Næringsstoff (plante)

For planter er næringsstoffer de uorganiske og organiske forbindelsene som de kan trekke ut elementene som utgjør kroppene deres. Disse elementene i seg selv blir ofte referert til som næringsstoffer.

Avhengig av plantens beliggenhet (terrestrisk eller akvatisk ) ekstraheres næringsstoffene fra luft , vann og jord . Dette er for det meste enkle uorganiske forbindelser som vann (H 2 O) og karbondioksid (CO 2 ) samt ioner som nitrat (NO 3 - ), fosfat (PO 4 3− ) og kalium (K + ).

Tilgjengeligheten av næringsstoffene varierer. Det avhenger av næringsstoffets kjemiske oppførsel og stedets forhold. Siden næringselementene kreves i en viss andel, begrenser tilgjengeligheten av et element vanligvis veksten av plantene. Hvis du legger til dette elementet, øker veksten. Denne prosessen kalles befruktning .

Kjemiske elementer

17 kjemiske elementer kreves for vekst av grønne planter : karbon (C), hydrogen (H), oksygen (O), nitrogen (N), fosfor (P), kalium (K), magnesium (Mg), kalsium (Ca) , Svovel (S), mangan (Mn), sink (Zn), jern (Fe), kobber (Cu), bor (B), klor (Cl), molybden (Mo) og nikkel (Ni). C, H og O absorberes via luft (CO 2 ) og i form av vann (H 2 O), de gjenværende elementene i terrestriske planter via jorden. På grunn av de forskjellige mengdene som kreves, skilles det mellom bulkelementer (N, P, K, Mg, Ca og S) og sporstoffer (Mn, Zn, Fe, Cu, B, Cl, Mo og Ni). De metaller blant elementene absorberes av planten i form av metallioner, mens de ikke-metaller som vanligvis absorberes i form av kjemiske forbindelser - klor er et unntak (absorpsjon som klorid).

Klassifisering av næringsstoffer

En klassifisering av næringsstoffer er mulig på forskjellige måter, avhengig av spørsmålet. I tillegg til klassifiseringen i henhold til ikke-mineral , mineral eller organisk , blir en gruppering også laget i henhold til tilgjengelighet, mobilitet, nødvendighet eller den nødvendige mengden av næringsstoffet. Man kan skille kjernernæringsstoffer fra hovednæringsstoffer og mikronæringsstoffer.

En viktig klassifisering av næringsstoffer er basert på deres behov:

  • nødvendige, essensielle næringsstoffer, for eksempel kalium; I tillegg til kjerneelementene i organisk materiale (C, O, H, N og P), K, S, Ca, Mg, Mo, Cu, Zn, Fe, B, Mn, Cl i høyere planter, Co, Ni;
  • alternativt nødvendige, substituerbare næringsstoffer. Det handler primært om forskjellige former for binding av et kjerneelement, f.eks. B. nitrogen som nitrat , ammonium eller aminosyre .
  • nyttige næringsstoffer: Na + som en delvis funksjonell erstatning for K + ;
  • dispensable næringsstoffer - omtrent 70 elementer som forekommer naturlig; For eksempel er jod, som er viktig for dyr og mennesker, unødvendig for planteernæring.

Mengde krav

I tillegg til de viktigste næringselementene karbon , hydrogen , oksygen , nitrogen , fosfor og andre hovedernæringselementer som kalium , svovel , kalsium og magnesium, er det en rekke mikronæringsstoffer som har den optimale effekten ofte veldig smal, dvs. H. bare små forskjeller i mengden av disse sporingsnæringsstoffene eller mikronæringsstoffene forårsaker mangelsymptomer eller overgjødsling.

Siden hydrogen og oksygen absorberes fra luften som vann og karbon som karbondioksid, regnes de ofte ikke blant næringsstoffene. Imidlertid er mangel på vann like skadelig for landplanter som mangel på karbondioksid er for nedsenket vannplanter og alger.

Siden typisk biomasse har en gjennomsnittlig sammensetning av kjerneelementene i

C 106 H 180 O 45 N 16 P 1

disse må også være tilgjengelige i passende proporsjoner. Denne tilgjengeligheten realiseres annerledes i terrestriske biotoper enn i akvatiske.

For eksempel er det praktisk talt alltid en karbonforsyning på land på grunn av karbondioksidinnholdet i luften, mens den tilsvarende tilførselen i vannet kan brukes opp. Da kan mange spesialiserte vannplanter alternativt dekke deres karbonbehov med hydrogenkarbonat. En påfylling av karbondioksid gjennom vannoverflaten fra luften er langsom og fører bare til lave konsentrasjoner (0,5 til 1 mg / l). Det meste av karbondioksidet i vannet kommer fra respirasjon av organismer.

Nitrogenbehovet på land blir vanligvis oppfylt av nitrat- og ammoniuminnholdet i jorda og grunnvannet. Spesialiserte landplanter kan danne en symbiose med knutebakterier, som er i stand til å binde nitrogengass (N2) i en biologisk brukbar form. I akvatiske biotoper er blågrønne alger ( Cyanobakterier ) i stand til å fiksere nitrogen. Bare deres N-holdige metabolitter og forfallsprodukter gjør da den økte N-tilførselen tilgjengelig for økosystemet.

Fosfor er nødvendig i den relativt minste mengde, men tilgjengeligheten er vanligvis svært begrenset på grunn av dens tendens til å danne dårlig oppløselige forbindelser, slik at den ofte representerer minimumsfaktoren. I akvatiske systemer er P i prinsippet den begrensende faktoren, med mindre den med vilje befruktes med fosfat , som i karpedammer . Ellers er fosfor årsaken til eutrofiering av innsjøer og elver.

Tilgjengelighet

Mekanismene for næringsopptak og brukbarheten av næringsstoffene for plantene avhenger av biologiske prosesser, fysiske og kjemiske jordegenskaper eller den fysiske og kjemiske vannkvaliteten; viktige påvirkningsvariabler på land er det tilgjengelige jordvolumet - arten av rhizosfæren , jordfuktigheten , jordens pH i jordløsningen , sorpsjonen av næringsstoffer, mobiliteten eller vannløseligheten til næringsstoffet. Forløpet av temperatur og fuktighet bestemmer mineraliseringen av organisk materiale av jordorganismer .

Når man bestemmer næringsbehovet i terrestriske biotoper, må man derfor ta hensyn til pH-verdien til substratet og effekten av næringsstoffforbindelsen som brukes på jordreaksjonen; Nitrogen kan anvendes, for eksempel, som et basisk nitrat-ion NO 3 - , som et surt ammonium NH 4 + eller som et basisk kalsium-cyanamid CaCN 2 . Kalkammoniumnitrat forsyner nitrogenet i en nøytralisert, men sur form.

Den eksisterende bufferkapasiteten til substratet er viktig for å unngå for høyt saltinnhold i "næringsløsningen", dvs. jordens porevann. I tillegg til den osmotiske skadelige effekten av næringssalter som er for konsentrerte, oppstår toksiske reaksjoner - spesielt mikronæringsstoffer - selv i lave konsentrasjoner. Den relative toksisiteten til borater er for eksempel 1000 ganger høyere enn for natriumsulfat, noe som kan forårsake ren osmotisk skade.

Næringsdynamikk

Næringsdynamikken i substratet representerer en stadig skiftende dynamisk likevekt. Vannløselige, mobile næringsstoffer kan lett absorberes av planterøttene, men kan også lett vaskes ut. Immobilisering skaper lett mobiliserbare reserver som kan omdannes til immobile reserver gjennom fikseringsprosesser. Hvis likevektsforholdene endres, brukes disse reservene til å levere (defiksere) og til slutt mobilisere næringsstoffene.

Et substrat har ideell næringsdynamikk, som lagrer mange næringsstoffer som lett kan mobiliseres - og dermed beskytter mot utvasking - holder overskudd i buffersystemer uten fiksering, men tilfører tilstrekkelig næringsstoffer når den tas ut.

Sprengels lov om minimum

Hver plante trenger næringselementene i en viss andel, som vist ovenfor basert på den typiske sammensetningen av biomassen. Den lov av minimum ved Carl Sprengel , publisert i 1828, populært av Justus Liebig von i 1855 , angir: Elementet som er tilgjengelig i en minimal mengde i forhold til den nødvendige mengde bestemmer den maksimalt mulige vekst av planten. Ingen næringsstoffer kan erstattes av et annet. Derfor kompenserer ikke overskuddet av ett element for underforsyningen med et annet næringsstoff.

Et velkjent sammenligningsbilde er ofte et åpent fat laget av staver av ulik lengde ( minimum fat ) som er fylt med vann. Stavene representerer mengden av et næringsstoff som er tilstede. Tønnen kan bare fylles med vann opp til nivået til den korteste staven.

Loven om minimum ved gjødsling er av stor betydning . Her blir det forsøkt å gi næringsstoffene så presist som mulig i forhold til deres behov. Derfor må jordanalyser utført på forhånd vise hvilke elementer som skal fylles på med hvor mye.

Se også

litteratur

Individuelle bevis

  1. ↑ Mongi Zekri, Tom Obreza: Kalsium (Ca) og Svovel (S) for sitrustrær . (pdf) Institutt for jord- og vannvitenskap, University of Florida / Institute of Food and Agricultural Sciences, juli 2013, åpnet 24. august 2019 .
  2. ↑ green24 , Frank (gartner).
  3. ↑ Miljø: Biologi 7-10 , Ernst Klett, s.61.