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.