ברזל (סמל כימי Fe) הוא אחד משישה מרכיבי תזונה או מינרלים קורט הנדרשים לצמיחת צמחים ולהתרבותם. מבין התכונות המיוחדות הרבות של ברזל, יכולתו לעבור שינויים ערכיים בקלות, או להתחמצן בקלות, היא תמצית חשיבותו הביולוגית. מרבית הפרסומים והמחקרים המדעיים דנים בברזל בקרקע, שם הוא קיים כמינרלים (כמו המטיט), משקעים אנאורגניים (כגון תחמוצות ברזל), קומפלקסים אורגניים (כגון חומטים), ויונים בתמיסת האדמה. מבחינה כימית, זה קורה בשתי צורות או במצבי חמצון: Fe3+ è Fe2+… ברזל ברזל מחומצן בקלות לברזל, שהוא כמעט לא מסיס במים. בקרקעות חקלאיות רגילות ומאווררות היטב מתרחשים באופן פעיל תהליכי חמצון ולכן ברזל משולש שולט. תופעות אלה הן הגורם העיקרי לבעיית מחסור בברזל בגידולים.
כמו כל חומרי המזון הצמחיים, ברזל חייב להיות בתמיסה מימית כדי שהשורשים יספגו אותו. כל גורם שמקטין את הפעילות או את ריכוז הברזל המומס (יוני Fe) ישפיע לרעה על הקליטה. תגובה זו תלויה מאוד ברמת ה- pH – הפעילות של ברזל מסיס פוחתת פי 1000 עבור כל עליית pH באחת.
פונקציות ברזל
צמחים דורשים ברזל כדי לייצר כלורופיל ולהפעיל כמה אנזימים, במיוחד אלה העוסקים בפוטוסינתזה ובנשימה. זה מעורב גם בסינתזת חלבונים ויצירת צבע פרי. למרות שהתפקיד המדויק של ייצור הכלורופיל עדיין לא ברור, הוכח קשר מובהק בין תוכן ברזל לכלורופיל בעלים של צמחים. ההפרעה בייצור הכלורופיל בצמחים חסרי ברזל היא, כמובן, הגורם לתסמין הראייה האוניברסלי, כלורוזיס.
ברזל נספג בעיקר על ידי צמחים באדמה בצורת ברזל (Fe2+). עם זאת, מכיוון שרוב הקרקעות החקלאיות מכילות ברזל בצורת ברזל (Fe3+), צמחים חייבים איכשהו קודם להמיס את Fe3+ואז להקטין אותו ל- Fe2 + כדי שיעבור דרך קרום הפלזמה של שורש השיער (plasmalemma). המנגנון המדויק שמתאר את התהליך הזה עדיין לא מובן בצורה גרועה. נראה שהוא משתנה בין מיני צמחים.
ברוב הגידולים, צריכת ברזל היא תהליך פעיל הדורש אנרגיה. שערות השורש של הצמח פולטים פרוטונים (יונים H+) ומשדרת לאדמה שמסביב. פרוטונים עוזרים להתמוססות של Fe3+, הורדת ה- pH וקידום כלציה של יונים Fe3+ הפרשות פנוליות. על פני השורש, ברזל chelate Fe3+ מצטמצם לפלדת ברזל Fe2+שמשחרר בקלות את Fe2+ לספיגה על ידי שערות שורש. ברגע שהוא הלך לשורש, Fe2+ מחומצן ל- Fe3+ ולאחר מכן chelated עם יונים ציטראט. לאחר מכן מועבר צ’לט ציטראט הברזל לאזורים הגדלים באופן פעיל בצמח. לאחר טרנסלוקציה, ברזל נוטה להיות קבוע ולא ניתן להעבירו מחדש מאיבר לאיבר. מסיבה זו, תסמיני מחסור בברזל נוטים להשפיע רק על צמיחה חדשה.
מחסור בברזל
אבחון וחיסול מחסור בברזל
תסמינים חזותיים שכיחים מספיק בכדי לאבחן במדויק מחסור בברזל. אם יש ספק, ניתן לרסס בתרכובות ברזל – התגובה בדרך כלל מהירה מאוד. ההשפעה הכללית של כלורוזיס חסר ברזל היא הפחתת הפעילות הפוטוסינתטית הנדרשת לצמיחה והתפתחות. זה מצדו מצמצם את יבול היבול ואת השימוש הכלכלי האנושי. מחסור במגנזיום מראה גם כלורוזיס באזורים הבין-רוחביים, אך תסמינים אלו מתחילים בעלים ישנים יותר והכלורוזיס בצבע צהוב-כתום יותר. מחסור במנגן מציג גם כלורוזיס בעלים צעירים יותר, אך הוורידים נשארים ירוקים גם עם מחסור חמור.
רמות גבוהות של מוליבדן זמין יכולות להפחית את צריכת ה- Fe, ולגרום למוליבד ברזל לזרז על פני השורש. הגורם השכיח ביותר למחסור בברזל בצמחים הוא pH גבוה – זמינות הברזל יורדת כאשר ה- pH הוא מעל 7. מחסור בברזל יכול להיגרם על ידי ניקוז לקוי של המצע. מחסור בברזל יכול להיגרם גם על ידי יותר מדי מנגן.
ריכוז הברזל האופטימלי לצמחים שונים משתנה. לדוגמה, עבור רוב גידולי הענבים שגדלו, תמיסת התזונה צריכה להכיל 2-3 עמודים לדקה Fe (2-3 מ”ג / ליטר).
עודף ברזל
הצטברות ברזל בתאים יכולה להיות גם רעילה. זה יכול לפעול באופן קטליטי ליצירת רדיקלים של הידרוקסיל העלולים לפגוע בשומנים, חלבונים ו- DNA. בשל הרעילות הפוטנציאלית הקשורה לרמות ברזל גבוהות, תאים אוגרים ברזל עם חלבון תוך תאי הנקרא פריטין, המשחרר ברזל בצורה מבוקרת. חלבון זה מיוצר על ידי כמעט כל האורגניזמים החיים, כולל אצות, חיידקים, צמחים גבוהים ובעלי חיים.
אבחון וחיסול עודפי ברזל
רעילות ברזל מתרחשת בעיקר כאשר ה- pH יורד מספיק כדי ליצור עודף של ברזל זמין. כמו בכמה חומרים מזינים אחרים, סימנים גלויים של רעילות ברזל עשויים להיות סימן למחסור בחומרים מזינים אחרים. הצטברות ברזל יכולה להתרחש גם עם מחסור באבץ. עודף ברזל יכול לגרום לעלווה לשנות את צבעה לירוק כהה יותר.
ברזל בתמיסות תזונה
עבור הידרופוניקה, סולפט ברזל (סולפט ברזל) או צ’לטי ברזל משמשים כחומרי הזנה. צ’לטי ברזל בדרך כלל פחות מועדים למשקעים בתנאים אלקליין והם בדרך כלל מועדפים לשימוש. קרא עוד במאמר “chelates מתכת”.
מקורות
- הידרופוניקה מעשית וחממות. ספטמבר. 2016
