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34.18: Schlüsselelemente der Pflanzenernährung
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Key Elements for Plant Nutrition
 
PROTOKOLLE

34.18: Key Elements for Plant Nutrition

34.18: Schlüsselelemente der Pflanzenernährung

Like all living organisms, plants require organic and inorganic nutrients to survive, reproduce, grow and maintain homeostasis. To identify nutrients that are essential for plant functioning, researchers have leveraged a technique called hydroponics. In hydroponic culture systems, plants are grown—without soil—in water-based solutions containing nutrients. At least 17 nutrients have been identified as essential elements required by plants. Plants acquire these elements from the atmosphere, the soil in which they are rooted, and water.

Nine of these essential nutrients—collectively called macronutrients—are needed by plants in more significant amounts. The macronutrients include carbon, oxygen, hydrogen, nitrogen, phosphorus, sulfur, calcium, magnesium, and potassium. Critical plant compounds, such as water, proteins, nucleic acids, and carbohydrates, contain macronutrients. Macronutrients also regulate cellular processes. For example, potassium regulates the opening and closing of stomata for gas exchange.

Plants need micronutrients in smaller amounts. These include chlorine, iron, manganese, boron, zinc, copper, nickel, and molybdenum. Many micronutrients function as cofactors, which enable the activity of enzymes. Therefore, without micronutrients, plants are unable to perform critical functions.

A plant experiencing an essential nutrient deficiency may display symptoms, such as drying and yellowing leaves. Old and young leaves are susceptible to distinct nutrient deficiencies. For example, the younger leaves of a plant are often more affected by iron deficiency than the older leaves.

The effective treatment of nutrient deficiencies in plants is an integral part of agricultural and environmental practices. For example, optical sensors are used to measure the nitrogen content in soil. Nitrogen is critical for plants, but the excessive use of nitrogen-containing fertilizers (i.e., maintaining soil nitrogen levels that exceed what the plants can absorb) negatively influences ecosystem function and may contribute to global warming.

Wie alle lebenden Organismen benötigen Pflanzen organische und anorganische Nährstoffe, um zu überleben, sich zu vermehren, zu wachsen und die Homöostase zu erhalten. Um Nährstoffe zu identifizieren, die für das Funktionieren der Pflanzen unerlässlich sind, haben Forscher eine Technik namens Hydroponik genutzt. In hydroponischen Kultursystemen werden Pflanzen – ohne Boden – in wasserbasierten Lösungen angebaut, die Nährstoffe enthalten. Mindestens 17 Nährstoffe wurden als wesentliche Elemente identifiziert, die von Pflanzen benötigt werden. Pflanzen beziehen diese Elemente aus der Atmosphäre, dem Boden, in dem sie verwurzelt sind, und Wasser.

Neun dieser essentiellen Nährstoffe – zusammen Makronährstoffe genannt – werden von Pflanzen in signifikanteren Mengen benötigt. Die Makronährstoffe umfassen Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel, Kalzium, Magnesium und Kalium. Kritische pflanzenbasierte Verbindungen wie Wasser, Proteine, Nukleinsäuren und Kohlenhydrate enthalten Makronährstoffe. Makronährstoffe regulieren auch zelluläre Prozesse. Zum Beispiel reguliert Kalium das Öffnen und Schließen von Stomata für den Gasaustausch.

Pflanzen benötigen Mikronährstoffe in kleineren Mengen. Dazu gehören Chlor, Eisen, Mangan, Bor, Zink, Kupfer, Nickel und Molybdän. Viele Mikronährstoffe fungieren als Kofaktoren, die die Aktivität von Enzymen ermöglichen. Daher sind Pflanzen ohne Mikronährstoffe nicht in der Lage, kritische Funktionen auszuführen.

Eine Pflanze, die einen essentiellen Nährstoffmangel aufweist, kann Symptome wie trocknende und vergilbende Blätter aufweisen. Alte und junge Blätter sind anfällig für deutliche Nährstoffmangel. Zum Beispiel sind die jüngeren Blätter einer Pflanze oft stärker von Eisenmangel betroffen als die älteren Blätter.

Die wirksame Behandlung von Nährstoffmangel in Pflanzen ist ein integraler Bestandteil der landwirtschaftlichen und ökologischen Praktiken. Beispielsweise werden optische Sensoren verwendet, um den Stickstoffgehalt im Boden zu messen. Stickstoff ist für Pflanzen von entscheidender Bedeutung, aber der übermäßige Einsatz von stickstoffhaltigen Düngemitteln (d. h. die Aufrechterhaltung des Stickstoffgehalts im Boden, der über das hinausgeht, was die Pflanzen absorbieren können) wirkt sich negativ auf die Funktion des Ökosystems aus und kann zur globalen Erwärmung beitragen.


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