สารอาหารสำหรับพืช

ธาตุอาหารสำหรับพืช หมายถึง ธาตุอาหารที่จำเป็นสำหรับการเติบโตของพืช ซึ่งสามารถถูกจัดได้จากเกณฑ์คือ (1) ถ้าเกิดพืชขาดสารอาหารนี้แล้ว ทำให้พืชไม่สามารถเติบโตตามวงจรชีวิตได้ตามปกติ หรือ (2) สารนั้นเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของพืชหรือส่วนประกอบของสารตัวกลางในกระบวนการสร้างและสลายของสารนั้นๆ (metabolite)

สารอาหารที่จำเป็นสำหรับพืช สามารถแบ่งตามปริมาณที่ปรากฏในเนื้อเยื่อพืช ได้เป็น

1. ธาตุอาหารหลัก (primary macronutrients) ได้แก่ ไนโตรเจน (N), ฟอสฟอรัส (P), และ โพแทสเซียม (K)
3. ธาตุอาหารรอง (secondary macronutrients) ได้แก่ แคลเซียม (Ca),แมกนีเซียม (Mg), และ ซัลเฟอร์(กำมะถัน) (S)
4. ธาตุรอาหารเสริม (micronutrients) ได้แก่ แมงกานีส (Mn),คอปเปอร์ (ทองแดง) (Cu),คลอรีน (Cl), เฟอรัส (เหล็ก) (Fe), โบรอน (B), ซิงค์ (สังกะสี) (Zn), โมลิบดินัม (Mo)

มหาสารอาหาร (macronutrients) คือสารอาหารที่พืชต้องการในปริมาณมาก หรือว่าเป็นสารที่มีอยู่ในเนื้อเยื่อของพืชในปริมาณมาก (0.2% ถึง 4% โดยน้ำหนักแห้ง) จุลสารอาหาร คือสารที่มีอยู่ในเนื้อเยื่อของพืชในปริมาณไม่มาก และวัดเป็นหน่วย ppm โดยมีปริมาณอยู่ในช่วงตั้งแต่ 5 ถึง 200 ppm หรือ น้อยกว่า 0.02% โดยน้ำหนักแห้ง

พืชสามารถรับสารอาหารทางดินได้โดยการแลกเปลี่ยนประจุ โดยที่รากฝอยจะปล่อยประจุไฮโดรเจน (H⁺) ลงไปในดิน และประจุไฮโดรเจนนี้จะไปแทนที่ไอออนประจุบวกที่อยู่ในดิน (ซึ่งเป็นประจุลบ) จึงทำให้สารอาหารที่อยู่ในรูปประจุบวกสามารถถูกรากดูดซึมเข้าไปได้

เรื่องของสารอาหารพืชเป็นเรื่องที่เข้าใจได้ยาก ส่วนหนึ่งเนื่องมากจาก ความหลากหลายของชนิดและพันธุ์พืช อีกส่วนหนึ่งเนื่องจากปริมาณสารอาหารที่พืชต้องการเป็นเรื่องละเอียดอ่อน กล่าวคือ พืชต้องการสารอาหารในปริมาณที่เพียงพอและไม่มากเกินไป ถ้าเมื่อพืชได้รับสารอาหารไม่เพียงพอ จะเกิดอาการขาดสารอาหาร แต่ถ้าได้รับมากเกินไปสารอาหารนั้นก็จะเป็นพิษต่อพืชได้ นอกจากนั้นการขาดสารอาหารบางตัว อาจแสดงผลเหมือนกับการเป็นพิษของการได้รับสารอาหารอีกตัวมากเกินไป การที่พืชได้รับสารอาหารบางตัวมากไปก็ส่งผลทำให้พืชขาดธาตุอาหารตัวอื่นได้ และการได้รับธาตุอาหารบางตัวน้อยไปก็อาจส่งผลต่อการดูดซึมของสารอาหารตัวอื่นได้เช่นกรณีของการที่พืชขาด SO2-3 ทำให้การดูดซึม NO-3 ทำได้ไม่ดี หรือ การที่ NH+4 มีอิทธิพลกับการดูดซึมของ K+

สารอาหารแต่ละชนิดของพืช พืชต้องการในปริมาณที่พอเหมาะหากน้อยไปจะแสดงอาการขาดสารอาหาร หรือ หากได้รับมากเกินไปก็จะเป็นพิษกับพืชได้

กระบวนการที่สำคัญในการดูดซึมธาตุอาหารของพืช

พืชสามารถรับสารอาหารที่จำเป็นได้จากดินโดยผ่านทางราก และได้จากอากาศ (ส่วนใหญ่คือ คาร์บอน ไฮโดรเจน และ ออกซิเจน) โดยผ่านทางใบ

หน้าที่ของธาตุอาหาร

ธาตุอาหารแต่ละตัวมีหน้าที่ต่างๆกัน

มหาสารอาหาร

คาร์บอน

คาร์บอนทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบที่สำคัญของพืช เช่น แป้ง และ เซลลูโลส. พืชได้รับคาร์บอนมากจากการสังเคราะห์แสงโดยรับ คาร์บอนไดออกไซด์มาจากอากาศ และส่วนหนึ่งก็ถูกแปลงเป็นคาร์โบไฮเดรตสำหรับสะสมพลังงาน

ไฮโดรเจน

ไฮโดรเจนเป็นส่วนสำคัญในการสร้างน้ำตาลและการเติบโตของพืช. พืชได้รับไฮโดรเจนส่วนใหญ่จากน้ำ

ออกซิเจน

ออกซิเจนเป็นส่วนสำคัญสำหรับกระบวนการหายใจ. กระบวนการหายใจ สร้างสารให้พลังงาน ATP จากการใช้น้ำตาลที่ได้มาจากกระบวนการสังเคราะห์แสง

พืชสร้างออกซิเจนขึ้นในกระบวนการสังเคราะห์แสงเพื่อที่จะสร้างน้ำตาล แต่พืชก็ใช้ออกซิเจนในการกระบวนการหายใจเพื่อเปลี่ยนน้ำตาลเป็น ATP

ฟอสฟอรัส

ฟอสฟอรัสเป็นส่วนสำคัญในระบบพลังงานของพืช เป็นส่วนประกอบที่สำคัญของ ATP.

การขาดฟอสฟอรัสในพืช จะแสดงให้เห็นจาก การที่ใบพืชมีสีเขียวเข้มจัด ถ้าขาดรุนแรงใบจะผิดรูปร่างและแสดงอาการตายเฉพาะส่วน

โพแทสเซียม

โพแทสเซียมมีบทบาทในการควบคุมการเปิดปิดของรูใบสโตมา (Stoma) ดังนั้นโพแทสเซียมจึงช่วยลดการคายน้ำจากใบและเพิ่มความต้านทานสภาพแล้ง-สภาพร้อน-สภาพหนาวให้กับพืชได้

การขาดโพแทสเซียม อาจทำให้เกิดการตายเฉพาะส่วน หรือเกิดการเหลืองระหว่างเส้นใบ (interveinal chlorosis) โพแทสเซียมสามารถละลายน้ำได้ดี จึงทำให้อาจโดยชะล้างออกไปจากดินโดยเฉพาะพื้นที่ลักษณะเป็นหินหรือทราย

ไนโตรเจน

ไนโตรเจนเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของโปรตีนทุกชนิด

การขาดไนโตรเจน ส่วนใหญ่แล้วจะแสดงออกมาโดยการชะงักการเติบโตของพืช การเติบโตช้า หรือว่าแสดงอาการใบเหลือง (chlorosis). ทั่วไปแล้ว ไนโตรเจนจะถูกดูดซึมเข้าทางดินในรูปของไนเตรต(NO-3)

กำมะถัน

กำมะถันเป็นส่วนประกอบโครงสร้างของกรดอะมิโนและไวตามีนหลายชนิด และจำเป็นในการกระบวนการสร้างคลอโรพลาสต์.

แคลเซียม

แคลเซียมทำหน้าที่ในการควบคุมการเคลื่อนย้ายของสารอาหารต่างๆเข้าสู่พืช และยังทำหน้าที่เกี่ยวกับการทำงานของเอนไซม์พืชหลายชนิด

การขาดแคลเซียม มีผลทำให้พืชชะงักการเจริญเติบโต

แมกนีเซียม

แมกนีเซียมเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของคลอโรฟิลล์ และก็มีความสำคัญในกระบวนการสร้างATPโดยทำหน้าที่เป็นโคแฟกเตอร์ (enzyme cofactor).

การขาดแมกนีเซียม อาจทำให้เกิดอาการเหลืองระหว่างเส้นใบ (interveinal chlorosis).

จุลสารอาหาร

เหล็ก

เหล็กมีความสำคัญในกระบวนการสังเคราะห์แสงของพืชและทำหน้าที่เป็นโคแฟกเตอร์อีกด้วย

การขาดเหล็ก อาจทำให้เกิดอาการเหลืองตามเส้นใบ และ การตายเฉพาะส่วน

โมลิบดีนัม

โมลิบดีนัมเป็นโคแฟกเตอร์ที่สำคัญสำหรับเอนไซม์ที่ใช้ในการสร้างกรดอะมิโน

โบรอน

โบรอนทำหน้าที่สำคัญช่วยในการเชื่อมต่อของเพกตินเข้ากับRGII regionของผนังเซลล์หลัก และโบรอนยังทำหน้าที่ช่วยในการเคลื่อนย้ายน้ำตาล ในการแบ่งเซลล์ และในสร้างเอนไซม์หลายๆชนิด

การขาดโบรอนทำให้เกิดการตายเฉพาะส่วนในใบใหม่และการชะงักการเติบโตของพืช

ทองแดง

ทองแดงมีความสำคัญในกระบวนการสังเคราะห์แสง

การขาดทองแดงทำให้พืชแสดงอาการเหลือง (chlorosis)

แมงกานีส

แมงกานีสมีความสำคัญในการสร้างคลอโรพลาสต์

การขาดแมกกานีส ทำให้พืชมีสีผิดเพี้ยน เช่น การมีจุดด่างบนใบ

โซเดียม

โซเดียมเกี่ยวข้องกับการสร้างphosphoenolpyruvate]ของพืชที่เป็น CAM (Crassulacean acid metabolism plant) และ C4 (C4 carbon fixation plant)

สังกะสี

สังกะสีเป็นส่วนสำคัญสำหรับเอนไซม์หลายชนิดและเป็นส่วนสำคัญในกระบวนการถอดรหัสพันธุกรรม (DNA transcription).

การขาดสังกะสี โดยทั่วไปแล้วจะทำให้การเติบโตของใบชะงักงัน

นิกเกิล

สำหรับพืชมีท่อน้ำเลี้ยง (vascular plant) นิกเกิลมีความสำคัญในการทำงานของเอนไซม์ยูเรส (urease) ซึ่งพืชใช้ในการจัดการกับยูเรีย

สำหรับพืชไม่มีท่อน้ำเลี้ยง (non-vascular plant) นิกเกิลมีความสำคัญในการทำงานของเอนไซม์หลายชนิด

คลอรีน

คลอรีนมีความสำคัญในกระบวนการออสโมซิส (osmosis) และ การรักษาสมดุลของประจุ และยังทำหน้าที่สำคัญในกระบวนการสังเคราะห์แสงด้วย

ตารางธาตุอาหารพืช

ชื่อธาตุอาหาร	สัญลักษณ์	ปริมาณในพืช	หน้าที่	ขาด/เกิน	อาการที่สังเกตได้
ไนโตรเจน	N	100	ส่วนประกอบของ โปรตีนและกรดอะมิโน	ขาด	ใบเหลือง โดยเฉพาะใบแก่; การเติบโตของพืชชะงักงัน; ผลเติบโตไม่ดี
				เกิน	ใบเขียวเข้ม แต่อาจเสี่ยงกับอาการโคนต้นงอ (lodging) หรืออ่อนแอต่อภาวะแล้ง โรคพืช และแมลง; พืชอาจไม่ค่อยให้ผล
ฟอสฟอรัส	P	6	ส่วนประกอบของกรดนิวคลีอิกและATP	ขาด	ใบอาจเป็นสีม่วง; การเติบโตของพืชชะงักวันหรือช้า
				เกิน	พืชที่ได้รับฟอสฟอรัสในปริมาณมากเกินไป อาจเกิดอาการขาดจุลสารอาหาร เช่น เหล็ก หรือ สังกะสี
โปแตสเซียม	K	25	ทำหน้าที่เป็น catalyst, ion transport	ขาด	ใบแก่จะเหลืองโดยเริ่มจากขอบใบก่อนแล้วใบจะตาย; ผลเติบโตไม่ปกติ
				เกิน	พืชที่ได้รับโปแตสเซียมในปริมาณมากเกินไป อาจเกิดอาการขาดแมกนีเซียม หรืออาจขาดแคลเซียมด้วย
แคลเซียม	Ca	12.5	ส่วนประกอบของผนังเซลล์	ขาด	พืชเติบโตช้าลง และหน่อใหม่ตาย; ผลเติบโตไม่ดี
				เกิน	พืชที่ได้รับแคลเซียมในปริมาณมากเกินไป อาจเกิดอาการขาดแมกนีเซียมหรือโปแตสเซียม
แมกนีเซียม	Mg	8	ส่วนประกอบของคลอโรฟิลล์	ขาด	จะเกิดอาการเหลืองที่ใบแก่ก่อนโดยจะเหลืองระหว่างเส้นใบ ต่อมาอาการจะลามไปที่ใบอ่อนด้วย; ผลเติบโตไม่ดีและออกน้อย
				เกิน	ปริมาณแมกนีเซียมที่ไม่สมดุลกับปริมาณโปแตสเซียมและแคลเซียมและทำให้พืชเติบโตช้า
กำมะถัน	S	3	ส่วนประกอบของกรดอะมิโน	ขาด	จะเกิดอาการเหลืองที่ใบอ่อนก่อนแล้วจะกระจายไปทั่วทั้งต้น; อาการจะคล้ายกับการขาดไนโตรเจน แต่จะเกิดกับส่วนที่เติบโตใหม่ก่อน
				เกิน	ใบร่วงก่อนเวลา
เหล็ก	Fe	0.2	ทำหน้าที่ในการสร้างคลอโรฟิลล์	ขาด	อาการเกิดจุดเหลืองหรือขาวตามเส้นใบของใบอ่อน
				เกิน	ใบเป็นสีน้ำตาล หรือ เป็นจุดสีน้ำตาลขึ้น
โบรอน	B	0.2	ส่วนประกอบของผนังเซลล์	ขาด	ยอดตาย; ใบผิดรูปร่างและมีรอยสีด่าง
				เกิน	ปลายใบจะเหลืองและอาจมีอาการตายเฉพาะส่วนตามมา; ใบไหม้และร่วง
แมงกานีส	Mn	0.1	ทำหน้าที่กระตุ้นเอนไซม์	ขาด	ใบแก่จะมีวงด่างสีเหลืองหรือขาวขึ้น และ อาจมีจุดสีน้ำตาลขึ้นอยู่ในวงด่างด้วย
				เกิน	ใบอ่อนจะเหลืองระหว่างเส้นใบ; ใบจะมีขนาดเล็กกว่าปกติ
สังกะสี	Zn	0.03	ทำหน้าที่กระตุ้นเอนไซม์	ขาด	อาการเหลืองระหว่างเส้นใบในใบอ่อน; ใบมีขนาดเล็กกว่าปกติ
				เกิน	พืชที่ได้รับสังกะสีในปริมาณมากเกินไป อาจเกิดอาการเหล็กได้

หมายเหตุ ปริมาณในพืช แสดงเป็น เปอร์เซนต์เปรียบเทียบกับปริมาณไนโตรเจนในพืชที่ปรากฏในหน่อแห้ง และ ปริมาณสารอาหารในพืช อาจเปลี่ยนแปลงตามชนิดของพืช

เรื่องที่เกี่ยวข้อง

• ปุ๋ย
• มหาสารอาหาร
• จุลสารอาหาร

แหล่งข้อมูลอื่น

• Guide to Symptoms of Plant Nutrient Deficiencies, PUBLICATION AZ1106, University of Arizona, May 1999

อ้างอิง

1. Emanuel Epstein, Mineral Nutrition of Plants: Principles and Perspectives, 1972.
2. http://aesl.ces.uga.edu/publications/plant/Nutrient.htm 2010-02-19 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน Retrieved Jan. 2010
3. Norman P.A. Huner and William Hopkins, Introduction to Plant Physiology 4th Edition, John Wiley & Sons, Inc., 2009, isbn=978-0-470-24766-2, Chapters 3 & 4
4. Essential Plant Nutrients, Peter Motavalli, Thomas Marier, Frank Cruz and James McConnell, University of Guam, http://www.cartage.org.lb/en/themes/Sciences/BotanicalSciences/PlantHormones/EssentialPlant/EssentialPlant.htm 2010-11-19 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน, retrieved at Dec 5, 2010
5. Pages 68 and 69 Taiz and Zeiger Plant Physiology 3rd Edition 2002 ISBN 0-87893-823-0
6. Allen V. Barker and D. J. Pilbeam, Handbook of plant nutrition, 2007, CRC Press, isbn 9780824759049