STOICA RAZVAN DANIEL DUMITRU

AGROCHIMIE

BAZELE AGROCHIMICE ALE FERTILIZARII

Asimilarea elementelor nutritive. Fotosinteza şi respiraţia

Fotosinteza plantelor. Plantele superioare sunt organisme autotrofe care îşi produc singure

substanţele necesare creşterii şi dezvoltării lor din compuşii minerali. Cel mai bine pot fi descrise

procesele care au loc în plantă prin compararea acesteia cu un laborator în care are loc metabolizarea

substanţelor absorbite. Planta are nevoie de lumină suficientă, temperatură optimă, apă, CO2, oxigen şi

substanţe minerale.

Factorii de vegetaţie se pot restrânge în două grupe: factori climatici şi factori de nutriţie.

Factorii climatici asigură asimilarea elementelor nutritive sub influenţa energiei luminoase, plantele

realizează cel mai important proces din lumea vie si anume fotosinteza care reprezinta procesul de fixare

a dioxidului de carbon din atmosferă de către plantele verzi (cu clorofilă), în prezenţa radiaţiilor solare, cu

eliminare de oxigen şi formare de compuşi organici (glucide, lipide, proteine) foarte variaţi.

Ecuaţia generală a acestui proces este:

6 CO2 + 12 H20 ——lumină—————> C6H12O2 (glucoză) + 6O2

Respiraţia plantelor

Este procesul fiziologic în care substanţele organice sunt descompuse în celule vii pe cale enzimatică,

prin reacţii de oxido-reducere cu eliberare de energie chimică. Este un proces de mare însemnătate în

viaţa plantelor deoarece furnizează energia necesară reacţiilor de sinteză a proteinelor, grăsimilor, de

absorbţie a elementelor nutritive din sol. Substanţele organice de rezervă sunt folosite potrivit cerinţelor

celulei pentru energie. Respiraţia este de 2 feluri: aerobă- aerobioza şi anaerobă- anaerobioza.

Respiraţia aerobă este specifică plantelor superioare şi unor plante inferiore care sunt adaptate

să respire în prezenţa oxigenului molecular.

Respiraţia anaerobă este specifică speciilor de plante anaerobionte (microorganisme de

fermentaţie care sunt capabile să respire în absenţa oxigenului molecular).

Mecanismul respiraţiei

În procesul de respiraţie se consumă cantităţi mici de substanţe organice de rezervă care se găsesc în

plante. În afară de amidon în celulele plantelor se găsesc numeroase substanţe organice complexe care

se consumă în proporţii diferite. Prioritate prezintă glucidele, lipidele şi mai târziu proteinele. Respiraţia

este un proces de oxido-reducere care se realizează cu sau fără oxigenul atmosferic.

1

Plantele sunt organisme autotrofe care isi produc singure substantele necesare cresterii si

dezvoltarii lor din compusi minerali. Pentru aceasta, intre ele si mediul in care traiesc are loc un

permanent schimb de substante si energie.

Schimbul de substante dintre plante si mediu, vizeaza diferitele elemente nutritive pe care acestea le iau

din sol in vederea formarii corpului lor, a cresterii si dezvoltarii, in mediu ambiant plantele eliminind

substante organice si minerale, gaze, produse ale metabolismului catabolic.

Schimbul de energie se refera la faptul ca, in procesul de fotosinteza plantele utilizeaza o mica parte din

energie solara.

Fiecare specie prezinta anumite particularitati in raporturile sale cu mediul ambiant, determinate de

evolutia sa filogenetica.

Compozitia chimica a plantelor

Planta verde conţine în medie 85% apă, după îndepărtarea apei prin uscare se obţine substanţa uscată,

ceea ce reprezintă aproximativ 45% carbon şi 45% oxigen, combinaţiiele dintre C şi O reprezintă

aproximativ 90% din biomasa plantei. Hidrogenul este cel de al treilea element în ierarhie, cu un continut

de 6,03% raportat la s.u. Este interesant faptul că elementele esenţiale în metabolismul de creştere al

plantei reprezintă combinaţii ce nu depăsesc 4% din greutatea totală a substanţei uscate a plantei.

Apa, reprezinta componentul permanent si esential al organismelor vegetale.

Plantele, contin apa in stare libera (apa circulanta), in stare legata, incorporata in tesuturi (apa de

constitutie). Apa indeplineste in plante rolul de regulator termic, in sensul ca protejeaza plantele contra

temperaturilor ridicate, datorita caldurii latente de vaporizare si impotriva scaderilor de temperatura,

datorita caldurii specifice ridicate. De asemenea, apa asigura circulatia substantelor nutritive, mentinerea

presiunii osmotice a celulelor si creeaza mediul favorabil pentru activitatea enzimelor si desfasurarii

proceselor biochimice din planta, etc. Continutul de apa din plante variaza intre anumite limite, in functie

de specie, vârsta, conditiile de mediu in care traiesc si se dezvolta plantele.

Clasificarea elementelor nutritive

Elementele minerale, cu rol de nutritie in procesul de metabolism se pot clasifica dupa cantitatile pe care

le consuma plantele.

Pe baza acestui criteriu, elementele chimice pot fi grupate in mod conventional in urmatoarele categorii:

- macroelemente;

- microelemente;

- ultramicroelemente.

Macroelementele considerate esenţiale trebuie să îndeplinească următoarele condiţii:

- să aibă rol direct în procesele de nutriţie creştere şi dezvoltare;

- absenţa lor din mediul nutritiv să impiedice dezvoltarea părţilor vegetative a organelor de reproducere

şi încheierea ciclului vital;

- carenţa să fie specifică şi să poată fi corectată numai prin introducerea în mediul nutritiv a unor săruri

ce conţin elementul respectiv (zeci de kg/ha);

2

- carenţa accentuată să provoace tulburări metabolice, citologice, histologice, anatomopatologice.

Exemplu: Fe, B, Cu, Zn, Mn, Mo, Cl

Microelementele, sunt elementele chimice pe care plantele le consuma in cantitati mici si care reprezinta

10-3 - 10-5 din substanta uscata. Ele mai sunt denumite oligoelemente (oligos = putin) sau elemente

catalitice, deoarece majoritatea catalizeaza procesele biochimice din plante.

Din aceasta grupa fac parte: Zn, Mn, Cu, Mo, B, I, Ba, Ag.

Ultramicroelementele, cuprind elementele pe care plantele le consuma in cantitati foarte mici, ele

reprezentând 10-6 - 10-12 % din substanta uscata. In aceasta grupa intra U, Ra, Th, Ac.

Cerintele plantelor in elemente nutritive in raport cu specia si varsta

In cursul ciclului anual de vegetatie, exista mai multe fenofaze, care se caracterizeaza printr-un consum

diferentiat de elemente nutritive. Legat de acest lucru in nutritia plantelor se deosebesc trei perioade de

consum:

a) Perioada critica a nutritiei, care coincide cu primele fenofaze de crestere si dezvoltare a

plantelor. In aceasta perioada, lipsa, insuficienta sau excesul elementelor nutritive, au o influenta

hotaritoare asupra productiei.

b) Perioada de consum maxim - cind plantele preiau din sol cantitatile cele mai mari de

elemente nutritive. Aceasta perioada coincide cu fenofaza de crestere intensa a organelor vegetative ale

plantelor.

c) Perioada de descrestere a consumului - cind cea mai mare parte din substantele sintetizate

migreaza in fructe, tulpini, ramuri. Aceasta perioada corespunde cu fenofaza de maturare si

acumulare a substantelor de rezerva.

Absorbtia radiculara a elementelor nutritive din sol

Plantele preiau elementele nutritive prin intermediul radacinii si prin frunze. Radacina este organul

specializat care indeplineste nu numai functia de absorbtie a elementelor nutritive, ci si de sinteza primara

a substantelor in procesul de metabolism. Se cunoaste ca plantele absorb elementele nutritive, numai

sub forma de ioni: NO3 -, NH4 +, H2PO4 -, K+, Ca2+, Mg2+, forme in care ele se deplaseaza in solutia

solului sub influenta fortelor electrostatice. Principalele surse de ioni nutritivi sunt: sarurile solubile din sol

(nitrati, fosfati, sulfati, cloruri), acizi slabi si sarurile lor, precum si coloizii solului (prin schimb cationic). La

nivelul fiecarei celule vii si mediul ambiant, are loc un permanent schimb de substante. In situatia in care

acest flux are loc catre interiorul celulei, fenomenul se numeste absorbtie, iar in cazul când are loc din

celula vie catre exterior (mediu), poarta numele de desorbtie. Cercetarile intreprinse cu ajutorul

microscopului electronic si a izotopilor radioactivi, au stabilit ca preluarea elementelor nutritive de catre

radacinile plantelor, se datoreaza atit proceselor fizico-chimice care au loc la nivelul membranei celulare

cât si proceselor metabolice din interiorul celulelor perisorilor absorbanti.

Mecanismul absorbtiei pasive a ionilor

Absorbtia substantelor nutritive se face prin suprafata radacinilor tinere. Intensitatea maxima a absorbtiei

are loc in regiunea pilifera, fiind mai redusa in regiunea neteda si aspra a varfului radacinii. Membrana,

3

unei celule din zona perilor radiculari, este o membrana scheletica de natura pectocelulozica, cu o

grosime de cca. 0,5 microni. Ea este formata dintr-o retea de microfibrile celulozice, groase de 0,0005μ

Intre acestea ramin o serie de spatii libere intermicrofibrilare care contin substante pectice, acizi organici,

molecule de proteine, fosfolipide, etc. In spatiile libere, intermicrofibrilare ale membrane patrund ionii

nutritivi, impreuna cu apa, ca urmare a proceselor de difuziune hidrica si de transpiratie a plantelor.

Fenomenul se constata cu usurinta la scufundarea radacinilor intr-o solutie nutritiva:la inceput ionii sunt

absorbiti cu intensitate maxima intr-un timp relativ scurt de 10-15’ dupa care absorbtia se desfasoara lent,

intr-un timp indelungat. In, prima faza absorbtia are un caracter “pasiv”, adica nu este influentata de

procesele metabolice. Absorbtia pasiva a ionilor nutritivi este conditionata de existenta asa numitului

spatiu liber. Ionii patrund in acest spatiu, impreuna cu apa pe calea difuziei hidrice.

Difuziunea are loc de la o concentratie mai ridicata a ionilor, existenta in mediu extern, la o concentratie

mai scazuta existenta in peretele celular. Ionii care au patruns in spatiu liber aparent, pot fi extrasi cu

usurinta prin introducerea radacinilor in apa distilata.

Mecanismul absorbtiei active (metabolice) a ionilor

Absorbtia activa a ionilor nutritivi se desfasoara cu consum de energie metabolica, provenita din respiratia

celulara, fapt pentru care intre absorbtia ionilor minerali si procesul de respiratie exista o corelatie pozitiva

foarte strânsa.

Echilibrul nutritiv al plantelor

Acesta se refera la concentratia si raportul dintre elementele nutritive care trebuie sa existe in solutia

solului, pentru a se realiza o nutritie cit mai corespunzatoare cu cerintele biologice ale plantelor.

Intre nivelul productiilor si gradul de aprovizionare a solului in elemente nutritive exista o corelatie pozitiva

foarte stransa. Un continut scazut in elemente nutritive, atrage dupa sine, un nivel scazut al productiei, in

timp ce un continut ridicat presupune o recolta mare. Aceeasi stransa dependenta se reflecta si intre

concentratia elementelor nutritive in planta si nivelul productiei.

Prin carenta, se intelege starea in care planta este insuficient sau chiar deloc nutrita cu un element, lucru

ce influenteaza negativ cresterea si dezvoltarea. Sunt denumite impropriu, “boli de nutritie”, sau “boli

neparazitare” - cloroze - , deoarece anumite semne exterioare datorita carentelor sunt asemanatoare cu

cele provocate de diversi agenti patogeni, daunatori sau accidente climatice.

Insuficienta este starea de nutritie in care planta este aprovizionata nesatisfacator cu elemente minerale,

fapt ce determina scaderi de recolta.

Nutritia normala, reprezinta starea de aprovizionare in optim a plantelor cu elemente nutritive, aceasta

satisfacand pe deplin cerintele plantelor, recoltele obtinute fiind maxime.

Momentul de trecere de la nutritia normala la cea insuficienta, poarta numele de nivel critic.

Nivelul critic este considerat un criteriu de apreciere a starii de nutritie a plantelor cultivate.

Abundenta (consum de lux), reprezinta starea de nutritie in care concentratia intr-un anumit element

depaseste nivelul critic, aceasta acumulindu-se in planta in cantitati mai mari decât cele necesare formarii

recoltei maxime, fara a produce insa efecte toxice.

4

Excesul, reprezinta starea de nutritie in care concentratia unui element depaseste, un anumit nivel, lucru

ce produce usoare tulburari fiziologice, histochimice, soldate cu incetinirea cresterii si scaderea recoltei.

Toxicitatea, reprezinta treapta superioara a consumului excesiv, cind in planta se acumuleaza cantitati

mari de elemente ce provoaca procese ireversibile care tulbura profund metabolismul normal,

determinind moartea plantei.

5