다량원소인 질소,인산,칼리 성분을 많이 함유하고 있는 영양제를 비료라고 부르며 소량원소나 미량원소를 주로 함유하고 있는 영양제는 흔히 활력제라는 이름으로 시중에서 판매되고 있다.
위의 13종류외에 식물의 광합성 작용에 필요한 탄소(C), 수소(H), 산소(O)를 포함하여 식물의 생육에 필요한 16가지의 필수 영양소라 한다.
식물과 무기영양소(mineral nutrition)의 관계
식물이 생장과 대사활동에 필요한 무기화합물은 흡수해서 이용하는 것을 무기영양(mineral nutrition)이라 한다.
무기영양소는 식물의 뿌리를 통한 무기염류의 흡수와 동화를 거쳐 생물권으로 들어온 후 생물과 환경을 순환한다.
뿌리는 방대한 표면적으로 흡수할 수 있다. 뿌리에서 흡수된 무기영양소는 식물체의 각 부분으로 수송되어
여러가지 중요한 생물학적 기능을 수행하는데 이용된다. 식물이 생활에 필요로 하는 원소의 종류는 자연계에 있는
원소 중 일부에 한정된다. 생활에 반드시 필요한 원소를 필수원소라 하며 이것이 부족하게되면 결핍증상과 함께
일생을 완결하지 못한 채 죽게된다.
이들 필수원소와 태양에너지를 이용하여 식물은 자신의 생활에 필요한 모든 화합물을 합성한다. 필수원소의 공급이
충분하지 못하면 원소에 따라 특징적인 결핍증상이 나타나는 영양장해가 생긴다. 토양에서 자란 식물은 몇가지
원소가 동시에 결핍될 수 있고 질병에 의해서도 영양 결핍과 유사한 증상이 나타날 수 있으므로 그 증상의 원인을
규명하기 어렵다.
식물의 영양 결핍이란 어떤 필수원소의 충분한 공급이 이루어지지 못한데서 발생하는 대사장해의 한 표현이다.
고등식물의 17개의 필수원소 중 8개의 원소는 흔히 미량원소(trace element) 혹은 미량영양소(micronutrient)라
하고 조직내에서 건량 1kg당 100mg 이하의 농도로 필요하다. 나머지 9개의 원소를 대량원소(macroelement) 혹은
대량영양소(macronurient)라고 하고 조직내에서 건량 1kg당 1,000mg 이상으로 필요하다.
미량원소는(몰리브데늄,니켈,구리,아연,망간,붕소,철,염소)가 있고 대량원소는(황,인,마그네슘,칼슘,칼륨,질소,
산소,탄소,수소)가 있다. 질소, 인, 칼륨과 같은 원소는 잎에서 잎으로 쉽게 전이될 수 있으나 붕소, 철, 칼슘
등은 비교적 전이가 어렵다. 전이성이 큰 원소가 부족되면 그 원소의 결핍증상은 오래된 잎에서 먼저 나타나고
전이되기 어려운 원소의 결핍증상은 어린 잎에서부터 나타난다.
질소(N)
질소는 아미노산, 핵산과 같은 많은 식물세포 성분과 연관되어 있기 때문에 특징적인 결핍증상은 생육장해이다.
질소가 결핍된 식물은 현저하게 가늘고 딱딱한 줄기를 갖는다.
이러한 특징은 탄수화물이 아미노산이나 기타 질소화합물을 합성하는데 이용되지 못해 과잉 축척된 결과 나타난
현상이다. 많은 식물에서 질소 결핍의 첫 증상은 황백화(chlorosis)인데 특히 오래된 잎에서 뚜렷하게 나타난다.
결핍상태에서는 이들 잎이 완전히 황백화하여 탈락한다. 어린 잎들은 오래된 잎으로부터 질소가 전이되므로
초기에는 이러한 증상을 보이지 않는데 그 결과 질소 결핍 식물은 담녹색의 상부 잎과 황색의 하부 잎을 갖게된다.
인(P)
인은 인산염으로 존재하며 호흡과 광합성에 사용되는 당--인산과 식물 세포막의 인지질을 포함하여 식물세포의
수많은 중요한 화합물의 구성성분으로 이용된다. 그리고 에너지대사와 DNA, RNA 합성에 이용되는 뉴클레오티드의
성분이다.
인의 결핍증상은 어린 식물의 생육이 정지되고 잎이 변형되며 색은 짙은 녹색으로 변하면서 괴사 반점이 나타난다.
질소 결핍에서와 같이 안토시아닌이 과잉 축적되어 잎이 자주색 기미를 띤다. 또다른 증상으로는 가는 줄기
(목본성은 아님)와 오래된 잎의 죽음을 들 수 있다.
칼륨(k)
칼륨은 식물세포의 삼투퍼텐셜을 조정하는 중요한 역할을 한다. 또한 호흡과 광합성에 참여하는 많은 효소들의
활성화제이기도 하다.
칼륨의 결핍의 첫 증상은 얼룩무늬 모양을 띠거나 잎 주연부가 황백화되는 것인데 주로 엽맥 사이의 잎끝과
주연부에서 괴사가 일어난다.
칼륨은 어린 잎으로 전이될 수 있기 때문에 이러한 증상은 식물 하부 쪽의 좀 오래되고 성숙한 잎에서 먼저
나타난다. 또한 잎이 말리거나 오그라들기도 한다. 칼륨 결핍증에 걸린 식물은 줄기가 가늘고 약하며 절간부가
비정상적으로 짧다. 그리고 뿌리는 병에 대한 저항성이 약해진다.
황(s)
황의 결핍증상은 황백화, 생장 정지, 안토시아닌 축적 등 대부분 질소 결핍의 경우와 유사하다.
이것은 황과 질소가 모두 단백질의 성분이기 때문이다. 그러나 황 결핍에 의한 황백화는 먼저 어린 잎에서
나타나기 때문에 질소 결핍시 황백화가 성숙한 잎에 먼저 나타나는 것과 대조적 이다.
황은 질소와 달리 대부분의 식물에서 어린 잎으로 잘 이동되지 않기 때문이다.
칼슘(Ca)
칼슘은 신생 세포벽의 형성시, 특히 세포분열 후 신생세포를 분리하는 중간 라펨라의 형성과 세포분열시 방추사
형성에도 이용된다.
칼슘은 세포막이 정상적인 기능을 수행하는데 꼭 필요하며 환경의 신호나 호르몬 신호에 대한 수많은 반응의
2차 전달자로 여겨지고 있다.
마그네슘(Mg)
마그네슘은 식물세포에서 호흡, 광합성, DNA, RNA의 합성에 참여하여 효소를 활성화시키는데 특이한 역할을 수행한다.
또한 엽록소의 포르피린(porphyrin) 성분의 일부이기도 하다. 결핍증상은 전이성이 높은 관계로 오래된 잎에서
먼저 나타나는 엽맥 사이의 황백화이다.
철(Fe)
철은 시토크롬처럼 전자를 전달하는 반응(산화환원반응)에 참여하는 효소의 성분으로 중요한 역할을 하는데 전자
전달이 일어나는 동안 가역적인 산화를 일으킨다.
마그네슘 결핍증상과 같이 철의 결핍 특징은 엽맥 사이에서 일어나는 황백화이다. 그러나 철은 오래된 잎으로부터
쉽게 전이되어 나올 수 없기 때문에 증상은 어린잎에서부터 나타나며 극도로 결핍되거나 결핍이 오래 지속되는
조건에서는 엽맥마저 황백화되어 잎 전체가 백색을 띠게 된다.
구리(Cu)
구리는 철과 같이 산화환원 반응의 효소와 결합되어 있으며 이러한 효소의 예로서 광합성의 명반응시 전자전달에
참여하는 플라스토시아닌(phytoferritin)을 들 수 있다.
결핍증상은 괴사 반점을 포함하는 짙은 녹색의 잎이 생긴다는 것이다. 괴사 반점은 먼저 어린 잎의 선단에서
나타나고 잎의 주연부를 따라 잎자루가 있는 쪽으로 번져간다.
잎이 꼬이거나 기형적인 모양이 되며 극도로 결핍시 잎의 조기 탈락이 일어난다.
붕소(B)
붕소는 식물대사에서 붕소의 정확한 기능은 알려져 있지 않으나 핵산합성, 호르몬반응, 막기능의 유지 등에 관여
한다는 증거가 있다.
결핍은 식물에따라 다양한 증상이 나타나나 증상의 특징은 어린 잎과 정아가 검은색을 띠면서 괴사하는 것이다.
어린잎의 괴사는 주로 엽신의 기부에서 나타난다.
망간(Mn)
망간은 주로 2가 이온의 형태로 흡수되며 엽록체의 막구조를 유지하고 광합성의 물 분해과정에서 중요한 역할을
수행한다. 망간의 결핍은 잘 일어나지 않는편이다.
염소(Cl)
염소는 산소를 발생하는 광합성의 물 분해반응에 필요하며 잎과 뿌리에서 세포분열에도 필요하다. 염소결핍 식물은
잎 끝 부분이 시들면서 전체적으로 잎의 황백화와 괴사가 일어난다.
그 밖의 미량요소
몰리브데늄(Mo),질산 환원효소의 한 성분으로 질소동화시 질산을 아질산으로 환원하는 반응을 촉매하는 효소이고,
아연(Zn), 엽록소 합성이나 파괴 방지에 관여하고,
니켈(Ni)우레아제의 필수 성분이기 때문에 필수요소로 알려져있다.