ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ

МЕТАБОЛИЗМ

Железо — элемент, который в значительной степени участвует в процессах, связанных с использованием хлорофилла, и играет жизненно важную роль в фотосинтезе. Сильный дефицит железа, особенно у таких культур, как виноградная лоза, проявляется выраженным хлорозом (пожелтением) молодых листьев.

У бобовых культур железо играет важную роль в синтезе белка и фиксации азота. В целом железо входит в состав множества ферментов и участвует в реакциях, связанных с дыханием растений.

МЕХАНИЗМЫ ПОГЛОЩЕНИЯ

Железо — элемент, который обычно присутствует в почвах в относительно больших количествах. Все магматические породы в процессе формирования земной коры выносят железо из глубин на поверхность. Силикатные минералы высвобождают железо в циклах растворения и окисления; именно это накопление придаёт железосодержащим почвам красноватый оттенок.

Кислотность и восстановительные условия, возникающие при недостатке кислорода, повышают растворимость железа. В известковых (богатых карбонатом кальция) почвах из-за высокого pH железо становится почти нерастворимым, при этом содержание растворимого кальция велико. В кислых и восстановительных средах железо чаще находится в форме Fe²⁺, однако при таких условиях в прикорневой зоне также может наблюдаться дефицит кислорода.

Напротив, при хорошей аэрации почвы корни активно функционируют, но железо окисляется до формы Fe³⁺. Трёхвалентное (феррик) железо Fe³⁺, если оно не связано с подходящими органическими молекулами (то есть не находится в хелатной форме), значительно менее доступно для растения.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ И ОСОБЫЕ СВОЙСТВА

Количество железа, поглощаемого растением, сильно зависит от содержания доступного Fe в почвенном растворе. Кроме того, некоторые растения, особенно злаковые, выделяют в прикорневую зону железосвязывающие вещества, называемые сидерофорами, чтобы «собирать» железо.

Некоторые почвенные бактерии также выделяют подобные железо-хелатирующие соединения для переноса железа через клеточную мембрану. Таким образом железо может эффективнее переноситься и использоваться микроорганизмами и корнями растений.

ЖЕЛЕЗО В ПОЧВЕ

Железо — один из наиболее распространённых микроэлементов в почвах и составляет примерно 5% земной коры. Первичные минералы, содержащие железо, — это в основном мафические силикаты; они разрушаются в результате гидролиза и окислительных процессов.

Растворимость железа выше в кислой среде. Напротив, в богатых кальцием и щелочных (с высоким pH) условиях количество растворённого Fe²⁺ снижается или почти полностью исчезает. Поэтому на известковых, высокощелочных почвах дефицит железа встречается часто.

ТАБЛИЦА ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ И СИМПТОМЫ

Железо является важным компонентом многих ферментов и играет критическую роль в восстановлении и фиксации азота. Дефицит железа часто наблюдается у культур, выращиваемых на известковых почвах, и приводит к заметным потерям как урожайности, так и показателей качества.

Дефицит Fe проявляется межжилковым пожелтением молодых листьев (интервенальный хлороз). В очень тяжёлых случаях весь лист может пожелтеть и даже стать почти белым. Дефицит железа легко перепутать с дефицитом азота; однако азотное голодание сначала затрагивает старые листья, тогда как дефицит железа проявляется прежде всего на молодых листьях.

ИЗБЫТОК И ПОТРЕБНОСТЬ

К растениям, склонным к токсичности железа, можно отнести томат и базилик; однако токсичность железа в целом встречается нечасто. При избытке могут наблюдаться бронзовость листьев и точечная пятнистость (stippling).

Хотя железо необходимо для образования хлорофилла, чрезмерные количества железа могут негативно влиять на функционирование хлорофилла. Кроме того, избыток Fe в почве может затруднять поглощение корнями других элементов питания и вызывать дисбаланс питания.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ПОЧВЕННЫЕ ФАКТОРЫ

СОДЕРЖАНИЕ ЖЕЛЕЗА В ПОЧВЕ И ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО

Анализ обеспеченности почвы железом — хороший способ выявить возможные дефициты. В частности, такие методы экстракции, как EDTA и хелатная экстракция DTPA, считаются надёжными индикаторами для оценки доступности Fe для растений. На почвах, богатых известью, уровень Fe, считающийся достаточным, должен быть выше, чем на нейтральных или кислых почвах.

Органическое вещество играет важную роль в доступности железа, но может вызывать и антагонистические эффекты. Регулярное внесение органики обеспечивает источник железа и, образуя комплексы с органическими молекулами, снижает химическое закрепление или осаждение Fe в виде гидроксида железа(III).

С другой стороны, быстрое микробное дыхание органического вещества может образовывать в почве достаточное количество углекислого газа и приводить к формированию бикарбонат-ионов. Эти бикарбонаты могут иммобилизовать железо в тканях растения и вызывать железодефицит.

pH

Высокий pH почвы и наличие в почвенном растворе больших количеств ионов кальция или бикарбонатов может провоцировать дефицит Fe. Особенно в известковых, щелочных условиях преобладает форма Fe³⁺, и если железо не хелатировано, его доступность для растений остаётся низкой.

КЛИМАТ

Дефицит железа часто проявляется в начале вегетационного сезона при прохладных и влажных условиях почвы. Влажные и склонные к уплотнению условия могут способствовать восстановлению Fe³⁺ до Fe²⁺ и снижению некоторых стрессов.

Однако, как наблюдается в виноградарстве, в дождливые годы симптомы дефицита железа могут усиливаться; это подчёркивает, насколько важен тонкий баланс между pH, содержанием извести, водным режимом и обеспеченностью кислородом в прикорневой зоне.

ОСНОВНЫЕ КЛЮЧЕВЫЕ ФАКТОРЫ