34.18: Elementi chiave per il nutrimento delle piante

Come tutti gli organismi viventi, le piante richiedono nutrienti organici e inorganici per sopravvivere, riprodursi, crescere e mantenere l’omeostasi. Per identificare i nutrienti essenziali per il funzionamento delle piante, i ricercatori hanno sfruttato una tecnica chiamata idroponica. Nei sistemi di coltura idroponica, le piante vengono coltivate, senza suolo, in soluzioni a base d’acqua contenenti sostanze nutritive. Almeno 17 sostanze nutritive sono state identificate come elementi essenziali richiesti dalle piante. Le piante acquisiscono questi elementi dall’atmosfera, dal terreno in cui sono radicate e dall’acqua.

Nove di questi nutrienti essenziali, chiamati collettivamente macronutrienti, sono necessari alle piante in quantità più significative. I macronutrienti includono carbonio, ossigeno, idrogeno, azoto, fosforo, zolfo, calcio, magnesio e potassio. Composti vegetali critici, come acqua, proteine, acidi nucleici e carboidrati, contengono macronutrienti. I macronutrienti regolano anche i processi cellulari. Ad esempio, il potassio regola l’apertura e la chiusura degli stomi per lo scambio di gas.

Le piante hanno bisogno di micronutrienti in quantità minori. Questi includono cloro, ferro, manganese, boro, zinco, rame, nichel e molybdenum. Molti micronutrienti funzionano come cofattori, che consentono l’attività degli enzimi. Pertanto, senza micronutrienti, le piante non sono in grado di svolgere funzioni critiche.

Una pianta che sperimenta una carenza di nutrienti essenziale può mostrare sintomi, come l’essiccazione e le foglie ingiallite. Le foglie vecchie e giovani sono suscettibili a carenze di nutrienti distinte. Ad esempio, le foglie più giovani di una pianta sono spesso più colpite dalla carenza di ferro rispetto alle foglie più vecchie.

Il trattamento efficace delle carenze nutritive nelle piante è parte integrante delle pratiche agricole e ambientali. Ad esempio, i sensori ottici vengono utilizzati per misurare il contenuto di azoto nel suolo. L’azoto è fondamentale per le piante, ma l’uso eccessivo di fertilizzanti contenenti azoto (cioè, il mantenimento dei livelli di azoto del suolo che superano ciò che le piante possono assorbire) influenza negativamente la funzione dell’ecosistema e può contribuire al riscaldamento globale.