AGROCHIMIAAGROCHIMIA Agrochimia este ştiinţa care se ocupă cu menţinerea şi sporirea stării de fertilitate a solului, în scopul obţinerii unor recolte înalte din punct de vedere calitativ şi cantitativ şi care are ca mijloace de intervenţie îngrăşămintele şi amendamentele. Agrochimia ţine cont de sistemul : sol – plantă – microorganisme. Ea analizează chimic: solul, planta, îngrăşămintele, amendamentele.

Fertilizarea în raport cu cerinţele plantelor

Plantele sunt organisme autotrofe, care îşi produc singure substanţele necesare creşterii şi dezvoltării din compuşi minerali, prin FOTOSINTEZĂ.

Pentru aceasta, plantele au nevoie de factori de vegetaţie.

FACTORII DE VEGETAŢIEFACTORII DE VEGETAŢIE sunt: sunt:

FACTORII CLIMATICI: energia luminoasă, energia calorică;FACTORII NUTRITIVI: apa, aerul, elem.nutritive.Rolul apei:- asigură aprovizionarea cu elemente nutritive şi schimburile vitale din plantă;- este principala sursă de hidrogen;-asigură echilibrul termic şi mecanic.

Rolul aerului: este o sursă de bioxid de carbon; este mediu de respiraţie legat de

metabolismul plantei. Nutriţia e dată de ionii minerali:

NO3-, NH4

+, PO43-, SO4

2-, K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Mn2+, Cu2+, Zn2+, etc. Ea se realizează şi prin aplicarea îngrăşămintelor, cu ajutorul lucrărilor agrotehnice şi a irigaţiilor.

Plantele au nevoie pentru creştere şi dezvoltare de mineralele din sol sau de elemente care provin din mineralizarea substanţei organice intrate în putrefacţie.

Adaptabilitatea Adaptabilitatea este proprietatea plantelor de a este proprietatea plantelor de a se adapta la un mod de viaţă specific. se adapta la un mod de viaţă specific.

S-au realizat soiuri şi hibrizi care au înscrişi în S-au realizat soiuri şi hibrizi care au înscrişi în codul lor genetic:codul lor genetic:

- - anumite caracteristici ale soluluianumite caracteristici ale solului ( (pH, textură, pH, textură, conţinut de materie organicăconţinut de materie organică, etc.); şi , etc.); şi

- - caracteristici ale climeicaracteristici ale climei ( (temperatură, lumină, temperatură, lumină, umiditate, altitudine, latitudineumiditate, altitudine, latitudine, etc.), etc.)

Absorbţia elementelor nutritive de către Absorbţia elementelor nutritive de către planteplante

Absorbţia (asimilaţia) elementelor Absorbţia (asimilaţia) elementelor nutritive de către plantenutritive de către plante este realizată de este realizată de organele specializate ale ei: organele specializate ale ei: rădăcina rădăcina şi şi frunza.frunza.

Rădăcina Rădăcina conţine peri absorbanţi conţine peri absorbanţi situaţi în vârful ei, care au o lungime de situaţi în vârful ei, care au o lungime de ordinul mm-lor şi grosimea de ordinul µmordinul mm-lor şi grosimea de ordinul µm22 şi au o permeabilitate mare faţă de apă.şi au o permeabilitate mare faţă de apă.

Apa şi substanţele minerale din Apa şi substanţele minerale din soluţia solului străbat ţesuturile rădăcinii, soluţia solului străbat ţesuturile rădăcinii, pentru a ajunge la vasele lemnoase, prin pentru a ajunge la vasele lemnoase, prin care sunt transportate prin care sunt transportate prin frunze.frunze.

Factorii care influenţează fenomenul de Factorii care influenţează fenomenul de absorbţieabsorbţie sunt: sunt:

1.1.concentraţia ionilor în faza lichidăconcentraţia ionilor în faza lichidă;;2.2.coeficientul de transpiraţiecoeficientul de transpiraţie;;3.3. ritmul de înnoire în sol a elementelor ritmul de înnoire în sol a elementelor

nutritive sau îngrăşămintelor;nutritive sau îngrăşămintelor;4.4.capacitatea de tamponare a solului capacitatea de tamponare a solului

pentru diferiţi ioni;pentru diferiţi ioni;5.5.potenţialul fotosintetic, luminozitatea, potenţialul fotosintetic, luminozitatea,

valenţa ionilorvalenţa ionilor (cei cu valenţă mai mică (cei cu valenţă mai mică sunt transportaţi mai uşor), sunt transportaţi mai uşor), vârsta vârsta planteiplantei (rădăcinile plantei tinere absorb (rădăcinile plantei tinere absorb cu o putere mai mare), cu o putere mai mare), umiditatea umiditatea soluluisolului (la 75-80% capacitate de câmp (la 75-80% capacitate de câmp pentru apă absorbţia este optimă), pentru apă absorbţia este optimă), temperatura soluluitemperatura solului (cea optimă este de (cea optimă este de 20-35oC).20-35oC).

Absorbţia Absorbţia este un fenomen complex, care se este un fenomen complex, care se poate realiza în mod:poate realiza în mod:

1.1. pasiv pasiv - - de la o concentraţie mai ridicată spre una de la o concentraţie mai ridicată spre una mai scăzutămai scăzută;;

2.2. activactiv – – prin pătrunderea elementelor nutritive cu prin pătrunderea elementelor nutritive cu consum de energie rezultată din procesele consum de energie rezultată din procesele metabolice.metabolice.

Desorbţia (dezasimilaţia)Desorbţia (dezasimilaţia) elementelor nutritive elementelor nutritive coexistă cu absorbţia şi este un fenomen nedorit. coexistă cu absorbţia şi este un fenomen nedorit. El poate avea loc datorită prezenţei în soluţia El poate avea loc datorită prezenţei în soluţia solului a unei cantităţi ridicate de elemente solului a unei cantităţi ridicate de elemente nutritive, sau datorită influenţei unor factori nutritive, sau datorită influenţei unor factori climatici în condiţii de stres.climatici în condiţii de stres.

Plantele conţin în jur de Plantele conţin în jur de 60 elemente 60 elemente chimicechimice ( (macro-, micro- elemente, elemente macro-, micro- elemente, elemente esenţiale sau neesenţialeesenţiale sau neesenţiale).).

Compoziţia chimică a plantelorCompoziţia chimică a plantelor Cunoaşterea compoziţiei chimice a plantelor, precum Cunoaşterea compoziţiei chimice a plantelor, precum

şi dinamica acumulării elementelor nutritive e foarte şi dinamica acumulării elementelor nutritive e foarte importantă.importantă.

În agrochimie, în funcţie de aceste date se În agrochimie, în funcţie de aceste date se stabileşte necesarul de consum nutritiv şi fertilizant al stabileşte necesarul de consum nutritiv şi fertilizant al plantelor în principalii nutrienţi.plantelor în principalii nutrienţi.

Plantele superioare îşi asigură hrana din mediul Plantele superioare îşi asigură hrana din mediul lor de viaţă. Ele conţin 5-95% apă şi 5-25% substanţă lor de viaţă. Ele conţin 5-95% apă şi 5-25% substanţă uscată.uscată.

Conţinutul în apă al plantelor variază foarte mult. Conţinutul în apă al plantelor variază foarte mult. Noaptea şi dimineaţa, plantele conţin mai multă apăNoaptea şi dimineaţa, plantele conţin mai multă apă decât decât ziua, când ele transpiră mai mult.ziua, când ele transpiră mai mult.

Plantele Plantele tinere au 80-95% apătinere au 80-95% apă, iar cele , iar cele mature 5-mature 5-25%.25%. Cerealele conţin 12-14% apăCerealele conţin 12-14% apă, , seminţele plantelor seminţele plantelor oleaginoase 5-8% apăoleaginoase 5-8% apă, , rădăcinoasele, nutreţurile verzi, rădăcinoasele, nutreţurile verzi, fructele 81-95% apă.fructele 81-95% apă.

Substanţa uscată este cea care rezultă după Substanţa uscată este cea care rezultă după eliminarea apei la etuvă la 102-105oCeliminarea apei la etuvă la 102-105oC şi este alcătuită şi este alcătuită din din compuşi organicicompuşi organici şişi mineraliminerali..

Compuşii organiciCompuşii organici conţinuţi în substanţa conţinuţi în substanţa uscată:uscată:

substanţe organice fără azotsubstanţe organice fără azot: : - - glucideglucide (glucoză, fructoză, zaharoză, amidon, (glucoză, fructoză, zaharoză, amidon,

celuloză); celuloză); - - lipidelipide (gliceride, fosfatide); (gliceride, fosfatide); - - acizi graşiacizi graşi (oleic, palmitic, stearic); (oleic, palmitic, stearic); - - substanţe pectice*, lignine**, acizi organicisubstanţe pectice*, lignine**, acizi organici: acetic, : acetic,

oxalic, lactic, malic, tartric, citric, succinic;oxalic, lactic, malic, tartric, citric, succinic;**pectina pectina = o polizaharidă care se găseşte în ţesuturile vegetale, = o polizaharidă care se găseşte în ţesuturile vegetale,

mai ales în fructe şi ţesuturi tinere;mai ales în fructe şi ţesuturi tinere;****lignina lignina = = constituent al lemnului şi reprezintă peste 30% din constituent al lemnului şi reprezintă peste 30% din

masa lui; ea însoţeşte celuloza în celulele plantelor şi formează masa lui; ea însoţeşte celuloza în celulele plantelor şi formează cu ea un amestec greu de desfăcut;cu ea un amestec greu de desfăcut;

substanţe organice cu azotsubstanţe organice cu azot: : proteine simple proteine simple (alcătuite numai din (alcătuite numai din

aminoacizi) şiaminoacizi) şi proteine complexeproteine complexe (lipoproteide, (lipoproteide,

glicoproteide, etc.);glicoproteide, etc.); pigmenţi pigmenţi (clorofila),(clorofila), enzime, vitamine şi enzime, vitamine şi

substanţe de creşteresubstanţe de creştere (vit. A, B1, B2, (vit. A, B1, B2, B3(PP),B6, C, D, H).B3(PP),B6, C, D, H).

Compuşii mineraliCompuşii minerali din substanţa uscată cuprind: din substanţa uscată cuprind:

săruri anorganicesăruri anorganice: nitraţi, nitriţi, fosfaţi, cloruri, sulfaţi, : nitraţi, nitriţi, fosfaţi, cloruri, sulfaţi, silicaţi***, etc.silicaţi***, etc.

ioni liberiioni liberi: K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Cl-, etc.: K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Cl-, etc.

***silicaţii***silicaţii = compuşi oxigenaţi ai Si cu diferite metale; se = compuşi oxigenaţi ai Si cu diferite metale; se obţin din reacţia SiO2 cu oxizi metalici;obţin din reacţia SiO2 cu oxizi metalici;

Pentru Pentru nutriţia şi fertilizarea plantelornutriţia şi fertilizarea plantelor este esenţial este esenţial faptul că faptul că substanţele organice pe care le sintetizează substanţele organice pe care le sintetizează culturile agricole şi horticole se formează din elemente culturile agricole şi horticole se formează din elemente organogeneorganogene: : C, H, O, N, P, SC, H, O, N, P, S prin procese complexe de prin procese complexe de asimilare şi sinteză la care participă şi alte elemente asimilare şi sinteză la care participă şi alte elemente chimice: chimice: K, Mg, Ca, B, Fe, Mn, Cu, Zn, Mo, Co, etc.K, Mg, Ca, B, Fe, Mn, Cu, Zn, Mo, Co, etc. într-un context energetic oferit de într-un context energetic oferit de fotosintezăfotosinteză..

Clasificarea elementelor chimice implicate în Clasificarea elementelor chimice implicate în nutriţia plantelor se face în agrochimie după mai nutriţia plantelor se face în agrochimie după mai multe criterii:multe criterii:

1) 1) după relevanţa lor în optimizarea agrochimică după relevanţa lor în optimizarea agrochimică a sistemului sol-plantăa sistemului sol-plantă şi necesitatea intervenţiilor şi necesitatea intervenţiilor prin îngrăşăminte şi amendamente:prin îngrăşăminte şi amendamente:

- - elemente cu rol fiziologicelemente cu rol fiziologic: C, H, O;: C, H, O;

- - elemente cu rol agrochimicelemente cu rol agrochimic: N, P, K, S, Ca, Mg, : N, P, K, S, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo. Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo. Ele au rol plastic şi Ele au rol plastic şi enzimaticenzimatic (furnizează materialul necesar (furnizează materialul necesar proceselor de sinteză).proceselor de sinteză).

2) 2) după criteriul cantitativ, al concentraţiei după criteriul cantitativ, al concentraţiei în care se în care se află în plante:află în plante:

- - macroelementemacroelemente - - cu efect plastic în ţesuturicu efect plastic în ţesuturi;; (c > (c > 10-2%);10-2%); conţinutul de macroelemente din plante se conţinutul de macroelemente din plante se exprimă în procente element – sau oxid – raportat la exprimă în procente element – sau oxid – raportat la substanţa uscată şi mai rar la materialul vegetal substanţa uscată şi mai rar la materialul vegetal proaspăt: proaspăt: C (45%); O(42%); H(6,5%);C (45%); O(42%); H(6,5%); N (O,2-6%); P N (O,2-6%); P (0,2-1,7%); K (0,4-6%) – Macroelemente primare(0,2-1,7%); K (0,4-6%) – Macroelemente primare

S (0,02-1,3%); Ca (0,01-7%); Mg (0,1-0,9%) - Macroel. S (0,02-1,3%); Ca (0,01-7%); Mg (0,1-0,9%) - Macroel. secundaresecundare

- - microelementemicroelemente, , cu concentraţii în plante ce nu cu concentraţii în plante ce nu depăşesc 0,01% din substanţa uscată; ele au efecte depăşesc 0,01% din substanţa uscată; ele au efecte enzimatice şi catalitice în metabolismul vegetal:enzimatice şi catalitice în metabolismul vegetal: Fe, Mn, Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo.Cu, Zn, B, Mo.

- - ultramicroelementeultramicroelemente, , cu concentraţii cuprinse între cu concentraţii cuprinse între 10-6 şi 10-12%.10-6 şi 10-12%. Aici sAici suntunt inclu inclusese mai ales elementele mai ales elementele radioactive, care în doze foarte mici stimulează creşterea radioactive, care în doze foarte mici stimulează creşterea şi dezvoltarea plantelor.şi dezvoltarea plantelor.

3) 3) după rolul şi importanţa lor în procesele după rolul şi importanţa lor în procesele metabolice,metabolice, există: există:

- - elemente esenţialeelemente esenţiale, , care sunt implicate direct în care sunt implicate direct în nutriţienutriţie ( sunt indispensabile creşterii plantelor ( sunt indispensabile creşterii plantelor (16): (16): C, O, H, N, P, K, S, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo, C, O, H, N, P, K, S, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo, Cl;Cl;

- - elemente neesenţialeelemente neesenţiale:: Pb, Na, Si, Br, I, Se, Sr, Pb, Na, Si, Br, I, Se, Sr, Li, etc.Li, etc.

4) 4) după rolul lor biochimic şi fiziologic îndeplinit în după rolul lor biochimic şi fiziologic îndeplinit în plante plante C, H, O, N, SC, H, O, N, S ssunt constituenţii principali ai materiei unt constituenţii principali ai materiei organice; ei sunt implicaţi în fotosinteză, circulaţia organice; ei sunt implicaţi în fotosinteză, circulaţia apei, creştere, dezvoltare, formează grupe apei, creştere, dezvoltare, formează grupe purtătoare de energie.purtătoare de energie.

Rolul elementelor nutritive în viaţa Rolul elementelor nutritive în viaţa

plantelorplantelor N, P, K sunt macroelemente plastice, pentru că intră în N, P, K sunt macroelemente plastice, pentru că intră în

compoziţia substanţelor din care este alcătuit organismul compoziţia substanţelor din care este alcătuit organismul plantelor.plantelor.

AZOTUL (N)AZOTUL (N) are rol plastic, fiind implicat în compoziţia chimică a unor are rol plastic, fiind implicat în compoziţia chimică a unor

aminoacizi, proteine, acizi, enzime, vitamine, clorofilă, etc;aminoacizi, proteine, acizi, enzime, vitamine, clorofilă, etc; are rol esenţial în diviziunea şi înmulţirea celulelor, în are rol esenţial în diviziunea şi înmulţirea celulelor, în

creştereacreşterea şi şi mărimea recoltelormărimea recoltelor;; „„fără azot nu există viaţă” (Caramete, 1997)fără azot nu există viaţă” (Caramete, 1997)

FOSFORUL (P)FOSFORUL (P) este prezent în compoziţia acizilor nucleici (ADN, ARN), este prezent în compoziţia acizilor nucleici (ADN, ARN),

transmiţând informaţia genetică;transmiţând informaţia genetică; favorizează creşterea echilibrată a plantelor şi rezistenţa favorizează creşterea echilibrată a plantelor şi rezistenţa

acestora la condiţii nefavorabile de creştere;acestora la condiţii nefavorabile de creştere; determină determină calitatea recoltelor.calitatea recoltelor.

POTASIUL (K)POTASIUL (K) este cel mai important cation din viaţa plantelor;este cel mai important cation din viaţa plantelor; se găseşte numai în stare ionică în plante, fiind foarte se găseşte numai în stare ionică în plante, fiind foarte

mobil;mobil; are rol catalitic în metabolismul plantelor;are rol catalitic în metabolismul plantelor; influenţează influenţează calitateacalitatea şi şi cantitatea recoltelor.cantitatea recoltelor. măreşte rezistenţa culturilor la factorii nefavorabili măreşte rezistenţa culturilor la factorii nefavorabili

(boli, ger, etc.)(boli, ger, etc.)

SULFUL (S)SULFUL (S) are roluri plastice asemănătoare azotului (intră în are roluri plastice asemănătoare azotului (intră în

compoziţia aminoacizilor esenţiali şi ai proteinelor);compoziţia aminoacizilor esenţiali şi ai proteinelor); activează enzime şi influenţează activează enzime şi influenţează calitatea producţiilor;calitatea producţiilor;

CALCIUL (Ca)CALCIUL (Ca) are rol în creşterea pereţilor celulari;are rol în creşterea pereţilor celulari; asigură echilibrul acido-bazic al celulelor;asigură echilibrul acido-bazic al celulelor; favorizează formarea, maturatea şi păstrarea favorizează formarea, maturatea şi păstrarea

fructelor.fructelor.

MAGNEZIUL (Mg)MAGNEZIUL (Mg) este atomul central al moleculei de clorofilă, fiind este atomul central al moleculei de clorofilă, fiind

esenţial în fotosinteză;esenţial în fotosinteză; favorizează absorbţia fosforului, sinteza favorizează absorbţia fosforului, sinteza

proteinelor şi a glucidelor;proteinelor şi a glucidelor; asigură şi el echilibrul acido-bazic al celulelor.asigură şi el echilibrul acido-bazic al celulelor.

FIERUL (Fe)FIERUL (Fe) favorizează sinteza clorofilei;favorizează sinteza clorofilei; este implicat în fixarea mai productivă a azotului este implicat în fixarea mai productivă a azotului

atmosferic.atmosferic.

MANGANUL (Mn)MANGANUL (Mn) activează multe enzime;activează multe enzime; este implicat în sinteza proteinelor şi lipidelor;este implicat în sinteza proteinelor şi lipidelor; are rol major în fotosinteză.are rol major în fotosinteză.

CUPRUL (Cu)CUPRUL (Cu) favorizează sinteza glucidelor;favorizează sinteza glucidelor; stimulează procesul de reproducere la plante;stimulează procesul de reproducere la plante; are rol important în dezvoltarea frunzelorare rol important în dezvoltarea frunzelor..

Starea de aprovizionare a plantelor Starea de aprovizionare a plantelor cu elemente nutritivecu elemente nutritive

PREVOST şi OLLANGNIER au reprezentat grafic PREVOST şi OLLANGNIER au reprezentat grafic curba nutriţiei plantelor şi au delimitat stările de curba nutriţiei plantelor şi au delimitat stările de

aprovizionare ale acestora cu elemente nutritiveaprovizionare ale acestora cu elemente nutritive:: nivel criticnivel critic

insuficienţa abundenţăinsuficienţa abundenţă Creşterea Creşterea carenţacarenţa excesexces plantelorplantelor

toxicitatetoxicitate sau recoltasau recolta 33 44 obţinutăobţinută 2 2 5 5

concentraţia în ţesuturi a elementelor nutritive

11 66

Carenţa (0-1) – Carenţa (0-1) – indică creşterea plantei, deşi indică creşterea plantei, deşi concentraţia în elementul nutritiv descreşte în concentraţia în elementul nutritiv descreşte în ţesuturi.ţesuturi.

Datorită scăderii concentraţiei Datorită scăderii concentraţiei elementului, apar efecte vizibile: pete, necroze, elementului, apar efecte vizibile: pete, necroze, scăderea în înălţime a plantelor.scăderea în înălţime a plantelor.

Insuficienţa (carenţă ascunsă) (1-2) – Insuficienţa (carenţă ascunsă) (1-2) – este este cauzată de o aprovizionare nesatisfăcătoare a cauzată de o aprovizionare nesatisfăcătoare a plantei cu unul sau mai multe elemente plantei cu unul sau mai multe elemente nutritive.nutritive.

Nu există simptome exterioare, deşi au loc Nu există simptome exterioare, deşi au loc perturbări biochimice şi fiziologice (reversibile) perturbări biochimice şi fiziologice (reversibile) care afectează calitatea şi cantitatea recoltelor.care afectează calitatea şi cantitatea recoltelor.

Insuficienţa se poate dovedi prin analiza Insuficienţa se poate dovedi prin analiza chimică a plantei sau a unor organe vegetative, chimică a plantei sau a unor organe vegetative, iar iar fertilizările în acest stadiu sunt cele mai fertilizările în acest stadiu sunt cele mai eficiente.eficiente.

Starea normală (2-3) Starea normală (2-3) este similară este similară cu o concentraţie corespunzătoare în cu o concentraţie corespunzătoare în elementul nutritiv şi obţinerea unei elementul nutritiv şi obţinerea unei recolte mari.recolte mari.

Nivelul critic (3) Nivelul critic (3) reprezintă reprezintă optimul în aprovizionarea cu elemente optimul în aprovizionarea cu elemente nutritive şi reprezintă maximul de nutritive şi reprezintă maximul de recoltă.recoltă.

Abundenţa (3-4) – Abundenţa (3-4) – se se caracterizeazăcaracterizează prin creşterea prin creşterea concentraţiei în elementul respectiv, dar concentraţiei în elementul respectiv, dar care nu este urmată de sporuri de care nu este urmată de sporuri de recoltă.recoltă.

Excesul (4-5) Excesul (4-5) – în care creşterea – în care creşterea exagerată a elementelor nutritive exagerată a elementelor nutritive din plantă duce la scăderea recoltei.din plantă duce la scăderea recoltei.

Toxicitatea (5-6) – Toxicitatea (5-6) – concentraţia mărită a elementului în concentraţia mărită a elementului în ţesut determină un efect toxic; ţesut determină un efect toxic; plantele suferă şi pot muri.plantele suferă şi pot muri.

Toate plantele au un ciclu anual. În Toate plantele au un ciclu anual. În cadrul acestui ciclu se disting mai cadrul acestui ciclu se disting mai multe multe faze de vegetaţiefaze de vegetaţie sausau fenofazefenofaze::

perioada creşterii vegetative perioada creşterii vegetative – este – este perioada creării unor ţesuturi noi, în perioada creării unor ţesuturi noi, în care se consumă intens care se consumă intens azotazot;;

perioada fructificării perioada fructificării – este perioada în – este perioada în care cresc cerinţele plantelor în care cresc cerinţele plantelor în fosforfosfor şi şi microelementemicroelemente;;

perioada maturităţii perioada maturităţii este caracterizată prin acumularea este caracterizată prin acumularea

substanţelor de rezervă în seminţe, substanţelor de rezervă în seminţe, fructe, rădăcini prin maturarea fructe, rădăcini prin maturarea ţesuturilor; ţesuturilor;

în această perioadă creşte cerinţa în în această perioadă creşte cerinţa în fosforfosfor – ca factor de maturare, a – ca factor de maturare, a potasiuluipotasiului şi şi borului borului ca factori de ca factori de calitate; calitate; borulborul induce şi rezistenţa la induce şi rezistenţa la boli şi dăunători.boli şi dăunători.