Relazione tra fotosintesi e nutrienti (ecofisiologia)
 

Che relazione c'è fra fotosintesi e nutrienti?
La fissazione del carbonio è strettamente associata alla disponibilità di azoto . Per esempio, la quantità di azoto proteico nella foglia è in misura della quantità di proteine presenti ed è spesso correlata alla quantità di Rubisco e alla quantità di clorofilla e può essere, quindi, interpretata come una misura dell'ammontare dell' apparato fotosintetico" nella foglia. Comunque il tasso massimo di fotosintesi dipende dalla disponibilità di azoto. Alcuni sostengono quindi che se la concentrazione di CO 2 aumenta, la fotosintesi totale, e quindi la fissazione di anidride carbonica, aumenterà solamente se l'azoto a livello globale sarà sufficiente e non limitante.
Inoltre esiste tutta una serie di nutrienti ( fosforo, potassio, magnesio e ferro ) che sono presenti in minore quantità ma che giocano ruoli molto importanti nella fisiologia delle piante. Un'eventuale loro carenza può provocare una diminuzione significativa della fotosintesi (es: clorosi).
I nutrienti minerali di cui si nutrono le piante sono classificati dagli ecofisiologi in base alle quantità richieste dalle piante stesse.



Macro-nutrienti

Carbonio CO 2 » 44% Componente di tutti i composti organici
Ossigeno H 2 O, O 2 » 44% Componente di tutti i composti organici
Idrogeno H 2 O » 6% Componente di tutti i composti organici
Azoto NO 3 ,NH +4 1-4% Componente di aminoacidi, proteine, ac. nucleici, clorofilla e coenzimi
Potassio K + 0.5-6% Regolazione osmosi e bilancio ionico, apertura e chiusura stomi, attiva molti enzimi
Calcio Ca ++ 0.2-3.5% Componente della parete cellulare, permeabilità a membrane, attività enzimatica
Fosforo H 2 PO ¡ 4 ,HPO 4 0.1-0.8% Componente di ATP, ADP, ac. nucleici,coenzimi e fosfolipidi.
Magnesio Mg ++ 0.1-0.8% Componente della Clorofilla, attivatore di molti enzimi
Zolfo SO 4 0.05 - 1% Componente di aminoacidi e coenzimi

Micro-nutrienti

Ferro Fe ++ ,Fe 3+ 25#300 ppm Sintesi clorofilla, comp. del citocromo e della nitrogenasi
Cloro Cl 100 -10 : 000 ppm Osmosi e bilancio ionico
Rame Cu ++ 4 - 30 ppm Attivatore o componente di alcuni enzimi
Manganese Mn ++ 15#800 ppm Attivatore di enzimi, componente della membrana, rilascio di O 2 nella fotosintesi
Zinco Zn ++ 15-100 ppm Attivatore o componente di molti enzimi
Molibdeno MoO ¡¡ 4 0.1-5.0 ppm Fissazione dell'azoto e riduzione dei nitrati
Boro B(OH) 3 ,
B(OH) 45-75 ppm Infuenza l'utilizzazione del calcio, sintesi di ac. nucleici, comp. membrana

Essenziali solo per alcune specie:

Sodio Na + Tracce Osmosi e bilancio ionico
Cobalto Co ++ Tracce Fissazione dell'azoto da parte di microorganismi

I nutrienti minerali si trovano nel suolo come:
- disciolti nell'acqua interstiziale del suolo (meno del 0.2%)
-legati al detrito organico, all'humus, e composti inorganici relativamente insolubili.
Questa parte, che è di gran lunga la maggiore (98%),costituisce una sorta di riserva che diventa disponibile alla pianta molto lentamente grazie ai processi di decomposizione e mineralizzazione dell'humus adsorbita su colloidi o su particelle minerali grazie a legami ionici.
Questa parte è di circa il 2%.
Queste tre parti sono in un equilibrio dinamico fra loro e complessivamente mantengono un certo livello di rifornimento" alla vegetazione.
Le piante acquisiscono i nutrienti minerali principalmente attraverso le radici, anche se piccole quantità di minerali possono essere acquisiti direttamente dalle foglie o dai rami.
I nutrienti nelle tre forme minerali precedenti sono acquisiti dalla piante
in tre modi diversi:
-Assorbimento dalla soluzione del suolo: alcuni ioni assorbiti direttamente dalle radici anche se la concentrazione è di solito molto bassa;
-Scambio ionico di sostanze adsorbite: le radici rilasciano ioni H + e HCO3 che possono essere scambiati sulla superficie di particelle argillose o humiche e quindi assorbiti dalla pianta;
-Mobilizzazione di nutrienti legati: attraverso l'escrezione di ioni H +
e sostanze organiche chelanti a basso peso molecolare che chelano con
legami covalenti alcuni elementi (Fe, Mn e elementi in tracce) che altrimenti non sarebbero in grado di entrare nelle radici.
Diversi ioni sono trasportati all'interno delle radici nonostante un gradiente di concentrazione contrario ( trasporto attivo ) che viene svolto
con perdita di energia (ATP).[/b]

-Individuazione delle carenze di nutrienti-

-ELEMENTI MOBILI-

Le piante che subiscono una carenza di elementi mobili li trasferiscono dalle parti vecchie a quelle più giovani.

Potassio : Aree gialle sulle foglie più vecchie, sbiancamento al margine delle
foglie.

Azoto: Ingiallimento progressivo della pianta, a partire dalle foglie più vecchie.

Fosforo: Sintomi uguali alla carenza di azoto, inoltre si arresta la crescita e
cadono le foglie.

Magnesio: Come per il potassio, in qesto caso però anche le nuove foglie nascono
pallide e giallastre.

Zinco: Ingiallimento delle vecchie foglie, che parte dai margini e dagli apici.

-ELEMENTI NON MOBILI-
In carenza di un elemento non mobile, la pianta è impossibilitata a trasferire le scorte alle parti più giovani, che evidenzieranno i sintomi da carenza.

Calcio: Le giovani foglie si sviluppano piccole e deformi, margini fogliari
gialli.

Zolfo: Ingiallimento progressivo della pianta, a partire dalle foglie giovani.

Ferro: Le nuove foglie si mostrano pallide e giallastre, a causa di una
mancanza di clorofilla,le venature restano verdi, mentre la lamina
fogliare appare fragile e trasparente.I sintomi si notano con maggiore
evidenza sulle piante a crescita rapida.

Manganese: Vale quanto detto per il ferro, il processo però inizia dalle parti più
vecchie.Tali sintomi si riscontrano anche quando è presente un
eccesso di ferro, che impedisce l'assimilazione del manganese.

Boro: Vale quanto detto per il calcio, si assiste inoltre al deterioramento dei
germogli ed alla morte dei getti laterali.

Rame: Si assiste allo sbiancamento ed al deterioramento dei magini e degli
apici foliari, a partire dalle foglie vecchie.

Il pigmento primariamente deputato al processo fotosintetico è la clorofilla a, questo tipo di clorofilla assorbe il blu ed il rosso, per una minima parte il verde.
Questo significa che avendo una pigmentazione di colore verde riflette questo colore quando viene emesso dalle lampade, non assorbendolo.
Poi abbiamo un'altra serie di clorofille, come la b e la c, che assorbono sempre il rosso ed il blu, ma con uno spettro lievemente spostato rispetto alla clorofilla a.
I caroteni e le xantofille invece assorbono maggiormente nella regione del blu e del verde, le ficobiline assorbono soprattutto nel blu e nel giallo.
Ricordo in ogni caso che l'unico pigmento capace di svolgere la fotosintesi è la clorofilla a.
Tutti gli altri pigmenti non fanno altro che assorbire gli elettroni emessi dalla luce per trasferirli in seguito alla clorofilla a.

Per questo motivo credo che la soluzione ideale da adottare sia quella delle lampade a spettro completo, alle quali aggiungere una fitostimolante che non superi il 25% del wattaggio complessivo.

Credo sarebbe interessante stilare un elenco di macro e micro elementi in base alle concentrazioni mg/l ottimali di loro presenza in acqua.

Come scritto sopra bisognerebbe anche tener conto della disponibilità di luce (Watt totali), della qualità della stessa (temp.colore) e, magari, considerare la distinzione tra elementi mobili e non mobili, considerando i secondi entro range più restrittivi rispetto i primi.
Senza dimenticare anche la temperatura.

Inizierei descrivendo i 16 elementi ritenuti essenziali e, ritornando ad editare successivamente aggiungendovi le concentrazioni e il peso atomico in modo da poter utilizzare i 'soliti' sali conosciuti per le nostre fertilizzazioni.

Troppe variabili in gioco e poca conoscenza da parte mia (non sono ne un chimico ne un fitobiologo).

Attualmente sono ordinati in base alla percentuale di peso secco.

Iniziando la prima cosa che salta all'occhio sembrerebbe la grande quantità di Azoto necessaria.

Aggiungo un piccolo elenco di 'sali' facilmente reperibili (almeno io sono riuscito a trovarli nella farmacia del mio paesello :-)) )

segue ...

Ok, visto che ci sono tante variabili, iniziamo a fissarne una ;-) ...
rapportiamo le proporzioni all'azoto o al ferro?
Già con questo limitiamo il campo di ricerca.
Altra cosa, decidiamo pure il litraggio della vasca teorica.
Alle altre variabili pensiamo dopo.

Non serve fissare un litraggio, basta esprimere le concetrazioni i mg/l poi in base a cosa si utilizza si tara il dosaggio.

La fertilizzazione sana di una pianta dovrebbe basarsi du N P e K, seguito poi dal resto, che ovviamente non deve essere trascurato.

Consideriamo pero' che il potassio non costituisce un elemento difficile da dosare e generalmente, entro range abbastanza ampi, permette di sovradosare senza particolari rischi.
Azoto e fosforo sono invece fondamentali per lo sviluppo della pianta.
Non deve pero' essere preso come un dictat, la maggioranza delle vasche presenti nel forum, ha piante che mostrano limitazioni e carenze evidenti, che prescindono da N e P...In questi casi somministrarli porterebbe solo ad ulteriori accumuli.

Andrebbe poi tenuto conto il ruolo della fauna nella "produzione" di composti azotati, e sopratutto il ruolo del filtro nella loro rimozione.
Il filtro, in relazione anche a ph e temperatura, puo' rappresentare un antagonista delle piante nell'accaparrarsi l'azoto.

...
...

Visto che non riesco a misurare il ferro che ho in acquario, e comunque parliamo di decimali, forse sarebbe opportuno partire dall'Azoto.

Supponendo di non avere tracce rilevabili di NH3, NH4+ ed NO2 (cosa improbabile ma percentualmente ... forse ... trascurabile) ed un valore di NO3 da definire come 'ideale' di #24 facciamo 15 mg/l ?

Come quantità di acqua, il massimo sarebbe considerare 1 litro, per non avere valori troppo piccoli potremmo considerare una quantità campione di 100 litri (ovviamente netti)

Supponiamo inoltre di equiparare 1 mg/l ad 1 ppm

Quindi partendo da acqua di Osmosi buona e considerando di inserire 15 mg/l di NO3
Peso molecolare dell'NO3:

NO3 -> N x 1 / O x 3 -> (14,006 x 1) + (15,999 x 3) = 62,003

dobbiamo inserire 62,003 x 15 x 100 -> 0,0930045 grammi di NO3 su 100 litri

e qui mi sono perso sicuramente #23 in qualche proporzione venuta male

c'è anche da considerare che non credo esiste un qualche additivo che apporti solo NO3 ma potremo trovare ad esempio il KNO3 che doserà in vasca sia K (potassio) che NO3 ...

quello che vorrei 'calcolare' in pratica dovrebbe essere la percentuale di soluzione ideale del NO3 in 100 litri supponendo che l'ideale sia 15 mg/l .... dovrebbe essere 93 mg

da cui 93:62,003 = x:14,006 -> 21,007 N e 71,993 O

se mi sono incartato ditelo tranquillamente :-D

oppure stravolgiamo tutto e parliamo di NO3 come composto unico

per il momento mi fermo qui e, se qualche MOD vuole editare direttamente forse è meglio (nel caso edito io in base alle correzioni)

Ricapitolando:

100 litri di acqua
15 mg/l di NO3
25°C

visto che ci sono inserisco alcuni dati della mia vasca:
108W T5 4.100°K
40W T8 6.700°K
190 litri netti

0,779 Watt/litro

il discorso andrebbe bene nella tecnica dell'estimative index in cui si cambiano grossissime quantità di acqua
ovviamente, ma mancando Boro e Rame (per fare un esempio) comunque si bloccherebbe la crescita della pianta a vantaggio delle alghe
confermo di aver letto le medesime cose e, nel mio piccolo, doso praticamente solo sali contenenti potassio
In effetti ricordo di aver letto che l'ideale per le piante sarebbe l'NH3 ma in vasca possiamo 'giocare' solo con l'NO3 per ovvi motivi quindi porterei il discorso esclusivamente su questo

Spero di non aver peggiorato la mia situazione con altre cappellate grossolane :-D

Non capisco perche' devo utilizzare un litraggio indicativo della vasca???

scusa so che devo portare a x mg/l la concentrazione dell'xesimo nutriente...questo mi basta...per fare cio poi posso usare kno3, il nitrogen o altri prodotti...ed in proporzione alla loro composizione trarare i dosaggi per raggiungere il target sul litraggio...no?

Appunti di agronomia in mio possesso (Università studi Messina, Facolta di Farmacia):

"Le piante assorbono l’N in forma ammoniacale NH4 + o in forma nitrica No3- . L’azoto ammoniacale, solubile ma ben trattenuto dal potere assorbente del terreno viene ossidato in forma nitrica . Questa forma è solubilissima e non è trattenuta dal terreno. Pertanto l’N ammoniacale si presta per concimazioni a lento rilascio , l’ N nitrico per concimazioni a pronto effetto. La sostanza organica è grande apportatrice di N."