అన్ని జీవుల ప్రాథమిక అవసరాలు తప్పనిసరిగా ఒకే విధంగా ఉంటాయి. వాటి వృద్ధి మరియు అభివృద్ధికి కార్బోహైడ్రేట్లు, ప్రోటీన్లు మరియు కొవ్వులు వంటి స్థూల అణువులు, మరియు నీరు మరియు ఖనిజాలు అవసరం.

ఈ అధ్యాయం ప్రధానంగా అకర్బన మొక్కల పోషణపై దృష్టి పెడుతుంది, ఇందులో మొక్కల వృద్ధి మరియు అభివృద్ధికి అవసరమైన మూలకాలను గుర్తించే పద్ధతులు మరియు ఆవశ్యకతను నిర్ధారించే ప్రమాణాలను మీరు అధ్యయనం చేస్తారు. మీరు ఆవశ్యక మూలకాల పాత్ర, వాటి ప్రధాన లోప లక్షణాలు మరియు ఈ ఆవశ్యక మూలకాల శోషణ యంత్రాంగాన్ని కూడా అధ్యయనం చేస్తారు. జీవసంబంధ నత్రజని స్థాపన యొక్క ప్రాముఖ్యత మరియు యంత్రాంగాన్ని కూడా ఈ అధ్యాయం మీకు సంక్షిప్తంగా పరిచయం చేస్తుంది.

12.1 మొక్కల ఖనిజ అవసరాలను అధ్యయనం చేసే పద్ధతులు

1860లో, ప్రముఖ జర్మన్ వృక్షశాస్త్రవేత్త జూలియస్ వాన్ సాక్స్, మొక్కలను నేల పూర్తిగా లేకుండా నిర్దిష్ట పోషక ద్రావణంలో పరిపక్వతకు పెంచవచ్చని మొదటిసారిగా ప్రదర్శించాడు. పోషక ద్రావణంలో మొక్కలను పెంచే ఈ సాంకేతికతను హైడ్రోపోనిక్స్ అంటారు. అప్పటి నుండి, మొక్కలకు అవసరమైన ఖనిజ పోషకాలను నిర్ధారించడానికి ప్రయత్నించడానికి అనేక మెరుగుపరచబడిన పద్ధతులు ఉపయోగించబడ్డాయి. ఈ పద్ధతులన్నింటి సారాంశం నేల లేని, నిర్దిష్ట ఖనిజ ద్రావణంలో మొక్కల సంస్కృతిని కలిగి ఉంటుంది. ఈ పద్ధతులకు శుద్ధి చేయబడిన నీరు మరియు ఖనిజ పోషక లవణాలు అవసరం. ఇది ఎందుకు ఇంత అవసరమో మీరు వివరించగలరా?

మొక్కల వేర్లను పోషక ద్రావణాలలో ముంచి, ఒక మూలకాన్ని జోడించడం / ప్రత్యామ్నాయం చేయడం / తీసివేయడం లేదా వివిధ సాంద్రతలలో ఇవ్వడం వంటి ప్రయోగాల శ్రేణి తర్వాత, మొక్కల వృద్ధికి అనుకూలమైన ఖనిజ ద్రావణం పొందబడింది. ఈ పద్ధతి ద్వారా, ఆవశ్యక మూలకాలు గుర్తించబడ్డాయి మరియు వాటి లోప లక్షణాలు కనుగొనబడ్డాయి. టమోటా, విత్తనాలు లేని దోసకాయ మరియు లెట్యూస్ వంటి కూరగాయల వాణిజ్య ఉత్పత్తికి ఒక సాంకేతికతగా హైడ్రోపోనిక్స్ విజయవంతంగా ఉపయోగించబడింది. సరైన వృద్ధిని పొందడానికి పోషక ద్రావణాలు తగినంతగా గాలి పీల్చబడాలని నొక్కి చెప్పాలి. ద్రావణాలు సరిగ్గా గాలి పీల్చకపోతే ఏమి జరుగుతుంది? హైడ్రోపోనిక్ సాంకేతికత యొక్క రేఖాచిత్ర దృశ్యాలు పటం 12.1 మరియు 12.2లో ఇవ్వబడ్డాయి.

12.2 ఆవశ్యక ఖనిజ మూలకాలు

నేలలో ఉన్న ఎక్కువ ఖనిజాలు మొక్కల వేర్ల ద్వారా మొక్కలలోకి ప్రవేశించగలవు. వాస్తవానికి, ఇప్పటివరకు కనుగొనబడిన 105 మూలకాలలో అరవైకి పైగా మూలకాలు వివిధ మొక్కలలో కనిపిస్తాయి. కొన్ని మొక్కల జాతులు సెలీనియంను, మరికొన్ని బంగారాన్ని, అయితే కొన్ని మొక్కలు అణు పరీక్షా స్థలాల దగ్గర పెరిగి రేడియోధార్మిక స్ట్రోంషియంను గ్రహిస్తాయి. చాలా తక్కువ సాంద్రతలో (10-8 g/mL) కూడా ఖనిజాలను గుర్తించగల సాంకేతికతలు ఉన్నాయి. ప్రశ్న ఏమిటంటే, ఒక మొక్కలో ఉన్న అన్ని విభిన్న ఖనిజ మూలకాలు, ఉదాహరణకు, పైన పేర్కొన్న బంగారం మరియు సెలీనియం, నిజంగా మొక్కలకు అవసరమా? మొక్కలకు ఏది అవసరం మరియు ఏది కాదు అని మనం ఎలా నిర్ణయిస్తాము?

12.2.1 ఆవశ్యకత కోసం ప్రమాణాలు

ఒక మూలకం యొక్క ఆవశ్యకత కోసం ప్రమాణాలు క్రింద ఇవ్వబడ్డాయి:

(ఎ) సాధారణ వృద్ధి మరియు ప్రత్యుత్పత్తికి మద్దతు ఇవ్వడానికి మూలకం ఖచ్చితంగా అవసరం. ఆ మూలకం లేనప్పుడు మొక్కలు తమ జీవిత చక్రాన్ని పూర్తి చేయవు లేదా విత్తనాలను ఏర్పరచవు.

(బి) మూలకం యొక్క అవసరం నిర్దిష్టంగా ఉండాలి మరియు మరొక మూలకంతో భర్తీ చేయరాదు. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, ఏదైనా ఒక మూలకం లోపాన్ని మరొక మూలకాన్ని సరఫరా చేయడం ద్వారా తీర్చలేము.

(సి) మూలకం నేరుగా మొక్క యొక్క జీవక్రియలో పాల్గొనాలి.

పై ప్రమాణాల ఆధారంగా కొన్ని మూలకాలు మాత్రమే మొక్కల వృద్ధి మరియు జీవక్రియకు ఖచ్చితంగా అవసరమని కనుగొనబడింది. ఈ మూలకాలు వాటి పరిమాణాత్మక అవసరాల ఆధారంగా మరో రెండు విస్తృత వర్గాలుగా విభజించబడ్డాయి.

(i) స్థూల పోషకాలు, మరియు

(ii) సూక్ష్మ పోషకాలు

స్థూల పోషకాలు సాధారణంగా మొక్కల కణజాలాలలో పెద్ద మొత్తంలో ఉంటాయి (10 mmol Kg –1 పొడి పదార్థం కంటే ఎక్కువ). స్థూల పోషకాలలో కార్బన్, హైడ్రోజన్, ఆక్సిజన్, నత్రజని, భాస్వరం, సల్ఫర్, పొటాషియం, కాల్షియం మరియు మెగ్నీషియం ఉన్నాయి. వీటిలో, కార్బన్, హైడ్రోజన్ మరియు ఆక్సిజన్ ప్రధానంగా CO2 మరియు H2O నుండి పొందబడతాయి, మిగిలినవి ఖనిజ పోషణగా నేల నుండి గ్రహించబడతాయి.

సూక్ష్మ పోషకాలు లేదా ట్రేస్ ఎలిమెంట్స్, చాలా తక్కువ మొత్తంలో అవసరం (10 mmol Kg –1 పొడి పదార్థం కంటే తక్కువ). వీటిలో ఇనుము, మాంగనీస్, రాగి, మాలిబ్డినం, జింక్, బోరాన్, క్లోరిన్ మరియు నికెల్ ఉన్నాయి.

పైన పేర్కొన్న 17 ఆవశ్యక మూలకాలతో పాటు, సోడియం, సిలికాన్, కోబాల్ట్ మరియు సెలీనియం వంటి కొన్ని ప్రయోజనకరమైన మూలకాలు ఉన్నాయి. ఇవి ఉన్నత మొక్కలకు అవసరం.

ఆవశ్యక మూలకాలను వాటి విభిన్న విధుల ఆధారంగా నాలుగు విస్తృత వర్గాలుగా కూడా వర్గీకరించవచ్చు. ఈ వర్గాలు: (i) జీవ అణువుల భాగాలుగా మరియు అందువల్ల కణాల నిర్మాణాత్మక అంశాలుగా ఉండే ఆవశ్యక మూలకాలు (ఉదా., కార్బన్, హైడ్రోజన్, ఆక్సిజన్ మరియు నత్రజని).

(ii) మొక్కలలో శక్తి సంబంధిత రసాయన సమ్మేళనాల భాగాలుగా ఉండే ఆవశ్యక మూలకాలు (ఉదా., క్లోరోఫిల్లోని మెగ్నీషియం మరియు ATPలోని భాస్వరం).

(iii) ఎంజైమ్లను సక్రియం చేసే లేదా నిరోధించే ఆవశ్యక మూలకాలు, ఉదాహరణకు Mg2+ రిబ్యులోస్ బిస్ఫాస్ఫేట్ కార్బాక్సిలేస్ ఆక్సిజనేస్ మరియు ఫాస్ఫోఎనోల్ పైరువేట్ కార్బాక్సిలేస్ రెండింటికీ సక్రియం చేస్తుంది, ఇవి రెండూ కిరణజన్య సంయోగక్రియ కార్బన్ స్థాపనలో క్లిష్టమైన ఎంజైమ్లు; జింక్2+ ఆల్కహాల్ డీహైడ్రోజినేస్ మరియు నత్రజని జీవక్రియ సమయంలో నత్రజని ఎంజైమ్ యొక్క సక్రియం. ఈ వర్గంలోకి వచ్చే మరికొన్ని మూలకాలను మీరు పేర్కొనగలరా? దీని కోసం, మీరు ఇంతకు ముందు అధ్యయనం చేసిన కొన్ని జీవరసాయన మార్గాలను గుర్తు చేసుకోవాలి.

(iv) కొన్ని ఆవశ్యక మూలకాలు కణం యొక్క పీడన సంభావ్యతను మార్చగలవు. రంధ్రాల తెరవడం మరియు మూసివేయడంలో పొటాషియం ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది. కణం యొక్క నీటి సంభావ్యతను నిర్ణయించడంలో ఖనిజాలు ద్రావకాలుగా పాత్రను మీరు గుర్తు చేసుకోవచ్చు.

12.2.2 స్థూల మరియు సూక్ష్మ పోషకాల పాత్ర

ఆవశ్యక మూలకాలు అనేక విధులను నిర్వర్తిస్తాయి. అవి కణ పొర యొక్క పారగమ్యత, కణ రసం యొక్క పీడన సాంద్రత నిర్వహణ, ఎలక్ట్రాన్ రవాణా వ్యవస్థలు, బఫర్ చర్య, ఎంజైమ్ కార్యాచరణ వంటి మొక్క కణాలలోని వివిధ జీవక్రియ ప్రక్రియలలో పాల్గొంటాయి మరియు స్థూల అణువులు మరియు సహ-ఎంజైమ్ల ప్రధాన భాగాలుగా పనిచేస్తాయి.

ఆవశ్యక పోషక మూలకాల వివిధ రూపాలు మరియు విధులు క్రింద ఇవ్వబడ్డాయి.

నత్రజని: ఇది మొక్కలకు అత్యధిక మొత్తంలో అవసరమైన ఆవశ్యక పోషక మూలకం. ఇది ప్రధానంగా NO3–గా గ్రహించబడుతుంది, అయితే కొంత NO2– లేదా NH4+గా కూడా గ్రహించబడుతుంది. నత్రజని మొక్క యొక్క అన్ని భాగాలకు అవసరం, ముఖ్యంగా విభజన కణజాలాలు మరియు జీవక్రియాత్మకంగా చురుకైన కణాలు. నత్రజని ప్రోటీన్లు, న్యూక్లిక్ ఆమ్లాలు, విటమిన్లు మరియు హార్మోన్ల ప్రధాన భాగాలలో ఒకటి.

భాస్వరం: భాస్వరం మొక్కలచే నేల నుండి ఫాస్ఫేట్ అయాన్ల రూపంలో గ్రహించబడుతుంది (H2 PO−4 లేదా HPO2− 4 గా). భాస్వరం కణ పొరలు, కొన్ని ప్రోటీన్లు, అన్ని న్యూక్లిక్ ఆమ్లాలు మరియు న్యూక్లియోటైడ్ల భాగం, మరియు అన్ని ఫాస్ఫారిలేషన్ ప్రతిచర్యలకు అవసరం.

పొటాషియం: ఇది పొటాషియం అయాన్ (K+)గా గ్రహించబడుతుంది. మొక్కలలో, ఇది విభజన కణజాలాలు, మొగ్గలు, ఆకులు మరియు వేరు కొనలలో ఎక్కువ మొత్తంలో అవసరం. పొటాషియం కణాలలో ఆనయాన్-కాటయాన్ సమతుల్యతను నిర్వహించడంలో సహాయపడుతుంది మరియు ప్రోటీన్ సంశ్లేషణ, రంధ్రాల తెరవడం మరియు మూసివేయడం, ఎంజైమ్ల సక్రియం మరియు కణాల ఉబ్బు నిలుపుదలలో పాల్గొంటుంది.

కాల్షియం: మొక్క కాల్షియం అయాన్ల (Ca2+) రూపంలో నేల నుండి కాల్షియంను గ్రహిస్తుంది. కాల్షియం విభజన మరియు విభేదనం చెందే కణజాలాలకు అవసరం. కణ విభజన సమయంలో ఇది కణ గోడ సంశ్లేషణలో ఉపయోగించబడుతుంది, ముఖ్యంగా మధ్య లామెల్లాలో కాల్షియం పెక్టేట్గా. ఇది మైటోటిక్ స్పిండిల్ ఏర్పడే సమయంలో కూడా అవసరం. ఇది పాత ఆకులలో సంచితమవుతుంది. ఇది కణ పొరల సాధారణ పనితీరులో పాల్గొంటుంది. ఇది కొన్ని ఎంజైమ్లను సక్రియం చేస్తుంది మరియు జీవక్రియ కార్యకలాపాలను నియంత్రించడంలో ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది.

మెగ్నీషియం: ఇది మొక్కలచే ద్విసంయోజక Mg2+ రూపంలో గ్రహించబడుతుంది. ఇది శ్వాసక్రియ, కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క ఎంజైమ్లను సక్రియం చేస్తుంది మరియు DNA మరియు RNA సంశ్లేషణలో పాల్గొంటుంది. మెగ్నీషియం క్లోరోఫిల్ యొక్క రింగ్ నిర్మాణం యొక్క భాగం మరియు రైబోసోమ్ నిర్మాణాన్ని నిర్వహించడంలో సహాయపడుతుంది.

సల్ఫర్: మొక్కలు సల్ఫేట్ (SO2− 4) రూపంలో సల్ఫర్ను పొందుతాయి. సల్ఫర్ రెండు అమైనో ఆమ్లాలలో ఉంటుంది - సిస్టీన్ మరియు మెథియోనిన్ మరియు అనేక సహ-ఎంజైమ్లు, విటమిన్లు (థయామిన్, బయోటిన్, కోఎంజైమ్ A) మరియు ఫెర్రిడాక్సిన్ యొక్క ప్రధాన భాగం.

ఇనుము: మొక్కలు ఫెర్రిక్ అయాన్ల (Fe3+) రూపంలో ఇనుమును పొందుతాయి. ఇది ఇతర సూక్ష్మ పోషకాలతో పోల్చినప్పుడు ఎక్కువ మొత్తంలో అవసరం. ఇది ఫెర్రిడాక్సిన్ మరియు సైటోక్రోమ్ల వంటి ఎలక్ట్రాన్ల బదిలీలో పాల్గొనే ప్రోటీన్ల ముఖ్యమైన భాగం. ఎలక్ట్రాన్ బదిలీ సమయంలో ఇది Fe2+ నుండి Fe3+ కు తిరగదిగా ఆక్సీకరణం చెందుతుంది. ఇది కాటలేస్ ఎంజైమ్ను సక్రియం చేస్తుంది మరియు క్లోరోఫిల్ ఏర్పడటానికి అవసరం.

మాంగనీస్: ఇది మాంగనస్ అయాన్ల (Mn2+) రూపంలో గ్రహించబడుతుంది. ఇది కిరణజన్య సంయోగక్రియ, శ్వాసక్రియ మరియు నత్రజని జీవక్రియలో పాల్గొనే అనేక ఎంజైమ్లను సక్రియం చేస్తుంది. మాంగనీస్ యొక్క బాగా నిర్వచించబడిన విధి కిరణజన్య సంయోగక్రియ సమయంలో ఆక్సిజన్ను విడుదల చేయడానికి నీటిని విడదీయడంలో ఉంటుంది.

జింక్: మొక్కలు జింక్2+ అయాన్ల రూపంలో జింక్ను పొందుతాయి. ఇది వివిధ ఎంజైమ్లను, ముఖ్యంగా కార్బాక్సిలేస్లను సక్రియం చేస్తుంది. ఆక్సిన్ సంశ్లేషణలో కూడా ఇది అవసరం.

రాగి: ఇది క్యుప్రిక్ అయాన్ల (Cu2+) రూపంలో గ్రహించబడుతుంది. ఇది మొక్కలలో మొత్తం జీవక్రియకు అవసరం. ఇనుము వలె, ఇది రెడాక్స్ ప్రతిచర్యలలో పాల్గొనే కొన్ని ఎంజైమ్లతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది మరియు Cu+ నుండి Cu2+ కు తిరగదిగా ఆక్సీకరణం చెందుతుంది.

బోరాన్: ఇది BO3− లేదా B4O2− గా గ్రహించబడుతుంది. బోరాన్ Ca యొక్క గ్రహణ మరియు ఉపయోగం, పొర పనితీరు, పుప్పొడి మొలకెత్తడం, కణ పొడుగు, కణ విభేదన మరియు కార్బోహైడ్రేట్ స్థానాంతరణకు అవసరం.

మాలిబ్డినం: మొక్కలు దీనిని మాలిబ్డేట్ అయాన్ల ( MoO2+) రూపంలో పొందుతాయి. ఇది నత్రజని జీవక్రియలో పాల్గొనే నైట్రోజినేస్ మరియు నైట్రేట్ రిడక్టేస్ రెండింటితో సహా అనేక ఎంజైమ్ల భాగం.

క్లోరిన్: ఇది క్లోరైడ్ ఆనయాన్ (Cl–) రూపంలో గ్రహించబడుతుంది. Na+ మరియు K+తో పాటు, ఇది కణాలలో ద్రావక సాంద్రత మరియు ఆనయాన్-కాటయాన్ సమతుల్యతను నిర్ణయించడంలో సహాయపడుతుంది. కిరణజన్య సంయోగక్రియలో నీటిని విడదీయడం ప్రతిచర్యకు ఇది అవసరం, ఇది ఆక్సిజన్ ఏర్పడటానికి దారి తీస్తుంది.

12.2.3 ఆవశ్యక మూలకాల లోప లక్షణాలు

ఏదైనా ఆవశ్యక మూలకం సరఫరా పరిమితమైనప్పుడు, మొక్కల వృద్ధి నిరోధించబడుతుంది. మొక్కల వృద్ధి నిరోధించబడే ఆవశ్యక మూలకం యొక్క సాంద్రతను క్లిష్టమైన సాంద్రత అంటారు. క్లిష్టమైన సాంద్రత కంటే తక్కువగా ఉన్నప్పుడు మూలకం లోపంగా ఉందని చెప్పబడుతుంది. ప్రతి మూలకానికి మొక్కలలో ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ నిర్దిష్ట నిర్మాణాత్మక లేదా క్రియాత్మక పాత్ర ఉన్నందున, ఏదైనా నిర్దిష్ట మూలకం లేనప్పుడు, మొక్కలు కొన్ని ఆకారిక మార్పులను చూపుతాయి. ఈ ఆకారిక మార్పులు కొన్ని మూలకాల లోపాలను సూచిస్తాయి మరియు వాటిని లోప లక్షణాలు అంటారు. లోప లక్షణాలు మూలకం నుండి మూలకానికి మారుతూ ఉంటాయి మరియు లోపమైన ఖనిజ పోషకం మొక్కకు అందించబడినప్పుడు అవి అదృశ్యమవుతాయి. అయితే, లోపం కొనసాగితే, అది చివరికి మొక్క మరణానికి దారి తీస్తుంది. లోప లక్షణాలను చూపించే మొక్కల భాగాలు కూడా మొక్కలో మూలకం యొక్క చలనశీలతపై ఆధారపడి ఉంటాయి. మొక్కలలో చురుకుగా కదిలించబడి యువ అభివృద్ధి చెందుతున్న కణజాలాలకు ఎగుమతి చేయబడే మూలకాల కోసం, లోప లక్షణాలు మొదట పాత కణజాలాలలో కనిపిస్తాయి. ఉదాహరణకు, నత్రజని, పొటాషియం మరియు మెగ్నీషియం లోప లక్షణాలు మొదట వృద్ధాప్య ఆకులలో కనిపిస్తాయి. పాత ఆకులలో, ఈ మూలకాలను కలిగి ఉన్న జీవ అణువులు విచ్ఛిన్నమవుతాయి, ఈ మూలకాలను యువ ఆకులకు తరలించడానికి అందుబాటులో ఉంచుతాయి.

మూలకాలు సాపేక్షంగా నిశ్చలంగా ఉన్నప్పుడు మరియు పరిపక్వ అవయవాల నుండి రవాణా చేయబడనప్పుడు లోప లక్షణాలు మొదట యువ కణజాలాలలో కనిపిస్తాయి, ఉదాహరణకు, సల్ఫర్ మరియు కాల్షియం వంటి మూలకం కణం యొక్క నిర్మాణాత్మక భాగంగా ఉంటుంది మరియు అందువలన సులభంగా విడుదల చేయబడవు. మొక్కల ఖనిజ పోషణ యొక్క ఈ అంశం వ్యవసాయం మరియు ఉద్యానవిద్యకు చాలా ప్రాముఖ్యత మరియు ప్రాముఖ్యత కలిగి ఉంటుంది.

మొక్కలలో చూపబడే లోప లక్షణాల రకాలలో పత్రహరితం లోపం, కణజాల మరణం, మొక్కల వృద్ధి నిలిచిపోవడం, ఆకులు మరియు మొగ్గల అకాల పతనం మరియు కణ విభజన నిరోధం ఉన్నాయి. పత్రహరితం లోపం అనేది ఆకులలో పసుపు రంగు వస్తుండటానికి దారితీ