عناصر المغذيات النباتية

أهمية عناصر المغذيات النباتية للنمو والتطور

حتى الآن، تم تحديد ستة عشر عنصرًا كعناصر حيوية لنمو وتطور النباتات المتفوقة. تلعب العناصر المعدنية المغذية أدوارًا أساسية يمكن تصنيفها بشكل رئيسي على النحو التالي:

1.تشكيل الهياكل الخلوية والتمثيلات الخلوية

2.العلاقات الأسموزية الخلوية والعمليات المرتبطة بالتورم

3.في تفاعلات نقل الطاقة

4.التفاعلات المحفزة بواسطة الإنزيمات

5.في عملية التكاثر للنباتات

متطلبات تغذية النباتات

عناصر المغذيات الرئيسية والصغرى للنباتات

وفقًا لمتطلبات تغذية النباتات، تُعرف المغذيات بأنها المغذيات الكبيرة والمغذيات الدقيقة.

تعتبر العناصر المعدنية اللازمة للنباتات بتركيز أعلى من جزء واحد في المليون (Ppm) أو 1-150 جرام لكل كيلوغرام من المادة الجافة للنبات، المغذيات الكبيرة وتشمل (C، H، O، N، P، K، Ca، Mg، S)، بينما المغذيات الدقيقة هي تلك التي يحتاجها النبات بتركيز أقل من 1 Ppm أو 0.1-100 ملغ لكل كيلوغرام من المادة الجافة للنبات (Fe، Mn، Cu، Zn، Mo، B، وCl).

تختلف هذه التصنيفات حسب مجموعات وأنواع النباتات.

النيتروجين

دور النيتروجين في النباتات

بعد الكربون، الهيدروجين والأوكسجين، يلعب النيتروجين دورًا حاسمًا كعنصر هيكلي رئيسي في النباتات. يعمل النيتروجين جنبًا إلى جنب مع الكربون، الهيدروجين، الفوسفور والكبريت في تكوين الهيكل النباتي. يُستخدم النيتروجين في تكوين العديد من المركبات النيتروجينية النباتية مثل البروتينات، النيوكليوتيدات، البورفيرينات، والقلويدات.

تعد عملية تقليص النيتروجين إلى الأمونيوم (NH4) ضرورية لإدماجه في المركبات العضوية لأداء وظائف الأيض المختلفة. يشمل هذا العملية النيتروجين reductaseالتي تقلل NO3 إلى NO2، والتقليص الإضافي لـ NO2 إلى NH4 عبر nitrite reductase.

تعتبر الأحماض الأمينية، الببتيدات، الأميدات، اليوريدات، و الأمينات من المركبات العضوية النيتروجينية منخفضة الوزن الجزيئي. أما المركبات العضوية النيتروجينية الكبيرة فهي تشمل البروتينات، الأحماض النووية، الإنزيمات المساعدة، و المنتجات الثانوية مثل الأغشية الخلوية.

الفوسفور

دور الفوسفور في النباتات

يُعتبر الفوسفور عنصراً هيكلياً كجزء من الأغشية الحيوية و النيوكليوتيدات. كما أنه يعد مكونًا هامًا للدهون في أغشية النباتات التي توجد على شكل الفوسفوليبيدات، مثل فوسفاتيّديل كولين. تشكل الفوسفوليبيدات الحواجز المركزية الكارهة للماء في غشاء الخلية.

البوتاسيوم

دور البوتاسيوم في النباتات

يتم امتصاص البوتاسيوم بمستوى عالٍ جدًا من قبل النباتات بسبب النفاذية العالية لأغشية النباتات إلى K+. يتميز البوتاسيوم بحركته الكبيرة داخل النبات، حيث يتم نقله إلى الأنسجة الأصغر سنًا.

علاوة على ذلك، يلعب البوتاسيوم دورًا هامًا في تحمّل النبات، حيث يساعده على مقاومة الضغوط البيئية الحيوية وغير الحيوية مثل المسببات المرضية، نقص المياه، والضغط الأسموزي والحراري. في محاصيل الحبوب، يُعرف البوتاسيوم بتوفير القوة الميكانيكية للساق. كما يعزز البوتاسيوم مقاومة النبات للفطريات المسببة للأمراض، الديدان الخيطية، والكائنات الدقيقة الأخرى.

الكبريت

دور الكبريت في النباتات

يتم امتصاص الكبريت من التربة بشكل رئيسي في شكل سلفات (S042-) ثم يتم دمجه في العديد من المركبات العضوية. يتم دمج السلفات فورًا في الفوسفوليبيدات الكبريتية، البوليسكاريد، الغلوكوزينولات وبعض الفايتو أليكسيين. كما يقدم الكبريت حماية من التراكم السام للمعادن الثقيلة من خلال الفايتوكيلايتين. يرتبط الكبريت بالحديد لتكوين مجموعات الحديد-كبريت (Fe-S) التي تشكل جزءًا أساسيًا من العديد من البروتينات الحاوية على الحديد.

الكالسيوم

دور الكالسيوم في النباتات

يتواجد الكالسيوم في أنسجة النباتات على شكل Ca2+، Ca كربونات، Ca فوسفات و Ca أكسالات. يتم امتصاص Ca2+ ببطء شديد حيث يتم امتصاصه فقط من أطراف الجذور الصغيرة. يُعتبر الامتصاص عملية سلبية وتتأثر بوجود K+ و NH4+. يتم الاحتفاظ بمستويات منخفضة من الكالسيوم في السيتوبلازم لتجنب التفاعلات السلبية مع أيونات المغذيات الأخرى مثل P04 و Mg2+ ومنع تعطيل الإنزيمات.

يعمل الكالسيوم كعنصر هيكلي في جدران الخلايا لأنه يتواجد بتركيز عالٍ في جدار الخلية (الأبلازم). كما يلعب الكالسيوم دورًا هامًا في تمدد الخلايا. نقص الكالسيوم يثبط نمو الجذور. وتتحكم تدرجات الكالسيوم خارج الخلية في نمو واتجاه أنبوب اللقاح. يتم العثور على الكالسيوم بكميات ضئيلة في السيتوبلازم، وهذا أمر مهم لأن الكالسيوم يمنع إنزيمات السيتوبلازم والكلوروبلاست.

المغنيسيوم

دور المغنيسيوم في النباتات

على الرغم من وفرة المغنيسيوم (Mg2+) في محلول التربة، إلا أنه يُمتص من قبل النباتات بتركيزات أقل بكثير من العناصر الأخرى. يتم ذلك بسبب التنافس الشديد بين الكاتيونات في عملية الامتصاص وافتقار أغشية البلازما إلى ناقلات المغنيسيوم.

يتم تنشيط العديد من الإنزيمات بواسطة المغنيسيوم. يلعب المغنيسيوم دورًا مهمًا في تحميل وتفريغ السوكروز في اللحاء. تظهر النباتات التي تعاني من نقص المغنيسيوم زيادة في تراكم السكريات في الأوراق.