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.
• Eisen ist wichtig bei biochemischen Reaktionen zur Chlorophyllbildung und es ist Bestandteil einer der Enzyme, welche verantwortlich sind für die Reduktion von Nitrat-Stickstoff zu Ammonium-Stickstoff. Andere Enzym-Systeme wie Katalase (https://de.wikipedia.org/wiki/Katalase) und Peroxidase (https://de.wikipedia.org/wiki/Peroxidasen) benötigen ebenfalls Fe.
• Bor scheint wichtig zu sein für normale Meristem (https://de.wikipedia.org/wiki/Meristem) Entwicklung in jungen Pflanzenteile wie Wurzelspitzen. Seine genaue Funktion ist allerdings immer noch nicht geklärt.
• Mangan ist an verschiedenen enzymatischen Reaktionen beteiligt, welche in Verbindung mit dem Energieträger [1] (https://de.wikipedia.org/wiki/Adenosintriphosphat)] (ATP) stehen. Es aktiviert zudem verschiedene Enzyme, welche an Prozessen des Elektronentransportes bei der Photosynthese beteiligt sind.
• Kupfer ist ein Bestandteil des Proteins Plastocyanin (https://de.wikipedia.org/wiki/Plastocyanin) welches beim Elektronentransport in den Chloroplasten (https://de.wikipedia.org/wiki/Chloroplast) beteiligt ist. Zudem ist es Bestandteil verschiedener Enzyme, die Oxidasen (https://en.wikipedia.org/wiki/Oxidase) genannt werden.
• Zink
• Molybdän
• Chlor spielt möglicherweise eine Rolle bei der Photosynthese und könnte die Funktion des Gegenspielers zu K haben bei der Regulierung des Zelldruckes (https://de.wikipedia.org/wiki/Turgor) (Turgor).
• Nickel

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.

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.

--davX ^Literatur 06:28, 27. Nov 2024 (CET)