Elemente esențiale ale solului pentru plante
1. CRITERII ESENȚIALE
Aceste criterii esențiale au fost stabilite de Arnon și Stout în 1939 și sunt enumerate mai jos:
1. Un element nu poate fi considerat esențial decât dacă absența sa face imposibilă finalizarea etapelor vegetative sau reproductive ale ciclului său de viață.
2. Deficiența trebuie să fie specifică elementului în cauză și poate fi evitată sau corectată numai prin furnizarea acestuia.
3. Elementul trebuie să fie direct implicat în nutriția plantei, indiferent de efectele sale posibile în corectarea condițiilor chimice sau microbiologice nefavorabile ale mediului extern.
Deși aceste criterii au fost acceptate ca valabile și pe deplin aplicate tuturor ființelor vii, unii cercetători consideră că al doilea criteriu nu este total corect. De exemplu, molibdenul este necesar pentru fixarea N de către bacteriile din genul Azotobacter sp. Cu toate acestea, la unele specii din acest gen, molibdenul poate fi substituit cu vanadiu. Un alt exemplu este sodiul, care nu este considerat esențial pentru toate plantele, dar prezența sa a fost demonstrată în practică pentru a crește randamentele în multe culturi. Prin urmare, din punct de vedere economic, sodiul ar trebui considerat un element esențial.
2. ABSORBȚIA ELEMENTELOR NUTRITIVE DE PLANTE
Doar o mică parte din fiecare nutrient prezent în sol este disponibil plantelor (2%). Restul (98%) apare sub forme neasimilabile de plante, adică este strâns legat de fracțiunea minerală și materia organică, rezultând inaccesibil atâta timp cât nu este afectat de procesele de descompunere. Acestea apar încet, pe perioade lungi, iar substanțele nutritive sunt eliberate treptat.
Foto 1. Plantele absorb nutrienții conținuți în aer și în sol prin frunze și rădăcini. CO2, o sursă de carbon și oxigen, este absorbit prin stomatele frunzelor, în timp ce ceilalți nutrienți sunt în general absorbiți din dizolvarea solului prin rădăcini .
Plantele absorb nutrienții prin numeroasele fire de rădăcină pe care le au rădăcinile tinere, care sunt reînnoite continuu, deoarece au o viață de câteva zile. Aceste fire de rădăcină secretă substanțe acide care ajută la solubilizarea compușilor greu solubili, cum ar fi fosfații și carbonații. În această acțiune de solubilizare, intervine și CO2 produs de respirația rădăcinilor.
Elementele nutritive pe care plantele le absorb din sol provin din roci (cu excepția cazului de N, care provine din aer), care se degradează încet în compuși solubili. Acești compuși se disociază în apa solului în ioni pozitivi (cationi) și negativi (anioni), iar sub aceste forme sunt asimilați de plante (foto 1). Ionii pot fi liberi în soluția solului sau pot fi adsorbiți de particulele coloidale ale solului. Anionii și o mică parte a cationilor sunt conținuți în soluția solului, în timp ce majoritatea cationilor sunt adsorbiți pe complexul coloidal. Ionii adsorbiți de particulele coloidale pot fi absorbiți direct de rădăcini sau, mai frecvent, trec mai întâi în soluția solului, de unde sunt absorbiți de rădăcini. Când un ion trece de la soluție la plantă, un alt ion trece de la complex la soluție, pentru a menține o concentrație adecvată de ioni.
În general, cantitatea de macronutrienți pe care plantele trebuie să o absoarbă pentru a-și dezvolta ciclul de viață este semnificativ mai mare decât cea a micronutrienților. În acest fel, se explică faptul că absorbția macroelementelor de către culturi poate reprezenta o cantitate semnificativă în comparație cu rezervele elementelor menționate conținute în sol. Acest lucru demonstrează necesitatea adăugării de îngrășăminte și îngrășăminte la majoritatea solurilor agricole (foto 2).
Foto 2. Sisteme utilizate pentru aplicarea nămolului în ferme: (a) stropire și (b) injecție.
Proporția de macronutrienți extrasați din recolte poate reprezenta practic toate stocurile din sol, în timp ce în extracția micronutrienților din sol, aceste cantități nu reprezintă niciodată o proporție atât de mare față de total, dar, în general, reprezintă doar o mică procent din cantitatea totală existentă într-un sol. Aceasta înseamnă că, cu puține excepții, deficiențele nu ar trebui să apară în ceea ce privește nutriția culturilor și totuși acest lucru nu este cazul. Trebuie luat în considerare faptul că, datorită caracteristicilor lor, microelementele au în general o mobilitate redusă derivată din factorii de condiționare, motiv pentru care nu sunt ușor asimilate de plante. Acest lucru, împreună cu influența tehnicilor de cultivare și a caracteristicilor speciilor cultivate, explică apariția deficiențelor în culturi pe soluri cu conținut normal de microelemente.
Există numeroși factori inerenți mediului (sol și climă) care influențează gradul mai mare sau mai mic de absorbție a nutrienților. Acești factori includ următorii:
1. Textura solului.
Solurile cu texturi fine au o suprafață exterioară mai mare, astfel încât agenții care își modifică structura au o posibilitate mai mare de acțiune: 1g de argilă coloidală are o suprafață externă de 1.000 de ori mai mare decât cea prezentată de aceeași cantitate de nisip grosier.
2. pH-ul solului.
Pentru anumite valori ale pH-ului, unele elemente asimilabile sunt transformate în formele lor neasimilabile, datorită faptului că devin parte a compușilor insolubili. De exemplu, fierul într-un mediu bazic are ca rezultat un hidroxid insolubil. Cu alte ocazii se produc compuși volatili, care se pierd pe măsură ce scapă în atmosferă; acesta este cazul îngrășămintelor cu amoniu, care în solurile de bază produc amoniac, o parte din care se pierde în atmosferă atunci când îngrășământul este adăugat la suprafața solului.
3. Interacțiunile dintre ioni.
Uneori există interacțiuni între doi ioni, ceea ce face dificilă sau mai ușoară absorbția unuia dintre ei. Antagonismul apare atunci când unul dintre ioni tinde să inhibe absorbția celuilalt, mai ales atunci când concentrația unuia dintre ei crește. Acesta este cazul, de exemplu, al antagonismului potasiu-magneziu, unde concentrația mai mare de potasiu determină o asimilare deficitară a magneziului. Sinergismul apare atunci când unul dintre ioni favorizează absorbția celuilalt, așa cum se întâmplă, de exemplu, cu azot și potasiu.
4. Clima.
Factorii care influențează cel mai mult absorbția sunt temperatura și umiditatea. Pe măsură ce temperatura crește, absorbția crește, datorită unei activități biochimice mai mari, până când atinge un nivel optim, peste care scade progresiv până se oprește. La temperaturi scăzute, se întâmplă opusul, deoarece activitatea biochimică este împiedicată și există o scădere a solubilității în sol. În mod similar, se întâmplă ca odată cu creșterea umidității să existe o creștere a absorbției nutrienților.
3. CLASIFICAREA ELEMENTELOR NUTRITIVE
În prezent, este admis că plantele superioare pot conține până la 60 de elemente, dintre care 16 dintre ele (C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Mn, B, Mo, Cu, Zn și Cl) sunt considerate esențiale pentru dezvoltarea lor normală, în timp ce alte 4 (Na, Si, Co și V) sunt considerate doar esențiale pentru unele dintre ele (figura 1). Toate aceste elemente îndeplinesc funcții foarte importante la plante și, atunci când sunt prezente în cantități insuficiente, pot apărea modificări grave și creșterea lor poate fi redusă semnificativ.