NUTRIÇÃO DE PLANTAS: MACRONUTRIENTES, MICRONUTRIENTES, DEFICIÊNCIAS - BIOLOGIA - 2024

A nutrição das plantas é o conjunto de processos químicos pelos quais são extraídos os nutrientes do solo que auxiliam no crescimento e desenvolvimento dos órgãos. Também faz referência especial aos tipos de nutrientes minerais que as plantas requerem e aos sintomas de suas deficiências.

O estudo da nutrição das plantas é particularmente importante para os responsáveis ​​pelo cuidado e manutenção das culturas de interesse agrícola, uma vez que está diretamente relacionado com as medidas de rendimento e produção.

Campo semeado com milho (Fonte: pixabay.com/)

Como o cultivo prolongado de hortaliças causa erosão e empobrecimento mineral dos solos, os grandes avanços da agroindústria estão relacionados ao desenvolvimento de fertilizantes, cuja composição é cuidadosamente elaborada de acordo com as necessidades nutricionais das cultivares de interesse.

O desenho desses fertilizantes requer, sem dúvida, um vasto conhecimento da fisiologia e nutrição vegetal, pois como em qualquer sistema biológico, existem limites superiores e inferiores nos quais as plantas não podem funcionar adequadamente, seja por falta ou excesso de algum elemento.

Como as plantas são nutridas?

As raízes desempenham um papel fundamental na nutrição das plantas. Os nutrientes minerais são retirados da "solução do solo" e transportados por via simplista (intracelular) ou apoplástica (extracelular) para os feixes vasculares. Eles são carregados no xilema e transportados para o caule, onde cumprem várias funções biológicas.

Raiz de chicória

A retirada de nutrientes do solo pelas raízes simpáticas e seu posterior transporte ao xilema pela via apoplástica são processos distintos, mediados por diferentes fatores.

Acredita-se que o ciclo de nutrientes regule a absorção de íons no xilema, enquanto o influxo para o simpático raiz pode ser dependente da temperatura ou da concentração externa de íons.

O transporte de solutos para o xilema geralmente ocorre por difusão passiva ou transporte passivo de íons através de canais iônicos, graças à força gerada pelas bombas de prótons (ATPases) expressa nas células paratraqueais do parênquima.

Por outro lado, o transporte para o apoplasto é impulsionado por diferenças nas pressões hidrostáticas das folhas transpirantes.

Muitas plantas usam relações mutualísticas para se alimentar, seja para absorver outras formas iônicas de um mineral (como bactérias fixadoras de nitrogênio), para melhorar a capacidade de absorção de suas raízes ou para obter maior disponibilidade de certos elementos (como micorrizas)..

Elementos essenciais

As plantas têm necessidades diferentes para cada nutriente, pois nem todos são usados ​​na mesma proporção ou para os mesmos fins.

Um elemento essencial é aquele que é parte constituinte da estrutura ou metabolismo de uma planta e cuja ausência causa graves anormalidades em seu crescimento, desenvolvimento ou reprodução.

Em geral, todos os elementos funcionam na estrutura celular, metabolismo e osmorregulação. A classificação de macro e micronutrientes tem a ver com a abundância relativa desses elementos nos tecidos vegetais.

Macronutrientes

Entre os macronutrientes estão nitrogênio (N), potássio (K), cálcio (Ca), magnésio (Mg), fósforo (P), enxofre (S) e silício (Si). Embora elementos essenciais participem de muitos eventos celulares diferentes, algumas funções específicas podem ser apontadas:

Azoto

Este é o elemento mineral que as plantas requerem em maiores quantidades e geralmente é um elemento limitante em muitos solos, por isso os fertilizantes geralmente possuem nitrogênio em sua composição. O nitrogênio é um elemento móvel e é uma parte essencial da parede celular, aminoácidos, proteínas e ácidos nucléicos.

Embora o conteúdo de nitrogênio atmosférico seja muito alto, apenas as plantas da família Fabaceae são capazes de usar o nitrogênio molecular como principal fonte de nitrogênio. As formas assimiláveis ​​pelo resto são nitratos.

Potássio

Este mineral é obtido nas plantas na sua forma catiônica monovalente (K +) e participa da regulação do potencial osmótico das células, além de ser um ativador de enzimas envolvidas na respiração e fotossíntese.

Cálcio

Geralmente é encontrado como íons divalentes (Ca2 +) e é essencial para a síntese da parede celular, especialmente a formação da lamela média que separa as células durante a divisão. Também participa da formação do fuso mitótico e é necessário para o funcionamento das membranas celulares.

Tem um papel importante como mensageiro secundário em várias vias de resposta das plantas, tanto por meio de sinais hormonais quanto ambientais.

Pode se ligar à calmodulina e o complexo regula enzimas como quinases, fosfatases, proteínas do citoesqueleto, proteínas de sinalização, entre outras.

Magnésio

O magnésio está envolvido na ativação de muitas enzimas na fotossíntese, respiração e síntese de DNA e RNA. Além disso, é uma parte estrutural da molécula de clorofila.

Combine

Os fosfatos são particularmente importantes para a formação dos intermediários açúcar-fosfato da respiração e fotossíntese, além de fazerem parte dos grupos polares nas cabeças dos fosfolipídios. O ATP e os nucleotídeos relacionados possuem fósforo, bem como a estrutura dos ácidos nucléicos.

Enxofre

As cadeias laterais dos aminoácidos cisteína e metionina contêm enxofre. Este mineral também é um importante constituinte de muitas coenzimas e vitaminas, como a coenzima A, S-adenosilmetionina, biotina, vitamina B1 e ácido pantotênico, essenciais para o metabolismo das plantas.

Silício

Apesar de na família Equisoceae apenas ter sido demonstrado um determinado requerimento desse mineral, há evidências de que o acúmulo desse mineral nos tecidos de algumas espécies contribui para o crescimento, fertilidade e resistência ao estresse.

Mudas (Fonte: pixabay.com/)

Micronutrientes

Os micronutrientes são cloro (Cl), ferro (Fe), boro (B), manganês (Mn), sódio (Na), zinco (Zn), cobre (Cu), níquel (Ni) e molibdênio (Mo). Assim como os macronutrientes, os micronutrientes têm funções essenciais no metabolismo das plantas, a saber:

Cloro

O cloro é encontrado nas plantas na forma aniônica (Cl-). É necessário para a reação de fotólise da água que ocorre durante a respiração; participa de processos fotossintéticos e da síntese de DNA e RNA. É também um componente estrutural do anel da molécula de clorofila.

Ferro

O ferro é um cofator importante para uma ampla variedade de enzimas. Seu papel fundamental envolve o transporte de elétrons nas reações de redução do óxido, uma vez que pode ser facilmente oxidado de forma reversível de Fe2 + para Fe3 +.

Seu papel principal talvez seja como parte dos citocromos, vitais para o transporte de energia luminosa nas reações fotossintéticas.

Boro

Sua função exata não foi especificada, no entanto evidências sugerem que é importante no alongamento celular, na síntese de ácidos nucléicos, nas respostas hormonais, nas funções de membrana e na regulação do ciclo celular.

Manganês

O manganês é encontrado como um cátion divalente (Mg2 +). Ele participa da ativação de muitas enzimas nas células vegetais, em particular descarboxilases e desidrogenases envolvidas no ciclo do ácido tricarboxílico ou ciclo de Krebs. Sua função mais conhecida é a produção de oxigênio da água durante a fotossíntese.

Sódio

Este íon é necessário para muitas plantas com metabolismo C4 e ácido crassuláceo (CAM) para a fixação de carbono. Também é importante para a regeneração do fosfoenolpiruvato, substrato da primeira carboxilação nas vias mencionadas.

Zinco

Um grande número de enzimas requer zinco para funcionar, e algumas plantas precisam dele para a biossíntese da clorofila. As enzimas do metabolismo do nitrogênio, da transferência de energia e das vias biossintéticas de outras proteínas precisam do zinco para sua função. É também uma parte estrutural de muitos fatores de transcrição geneticamente importantes.

Cobre

O cobre está associado a muitas enzimas que participam das reações de oxidação-redução, uma vez que pode ser reversivelmente oxidado de Cu + para Cu2 +. Um exemplo dessas enzimas é a plastocianina, responsável pela transferência de elétrons durante as reações de luz da fotossíntese.

Níquel

As plantas não têm um requisito específico para esse mineral, no entanto, muitos dos microrganismos fixadores de nitrogênio que mantêm relações simbióticas com as plantas precisam de níquel para as enzimas que processam as moléculas de hidrogênio gasoso durante a fixação.

Molibdênio

A nitrato redutase e a nitrogenase estão entre as muitas enzimas que requerem molibdênio para sua função. A nitrato redutase catalisa a redução de nitrato em nitrito durante a assimilação do nitrogênio nas plantas, e a nitrogenase converte o gás nitrogênio em amônia em microrganismos fixadores de nitrogênio.

Diagnóstico de deficiências

As alterações nutricionais em vegetais podem ser diagnosticadas de várias maneiras, entre elas a análise foliar é um dos métodos mais eficazes.

Clorose interna em Liquidambar styraciflua (Jim Conrad, via Wikimedia Commons)

A clorose ou amarelecimento, o aparecimento de manchas necróticas escuras e seus padrões de distribuição, bem como a presença de pigmentos como as antocianinas, fazem parte dos elementos a serem considerados no diagnóstico das deficiências.

É importante considerar a mobilidade relativa de cada item, pois nem todos são transportados com a mesma regularidade. Assim, a deficiência de elementos como K, N, P e Mg pode ser observada nas folhas adultas, uma vez que esses elementos são translocados para os tecidos em formação.

Ao contrário, as folhas jovens apresentam deficiências de elementos como B, Fe e Ca, que são relativamente imóveis na maioria das plantas.

Referências

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2. Barker, A., & Pilbeam, D. (2015). Manual de nutrição de plantas (2ª ed.).
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4. Taiz, L., & Zeiger, E. (2010). Plant Physiology (5ª ed.). Sunderland, Massachusetts: Sinauer Associates Inc.
5. White, PJ, & Brown, PH (2010). Nutrição de plantas para o desenvolvimento sustentável e saúde global. Annals of Botany, 105 (7), 1073–1080.