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Pflanzennährstoffe

Bis jetzt sind sechzehn Elemente entscheidend für das Wachstum und die Entwicklung hochwertiger Pflanzen. Die mineralischen Nährstoffe spielen wesentliche Rollen, die größtenteils wie folgt zusammengefasst werden können:

1

Bildung von Zellstrukturen und Zellmetaboliten
2

In zellulären osmotischen Beziehungen und Prozessen, die mit dem Turgor verbunden sind
3

In Energietransferreaktionen
4

Von Enzymen katalysierte Reaktionen
5

Im Fortpflanzungsprozess von Pflanzen

Pflanzenernährungsbedürfnisse

Gemäß den Anforderungen an die Pflanzenernährung sind die Nährstoffe als Makronährstoffe und Mikronährstoffe bekannt.

Mineralische Nährstoffe, die für Pflanzen in einer Konzentration von mehr als einem Teil pro Million (ppm) oder 1–150 g pro kg pflanzlicher Trockenmasse erforderlich sind, werden als Makronährstoffe (C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S) bezeichnet, während diejenigen, die in einer Konzentration von weniger als 1 ppm benötigt werden, Mikronährstoffe sind oder 0,1–100 mg pro kg pflanzlicher Trockenmasse (Fe, Mn, Cu, Zn, Mo, B und Cl).

Diese Klassifizierung variiert je nach Pflanzengruppen und -arten.

STICKSTOFF

Nach Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff spielt Stickstoff eine entscheidende Rolle als wichtiger struktureller Bestandteil von Pflanzen. Er hat eine strukturelle Funktion zusammen mit Kohlenstoff, Wasserstoff, Phosphor und Schwefel.

Stickstoff wird verwendet, um verschiedene stickstoffhaltige Pflanzenverbindungen wie Proteine, Nucleotide, Porphyrine und Alkaloide herzustellen. Die Reduktion von Stickstoff zu Ammonium (NH4) ist entscheidend für seine Einbindung in organische Verbindungen, um verschiedene Stoffwechselvorgänge durchzuführen. Dies umfasst die Nitratreduktase, die NO3 zu NO2 reduziert, und die zusätzliche Reduktion von NO2 zu NH4 über die Nitritreduktase.

Aminosäuren, Peptide, Amide, Ureide und Amine sind niedermolekulare organische Stickstoffverbindungen. Die makromolekularen organischen Stickstoffverbindungen umfassen Proteine, Nukleinsäuren, Coenzyme und sekundäre Produkte; Membranen.

PHOSPHOR

Phosphor hat eine strukturelle Funktion als Bestandteil von Biomembranen und Nucleotiden. Er ist ein bedeutender Lipidbestandteil der Pflanzenmembranen, der in Form von Phospholipiden vorkommt, z.B. Phosphatidylcholin. Die Phospholipide bilden die zentralen hydrophoben Barrieren der Zellmembran.

KALIUM

Kalium wird von Pflanzen in sehr hohen Mengen aufgenommen, da die Pflanzenmembranen eine hohe Permeabilität für K+ aufweisen. Es ist durch eine große Mobilität innerhalb der gesamten Pflanze gekennzeichnet und wird in jüngere Gewebe transportiert.

Darüber hinaus spielt Kalium eine bedeutende Rolle bei der Toleranz der Pflanze gegenüber verschiedenen biotischen und abiotischen Stressfaktoren, einschließlich Krankheitserregern, Wasserdefizit sowie osmotischem und thermischem Stress. In Getreide ist bekannt, dass Kalium die mechanische Festigkeit des Strohs erhöht. Kalium stärkt zudem die Resistenz der Pflanzen gegenüber krankheitsverursachenden Pilzen, Nematoden und anderen Mikroorganismen.

SCHWEFEL

Schwefel wird von Pflanzen hauptsächlich aus dem Boden in Form von Sulfat (SO4²-) aufgenommen und dann in eine Vielzahl organischer Verbindungen assimiliert.

Sulfat wird sofort in Sulfolipide, Polysaccharide, Glucosinolate und bestimmte Phytoalexine integriert. Schwefel schützt vor der toxischen Anreicherung von Schwermetallen durch Phytochelatine. Schwefel bindet an Eisen, um Eisen-Schwefel-Cluster (Fe-S) zu erzeugen, die einen integralen Bestandteil mehrerer Eisenproteine bilden.

KALZIUM

Kalzium kommt in pflanzlichen Geweben in Form von Ca²⁺, CaCarbonat, CaPhosphat und CaOxalat vor. Die Aufnahme von Ca²⁺ ist sehr langsam, da es nur von jungen Wurzelspitzen absorbiert wird. Die Absorption ist ein passiver Prozess und wird durch das Vorhandensein von K⁺ und NH₄⁺ verringert. Niedriges Kalzium wird im Cytoplasma gehalten, um nachteilige Wechselwirkungen mit anderen Nährstoffionen (PO4, Mg²⁺) und die Inaktivierung von Enzymen zu verhindern.

Kalzium fungiert als strukturelle Komponente der Zellwände, da es in hoher Konzentration in der Zellwand (Apoplasm) vorhanden ist. Kalzium spielt eine bedeutende Rolle bei der Zellstreckung. Das Wurzelwachstum wird durch Kalziummangel gehemmt. Die Entwicklung und Richtung des Pollenschlauchs werden durch einen extrazellulären Kalziumgradienten gesteuert. Kalzium ist in sehr geringen Mengen im Cytoplasma vorhanden, was wichtig ist, da Kalzium Enzyme im Cytoplasma und Chloroplasten hemmt.

MAGNESIUM

Trotz seiner Fülle in der Bodensolution wird Magnesium (Mg²⁺) von Pflanzen in deutlich niedrigeren Konzentrationen aufgenommen als andere kationische Mikronährstoffe.

Dies ist auf den starken Wettbewerb zwischen Kationen bei der Absorption und das Fehlen von Magnesiumtransportern im Plasmalemma zurückzuführen. Mehrere Enzyme werden durch Magnesium aktiviert. Eine wichtige Rolle von Magnesium betrifft das Laden und Entladen von Saccharose im Phloem.

Magnesium-defiziente Pflanzen zeigen eine erhöhte Ansammlung von Zuckern in den Blättern.

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