Odżywianie mineralne roślin

Odżywianie mineralne roślin
W nowo założonych akwariach po ustabilizowaniu parametrów fizykochemicznych wody zazwyczaj obserwuje się bujny wzrost roślin należących do różnych rodzin.
Początkowo rozwijają się dobrze nawet te gatunki roślin, które teoretycznie nie powinny rosnąć w przygotowanej wodzie o określonych podstawowych parametrach odczynu pH i twardości. Jednak okres tak intensywnego rozwoju nie może trwać bezustannie i zależnie od pojemności zbiornika po kilkunastu lub kilkudziesięciu dniach następuje wyraźne zahamowanie wzrostu wszystkich roślin oraz postępujący proces obumierania większości gatunków.
Istnieje kilka powodów takiego zjawiska, które można wyjaśnić.
Akwarium niezależnie od rozmiarów rozpatrywane jako zbiornik wodny jest środowiskiem zamkniętym, odizolowanym i nie może istnieć całkowicie samodzielnie bez dostarczania energii z zewnątrz i usuwania produktów przemiany materii.
Poparciem takiego założenia są podstawowe prawa fizyki a zwłaszcza zasady termodynamiki oraz podstawy chemii, biologii i matematyki.
Rośliny jako żywe organizmy potrzebują odpowiedniego dla siebie pokarmu podanego w przyswajalnej formie oraz w odpowiadających danym gatunkom proporcjach.
Każdy gatunek roślin ma swój tzw. pierwiastek życia, który jest przez nie zużywany w określonych ilościach, często odmiennych od zapotrzebowań innego gatunku i po wyczerpaniu zapasu danego minerału roślina początkowo „choruje” a następnie ginie-prawo minimum.
Rośliny wodne żyjące w specyficznym środowisku jakże odmiennym od lądowego są również bardzo wrażliwe na nadmiar składników mineralnych, przy czym podobnie jak przy „pierwiastkach życia” u różnych roślin granice maksymalnych stężeń różnych soli mineralnych są odmienne.
Pierwiastki dzieli się na makroelementy-zużywane w największych ilościach oraz na mikroelementy-zużywane w mniejszym stopniu.
Na wstępie należy dodać, że wszystkie formy życia zbudowane są przede wszystkim z węgla, wodoru i tlenu a znaczenie i sposoby pozyskiwania tych pierwiastków przez rośliny w środowisku wodnym opisane są w innych rozdziałach.

Do makroelementów zalicza się:
azot N
fosfor P
potas K
wapń Ca
siarka S
magnez Mg
sód Na
Do mikroelementów zalicza się:
żelazo Fe
cynk Zn
miedż Cu
mangan Mn
molibden Mo
bor B
kobalt Co
chlor Cl
AZOT-podstawowy składnik budowy białek, aminokwasów, enzymów-występuje niemal we wszystkich związkach organicznych, pobierany przez rośliny wodne głównie w formie anionu azotanowego NO3- oraz kationu NH4+
W akwariach z dużą ilością ryb i skąpej obsadzie roślin występuje nadmiar związków azotu, co przekłada się na nadmierny rozwój glonów oraz zamieranie roślin. Natomiast w prawidłowo prowadzonych zbiornikach z bogatą roślinnością mogą wystąpić braki azotu objawiające się: zahamowaniem wzrostu, skróceniem ogonków liściowych, młode liście wyrastają coraz mniejsze, blado ubarwione, starsze liście żółkną, przybierają barwy brązowo czerwonawe, później przezroczyste (całkowita nekroza) i są przedwcześnie odrzucane. Pierwsze objawy przypominają chlorozę lecz występują najpierw na liściach starszych dopiero później przenoszą się na młode.
Podawanie NH4+ zmniejsza dostępność K+ i innych kationów a zwiększa pobieranie anionów, przy podawaniu NO3- enzymy roślinne zawierające Mo,Mn,Fe,Cu redukują go do amoniaku NH3 lub N-NH2 i dlatego dokarmiając rośliny azotanem w formie anionu należy podawać więcej tych mikroelementów.
Podczas pobierania NH4+ roślina oddaje H+- zwiększa kwasowość wody, natomiast podczas pobierania NO3- rośliny oddają cząsteczki OH- oraz jony HCO3- zwiększając zasadowość wody.

Kilka wstępnych informacji o bakteriach azotowych

Bakterie wiążące azot cząsteczkowy – N2 to: symbiotyczne- tlenowe- Rhizobium sp.
nie symbiotyczne- tlenowe- Azotobakter sp. beztlenowe- Clostridium sp. (wszystkie gatunki)
jak również grzyby i glony.
bakterie nitryfikacyjne- nitrosomanas sp.- produkujące NO2- i HNO2 oraz nitrobacter sp. produkujące NO3- oraz HNO3.

FOSFOR-uczestniczy w syntezie białek, tłuszczów, enzymów, witamin, węglowodanów, cukrów i wielu innych związków; odpowiada za kumulacje i transport energii w roślinach, uczestniczy w procesie fotosyntezy pobierany przez rośliny wodne głównie w formie anionu zdysocjowanego kwasu ortofosforowego PO lub tak zwanego superfosfatu –
CaH4(PO4-)2 + (CaSO4•2H2O).
Najkorzystniejszy odczyn wody, przy którym pobieranie fosforu jest największe zamyka się w przedziale pH 6-7.
W przerybionych akwariach fosfor występuje w nadmiarze wywołując plagi glonów zwłaszcza sinic. W zbiornikach o bogatej roślinności mogą wystąpić braki objawiające się:
zbyt ciemnym niebieskawo-zielonym zabarwieniem liści z czerwono-fioletowymi przebarwieniami na starych liściach, skręcanie się, karłowacenie i nienaturalne kształty liści; początek objawów deficytu P na liściach starszych, bardzo wyraźnie występują u czerwonych form grzybieni natomiast dla zielonych form grzybieni występują dodatkowo fioletowe przebarwienia łodyg oraz wczesne odrzucanie liści. Dodatkowym objawem deficytu fosforu jest przedwczesne odrzucanie starszych lub dolnych liści.
Fosfor jest pierwiastkiem, który ze względu na swoje właściwości może łatwo przyjmować oraz oddawać elektrony i dlatego jego rola w życiu roślin jako nośnika i przekaźnika energii jest niezastąpiona.

POTAS-uczestniczy w magazynowaniu energii przez rośliny, odpowiada za wiązania wody cząsteczkowej w tkankach roślin, w procesach biochemicznych pełni rolę katalizatora, dzięki czemu możliwa jest synteza skrobi, cukrów oraz celulozy, reguluje produkcję i transport aminokwasów oraz ich małą zawartość w liściach roślin, przez co uodparnia rośliny na choroby grzybowe. Pobierany w postaci kationu K+ może być transportowany w roślinie w dowolnych kierunkach.
Braki potasu występują również najpierw na liściach starszych objawiają się nienaturalnym ciemnym przebarwieniem liści z odcieniem niebieskawym, liście małe brązowiejące od szczytu, rozpad postępujący wzdłuż głównego nerwu, dziurawienie i rozpad liści,
ogonki skrócone, karłowacenie całych roślin; najbardziej wrażliwe na deficyt K to „aponogetony” i u nich objawy występują najwcześniej.
Dokarmianie roślin przeprowadza się solą potasową a w przypadku onowodków stosuje się niewielkie ilości nadmanganianu potasu.
Nadmierne podawanie potasu zmniejsza pobieranie przez rośliny magnezu.
Zwiększenie ilości potasu zwiększa przyswajanie CO2.

WAPŃ-jeden z ważniejszych makroelementów, składnik budulca ścian komórkowych i blaszki liściowej, minerał wiążący poszczególne komórki rośliny, w postaci węglanów wapnia wyściela ściany komórkowe, w formie szczawianów wapnia zawarty w sokach komórkowych, związany z magnezem i fosforem jako „fityna” odkłada się w bulwach roślin, oraz nasionach jako związek startowy podczas przerywania okresu spoczynku roślin, bierze udział w uaktywnianiu niektórych enzymów oraz utrzymuje właściwą perforacje błon międzykomórkowych co podnosi odporność roślin na choroby grzybowe i bakteryjne. Pobierany w postaci kationu Ca2+ transportowany w stronę wierzchołków wzrostu lub do tzw. serca roślin a następnie do młodych liści. Wapń związany i wbudowany w roślinę nie może być już transportowany do innych części i dlatego deficyt pojawia się na najmłodszych liściach.
Objawy: przypominają początki chlorozy, z czasem na młodych liściach brązowieją główne nerwy następnie liść rozpada się na dwie połowy- takie objawy występują najwyraźniej i najwcześniej u onowodków natomiast później deficyt pojawia się na grzybieniach -młode liście blade, prześwitujące, ogonki łamliwe rozpadają się, następnie starsze liście bez śladów uszkodzeń odrywają się od rośliny co ma związek z zawartością w roślinach pektynianu wapnia.
Deficyt potasu i wapnia pojawia się najwcześniej przy uprawie onowodków i wygląd roślin jest bardzo zbliżony do braków potasu. Zasadnicza różnica polega na umiejscowieniu zmian- K- stare liście; Ca-młode liście.
Deficyt najczęściej występuje w wodach miękkich.
Nadmiar wapnia obniża pobieranie boru oraz wypiera z tkanek roślin potas.
Uwaga : wiele nawozów wieloskładnikowych nie zawiera wapnia, w takiej sytuacji wapń dostarcza się w formie czystych form jonowych w środkach farmaceutycznych lub w formie tlenku wapnia – wapno palone, budowlane CaO. (patrz odczyn pH wody)

SIARKA-jest podobnie jak azot ważniejszym składnikiem aminokwasów, białek i enzymów. Wbudowywana w łańcuchy białkowe wiązaniami mostków dwusiarczkowych CH2-S-S-CH2 oraz SH-SH uaktywnia enzymy oraz umożliwia syntezę wszystkich białek z aminokwasów a przede wszystkim syntezę DNA. Występuje w witaminie B1, biotynie oraz w ferredoksynie (białko ze związkami siarki i żelaza) -która jest przenośnikiem energii w procesie fotosyntezy-w związku tym siarka pełni ważne funkcje oksyredukcyjne umożliwiające fotosyntezę.
Pobierana w formie anionu SO , jako reszta kwasu siarkowego. Deficyt przypomina braki azotu, lecz występuje na młodych liściach, blednięcie, karłowacenie liści, zahamowanie rozwoju roślin. Największymi odbiorcami siarki są rośliny szybko rosnące tzw. „żarłoczne” a więc paprotnice i kabomby, u których najwcześniej występują objawy deficytu.
Grzybienie oraz grążele do prawidłowego rozwoju potrzebują niewielkich ilości siarki w formie siarkowodoru, który przy wyższych stężeniach jest toksyczny dla większości organizmów żywych. Siarkowodór – H2S – zostaje rozkładany przez bakterie siarkowe do form nietoksycznych.

MAGNEZ-występuje w roślinach w wielu związkach takich jak: fityna, szczawiany, pektyniany, chelaty a przede wszystkim chlorofil; Mg jest aktywatorem enzymów w procesach magazynowania i przekazywania energii fotosyntezy, odkładania i segregowania węglowodanów, tłuszczów, cukrów i skrobi. Cząsteczka chlorofilu z centralnie umiejscowionym atomem Mg jest czterokleszczowym chelatem bez którego proces fotosyntezy byłby niemożliwy.
Pobieranie magnezu w formie kationu Mg2+.
Środowisko kwaśne zmniejsza pobieranie Mg.
Deficyt Mg:
występuje najpierw na liściach starych i zostaje stopniowo przenoszony na najmłodsze -wywołuje chlorozę oraz rozpad blaszki liściowej. Obraz chlorozy przy braku Mg różni się znacznie od deficytu żelaza, azotu czy fosforu. Chloroza magnezowa- liście żółknące lub bielejące (trudno pomylić z deficytem N lub P gdzie występują barwy żółto-pomarańczowe, purpura, fiolet) natomiast unerwienie liścia oraz fragmenty tkanki wokół nerwów pozostają zielone. Braki magnezu najwcześniej pojawiają się na lotosach tygrysich zielonych- starsze liście bledną i żółkną, od brzegów następuje „suchy” rozpad liścia- wyglądem przypominający rozdzierającą się kartkę papieru.
Dokarmianie magnezem przeprowadza się odżywkami wieloskładnikowymi, chelatami Mg, w formie siarczanu Mg, lub dostępnymi farmaceutycznymi środkami zawierającymi czysty magnez w formie jonowej.

SÓD-występuje w roślinach w formie jonu Na+ swobodnie przemieszczającego się, biorącego udział w procesach wiązania wody oraz aktywatora enzymów odpowiedzialnych za magazynowanie zapasowych substancji pokarmowych. Znaczne ilości tego pierwiastka w wodzie oraz fakt, że jest jonem szybko przemieszczającym się nie powoduje widocznych deficytów tego pierwiastka natomiast nadmiar jest usuwany z roślin na powrót do wody.

ŻELAZO-w roślinach pełni ważne funkcje przenośnika energii fotosyntezy; w ferredoksynie transporter elektronów, w cytochromach regulator procesów wymiany gazowej. Występuje również w barwnikach roślinnych. Żelazo w tablicy okresowej pierwiastek przejściowy może przybierać wiele stopni utlenienia i dlatego też odgrywa tak dużą rolę w transporcie i magazynowaniu energii pochłoniętej przez chlorofil.
Pobierany przez rośliny w formie kationu Fe2+ lub Fe3+ wprost z chelatu. W wodzie żelazo musi być chronione chelatami, ponieważ bardzo szybko ulega utlenianiu lub redukcji od -2 do +6 a w takich formach jest niedostępne dla roślin. Pierwiastek ten ze względu na powyższe właściwości tworzy w roztworach wodnych trwałe tlenki-czerwona woda zażelaziona oraz agresywne chlorki o żrących właściwościach -pomarańczowy FeCl3 i żółto- zielony FeCl2.
Deficyt:
występuje przede wszystkim na najmłodszych liściach powodując chlorozę.
Dokarmianie w postaci gotowych preparatów w formie chelatów żelaza.

CYNK-jest aktywatorem enzymów w roślinach, uczestniczy w syntezie białek oraz aminokwasu- tryptofanu, z którego rośliny produkują regulatory wzrostu- auksyny.
Pobierany w formie kationu Zn i tylko w takim stopniu utlenienia występuje jako minerał lub w związkach organicznych. W roślinach należy do pierwiastków, które raz związane nie mogą być transportowane.
Deficyt: zauważalny na najmłodszych liściach, które najpierw żółkną a kolejne młode liście są coraz mniejsze, zniekształcone, nie wytwarzają ogonków. Rozwój rośliny zostaje zatrzymany a od „serca” rozpoczyna się proces gnilny.
Duża ilość fosforanów obniża pobieranie Zn.
Cynk można podawać w formie mineralnej, w postaci siarczanu Zn, tlenku Zn.

MIEDŹ- uczestniczy w transporcie energii fotosyntezy, wchodzi w skład enzymów oksydoredukcyjnych, które są odpowiedzialne za procesy wymiany gazowej, uaktywnia witaminy B oraz C.
Pobierana w formie kationu Cu2+, łatwo ulega redukcji lub utlenianiu i dlatego w roztworach wodnych musi być chroniona chelatami.
Deficyt: występuje na młodych liściach i tylko na wierzchołkach wzrostu lub „sercu” rośliny przejawia się prawie białym zabarwieniem najmłodszych części rośliny, następnie liście przeźroczyste ulegają rozpadowi.
Miedź można podawać w formie siarczanu miedzi (ma on również właściwości glonobójcze)
Z daleko zachowanymi środkami ostrożności, dlatego że nadmiar miedzi jest bardzo niebezpieczny dla wszystkich żywych organizmów.
Miedź Cu2+ jest wypierana z roślin przez jony glinu Al3+, który w pewnych okolicznościach może być antidotum na nadmiar miedzi.

MANGAN-jest aktywatorem wielu enzymów między innymi umożliwiających syntezę kwasu cytrynowego oraz redukcje azotanów, niezbędny w procesie produkcji, transportu i magazynowaniu białek oraz przemianach cukrów i skrobi; bierze udział w procesach fototosyntezy i wiązaniu wody.
Pobierany w formie kationu Mn2+. Mangan łatwo ulega utlenianiu do poziomu 4+ w środowisku alkalicznym i w tej formie jest nieprzyswajalny dla roślin a nawet toksyczny; w środowisku kwaśnym ulega redukcji do Mn2+. Istnieją bardzo ścisłe zależności pomiędzy zawartością w wodzie Mn oraz Fe. Nadmiar Mn powoduje wybijanie żelaza z chelatów i utlenianie go do form nieprzyswajalnych dla roślin natomiast braki tego pierwiastka powodują nadmierne gromadzenie żelaza w roślinach i właśnie z tego względu dokarmianie roślin żelazem powinno być przemyślane. Największe ilości Mn gromadzą rośliny szybko rosnące i bulwiaste
Deficyt: powoduje chloroze o specyficznym wyglądzie-nawet najdrobniejsze nerwy liści pozostają zielone na tle żółtego lub jasnozielonego zabarwienia blaszki liściowej. Taki obraz braku manganu występuje najwcześniej u paprotnic oraz kabomby -rośliny żarłoczne o wysokim zapotrzebowaniu azotu, następnie pojawiają się u onowodków w postaci brązowiejących i gnijących plam obejmujących całe (nie główny nerw) liście. Innym objawem braku Mn wspólnym dla onowodków oraz bolbitisu jest zaciemnienie, następnie gnicie ogonków liściowych. Deficyt Mn można korygować małymi porcjami nadmanganianu potasu.

MOLIBDEN- jest aktywatorem enzymów odpowiadających za przemiany azotu wewnątrz komórek, redukuje azotany do formy amoniaku, wydzielane przez system korzeniowy roślin grzybieniowatych enzymy umożliwiają pobieranie azotu z podłoża przy współudziale grzybów i bakterii. Stymuluje również produkcję innych enzymów odpowiedzialnych za przyswajanie innych mikroelementów.
Pobierany w formie utlenionego anionu Mo2O , może przyjmować stopnie utleniania -5 oraz -6 co sugeruje przydatność tego pierwiastka w procesach przemian nitryfikacyjnych.

Deficyt: występowanie tego pierwiastka w roślinach wodnych jest najmniejsze ze wszystkich mikroelementów i fakt, że uczestniczy on we wtórnym obiegu minerałów rzadko występują widoczne braki molibdenu. Pewne ilości Mo zawierają wszystkie rodzaje wody, występuje on również jako pierwiastek „wtrąceniowy” w produkcji kwasów nawet tzw. czystych stosowanych do zakwaszania wody akwariowej. Widoczny deficyt – nienaturalnie powyginane liście, chloroza azotowa, odbarwienia i deformacje młodych liści i wierzchołków wzrostu.

BOR- łatwo wchodzi w reakcje z licznymi związkami organicznymi, reguluje procesy przemian węglowodanów, bierze udział w procesie transportu cukrów, budowy ścian komórkowych. Przy braku B niemożliwa jest synteza pektyn, lignin oraz celulozy a więc materiałów do produkcji ścian komórkowych. Obecność boru ułatwia pobieranie wapnia.
Kwaśny odczyn wody zwiększa pobieranie boru. Forma dostępna anion BO

Deficyt: w postaci nieregularnych i powyginanych liści, łamliwych i pękających wyraźnie widoczny u onowodków, zwłaszcza madagaskarskiego. Onowodki są jednymi z największych odbiorców boru.
Dokarmianie borem w postaci kwasu bornego tzw. „boraksu” .

KOBALT – kobalamina – witamina B 12 – inaczej chelat kobaltu występuje w roślinach i wiąże azot cząsteczkowy N2 wewnątrz komórek roślin.

Deficyt : praktycznie niezauważalny ponieważ pewne ilości witaminy B 12 pochodzą z żywych organizmów, przy bardzo długim niedoborze kobaltu jego brak przypomina deficyt azotu.
Podawanie kobaltu w formie chelatu – gotowe preparaty- poprawia kondycję ryb oraz wpływa na intensywne zabarwienie roślin.

CHLOR – pierwiastek bardzo agresywny chemicznie, wchodzi w reakcje z wieloma cząsteczkami i jonami dając toksyczne i żrące związki. Rośliny potrzebują niewielkich ilości chloru, który zawsze jest obecny w wodzie i ma żadnej potrzeby jego uzupełniania.
Chlor potrzebny jest również rybom -bez tego pierwiastka niemożliwe jest proces krwiotwórczy- cząsteczka heminy –czerwonego barwnika hemoglobiny zawiera jon chlorożelazowy.

Makro i mikro elementy, z których zbudowane są rośliny dzieli się na tak zwane ruchliwe i mało ruchliwe.

Co to oznacza w praktyce ?
Pierwiastki ruchliwe wbudowane w tkanki roślin mogą być w przypadku ich niedoboru przenoszone wewnątrz roślin i transportowane do młodszych części, wierzchołków wzrostu, rozłogów, roślin przybyszowych umożliwiając rozwój następnemu pokoleniu.
Pierwiastki mało ruchliwe zwykle raz wbudowane w tkanki roślin nie mogą być już z nich wycofywane i transportowane.
Pierwiastki ruchliwe to: N, P, K, Mg.
Pierwiastki mało ruchliwe to: Ca, Fe, B, Cu, S.
Znajomość tych zasad pozwala łatwiej zdiagnozować braki składników odżywczych u roślin oraz je uzupełniać.

Oprócz opisanych powyżej pierwiastków rośliny potrzebują do życia jeszcze wiele innych, które są przez nie wykorzystywane bądź w śladowych ilościach, bądź też jako biokatalizatory, bez których nie mogłyby przebiegać niektóre reakcje biochemiczne. Do takich pierwiastków należą: selen, tytan, krzem, wanad, chrom, nikiel, jod, fluor.

Temat odżywiania mineralnego roślin z pewnością nie został wyczerpany i wielokrotnie w pozostałych rozdziałach będziemy do niego powracać.

UWAGA. Stosowanie wszelkich nawozów i odżywek powinno być głęboko przemyślane i ostrożne.
Lepiej stosować zasadę „mniej niż za dużo” a dawkowanie środków chemicznych powinno być rozłożone w długim okresie czasu. Najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie czegoś w rodzaju kroplówki i w czasie podawania odżywek należy stosować zwiększone przewietrzanie wody lub zwiększony ruch przy pomocy pompy.