34.18: 식물 영양의 핵심 요소

모든 살아있는 유기체와 마찬가지로 식물들은 생존하고, 번식하고, 자라고, 그리고 항상성(homeostasis)을 유지하기 위해 유기 영양소와 무기 영양소가 필요합니다. 식물 기능에 필수적인 영양소를 식별하기 위해, 연구자들은 수경법(hydroponics)이라고 불리는 기술을 이용했습니다. 수경 재배 시스템에서는 식물이 영양분을 함유한 수성 용액에서 토양 없이 재배됩니다. 적어도 17개의 영양소가 식물의 필수 요소로 확인되었습니다. 식물은 대기, 그들이 뿌리를 내리고 있는 토양, 그리고 물로부터 이러한 요소들을 얻습니다.

필수 영양소 중 9가지 영양소, 통칭 다량영양소(macronutrient)는 말 그대로 식물에 많은 양으로 필요한 영양소입니다. 다량영양소에는 탄소, 산소, 수소, 질소, 인, 황, 칼슘, 마그네슘, 그리고 칼륨이 있습니다. 물, 단백질, 핵산, 탄수화물과 같은 중요한 식물성 화합물은 위와 같은 다량영양소를 포함합니다. 다량영양소는 또한 세포 과정을 조절합니다. 예를 들어 칼륨은 가스 교환을 위해 기공의 개폐를 조절합니다.

식물은 적은 양의 미량영양소(micronutrient)도 필요로 합니다. 미량영양소에는 염소, 철, 망간, 붕소, 아연, 구리, 니켈 그리고 몰리브덴이 있습니다. 많은 미량영양소는 효소의 활동을 가능하게 하는 보조인자(cofactor) 역할을 합니다. 따라서 식물은 미량영양소 없이는 중요한 기능을 수행할 수 없습니다.

필수 영양소 결핍을 겪는 식물은 잎이 말리고 노랗게 되는 것과 같은 증상을 보일 수 있습니다. 오래된 잎과 어린 잎들은 각기 다른 영양소 결핍에 걸리기 쉽습니다. 예를 들어 식물의 어린 잎은 오래된 잎보다 철분결핍에 더 많은 영향을 받습니다.

식물의 영양 결핍에 대한 효과적인 대처는 농업과 환경 관행의 필수적인 부분입니다. 예를 들어 광학 센서는 토양에서 질소 함량을 측정하는 데 사용됩니다. 질소는 식물에 매우 중요하지만, 질소 함유 비료의 과도한 사용(즉, 식물이 흡수할 수 있는 수준을 초과하는 토양 질소 수준)은 생태계 기능에 부정적인 영향을 미치고 지구 온난화에 기여할 수 있습니다.

실내 식물을 오랫동안 화분 갈이를 안 하거나수정이 안될 때는 고통의 징후가 보이는데이를테면, 잎이 노래진다생명체가 그렇듯이, 식물도 구체적인 영양소를 이용생식, 광합성 및 항상성을 유지한다어떤 영양소로 식물이 잘 자랄까?건강한 식물이 필요한 것은 유기 탄소 기반의 복합물과흔히 광물이라고 부르는 무기물 영양소이다약 17개의 영양소가 식물의 생화학적 욕구를모두 충족시킨다이 요소를 필수 영양소라고 부른다어떤 다른 요소도 이 필수 영양소를 대신할 수 없고이들 없이는, 식물이 생명 주기를 끝낼 수가 없다필수 영양소 중에서탄소, 수소 및 산소는대기와 물에서 얻는다대부분의 식물은 모든 다른 필수 영양소를뿌리를 내린 토양에서 얻는다필수 영양소의 두 그룹은다량 영영소와 미량 영양소이다다량 영양소에는 탄소, 수소 산소, 질소인, 칼륨, 칼슘 마그네슘 및 유황이다식물은 이런 요소를 상대적으로 많은 양 필요로 한다탄소는 건조한 식물 질량의 약 45%를 차지하고단백질, 핵산 및 탄수화물의 중요한요소이다질소도 중요한 구성 요소로서핵산, 단백질 및 광합성 색소인 엽록소의요소이다칼륨은 가스 교환을 규제하는데 중요한데이는 광합성에 중요한 과정이다더 적은 양의 식물의 필수 영양소는미량 영양소인데 염소, 철망간, 붕소, 아연 구리, 니켈 및 몰리브덴 등으로식물의 적정 기능 수행에 필요하다어떤 미량 영양소는 보조 인자 기능을 하는데효소가 적당하게 작용하게 도움을 주는 물질이다철은 효소 보조 인자로서 미토콘드리아와 엽록체에있다식물이 필수 영양소가 부족하면증상을 보이기 시작하는데 위황병, 즉 잎이 노래진다특별한 영양 결핌을 알려면식물의 외양과 토양의 내용물을 검사하면된다필수 영양소는 식물 질량에 비해 상대적으로작은 양이지만, 이들은 식물 생장과 항상성에아주 중요하다