Diskussion:Pflanzennahrung
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Grundlagen der Pflanzenernährung
Folgender Text von der University of Florida bietet eine gute und knappe Einführung:
- Plant Tissue Analysis and Interpretation for Vegetable Crops in Florida (https://edis.ifas.ufl.edu/publication/EP081) (Publication #HS964, 18.11.2022, DOI: 10.32473/edis-ep081-2004 (https://doi.org/10.32473/edis-ep081-2004))
Pflanzen benötigen Licht, Wasser, Mineralstoffe, Sauerstoff, Kohlendioxid und eine angemessene Temperatur zum Wachsen. 17 Elemente sind bekannt, welche Pflanzen zum Wachstum und zur Vermehrung normalerweise brauchen und zwar Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H), Sauerstoff (O), Stickstoff (N), Phosphor (P), Kalium (K), Calcium (Ca), Magnesium (Mg), Schwefel (S), Eisen (Fe), Bor (B), Mangan (Mn), Kupfer (Cu), Zink (Zn), Molybdän (Mo), Chlor (Cl) und Nickel (Ni).
Aus der Atmosphäre bekommen die Pflanzen C und O, aus dem Wasser H. Zusammen bilden diese drei Elemente durch den Prozess der Photosynthese einfache organische Verbindungen. Die anderen 14 Elemente bekommen sie aus dem Boden, einerseits aus der natürlichen Bodenfruchtbarkeit, aus zuvor ausgebrachtem Kalk und Dünger. Andere weniger bedeutende Nährstoffquellen für Pflanzennährstoffe sind Quellenwasser (Ca, Mg, S, Fe) und Luftpartikel (S und N).
Die Makronährstoffe (N, P, K, Ca, Mg, S) sind in Pflanzen in relativ hohen Mengen vorhanden und werden in Prozent (%) gemessen. Bei den Mikronährstoffe (Fe, B, Mn, Cu, Zn, Mo, Cl) sind die Konzentrationen in den Pflanzen gering und man misst sie in Parts Per Million (ppm).
Nährstoffe
- Kohlenstoff von Kohlendioxid (CO2) aus der Atmosphäre reichert sich in den Pflanzen durch die Photosynthese an. Er ist Bestandteil von organischen Verbindungen wie Zucker, Proteine und organische Säuren. Diese Verbindungen werden unter anderem genutzt in Strukturelementen, enzymatischen Reaktionen und in genetischem Material. Durch die Atmung werden organische Verbindungen in der Pflanze abgebaut um Energie für Stoffwechselprozesse freizusetzen.
- Sauerstoff von CO2 ist ebenfalls Bestandteil von organischen Verbindungen wie beispielsweise Einfachzucker. Pflanzen benötigen Sauerstoff aus Atmosphäre ist notwendig für alle Sauerstoff benötigende Reaktionen, wie beispielsweise die Nährstoffaufnahme durch die Wurzeln.
- Wasserstoff von Wasser (H2O) wird ebenfalls für organische Verbindungen aus dem Photosyntheseprozess verwendet. Wasserstoff-Ionen sind beteiligt an elektrochemischen Reaktionen und sie halten die elektrische Ladungen unter allen Membranen im Gleichgewicht.
- Phosphor wird von verschiendenen Energie-Transfer Verbindungen (energy transfer compounds) in Pflanzen verwendet. Eine sehr wichtige Rolle von P ist seine Bedeutung in Nukleinsäuren (https://de.wikipedia.org/wiki/Nukleins%C3%A4uren) (DNA, RNA,...), welche das Baumaterial für den genetischen Code in den Pflanzenzellen sind.
- Kalium spielt bei Pflanzen eine Hauptrolle als Aktivator in vielen enzymatischen Reaktionen. Viele Enzyme für zelluläre Reaktionen benötigen K als Kofaktor. Zudem wird K in speziellen Blattzellen genutzt, die Schliesszellen (https://de.wikipedia.org/wiki/Stoma_(Botanik)) (engl. guard cells (https://en.wikipedia.org/wiki/Guard_cell)) genannt werden und um die Spaltöffnungen (Stomata) herum sich befinden. Es reguliert durch den Turgor-Druck der Schliesszellen wie stark sich die Spaltöffnungen schliessen und dadurch wird auch der Grad des Austausches von Gas und Wasserdampf, der durch die Spaltöffnung strömen kann. Der Turgor wird hauptsächlich durch K reguliert, das in die Schliesszellen und aus ihnen heraus fliesst.
- Stickstoff ist in vielen Verbindungen enthalten, inklusive Chlorophyll (das grüne Pigment der Pflanzen), Aminosäuren, Protein und Nukleinsäuren. Ein grosser Teil der Pflanze besteht aus stickstoffhaltigen Verbindungen.
- Schwefel ist ein Bestandteil von schwefelhaltigen Aminosäuren wie Methionin (https://de.wikipedia.org/wiki/Methionin). Auch die Thiolgruppe (https://de.wikipedia.org/wiki/Thiole) (sulfhydryl group) von bestimmten Enzymen enthalten Schwefel.
- Calcium ist ein Bestandteil von Calciumpektinat (Salze der Pektinsäure (https://de.wikipedia.org/wiki/Pektins%C3%A4uren)), ein Bestandteil der Zellwände. Zudem ist Ca ein Kofaktor von bestimmten enzymatischen Reaktionen. Seit Kurzem ist auch bekannt, dass Ca beteiligt ist bei der Regulierung von Zellprozesse die durch ein Molekül namens Calmodulin (https://de.wikipedia.org/wiki/Calmodulin) gesteuert werden.
- Magnesium spielt eine wichtige Rolle in Pflanzenzellen, da es das zentrale Element der Chlorophyllmoleküle ist. Gewisse enzymatische Reaktionen benötigen Mg als Kofaktor.
Iron is used in the biochemical reactions that form chlorophyll and is a part of one of the enzymes that is responsible for the reduction of nitrate-N to ammoniacal-N. Other enzyme systems such as catalase and peroxidase also require Fe.
Boron functions in the plant are still not well understood. Boron seems to be important for normal meristem development in young plant parts, such as root tips.
Manganese functions in several enzymatic reactions that involve the energy compound adenosine triphosphate (ATP). Manganese also activates several enzymes and is involved in the processes of the electron transport system in photosynthesis.
Copper is a constituent of a protein, plastocyanin, involved in electron transport in chloroplasts, and copper is part of several enzymes, called oxidases.
Zinc is involved in the activation of several enzymes in the plant and is required for the synthesis of indoleacetic acid, a plant growth regulator.
Molybdenum is a constituent of two enzymes involved in N metabolism. The most important of these is nitrate reductase, the enzyme involved in the reduction of nitrate-N to ammoniacal-N.
Chlorine plays a possible role in photosynthesis and might function as a counter ion for K fluxes involved in cell turgor.
Nickel is now recognized by plant scientists as an essential element for plants. It is involved in the enzyme urease and is a part of several other enzymes involved in plant metabolism.
