Ugrás a tartalomhoz

Agrokémia és növényvédelmi kémia

Loch Jakab – Nosticzius Árpád

Mezőgazda Kiadó

Tápanyagfelvétel

Tápanyagfelvétel

A növények gyökéren, illetve levélen keresztül képesek tápanyagokat felvenni.

A gyökéren keresztüli tápelemfelvétel

A növények gyökéren keresztüli tápanyagfelvétele aktív és passzív folyamatokban megy végbe. A passzív folyamatok energiabefektetés nélkül, fizikai törvényszerűségek alapján játszódnak le, ide tartoznak a diffúzió és az ioncsere-folyamatok. Az ionok a sejt közötti járatokon és a sejtfal pórusain (apoplazma) át passzív úton jutnak el az endodermiszig.

A határhártyákon való átjutás aktív (energiaigényes) transzportfolyamat. A protoplazma külső határhártyáján, a plazmalemmán, az ionok általában csak aktív úton tudnak áthatolni. Az aktív tápanyagfelvétel specifikus szállítók (carrierek) segítségével játszódik le, amelyek lehetővé teszik, hogy a növény a koncentrációkülönbség ellenére is képes legyen ionokat felvenni.

Az ionok a membrán felületén reagálnak a szállítóval (4. ábra). A szállító egy-egy ionra nézve szelektív kötéshelyekkel rendelkezik, ami egyúttal a szelektív tápanyagfelvételt is biztosítja. A szállító–ion komplex áthatol a membránon. A belső felületen az ion leválik a komplexről, és bejut a sejt belsejébe, míg az inaktivált szállító az anyagcsere-folyamatokban regenerálódva újból részt vesz a tápanyagszállításban.

4. ábra - Az aktív tápanyagfelvétel vázlata

kepek/4abra.png


A szállítók aktiválása ATP-tal történik. Az ATP az oxidatív foszforilálásból származik, ebből következik, hogy a gyökerek aktív ionfelvételét a légzésük befolyásolja. A megfelelő oxigénellátás elősegíti a gyökerek aktív ionfelvételét. A növények tápanyagfelvételében az aktív felvétel meghatározó szerepet játszik.

A nitrogén-, foszfor-, kálium-, kalcium-, magnézium-, kénellátás szempontjából a gyökéren keresztüli tápanyagfelvétel döntő jelentőségű, mivel csak így képes a növény a szárazanyag-produkcióhoz szükséges tápanyagot megfelelő mennyiségben felvenni. A növények tápelemszükségletüket a talaj természetes tápanyagaiból, illetve a talajba juttatott trágyákból fedezik.

A gyökéren keresztüli tápanyagfelvételre ható tényezők

A gyökérenkeresztüli tápanyagfelvételt a talajtulajdonságok, a vízellátás és a növényfajok,fajták sajátosságai befolyásolják legnagyobb mértékben.

A talajtulajdonságok hatása

A felvételt befolyásoló tényezők:

• a talajoldat koncentrációja,

• pH-viszonyok,

• oxidációs-redukciós viszonyok,

• ionarányok a talajoldatban,

• az ionok mozgása.

A talajoldat koncentrációját alapvetően az oldható vegyületek mennyisége és a vízellátottság szabja meg. A kémhatás az oldhatósági viszonyokat módosítja. A makro- és mikroelemek együttes ellátása szempontjából a semlegeshez közel álló pH-értékek tekinthetők optimálisnak. A mikroelemek vegyületei – a molibdén kivételével – savanyú közegben oldódnak legnagyobb mértékben. Erősen savanyú közegben a mikroelemek (pl. Mn) toxikus felhalmozódása következhet be. Lúgos közegben a tápelemek többsége rosszul oldódik. A szélsőséges pH-értékek kedvezőtlenül befolyásolják a mikroszervezetek tevékenységét és ezen keresztül pl. a nitrifikációt is.

Az oxidációs-redukciós viszonyok elsősorban a talaj szerkezetétől, levegőzöttségétől és nedvességtartalmától függenek. A levegős viszonyok előfeltételei a nitrifikációnak és a zavartalan gyökérlégzésnek.

Rossz szerkezetű talajokon a víz (pangó víz formájában) átmeneti vagy tartós levegőtlenséget okozhat, ami egyes vegyületek, ionok redukciójához vezethet. Reduktív viszonyok között káros jelenség a denitrifikáció, amely nitrogénveszteséget idéz elő a talajban. Ugyancsak kedvezőtlen hatást válthat ki a nagyobb értékű vas- és mangánionok redukciója Fe2+- és Mn2+-ionná, mivel ez elősegíti a felvételüket, és nagy koncentrációban mindkét ion toxikus hatású.

Az ionarányok a talajoldatban az ionantagonizmus, illetve szinergizmus útján fejthetnek ki hatást. A K+-, Ca2+-, Mg2+-, NH4+-ionok közötti antagonizmus következtében egy-egy ion túlsúlya a talajoldatban visszaszoríthatja a kis koncentrációban lévő másik ion felvételét. Szinergizmusnak a pozitív kölcsönhatásokat nevezzük, amikor egyik elem a másik felvételét segíti, pl. N–P vagy Mg–B.

A növények tápanyagfelvétele nagymértékben függ a tápionok mozgásától (tömegáramlás és diffúzió) a talajban (lásd az 1.12.3. fejezetet). A nagyobb mennyiségben igényelt tápelemek, pl. nitrogén, kálium, foszfor esetében a tápanyagok gyökérhez szállítása szabja meg a táplálkozás ütemét és mértékét. Szálkásperjével végzett kísérletben kimutatták, hogy a szükséges káliumnak mintegy 95%-át oda kell szállítani a gyökerekhez.

Az ionvándorlás sebessége a talaj tápanyag-szolgáltató képességétől is függ. Az időegység alatt a gyökér egységnyi felületéhez szállított ionmennyiség fejezi ki az intenzitást, az összesen szállítható mennyiség pedig a kapacitás mértéke.

Az ionok mozgása a talajban csak megfelelő nedvességtartalom esetén lehetséges, száraz talajban csekély a szállítás. Az ionok mozgási sebességét befolyásolja még a hidratáció és a talajoldat sókoncentrációja. Az ionvándorlás üteme meghatározza a termésképzést (5. ábra).

5. ábra - A szemhozam alakulása a K-diffúzió függvényében (Mengel 1976)

kepek/5abra.png


A talajnedvesség szerepe

A tápelemek oldódását, a diffúzió mértékét és az oxidációs-redukciós viszonyokat nagymértékben meghatározza a talaj víztartalma. Általában a vízkapacitás 75%-ának megfelelő víztartalmat tekintik optimálisnak a növények fejlődése szempontjából. Szabadföldön a tenyészidő nagy részében, különösen csapadékszegény időszakokban, ennél lényegesen kisebb a talaj víztartalma. Az optimálist meghaladó vízellátás a nitrogén, kalcium, magnézium csökkent felvételéhez vezethet (9. táblázat).

9. táblázat - A vízellátás hatása a szálkásperje szárazanyagának N-, Ca- és Mg-tartalmára (relatív értékek 4 év átlagában VK 75 = 100%)

Talaj

Vízellátás (VK%)

N

Ca

Mg

Csernozjom

45

121

101

105

60

105

 95

100

75

100

100

100

90

 65

 80

 65

SzD5%

  5

  5

  5

Homok

45

 98

119

120

60

 98

108

110

75

100

100

100

90

 75

 89

 52

SzD5%

  6

  7

  8


Biológiai tényezők hatása

A tápanyagfelvételt a növényfajok eltérő tápanyagigénye és a növények morfológiai, fiziológiaitulajdonságai is módosítják. A víz- és tápanyagfelvétel döntő része a gyökércsúcsok közelében elhelyezkedő gyökérszőrökön keresztül játszódik le. Minél nagyobb a gyökér aktív felülete, annál nagyobb a tápanyagfelvevő felület, és annál kisebbek lehetnek a diffúziós utak.

A gyökérzet kiterjedtsége növényfajonként változik. A lucerna, kukorica, cukorrépa és rizs gyökérzete mélyre hatoló, és így vastag talajrétegeket sző át. A gyökérzet fejlettsége a tápanyag-ellátottság mértékétől és a talaj tulajdonságaitól is függ (pl. sekély termőrétegű talajok).

A gyökérfelület nagysága megszabja az élő gyökérfelületen kiválasztott és az elhalt gyökerekből a mikroszervezetek által termelt szén-dioxid mennyiségét. A képződő szén-dioxid a tápanyagok oldódásában játszik szerepet. Az említett tényezők határozzák meg a növények „tápanyagfeltáró” képességét.

Tápanyagfelvétel levélen keresztül

A lomblevelek elsődleges funkciója az asszimiláció, a respiráció és a transzspiráció. Ezenkívül vízben oldott tápelemek felvételére is alkalmasak. A növények szárazanyagában felhalmozott tápelemek közül a szén fordul elő legnagyobb mennyiségben, amelyet a növények szén-dioxid formájában kötnek meg. A gáz alakú szén-dioxid a levelek sztómáin keresztül jut a sejtekbe. A fotoszintézis az alapja a felépítő folyamatoknak és az energia-háztartásnak. A növények a szén-dioxid-fixálás folyamatában a fényenergiát hasznosítják.

A keletkezett szerves vegyületek egy része a légzésben oxidálódik. Az ehhez szükséges oxigént a növények ugyancsak a sztómákon, illetve a gyökereken keresztül veszik fel. A légzésben keletkezett energia is hozzájárul az anyagcsere-folyamatokhoz. A növény szárazanyag-felhalmozódását a felépítő és lebontó folyamatok különbsége adja.

A növények termése a levegő szén-dioxid-koncentrációjának növelésével emelhető, erre azonban csak zárt térben van lehetőség. A szén-dioxid-trágyázást kertészeti kultúráknál alkalmazzák.

A növények levélen keresztül ionok és molekulák (pl. karbamid) felvételére egyaránt képesek. A felvételt számos tényező, köztük a levél felülete, formája és elrendeződése, valamint a kutikula szerkezete határozza meg. Az oldat részben a sztómákon, részben a kutikulával borított epidermiszen keresztül hatol a levélbe.

A felvétel mechanizmusa hasonlít a gyökéren keresztüli felvételhez: megkötődés a sejtfalon, illetve szelektív bejutás a protoplazmába. A levélen keresztüli felvételt a gyökéren keresztüli táplálkozás, illetve a növény ellátottságának mértéke is meghatározza. A jól ellátott növények kevesebb tápelemet vesznek fel a levélen keresztül, mint a gyengén ellátottak. Ez utóbbit használjuk ki a permetező trágyázás során.

A permetként alkalmazott oldatok koncentrációját és összetételét gondosan kell megválasztani, hogy ne károsítsák a növényt. Az egyes növényfajok koncentrációtűrő képessége nagyon eltérő. A tűrőképességet a permetfinomság is befolyásolja.

A levélen keresztüli tápanyagfelvétel lehetőségét kihasználva fejlődött ki a levéltrágyázás vagy permetező trágyázás. A permetező trágyázás a makroelemellátásban mint kiegészítő trágyázás jön számításba. Segítségével a növények aktuális tápanyagigénye a tenyészidő során is pótolható. Elsősorban olyan esetekben alkalmazzák, amikor a megfelelő ellátás a talajon keresztül átmenetileg nincs biztosítva. A permetező trágyázás a makroelemellátásban nem helyettesítheti a hagyományos talajtrágyázást.

A permetező trágyázást gyakran használják mikroelempótlásra. A növények lényegesen kisebb mikroelemszükséglete levélen keresztül is kielégíthető. A mikroelemtrágya permetező trágyaként – különösen lúgos talajon – jobban érvényesül, mint a talajtrágya.

Nem kellően tisztázott a levélen és gyökéren keresztüli tápanyagfelvétel kapcsolata. Feltételezik, hogy a levélen át felvett tápanyagok, különösen azok hiánya esetén, serkentik az anyagcsere-folyamatokat és ennek következtében a gyökér tápanyagfelvételét. Esetenként ugyanis a permetező trágyázás hatására a termésnövekedés nem áll arányban a bevitt tápelemek mennyiségével, hanem nagyobb annál.

Kérdések

1. Miért meghatározó a gyökéren keresztüli tápanyagfelvétel a makroelemellátásban?

2. Milyen lehetőséget nyújt a levélen keresztüli tápelemfelvétel a növények makro- és mikroelemellátásában?

3. Melyek a tápelemfelvétel aktív és passzív folyamatai, mi jellemzi a két folyamatot?

4. Miként befolyásolják a talajtulajdonságok a gyökéren keresztüli tápelemfelvételt? (Az oldható vegyületek mennyisége, a kémhatás, az oxidációs-redukciós viszonyok, az ionok aránya és mozgása a talajban, a talaj víztartalma.)

5. Mi a gyökérzet szerepe?

6. Milyen tényezők befolyásolják a levélen keresztüli felvételt, és mire kell ügyelni a permetező trágyázás során?