Bruno Pacifici
Come faccio a determinare quali sono gli elementi essenziali?
Analizzo chimicamente la pianta sana. Come?
Riscaldo a 70-80°C per 1-2 giorni per ottenere il residuo secco: polisaccaridi della parete cellulare,
lignina e protoplasma
che elementi individuo?
Quasi la stessa composizione che si trova nei carboidrati
Le piante possono
assorbire molti elementi non essenziali: sono almeno 60 e tra questi piombo,
mercurio, arsenico, oro.
r La coltura idroponica
E’ una coltura fatta in
soluzione ed è importante per
dimostrare l’importanza di elementi presenti in tracce. Per gli elementi che
sono contenuti già nei semi si coltivano le piante per più generazioni.
Per poi dosare metalli e non-metalli si usano gli spettrofotometri ad assorbimento atomico e ad emissione.
Gli accorgimenti di una tale coltura sono:
1-areare le radici
2-sostituire o integrare la soluzione a intervalli di pochi giorni
3-mantenere il pH
Le colture in soluzione non coinvolgono solo le radici, poiché gli alberi da frutta ed alcune altre colture orticole sono spesso fertilizzate con spray fogliari.
r Gli elementi
essenziali
14 per tutte le angiosperme e gimnosperme + O,H,C = 17
Le vitamine prodotte dai microrganismi che crescono su radici, fusti, foglie, servono?
Certe piante crescono e producono di più con esse, ma la maggior parte di queste osservazioni deve essere confermata.
un elemento è detto essenziale se:
1-la pianta in sua assenza non può completare il suo ciclo biologico, cioè non forma semi germinabili.
2-fa parte di una molecola o di un costituente della pianta che sia esso stesso essenziale
Alcune specie hanno l’esigenza di altri elementi essenziali, oltre a questi. Ad esempio il sodio è quasi certamente essenziale per le specie C-4.
Se facciamo un
diagramma generico dell’accrescimento in funzione della concentrazione di un
nutriente in un tessuto vegetale ottengo un range ottimale di somministrazione
dell’elemento che consente una crescita elevata. Il mantenersi in questo range
è importante Þ nell’uso di
fertilizzanti si dovrebbe tener conto
non solo dell’aumento della produzione, ma anche dell’inquinamento delle acque
e del fabbisogno energetico mondiale.
r Agenti chelanti
Molti micronutrienti non sono solubili nel terreno e devono essere tenuti in soluzione da agenti leganti (o agenti chelanti). Il chelato, unione di uno ione bi- o trivalente con un legante, è il prodotto solubile.
r
Azoto e fosforo
La carenza di azoto è più frequente di quella di qualsiasi altro elemento, sebbene sia diffusa anche quella di fosforo. L’azoto viene assorbito in due forme ioniche: il nitrato NO3- e ammonio NH4+. Il fosforo viene assorbito come H2PO4- o HPO42-.
Il potassio nelle piante raggiunge la più alta concentrazione rispetto a qualsiasi altro elemento, esclusi il carbonio e l’ossigeno.
r
Funzioni specifiche e non specifiche dei nutrienti.
r I processi di erosione
comportando la disintegrazione fisica e la trasformazione chimica dei minerali e delle rocce che si trovano in superficie, o quasi, della Terra, producono i materiali inorganici che formano i suoli. Lo sfaldamento dipende dal congelamento e scongelamento, dal riscaldamento e raffreddamento che determinano espansione e contrazione dei materiali.
r Il suolo
Se si esamina una sezione verticale di suolo vengono riconosciuti almeno tre orizzonti:
orizzonte A Õ di maggiore attività chimica, fisica, biologica
orizzonte B Õ regione di accumulo, vi si trovano ossido di ferro, particelle di argilla e piccole
quantità di sostanze organiche
orizzonte C Õ formato dalle rocce frantumate dalle quali trae origine il vero suolo degli orizzonti A
e B
r Scambio di cationi
Le particelle di argilla trattengono nel reticolo cristallino Ca2+, Na+, K+ sottraendoli al dilavamento. Questi inoltre vengono scambiati e liberati dove diventano disponibili. I principali ioni carichi negativamente che si trovano nel suolo sono NO3-, SO4-, HCO3- e OH- e vengono dilavati molto più rapidamente.
I micro e i macronutrienti vengono continuamente riciclati attraverso i corpi delle piante e degli animali e restituiti al suolo per essere riassorbiti nuovamente dalle piante
r Ammonificazione:
gran parte dell’azoto del suolo deriva da materiale organico morto
(proteine, aminoacidi, acidi nucleici, nucleotidi)
batteri saprofiti, funghi incorporano l’azoto e lo liberano come :
NH4+ o ammoniaca gassosa NH3
r Nitrificazione:
ossidazione dell’ammoniaca ad ammonio da parte di alcune specie di batteri del suolo che usano l’energia liberata da questo processo per ridurre la CO2. Per questo essi vengono detti autotrofi chemiosintetici.
¯
Nitrosomonas
oppure
2NH3+3O2Õ2H2O+2H++2NO2-Õnitrito
2NH4++3O2Õ2H2O+4H++2NO2
¯
Nitrobacter
Ossida il nitrito a nitrato:
2NO2-+O2®2NO3-
¯
l’N può essere assorbito dalla pianta
¯
riduzione del nitrato e sintesi degli aminoacidi (avviene nelle radici)
r La denitrificazione:
Ossido nitroso
è un processo di riduzione dei nitrati operato in
condizioni anaerobiche da parecchi microrganismi che produce forme volatili
dell’azoto (N2) e (N2O)
Ricavano energia
utilizzando come accettore di elettroni l’NO3- invece di
O2
¯
In questo modo i nitrati vengono persi dal suolo
r La fissazione dell’azoto: da N2 a NH4+
Dei vari tipi di
organismi azoto fissatori, i batteri
simbiotici sono quelli più importanti in termini di quantità totale di
azoto fissato.
I benefici effetti che derivano al suolo dalla coltivazione di piante leguminose sono noti da secoli. Il fieno sono le leguminose tagliate. Quello che resta sono le radici ricche di azoto. Il Rhizobium penetra nei peli radicali, fino alla corteccia e porta alla formazione di escrescenze simili a tumori noti come tubercoli.La pianta ospite fornisce i carboidrati che i batterioidi ossidano ricavandone energia. Una parte degli elettroni e dell’ ATP ottenuti dai batterioidi[B.P.1] con l’ossidazione, è utilizzata per ridurre N2 ad NH4+.
Anche batteri non simbiotici e attinomiceti con piante non leguminose fissano azoto
Inoltre le piante liberano piccole quantità di azoto nell’atmosfera sotto
forma di NH3, N2O, NO2 ed NO volatili,
soprattutto quando sono ben fertilizzate. Le forme ossidate di azoto presenti
nell’atmosfera sono importanti dal punto di vista ecologico, poiché quando sono
convertite ad NO3- forniscono l’HNO3 presente
nelle cosiddette piogge acide.
r Assimilazione degli ioni nitrato ed ammonio
Per le piante che non possono fissare N2 le sole importanti
fonti di azoto sono NO3- ed NH4+
(non come tale perché tossico). Le piante coltivate e molte specie spontanee
assorbono la maggior parte dell’azoto sotto forma di NO3- poiché
l’ NH4+ viene
ossidato molto rapidamente ad NO3- dai batteri
nitrificanti. Comunità climax di conifere e graminacee, tuttavia, assorbono la
maggior parte dell’azoto sotto forma di NH4+ poiché la nitrificazione è inibita o dal
basso pH del suolo o da altro.
Schema riassuntivo del
ciclo dell’azoto
r Ciclo dello zolfo
Le piante assorbono dal substrato sul quale vivono lo zolfo sotto forma
di solfati.
La riduzione dei solfati è una peculiarità della cellula vegetale che si realizza attraverso una serie di reazioni
nelle quali interviene ATP. Il processo porta alla formazione di H2S
il cui radicale è prontamente impiegato per sintetizzare la cisteina. Da essa trae origine tutto lo
zolfo della sostanza vivente.
r Ciclo del fosforo
Si trova in una vasta gamma di composti organici: ATP e altri nucleotidi,
fosfolipidi, lecitine, zuccheri fosforilati. Entra nella cellula sotto forma di massima ossidazione e tale
rimane in tutti i composti organici dei quali entra a far parte; non subisce,
cioè, un processo di riduzione, come avviene invece per nitrati e solfati.
