Classification of Essential Elements & Nutrients

Classification of Essential Elements & Nutrients 

classification of plant nutrient

Plants require 18 essential nutrients to grow and survive, classified by their importance into macronutrients (C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S) and micronutrients (B, Cu, Fe, Mn, Zn, Mo, Cl, Co, Ni). Study Tip!

Nutrients may be mobile or immobile in the plant and in the soil, which influences redistribution of nutrients and display of deficiency symptoms, and the fertilization of crops.

Nutrient demands change throughout the life of the plant, in general increasing during vegetative growth but decreasing during reproductive development.

Introduction

Plant growth and development depends on nutrients derived from the soil or air, or supplemented through fertilizer.  There are eighteen essential elements for plant nutrition, each with their own functions in the plant, levels of requirement, and characteristics.  Nutrient requirements generally increase with the growth of plants, and deficiencies or excesses of nutrients can damage plants by slowing or inhibiting growth and reducing yield.  Many deficiencies can be recognized by observing plant leaves

List the 18 elements essential for plant nutrition, and classify the essential elements as macronutrients or micronutrients.

Macronutrients: used in large quantities by the plant

Structural nutrients: C, H, O

Primary nutrients: N, P, K

Secondary nutrients: Ca, Mg, S

Micronutrients: used in small quantities by the plant

Fe, B, Cu, Cl, Mn, Mo, Zn, Co, Ni

Plants require eighteen elements found in nature to properly grow and develop.  Some of these elements are utilized within the physical plant structure, namely carbon (C), hydrogen (H), and oxygen (O).  These elements, obtained from the air (CO2) and water (H2O), are the basis for carbohydrates such as sugars and starch, which provide the strength of cell walls, stems, and leaves, and are also sources of energy for the plant and organisms that consume the plant.

Elements used in large quantities by the plant are termed macronutrients, which can be further defined as primary or secondary.  The primary nutrients include nitrogen (N), phosphorus (P), and potassium (K).  These elements contribute to plant nutrient content, function of plant enzymes and biochemical processes, and integrity of plant cells.  Deficiency of these nutrients contributes to reduced plant growth, health, and yield; thus they are the three most important nutrients supplied by fertilizers.  The secondary nutrients include calcium (Ca), magnesium (Mg), and sulfur (S).

The final essential elements are used in small quantities by the plant, but nevertheless are necessary for plant survival.  These micronutrients include iron (Fe), boron (B), copper (Cu), chlorine (Cl), Manganese (Mn), molybdenum (Mo), zinc (Zn), cobalt (Co), and nickel (Ni).

The table on the next page lists the essential elements, their status as macro- or micronutrients, their uptake forms, and their plant mobility.

 Recognize the functions of N, P, and K in the plants.

Nitrogen: found in chlorophyll, nucleic acids and amino acids; component of protein and enzymes.

Phosphorus: an essential component of DNA, RNA, and phospholipids, which play critical roles in cell membranes; also plays a major role in the energy system (ATP) of plants.

Potassium: plays a major role in the metabolism of the plant, and is involved in photosynthesis, drought tolerance, improved winter hardiness and protein synthesis.

 

There are different basis of classification of essential nutrients:

Quantity of nutrient required

Mobility of  nutrient  in soil

Mobility of  nutrient with in plant

Functions in plant

Classification on the basis of quantity of nutrient required:

1. Basic nutrients:

These constitute 96% of total dry matter of plant.

Name of Basic nutrients:

Carbon

Hydrogen

Oxygen

Among these, carbon and oxygen constitute 45% each and hydrogen is 6%.

2. Macro nutrients

The nutrients which are required by plants in large quantities are called macro or major nutrients. These are nine in number.

Name of Macro nutrients:

Nitrogen,

Phosphorus,

Potassium,

Calcium,

Magnesium,

Sulphur,

Carbon,

Hydrogen and

Oxygen.

Macro nutrients have again two categories:

Primary nutrients

Among macro nutrients, Nitrogen, Phosphorus and Potassium are known as primary nutrients which are required in a proper ratio for a successful crop.

 

Secondary nutrients

Next to primary nutrients, there are three elements such as Calcium, Magnesium and Sulphur which are known as secondary nutrients.

 

3. Micro nutrients

These nutrients required by plants in small quantities and also known as minor or trace elements. These are eight in number

Name of Micro nutrients:

Manganese,

Iron,

Zinc,

Copper,

Boron,

Molybdenum

Chlorine and

Cobalt.

 

Classification on the basis of mobility of nutrient in the soil:

Mobile nutrients:

The nutrients are highly soluble and these are not adsorbed on clay complexes.

Example: NO3-, SO42-,BO32-, Cl- and Mn+2

Less mobile nutrients:

They are soluble, but they are adsorbed on clay complex, so their mobility is reduced.

Example: NH4+, K+, Ca+, Mg2+, Cu2+

Immobile nutrients:

Nutrient ions are highly reactive and get fixed in the soil.

Example: H2PO4-,HPO42-, Zn2+

 

Classification on the basis of mobility with in plant:

Highly mobile:             N, P and K.

Moderately mobile:     Zn

Less mobile:                S, Fe, Mn, Cl, Mo and Cu

Immobile:                     Ca and B

 

Classification on the basis of functions in the plant:

Elements that provide basic structure to plant

Example:  Carbon, Hydrogen and Oxygen

Elements useful in energy storage, transfer and bonding: These are accessory structural elements which are more active and vital for living tissues.

Example: N, S and P.

Elements necessary for charge balance.

Example: K, Ca and Mg.

Elements involved in enzyme activation and electron transfer.

Example: Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo and Cl.

 

 Beneficial nutrients: These are not included in essential nutrients, but their application increases the yield up to some extent.

Example: Sodium, Silicon, and Vanadium.

Definition of Essential Plant Nutrients

     "आवश्यक पोषक तत्व वे तत्व होते हैं जिसकी कमी से एक पौधा अपना जीवन चक्र पूरा नही कर सकता । ऐसे तत्वों को आवश्यक पोषक तत्व कहते है ।"

     मतलब आवश्यक पोषक तत्वों की कमी होने से पौधों की बढ़वार रुक जाती है , भिन्न-भिन्न रोग हो जाते हैं , तथा पैदावार कम होती है । अतः पौधों की अच्छी बढ़वार व अधिक उत्पादन के लिये पौधों में पोषक तत्व  सही और पर्याप्त होना चाहिए ।

   यह  पौधों को मिट्टी, हवा, व पानी से मिलती है तथा कुछ पोषक तत्वों को कृत्रिम रूप से भी दिया जाता है ।

     आवश्यक पोषक तत्व की अवधारणा (Concept) पहली बार 1939 में Arnon और Stout ने दिया था । उसके बाद 1954 में Arnon इस अवधारणा में कुछ बदलाव करके पुनः पेश किया इस अवधारणा को Three Criteria for Essentiality of Nutrients भी कहते है । इस अवधारणा के अनुसार - 

Three Criteria for Essentiality of Nutrients- 

1. यदि किसी पौधे में किसी आवश्यक पोषक तत्वों की कमी हो जाती है तो उसके बिना पौधा अपना जीवन चक्र पूरा नही कर सकता है । 

2. यदि पौधे में किसी पोषक तत्व की कमी हो जाती है तो उसकी कमी सिर्फ उसी तत्वों के द्वारा पूरा किया जा सकता है किसी दूसरे तत्वों के द्वारा नही ।

3. पोषक तत्व पौधों के उपापचयी क्रियाओं में भाग लेते हैं तथा एंजाइम क्रियाशीलता को नियंत्रित करता है।  

Arnon के अनुसार 16 आवश्यक पोषक तत्व थे । सन 2009 -10 में Ni (निकिल) को 17 वें आवश्यक पोषक तत्व के रूप में सम्मिलित किया गया (ब्राउन और उसके साथियों के द्वारा )

Classification of Essential Plant Nutrients

आवश्यक पोषक तत्वों का वर्गीकरण :-

                   सामान्यता आवश्यक पोषक तत्वों को तीन भागों में वर्गीकृत करते हैं - 

1. संरचनात्मक पोषक तत्व

Structural Nutrients - 

                                    इनमें ऐसे पोषक तत्व को सम्मिलित किया गया है जो कि पौधों की संरचनात्मक कार्य में भाग लेते हैं, मतलब पौधों की संरचना बनाने में जैसे- ऊतको व कोशिकाओं के निर्माण में । इसे Frame Work Nutrients भी कहा जाता है । यह पोषक तत्व जल और वातावरण से प्राप्त होते हैं

उदाहरण :- कार्बन (C), ऑक्सीजन (O), हाइड्रोजन (H).

2. वृहद पोषक तत्व

Macro Nutrients - 

                                 वृहद पोषक तत्व ऐसे पोषक तत्व है जो कि पौधों में शुष्क भार के अनुसार 1 मिलीग्राम / ग्राम या 1000 ppm से अधिक पाए जाते हैं l मतलब जिन पोषक तत्वों की पौधों को अधिक मात्रा में आवश्यकता होती है उसे वृहद या स्थूल पोषक तत्व कहते हैं ।

वृहद पोषक तत्व को फिर से दो भागों में बांटा गया है प्राथमिक पोषक तत्व और द्वितीयक पोषक तत्व। 

A. प्राथमिक पोषक तत्व

Primary Nutrients -    

                                  प्राथमिक पोषक तत्व वह पोषक तत्व होते हैं जिसकी आवश्यकता पौधों को शुरुआत से ही अर्थात बीज के अंकुरण से ही होती है । 

नाइट्रोजन (N), फास्फोरस (P), और पोटाश (K) इसके अंतर्गत आते हैं ।

B. द्वितीयक पोषक तत्व -

Secondary Nutrients -

                                    द्वितीयक पोषक तत्वों की आवश्यकता जब पौधों का बढ़वार (Growth) शुरू हो जाता है तब इसकी आवश्यकता होती है ।

उदाहरण :- कैल्शियम (ca), मैग्नीशियम (mg), और सल्फर (s) द्वितीय पोषक तत्वों के अंतर्गत आता है ।

3. सूक्ष्म पोषक तत्व -

Micro Nutrients - 

                            सूक्ष्म पोषक तत्व के अंतर्गत ऐसे पोषक तत्व आते हैं जिनकी पौधों को 1000 ppm से कम आवश्यकता होती है। 

उदाहरण - लौह (Fe), जिंक (Zn), कॉपर (cu), मैग्नीज (mn), मोलिब्डेनम (Mo), बोरान (B), क्लोरीन (Cl), निकिल (Ni).

सूक्ष्म पोषक तत्वों में सबसे अधिक लौह (Fe) और सबसे कम मात्रा में मॉलीब्डेनम (Mo) की आवश्यकता होती है इसीलिए मोलिब्डेनम (Mo) को अल्ट्रा माइक्रो पोषक तत्व (Ultra Micro Nutrients) भी कहा जाता है ।

What are the 17 Essential Plant Nutrients ?

The 17 Essential Plant Nutrients Are - 

Carbon (C), Hydrogen (H), Oxygen (O), Nitrogen (N), Phosphorus (P), Potassium (K), Sulfur (S), Calcium (Ca), Magnesium (Mg), Boron (B), Chlorine (Cl), Copper (Cu), Iron (Fe), Manganese (Mn), Molybdenum (Mo), Nickel (Ni), and Zinc (Zn).

इस प्रकार उपरोक्त सभी को मिलाकर 17 आवश्यक पोषक तत्व माने गए हैं । 

इसके अलावा आवश्यक पोषक तत्वों के अंतर्गत और भी शब्द (Terms) आतें है जो कि निम्नलिखित है -

● Ultra Micro Nutrients -

    अति सूक्ष्म पोषक तत्व - 

                                      ऐसे पोषक तत्व जिनकी पौधों को बहुत ही कम मात्रा में आवश्यकता होती है । ऐसे पोषक तत्वों की पौधों को 1 ppm से भी कम आवश्यकता होती है ।

जैसे - मोलिब्डेनम (Mo) , कोबाल्ट (Co).

● Beneficial Plant Nutrients -

    लाभदायक पोषक तत्व - 

                                      ऐसे पोषक तत्व आवश्यक पोषक तत्वों (Essential Plant Nutrients) की श्रेणी से अलग होते हैं । मतलब ऐसा नही है कि इसकी कमी से पौधों का जीवन चक्र (Life Cycle) पूरा नही होता बल्कि इन तत्वों की पौधों को हो प्राप्ति न हो तो भी कोई हानि नहीं होता । लेकिन इन लाभदायक पोषक तत्वों (Beneficial Plant Nutrients) को अगर पौधों को उपलब्ध कराते हैं तो पौधों को लाभ होता है या उत्पादन बढ़ता है ।

उदाहरण :- सोडियम (Na), कोबाल्ट (Co), वेनेडियम (v), सिलिकॉन (Si) . 

● Functional Plant Nutrients :-

    कार्यिकी या क्रियात्मक पोषक तत्व - 

                                                     ऐसे पोषक तत्व पौधों के किसी न किसी कार्य मे उत्तरदायी होते है । 

कार्यिकी पोषक तत्व (Functional Plant Nutrients) के अंतर्गत आवश्यक पौध पोषक तत्व (Essential Plant Nutrients) के 17 पोषक तत्व और लाभदायक पोषक तत्व (Beneficial Plant Nutrients) के 4 पोषक तत्वों को सम्मिलित किया गया है । कुल मिलाकर 21 Functional Plant Nutrients माना जा सकता है । 

Facts :- शब्द सर्वप्रथम डी. जे. निकोलस ने 1963 में दिया था । 

● Quasi Essential Plant Nutrients -

   अर्ध आवश्यक पोषक तत्व - 

                                          सिलिकॉन (Si) को पौधों के लिए अर्ध आवश्यक पोषक तत्व (Quasi Essential Plant Nutrients) माना जाता है । क्योंकि कुछ पौधों में सिलिकॉन की कमी से जीवन चक्र (life cycle) प्रभावित हो जाता है और कुछ पौधों में प्रभावित नहीं होता । 

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