Składniki pokarmowe, jakimi są makro- i mikroelementy, pełnią rolę odżywczą w roślinach. Makroelementy wpływają na procesy biochemiczne, reakcje fizjologiczne oraz wielkość plonu. W odniesieniu do makroskładników ich rola w funkcjonowaniu roślin obejmuje wiele procesów, które nie sposób tu wymienić. Stąd też bardzo trudno jest jednoznacznie wskazać szczególną, swoistą rolę pierwiastków w plonowaniu roślin uprawnych, gdyż działają kompleksowo. Z kolei rola plonotwórcza mikroskładników jest bardziej specyficzna, gdyż dotyczy określonych, ściśle zdefiniowanych procesów życiowych w roślinie i wynikających z tego skutków plonotwórczych. Z punktu widzenia rolnika najważniejszym efektem składnika mineralnego jest działanie produkcyjne. Niedobór substancji odżywczych prowadzi do różnych zaburzeń w prawidłowym wzroście, rozwoju, kwitnieniu i plonowaniu roślin uprawnych. Z kolei intensywne nawożenie może w istotny sposób zwiększyć podatność lub odporność roślin na choroby. Część składników pokarmowych z racji swoistych funkcji, jakie pełnią w roślinie, może ograniczać rozwój niektórych patogenów. Do składników tych należą siarka, wapno, potas oraz większość mikroelementów.

Wpływ makroelementów

  Siarka

Jednym z pierwiastków wykazujących swoje ochronne działanie przed chorobami jest siarka – jedna z sześciu makroskładników niezbędnych do prawidłowego wzrostu i rozwoju roślin. Odgrywa ważną rolę w metabolizmie roślin, ponieważ zaangażowana jest w wiele procesów biochemicznych i fizjologicznych. Jest to pierwiastek odgrywający rolę w biosyntezie białek, powstawaniu węglowodanów i tłuszczów. Bierze udział w procesie fotosyntezy przez obecność w syntezie chlorofilu. Siarka zwiększa syntezę ligniny, ograniczając podatność roślin na wyleganie i porażenie przez choroby grzybowe. Związki siarki w roślinie nadają jej stymulowaną odporność na liczne choroby grzybowe. Zostało to stwierdzone w odniesieniu do czerni krzyżowych, mączniaka prawdziwego, jasnej plamistości liści oraz – w mniejszym stopniu – w przypadku suchej zgnilizny kapustnych.

Wapń

Z kolei wapń pełni funkcję strukturalną i stanowi uniwersalny przekaźnik informacji. Przez rośliny pobierany jest w formie Ca2+ i przemieszczany ksylemem do części nadziemnych. W roślinie nie jest on przenoszony, dlatego
też objawy niedoboru widoczne są na najmłodszych liściach oraz wierzchołkach.
Ponadto jest aktywatorem niektórych enzymów, np. fosfolipazy, amylazy, ATPazy. To niezbędny składnik biorący udział w podziałach komórkowych stożka wzrostu. To również łącznik informacji – przekazuje sygnały ze środowiska do wnętrza komórek przy połączeniu z białkiem (kalmoduliną).
Wapń pełni wiele ważnych funkcji fizjologicznych. Odpowiada za stabilizację błon komórkowych, tworzenie w blaszce środkowej pektynianów wapnia stanowiących barierę dla infekcji grzybowych, wysycanie ścian komórkowych – nadaje im sztywność i dużą odporność mechaniczną. Uregulowany odczyn gleby przez wapnowanie w dużym stopniu oddziałuje na ograniczenie występowania kiły kapuścianej czy rdzy źdźbłowej występującej na pszenicy.

Potas

Do podstawowych funkcji potasu w roślinie należy regulacja gospodarki wodnej i wymiany gazowej (otwieranie i zamykanie aparatów szparkowych), aktywacja wielu enzymów, udział w syntezie białek, udział w gospodarce azotowej roślin. Jon potasu bierze również udział w transporcie NO3 w ksylemie. Ponadto poprawia odporność roślin na stresy przez zwiększenie stężenia soku komórkowego. Poprawia to odporność na porażenie przez choroby, np. rdzę źdźbłową, mączniaka prawdziwego zbóż i traw, głownie, plamistość siatkową, a w rzepaku – kiłę kapusty. Dobrze odżywiony potasem ziemniak jest mniej podatny na infekcje rizoktoniozą, zarazą ziemniaka, a bulwy takich roślin rzadziej ulegają infekcjom chorób w czasie przechowywania. Nawożenie tym składnikiem przyspiesza gojenie się ran oraz zwiększa odporność roślin na uszkodzenia mrozowe, dzięki czemu redukuje nasilenie np. szarej pleśni (Botrytis cinerea).

Fosfor

Fosfor pełni wielorakie funkcje, m.in. jest składnikiem układów energetycznych w roślinie, pobudza węzeł krzewienia do tworzenia zarówno źdźbeł, jak i rozwoju systemu korzeniowego. Ponadto zwiększa odporność na suszę, mróz i niektóre choroby – zgorzeli podstawy źdźbła (Gaeumannomyces graminis), mączniaka prawdziwego zbóż i traw (Erysiphe graminis), głowni kukurydzy (Ustilago maydis), a także parcha zwykłego ziemniaka (Streptomyces scabies).

Działanie profilaktyczne mikroelementów

Zarówno nadmiar, jak i niedobór składników mineralnych wpływa na podatność roślin w rozwoju chorób przez zmiany metaboliczne, następnie zmiany fizjologiczne. Odnoszą się one zwłaszcza do pobierania składników pokarmowych, fotosyntezy, procesu przenoszenia i wykorzystania produktów asymilacji. Czynniki chorobotwórcze mogą unieruchomić składniki odżywcze w glebie (nie dopuścić do ich pobrania) lub zatrzymać w zakażonych tkankach. Mogą one również wpływać na wykorzystanie składników odżywczych na swoje potrzeby lub gromadzić w tkankach roślin toksyczne produkty przemiany swojej materii.

Bor

Zaopatrzenie roślin w składniki pokarmowe na poziomie optimum zwiększa odporność na choroby. Przykładem takiego mikroelementu jest bor, który odgrywa kluczową rolę w syntezie wielu związków obronnych wytwarzanych przez roślinę w miejscu zakażenia. Przy zbyt wysokim poziomie azotu w roślinach jego rola jest silnie ograniczona, a w efekcie poziom związków grzybobójczych wytwarzanych przez zaatakowaną roślinę – niski.
Udział boru w opóźnianiu rozprzestrzeniania się grzyba w roślinie przypisuje się obecności tego pierwiastka w strukturze ścian komórkowych. Utrudnia on wzrost strzępek grzyba, ale nie działa grzybobójczo. Niedobór boru zaburza funkcjonowanie wzrostu korzeni i nowych liści wyrastających z główki korzenia spichrzowego, w których dochodzi do choroby fizjologicznej – zgorzeli liści sercowych (charakterystyczne u buraka cukrowego).

Miedź

Miedź jest mikroelementem uczestniczącym w takich procesach fizjologicznych, jak oddychanie i fotosynteza, w której bierze udział w syntezie chlorofilu. Przez stymulujące działanie w syntezie tkanek mechanicznych (ligniny) zwiększa odporność zbóż na choroby, a także niską temperaturę. Bierze udział w przemianach żelaza i azotu. Uczestniczy również wraz z potasem i siarką w syntezie szeregu związków toksycznych dla patogenów (związki fenolowe).

Cynk

Jeśli chodzi o znaczenie cynku na poziomie komórkowym, stwierdza się, że jest to składnik wielu związków, enzymów takich, jak: anhydraz, dehydrogenaz, peptydaz i fosfataz. Cynk wpływa też na przepuszczalność błon komórkowych. Brak tego pierwiastka zmniejsza syntezę tryptofanu (aminokwas), co bezpośrednio oddziałuje na produkcję auksyn i w pośredni sposób ogranicza szybkość wzrostu roślin.

Mangan

Mangan bardzo szybko i efektywnie jest pobierany przez rośliny i włączany w metabolizm komórek. Uczestniczy w aktywacji rozwoju rośliny. Stymuluje pobieranie fosforu i przez to wpływa na rozwój systemu korzeniowego. Mangan uaktywnia liczne enzymy, pełniąc istotną rolę w procesie fotosyntezy i powstawania chlorofilu. Natomiast przy jego niedoborze powoduje rozpad chlorofilu, spadek ogólnej kondycji roślin i sprzyja występowaniu wielu chorób.

Uczestniczy w syntezie węglowodanów, w tym ligniny warunkującej sztywność ścian komórkowych i tworzenie mechanicznej odporności tkanek roślinnych części nadziemnej oraz korzeni. Słaby rozwój tkanki mechanicznej w obrębie korzeni spowodowany niedoborem manganu wywołuje nasilone występowanie bardzo groźnej choroby grzybowej, jaką jest zgorzel podstawy źdźbła. Jego samodzielne działanie wpływa toksycznie dla wielu patogenów atakujących zboża.

Krzem

Krzem należy do pierwiastków, których zwiększenie zawartości w roślinie oddziałuje na ograniczenie chorób grzybowych poprzez tworzenie zarówno mechanicznej, jak i fizycznej bariery w ścianach komórkowych, przestrzeniach międzykomórkowych czy wewnątrz komórek roślinnych.