Scopri i Segreti della Nutrizione Minerale delle Piante: Elementi Essenziali per una Crescita Perfetta!

Le piante ricavano dall'ambiente esterno le sostanze necessarie alle reazioni biochimiche dei processi vitali. Luce solare, acqua ed elementi minerali presenti nel suolo sono indispensabili alla vita vegetale.

Questo articolo è dedicato agli elementi nutritivi minerali che possiedono funzioni importanti in strutture molecolari delle piante (ad es. il magnesio nella clorofilla), che hanno azione attivante nei confronti di un enzima (come cofattore enzimatico - ad es. molibdeno nella nitrogenasi per la fissazione dell’azoto atmosferico da parte dei batteri simbionti nelle leguminose), che instaurano un potenziale osmotico.

Elementi Essenziali: Definizione e Classificazione

Esistono alcuni elementi ritenuti essenziali per la vita delle piante, in quanto sono implicati nei processi metabolici fondamentali di tutte le piante. Un elemento essenziale è definito come un elemento con componenti intrinseche della struttura o del metabolismo di una pianta o la cui assenza causa gravi anomalie nella crescita, nello sviluppo o nella sua riproduzione. Si tratta di uno ione inorganico che svolge una precisa funzione fisiologica e se assente o carente che non permette di completare il ciclo biologico di vita della pianta.

Gli elementi essenziali possono essere divisi in macronutrienti e micronutrienti. I macronutrienti sono quegli elementi necessari in grande quantità per la vita degli organismi vegetali, mentre i micronutrienti pur essendo richiesti in piccolissime quantità, sono essenziali per lo sviluppo delle piante durante tutto il ciclo colturale. Sono considerati macronutrienti Azoto, Fosforo, Potassio, Zolfo, Calcio, Magnesio.

Gli elementi minerali, dopo essere stati assorbiti dalle radici, sono traslocati alle varie parti della pianta, dove sono impiegati in importanti funzioni biologiche. Altri organismi, quali i funghi micorrizici ed i batteri azoto-fissatori, prendono spesso parte insieme alle radici al processo di acquisizione degli elementi nutritivi.

Assorbimento degli Elementi Nutritivi

Le piante ricavano dall' ambiente esterno le sostanze necessarie alle reazioni biochimiche dei processi vitali.

Il suolo è composto da un’aggregazione di particelle, i cui colloidi elettronegativi o colloidi elettropositivi, attraggono cationi con carica positiva o anioni con carica negativa, importanti per la nutrizione minerale delle piante.

Gli elementi minerali nel suolo possono essere presenti in diverse forme:

come costituenti dei minerali del suolo (K, Ca, Na di feldspati, pirosseni, ecc.).
combinati in forme complesse, molto stabili, scarsamente solubili.
disciolti nelle soluzioni del suolo in forma ionica.
assorbiti dai colloidi del suolo, che, dotati di cariche superficiali negative (humus, argille) o positive (idrossidi di Fe e Al), sono in grado di fissare cationi (Ca2+, Mg2+, Na+, K+, H+, ecc.) oppure anioni (PO43-, SO42-, HCO3-).

Disponibilità degli Elementi Minerali e pH del Suolo

La disponibilità degli elementi minerali nel suolo dipende dal grado di acidità del suolo stesso. Il grado di acidità è noto come pH ed ha valori compresi tra 0 e 14. Il pH regola, attraverso lo scambio cationico degli ioni, la solubilità dei diversi sali del terreno e quindi la disponibilità di nutrienti per le piante.

Tra i principali ioni scambiabili, i cationi che prevalgono nei suoli neutri e alcalini sono, nell’ordine: calcio, magnesio, potassio, sodio e ammonio. Nei suoli acidi, i cationi più abbondanti sono idrogeno e alluminio. In suoli neutri, invece, troviamo più facilmente ferro, zinco e fosforo. Il pH ottimale è quello in cui tutti gli elementi necessari sono disponibili nelle massime quantità e ha valori generalmente compresi tra 6,5 e 7.

Le piante, nel corso dell’evoluzione, si sono distinte in acidofile (come camelie, gardenie, rododendri e azalee), in neutrofile e basofile (come lattuga, cipolla e barbabietola). Il pH alcalino condiziona negativamente la solubilità di Calcio e Fosforo, favorendo la formazione di sali indisponibili, mentre aumentano Potassio e Sodio. Il professionista del verde, conoscendo la situazione dell’area di intervento e le piante interessate, deve agire sulla disponibilità degli elementi nutritivi.

Macroelementi e Microelementi: Funzioni e Importanza

I macronutrienti e i micronutrienti hanno funzioni diverse, tutte molto importanti per i processi metabolici delle piante. Uno dei più noti è sicuramente l’azoto, che insieme allo zolfo è fra i costituenti principali delle proteine. Alla base della molecola di ATP (responsabile degli scambi energetici) troviamo il fosforo. Magnesio e ferro sono invece implicati nella formazione della clorofilla; altrettanto utili per la fotosintesi sono manganese e cloro. Il potassio è l’attivatore di numerosi enzimi, mentre il calcio è il costituente principale delle pareti cellulari. Tra i micronutrienti troviamo numerosi attivatori di enzimi, tra cui rame, zinco e molibdeno. Infine il boro, influenza l’utilizzazione degli ioni calcio e mantiene l’integrità della membrana cellulare.

Funzioni Specifiche degli Elementi Nutritivi

Azoto (N): Elemento nutriente tra i più importanti per la crescita; è infatti costituente degli amminoacidi (quindi delle proteine), delle basi azotate (quindi degli acidi nucleici) e delle molecole per la conservazione e il trasferimento dell’energia, oltre che di tante altre molecole biologiche strutturali e funzionali essenziali. Stimola la moltiplicazione cellulare e condiziona da vicino l’attività fotosintetica favorendo la crescita dei tessuti vegetali.
Fosforo (P): Componente di fondamentali molecole biologiche quali nucleotidi e quindi acidi nucleici, fosfolipidi delle membrane cellulari e nucleotidi fosfati, implicati nella conservazione e nel rilascio di energia al servizio di tutti i processi metabolici cellulari. È un regolatore del pH cellulare e cofattore enzimatico.
Potassio (K): Elemento nutriente tra i più importanti sia dal punto di vista quantitativo che del numero di funzioni alle quali attiene. Equilibratore di carica elettrica, contro ione per il trasporto di anioni come il nitrato, ha funzione osmolare per il turgore cellulare e l’apertura e chiusura degli stomi, nonché per la distensione cellulare. È inoltre elemento no stress per eccellenza contro gli stress biotici e abiotici, cofattore enzimatico.
Calcio (Ca): È un importante cofattore enzimatico, stimola la divisione cellulare stabilizzando le strutture che la permettono (fuso mitotico) e la distensione cellulare. Sotto forma di sali pectati rinforza e stabilizza membrane e pareti cellulari per una maggiore resistenza agli stress.
Magnesio (Mg): Costituente strutturale fondamentale della molecola della clorofilla e responsabile del colore verde. Ha diverse funzioni di trasporto cellulare, osmolare, regolatore del pH, cofattore di enzimi importanti come la ATPasi (responsabile dei meccanismi che mettono a disposizione l’energia per sostenere i processi metabolici).
Zolfo (S): Importante componente degli amminoacidi solforati e quindi delle proteine.
Ferro (Fe): Componente strutturale fondamentale di alcuni enzimi (proteine eme) e delle proteine ferro-zolfo. Ricopre il ruolo di cofattore enzimatico, ha un ruolo nella sintesi proteica, nella sintesi della clorofilla e dei pigmenti antociani.
Manganese (Mn): Importante cofattore enzimatico, è implicato nella reazione fotosintetica di Hill in cui l’acqua viene scissa in ossigeno e idrogeno e nello stadio finale di riduzione dei nitrati.
Boro (B): Ha un effetto marcato sulla funzione riproduttiva, in particolare la germinazione del polline e la differenziazione delle gemme a fiore. Condiziona il grado di lignificazione delle pareti cellulari favorendone al contempo stabilità ed elasticità.
Cloro (Cl): Elemento capace di elevare la pressione osmotica cellulare, influenza quindi il grado di idratazione e il meccanismo di chiusura e apertura degli stomi.
Rame (Cu): Cofattore enzimatico implicato nella sintesi e stabilità di clorofilla e altri pigmenti vegetali, ha ruolo nella sintesi della lignina.
Molibdeno (Mo): Fondamentale per la fissazione dell’azoto atmosferico da parte dei batteri simbionti delle leguminose, cofattore enzimatico, protagonista per la fase riproduttiva a determinare quantità e germinabilità del polline.

Carenze Minerali: Sintomi e Riconoscimento

In condizioni naturali, i suoli contengono tutti gli elementi essenziali, pertanto è difficile trovare piante la cui crescita e il cui sviluppo siano compromessi dalla carenza di qualche elemento. In generale, tutte le piante che risentono della carenza di un elemento essenziale mostrano gli stessi sintomi.

Il più diffuso sintomo di carenza da minerale è la clorosi. Quando si manifesta, le foglie risultano prive di clorofilla (poiché mancano gli elementi essenziali per la sua formazione) e assumono gradualmente un colore nero o porpora. Un altro effetto della carenza di nutrienti è la necrosi, ovvero la morte localizzata di alcuni tessuti. A seconda dell’elemento carente, le aree necrotiche sono localizzate in punti diversi della foglia.

Gli elementi essenziali svolgono funzioni nella struttura della pianta, nel metabolismo e nell’osmoregolazione cellulare. Alcuni elementi come l’azoto, il fosforo e il potassio possono facilmente spostarsi da foglia a foglia, mentre altri come il boro, il ferro e il calcio sono relativamente immobili. Se un elemento essenziale mobile è carente, i sintomi da carenza si verificheranno per primi nelle foglie più vecchie, mentre la carenza per un elemento essenziale immobile si manifesterà prima nelle foglie più giovani.

Sintomi Specifici di Carenza

Azoto (N): Crescita stentata e sofferenza generale della pianta sono i sintomi più evidenti legati alla carenza di azoto. La carenza di azoto inibisce rapidamente la crescita della pianta. Se questa carenza persiste, molte specie mostrano clorosi, specialmente delle foglie vecchie, vicino alla base della pianta. In condizioni di carenza estrema queste foglie diventano completamente gialle o marroni e si staccano dalla pianta. Inoltre, possono essere presenti fusti marcatamente slanciati e spesso legnosi.
Fosforo (P): La carenza di fosforo si traduce in colorazione verde molto scuro e/o porpora delle foglie. Queste possono essere deformi ed il margine fogliare tende ad incurvarsi verso l’alto. Il fosforo, se carente, essendo un componente integrale di zuccheri fosfati, utilizzati per la respirazione e la fotosintesi, e di fosfolipidi oltre che di nucleotidi (ATP, DNA, RNA), causa crescita stentata delle piante giovani e la colorazione verde scura delle foglie, che possono essere deformi contenere delle macchie necrotiche. Come per la carenza di azoto si possono formare in eccesso le antocianine. Inoltre, si può avere la produzione di fusti slanciati ma non legnosi e la morte delle foglie più vecchie.
Potassio (K): Importante per l’assorbimento dell’acqua, per la colorazione e il profumo dei fiori, per la dimensione e sapidità dei frutti. Il fabbisogno di questo elemento aumenta d’inverno, in condizioni di ridotta luminosità. La carenza si manifesta con la clorosi ed ingiallimento dei margini ed apici delle foglie più adulte, seguita da necrosi. Inoltre, si può avere incurvamento e pieghettatura delle foglie. I fusti delle piante carenti di potassio possono essere slanciati e deboli, con porzioni internodali corte in modo anomalo.
Calcio (Ca): Entra nella composizione delle pareti cellulari. È di fondamentale importanza per i punti di crescita (meristemi apicali). In mancanza di calcio gli organi più danneggiati sono le radici e i giovani germogli che si sviluppano scarsamente con presenza di aree necrotiche. La necrosi in piante che crescono lentamente è spesso preceduta dalla clorosi generale e dal ripiegamento a uncino verso il basso delle foglie giovani. Se si esamina il sistema radicale di una pianta carente di calcio può risultare marrone, corto e fortemente ramificato.
Magnesio (Mg): È un costituente della clorofilla. La carenza si manifesta nelle foglie più adulte, con comparsa di decolorazioni giallastre dei bordi e delle zone internervali. I margini fogliari tendono ad incurvarsi verso il basso. I sintomi appaiono in condizioni di elevata umidità e nei suoli ricchi di calcio. Un sintomo caratteristico è la clorosi intervenaturale. Questo modello di clorosi si verifica poiché la clorofilla dei fasci vascolari rimane inalterata per più periodi più lunghi rispetto alle cellule situate tra essi. Se la carenza è eccessiva le foglie possono diventare gialle o bianche.
Zolfo (S): È presente nella pianta come costituente di alcuni aminoacidi (cistina, cisteina, metionina) ed è importante in molti cicli fisiologici, soprattutto nella fase di accrescimento. Nel caso di carenza di zolfo, le foglie giovani presentano delle aree di colore verde più chiaro tra le nervature.
Ferro (Fe): In carenza di ferro si ottiene clorosi intervenaturale. In condizioni di carenza estrema la clorosi delle foglie si verifica poiché il ferro è indispensabile per la sintesi di alcuni complessi clorofilla-proteina nei cloroplasti.
Boro (B): In caso di carenza di boro si presentano una vasta gamma di sintomi, secondo la specie e l’età della pianta. Un sintomo caratteristico è la necrosi nera delle giovani foglie e delle gemme terminali. I fusti possono anche essere insolitamente rigidi e fragili. Può anche verificarsi la perdita della dominanza apicale e così la pianta si presenta altamente ramificata. Comunque, gli apici terminali dei rami diventano presto necrotici a causa dell’inibizione della divisione cellulare.
Cloro (Cl): In caso di carenza di cloro le piante mostrano appassimento delle punte delle foglie seguito dalla clorosi e dalla necrosi generale della foglia. Le foglie possono anche mostrare un accrescimento ridotto, acquisendo alla fine una colorazione bronzea. Le radici di piante carenti di cloro possono risultare striminzite e ispessite nelle prossimità degli apici radicali.
Manganese (Mn): In caso di carenza di manganese il sintomo principale è la clorosi intervenaturale associata allo sviluppo di piccole aree necrotiche. Questa può verificarsi nelle foglie più giovani o in quelle più vecchie secondo la specie vegetale considerata e la velocità di crescita specifica.
Molibdeno (Mo): In caso di carenza di molibdeno si osserva clorosi intervenaturale e necrosi delle foglie più vecchie. In alcune piante come il cavolfiore e i broccoli le foglie possono non diventare necrotiche ma apparire invece contorte e in seguito morire (malattia della coda di frusta). La formazione del fiore può essere prevenuta, o i fiori possono cadere prematuramente.
Zinco (Zn): In carenza di zinco si ottiene riduzione dell’accrescimento internodale con un caratteristico accrescimento a rosetta. Le foglie possono anche essere piccole o alterate con margini fogliari di aspetto raggrinzito.
Rame (Cu): In caso di carenza di rame si ottiene la produzione di foglie verde scuro, che possono contenere delle macchie necrotiche o clorosi leggera. Le foglie possono anche apparire ruotate e/o deformi. Si ottiene la caduta prematura delle foglie.
Nichel (Ni): In caso di carenza di nichel nelle piante si accumula urea nelle foglie che, di conseguenza, mostrano segni di necrosi apicale.
Sodio (Na): In caso di carenza di sodio si ottiene clorosi o necrosi e talvolta le piante non riescono a produrre fiori.

Analisi del Suolo e dei Tessuti Vegetali

L’analisi del suolo è la determinazione chimica del contenuto di un elemento nutritivo in un campione di suolo dalla zona radicale. La più grande limitazione dell’analisi del suolo è che riflette la concentrazione degli elementi potenzialmente disponibili per le radici delle piante ma non permette di valutare le condizioni di assorbimento e le quantità di elementi nutritivi che realmente sono assorbiti dalle piante. Per ottenere queste informazioni deve essere effettuata l’analisi dei tessuti vegetali.

Un uso adeguato dell’analisi di tessuti vegetali richiede la conoscenza delle relazioni fra l’accrescimento della pianta e il contenuto minerale dei campioni di tessuto vegetale. L’accrescimento è ridotto quando il contenuto di elementi nutritivi di un campione di tessuto è basso. In questa zona di carenza della curva, l’aumento della concentrazione del minerale nel tessuto è correlato all’aumento della crescita o della resa. Aumentando ulteriormente la concentrazione di elementi, si raggiunge un punto al quale l’ulteriore aumento del contenuto minerale non è più correlabile con l’aumento dell’accrescimento o della resa. Questa è detta zona adeguata. La transizione fra la zona di carenza e quella adeguata rivela la concentrazione critica. Come il contenuto di elementi nutritivi del tessuto aumenta oltre la zona adeguata la crescita e la resa cominciano a diminuire a causa della tossicità degli elementi accumulati.

Prodotti per Integrare i Nutrienti

Nel caso in cui le piante evidenzino carenza di alcuni microelementi, è sempre consigliato utilizzare concimi in forma liquida che vengono velocemente assorbiti dalle piante risolvendo in breve tempo il problema. I microelementi Magnesio, Ferro, Manganese, Zinco, Rame e Molibdeno possono essere facilmente somministrati tramite la bustina super concentrata di Fusion tracer.

Alcuni prodotti disponibili per integrare i nutrienti sono:

ALTEA BIOINTEGRA CALCIO: Si tratta di un integratore a base di calcio. E’ un prodotto consentito in agricoltura biologica e può essere impiegato in qualsiasi momento dell’anno. In misura preventiva nella dose di un tappo in 5 litri d’acqua ogni 3 settimane.
ALTEA BIOINTEGRA FERRO: Si tratta di un integratore a base di ferro. E’ un prodotto consentito in agricoltura biologica e può essere impiegato in qualsiasi momento dell’anno. In misura preventiva nella dose di un tappo in 5 litri d’acqua ogni 3 settimane.
ALTEA ATTIVA: Si tratta di un concime a base di microelementi che riattiva la fotosintesi e la respirazione delle piante. E’ un prodotto consentito in agricoltura biologica e può essere impiegato in qualsiasi momento dell’anno.
ALTEA MICRO: Si tratta di una soluzione nutritiva concentrata a base di microelementi. E’ un prodotto consentito in agricoltura biologica e può essere impiegato in qualsiasi momento dell’anno. In misura preventiva nella dose di un tappo in 5 litri d’acqua ogni 3-4 settimane.

Simbiosi con Microrganismi

Ma oltre alla capacità di adeguare le modalità di crescita sulla base della quantità di sostanze minerali di cui possono disporre, c'è un'altra risorsa che assicura alle piante i nutrienti di cui hanno bisogno ed è la capacità di stabilire simbiosi con microrganismi del terreno come funghi e batteri.

E' interessante notare come le piante stabiliscano delle relazioni sociali, dei social networks, con il mondo circostante, in particolare con microrganismi del terreno. Si tratta di associazioni mutualistiche, perché portano un vantaggio reciproco per entrambi i partner, e si stabiliscono tra le radici delle piante e i microrganismi della rizosfera, cioè la regione di suolo intorno alla radice.

Le principali simbiosi tra la pianta e i microrganismi sono due: la simbiosi azoto fissatrice che si stabilisce principalmente tra le leguminose, pensiamo per esempio a fagioli e piselli, e batteri collettivamente chiamati rizobi e che porta la fissazione dell'azoto atmosferico in ammoniaca e questo è un processo fondamentale per le immissioni di azoto negli ecosistemi. Il secondo tipo di simbiosi è la simbiosi micorrizica, che è evolutivamente più antica, si stabilisce tra la maggior parte delle piante terrestri e microrganismi fungini, chiamati appunto funghi micorrizici, che facilitano la mobilizzazione, la solubilizzazione del fosfato dal terreno. In questo modo determinano anche un miglioramento generale della nutrizione minerale della pianta.

Dobbiamo infatti pensare che le simbiosi hanno un costo per la pianta, perché batteri e funghi non trasferiscono i nutrienti minerali a costo zero: in cambio ricevono carbonio organico, cioè gli zuccheri della fotosintesi. La pianta quindi stabilisce le simbiosi solo quando ne ha bisogno e questo dipende dalla disponibilità di azoto e fosforo.

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