Żelazo w glebach
Żelazo to czwarty pierwiastek pod względem częstości występowania w skorupie ziemskiej. Minerałami zawierającymi żelazo są m.in.: magnetyt Fe3O4, syderyt FeCO3 czy piryt FeS2.
Ogólna zawartość żelaza w glebie z reguły nie jest niska (zazwyczaj jest to kilka procent), ale niedobory mogą dotyczyć zawartości form przyswajalnych. Niedobór żelaza występuje zwłaszcza w glebach o wysokiej wartości pH (dla takich gleb charakterystyczny jest także niedobór innych mikroelementów). Dla roślin dostępne jest żelazo w formie jonowej (Fe2+ i Fe3+). W warunkach beztlenowych (np. po zalaniu gleby wodą) przeważa forma zredukowana Fe2+, a w warunkach tlenowych – forma Fe3+.
W warunkach niedoboru żelaza mangan może wykazywać działanie toksyczne, natomiast duża zawartość żelaza w podłożu może wiązać się z niedoborem manganu dla roślin.
Żelazo w roślinach
W wielu cząsteczkach organicznych żelazo występuje w postaci hemu – skomplikowanej struktury organicznej, w centrum której znajduje się kation żelaza. Choć hem kojarzy się często przede wszystkim z hemoglobiną występującą u zwierząt (odpowiedzialną za transport tlenu we krwi), pełni ważne funkcje również u roślin. Jednym z istotnych procesów jest symbioza z bakteriami zdolnymi do wiązania azotu atmosferycznego. W brodawkach korzeniowych roślin motylkowatych występuje leghemoglobina. Oba związki (leghemoglobina i hemoglobina) mają podobną budowę i silne powinowactwo do tlenu. Leghemoglobina, wiążąc tlen w brodawkach korzeniowych, ochrania enzymy przekształcające azot atmosferyczny N2 do amonowego NH4+, dostępnego dla roślin. W procesie wiązania azotu atmosferycznego rola żelaza nie ogranicza się zresztą do udziału w budowaniu leghemoglobiny. Pierwiastek jest obecny także w nitrogenazie – enzymie bakteryjnym kluczowym dla wiązania azotu.
Żelazo to mikroelement występujący w wielu enzymach roślinnych, zwłaszcza odpowiedzialnych za procesy utleniania i redukcji. Enzymy zawierające żelazo to:
- cytochromy – biorą udział w transporcie elektronów prowadzącym do powstawania ATP (adenozynotrójfosforanu), czyli związku chemicznego będącego nośnikiem energii;
- katalaza i peroksydaza – odpowiadają za rozkład nadtlenku wodoru H2O2; nadtlenek wodoru to bardzo reaktywny związek powstający w procesach fizjologicznych zachodzących w komórkach organizmów żywych, ale w dużych stężeniach dla nich toksyczny;
- dysmutaza ponadtlenkowa – pełni, podobnie jak katalaza i peroksydaza, funkcję ochronną, przekształcając szkodliwy anionorodnik ponadtlenkowy do nadtlenku wodoru, rozkładanego jak już wiemy przez katalazę czy peroksydazę;
- reduktaza azotanowa – odpowiada za pierwszy etap redukcji azotanów NO3- (pobieranych przez rośliny z gleby) do kationów amonowych NH4+; takie przekształcenie azotu jest niezbędne do jego wykorzystania do budowy aminokwasów, a później białek.
Białkiem zawierającym żelazo, występującym właśnie w chloroplastach, jest ferredoksyna. Bierze ona udział między innymi w transporcie elektronów w fotosyntezie – jednym z podstawowych procesów zachodzących w roślinach, prowadzącym do powstawania organicznych związków węgla.
U roślin widocznym objawem niedoboru żelaza jest chloroza, zwłaszcza młodych liści (żelazo potrzebne jest w procesie syntezy chlorofilu). Reutylizacja żelaza w roślinach jest mała. Oznacza to, że w warunkach niedostatecznego zaopatrzenia roślin w żelazo, pierwiastek w niewielkim stopniu transportowany jest ze starszych organów do młodszych.
| Żelazo w roślinach – podstawowe informacje | |
|---|---|
| Zawartość żelaza w roślinach | Od kilkudziesięciu mg do nawet ponad 2000 mg/kg s.m. |
| Odprowadzanie żelaza z plonem roślin | Od około 600 g do 2000 g/ha |
| Białka i enzymy, w których występuje żelazo | Cytochromy, dysmutaza ponadtlenkowa, ferredoksyna, katalaza, peroksydaza, reduktaza azotanowa, leghemoglobina |
| Procesy, w których bierze udział żelazo | Fotosynteza, oddychanie, symbioza z bakteriami brodawkowatymi |
| Rośliny wrażliwe na niedobór żelaza | Warzywa, bób, soja, rośliny ozdobne, drzewa owocowe |
| Objawy niedoboru żelaza | Chloroza, zwłaszcza młodych liści |
| Objawy nadmiaru żelaza | Brązowe plamy na liściach |
Żelazo w nawozach
Rośliny pobierają żelazo w formie jonowej (Fe2+ i Fe3+) oraz w formie schelatowanej. Chelaty to organiczne połączenia żelaza. Na rynku dostępne są preparaty zawierające żelazo zarówno w formie nieorganicznej soli (siarczan żelaza), jak i chelatów (przykładowe czynniki chelatujące: EDTA, HBED, DTPA). Doglebowym nawozem mineralnym zawierającym dodatek żelaza jest POLIFOSKA® TYTAN. Jest to nawóz NPK(S) 6-25-25-(5) uzupełniony o 0,5% żelaza, 0,05% cynku i tytan. Źródłem żelaza, choć nie bezpośrednio dostępnego dla roślin, są także nawozy naturalne i organiczne. Z dawką 30 ton obornika wprowadza się do gleby od kilku do kilkunastu kilogramów żelaza.
Literatura:
2. Grzebisz W. 2008. Nawożenie roślin uprawnych. Tom 1. Podstawy nawożenia. PWRiL, Poznań.
3. Kopcewicz J. (red.), Lewak S. (red.). 2002. Fizjologia roślin. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa.
