Τα φυτά χρειάζονται δεκαέξι θρεπτικά συστατικά για να αναπτυχθούν. Τα 3 μη ορυκτά θρεπτικά συστατικά των φυτών είναι το υδρογόνο (H), το οξυγόνο (O), και ο άνθρακας (C). Αυτά τα θρεπτικά συστατικά βρίσκονται στον αέρα και το νερό. Σε μια διαδικασία που ονομάζεται φωτοσύνθεση, τα φυτά χρησιμοποιούν την ενέργεια από τον ήλιο για να μετατρέψουν το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και το νερό (H2O) σε σάκχαρα και άμυλα (τα άμυλα και τα σάκχαρα είναι η τροφή των φυτών). Τα άλλα δεκατρία θρεπτικά συστατικά προέρχονται από το έδαφος.
Τα θρεπτικά συστατικά του εδάφους χωρίζονται σε δύο κατηγορίες σύμφωνα με τις ποσότητες που απαιτούνται από τα φυτά: τα μακροστοιχεία και τα μικροστοιχεία (ιχνοστοιχεία). Τα μακροστοιχεία είναι: άζωτο, φώσφορος, κάλιο, ασβέστιο, μαγνήσιο και θείο. Τα ιχνοστοιχεία είναι σίδηρο, μαγγάνιο, βόριο, ο ψευδάργυρος, ο χαλκός, το μολυβδαίνιο και το χλώριο. Αυτά τα θρεπτικά συστατικά είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη των φυτών. Τα φυτά θα μεγαλώνουν μέχρι να αρχίσουν να έχουν έλλειψη από ή και ταυτόχρονα δύο θρεπτικά συστατικά. Στη συνέχεια, η ανάπτυξη θα σταματήσει από την έλλειψη τους. Εάν τα θρεπτικά συστατικά είναι ελλιπή ή υπερβολικά άφθονα, τότε τα φυτά θα είναι παραμορφωμένα και θα έχουν αλλοιωμένο χρώμα. Διάφορα συμπτώματα στα φυτά δείχνουν την ανεπάρκεια για τα θρεπτικά συστατικά που χρειάζονται, αν και τα συμπτώματα διαφέρουν από το ένα φυτό στο άλλο. Τα κίτρινα φύλλα π.χ. μπορούν να προκληθούν από μία ή πολλές ελλείψεις θρεπτικών συστατικών.
Πιο συγκεκριμένα:
Άζωτο (N)
Το Άζωτο είναι ένα χημικό στοιχείο, το οποίο συναντάται στα φυτικά κύτταρα σαν αποθηκευμένη τροφή. Είναι κύριο συστατικό άλλων οργανικών ενώσεων όπως η Χλωροφύλλη, τα Αμινοξέα και σε κάποιες φυτικές ορμόνες. Ο μεταβολισμός του αζώτου είναι ο κύριος παράγοντας ανάπτυξης του φυλλώματος (φυτική ανάπτυξη). Υπερβολική παρουσία Αζώτου έχει σαν αποτέλεσμα την καθυστέρηση της ανθοφορίας. Η απουσία Αζώτου έχει σαν αποτέλεσμα το κιτρίνισμα των φύλλων και την περιορισμένη ανάπτυξη νέων βλασταριών.
Κάλιο (K)
Το Κάλιο είναι ένα απαραίτητο θρεπτικό για την ανάπτυξη των καλλιεργειών:
- Βελτιώνει την γεύση, την αντοχή και τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά των καρπών.
- Βελτιστοποιεί τη χρήση της φωτεινής ενέργειας στη φωτοσύνθεση
- Ρυθμίζει το άνοιγμα και το κλείσιμο των στομάτων
- Ρυθμίζει το ισοζύγιο νερού
-Αυξάνει την αντίσταση της καλλιέργειας κατά τη διάρκεια κρύου ή ξηρασίας
- Ρυθμίζει το pH, εξουδετερώνοντας τα οργανικά οξέα
- Καθιστά δυνατή την ενεργοποίηση διαφόρων ενζύμων που παρεμβαίνουν στην:
• Σύνθεση σακχάρων
• Αφομοίωση του αζώτου
• Κυτταρική αναπνοή
Φώσφορος (P)
Ο φώσφορος είναι ένα σημαντικό στοιχείο για τη διαδικασία άνθησης και καρποφορίας.
Οι κύριες λειτουργίες του είναι:
• Παρεμβαίνει κατά τη σύνθεση των: πρωτεϊνών, σακχάρων, λιπιδίων, χλωροφύλλης, καρβοξυλικών οξέων
• Ενεργοποιεί τη μεταφορά των θρεπτικών συστατικών: ενεργοποιεί τα ένζυμα που είναι υπεύθυνα για τη μεταφορά των σακχάρων διαμέσου των ιστών.
• Ενισχύει την κυτταρική διαίρεση.
Μία άλλη σημαντική λειτουργία του φωσφόρου είναι ότι επιτρέπει την μεταφορά ενέργειας, γιατί καθιστά δυνατή τη σύνθεση μορίων όπως ATP, AMP, ADP, NADP, FAD, COASH, LIPS, UDP, TPP, PAL... που δίνουν το έναυσμα για την ενεργοποίηση διάφορων αντιδράσεων του φυτικού μεταβολισμού.
Ασβέστιο (Ca)
Η ύπαρξη του Ασβεστίου στα φυτά είναι σημαντική καθώς είναι δομικό στοιχείο των κυττάρων και βοηθάει στην κυκλοφορία του νερού μέσα στα κύτταρα των φυτών. Μερικά φυτά πρέπει να έχουν ασβέστιο για να απορροφήσουν άζωτο και άλλα μεταλλικά στοιχεία. Η έλλειψή του θα δώσει καχεκτικά νέα στελέχη, τα φύλλα θα κιτρινίσουν ή να έχουν κίτρινες άκρες.
Σίδηρος (Fe)
Είναι απαραίτητος για την σύνθεση της χλωροφύλλης. Είναι σημαντικό στοιχείο για τα αναπτυσσόμενα τμήματα των φυτών. Η έλλειψή του εμφανίζεται με κιτρίνισμα των φύλλων. Εάν το pH του νερού είναι αλκαλικό, ο σίδηρος δεσμεύεται και δεν απορροφάται από τα φυτά.
Μαγγάνιο (Mn)
Το μαγγάνιο είναι ένα απαραίτητο μικροστοιχείο για τα φυτά, επειδή:
• Προάγει το σχηματισμό της χλωροφύλλης (επιτρέποντας τη φωτόλυση του H2O κατά τη φωτοσύνθεση)
• Ευνοεί την αφομοίωση του αζώτου σε διάφορες μεταβολικές οδούς
• Αυξάνει την περιεκτικότητα σε χρωστικές ενώσεις όπως καροτένια ή ξανθοφύλλη. Αυτά, με τη σειρά τους, είναι μόρια φλαβονοειδούς τύπου (πολυφαινόλη), με γνωστή αντιοξειδωτική δράση
Ψευδάργυρος (Zn)
Ο ψευδάργυρος είναι ένα απαραίτητο μικροστοιχείο για τα φυτά, επειδή:
• Καταλύει το στάδιο των φαινολικών ενώσεων για να επιτρέψει τη σύνθεση των αυξινών. Οπότε, είναι απαραίτητο για το σωστό σχηματισμό οφθαλμών (έλλειψη Zn συνήθως οδηγεί σε φύλλα μικρού μεγέθους)
• Ευνοεί την αφομοίωση του αζώτου, επιτρέποντας τη σύνθεση των πιο σημαντικών αμινοξέων για τα φυτά.
• Διεγείρει την ενζυμική δράση
• Τόσο ο ψευδάργυρος όσο και ο χαλκός, αποτελούν τμήμα ενός συγκεκριμένου ενζύμου που ονομάζεται "υπεροξειδική δισμουτάση", και το οποίο είναι υπεύθυνο για το μεταβολισμό των ελευθέρων ριζών του O2, και άρα, προλαμβάνει την οξείδωση του φυτού.
Ο ψευδάργυρος είναι ένα απαραίτητο ιχνοστοιχείο για τα φυτά, καθώς είναι ένα απαραίτητο συστατικό πολυάριθμων ενζύμων. Κατά τη διάρκεια του σταδίου της άνθησης, παρεμβαίνει στο μεταβολισμό του Ν, στη ρύθμιση της ανάπτυξης, στη σύνθεση της αυξίνης.
Συνεπώς, είναι αναντικατάστατος, για να αποφεύγεται ο σχηματισμός αποβολών, η αποκοπή ανθέων και για να βελτιώνεται σε μεγάλο βαθμό το άνοιγμα του άνθους και η καρπόδεση στις καλλιέργειες.
Χαλκός (Cu)
Ο χαλκός είναι ένα μικροστοιχείο το οποίο αποτελεί μέρος θεμελιωδών ενζύμων για το μεταβολισμό του φυτού, όπως:
- Πολυφαινολική οξειδάση (Φαινολάση)
- Λακάση
- Διαμινική οξειδάση
Καταλύει την οξείδωση των πολυαμινών, οι οποίες αποτελούν ένα είδος ρυθμιστή ανάπτυξης που επιτρέπει την αντίσταση του φυτού όταν αντιμετωπίζει συνθήκες στρες, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που οφείλονται σε επιθέσεις παθογόνων.
Ο χαλκός ευνοεί το μεταβολισμό των φαινολικών ενώσεων, και συνεπώς, αυξάνει την αντίσταση του φυτού ενάντια σε επιθέσεις παθογόνων.
Είναι γνωστό ότι ο Χαλκός (Cu) αποτελεί μια από τις πιο διεγερτικές ουσίες ικανή να επάγει τη σύνθεση των φυτοαλεξινών στα φυτά.
Οι φυτοαλεξίνες είναι φαινολικά μόρια που δημιουργούνται από το φυτό σα μέσο αυτοάμυνας μετά από επίθεση φυτοπαθογόνων (μύκητες, βακτήρια, ιούς, παράσιτα) ή μετά από μια κατάσταση στρες.
Επιπρόσθετα, ο χαλκός παρουσιάζει και άλλες λειτουργίες: λαμβάνει μέρος στο μεταβολισμό του αζώτου, την κυτταρική αναπνοή και τη φωτοσύνθεση.
Βόριο (B)
Το βόριο είναι απολύτως απαραίτητο για τη διαίρεση και την ανάπτυξη των κυττάρων, παίζοντας ένα βασικό ρόλο στη δράση των μεριστωμάτων, ειδικά στη διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης. Για αυτόν το λόγο, είναι ένα απαραίτητο στοιχείο κατά την ανάπτυξη του καρπού. Καθώς επίσης καθιστά δυνατή τη μεταφορά των υδατανθράκων (σάκχαρα) διαμέσου των ιστών του φυτού.
Χλώριο (Cl)
Η μετακίνηση του νερού στα κύτταρα, καθώς και η φωτοσύνθεση εξαρτώνται από την ύπαρξη Χλωρίου. Λόγω της υπερβολικής παρουσίας χλωρίου, σε μερικά φυτά θα παρουσιασθούν αυξημένα επίπεδα τοξικότητας. Η έλλειψή του έχει σαν αποτέλεσμα το μαρασμό των ριζών και την δημιουργία πιο κοντών ριζών.
Ας μην ξεχνάμε ότι όλα τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά έχουν ίση αξία για την ανάπτυξη του φυτού. Η ανάπτυξη των φυτών εξαρτάται από τη λιγότερο διαθέσιμη θρεπτική ουσία (περιοριστικός παράγοντας) και όχι από τη συνολική ποσότητα των διαθέσιμων παραγόντων (“Νόμος του Liebig – του Ελαχίστου”). Για το λόγο αυτό, ο νόμος αυτός παριστάνεται με κάδο, όπου οι σανίδες που το σχηματίζουν έχουν διαφορετικό ύψος. Κάθε σανίδα αντιπροσωπεύει και ένα στοιχείο απαραίτητο για το φυτό. Η περιεκτικότητα του κάδου καθορίζεται από τη σανίδα με το μικρότερο ύψος, άρα το στοιχείο με την μικρότερη διαθεσιμότητα είναι αυτό που θα καθορίσει και το ύψος της απόδοσης του φυτού.
Για να είναι βιώσιμη όμως μία καλλιέργεια, θα πρέπει να εφαρμόζεται το λίπασμα με ορθολογικό τρόπο. Αυτό σημαίνει ότι θα πρέπει να διασφαλίζεται η μέγιστη δυνατή απορρόφηση θρεπτικών στοιχείων, περιορίζοντας τις απώλειες τους στο περιβάλλον (με εξάτμιση, απορροή ή έκπλυση των λιπασμάτων). Προκειμένου να επιτευχθούν τα παραπάνω, οι πλέον ενδεδειγμένοι τρόποι είναι να πραγματοποιούνται αναλύσεις εδάφους και φυλλοδιαγνωστική.
Στόχος μίας εδαφολογικής ανάλυσης είναι ο προσδιορισμός της σύστασης του εδάφους, των θρεπτικών συστατικών και άλλων ιδιοτήτων όπως είναι το pH και η αγωγιμότητα. Οι μετρήσεις αυτές δίνουν τη δυνατότητα να προβλεφθεί η δυνατότητα ανάπτυξης μιας καλλιέργειας σε ένα συγκεκριμένο έδαφος, αλλά και να γίνουν οι ιδανικές βελτιώσεις. Η ανάλυση του εδάφους δίνει στον αγρότη-καλλιεργητή την δυνατότητα να έχει τα βέλτιστα δυνατά αποτελέσματα με τον πιο οικονομικό τρόπο, βραχυπρόθεσμα αλλά και μακροπρόθεσμα.
Από την άλλη πλευρά, η φυλλοδιαγνωστική είναι μια διαδικασία για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης των θρεπτικών στοιχείων στα φύλλα που αντανακλά τη διατροφική κατάσταση της καλλιέργειας.
Η ανάλυση των φύλλων μπορεί να υποδείξει την ύπαρξη διατροφικών προβλημάτων και να προλάβει την εμφάνιση των συμπτωμάτων ανεπάρκειας ενός ή περισσοτέρων θρεπτικών στοιχείων (τροφοπενίες).