ROLUL ELEMENTELOR MINERALE

ÎN NUTRIŢIA PLANTELOR HORTICOLE

NUTRIŢIA MINERALĂ A PLANTELOR

La sfârsitul secolului al XVIII-lea si începutul secolului al XIX-lea s-au facut intense cercetari pentru definirea bazelor fiziologice ale nutritiei minerale a plantelor. Aceasta deoarece, în acea perioada, se încerca sa se reactualizeze eronata conceptie aristoteliana despre nutritia plantelor în noua ei varianta, preconizata de A. Thaer, "teoria humusului", conform careia plantele ar folosi pentru nutritia lor direct humus, din care si-ar procura hrana organica, în special carbonul.

Infirmarea acestor eronate conceptii a fost facuta de chimistul german Justus von Liebig (1840), care 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 (CO , NH , H O, 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.

Studiile ample si numeroase asupra nutritiei plantelor efectuate ulterior de J.Sachs, W.Pfeffer, J.B.Boussingault, H.Lundegardh, D.Hoagland, D.N.Prianisnikov si multi altii, au avut ca baza cele 3 directii de cercetare (metode) jalonate de J.Liebig, si anume : metoda chimica, metoda sintetica (fiziologica) si mixta (agronomica).

ROLUL FIZIOLOGIC AL ELEMENTELOR MINERALE

Desi actiunea fiecarui element din corpul plantei se manifesta numai în interdependenta cu alte elemente, se poate arata ca rolul fiziologic al diferitilor anioni si cationi este apreciat dupa participarea lor în sistemele functionale din celula si dupa functiile specifice pe care le exercita în doze normale, carenta sau în exces.

Elementele minerale grupate si rolul lor în categoria de plante

I. Rolul fiziologic al macroelementelor :

1. Azotul

2. Fosforul

3. Potasiul

4. Calciul

5. Sulful

6. Magneziul

7. Sodiul

8. Clorul

9. Siliciu

10. Fierul

11. Aluminiul

II. Rolul fiziologic al microelementelor :

1. Borul

2. Manganul

3. Cuprul

4. Zincul

5. Molibdenul

6. Cobaltul

7. Iodul

III. Rolul fiziologic al ultramicroelementelor

Nutritia minera 18318i820s la a plantelor horticole

Nutritia minerala a plantelor este un proces fiziologic de aprovizionare a plantelor cu substante nutritive. Acest proces are loc la plantele talofite, prin toata suprafata talului, iar la plantele cormofite, doar prin sistemul radicular si prin frunze. Substantele nutritive absorbite din mediu pot fi anorganice (adica minerale) sau organice.

Plantele verzi absorb în mod predominant substantele minerale, din care, prin asimilatie clorofiliana, sunt sintetizate substantele organice. Lor li se alatura si bacteriile chemoautotrofe, lipsite de pigmenti asimilatori, dar capabile sa sintetizeze substante organice din cele anorganice.

Toate se numesc plante autotrofe.

Restul plantelor lipsite de pigmentii asimilatori sunt incapabile sa sintetizeze substante organice din cele minerale, si de aceea, ele utilizeaza substante organice existente în mediul lor de viata. Aceste plante se numesc heterotrofe.

Elementele chimice, din nutritia plantelor cu substante anorganice sau cu substante organice, devin elemente de constitutie ale unor substante care participa la structura protoplasmei si a peretilor celulari.

De asemenea, aceste elemente intra si în structura chimica a unor substante energetice, dintre care cele mai importante sunt hidratii de carbon, grasimile si proteinele, care prin degradare aeroba sau anaeroba, furnizeaza energia necesara proceselor vitale.

Proportia cantitativa a elementelor chimice din corpul plantelor variaza, iar acestea sunt împartite conventional în macroelemente, a caror cantitate variaza între 0,01 si 10% din substanta uscata, microelemente, a caror cantitate variaza între 0,00001 si 0,001% din substanta uscata si ultramicroelemente, a caror cantitate este mai mica de 0,00001 din substanta uscata.

Macroelementele sunt :C, O, H, N, P, K, Ca, S, Mg, Na, Cl si Si, iar microelementele sunt Fe, Mn, B, Sr, Cu, Zn, Ba, Ti, Li, I, Br, Al, Ni, Mo, As, Pb, Va, Rb, si altele. Când în nutritia plantelor lipseste sau este insuficient un element chimic necesar, apar boli fiziologice, însotite de încetinirea sau oprirea cresterii radacinii, a tulpinii, a frunzelor, sau a fructelor.

I.            Rolul fiziologic al macroelementelor

Macroelementele acumulate în plante în doze mai mari, de 10 ˛M, sunt absorbite de plante atât sub forma de anioni (N, P, S, Si, CI), cât si de cationi (K, Ca, Na, Fe, Mg, Al).

Multe macroelemente sunt absolut necesare pentru cresterea si dezvoltarea normala a plantelor. Acestea sunt N, P, K, Ca, S si Mg. La anumite grupe de plante se mai adauga si Na, Cl si Si.

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.

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.

Este absorbit din mediu sub forma de ioni PO^3- , ajunge în celula fara a fi redus si intra în compozitia unor compusi organici de mare însemnatate fiziologica. El participa la alcatuirea fosfoprotidelor si fosfolipidelor din protoplasma si nucleu, fosfolipidelor din graunciorii de amidon si aleurona, lecitinelor din citomembrane, fitinei si a nucleotidelor, cu grupe macroergice de ~ P(ADP, ATP). Fosforul intra în compozitia unor coenzime.

El îndeplineste rolul energetic central în reactiile de sinteza si de oxidare biologica.

El participa în fotosinteza, glicoliza, ciclul Krebs(au loc trei reactii de fosforilare, în care intermediarii doneaza fosfat de ADP), sistemul Redox al lantilui respirator, etc. Fosforul favorizeaza 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.

Potasiul este un element indispensabil pentru metabolismul plantei, participând în sinteza aminoacizilor si a proteinelor. El actioneaza ca un element biocatalizator, stimulând numeroase procese fiziologice. 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, dintre care vârfurile vegetative, cambiul si periciclul.

Simptome de carenta. Scharrer (1953) a aratat ca în lipsa potasiului creste activitatea amilazei, zaharazei, glucosidazei, galactosidazei, pectinazei si a proteazei, astfel ca 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, acumulându-se în plante aminoacizi liberi si amide. 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).

Continutul de potasiu din frunzele plantelor cu carente este de multe ori sub 10 mg/g substanta uscata, pe când în plantele bine aprovizionate continutul este de 15-50 mg (Jacob, 1955).

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⁺ ). El este acumulat în protoplasma, vacuole, cloroplaste, mitocondrii. Calciul are un rol important în desfasurarea mitozei cu implicatii în organizarea cromozomilor. El intra în structura chimica a enzimelor lipaza, esteraza, colinestraza.

Calciul îndeplineste rol activator al enzimelor argininchinaza, adenozinfosftaza, adenilchinaza. El joaca un rol important si în fixarea sarcinilor negative la suprafata protoplasmei.

Împreuna cu potasiul, calciul participa la mentinerea echilibrului hidric celular. El este antagonist al ionilor Al²⁺ Mg²⁺, Zn²⁺, Fe²⁺,K⁺,Na⁺,NH⁺,Al³⁺  , înlaturând actiunea lor vatamatoare, în caz de exces. Calciul neutralizeaza acizii organici si stimuleaza formarea perilor absorbanti pe radacina.

Continutul de calciu din plante este cuprins între 0,5 si 3%, continutul de 0,5% fiind considerat nivel critic (Mengel, 1969). Cele mai mari catitati de calciu sunt continute în tesuturile conducaroare din petiol si tulpina.

La castravete, nivel optim de calciu este de 4,3 mg/g de substanta uscata; în radacinile de morcov 7,8; în frunzede morcov 21; la ceapa 17; salata 4,3; telina 9,2; frunze de tomate 7,0; frunze de tutun 15,4; spanac 7,8; mazare 23,0 mg/g.

Calciul influenteaza favorabil cresterea radacinii, fiind considerat de multi autori elementul cresterii radacinii (Burstrom si Tullin, 1957; Karla, 1956; Bergmann, 1954). Calciul este un stimulator al biosintezei mitocondriilor, regleaza elasticitatea peretilor celulari si favorizeaza întinderea celulelor. Acest din urma rol se manifesta pâna la concentratia 0,4 ppm. Burstrom (1957) este de parere ca rolul calciului asupra întinderii celulelor se realizeaza printr-o legatura chelat de Ca-auxina, care actioneaza în mecanismul cresterii în suprafata a membranelor. De asemenea, stimuleaza cresterea cambiului si diviziunea celulelor din meristemele aplicate (Karla, 1956). Calciul favorizeaza oxidarea citocromului C redus, precum si reducerea NAD.

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. Carenta poate fi înlaturata prin aplicarea de amendamente sau prin stropi cu azotat de calciu sau clorura de calciu 0,5-1,0%.

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 sfecla pentru zahar carenta de calciu produce deformari ale radacinii si necrozarea frunzelor (Chapmann, 1966). La trifoi, frunzele ramân mici, petitolul se necrozeaza si frunzele cad.

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.

Sulful este absorbit de plante din sol sub forma de ioni SO ², prin radacini si în cantitate mai mica prin frunze, sub forma de SO 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 boabele de grâu creste continutul de acid aspartic si scad ceilalti aminoacizi esentiali.

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.

La grâu, simptomele apar mai întâi la frunzele batrâne sub forma îngalbenirii si a îmbatrânirii premature.

Continutul critic de sulf din plante este consiferat la valoarea de 1-1,5 mg/g de substanta uscata conform tabelului de mai jos, dupa Deloch 1960 :

Magneziul - este absorbit de plante sub forma de ioni MG++. Desi se considera ca la un continut de 10-15 % magneziu din totalul cationilor schimbabili, nu se poate produce carenta în acest element, concentratiile mari de K+ influenteaza inhibitor absorbtia de Mg++, K.Mengel (1958), a gasit la porumb si floarea-soarelui ca apar simptome de carenta chiar când magneziul se gaseste în concentratie mare, dar si când continutul de potasiu este la un nivel foarte înalt (antagonism ionic). 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, activator al enzimelor ce participa în sinteza ARN si AND. 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 grâu, orz si ovaz apar pe frunze puncte galben deschis, însiruite pe lungimea frunzei.

La o lipsa mai puternica de magneziu aceste pete devin roscate, se transforma în necroze si apoi frunzele se usuca. La porumb, insuficienta slaba de Mg produce 2-3 dunbgi galbene, paralele cu nervura mediana (tigrare).

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.

Schroder (1959) indica valoarea de 2 mg Mg/g de substanta uscata ca nivel limita sub care începe carenta la cartof; la mar - 1,6 mg.

La vita de vie este importanta valoarea raportului K/Mg care pentru plantele sanatoase este de 2,5 iar în stare de carenta 1,5.

Sodiul Este un element absorbit mai lent comparativ cu alti cationi, încât nivelul lui în plante are valori mici. Scharrer si Mengel (1960) au gasit la mazare, floarea-soarelui, porumb si castravete un continut foarte mic de sodiu, în frunze, dar destul de ridicat în radacini. Huffacker si Wallace (1959) au aratat la diferite specii de plante o puternica acumulare de Na în radacini, comparativ cu organele aeriene unde continutul a fost mai mic. Dupa Mengel (1939), absorbtia si transportul diferentiat de sodiu la plante se datoresc prezentei în cantitate mai mica sau mai mare a purtatorilor specifici de Na. Se afla în cantitati mai mari în algele marine si în plantele superioare de saraturi (halofite). El este schimbabil cu alti cationi, cum ar fi Ca²⁺ , sau K⁺ .Rolul fiziologic al sodiului se constata mai ales în reducerea transpiratiei. Sodiul are ca functie mentinerea presiunii osmotice în celule. Insuficienta sodiului la plantele halofile se manifesta prin culoarea deschisa a frunzelor, aproape alba, prin aparitia de pete necrotice.Simptomele carentei sunt vizibile la frunzele batrâne. Influenta toxica a continutului mare de Na se atribuie, acumularii în radacina cu efect nefavorabil asupra absorbtiei apei. 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).

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.

Se pare ca Cl- activeaza citocrom-oxidaza; oxidaraea citrocromului C redus de catre coenzima I este accelerata la prezenta clorului (Nieman, 1956, Honda, 1958).El se acumuleaza în cantitati mai mari în algele marine, în ferigi si în plantele halofile. 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.

Carenta de clor apar când în plante nivelul este sub 170-280 ppm din substanta uscata. Continutul critic al frunzelor este la 110-180 ppm.

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 CO 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 nu se ofilesc, radacinile sunt atacate de ciuperci.

Plantele carente contin siliciu putin, 300-800 ppm din substanta uscata.

La plantele sanatoase, nivelul este de 10-50 chiar de 100 de ori mai mare.

Fierul este utilizat de plante sub forma de saruri feroase si ferice . El este absorbit de plantele terestre prin sistemul radicular, iar de plantele acvatice, submerse prin întreg corpul lor sub forma de ioni. Fierul ifluenteaza fotosinteza, fosforilarea oxidativa si metabolismul azotului, catalizeaza biosinteza pigmentilor clorofilieni si carotenoizi.

Relatia dintre simptomele carentei de fier, continutul de clorofila, continutul de acizi solubili si continutul de fier din frunze dupa Jacobson 1945 - :

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.

În prezent, pentru corectarea carentei de fier se folosesc chelatii sintetici, dar a caror utilizare necesita înca investigatii. Se cunosc o serie de astfel de substante, cum sunt : etilen diamina tetraacetat de Fe (FeEDTA), dietilentriamina pentaacetat de Fe (FeDTPA), acid aminopolicarboxilic de Fe (FeAPCA) si altele.

11. Aluminiul În plantele superioare nu se cunoaste nici o functie specifica a Al +++. Se stie însa ca mici doze de Al la ovaz si porumb pot favoriza cresterea. La grâu, secara si orz acest efect nu a fost consttat. Fawzy (1951) a comunicat ca la pH acid absorbtia altor elemente, în special a K, este frânata de Al. Un continut mediu de Al în plante este considerat nivelul de 200 ppm.

Frunzele acumuleaza cel mai mult aluminiu, nivelul fiind si în functie de reactia solului; pe solurile puternic acide se ridica continutul de Al al plantelor si îndeosebi acela din radacina.

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. Se considera continut limita spre toxicitate valoarea de 50 ppm în substanta uscata. 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.

Toxicitatea aluminiului poate fi înlaturata printr-o calcarizare atenta.

II.        Rolul fiziologic al microelementelor.

Desi primele indicatii asupra rolului unor microelemente dateaza înca din secolul trecut, descoperirea principalelor actiuni ale acestora asupra plante

Microelmentele sunt prezente în cantitati mici în corpul plantelor. Prezenta lor este însa absolut necesara. Ele intervin în metabolismul general, în cresterea si dezvoltarea plantelor, în procesele de imunitate. Lipsa unui microelement poate fi corectata prin adaugarea lui în mediu.

Borul are un rol fiziologic multiplu, participând în metabolismul plantei, ca anion si formând esteri fiziologici activi. El stimuleaza absorbtia unor macro- si microelemente. Insuficienta lui în nutritie provoaca cloroza, rasucirea si deformarea frunzelor superioare, moartea prin uscare a mugurilor terminali, oprirea proceselor de crestere si dezvoltare, aparitia de pete brune sau negre în interiorul fructelor sau a unor organe.

Excesul de bor are un efect toxic, frunzele se rasucesc si se necrozeaza pe margini (Stiles, 1958). La vita de vie se produce o exfoliere a scoartei coardelor (Cripps, 1956).

Cerealele contin cantitati mici de bor (2-5 ppm), iar la leguminoase si crucifere valorile pot fi de 30-70 ppm. Plante indicatoare ale carentei borului în sol pot fi : sfecla, varza, conopida, trifoiul, lucerna, marul, parul.

Manganul În plante, numeroase enzime sunt activate de Mn. În glicoliza ca si în alte procese în care este prezenta fosforilarea, un rol important are prezenta manganului; piruvatoxidaza, oxalacetatdecarboxilaza, oxalsuccinatdecarboxilaza, alfa-cetoglutaratoxidaza, enzima acidului malic, enzima acidului citric, enzima acidului izocitric sunt activate de Mh (J.Anderson si H.J.Evans, 1956).Fosfochinaza, fosfotransferaza, fosfataza, nucleotidpirofosfattransferaza si enolaza sunt activate de inoii de Mn., o activitate mai ridicata a peroxidazei în boabele de grâu indusa de o nutritie suplimentara cu Mn, dar si o activitate mai intensa a catalizei. Manganul este necesar pentru reducerea nitratilor. Cercetarile lui A.Nason (1954) au aratat ca nitritreductaza contine o flavoproteina cu Mn. Manganul favorizeaza înmultirea bacteriilor din nodozitati la leguminoase, precum si acumularea unei cantitati mai mari de azot, prin activarea sistemului enzimatic care catalizeaza reactia dintre hidroxilamina si derivatii glutamici. Suplimentarea cu mangan favorizeaza continutul de vitamina C la tomate si castraveti.

Simptomele de carenta la dicotiledonate apar sub forma de cloroza la frunzele tinere, între nervuri, spre deosebire de aceea a fierului care apare pe toata frunza sau aceea de magneziu care începe la frunzele batrâne. Volumul celulelor este mai mic iar peretii celulari au o permeabilitate mai scazuta.

Continutul critic de Mn este considerat la nivelul 17 ppm din suprafata uscata. Excesul de mangan produce efecte toxice si se manifesta sub forma de pete brune, care apar pe frunzele mai batrâne. Plante indicatoare ale excesului de mangan sunt : lucerna, varza, conopida, sfecla pentru zahar, tomatele, porumbul. La aceste specii sunt afectate radacinile, care se brunifica, pe frunze aparând pete necrotice.

Cuprul intra în compozitia chimica a multor substante. El constituie componentul metalic al fenoloxidazei, lactazei, ascorbic-acid-oxidazei. Continutul cuprului în plante variaza de la urme, pâna la 46 p.p.m. Carenta cuprului apare mai ales pe terenurile mlastinoase. Aceasta se manifesta prin vestejirea si decolorarea pâna la o nuanta alba a frunzelor tinere. De asemenea, este semnalata în special la pomi si cereale. Astfel, la pomi, lastarii tineri prezinta frunze cu marginile arse sau clorozate (Hevitt, 1954) iar înflorirea si fructificarea sunt oprite. La cereale, vârfurile plantelor se albesc, frunzele se rasucesc si mor, cresterea internodurilor este oprita. La o carenta intensa spicul nu se formeaza.

Zincul este indispensabil pentru plante. El este absorbit de acestea din mediul de viata, sub forma de ioni. El este raspândit la plantele inferioare (alge si ciuperci) si la plantele superioare. Zincul intra în structura chimica a enzimelor carbohidraza, fosfataza si numeroase dehiodrogenaze. O buna aprovizionare cu Zn favorizeaza cresterea continutului de triptofan, precursor cunoscut al auxinei, iar ca urmare este influentata favorabil prezenta auxinei în planta (Tsui, 1948; Hofner, 1957).Zincul mareste continutul de zahar solubil, are actiune asupra vâscozitatii protoplasmei, pe seama scaderii continutului de apa libera (Chirilei, 1960).

Carenta lui în corpul plantelor se manifesta prin reducerea cresterii plantelor, dispunerea în rozeta a ramurilor si frunzelor terminale, patarea cu galben a frunzelor. Vita de vie, inul, hameiul ricinul si porumbul sunt sensibile la lipsa din nutritie a zincului. Grâul, secara, ovazul si mazarea sunt mai putin sensibile.

Excesul de zinc toxic : plantele ramân mici, cu manifestari de cloroza. Comportarea lor este diferita; porumbul este rezistent la un continut ridicat, cartoful este foarte sensibil la conditii asemanatoare.

5. Molibdenul Intra în componenta enzimelor aldehidoxidaza, hidrogenaza si nitratreductaza (Crane, 1958). Molibdenul favorizeaza formarea nodozitatilor de pe radacinile plantelor leguminoase. Molibdenul favorizeaza biosinteza clorofilei si intensifica fotosinteza, de asemenea, favorizeaza sinteza peptidelor si substantelor proteice.

Lipsa de molibden produce schimbari în fractiile proteice si glucide si stânjeneste cresterea plantelor. De multe ori nu se formeaza florile (Hewitt, 1954). Culoarea frunzelor devine verde-cenusie sau galbena-clorotica, plantele apar ca ofilite. Frunzele de tomate si de tutun prezinta pete necrotice. Frunzele batrâne adesea mor, în timp ce frunzele tinere se rasucesc, iar fructele nu se formeaza (Mulder, 1948).

La leguminoase, în cazul carentei de Mo frunzele sunt marmorate, nervurile ramân verzi, chiar si dupa moartea tesuturilor; la graminee, frunzele devin clorotice, se necrozeaza la vârf, boabele sunt sistave, ovazul fiind cel mai sensibil.

Nivelul de molibden sub valoarea de 0,1 ppm prezinta simptome de carenta. Valori normale de continut de Mo : porumb 0,76 ppm; boabe de grâu 0,77; lupin 0,47; fasole 0,60; trifoi rosu 1,90; tomate 0,68; tutun 1,1 ppm.

6. Cobaltul Este un component al vitaminei B12, foarte necesara în hrana animalelor si a omului. Continutul de Co în plante este cuprins între limitele 0,01 si 0,4 ppm în substanta uscata.

Hill (1953) a citat 34 de plante furajere în care concentratia de Co a fost între 0,01 si 0,7 ppm în substanta uscata. Ca efecte favorabile asupra plantelor se citeaza marirea continutului de amidon din tuberculii de cartof, stimularea cresterii membranelor celulare si favorizarea cresterii greutatii frunzelor de tomate. Se admite rolul stimulator al Co în cresterea plantelor si asupra activitatii bacteriilor din nodozitatile de pe radacinile plantelor leguminoase.

Toxicitatea produsa de continutul mare de cobalt prezinta simptome caracteristice : la ovaz apar cloroze si linii necrotice pe frunze, iar pe frunzele de sfecla se observa pete brune între nervuri, care mai târziu devin necrotice. Concentratiile înalte de Co în plante influenteaza celelalte metale grele; se poate induce astfel o carenta de Fe (Nicholas, 1953).

7. Iodul Se gaseste în plante în cantitati mici (0,06 - 1,2 ppm din substanta uscata), continut ce poate fi marit la o suplimentare cu iod în nutritia plantelor. Valori mai ridicate de iod se înregistreaza în plantele de pasune (0,32 - 0,45 ppm în substanta uscata).

Lehr (1948), a comunicat ca iodul, în cantitati mici, favorizeaza cresterea în lungime si greutate a plantelor. Administrat în doze pâna la 25 ppm stimuleaza formarea fructelor. White (1943) a gasit o influenta favorabila a iodului, în doze pâna la 1 ppm, asupra cresterii o activitate mai mare a preoxidazei si invertazei. Se admite rolul stimulator al iodului asupra continutului din frunze.

III.     Rolul fiziologic al ultramicroelementelor

Ultramicroelementele sunt elemente minerale identificate în tesuturile vegetale în cantitati infime, uneori nedetectabile ca urme. Ele îndeplinesc roluri fiziologice bine definite însa insuficient cunoscute. Dintre acestea cele mai frecvent întâlnite sunt : cromul, fluorul, seleniul, bromul, arseniul, nichelul si litiul.

Ultramicroelementele se gasesc în cantitati foarte mici în copul plantelor, prezenta lor în nutritie fiind însa absolut necesara. Dintre acestea, cele radioactive stimuleaza activitatea enzimelor, intensifica procesele metabolice, diviziounile celulare, fotosinteza, stimuleaza cresterea si dezvoltarea plantelor, stimuleaza trecerea organelor de la starea de repaus la starea activa, stimuleaza absorbtia, etc.

Mecanismul lor de actiune este strâns legat de energia intraatomica emisa sub forma de radiatii a b g. Prezinta aplicabilitate în agricultura. Iradiera în doze mici a semintelor de porumb si grâu a adus la cresterea recoltei cu 12-15 %, fata de martor. Radiatiile ionizante sunt utilizate pentru prelungirea duratei de pastrare a tuberculilor de cartof, utilizând pentru iradiere, doze de 10 kard. Fructele se pastreaza în stare proaspata, iradiindu-le cu doze de 200-400 kard.

Prin urmare, în natura nu exista elemente favorabile plantelor sau nefavorabile, totul depinde de cantitatea accesibila plantelor, acelasi element putând exercita efecte favorabile (în doze optime) sau efecte nefavorabile (în insuficienta sau exces).

CONCLUZII

Ca o concluzie la cele aratate mai sus, metalele grele precum cuprul, nichelzl si zincul sunt toxice pentru majoritatea speciilor de plante când se gasesc în mediu, în concentratii prea mari, chiar daca unele metale grele sunt absolut necesare plantelor la concentratii reduse. Unele arealuri, sunt în mod natural bogate în metale grele care rezultat a unor procese geologice specifice.

Activitatile umane, în special mineritul, au dus la transformarea unor terenuri altadata fertile în adevarate goluri vegetale datorita concentratiilor foarte mari de metale grele. Asemenea arealuri sunt ostile majoritatii speciilor de plante, iar semintele germinate acolo nu ajung sa formeze plante adulte.

Oricum aceste terenuri nu sunt cu desavârsire lipsite de vegetatie, ele prezentând populatii vegetale ce includ câteva zeci de specii. Unele specii prezinta o variabilitate genetica suficient de mare încât câteva genotipuri sa se adapteze pentru a supravietui în aceste soluri cu exces de metale grele. Acesti indivizi vegetali cresc în general mult mai putin comparativ cu potentialul lor, dar supravietuiesc.

S-a crezut, la început ca toleranta unor populatii la excesul de metale grele, s-ar datora capacitatii acestora de a elimina ionii respectivi. Din potriva, determinarile efectuate au evidentiat ca speciile adaptate preiau din sol metalele grele si le acumuleaza în cantitati ce ar determina moartea pentru majoritatea celorlalte specii, dispunând de mecanisme fiziologice specifice de contracarare a efectului toxic al metalelor grele, în special prin izolarea acestora în sucul vacuolar.

B I B L I O G R A F I E

1. BURZO I. si colaboratorii  - Fiziologia plantelor de cultura

Volumele III si IV

Editura stiinta

Chisinau 1999

2. David Davidescu si  - Agrochimie horticola

Maricica Davidescu Editura CERES

Bucuresti 1992

3. Milica C.I. si colaboratorii  - Fiziologia plantelor

Editura Pedagogica si Didactica

Bucuresti 1983

4. Pop Adelina  - Fiziologie vegetala

Editura WaldPres

Timisoara 2003

5. sumalan Radu  - Fiziologie vegetala

Editura Eurobit

Timisoara 2006-02-20

6. Radu sumalan   - Curs - Fiziologie vegetala

Editura Eurobit

Timisoara 2002