ECTS - University of Pisa
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PLANT NUTRITION
MIKE FRANK QUARTACCI
Academic year2022/23
CourseAGRICULTURAL SCIENCES
Code458GG
Credits6
PeriodSemester 1
LanguageItalian

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
NUTRIZIONE DELLE PIANTEAGR/13LEZIONI64
MARCO LANDI unimap
MIKE FRANK QUARTACCI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Al termine del corso:

  • lo studente avrà acquisito le più importanti conoscenze riguardanti il comportamento dei nutrienti nel sistema suolo-pianta, la loro disponibilità e dinamica nonché i meccanismi di assorbimento e traslocazione all'interno della pianta;
  • lo studente avrà compreso i principali meccanismi biochimici che regolano l'assorbimento e il biochimismo dei principali elementi nutritivi.
Knowledge

At the end of the course:

  • the student will have acquired the most important knowledge regarding the behaviour of nutrients in the soil-plant system, their availability and dynamics as well as the mechanisms of uptake and translocation within the plant;
  • the student will have understood the main biochemical mechanisms that regulate the absorption and biochemism of the main nutritional elements.

 
Modalità di verifica delle conoscenze

Per l’accertamento delle conoscenze saranno svolte delle prove scritte in itinere, oltre a incontri tra il docente e gli studenti che si svolgeranno mediante lezioni di accertamento finalizzate alla valutazione delle conoscenze acquisite. Nello specifico:

  • comprensione delle relazioni suolo-pianta occorrenti nella rizosfera e del flusso dei nutrienti verso la radice;
  • conoscenza dei meccanismi di assorbimento, assimilazione e trasporto xilematico/floematico a lunga distanza;
  • conoscenza del biochimismo dei più importanti macro- e microelementi.
Assessment criteria of knowledge

For the assessment of the knowledges ongoing written tests will be carried out, besides meetings between the teacher and the students by means of lessons aimed at evaluating the gained information. In particular:

  • understanding of the soil-plant relationships occurring in the rhizosphere and of the flow of nutrients towards the root;
  • knowledge of the mechanisms of long-distance xylem / phloem absorption, assimilation and transport;
  • knowledge of the biochemistry of the most important macro- and microelements.
Capacità

Al termine del corso:

  • lo studente avrà acquisito non solo competenze e conoscenze adeguate al superamento dell’esame, ma soprattutto capacità e metodi di apprendimento adeguati per l’aggiornamento e l’innalzamento delle proprie competenze nell’ambito della nutrizione minerale;
  • lo studente avrà acquisito la capacità di comprendere in un quadro generale i principali processi biochimici che avvengono nella cellula a seguito dell'assorbimento, assimilazione e utilizzo dei principali elementi nutritivi.
Skills

At the end of the course:

  • the student will acquire not only skills and knowledges for passing the examination, but especially stimuli, ability and learning methods suitable for the upgrading and promotion of skills in the mineral nutrition field;
  • the student will acquire the knowledge of the main cellular biochemical processes that occur following the main nutrient uptake, assimilation and utilization.

 
Modalità di verifica delle capacità

Durante lo svolgimento del corso saranno effettuate lezioni di accertamento durante le quali lo studente dovrà dimostrare di:

  • avere acquisito la capacità di collegare i vari processi che regolano la disponibilità e la dinamica degli elementi minerali nel suolo e nella rizosfera;
  • avere acquisito la capacità di interconnettere tra loro i processi biochimici relativi agli elementi nutritivi.
Assessment criteria of skills

During the course assessment lessons will be carried out, during which the student must prove:

  • thave acquired the ability to connect the various processes that regulate the availability and dynamics of mineral elements in the soil and in the rhizosphere;
  • to have acquired the ability to interconnect among them the biochemical processes of the nutritional elements.

 
Comportamenti

Alla fine del corso lo studente avrà acquisito e/o sviluppato la capacità di affrontare le tematiche relative ai nutrienti in riferimento al suolo, alla rizosfera e alla pianta.
Behaviors

At the end of the course the student will acquire and/or develop the ability to deal with issues relating to nutrients with reference to the soil, the rhizosphere and the plant.

 
Modalità di verifica dei comportamenti

La verifica dei comportamenti sarà effettuata durante le esercitazioni di accertamento finalizzate a valutare il comportamento dello studente di fronte alle problematiche poste dal docente.
Assessment criteria of behaviors

The behaviour verification will be carried out during the assessment exercises aimed at evaluating the student’s behaviour in response to the problems posed by the teacher.

 
Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Per affrontare l’insegnamento di Nutrizione delle Piante sono necessarie conoscenze iniziali di:

  • chimica generale e nello specifico i legami chimici, la termodinamica, le reazioni di ossido-riduzione, l’elettrochimica nonché le proprietà delle soluzioni acquose;
  • chimica organica per quanto riguarda la struttura delle molecole organiche, i principali gruppi funzionali e reazioni chimiche;
  • citologia vegetale (struttura della cellula);
  • biochimica, relativamente alle più importanti vie anaboliche e cataboliche cellulari. 
Prerequisites

The Plant Nutrition course requires initial knowledges concerning:

  • general chemistry, in particular chemical bonds, thermodynamics, redox reactions, electrochemistry and aqueous solution properties;
  • organic chemistry for what concerns organic molecule structure, main functional groups and chemical reactions;
  • plant cell citology (structure of the cell);
  • biochemistry of the most important cellular anabolic and catabolic pathways.
Indicazioni metodologiche
  • le lezioni frontali si svolgono con l’ausilio di diapositive;
  • le esercitazioni in classe vengono effettuate per gruppi di studenti in dipendenza delle condizioni sanitarie e dei protocolli in vigore;
  • viene utilizzato un sito online (E-learning) dove viene fornito il materiale didattico utilizzato nelle lezioni frontali e sono pubblicate le comunicazioni di qualsiasi tipo con gli studenti;
  • l’interazione tra docente e studenti avviene anche mediante ricevimenti, posta elettronica e studenti consiglieri.
Teaching methods
  • lectures are held with the help of slides;
  • the classroom exercises are carried out in groups of students depending on the sanitary conditions and protocols in force;
  • a website (E-learning) provides the teaching material used during lectures and disseminates information to students;
  • the interaction between teacher and students takes also place through meetings, e-mail and counselling students.
Programma (contenuti dell'insegnamento)

Disponibilità dei nutrienti
Elementi essenziali, benefici e tossici
Disponibilità e dinamica dei nutrienti
Movimento dei nutrienti verso la superficie radicale
Concentrazione dei nutrienti
Intensità e quantità dei nutrienti
Distribuzione dell’acqua nel suolo
Flusso dei nutrienti verso le radici
Intercettazione
Flusso di massa
Diffusione
Rapporto flusso di massa /diffusione

Radici e nutrizione minerale
Morfologia delle radici e nutrizione minerale
Interfaccia suolo-radice (rizosfera)
Struttura della rizosfera
pH e potenziale redox
Essudati radicali
Micorrize

L’acqua nel suolo
Il movimento dell’acqua nel suolo
Flusso idrico nel suolo saturo d’acqua
Flusso idrico nel suolo non saturo d’acqua
Movimento dell’acqua allo stato di vapore
Infiltrazione
Percolazione (lisciviaggio)
Risalita capillare
Il bilancio idrico e sua espressione

Meccanismo biochimico dell’assorbimento dei nutrienti
Assorbimento e trasporto attraverso le radici
Trasporto passivo
Trasporto attivo
Assorbimento attraverso gli stomi

Trasporto a lunga distanza
Struttura di xilema e floema: richiami
Sink e source
Traspirazione e traslocazione dei nutrienti nello xilema
Movimento e mobilità degli elementi nel floema

Il metabolismo dei nutrienti nelle piante
Macronutrienti e microelementi
Macronutrienti
Azoto
Fosforo
Potassio
Zolfo
Calcio
Magnesio
Micronutrienti
Ferro
Manganese
Zinco
Rame
Boro
Molibdeno
Cloro
Elementi benefici

Nutrizione e condizioni avverse dei suoli

L’efficienza dell’impiego dei nutrienti (NUE)

Metodi di espressione della NUE
Fattori che influenzano la NUE
Resa produttiva e NUE
Fertilizzazione smart
Syllabus

Availability of nutrients
Essential, beneficial and toxic elements
Availability and dynamics of nutrients
Movement of nutrients towards the root surface
Concentration of nutrients
Intensity and quantity of nutrients
Distribution of water in the soil
Flow of nutrients to the roots
Interception
Mass flow
Diffusion
Mass flow / diffusion ratio

Roots and mineral nutrition
Root morphology and mineral nutrition
Soil-root interface (rhizosphere)
Structure of the rhizosphere
pH and redox potential
Root exudates
Mycorrhizae

The water in the soil
The movement of water in the soil
Water flow in the soil saturated with water
Water flow in the soil not saturated with water
Movement of water in the vapor state
Infiltration
Percolation (leaching)
Capillary ascent
The water balance and its expression

Biochemical mechanism of nutrient absorption
Absorption and transport through the roots
Passive transport
Active transport
Absorption through stomata

Long distance transportation
Structure of xylem and phloem: recalls
Sink and source
Transpiration and translocation of nutrients into the xylem
Movement and mobility of elements in the phloem

The metabolism of nutrients in plants
Macronutrients and microelements
Macronutrients
Nitrogen
Phosphorus
Potassium
Sulfur
Football
Magnesium
Micronutrients
Iron
Manganese
Zinc
Copper
Boron
Molybdenum
Chlorine
Beneficial elements

Nutrition and adverse soil conditions

The efficiency of use of nutrients (NUE)
Factors influencing NUE
Crop yield and NUE
Smart fertilization
Bibliografia e materiale didattico
  • Autori vari (2016) Fondamenti di biochimica agraria. Pàtron Editore.
  • Violante P. (2013) Chimica e fertilità del suolo. Edagricole.
  • Marschner H. (2011) Mineral nutrition of higher plants. Academic Press.
  • Mengel K., Kirkby E.A. (2001) Principles of plant nutrition. International Potash Institute.
Bibliography
  • Autori vari (2016) Fondamenti di biochimica agraria. Pàtron Editore.
  • Violante P. (2013) Chimica e fertilità del suolo. Edagricole.
  • Marschner H. (2011) Mineral nutrition of higher plants. Academic Press.
  • Mengel K., Kirkby E.A. (2001) Principles of plant nutrition. International Potash Institute.

 
Indicazioni per non frequentanti

Gli studenti non frequentanti possono seguire lo svolgimento delle lezioni utilizzando il materiale didattico messo a disposizione online dal docente prima dell’inizio del corso e seguendo il registro delle lezioni.
Non-attending students info

Not-attending students can follow the lessons using the teaching material provided on the web site by the teacher before the beginning of the lectures, and consulting the lesson log.
Modalità d'esame
  • L’esame consisterà in verifiche scritte in itinere e l’esame si considera superato con la sufficienza (18/30) in tutte le verifiche. Il voto è la media dei voti acquisiti nelle prove in itinere. L'insufficienza in una prova verrà recuperata con un esame orale.
    Gli studenti possono svolgere un esame orale per migliorare il voto proposto al termine delle prove in itinere. Gli studenti che non svolgono le prove in itinere debbono sostenere l’esame orale sull'intero programma;

  • la prova orale è superata quando il candidato è in grado di esprimersi in modo chiaro e di usare una terminologia corretta quando è in grado di mettere in relazione le diverse parti del programma e quando è capace di scrivere correttamente le strutture chimiche.
Assessment methods
  • The exam will consist of written tests in progress and the exam is considered passed with a pass (18/30) in all tests. The grade is the average of the grades acquired in the ongoing tests. Failure in one of the tests will be recovered with an oral exam.
    Students can take an oral exam to improve the grade proposed at the end of the ongoing tests. Students who do not take the ongoing tests must take the oral exam on the entire program; 
  • the oral exam is passed when the candidate is able to express himself clearly and to use correct terminology when she/he is able to relate the different parts of the program and to write the chemical structures correctly.
Updated: 21/08/2022 10:55