Výživa rostlin

Minerální výživa rostlin

 

   Kromě uhlíku, kyslíku a vodíku, potřebují rostliny další biogenní prvky, které přijímají ve formě iontů. Ty jsou součástí  půdního roztoku. Z půdního roztoku jsou živiny přijímány především kořenovým vlášením. Z půdního roztoku mohou pronikat do kořenů jednak pasivně, difuzí prostorami v buněčných stěnách, tzv. apoplastickou cestou, jednak pronikají cytoplazmatickými obsahy jednotlivých buněk, od buňky k buňce přes cytoplazmatické biomembrány aktivně, tzv. symplastickou cestou. Při tomto způsobu příjmu se spotřebovává energie z molekul ATP a rychlost příjmu živin je pozitivně ovlivňována intenzitou dýchání.

 

Význam makrobiogenních prvků ve výživě rostlin

 

 

Dusík – je složkou bílkovin. Rostliny ho přijímají hlavně ve formě NO3-, méně často ve formě NH4+.

 

Fosfor –  je přijímán ve formě HPO42- , H2PO4- . Je složkou nukleových kyselin, ATP, koenzymů a fosfolipidů, které jsou stavební složkou biomembrán.

 

Síra – je složkou bílkovin. Je přijímána ve formě SO42- .

 

Draslík a vápník – jsou přijímány ve formě K+ a Ca2+ iontů. Mají význam pro hydrataci protoplazmy. K+ ionty obsah vody v protoplazmě zvyšují, Ca2+ ionty mají účinek opačný.

 

Hořčík – je součástí molekuly chlorofylu. Je přijímán ve formě Mg.

 

Mikrobiogenní prvky – ve formě Fe3+, Cu2+, Zn2+, Co2+, Cl-, ( Sr, Ba, Li, Ti, Br, Ni, Co ) aj. jsou součástí enzymů.

Živiny mohou rostliny přijímat také mimokořenově ( listy ). V praxi se to provádí hnojením na list.

   Nezbytnost a význam jednotlivých prvků pro život rostlin lze zjišťovat jejich pěstováním v neúplných živných roztocích. Tyto roztoky můžeme záměrně připravovat tak, aby vynikl význam prvku, který sledujeme. Pěstování rostlin v kompletních živných roztocích se nazývá hydroponie a běžně se používá, především pro pěstování zeleniny a květin ve sklenících.

 

Prvek

Forma příjmu

Funkce v rostlině

Příznaky nedostatku

N

NO3-, NH4-

 (aminokyseliny)

Složka bílkovin a enzymů, součást chlorofylu a některých fytohormonů

Zakrnělý vzrůst, převaha kořenové soustavy nad prýty, žloutnutí listů (hlavně starších) – chloróza

P

HPO42-, H2PO4-

Složka bílkovin, enzymů, nukleových kyselin, nukleotidů (ATP) a fosfolipidů

Poruchy reprodukce, snížení tvorby květů, plodů

S

SO42-, SO2 (škodí)

Složka bílkovin a enzymů (skupiny SH-)

Chloróza (blednutí) mladých listů

K

K+

Aktivace enzymů v metabolismu sacharidů, regulace svěracích buněk průduchů, podpora hydratace (vázání vody)

„spála“ – tmavnutí okrajů listů, zasychání vrcholků, zvlnění okrajů starších listů, předčasný odpad, kořenová hniloba

Mg

Mg2+

Aktivace enzymů energetického metabolismu, součást chlorofylu, podpora hydratace

Chloróza (žloutnutí čepele starých listů mezi žilnatinou) zakrslý vzrůst

Ca

Ca2+

Regulace hydratace – antagonista K+, Mg2+, dlouživého růstu a pH buněčné šťávy, aktivace enzymů, udržení normální struktury membrán

Degenerace dělivých pletiv, zasychání vrcholků, deformace listů, zpomalený růst kořenů (vázne transport asimilátů), poruchy propustnosti membrán

Fe

Fe2+ (oxidace), Fe3+ cheláty (komplex)

Součást enzymů redoxních reakcí (fotosyntéza, dýchání), syntéza chlorofylu

Chloróza (listy bílé či žluté, se zelenými žilkami), potlačení tvorby vrcholových pupenů

 

Nedostatek mikrobiogenních prvků způsobuje také některé fyziologické choroby rostlin. Například.: nedostatek bóru – tzv. „srdéčková hniloba“; nedostatek manganu – „šedá pruhovitost“ obilovin

 

Výživa v zemědělství

  každoroční sklizní zemědělských plodin je orná půda ochuzována o velké množství minerálních látek

         přirozená hnojiva dodávají veškeré živiny a přispívají k tvorbě humusu

                      - statková hnojiva (hnůj, močůvka, kompost atd.)

                      - tzv. zelené hnojení  = zaorávání porostu bobovitých, brukvovitých, popř. úhoru

                      - hnojiva získaná biotechnologickými postupy (př. Zbytky při výrobě bioplynu)     

        průmyslová hnojiva ( tzv. umělá ) dodávají jen některé prvky; výhoda: dodání přímo toho prvku, kterého je nedostatek, nevýhoda:  

                                                               nevytváří humus a mohou být lehce vyplavena.

                   - jednoduchá hnojiva (dusíkatá, fosforečná, draselná, vápenatá)

                   - kombinovaná hnojiva (např. NPK, Amofos)

                   - aplikují se v kapalné (NH3) nebo tuhé (rozprašování, granulovaná hnojiva) formě

                - při nevhodném použití – třeba za nevhodných meteorologických podmínek mohou vážně poškozovat životní prostředí

 

 

Autotrofie ( soběstačnost ve výživě )

  Schopnost vytvářet organické látky z atmosferického  CO2 – v reakcích Calvinova cyklu. Podle zdroje energie použité k navázání CO2 rozlišujeme:

1.     fotoautotrofie

   využívání světelné energie k fotosyntéze

2.     chemoautotrofie

  známa jen u bakterií ( prototrofní bakterie ), využití energie z redoxních reakcí ( např. energie uvolňované při oxidaci železa –železité bakterie, síry – sirné b., amoniaku – nitrifikační bakterie apod. )

 

Heterotrofie

   Způsob získávání uhlíku z různých organických látek (cukrů, bílkovin,organických kyselin, tuků…) ty jsou zároveň i zdrojem energie         využívání chemické formy energie vázané v organických látkách ( výjimka: fotoheterotrofní bakterie – uhlík získávají z  organických látek, ale energii ze světla )

( předpoklad: prvotní organismy byly heterotrofní – existovalo dost nebiologicky vzniklých organických látek)

všechny houby a nezelené rostliny ( kokotice ), ale i mnohé buňky a pletiva zelených rostlin, které nemají chlorofyl ( kořeny, květy, epidermis listu, embrya, klíční rostliny )

 

podle toho, odkud čerpají organické látky se dělí:

 

1.     Saprofyti -( rozkladači )

   Živí se odumřelými organismy;  jejich rozkladem napomáhají tvorbě humusu a mineralizaci půdy ( půdní houby )

ze semenných rostlin - př. hnilák a hlístník, část živin získávají saprofyticky, část symbiózou s houbami

 

2.      Paraziti ( cizopasníci )

Odnímání organických  látek živým organismům - hostitelům. Žijí v nebo na jejich těle a uvolňují do něj toxické zplodiny svého metabolismu

typické pro houby

u vyšších rostlin rozlišujeme  holoparazity  a hemiparazity

               

holoparaziti

         hostitel jediným zdrojem živin, získávají od něj jak organické, tak i anorganické látky

         nemají chlorofyl

         na povrchu hostitele, kořeny ( pohružováky = haustoria ) v jeho cévních svazcích

         nabourávají se do floému ( lýkové ) i xylému ( dřevní části ) hostitele

         př. záraza ( na kořenech lučních rostlin ), podbílek šupinatý ( na kořenech listnatých  dřevin ), kokotice ( škodí na jeteli aj. )

               

hemiparaziti

         zelené, schopnost fotosyntézy, vytváření organických látek

         haustoria buď jen do dřevní části hostitele ( xylému)  - napojení na jeho transpirační proud ( voda a minerální látky )  - jmelí,  ochmet          

         (v korunách dubů) – v korunách stromů mají dostatek světla k fotosyntéze  

         nebo mají kořeny normálně v půdě a jsou haustorii spojeni s lýkovou částí hostitele, ochuzují ho tak o asimilační porud živin

         př. světlík, černýš, všivec

 

Mixotrofie

         schopnost žít autotrofně i heterotrofně

         př. masožravé rostliny – autotrofní výživa doplňována heterotrofním příjmem dusíkatých látek ve formě živočišných bílkovin; lapací zařízení   ( žláznaté tentakule rosnatky, džbánkovité zakončení listů tropické liány láčkovky ) produkují enzymy  rozkládající organické látky

         př. rosnatka ( Drosera ), žije v rašeliništích, organické látky z hmyzu potřebuje jen k tomu, aby mohla vykvést

 

Symbióza

         oboustranně prospěšné soužití dvou různých organismů ( obvykle autotrofa a heterotrofa )

         příklad: symbióza hlízkových ( nitrogenních ) bakterií s kořeny bobovitých. Rostliny poskytují bakteriím asimiláty, hlavně cukry, zatímco činností bakterií vzniká NH4+, využitelný rostlinami.

          Lišejníky- jsou to zelené řasy nebo sinice žijící v symbióze s houbou.(  lichenismus ). Stélky lišejníků jsou odlišné od původních složek a představují nový celek na vyšší úrovni. Autotrofní řasy dodávají houbě asimiláty, houba zajistí vodu a minerální živiny.

         Mykorrhiza – symbióza mezi vyššími rostlinami a podhoubím hub

            rostliny poskytují houbě - cukry a jiné org. sloučeniny,

            houby poskytují rostlině - potřebnou vlhkost, minerální živiny a účinné látky jako vitaminy apod.

         ektotrofní mykorrhiza – houbová vlákna  pronikají do mezibuněčných prostorů kořenů dřevin

         endotrofní mykorrhiza – houbová vlákna pronikají do nitra buněk (orchideje).