Nutrizione minerale

Nutrizione minerale

Condizioni per l'essenzialità di un elemento minerale

Perché un elemento minerale sia considerato essenziale deve rispondere a queste condizioni:

• In assenza di questo elemento la pianta non può completare il suo ciclo biologico, cioè formare semi germinanti;
• Un elemento è essenziale se fa parte di una molecola o di un costituente della pianta che sia esso stesso essenziale (es. n nelle proteine, Mg nella clorofilla);
• La funzione di un dato elemento non può essere rimpiazzata da un altro elemento minerale;

Macronutrienti e micronutrienti

Questi elementi sono quindi essenziali perché nelle piante svolgono funzioni metaboliche specifiche e indispensabili. Gli elementi minerali indispensabili per la pianta vengono suddivisi in:

• Macronutrienti: sono richiesti dalla pianta in maggior quantità (nell’ordine della concentrazione mM);
• Micronutrienti: sono richiesti in minor quantità (nell’ordine della concentrazione μM);

Queste esigenze rispecchiano la concentrazione in cui questi elementi minerali sono presenti nelle ceneri dei tessuti vegetali (30-1000 μmoli g^-1 peso secco, per i macronutrienti e 0,001-3 μmoli g^-1 peso secco nei micronutrienti).

La crescita delle piante è strettamente correlata alla disponibilità di nutrienti minerali nel suolo. Tutti questi elementi minerali che la pianta prende dal terreno o da una soluzione nutritiva opportunamente preparata, sono presenti in forma ionica (es. K come K⁺, N come NO₃^-/NH₄⁺, S come SO₄^2-, etc). Ci sono elementi come il silicio che vengono definiti “benefici”. Questi sono essenziali solo per alcune specie di piante come le graminacee. Altri elementi sono cobalto, sodio, selenio.

Elementi e concentrazioni

Coltura idroponica

Per dimostrare che un particolare elemento è essenziale per la pianta, è necessario che la pianta si accresca in condizioni sperimentali in cui viene privata di questo elemento minerale. Queste condizioni sono difficili da ottenere se la pianta si trova in un sistema complesso come il suolo, per cui si ricorre a particolari condizioni colturali in cui le piante possono essere fatte crescere in un supporto inerte (perlite, vermiculite, argilla espansa, scaglie di cocco etc.), allo scopo di sostenere l’apparato radicale, cui viene aggiunta un’adeguata soluzione nutritiva, anche se ci sono tuttavia delle tecniche colturali che non prevedono l’uso di sostanze inerti.

Questa tecnica è chiamata coltura idroponica: le piante vengono poste su un terreno di crescita costituito da una soluzione contenente tutti gli elementi essenziali nelle giuste proporzioni. Con questa tecnica si studiano gli effetti della carenza di specifici nutrienti sulla pianta.

Soluzione nutritiva secondo Hoagland

Nella coltura idroponica, vengono impiegati dei contenitori in plexiglass rivestiti per proteggere le radici dalla luce. Le radici vengono areate, sia il pH che il mezzo di coltura vengono controllati per evitare accumuli di sostanze tossiche o batteri. La più comune tra le soluzioni impiegate è quella di Hoagland, presentante tutti gli elementi chimici essenziali nelle giuste quantità. Per soddisfare meglio le esigenze delle piante, sono state elaborate le soluzioni modificate di Hoagland, comunemente usate per le coltivazioni idroponiche, dove le concentrazioni dei singoli elementi sono superiori a quelle che si trovano nel suolo.

Per ottenere una soluzione idroponica si devono prima ottenere le sostanze necessarie, costituendo così una soluzione nutritiva. Secondo Hoagland, i vari nutrienti vanno distribuiti in varie forme e non direttamente. I nutrienti vengono forniti a livelli elevati (ma non tossici) tali da permettere la crescita ottimale senza che alcuno diventi limitante. L’azoto è presente nel terreno di Hoagland sia come ammonio (NH₄⁺) che come nitrato (NO₃^-) per mantenere il pH costante. Il ferro non può essere somministrato in forma di sale (solfato o nitrato di Fe) in quanto, essendo insolubile, tende a precipitare come idrossido, non rendendosi quindi disponibile per la pianta. Viene pertanto somministrato come ferro chelato, di frequente con l’acido dietilenetriamminopentacetico (DTPA) o l’acido etilendiamminotetracetico (EDTA). Il Fe³⁺ della molecola di DTPA non è reattivo. Quando DTPA-Fe viene a contatto con la superficie della radice, il Fe³⁺ ridotto a Fe²⁺ viene rilasciato dal composto e assorbito dalla radice.

L'assorbimento del nitrato da parte della pianta comporta una sottrazione di H⁺ dalla soluzione e quindi la progressiva alcalinizzazione della soluzione.