Żelazo (symbol chemiczny Fe) jest jednym z sześciu mikroelementów lub minerałów śladowych niezbędnych do wzrostu i rozmnażania roślin. Spośród wielu specjalnych właściwości żelaza, jego zdolność do łatwego ulegania zmianom walencyjnym lub łatwego utleniania jest istotą jego biologicznego znaczenia. Większość publikacji naukowych i opracowań dotyczy żelaza w glebie, gdzie występuje jako minerały (np. hematyt), osady nieorganiczne (np. tlenki żelaza), kompleksy organiczne (np. humaty) oraz jony w roztworze glebowym. Chemicznie występuje w dwóch formach lub stopniach utlenienia: Fe3+ и Fe2+… Żelazo żelazawe łatwo utlenia się do żelaza, które jest praktycznie nierozpuszczalne w wodzie. W normalnych, dobrze napowietrzonych glebach rolniczych aktywnie zachodzą procesy utleniania i dlatego dominuje żelazo trójwartościowe. Zjawiska te są główną przyczyną problemu niedoboru żelaza w uprawach.
Jak wszystkie składniki odżywcze roślin, żelazo musi być w roztworze wodnym, aby korzenie mogły je wchłonąć. Każdy czynnik, który zmniejsza aktywność lub stężenie rozpuszczonego żelaza (jonów Fe) niekorzystnie wpływa na wchłanianie. Reakcja ta jest silnie zależna od poziomu pH – aktywność rozpuszczalnego żelaza spada 1000 razy na każdy wzrost pH o jeden.
Oczywiście na reakcję mają również wpływ warunki redoks w glebie. Z tych powodów dobrze napowietrzona gleba kwaśna będzie miała wyższą zawartość rozpuszczalnego żelaza niż gleba zasadowa. W warunkach redukujących preferowane jest żelazo Fe2+… Jest ważnym źródłem rozpuszczalnego żelaza w warunkach beztlenowych, takich jak zalane pola ryżowe. Jednak znacznie większa rozpuszczalność żelaza żelazawego może w niektórych sytuacjach powodować problemy z toksycznością żelaza. Na przykład, „brązownictwo»W ryżu (rys.).
Funkcje żelaza
Rośliny potrzebują żelaza do produkcji chlorofilu i aktywacji kilku enzymów, zwłaszcza tych zaangażowanych w fotosyntezę i oddychanie. Bierze również udział w syntezie białek i kształtowaniu barwy owoców. Chociaż dokładna rola produkcji chlorofilu nadal nie jest jasna, wykazano wyraźny związek między zawartością żelaza i chlorofilu w liściach roślin. Przerwa w produkcji chlorofilu u roślin z niedoborem żelaza jest oczywiście przyczyną uniwersalnego objawu wizualnego – chlorozy.
Żelazo jest wchłaniane przez rośliny w glebie głównie w postaci żelaza (Fe2+). Ponieważ jednak większość gleb rolniczych zawiera żelazo w postaci żelaza (Fe3+), rośliny muszą jakoś najpierw rozpuścić Fe3+a następnie zredukować go do Fe2 +, aby mógł przejść przez błonę plazmatyczną korzenia włosa (plazlemma). Dokładny mechanizm opisujący ten proces jest wciąż słabo poznany. Wydaje się, że różni się w zależności od gatunku rośliny.
W większości upraw pobieranie żelaza jest aktywnym procesem wymagającym energii. Włośniki rośliny wydzielają protony (jony H+) i wycieka do otaczającej gleby. Protony pomagają rozpuścić Fe3+, obniżając pH i promując chelatację jonów Fe3+ wysięki fenolowe. Na powierzchni korzenia chelat żelaza Fe3+ zredukowany do chelatu żelaza Fe2+który łatwo uwalnia Fe2+ do wchłaniania przez włośniki. Jak tylko poszedł do korzeni, Fe2+ utleniony do Fe3+ a następnie schelatowane jonami cytrynianowymi. Chelat żelaza, cytrynian, jest następnie transportowany do aktywnie rosnących obszarów rośliny. Po translokacji żelazo ma tendencję do utrwalania się i nie może być ponownie przeniesione z organu do organu. Z tego powodu objawy niedoboru żelaza mają tendencję do wpływania tylko na nowy wzrost.
Niedobór żelaza
Niemal bez wyjątku niedobór żelaza prowadzi do chlorozy młodych, szybko rosnących liści, podczas gdy starsze liście pozostają ciemnozielone. Żyły pozostają ostro zielone w przeciwieństwie do żółtych obszarów międzyżyłowych. U roślin o równoległych żyłkach liści (np. zboża) obserwuje się efekt trampoliny. Na roślinach liściastych widoczna jest drobna struktura siatki (patrz rys.). Początkowo żyły pozostają zielone, tworząc wzór siatki. W późniejszych stadiach żyły również stają się chlorotyczne i mogą się załamywać, a cały liść wydaje się wybielony. Martwica zwykle nie występuje aż do końcowych etapów rozwoju objawów.
Diagnoza i eliminacja niedoboru żelaza
Objawy wizualne są na tyle powszechne, że można dokładnie zdiagnozować niedobór żelaza. W razie wątpliwości można spryskać związkami żelaza – reakcja jest zwykle bardzo szybka. Ogólnym efektem chlorozy z niedoborem żelaza jest zmniejszenie aktywności fotosyntetycznej wymaganej do wzrostu i rozwoju. To z kolei zmniejsza plony i ekonomiczne wykorzystanie przez człowieka. Niedobór magnezu objawia się również chlorozą w obszarach międzynerwowych, ale objawy te zaczynają się na starszych liściach, a chloroza ma bardziej żółto-pomarańczowy kolor. Niedobór manganu objawia się również chlorozą na młodszych liściach, ale żyły pozostają zielone nawet przy silnym niedoborze.
Wysoki poziom dostępnego molibdenu może zmniejszać pobieranie Fe, powodując wytrącanie się molibdenianu żelaza na powierzchni korzenia. Najczęstszą przyczyną niedoboru żelaza w roślinach jest wysokie pH – dostępność żelaza spada przy pH powyżej 7. Niedobór żelaza może być spowodowany złym drenażem podłoża. Niedobór żelaza może być również spowodowany zbyt dużą ilością manganu.
Optymalne stężenie żelaza dla różnych roślin jest różne. Na przykład dla większości uprawianych upraw winogron pożywka powinna zawierać 2-3 ppm Fe (2-3 mg / L).
Nadmiar żelaza
Nagromadzenie żelaza w komórkach również może być toksyczne. Może działać katalitycznie, generując rodniki hydroksylowe, które mogą uszkadzać lipidy, białka i DNA. Ze względu na potencjalną toksyczność związaną z wysokim poziomem żelaza, komórki przechowują żelazo wraz z wewnątrzkomórkowym białkiem zwanym ferrytyną, które uwalnia żelazo w kontrolowany sposób. Białko to jest produkowane przez prawie wszystkie żywe organizmy, w tym glony, bakterie, rośliny wyższe i zwierzęta.
Diagnoza i eliminacja nadmiaru żelaza
Toksyczność żelaza występuje głównie wtedy, gdy pH spada na tyle, aby wytworzyć nadmiar dostępnego żelaza. Podobnie jak w przypadku niektórych innych składników odżywczych, widoczne oznaki toksyczności żelaza mogą być oznaką niedoboru innego składnika odżywczego. Akumulacja żelaza może również wystąpić przy niedoborze cynku. Nadmiar żelaza może spowodować zmianę koloru liści na ciemniejszą zieleń.
Żelazo w pożywkach
W hydroponice jako składniki odżywcze stosuje się siarczan żelazawy (siarczan żelazawy) lub chelaty żelaza. Chelaty żelaza są na ogół mniej podatne na strącanie w warunkach alkalicznych i są na ogół preferowane do stosowania. Więcej w artykule „Chelaty metali”.
Źródła informacji
- Praktyczna hydroponika i szklarnie . wrzesień . 2016
