34.18: Kluczowe elementy odżywiania roślin

Podobnie jak wszystkie żywe organizmy, rośliny potrzebują organicznych i nieorganicznych składników odżywczych, aby przetrwać, rozmnażać się, rosnąć i utrzymywać homeostazę. Aby zidentyfikować składniki odżywcze, które są niezbędne do funkcjonowania roślin, naukowcy wykorzystali technikę zwaną hydroponiką. W systemach hodowli hydroponicznej rośliny są uprawiane – bez gleby – w roztworach na bazie wody zawierających składniki odżywcze. Co najmniej 17 składników odżywczych zostało zidentyfikowanych jako niezbędne pierwiastki potrzebne roślinom. Rośliny pozyskują te pierwiastki z atmosfery, gleby, w której są zakorzenione, oraz z wody.

Dziewięć z tych niezbędnych składników odżywczych – zwanych zbiorczo makroskładnikami odżywczymi – jest potrzebnych roślinom w bardziej znaczących ilościach. Makroelementy obejmują węgiel, tlen, wodór, azot, fosfor, siarkę, wapń, magnez i potas. Krytyczne związki roślinne, takie jak woda, białka, kwasy nukleinowe i węglowodany, zawierają makroelementy. Makroskładniki odżywcze regulują również procesy komórkowe. Na przykład potas reguluje otwieranie i zamykanie aparatów szparkowych w celu wymiany gazowej.

Rośliny potrzebują mikroelementów w mniejszych ilościach. Należą do nich chlor, żelazo, mangan, bor,, miedź, nikiel i molibden. Wiele mikroelementów funkcjonuje jako kofaktory, które umożliwiają aktywność enzymów. Dlatego bez mikroelementów rośliny nie są w stanie pełnić krytycznych funkcji.

Roślina doświadczająca niedoboru niezbędnych składników odżywczych może wykazywać objawy, takie jak wysuszenie i żółknięcie liści. Stare i młode liście są podatne na wyraźne niedobory składników odżywczych. Na przykład młodsze liście rośliny są często bardziej dotknięte niedoborem żelaza niż starsze liście.

Skuteczne leczenie niedoborów składników odżywczych w roślinach jest integralną częścią praktyk rolniczych i środowiskowych. Na przykład czujniki optyczne służą do pomiaru zawartości azotu w glebie. Azot ma kluczowe znaczenie dla roślin, ale nadmierne stosowanie nawozów zawierających azot (tj. utrzymywanie poziomu azotu w glebie przekraczającego to, co rośliny mogą wchłonąć) negatywnie wpływa na funkcjonowanie ekosystemu i może przyczyniać się do globalnego ocieplenia.