Eisen (chemisches Symbol Fe) ist einer von sechs Mikronährstoffen oder Spurenelementen, die für das Pflanzenwachstum und die Reproduktion benötigt werden. Von den vielen besonderen Eigenschaften des Eisens ist seine Fähigkeit, leicht Valenzänderungen einzugehen oder leicht zu oxidieren, die Essenz seiner biologischen Bedeutung. Die meisten wissenschaftlichen Veröffentlichungen und Studien diskutieren Eisen im Boden, wo es als Mineralien (wie Hämatit), anorganische Sedimente (wie Eisenoxide), organische Komplexe (wie Humate) und Ionen in der Bodenlösung vorhanden ist. Chemisch kommt es in zwei Formen oder Oxidationsstufen vor: Fe3+ und Fe2+… Eisen(II) wird leicht zu Eisen(III) oxidiert, das in Wasser praktisch unlöslich ist. In normalen, gut durchlüfteten landwirtschaftlichen Böden treten aktiv Oxidationsprozesse auf und daher überwiegt dreiwertiges Eisen. Diese Phänomene sind die Hauptursache für das Problem des Eisenmangels bei Pflanzen.
Wie alle Pflanzennährstoffe muss Eisen in einer wässrigen Lösung vorliegen, damit die Wurzeln es aufnehmen können. Jeder Faktor, der die Aktivität oder Konzentration von gelöstem Eisen (Fe-Ionen) verringert, beeinflusst die Absorption nachteilig. Diese Reaktion ist stark vom pH-Wert abhängig – die Aktivität des löslichen Eisens nimmt bei jeder Erhöhung des pH-Werts um eins um das 1000-fache ab.
Natürlich wird die Reaktion auch von den Redoxbedingungen im Boden beeinflusst. Aus diesen Gründen hat ein gut belüfteter saurer Boden einen höheren löslichen Eisengehalt als ein alkalischer Boden. Unter reduzierenden Bedingungen wird Eisen Fe bevorzugt2+… Es ist eine wichtige Quelle für lösliches Eisen unter anaeroben Bedingungen wie überfluteten Reisfeldern. Die viel größere Löslichkeit von Eisen(II) kann jedoch in einigen Situationen zu Eisentoxizitätsproblemen führen. Beispielsweise, „bronzieren»In Reis (Abb.).
Bügeleisenfunktionen
Pflanzen benötigen Eisen, um Chlorophyll zu produzieren und verschiedene Enzyme zu aktivieren, insbesondere diejenigen, die an der Photosynthese und Atmung beteiligt sind. Es ist auch an der Proteinsynthese und der Fruchtfarbbildung beteiligt. Obwohl die genaue Rolle der Chlorophyllproduktion noch unklar ist, wurde eine eindeutige Beziehung zwischen Eisen- und Chlorophyllgehalt in Pflanzenblättern nachgewiesen. Die Unterbrechung der Chlorophyllproduktion bei eisenarmen Pflanzen ist natürlich die Ursache des universellen Sehsymptoms Chlorose.
Eisen wird hauptsächlich von Pflanzen im Boden in Form von Eisen (Fe2+). Da jedoch die meisten landwirtschaftlichen Böden Eisen in Form von Eisen (Fe3+), Pflanzen müssen erst irgendwie Fe . auflösen3+und dann auf Fe2 + reduzieren, damit es die Plasmamembran der Haarwurzel (Plasmalemma) passieren kann. Der genaue Mechanismus, der diesen Prozess beschreibt, ist noch wenig verstanden. Es scheint zwischen Pflanzenarten zu variieren.
Bei den meisten Pflanzen ist die Eisenaufnahme ein aktiver Prozess, der Energie benötigt. Die Wurzelhaare der Pflanze emittieren Protonen (Ionen H+) und scheidet in den umgebenden Boden aus. Protonen helfen, Fe . aufzulösen3+, senkt den pH-Wert und fördert die Chelatbildung von Fe-Ionen3+ phenolische Exsudate. Auf der Wurzeloberfläche Eisenchelat Fe3+ reduziert zu Eisenchelat Fe2+die leicht Fe . freisetzt2+ zur Aufnahme durch Wurzelhaare. Sobald er Wurzeln geschlagen hatte, war Fe2+ zu Fe . oxidiert3+ und dann mit Citrat-Ionen chelatisiert. Das Eisencitratchelat wird dann in aktiv wachsende Bereiche der Pflanze transportiert. Nach der Translokation neigt Eisen dazu, fixiert zu werden und kann nicht von Organ zu Organ rückübertragen werden. Aus diesem Grund betreffen Eisenmangelsymptome meist nur das Neuwachstum.
Eisenmangel
Eisenmangel führt fast ausnahmslos zur Chlorose junger, schnell wachsender Blätter, während ältere Blätter dunkelgrün bleiben. Die Adern bleiben im Gegensatz zu den gelben Intervenenbereichen scharf grün. Bei Pflanzen mit parallel geäderten Blättern (zB Getreide) wird ein Sprungbretteffekt beobachtet. Bei breitblättrigen Pflanzen ist eine feine Netzstruktur sichtbar (siehe Abb.). Anfänglich bleiben die Adern grün, was zu einem Maschenmuster führt. In späteren Stadien werden die Adern auch chlorotisch und können zusammenbrechen und das gesamte Blatt erscheint gebleicht. Eine Nekrose tritt normalerweise erst in den letzten Stadien der Symptomentwicklung auf.
Diagnose und Beseitigung von Eisenmangel
Visuelle Symptome sind häufig genug, um einen Eisenmangel genau zu diagnostizieren. Im Zweifelsfall können Sie mit Eisenverbindungen sprühen – die Reaktion ist meist sehr schnell. Die allgemeine Wirkung der Eisenmangelchlorose besteht darin, die für Wachstum und Entwicklung erforderliche Photosyntheseaktivität zu reduzieren. Dies wiederum verringert die Ernteerträge und die wirtschaftliche Nutzung durch den Menschen. Magnesiummangel zeigt auch Chlorose in den intervenalen Bereichen, aber diese Symptome beginnen an älteren Blättern und die Chlorose ist gelb-orange gefärbt. Manganmangel zeigt auch an jüngeren Blättern Chlorose, aber die Adern bleiben auch bei starkem Mangel grün.
Hohe Mengen an verfügbarem Molybdän können die Eisenaufnahme reduzieren, wodurch Eisenmolybdat auf der Wurzeloberfläche ausfällt. Die häufigste Ursache für Eisenmangel bei Pflanzen ist ein hoher pH-Wert – die Eisenverfügbarkeit nimmt ab, wenn der pH-Wert über 7 liegt. Eisenmangel kann durch eine schlechte Drainage des Substrats verursacht werden. Eisenmangel kann auch durch zu viel Mangan verursacht werden.
Die optimale Eisenkonzentration für verschiedene Pflanzen variiert. Bei den meisten angebauten Traubenkulturen sollte die Nährlösung beispielsweise 2-3 ppm Fe (2-3 mg / L) enthalten.
Überschüssiges Eisen
Auch Eisenablagerungen in Zellen können toxisch sein. Es kann katalytisch wirken und Hydroxylradikale erzeugen, die Lipide, Proteine und DNA schädigen können. Aufgrund der potentiellen Toxizität, die mit hohen Eisenspiegeln verbunden ist, speichern Zellen Eisen mit einem intrazellulären Protein namens Ferritin, das Eisen auf kontrollierte Weise freisetzt. Dieses Protein wird von fast allen lebenden Organismen produziert, einschließlich Algen, Bakterien, höheren Pflanzen und Tieren.
Diagnose und Beseitigung von überschüssigem Eisen
Eisentoxizität tritt hauptsächlich dort auf, wo der pH-Wert so weit abfällt, dass ein Überschuss an verfügbarem Eisen entsteht. Wie bei einigen anderen Nährstoffen sind sichtbare Anzeichen einer Eisentoxizität wahrscheinlich ein Zeichen für einen anderen Nährstoffmangel. Bei Zinkmangel kann es auch zu einer Eisenakkumulation kommen. Überschüssiges Eisen kann dazu führen, dass das Laub seine Farbe in ein dunkleres Grün ändert.
Eisen in Nährlösungen
Für Hydrokulturen werden als Nährstoffe Eisensulfat (Eisensulfat) oder Eisenchelate verwendet. Eisenchelate sind im Allgemeinen weniger anfällig für Ausfällungen unter alkalischen Bedingungen und werden im Allgemeinen bevorzugt verwendet. Lesen Sie mehr im Artikel „Metallchelate“.
Quellen
- Praktische Hydrokultur & Gewächshäuser . September. 2016
