Výživa rostlin je proces přijímání souhrnu látek potřebných pro zdravý vývoj rostliny ve formě rostlinou přijatelné. Mezi tyto látky a fyzikální faktory lze řadit i světlo a teplo, ale především jsou tím míněny chemické sloučeniny, které rostlina přijímá z okolního prostředí, obvykle hlavně z půdy.
Většina rostlin jsou fotoautotrofní organismy, které se udržují při životě příjmem světla, oxidu uhličitého, vody a výživných látek. Z látek, které přijímají, rostliny vytváří fotosyntetickou asimilací organické látky. Důležitým předpokladem pro tento proces je světlo (většinou sluneční záření) a zelené barvivo (chlorofyl), které pohlcuje světlo a přeměňuje v chloroplastech světelnou energii na chemickou.Campbell/Reece 2006, str. 195 Přežití všech rostlinných organismů závisí na vyváženém příjmu a výdeji vody buňkou. Rostlinné a jiné buňky, které mají pružné buněčné stěny, regulují přebytek vody zpětným tlakem (turgor) a při nedostatku vody se plazmatická membrána od buněčné stěny odtahuje, což se navenek projevuje sesycháním až odumřením (plazmolýza).Campbell/Reece 2006, str. 153 Asi 95 % hmotnosti sušiny rostlin tvoří organické látky a jenom 5 % je tvořeno látkami anorganickými.
Výživné látky náhled|Nedostatek dusíku způsobuje červené zbarvení listů květáku Rostliny nezbytně potřebují k růstu devět makrobiogenních a minimálně osm mikrobiogenních prvků. Nedostatek uvedených živin způsobuje poruchy růstu, zbarvení a úhyn. Takové projevy byly ve 20. století nazývány fyziologické choroby rostlin, avšak od 21. století jsou často nazývány fyziologická poškození rostlin. Nadbytek živin však způsobuje poškození rostlin rovněž.
Makrobiogenní prvky a formy, ve kterých jsou často přijímány, jsou: uhlík (CO2) voda (H2O) kyslík (O2) dusík (NO3− a NH4+) síra (SO42−) fosfor (H2PO4− a HPO42−) draslík (K+) vápník (Ca2+) hořčík (Mg2+)
Mezi osm základních mikroelementů patří: chlor (Cl−) železo (Fe3+ a Fe2+) bor (H2BO3−) mangan (Mn2+) zinek (Zn2+) měď (Cu+ a Cu2+) molybden (MoO42−) kobalt (Co2+)
Mikroelementy fungují především jako kofaktory pro enzymy a rostliny je vyžadují jenom ve velmi malém množství. Přesto může jejich nedostatek způsobit v porostech rostlin velké škody. Například nedostatek železa způsobuje žloutnutí listů, což může rostlinu natolik oslabit, že přestane i růst a zahyne. Nadbytek může působit podobné škody.
Úloha půdy Struktura a chemické složení půdy jsou vedle biogeografické polohy a podnebí hlavními faktory, které určují, jestli se rostliny v daných podmínkách adaptují na minerálové složení a půdní typ, ať už se jedná o přírodní ekosystém či zemědělskou oblast. Na rozhraní půda–rostlina se odehrávají biochemické procesy, které podmiňují zachování mnoha ekosystémů na Zemi. V půdě se nachází částice různých velikostí, které vznikly rozdrobňováním matečné horniny a spolu s těmito částečkami tvoří půdní humus. Humus zabraňuje slepování jílovitých částic a je zodpovědný za drolivou strukturu půdy, díky které je v půdě zadržována voda a zároveň umožňuje kořenům rostlin přístup ke kyslíku díky zvýšení poréznosti půdy. Humus je rovněž rezervoárem minerálních látek, které postupně pronikají do půdy, zatímco mikroorganismy rozkládají organickou hmotu.
Kationtová výměna Rozpouštěním půdních minerálů vznikají ionty, z nichž mnoho, zejména ty s pozitivním nábojem (kationty), např. draslík, vápník a hořčík, je poutáno k negativně nabitým částicím půdy pomocí elektrostatických sil. Proto k tomu, aby kořeny rostlin mohly absorbovat výživné látky, musí dojít k jejich uvolnění z vazby na částice, čímž se stanou pro rostlinu lépe dostupné. Kationty se stávají pro rostliny dostupnými v okamžiku, kdy jsou ve vazbě na jílové částice nahrazeny půdními vodíkovými ionty (H+). Tato kationtová výměna je stimulována kořenovými vlásky, které vylučují H+ do půdního roztoku. Právě z tohoto důvodu je péče o půdní strukturu velmi důležitá. Záporně nabité anorganické látky (anionty), jako např. dusičnany (NO3−), fosforečnany (PO4−) a sírany (SO42−), mají tendenci k odplavování, protože se neváží na částice půdy příliš pevně a rostliny pak trpí jejich nedostatkem.Campbell/Reece 2006, str. 770–772
Symbióza a parazitismus Kořeny rostlin jsou součástí rozsáhlých podzemních společenstev, jako jsou například určité druhy hub a bakterií. Během dlouhého evolučního vývoje vznikl mezi kořeny rostlin a těmito organismy úzký symbiotický vztah, jehož výsledkem je usnadnění získávání živin, z něhož těží obě strany. Dvěma nejdůležitějšími příklady symbiózy mezi rostlinami a jinými organismy jsou biologická fixace dusíku bakteriemi v hlízkách rostlin z čeledi bobovitých a symbiotické seskupení hub a rostlinných kořínků (mykorhiza).
Adaptační mechanismy pro zlepšení výživy rostlin jsou ale i takové, které mohou případnému hostiteli i škodit. Nazýváme je rostlinným parazitismem nebo rostlinným predátorstvím. Parazitické rostliny získávají živiny napojením na hostitelova vodivá pletiva, nebo nepřímo přes houbová vlákna mykorhizy, a masožravé rostliny doplňují svou potřebu na minerální výživu vstřebáváním těl živočichů. Existuje ale i mnoho přechodných forem, jako například poloparazitismus jmelí, které je zelené, a tedy schopné fotosyntézy, ale odčerpává mízu hostitelského stromu pomocí střebadel (haustorií) a doplňuje tím svoji výživu.Campbell/Reece 2006, str. 775–781
Biogenní prvky
Uhlík Může být dodáván ve formě hnojení oxidem uhličitým. V praxi je toto prováděno výhradně v uzavřených prostorech, obvykle jde o skleníky. Takovou výživou je dosaženo zvýšení transpirace a množství chlorofylu. K poruchám z nedostatku oxidu uhličitého v praxi obvykle nedochází.
Vodík a kyslík Je dodáván ve formě zálivky. Voda je nosič živin a vodík i kyslík se přímo účastní základních chemických procesů v rostlině. Nedostatek kyslíku a vodíku se v praxi obvykle poruchou neprojevuje, obvykle se projevuje nedostatek vody.
Dusík Dusík je biogenní prvek, který se vyskytuje ve významných organických sloučeninách a ve všech živých organismech. Rostliny ho přijímají kvůli svému růstu a nevylučují ho. Sloučeniny dusíku jsou obsaženy v půdě a mohou být dodávány ve formě hnojiva. Nedostatek i nadbytek se projevuje poruchami. Dusík je součástí aminokyselin, amidů, bílkovin (např. enzymů), pyrimidinových a purinových bází (tedy součást nukleových kyselin), chlorofylu a dalších biologicky aktivních látek. V rostlinách se jeho obsah pohybuje ve značném rozmezí v závislosti na druhu orgánu a stáří rostliny. V počátečních fázích vývoje je obsah dusíku v rostlině a spotřeba dusíku rostlinou vysoká. S klesající tvorbou biomasy potřeba příjmu dusíku klesá.web2.mendelu.cz, biogenní prvky Rostliny, které byly hnojeny nadbytkem hnojiv s obsahem dusíku, lze poznat podle dužnatých tkání křehkých dužnatých orgánů a velkých, sytě zelených listů. Takové rostliny se snadno poškodí a také více trpí chorobami a škůdci.
Některé rostliny specificky preferují nadbytek dusíku (kopřiva dvoudomá), většina rostlin snáší nadbytek dusíku, ale ve svém důsledku takový stav vede k chorobám, potlačuje vývoj květů a preferuje růst a na stanovišti jsou rostliny méně náročné vytlačovány na dusík náročnějšími druhy.
Formy příjmu dusíku rostlinou Rostlina přijímá dusík především ze dvou forem, a to jako ionty NO3− a NH4+. Obě formy jsou mobilní, dobře metabolicky využitelné, ale mají značně rozdílný význam, úměrný rozdílům oxidace obou iontových forem. Kromě toho mohou rostliny v omezené míře přijímat i některé dusíkaté organické látky, např. močovinu, aminokyseliny aj. Některé rostliny v symbióze s bakteriemi mohou využívat vzdušný dusík (N2) díky procesu tzv. biologické fixace dusíku, jedná se například o hlízkové bakterie a bobovité rostliny, aktinobakterie žijící v symbiotickém vztahu s řadou rostlin (olše, rakytník…) nebo cyanobakterie (sinice) a některé rostliny (jako je vodní kapradina azolla). Riziko nedostatku dusíku u těchto rostlin je tedy menší a některé rostliny se dokonce využívají jako „přírodní hnojivo“, běžně se jedná o rostliny z čeledi bobovité a v Číně je od 11. století takto používána azolla pro hnojení rýže. Některé rostliny (masožravé) doplňují nedostatek dusíku příjmem živin z usmrcených živočichů.
Nedostatek dusíku
Nedostatek dusíku u rostlin je vážnou fyziologickou poruchou, poruchou výživy. Projevuje se slabým růstem rostlin, rostliny jsou malé. Nedostatek dusíku se projevuje nejdříve u starších listů, dusík rostlina transportuje přednostně do růstových orgánů. Mladé listy jsou proto ještě zelené, ale starší jsou zjevně poškozeny. Nedostatek dusíku v rostlině může nastat vlivem nevhodných půdních poměrů a jeho příjem rostlinou může být výrazně omezen vlivem antagonostických prvků nebo celkově nedostatkem výživy.agrokrom.cz
Síra Síra patří mezi makrobiogenní prvky ve výživě rostlin. Rostliny mají relativně vysoké požadavky na síru. Je obsažena v půdě a je dodávána ve formě hnojiva (síran draselný, síran amonný).
Rostliny přijímají síru z půdy ve vodném roztoku jako síranový anion SO42− symportem se třemi protony H+. Tyto protony musí být poté zase vyčerpány protonovými ATPázami ven z buňky za investice ATP, aby se udržela jejich optimální koncentrace v buňce. Příjem síry je pro rostlinu energeticky náročný. Síra je po rostlině transportována buď ve formě SO42−, nebo jako redukovaný (pro redukci je třeba ATP a redukovaný feredoxin) sulfid S2−, nebo vázaná v aminokyselinách či sulfolipidech.
Nedostatek síry se projevuje poruchami. Poškození rostlin vlivem přebytku síry v podmínkách ČR nebylo pozorováno. Časté ovšem bývaly poškození oxidem siřičitým jako průmyslovým znečištěním. Nedostatek síry se vyskytuje v písčitých půdách, neobsahují-li dostatek sádry.
Nedostatek síry
Pokud poklesne obsah síry pod její kritickou hladinu, neprojeví se obvykle symptomy deficience přímo na rostlinách, ale klesá biosyntéza proteinů a v rostlinách se hromadí větší množství volných aminokyselin. Celkově dochází k inhibici metabolických procesů. Projevuje se celkovou chlorózou a pomalým růstem. Zvláště výrazný je nedostatek síry u jetele a cibulovin.
Fosfor Rostliny fosfor přijímají v podobě aniontů H2PO4− a HPO42−. Fosfor se nachází v rostlinách jako složka nukleových kyselin, fosfolipidů, koenzymů NAD a NADP a adenozintrifosfátu (ATP). Vzhledem ke svému zápornému náboji (uvnitř buňky je záporný náboj) a vysoké vnitrobuněčné koncentraci je jeho příjem energeticky velmi náročný, přijímá se neustále a vysokoafinními transportéry. Při příjmu pomáhá mykorhiza. V rostlině se vyskytuje volný (jako fosfátový aniont H2PO4−) i vázaný. Volný může být skladován ve vakuole.
Fosfolipidy spolu s bílkovinami tvoří důležitou složkou buněčných membrán. Fosfor se koncentruje zejména v meristematických zónách rostlin, kde je využíván pro syntézu nukleových kyselin. Při nedostatku fosforu se jaderné dělení zpomalí nebo zastaví a omezuje se tvorba plodů.
Kyselina fosforečná je především nezbytná pro tvorbu nukleových kyselin, lecitinu a proteinů. Fosfor je jako složka DNA nejdůležitější součástí jádra a plastidů. Všude tam, kde je kyselina fosforečná přeměněna na své nerozpustné sloučeniny, se pohybuje v rostlině difúzí. Zárodky plodů se mohou vyvíjet pouze tehdy, je-li v nezbytném množství přítomen fosfor nutný pro replikaci buněčné DNA a následné buněčné dělení, při kterém vznikají nové buňky.
Požadavky běžných polních plodin na fosfor jsou značné, pšenice například využije z 1 ha půdy asi 26,5 kg této kyseliny. Lesní plodiny vyžadují mnohem méně fosforu. Je však zřejmý silný vliv hnojení fosfáty na výnos.
Dřívější tvrzení, že kyselina fosforečná v řasách může být nahrazena kyselinou trihydrogenarseničnou, je považováno za absurdní a navíc Molisch prokázal, že je nemožné.
Nedostatek fosforu u rostlin