اهمیت عنصر آهن و نقش آن در تغذیه گیاهان

در بین تمام ریز مغذی ها، گیاهان بیشترین نیاز را به آهن دارند. آهن به دو صورت یون فریک Fe⁺³  و یا فرو (Fe²⁺ ) جذب می­شود اما به دلیل محلولیت بالای یون فرو، جذب آن توسط گیاه بیشتر است.

وظایف حیاتی آهن در گیاه

• آهن بخشی از گروه کاتالیزوری بسیاری از آنزیم­های اکسیداسیون و احیا همچون پروتئین­های آهن و گوگرد است که در فتوسنتز، تثبیت نیتروژن و تنفس نقش دارند.
• آهن یکی از اجزای تعدادی از آنزیم­های اکسیداز، نظیر کاتالاز و پراکسیداز است.
• آهن جزیی از مولکول کلروفیل نیست؛ اما کاهش جذب آهن در گیاه منجر به کاهش رنگیزه کلروفیل و زردی برگ می­شود.
• می­توان گفت نیاز به آهن در گیاه، احتمالا مربوط به نیاز عمومی به این عنصر برای سنتز اجزای کلروپلاست، بویژه پروتئین­های انتقال الکترون است. کمبود آهن همواره موجب از بین رفتن همزمان کلروفیل و تخریب ساختمان کلروپلاست می­شود.

کمبود آهن

کمبود آهن به دلیل تمایل یون Fe³⁺  برای تشکیل اکسیدهای هیدراته نامحلول در pH بیولوژیکی متداول است. این مشکل بویژه در خاک­های آهکی خنثی یا قلیایی، شدید است. در خاک­های خیلی اسیدی، آهن به شدت محلول است و سمی بودن آهن در نتیجه جذب زیاد آن دیده می­شود.

اندام­های گیاه دارای مقادیر مختلف آهن هستند. اما تمرکز آهن در برگ­ها بیشتر است. در شرایط کمبود آهن، کلروز ابتدا در بین رگبرگ­های جوان­ترین برگ­ها مشاهده می­شود زیرا تحرک آهن در گیاه بسیار کم است و آهن نمی­تواند از برگ­های قدیمی­تر به برگ­های جوان­تر حرکت کند.

کلروز ممکن است تا رگبرگ­ها هم پیشروی کند و اگر کمبود آن خیلی شدید باشد، برگ­ها سفید می­شوند. با کاهش درصد سبزینگی و زرد شدن برگ­ها، عمل کربن­گیری برگ­ها کاهش می­یابد. در این شرایط چون مواد غذایی اصلی که برای رشد و تکامل گیاه ضروری است؛ ساخته نمی­شوند؛ به تدریج گیاه ضعیف شده و از بین خواهد رفت.

شناخت علائم کمبود آهن در گیاهان

علائم کمبود آهن و یا کلروز ناشی از کمبود آهن روی درختان میوه و سایر محصولات زراعی تقریبا یکسان است.

در کمبود آهن خفیف، پهنک برگ کمی زرد می­شود، اما رگبرگ­ها و حتی رگبرگ­های ثانوی همچنان سبز باقی می­مانند. این علائم بیشتر روی برگ­های جوان دیده می­شود.

در کمبود متوسط، علائم اشاره شده علاوه بر برگ­های جوان، روی برگ­های قسمت انتهایی گیاه نیز مشاهده می­شود و گیاه تا حدی شادابی خود را از دست می­دهد.

در صورت کمبود شدید، تمامی برگ­های گیاه به زردی گراییده که با توجه به نوع گیاه، بویژه در درختان به، سیب و گیلاس، سوختگی هایی در حاشیه برگ­ها مشاهده می­شود. در این شرایط گیاه بکلی ضعیف شده و به طور مستقیم و یا در نتیجه تاثیر عوامل ثانوی ناشی از ضعف گیاه (از جمله آفات و بیماری­ها) از بین خواهد رفت.

پیشگیری از کمبود آهن در گیاهان

• کاهش ذرات آهک در لایه­های مختلف خاک­های قلیایی
• کاهش بی­کربنات­های موجود در آب آبیاری
• مصرف کود­های آلی (سبز، دامی و کمپوست) که به دلیل داشتن مواد آلی و همچنین قدرت ترکیب با آهن موجود در خاک به فرم قابل جذب گیاه، تاثیر بسیار مهمی در کاهش کلروز آهن دارد.
• مصرف صحیح کود­های شیمیایی و ایجاد تعادل در مواد غذایی پر مصرف و کم مصرف مورد نیاز گیاه
• رعایت صحیح اصول زراعی، مثل آبیاری در زمان مناسب و به مقدار کافی با شیوه مناسب، جلوگیری از زه­دار شدن زمین، مصرف صحیح سموم دفع آفات و بیماری­های گیاهی، هرس صحیح درختان

درمان کمبود آهن در گیاهان

• مصرف ترکیب­های آهن از طریق ریشه مانند نمک­های معدنی و کلات­های آهن( کلات یک کمپلکس پایدار بین یک یون فلزی و یک ملکول آلی که لیگاند یا عامل کلات­گر نامیده می­شوند، است. به دلیل تمایل زیادی که عامل کلات­گر به یون­های فلزی دارد، شکل گیری کمپلکس امکان ایجاد رسوب­های نامحلول را کاهش می­دهد. در عین حال، فلز برای جذب به وسیله گیاه از کلات خارج می­شود)

• استفاده از مواد اسید زا مانند گوگرد، جهت کاهش pH خاک از قلیائی به اسیدی، که منجر به جذب آهن محلول در خاک می­شود.
• استفاده از ترکیبات مایع آهن دار که به صورت محلول پاشی استفاده می­شوند. محلول پاشی به دلیل حذف اثرات محدود کننده خاک روی جذب آهن، در اکثر نقاط دنیا متداول است و از این طریق، عناصر غذایی کم مصرف در اختیار گیاه قرار می­گیرند.

مکانیسم جذب آهن در گیاه

کمبود آهن در گیاه تغییرات مورفولوژیکی و بیوشیمیایی زیادی به همراه دارد:

1. تشکیل ناقل اختصاصی در اپیدرم ریشه
2. افزایش ترشح پروتون به محیط اطراف ریشه و آزاد سازی لیگاند­های قوی مانند کافئیک اسید به وسیله ریشه­ها
3. همزمان آنزیم­های ریزوسفر، کلات شدن Fe³⁺   را با اسید کافئیک تحریک می­کند، سپس کمپلکس Fe³⁺  و اسید کافئیک به سطح ریشه حرکت می­کند و آهن در غشای پلاسمایی سلول­های سطح ریشه به Fe²⁺ احیا می­شود.
4. احیای Fe³⁺ به Fe²⁺ موجب می­شود که لیگاند، آهن را آزاد کند. آهن آزاد شده قبل از اینکه فرصت تشکیل رسوب­های نامحلول را داشته باشد، به وسیله گیاه جذب می­شود.