Železo (chemická značka Fe) je jedním ze šesti mikroživin nebo mikroprvků nezbytných pro růst a reprodukci rostlin. Z mnoha speciálních vlastností železa je podstatou jeho biologického významu jeho schopnost snadno podléhat změnám mocenství nebo snadno oxidovat. Většina vědeckých publikací a studií pojednává o železe v půdě, kde je přítomno jako minerály (např. hematit), anorganické precipitáty (např. oxidy železa), organické komplexy (např. humáty) a ionty v půdním roztoku. Chemicky se vyskytuje ve dvou formách nebo oxidačních stavech: Fe 3+ a Fe 2+. Dvojmocné železo snadno oxiduje na trojmocné železo, které je ve vodě prakticky nerozpustné. V běžných, dobře provzdušněných zemědělských půdách aktivně probíhají oxidační procesy, a proto převládá trojmocné železo. Tyto jevy jsou hlavní příčinou problému nedostatku železa v plodinách.

Stejně jako všechny rostlinné živiny musí být železo ve vodném roztoku, aby ho kořeny absorbovaly. Jakýkoli faktor, který snižuje aktivitu nebo koncentraci rozpuštěného železa (iontů Fe), negativně ovlivní absorpci. Tato reakce je vysoce závislá na úrovni pH – aktivita rozpustného železa se sníží 1000krát na každé zvýšení pH o jednu jednotku.

Reakci samozřejmě ovlivňují i ​​redoxní podmínky v půdě. Z těchto důvodů bude mít dobře provzdušněná kyselá půda vyšší obsah rozpustného trojmocného železa než půda alkalická. Za redukčních podmínek je preferováno železo Fe2+. Je důležitým zdrojem rozpustného železa v anaerobních podmínkách, jako jsou zaplavená rýžová pole. Mnohem větší rozpustnost železnatého železa však může v některých situacích způsobit problémy s toxicitou železa. Například, “bronzování“v rýži (obr.).

Funkce železa

Železo potřebují rostliny k produkci chlorofylu a aktivaci několika enzymů, zejména těch, které se podílejí na fotosyntéze a dýchání. Podílí se také na syntéze bílkovin a tvorbě barvy ovoce. Ačkoli přesná role produkce chlorofylu je stále nejasná, byl prokázán definitivní vztah mezi obsahem železa a chlorofylu v listech rostlin. Přerušení tvorby chlorofylu u rostlin s nedostatkem železa je samozřejmě příčinou univerzálního zrakového symptomu, chlorózy.

Železo je primárně přijímáno rostlinami v půdě jako železo (Fe 2+ ). Protože však většina zemědělských půd obsahuje železo ve formě železa (Fe3+), musí rostliny Fe3+ nějakým způsobem nejprve rozpustit a poté jej zredukovat na Fe2+, aby mohlo projít plazmatickou membránou vlasového kořene (plazmalema). Přesný mechanismus popisující tento proces je stále špatně pochopen. Zdá se, že se liší mezi rostlinnými druhy.

ČTĚTE VÍCE
Jak uchovat šťávu z odšťavňovače?

Ve většině kultur je vstřebávání železa aktivní proces, který vyžaduje energii. Kořenové vlásky rostliny uvolňují protony (ionty H+) a exsudáty do okolní půdy. Protony pomáhají solubilizovat Fe 3+, snižují pH a podporují chelaci iontů Fe 3+ fenolickými exsudáty. Na povrchu kořene je chelát železa Fe 3+ redukován na chelát železa Fe 2+, který snadno uvolňuje Fe 2+ pro absorpci kořenovými vlásky. Jakmile se Fe 2+ přesune do kořene, oxiduje se na Fe 3+ a poté chelatuje citrátovými ionty. Chelát citrátu železa je pak transportován do aktivně rostoucích oblastí rostliny. Po translokaci má železo tendenci se fixovat a nelze jej znovu přenést z orgánu do orgánu. Z tohoto důvodu mají příznaky nedostatku železa tendenci ovlivňovat pouze nový růst.

Nedostatek železa

Téměř bez výjimky způsobuje nedostatek železa mladé, rychle rostoucí listy chlorotické, zatímco starší listy zůstávají tmavě zelené. Žíly zůstávají ostře zelené na rozdíl od žlutých mezižilních oblastí. U rostlin s paralelně žilnatými listy (například obiloviny) je pozorován efekt odrazového můstku. Na listnatých rostlinách je patrná jemná síťovitá struktura (viz obrázek). Zpočátku zůstávají žíly zelené a vytvářejí retikulární vzor. V pozdějších fázích se žilky také stanou chlorotické a mohou se zhroutit, takže celý list bude vypadat vybělený. K nekróze obvykle dochází až v závěrečných fázích vývoje symptomů.

Diagnostika a léčba nedostatku železa

Vizuální příznaky jsou dostatečně charakteristické pro přesnou diagnózu nedostatku železa. Pokud máte pochybnosti, můžete postřikovat sloučeninami železa – reakce je obvykle velmi rychlá. Celkovým efektem chlorózy s nedostatkem železa je snížení fotosyntetické aktivity nezbytné pro růst a vývoj. To následně snižuje výnosy plodin a jejich ekonomické využití lidmi. Nedostatek hořčíku také vykazuje chlorózy v mezižilních oblastech, ale tyto příznaky začínají na starších listech a chloróza je více žlutooranžová. Nedostatek manganu se projevuje chlorózou i na mladších listech, ale žilky zůstávají zelené i při silném nedostatku.

Vysoké hladiny dostupného molybdenu mohou snížit příjem Fe tím, že způsobí srážení molybdenanu železa na povrchu kořenů. Nejčastější příčinou nedostatku železa u rostlin je vysoké pH – dostupnost železa klesá, když je pH nad 7. Nedostatek železa může být způsoben špatným odvodněním substrátu. Nedostatek železa může být způsoben i přílišným množstvím manganu.

ČTĚTE VÍCE
Jak můžete bobule rakytníku využít?

Optimální koncentrace železa se u různých rostlin liší. Například pro většinu pěstovaných hroznů by měl živný roztok obsahovat 2-3 ppm Fe (2-3 mg/l).

Přebytek železa

Akumulace železa v buňkách může být také toxická. Může působit katalyticky a vytvářet hydroxylové radikály, které mohou poškodit lipidy, proteiny a DNA. Kvůli potenciální toxicitě spojené s vysokými hladinami železa buňky ukládají železo s intracelulárním proteinem feritinem, který uvolňuje železo kontrolovaným způsobem. Tento protein produkují téměř všechny živé organismy, včetně řas, bakterií, vyšších rostlin a živočichů.

Diagnostika a eliminace přebytečného železa

K toxicitě železa dochází především tam, kde hladina pH klesne natolik, že vznikne nadbytek dostupného železa. Stejně jako u některých jiných živin budou viditelné známky toxicity železa pravděpodobně známkou jiného nedostatku živin. Akumulace železa může nastat i při nedostatku zinku. Nadbytek železa může způsobit, že listy změní barvu na tmavší zelenou.

Železo v živných roztocích

Pro hydroponii se jako živiny používá síran železnatý (síran železa) nebo chelátové sloučeniny železa. Cheláty železa jsou obecně méně náchylné k vysrážení za alkalických podmínek a jsou obecně výhodné pro použití. Více se dočtete v článku „Kovové cheláty“.

zdroje

  1. Praktická hydroponie a skleníky. Září. 2016
  • 16634 zobrazení