulare, nella sintesi degli acidi nucleici, nelle risposte ormonali, nelle funzioni di membrana e nella regolazione del ciclo cellulare.

Manganese

Il manganese si trova come catione bivalente (Mg2 +). Partecipa all'attivazione di molti enzimi nelle cellule vegetali, in particolare decarbossilasi e deidrogenasi coinvolte nel ciclo dell'acido tricarbossilico o ciclo di Krebs. La sua funzione più nota è la produzione di ossigeno dall'acqua durante la fotosintesi.

Sodio

Questo ione è richiesto da molte piante con metabolismo C4 e acido crassulaceo (CAM) per la fissazione del carbonio. È anche importante per la rigenerazione del fosfoenolpiruvato, il substrato della prima carbossilazione nelle vie di cui sopra.

Zinco

Un gran numero di enzimi richiede lo zinco per funzionare e alcune piante ne hanno bisogno per la biosintesi della clorofilla. Gli enzimi del metabolismo dell'azoto, il trasferimento di energia e le vie biosintetiche di altre proteine ​​hanno bisogno di zinco per la loro funzione. È anche una parte strutturale di molti fattori di trascrizione geneticamente importanti.

Rame

Il rame è associato a molti enzimi che partecipano alle reazioni di riduzione dell'ossidazione, poiché può essere ossidato in modo reversibile da Cu + a Cu2 +. Un esempio di questi enzimi è la plastocianina, responsabile del trasferimento di elettroni durante le reazioni alla luce della fotosintesi.

Nichel

Le piante non hanno un requisito specifico per questo minerale, tuttavia, molti dei microrganismi che fissano l'azoto che mantengono relazioni simbiotiche con le piante necessitano di nichel per gli enzimi che processano le molecole di idrogeno gassoso durante la fissazione.

Molibdeno

La nitrato riduttasi e la nitrogenasi sono tra i tanti enzimi che richiedono il molibdeno per la loro funzione. La nitrato riduttasi catalizza la riduzione del nitrato in nitrito durante l'assimilazione dell'azoto nelle piante e la nitrogenasi converte l'azoto gassoso in ammoniaca in microrganismi che fissano l'azoto.

Diagnosi di carenze

Le alterazioni nutrizionali negli ortaggi possono essere diagnosticate in diversi modi, tra i quali l'analisi fogliare è uno dei metodi più efficaci.

Clorosi internervale in Liquidambar styraciflua (Jim Conrad, tramite Wikimedia Commons)

La clorosi o l'ingiallimento, la comparsa di macchie necrotiche di colore scuro e le loro modalità di distribuzione, nonché la presenza di pigmenti come gli antociani, fanno parte degli elementi da considerare durante la diagnosi delle carenze.

È importante considerare la mobilità relativa di ogni articolo, poiché non tutti vengono trasportati con la stessa regolarità. Pertanto, nelle foglie adulte si può osservare la carenza di elementi come K, N, P e Mg, poiché questi elementi sono traslocati verso i tessuti in formazione.

Al contrario, le foglie giovani mostreranno carenze per elementi come B, Fe e Ca, che sono relativamente immobili nella maggior parte delle piante.

Riferimenti

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