Miedź jest podstawowym mikroskładnikiem niezbędnym do prawidłowego wzrostu i rozwoju roślin. W roślinach zawartość miedzi mieści się najczęściej w przedziale od 5 do 15 mg Cu/kg s. m. Niekiedy zawartość tego mikroskładnika może dochodzić w roślinach do 50 mg/kg s. m. Znaczne ilości miedzi kumulowane są w sałacie, szpinaku, pomidorze czy nasionach gryki. W prawidłowym funkcjonowaniu roślin zasadniczą rolę odgrywa nie tylko stężenie miedzi w tkankach roślinnych, ale również odpowiednia jego ilość w stosunku do innych składników pokarmowych. U roślin zbożowych i traw wyższe stężenia miedzi występują w korzeniach niż w częściach nadziemnych. W przypadku roślin okopowych tendencja ta jest odwrotna.
Miedź odgrywa istotną rolę w uprawie zbóż, kukurydzy, ziemniaków, roślin bobowatych, słonecznika, konopi i traw. Roślinami najuboższymi w miedź są trawy, najbogatszymi natomiast rośliny motylkowate i zioła. W roślinach pierwiastek ten występuje przede wszystkim w postaci enzymów, miedzy innymi miedzioprotein, takich jak plastocyjanina oraz oksydazy – askorbinowa, cytochromowa, fenolowa i dysmutaza nadtlenkowa.
Miedź pobierana jest przez rośliny zarówno w sposób aktywny, związany z procesami metabolicznymi, jak i bierny, łącznie z transpiracyjnym przepływem wody. Ilość tego mikroelementu pobieranego przez rośliny jest proporcjonalna do jego stężenia w środowisku wzrostu. Natomiast intensywność pobierania miedzi w dużym stopniu zależy od formy jej występowania w glebie. Rośliny łatwiej pobierają miedź ze źródeł antropogenicznych niż występującą naturalnie. Zakłócenia w pobieraniu miedzi mają miejsce częściej na glebach organicznych, w tym na torfach lekkich, zwłaszcza w przypadku stosowania wysokich dawek azotu i fosforu, przewapnowania gleby, nadmiernej zawartości molibdenu w glebie, a także podczas suchej i ciepłej pogody.
Korzenie roślin zatrzymują większe ilości miedzi niż łodygi, zarówno przy niedoborze, jak i nadmiarze tego mikroelementu. W porównaniu z innymi metalami ciężkimi, miedź jest mało mobilna w roślinach, chociaż niekiedy może się przemieszczać z liści starszych do młodszych, a jej ruchliwość jest zależna od ilości w roślinie. W roślinach dobrze zaopatrzonych w miedź transport tego mikroelementu z liści do ziarna zachodzi z łatwością, natomiast w warunkach jej niedoboru nie ulega ona w zasadzie przemieszczaniu.
Funkcje miedzi w roślinie
Rola miedzi w roślinie związana jest ze zdolnością do zmiany stopnia utlenienia oraz z łatwością tworzenia trwałych połączeń kompleksowych z różnymi związkami organicznymi. Miedź pełni wiele ważnych funkcji fizjologicznych, miedzy innymi bierze udział w przenoszeniu elektronów w fotosyntezie, utlenianiu niektórych związków organicznych (np. kwasu askorbinowego), syntezie lignin oraz związków melaninowych, które odpowiadają za ciemnienie przekrojonych ziemniaków czy jabłek.
Fizjologiczna rola miedzi w roślinie jest najczęściej związana z występowaniem w cząsteczkach enzymów oksydoredukcyjnych (w których jest silnie związana), w tym między innymi w oksydazie cytochromowej, fenolowej i askorbinianowej czy lakkazie. Występuje również w kompleksach enzymatycznych (np. jodynaza tyrozyny i oksydaza siarczkowa), w których jest słabo związana. W tego typu połączeniach może być ona zastąpiona przez inne metale.
Miedź pełni funkcje biochemiczne uczestnicząc w głównych procesach zachodzących w roślinie, a mianowicie w oddychaniu, w przemianach związków azotowych i biosyntezie białek, czy też w transporcie węglowodanów. Zwiększa produkcję brodawek korzeniowych przez rośliny bobowate oraz wpływa na wzrost hydrolizy białek w procesie dojrzewania roślin. Miedź oddziałuje na gospodarkę wodną roślin, gdyż uczestniczy w metabolizmie błon komórkowych, wpływając na ich przepuszczalność. Reguluje procesy powstawania DNA i RNA, przez co wpływa na generatywną reprodukcję roślin. Pośrednio uczestniczy w mechanizmach odporności roślin na choroby.
Miedź w uprawie zbóż i rzepaku
Z mikroelementów do prawidłowego wzrostu i rozwoju zboża potrzebują w największym stopniu miedzi. W sezonie wegetacyjnym pobranie miedzi z plonem zbóż wynosi około 70 g Cu z powierzchni 1 ha. Bardzo dużą wrażliwość na niedobór miedzi wykazuje pszenica, owies i jęczmień. Wrażliwość na deficyt tego mikroskładnika wykazuje również żyto. W uprawie roślin zbożowych miedź odgrywa szczególną rolę w okresie wiosennej wegetacji, a faza krytyczna akumulacji tego pierwiastka w zbożach rozpoczyna się na początku strzelania w źdźbło i trwa do okresu kwitnienia roślin. Optymalne zaopatrzenie zbóż w miedź na początku strzelania w źdźbło korzystnie oddziałuje na przemieszczanie się azotu ze słomy do ziarna, zwiększając ilość gromadzonego azotu w plonie użytkowym.
Miedź stymuluje rozwój systemu korzeniowego i krzewienie roślin zbożowych oraz wpływa na zwiększenie wytwarzania kłosków. Zwiększa odporność zbóż na ataki ze strony patogenów i wyleganie oraz uczestniczy w mechanizmach odpornościowych roślin na choroby Reguluje gospodarkę wodną roślin zbożowych poprzez oddziaływanie na metabolizm błon komórkowych i ich przepuszczalność. Poprawia efektywność nawożenia azotem, a także warunkuje przemieszczanie się azotu z liści i źdźbeł do ziarników. Wpływa to na lepsze wypełnienie ziarniaków, jak również większą akumulację glutenu w ziarnie. Poprawia także parametry technologiczne plonu użytkowego. Razem z borem, manganem i cynkiem wpływa na gospodarkę węglowodanową. W uprawie rzepaku miedź poprawia plonowanie roślin oraz parametry jakościowe nasion, między innymi poprzez zwiększenie zawartości tłuszczu.
Miedź w uprawie kukurydzy
Kukurydza pobiera z plonem 1 tony ziarna wraz z odpowiednią masą części nadziemnych średnio od 20 do 25 g miedzi. Pierwiastek ten zwiększa efektywność pobierania azotu oraz wpływa na produkcję i żywotność pyłku. Przyspiesza termin zbioru oraz poprawia wydajność i parametry jakościowe ziarna kukurydzy. Bierze udział w procesie oddychania, stanowiąc składnik enzymów oddechowych.
Miedź w uprawie buraka cukrowego i ziemniaka
Burak cukrowy wykazuje średnią wrażliwość na niedobór miedzi. Pobranie tego mikroskładnika wynosi około 45 g z powierzchni 1 ha. Optymalne zaopatrzenie buraka w miedź wpływa na zwiększenie efektywności wykorzystania azotu przez rośliny oraz zmniejsza w korzeniach buraka cukrowego zawartość azotu α-aminowego, który niekorzystnie wpływa na proces krystalizacji cukru.
Z toną plonu bulw ziemniaków wynoszone jest z gleby od 2,0 do 5,0 g miedzi. Miedź podnosi jakość plonów poprzez zwiększenie zawartości chlorofilu, karotenu i witaminy C oraz wpływa na poprawę właściwości przechowalniczych.
Niedobór miedzi u roślin
Niedobór miedzi ma miejsce na torfach i wrzosowiskach świeżo wziętych pod uprawę, a także na glebach silnie próchnicznych, piaszczystych i wapiennych. Objawy niedoboru miedzi w roślinie występują przy zawartości poniżej 5 mg Cu/kg s. m. Wrażliwość roślin na niedobór miedzi jest skorelowana z plonem. W przypadku roślin wrażliwych straty plonu wywołane niedoborem tego mikroskładnika są niewielkie, u roślin średnio wrażliwych wahają się w przedziale od 15 do 40%, a u wrażliwych mogą sięgać nawet 80%. W przypadku zbóż wrażliwość na niedobór miedzi zmniejsza się w kierunku: pszenica ozima > pszenica jara > jęczmień > owies > pszenżyto > żyto.
Wizualne objawy niedoboru miedzi są liczne, jednak niespecyficzne. Do grupy objawów wspólnych należą: więdnięcie roślin, niezależnie od ich stanu zaopatrzenia w wodę, co związane jest z niedostateczną syntezą lignin, występujących w strukturze ścian komórkowych naczyń oraz całej rośliny. Poza tym przy deficycie miedzi rośliny przybierają karłowaty wygląd, co związane jest przede wszystkim z zaburzeniem produkcji węglowodanów. Dochodzi także do wytworzenia krótkich międzywęźli i małych liści oraz zahamowania wzrostu korzeni, a na roślinach widoczne są zmiany chlorotyczne.
Charakterystyczną chorobą związaną z niedoborem miedzi jest tzw. „choroba nowin”, która występuje głównie u zbóż, a niekiedy także u innych roślin i pojawia się głównie na glebach torfowych luźnych, przy suchej pogodzie. Objawia się ona chlorozą brzegów liści, bieleniem i skręcaniem liści oraz bieleniem kłosów i zasychaniem końców źdźbeł. Rośliny charakteryzują się zwiędłym wyglądem oraz wysoką podatnością na wyleganie.
W przypadku zbóż objawem niedoboru miedzi jest także nadmierne oraz dłużej trwające krzewienie roślin. Przy deficycie tego pierwiastka następuje silne ograniczenie aktywności oksydazy kwasu indolilooctowego, która odpowiada za utlenianie nadmiaru auksyn. Niedobór tego enzymu prowadzi do znacznego zwiększenia zawartości auksyn, co przyczynia się do ograniczenia wzrostu pędu głównego, przy równoczesnym pobudzeniu wzrostu merystemów pędów bocznych. W późniejszym okresie wzrostu zbóż niedobór miedzi wpływa na opóźnienie fazy kwitnienia roślin. Pojawiają się również kłosy puste, ponieważ nie dochodzi do tworzenia się ziarniaków.
U kukurydzy niedobór miedzi wpływa na słabe zapylenie oraz nieprawidłowy rozwój ziaren i kolb, a także zmniejszenie liczby ziaren w kolbie. Ogranicza również efektywność pobranego azotu. Głównym objawem deficytu miedzi jest słabe zawiązywanie kolb. Objawem wizualnym niedoboru miedzi u kukurydzy jest skręcanie i więdnięcie młodych liści oraz pojawianie się brązowych plam na blaszce liściowej.
dr hab. Marzena S. Brodowska, prof. uczelni
