ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ 17/4/2018. «Θρεπτικά στοιχεία» Θρεπτικές ουσίες. Καλή θρέψη. Απόδοση Ποιότητα. Τιμή/ Εισόδημα

Transcript

1 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ «Θρεπτικά στοιχεία» Η απόδοση των γεωργικών φυτών και η ποιότητα της παραγωγής σχετίζονται στενά µε την θρεπτική τους κατάσταση* Καλή θρέψη Απόδοση Ποιότητα Τιμή/ Εισόδημα 2018 Απαραίτητο θεωρείται ένα στοιχείο όταν: 1. Η έλλειψη του εµποδίζει την ολοκλήρωση του φυτικού κύκλου ζωής 2. Δεν αντικαθίσταται από κάποιο άλλο µε παρόµοιες ιδιότητες 3. Συµµετέχει άµεσα στο µεταβολισµό του φυτού ή αν είναι απαραίτητο σε κάποιο συγκεκριµένο µεταβολικό στάδιο (πχ µια ενζυµική αντίδραση) Θρεπτικές ουσίες Απαραίτητα θρεπτικά στοιχεία για την αύξηση των φυτών: Μακροστοιχεία: C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg Μικροστοιχεία (ή ιχνοστοιχεία): Mn, Cu, Zn, Mo, Cl, B, Ni Ενδιάµεσο: Fe Τροφοπενία χαρακτηριστικές ανωµαλίες στην αύξηση & ανάπτυξη των φυτών απουσία κάποιου απαραίτητου στοιχείου 1

2 Απαραίτητα και ωφέλιµα στοιχεία Βασικές λειτουργίες των θρεπτικών στοιχείων Αποτελούν µέρη των δοµικών τους µονάδων Συµµετέχουν σε οργανικά µόρια Λειτουργούν ως ενεργοποιητές ενζύµων ή ως καταλύτες σε ενζυµικές αντιδράσεις Υπό µορφή ιόντων βοηθούν στο να διατηρηθεί η οσµωτική ισορροπία Κριτήρια που καθορίζουν τα θρεπτικά στοιχεία ως αναγκαία και απαραίτητα Προσθήκη θρεπτικών στοιχείων στο έδαφος εύρωστα φυτά αύξηση της παραγωγής βελτίωση της ποιότητας 2

3 Τρεις βασικές θρεπτικές καταστάσεις * Ανεπαρκής χορήγηση (ζώνη ανεπάρκειας) Επαρκής χορήγηση (ζώνη επάρκειας) Δυσµενής περίσσεια (ζώνη τοξικότητας) Κρίσιµη συγκέντρωση: συγκέντρωση ενός θρεπτικού στοιχείου µε την οποία επιτυγχάνεται το 90% της άριστης αύξησης ή παραγωγικότητας Ανάπτυξη µακροστοιχεία-ευρύ ιχνοστοιχεία-στενό πολυτελής διαβίωση ανεπάρκεια επάρκεια τοξικότητα Συγκέντρωση θρεπτ. στοιχείου Θρεπτική κατάσταση απόδοση Νόµοι απόδοσης των φυτών Αύξηση φυτού, απόδοση Συµπτώµατα έλλειψης Συµπτώµατα τοξικότητας Επάρκεια Πολυτελής διαβίωση Έλλειψη Τοξικότητα Συγκέντρωση θρεπτικού στο φυτό 1. Νόµος του ελαχίστου (Liebig) Η απόδοση του φυτού καθορίζεται από τον παράγοντα εκείνο της απόδοσης που βρίσκεται στη µικρότερη ποσότητα σε σχέση σχετικά µε τις απαιτήσεις των φυτών. Έτσι η απόδοση των φυτών, από τα οποία λείπει π.χ. το διαθέσιµο Nγια τηνανάπτυξή τους, δεν µπορεί να αυξηθεί µε την προσθήκη επιπλέον του P. (Λιπασµατικόςκάδος) Απόδοση 3

4 Τροφοπενίες- ελλείψεις Νόµοι απόδοσης των φυτών 2. Νόµος της µη-ανάλογης απόδοσης (Mitscherlich) Όταν από το µηδέν, αυξάνουµε µε ίσες δόσεις το ποσό ενός θρεπτικού στοιχείου (ενώ οι άλλοι παράγοντες παραµένουν σταθεροί), η αντίστοιχη αύξηση της απόδοσης γίνεται ολοένα και µικρότερη για κάθε νέα δόση του θρεπτικού στοιχείου Απόδοση (% της µέγιστης) Επίπεδο θρεπτικού Νόµοι απόδοσης των φυτών 2. Νόµος της µη-ανάλογης απόδοσης (Mitscherlich) Σχετική απόδοση (%) Φώσφορος Άζωτο Νόµοι απόδοσης των φυτών 3. Νόµος της αντικατάστασης Οι ποσότητες των θρεπτικών στοιχείων που αφαιρέθηκαν από το έδαφος, για τις ανάγκες της προηγούµενης καλλιέργειας, πρέπει να αντικατασταθούν για παράδειγµα:παραγωγή 300 kg/ στρ. σιτάρι αποµακρύνει από το έδαφος 11 kgν, 3 kgρ και 3 kgκ. Εφαρµογή θρεπτικού (kg/ha) 4

5 1. Μακροστοιχεία Άζωτο Άνθρακας, υδρογόνο, οξυγόνο Άζωτο νιτρική ρεδουκτάση νιτρώδης ρεδουκτάση ΝΟ - 3 ΝΟ - 2 ΝΗ 3 Αποτελεί συστατικό των πρωτεϊνών, νουκλεϊκών οξέων, χλωροφύλλης, αµινοξέων, αλκαλοειδών, ορµονών Συµπτώµατα έλλειψης Ν Χλώρωση Αναστολή της αύξησης Ανθοκυανίνες στους µίσχους και στα νεύρα φύλλων Αδρανοποίηση πλευρικών οφθαλµών Έλλειψη αζώτου Θείο Βασικό συστατικό: κυστεΐνης, κυστίνης, µεθειονίνης, φερεδοξίνης, θειαµίνης, συνενζύµου Α SH σουλφυδριλική οµάδα ενεργός θέση µερικών ενζύµων S-S δισουλφυδικές γέφυρες σταθεροποίηση δοµής πρωτεϊνικών µορίων 5

6 Φώσφορος H 2 PO - 4 HPO 2-4 * Νουκλεοτίδια µε φωσφορικούς δεσµούς υψηλής χηµικής ενέργειας (π.χ. ΑΤΡ, GTP, UTP) παίζουν ρόλο στη µεταφορά ενέργειας µε τη φωσφορυλίωση Ρόλος στο ενεργειακό µεταβολισµό ( κυτταροδιαίρεση, τάνυση, αναπνοή, φωτοσύνθεση) Συµπτώµατα έλλειψης Ρ Φώσφορος Συµπτώµατα έλλειψης φωσφόρου Έντονα πράσινος ή πρασινο-ιώδης χρωµατισµός φύλλων Νεκρωτικές κηλίδες φύλλων 6

7 Κάλιο Μεγάλη κινητικότητα συµπτώµατα έλλειψης* πρώτα στα παλαιότερα φύλλα Ενεργοποίηση ενζύµων * Επιµήκυνση κυττάρων & επίπεδα Κ + Αύξηση [Κ + ] στα καταφρακτικά κύτταρα πρόσληψη νερού αύξηση σπαργής άνοιγµα στοµατίων Αύξηση [Κ + ] φύλλων φωτοσύνθεσης, φωτοαναπνοής, δραστηριότητας Rubisco Συµπτώµατα έλλειψης καλίου Σχέση αζώτου & καλίου και απόδοσης Σπόρος Στέλεχος Απόδοση (g ξ.ο. ανά φυτό) Εφαρµογή αζώτου (mμ) 7

8 Ασβέστιο Αφθονία στα εδάφη Δυσκίνητο µέσα στο φυτό Συµµετοχή στο σχηµατισµό της µέσης πλάκας Μαγνήσιο Δοµικό συστατικό της χλωροφύλλης Ενεργοποιητής ενζύµων Συστατικό των ριβοσωµάτων Απαραίτητο στις RNA-πολυµεράσες (πυρηνικό RNA) Απαραίτητο σε ορισµένες ενζυµικές αντιδράσεις Σύνθεση ΑΤΡ & ADP Ρύθµιση της συγκέντρωσης της καρβοξυλάσης της διφωσφορικής ριβουλόζης στο στρώµα των χλωροπλαστών Συµπτώµατα έλλειψης µαγνησίου «Ψαροκόκκαλο» Σίδηρος 2. Μικροστοιχεία Οξειδοαναγωγικός ρόλος (Fe 2+ Fe 3+ ) Ρόλος στις αντιδράσεις µετατροπής ενέργειας (φωτοσύνθεση, αναπνοή) Συστατικό των: Κυτοχρωµάτων (µιτοχόνδρια, χλωροπλάστες) Φερεδοξίνης στους χλωροπλάστες Ενζύµων (π.χ. καταλάσες) Απαραίτητο στοιχείο για τη σύνθεση της χλωροφύλλης 8

9 Βόριο Η άριστη συγκέντρωση Β για αύξηση βρίσκεται πολύ κοντά στα τοξικά επίπεδα Πώς εξηγείται η αναστολή αύξησης λόγω έλλειψης Β? Το Β απαραίτητο για τη σύνθεση αζωτούχων βάσεων η ουρακίλη βασικό συστατικό του RNA αναστολή πρωτεϊνοσύνθεσης αναστολή µεριστωµατικής αύξησης Συµπτώµατα έλλειψης βορίου 9

10 Έλλειψη βορίου Ψευδάργυρος Ρόλος στις οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις Μεταλλικό συστατικό ενζύµων Σχετίζεται µε το µεταβολισµό των υδατανθράκων, πρωτεϊνών, αυξινών, RNA Απαραίτητος για τη σύνθεση της τρυπτοφάνης ( ΙΑΑ) Προκαλεί ελάττωση σύνθεσης RNA & πρωτεϊνών Συµπτώµατα έλλειψης ψευδαργύρου Συµπτώµατα έλλειψης Zn δαµασκηνιά ροδακινιά 10

11 Μαγγάνιο Συµµετοχή στη φωτοσυνθετική απελευθέρωση οξυγόνου (φωτόλυση νερού) Ενεργοποιητής ενζύµων στον κύκλο Krebs (µεταβολισµός υδατανθράκων) SOD= υπεροξειδική δισµουτάση προστασία του φωτοσυνθετικού µηχανισµού από τις δηλητηριώδεις επιδράσεις του οξυγόνου Έλλειψη Mn aggie-horticulture.tamu.edu Χαλκός 70% του συνολικού Cu των φύλλων βρίσκεται στους χλωροπλάστες Βασικό συστατικό ενζύµων Πλαστοκυανίνη Υπεροξειδική δεσµουτάση Κυτοχρωµική οξειδάση Ασκορβική οξειδάση Φαινολάση Copper toxicity on Chamaedorea. 11

12 Μολυβδαίνιο Ένζυµα που περιέχουν Μο Οξειδάση/ αφυδρογονάση ξανθίνης Νιτρική ρεδουκτάση Χλώριο Συµµετέχει στις αντιδράσεις φωτοσύνθεσης που οδηγούν στη φωτόλυση του νερού & την απελευθέρωση του οξυγόνου Νιτρογενάση Cl - * Παίζει ρόλο στα ενζυµικά συστήµατα που 2Η 2 Ο Η + + 4e - + O 2 συµµετέχουν στη δέσµευση & µεταφορά του Ν 12