PEMAKANAN TUMBUHAN: MAKRONUTRIEN, MIKRONUTRIEN, KEKURANGAN - BIOLOGI - 2026

The pemakanan tumbuhan adalah set proses kimia yang mana nutrien yang diekstrak daripada tingkat bawah bahawa sokongan untuk pertumbuhan dan perkembangan organ. Ia juga merujuk kepada jenis nutrien mineral yang diperlukan oleh tumbuhan dan gejala kekurangannya.

Kajian mengenai pemakanan tanaman sangat penting bagi mereka yang bertanggung jawab dalam penjagaan dan pemeliharaan tanaman yang mempunyai kepentingan pertanian, kerana berkaitan secara langsung dengan ukuran hasil dan pengeluaran.

Ladang disemai dengan jagung (Sumber: pixabay.com/)

Oleh kerana penanaman sayur-sayuran yang berpanjangan menyebabkan hakisan dan kemiskinan mineral tanah, kemajuan besar dalam industri pertanian berkaitan dengan pengembangan baja, yang komposisinya dirancang dengan teliti sesuai dengan keperluan pemakanan kultivar yang diminati.

Reka bentuk baja ini memerlukan, tanpa keraguan, pengetahuan yang luas mengenai fisiologi dan pemakanan tumbuhan, kerana seperti dalam sistem biologi, ada batas atas dan bawah di mana tanaman tidak dapat berfungsi dengan baik, baik dengan kekurangan atau lebihan unsur.

Bagaimana tanaman disuburkan?

Akar memainkan peranan penting dalam pemakanan tumbuhan. Nutrien mineral diambil dari "larutan tanah", dan diangkut melalui jalan sederhana (intraselular) atau apoplastik (ekstraselular) ke bundle vaskular. Mereka dimasukkan ke dalam xilem dan diangkut ke batang, di mana mereka memenuhi pelbagai fungsi biologi.

Akar Chicory

Penyerapan nutrien dari tanah melalui akar simpatik dan pengangkutan seterusnya ke xilem melalui jalur apoplastik adalah proses yang berbeza, dimediasi oleh faktor yang berbeza.

Pusingan nutrien dianggap mengatur pengambilan ion ke dalam xilem, sementara masuk ke akar simpatik mungkin bergantung pada suhu atau kepekatan ion luaran.

Pengangkutan zat terlarut ke xilem biasanya berlaku melalui penyebaran pasif atau pengangkutan ion pasif melalui saluran ion, berkat daya yang dihasilkan oleh pam proton (ATPases) yang dinyatakan dalam sel paratracheal parenkim.

Sebaliknya, pengangkutan ke apoplast didorong oleh perbezaan tekanan hidrostatik dari daun yang berlaku.

Banyak tumbuh-tumbuhan menggunakan hubungan gotong-royong untuk memberi makan mereka, sama ada untuk menyerap bentuk ion ionik lain (seperti bakteria pengikat nitrogen), untuk meningkatkan kapasiti penyerapan akarnya, atau untuk mendapatkan ketersediaan unsur-unsur tertentu yang lebih besar (seperti mikoriza). .

Elemen penting

Tumbuhan mempunyai keperluan yang berbeza untuk setiap nutrien, kerana tidak semua digunakan dalam perkadaran yang sama atau untuk tujuan yang sama.

Unsur penting adalah unsur yang merupakan komponen penyusun struktur atau metabolisme tumbuhan, dan yang ketiadaannya menyebabkan kelainan yang teruk dalam pertumbuhan, perkembangan atau pembiakannya.

Secara umum, semua elemen berfungsi dalam struktur sel, metabolisme, dan osmoregulasi. Pengelasan makro dan mikronutrien berkaitan dengan banyaknya unsur-unsur ini dalam tisu tumbuhan.

Makronutrien

Antara makronutrien adalah nitrogen (N), kalium (K), kalsium (Ca), magnesium (Mg), fosforus (P), sulfur (S) dan silikon (Si). Walaupun elemen penting mengambil bahagian dalam banyak acara selular, beberapa fungsi tertentu dapat ditunjukkan:

Nitrogen

Ini adalah unsur mineral yang diperlukan oleh tumbuhan dalam jumlah yang lebih banyak dan biasanya merupakan unsur pembatas di banyak tanah, itulah sebabnya baja pada umumnya mempunyai nitrogen dalam komposisi mereka. Nitrogen adalah unsur bergerak dan merupakan bahagian penting dari dinding sel, asid amino, protein dan asid nukleik.

Walaupun kandungan nitrogen atmosfera sangat tinggi, hanya tumbuhan dari keluarga Fabaceae yang mampu menggunakan nitrogen molekul sebagai sumber utama nitrogen. Bentuk-bentuk yang dapat diadili oleh selebihnya adalah nitrat.

Potasium

Mineral ini diperoleh dalam tanaman dalam bentuk kationik monovalennya (K +) dan berpartisipasi dalam pengaturan potensi osmotik sel, serta pengaktif enzim yang terlibat dalam pernafasan dan fotosintesis.

Kalsium

Umumnya ia dijumpai sebagai ion divalen (Ca2 +) dan penting untuk sintesis dinding sel, terutama pembentukan lamela tengah yang memisahkan sel semasa pembelahan. Ini juga berpartisipasi dalam pembentukan spindle mitotik dan diperlukan untuk fungsi membran sel.

Ini mempunyai peranan penting sebagai utusan sekunder dalam beberapa jalur tindak balas tumbuhan melalui isyarat hormon dan persekitaran.

Ia boleh mengikat kododulin dan kompleks mengatur enzim seperti kinase, fosfatase, protein sitoskeletal, protein isyarat, antara lain.

Magnesium

Magnesium terlibat dalam pengaktifan banyak enzim dalam fotosintesis, pernafasan, dan sintesis DNA dan RNA. Di samping itu, ia adalah bahagian struktur molekul klorofil.

Padankan

Fosfat sangat penting untuk pembentukan gula-fosfat perantara respirasi dan fotosintesis, serta menjadi sebahagian daripada kumpulan kutub pada kepala fosfolipid. ATP dan nukleotida yang berkaitan mempunyai fosfor, serta struktur asid nukleik.

Sulfur

Rantai sisi asid amino sistein dan metionin mengandungi sulfur. Mineral ini juga merupakan unsur penting bagi banyak koenzim dan vitamin seperti koenzim A, S-adenosylmethionine, biotin, vitamin B1 dan asid pantotenik, penting untuk metabolisme tumbuhan.

Silikon

Walaupun fakta bahawa hanya keperluan tertentu untuk mineral ini telah ditunjukkan dalam keluarga Equisoceae, ada bukti bahawa pengumpulan mineral ini dalam tisu beberapa spesies menyumbang kepada pertumbuhan, kesuburan dan ketahanan terhadap tekanan.

Anak benih (Sumber: pixabay.com/)

Mikronutrien

Mikronutrien adalah klorin (Cl), besi (Fe), boron (B), mangan (Mn), natrium (Na), zink (Zn), tembaga (Cu), nikel (Ni) dan molibdenum (Mo). Seperti makronutrien, mikronutrien mempunyai fungsi penting dalam metabolisme tumbuhan, iaitu:

Klorin

Klorin terdapat pada tumbuhan sebagai bentuk anionik (Cl-). Ia perlu untuk reaksi fotolisis air yang berlaku semasa pernafasan; mengambil bahagian dalam proses fotosintesis dan dalam sintesis DNA dan RNA. Ia juga merupakan komponen struktur cincin molekul klorofil.

Besi

Zat besi adalah kofaktor penting untuk pelbagai enzim. Peranan asasnya melibatkan pengangkutan elektron dalam tindak balas pengurangan oksida, kerana dapat dioksidakan dengan mudah dari Fe2 + ke Fe3 +.

Peranan utamanya mungkin sebagai sebahagian daripada sitokrom, penting untuk pengangkutan tenaga cahaya dalam reaksi fotosintetik.

Boron

Fungsi tepatnya belum ditentukan, namun bukti menunjukkan bahawa penting dalam pemanjangan sel, sintesis asid nukleik, dalam tindak balas hormon, fungsi membran dan dalam pengaturan kitaran sel.

Mangan

Mangan dijumpai sebagai kation divalen (Mg2 +). Ia mengambil bahagian dalam pengaktifan banyak enzim dalam sel tumbuhan, khususnya dekarboksilase dan dehidrogenase yang terlibat dalam kitaran asid trikarboksilat atau kitaran Krebs. Fungsi yang paling terkenal adalah dalam pengeluaran oksigen dari air semasa fotosintesis.

Natrium

Ion ini diperlukan oleh banyak tumbuhan dengan metabolisme C4 dan asid crassulaceous (CAM) untuk fiksasi karbon. Ia juga penting untuk penjanaan semula phosphoenolpyruvate, substrat karboksilasi pertama di laluan yang disebutkan di atas.

Zink

Sebilangan besar enzim memerlukan zink berfungsi, dan beberapa tumbuhan memerlukannya untuk biosintesis klorofil. Enzim metabolisme nitrogen, pemindahan tenaga dan laluan biosintesis protein lain memerlukan zink untuk berfungsi. Ia juga merupakan bahagian struktur dari banyak faktor transkripsi yang penting secara genetik.

Tembaga

Tembaga dikaitkan dengan banyak enzim yang mengambil bahagian dalam reaksi pengurangan pengoksidaan, kerana ia dapat dioksidakan secara terbalik dari Cu + hingga Cu2 +. Contoh enzim ini adalah plastosianin, yang bertanggungjawab untuk pemindahan elektron semasa tindak balas cahaya fotosintesis.

Nikel

Tumbuhan tidak mempunyai keperluan khusus untuk mineral ini, bagaimanapun, banyak mikroorganisma penetapan nitrogen yang mengekalkan hubungan simbiotik dengan tanaman memerlukan nikel untuk enzim yang memproses molekul hidrogen gas semasa fiksasi.

Molibdenum

Nitrat reduktase dan nitrogenase adalah antara banyak enzim yang memerlukan molibdenum untuk berfungsi. Nitrat reduktase memangkinkan penurunan nitrat menjadi nitrit semasa asimilasi nitrogen pada tumbuhan, dan nitrogenase mengubah gas nitrogen menjadi amonia dalam mikroorganisma penetapan nitrogen.

Diagnosis kekurangan

Perubahan nutrien dalam sayur-sayuran dapat didiagnosis dengan beberapa cara, antaranya analisis daun adalah salah satu kaedah yang paling berkesan.

Klorosis serviks di Liquidambar styraciflua (Jim Conrad, melalui Wikimedia Commons)

Klorosis atau menguning, penampilan bintik-bintik nekrotik berwarna gelap dan corak penyebarannya, serta kehadiran pigmen seperti anthocyanin, adalah sebahagian daripada elemen yang perlu dipertimbangkan semasa diagnosis kekurangan.

Penting untuk mempertimbangkan pergerakan relatif setiap item, kerana tidak semua diangkut dengan keteraturan yang sama. Oleh itu, kekurangan unsur-unsur seperti K, N, P dan Mg dapat diperhatikan pada daun dewasa, kerana unsur-unsur ini dipindahkan ke arah tisu dalam pembentukan.

Sebaliknya, daun muda akan menunjukkan kekurangan unsur-unsur seperti B, Fe dan Ca, yang relatif tidak bergerak di kebanyakan tanaman.

Rujukan

1. Azcón-Bieto, J., & Talón, M. (2008). Asas Fisiologi Tumbuhan (edisi ke-2). Madrid: McGraw-Hill Interamericana dari Sepanyol.
2. Barker, A., & Pilbeam, D. (2015). Buku panduan pemakanan tumbuhan (edisi ke-2).
3. Sattelmacher, B. (2001). Apoplas dan kepentingannya untuk pemakanan mineral tumbuhan. Ahli Phytologist Baru, 149 (2), 167-192.
4. Taiz, L., & Zeiger, E. (2010). Fisiologi Tumbuhan (edisi ke-5). Sunderland, Massachusetts: Sinauer Associates Inc.
5. White, PJ, & Brown, PH (2010). Pemakanan tumbuhan untuk pembangunan lestari dan kesihatan global. Annals of Botany, 105 (7), 1073–1080.