الحديد (الرمز الكيميائي Fe) هو واحد من ستة مغذيات دقيقة أو معادن ضئيلة مطلوبة لنمو النبات وتكاثره. من بين العديد من الخصائص الخاصة للحديد ، فإن قدرته على الخضوع لتغييرات التكافؤ بسهولة ، أو التأكسد بسهولة ، هي جوهر أهميته البيولوجية. تناقش معظم المنشورات والدراسات العلمية الحديد في التربة ، حيث يوجد كمعادن (مثل الهيماتيت) ، والرواسب غير العضوية (مثل أكاسيد الحديد) ، والمركبات العضوية (مثل الهومات) ، والأيونات في محلول التربة. كيميائيًا ، يحدث هذا في شكلين أو حالات أكسدة: Fe3+ و Fe2+… الحديدوز يتأكسد بسهولة إلى الحديد ، وهو عمليا غير قابل للذوبان في الماء. في التربة الزراعية العادية جيدة التهوية ، تحدث عمليات الأكسدة بنشاط ، وبالتالي يسود الحديد ثلاثي التكافؤ. هذه الظواهر هي السبب الرئيسي لمشكلة نقص الحديد في المحاصيل.
مثل جميع المغذيات النباتية ، يجب أن يكون الحديد في محلول مائي حتى تمتصه الجذور. أي عامل يقلل من نشاط أو تركيز الحديد المذاب (أيونات الحديد) سوف يؤثر سلبًا على الامتصاص. يعتمد هذا التفاعل بشكل كبير على مستوى الأس الهيدروجيني – ينخفض نشاط الحديد القابل للذوبان 1000 مرة لكل زيادة في الرقم الهيدروجيني بمقدار واحد.
وظائف الحديد
تحتاج النباتات إلى الحديد لإنتاج الكلوروفيل وتنشيط العديد من الإنزيمات ، خاصة تلك التي تشارك في التمثيل الضوئي والتنفس. كما أنها تشارك في تخليق البروتين وتكوين لون الفاكهة. على الرغم من أن الدور الدقيق لإنتاج الكلوروفيل لا يزال غير واضح ، فقد تم إثبات وجود علاقة محددة بين محتوى الحديد ومحتوى الكلوروفيل في أوراق النبات. بطبيعة الحال ، فإن توقف إنتاج الكلوروفيل في النباتات التي تعاني من نقص الحديد هو سبب الأعراض البصرية الشاملة ، وهي الإصابة بالكلور.
يمتص الحديد بشكل رئيسي من النباتات الموجودة في التربة على شكل حديد (Fe2+). ومع ذلك ، حيث أن معظم أنواع التربة الزراعية تحتوي على الحديد على شكل حديد (Fe3+) ، يجب أن تذوب النباتات أولاً بطريقة أو بأخرى Fe3+ثم اختزله إلى Fe2 + حتى يتمكن من المرور عبر غشاء البلازما لجذر الشعر (البلازما). الآلية الدقيقة التي تصف هذه العملية لا تزال غير مفهومة بشكل جيد. يبدو أنها تختلف بين الأنواع النباتية.
في معظم المحاصيل ، يعتبر امتصاص الحديد عملية نشطة تتطلب طاقة. تفرز شعيرات جذر النبات البروتونات (أيونات H.+) وينضح في التربة المحيطة. تساعد البروتونات في إذابة الحديد3+، وخفض درجة الحموضة ، وتعزيز عملية إزالة معدن ثقيل من أيونات الحديد3+ الإفرازات الفينولية. على سطح الجذر ، الحديد مخلّب Fe3+ خفضت إلى الحديد كلاب الحديد2+الذي يطلق بسهولة Fe2+ لامتصاص الشعيرات الجذرية. بمجرد أن ذهب إلى الجذر ، Fe2+ يتأكسد إلى الحديد3+ ثم مخلب بأيونات السترات. ثم يتم نقل مخلّب سترات الحديد إلى مناطق النمو النشط في النبات. بعد النقل ، يميل الحديد إلى أن يكون ثابتًا ولا يمكن إعادة نقله من عضو إلى آخر. لهذا السبب ، تميل أعراض نقص الحديد إلى التأثير فقط على النمو الجديد.
نقص الحديد
التشخيص والقضاء على نقص الحديد
الأعراض المرئية شائعة بدرجة كافية لتشخيص نقص الحديد بدقة. إذا كنت في شك ، يمكنك رش مركبات الحديد – عادة ما يكون رد الفعل سريعًا جدًا. يتمثل التأثير العام لداء الاخضرار الناجم عن نقص الحديد في تقليل نشاط التمثيل الضوئي المطلوب للنمو والتطور. وهذا بدوره يقلل من غلة المحاصيل والاستخدام الاقتصادي البشري. يُظهر نقص المغنيسيوم أيضًا الإصابة بالكلور في المناطق بين الأوردة ، ولكن هذه الأعراض تبدأ على الأوراق القديمة ويكون اللون الأصفر البرتقالي أكثر. يظهر نقص المنغنيز أيضًا داء الاخضرار في الأوراق الأصغر سنًا ، لكن الأوردة تظل خضراء حتى مع النقص الحاد.
يمكن أن تقلل المستويات العالية من الموليبدينوم المتوفر من امتصاص الحديد ، مما يتسبب في ترسب موليبدات الحديد على سطح الجذر. السبب الأكثر شيوعًا لنقص الحديد في النباتات هو ارتفاع درجة الحموضة – ينخفض توافر الحديد عندما يكون الرقم الهيدروجيني أعلى من 7. يمكن أن يكون سبب نقص الحديد هو سوء تصريف الركيزة. يمكن أن يحدث نقص الحديد أيضًا بسبب الإفراط في تناول المنغنيز.
يختلف تركيز الحديد الأمثل للنباتات المختلفة. على سبيل المثال ، بالنسبة لمعظم محاصيل العنب المزروعة ، يجب أن يحتوي المحلول المغذي على 2-3 جزء في المليون من الحديد (2-3 مجم / لتر).
الحديد الزائد
يمكن أن يكون تراكم الحديد في الخلايا سامًا أيضًا. يمكن أن يعمل بشكل محفز لتوليد جذور الهيدروكسيل التي يمكن أن تتلف الدهون والبروتينات والحمض النووي. بسبب السمية المحتملة المرتبطة بمستويات الحديد العالية ، تخزن الخلايا الحديد ببروتين داخل الخلايا يسمى فيريتين ، والذي يطلق الحديد بطريقة خاضعة للرقابة. يتم إنتاج هذا البروتين من قبل جميع الكائنات الحية تقريبًا ، بما في ذلك الطحالب والبكتيريا والنباتات والحيوانات العليا.
التشخيص والتخلص من الحديد الزائد
تحدث سمية الحديد بشكل أساسي عندما ينخفض الرقم الهيدروجيني بدرجة كافية لتكوين فائض من الحديد المتاح. كما هو الحال مع بعض العناصر الغذائية الأخرى ، من المحتمل أن تكون العلامات المرئية لسمية الحديد علامة على نقص آخر في المغذيات. يمكن أن يحدث تراكم الحديد أيضًا مع نقص الزنك. يمكن أن يتسبب الحديد الزائد في تغيير لون أوراق الشجر إلى اللون الأخضر الداكن.
الحديد في المحاليل الغذائية
بالنسبة للزراعة المائية ، يتم استخدام كبريتات الحديدوز (كبريتات الحديدوز) أو مخلبات الحديد كمواد مغذية. تعتبر مخلبات الحديد بشكل عام أقل عرضة للترسيب في ظل الظروف القلوية ويفضل استخدامها بشكل عام. اقرأ المزيد في مقال “مخلبات معدنية”.
مصادر
- الزراعة المائية العملية والصوبات الزراعية. شهر سبتمبر . 2016
