اهمیت و نقش عنصر آهن در گیاهان

اهمیت و نقش عنصر آهن در گیاهان

مقدمه:

آهن یکی از عناصر کم مصرف گیاه است. با این حال وجود آهن در خاك براي جذب گیاه بسیار ضروري است، چرا که کمبود آهن در خاك براي گیاه مشکلات بسیاري به وجود می آورد که به تبع آن، مشکلات ناشی از کمبود آهن در تغذیه انسان نیز پیش می آید.

آهن جزء مهمترین عناصري است که بیشترین مطالعه روي اثرات فیزیولوژیکی و دلایل کمبود آن در گیاهان انجام شده است. یکی از دلایل کلروز یا زردی برگ گیاهان زراعی و درختان کمبود آهن است که در نتیجه جذب نشدن یا غیر فعال شدن آهن در داخل گیاه بروز می نماید و علایم به صورت زردی برگ های جوان سرشاخه ها و سبز بودن رگبرگ ها پدیدار می شود. اطلاعات کاربردي در زمینه مشکلات و مسائل کمبود آهن، شناخت علائم کمبود و در نهایت ارائه راهکارهای اجرایی به رفع کمبود کمک می نماید.

لازم به یادآوری است که قبل از کاشت با اطلاع کامل از وضعیت آب و خاک و اعمال مدیریت صحیح مزرعه می توان عوامل بازدارنده را تا حد امکان کاهش داد و کنترل نمود.

نقش آهن در فعالیت های حیاتی گیاه

تشکیل کلروفیل در برگ گیاهان با جذب مستقیم آهن قابل استفاده گیاه ممکن می گردد. کلروفیل یا سبزینه از یک ترکیب آلی منیزیم دار به کمک نور خورشید به وجود می آید. بنابراین در صورت فراهم نبودن ترکیبات آلی در خاک باعث کاهش جذب مقدار کافی آهن به گیاه و یا غیر فعال شدن آهن در داخل گیاه شده که نتیجه آن کاهش کلروفیل و زردی برگ می باشد. با کاهش سبزینه گیاهی عمل کربن گیری برگ ها کاهش می یابد. در این شرایط چون مواد غذایی اصلی که برای رشد و تکامل گیاه ضروری است ساخته نمی شود به تدریج گیاه ضعیف می گردد تا جایی که می تواند مرگ آن ها فرا برسد.

در اثر کمبود آهن، فتوسنتز شدیداً کاهش می یابد، درحالی که کمبود آن اثري بر تنفس ندارد. در اثر کمبود آهن به علت کاهش فرودکسین و در نتیجه کاهش احیاء نیتریت، نیترات در گیاه تجمع می یابد. در لگومهاي که از کمبود آهن رنج میبرند، احتمالاً به علت صدمه دیدن تکثیر باکتريها در طی تشکیل اولیه گره، گره بندي توسط ریزوبیوم ها مختل می شود. به طور کلی در برگ هاي تمام گونه هاي گیاهی، علامت اصلی کمبود آهن جلوگیري از رشد کلروپلاست است.

علایم تشخیص کمبود آهن در گیاه

چون آهن قابلیت تحرك کمی در گیاه دارد، معمولاً علائم کمبود در برگهاي جوان (بالایی) دیده می شود و رنگ پریدگی معمولاً بین رگبرگ ها بوده و خود رگبرگ ها سبز باقی می مانند و در برخی موارد مثل درخت گلابی، برگ ها سفیدرنگ می شوند. در مراحل پیشرفته تر، برگها سوخته و خشک می شوند، که در درختان مو به این حالت Bleach می گویند.

البته باید به این نکته توجه کرد که تنها کمبود آهن باعث زردي برگها نمی شود، کمبود منیزیم، نیتروژن و برخی از عناصر دیگر، بعضی از آفات و بیماري هاي گیاهی و یا نور کم نیز در مواردي منجر به زردي برگ ها می شود (شکل 1 و 2).

شکل 1- کمبود آهن در گیلاس

شکل 2- کمبود آهن در مرکبات

علل بروز کمبود آهن

آهن در خاك غیرمتحرك است و این نیز مشکل دیگري در جذب آهن است. کمبود آهن در خاك یک مشکل جهانی است که معمولاً و بیشتر در خاكهاي آهکی و قلیایی ظاهر میشود. در بیشتر نقاط ایران مهم ترین عاملی که سبب کمبود آهن می شود زیادي بی کربنات در محلول خاك است. آبیاري سنگین، فشردگی خاك و یا هر عامل دیگري که تهویه آن را کاهش دهد، موجب افزایش غلظت دي اکسید کربن در خاك می شود و در حضور آهک، واکنش انجام می دهد که طی آن بی کربنات تولید می شود. در بعضی مواقع فراهمی کم آهن در خاك ناشی از کمبود آن در گیاه نیست، بلکه در بیشتر اوقات وجود عناصر دیگر در خاك و ترکیب آهن با آنها موجب کاهش فراهمی آن می شود

آب آبیاري، گاهی به ویژه هنگامی که از چاه هاي عمیق تأمین شود، بی کربنات دارد. در مجموع علت بروز کمبود آهن:

– زیادی بی کربنات در محلول خاک

– بالا بودن اسیدیته خاک (pH)

– عدم تعادل مقادیر مختلف عناصر نسبت به یکدیگر در خاک و رقابت آن ها با یکدیگر

– کمی مواد آلی خاک

– مصرف زیاد کودهای فسفر

– زیاد بودن آنیون بی کربنات در آب آبیاری

پیشگیری و درمان کمبود آهن در گیاهان

حساسیت گونه های مختلف گیاهان نسبت به عوامل ایجاد کننده، کلروز آهن متفاوت است. بعضی از گیاهان نسبت به آن حساس و برخی دیگر نسبتا متحمل و یا مقاوم هستند. در این میان درختان میوه و درختچه های زینتی از حساس ترین گیاهان و در بین گیاهان متحل نیز یونجه مقاوم ترین گیاه است.

بروز کمبود آهن عمدتاً به دلیل ضعف مدیریت زارع یا باغدار است و با مدیریت قوي میتوان در بیشتر مواقع از بروز کمبود جلوگیري کرد. از طرف دیگر بایستی به خاطر سپرد که همیشه پیشگیري آسان تر و کم هزینه تر از درمان است. تمهیدات کاربردي و مفید در مورد مدیریت آهن در مزرعه:

• کاشت گیاهان مقاوم به کمبود آهن
• عدم مصرف آبهاي سنگین که حاوي بیش از 200 پی پی ام بی کربنات هستند
• افزودن مواد آلی و کود سبز به خاك
• کاهش pH خاك به طور مثال با  مصرف اسید سولفوریک یا گوگرد عنصري یا گچ خام
• زدن شخم کافی و تهویه به موقع خاك
• مصرف خاکی کلات هاي آهن
• محلولپاشی با استفاده از کلات هاي آهن ساخت داخل و یا سولفات آهن

استفاده از منابع شیمیایی آهن

استفاده از منابع شیمیایی حاوي آهن، یکی از روش هاي درمان و اصلاح کمبود آهن است. منابع شیمیایی حاوي آهن کود سولفات آهن و کلات های آهن است که ذیلاً توضیح داده می شوند.

1-1- استفاده از کود سولفات آهن

سولفات آهن یک کود تولید داخل ارزان قیمت و مؤثر در رفع کلروز آهن در باغات میوه است. این کود با فرمول شیمیایی FeSO4.7H2O تولید می شود. سولفات آهن دو ظرفیتی (فرو سولفات) ترکیبی است که بسته به pH می تواند به صورت کریستال هاي آبی یا سبزرنگ تولید شود.

نوع دیگر سولفات آهن سه ظرفیتی (فریک سولفات) با فرمول شیمیایی 3 (Fe2(SO4 و به رنگ زرد تا قهوه اي تولید می شود و معمولاً مقدار کمتري از آن در بازار یافت می شود و عمدتاً جهت تصفیه آب و فاضلاب و همچنین به عنوان رنگدانه از آن استفاده می شود.

موارد و میزان مصرف کود سولفات آهن

الف- مصرف خاکی: در مصرف خاکی میتوان مقدار 500 تا 1000 گرم سولفات آهن را مخلوط با مواد آلی و در چالکود براي هر درخت بارور در نظر گرفت. براي باغ-هاي پرتراکم و درختان کمتر از 10 سال، نصف مقادیر فوق مناسب است.

ب- مصرف محلولپاشی: براي رفع کلروز ناشی از آهک فعال در خاك، محلولپاشی سولفات آهن به تعداد دو یا چند بار در طول فصل رشد توصیه می شود.

2-1- کلات ها و بنیان هاي کلاته کننده

واژه کلات براي نخستین بار در دهه 1920 توسط پژوهشگران استفاده شد، چرا که این واژه اصول چنگ زدن و نگهداشتن چیزي را که در فرآیند کلاته کردن روي می- دهد، به خوبی توضیح می دهد. در واقع کلاته کردن فرآیندي است که طی آن یک ترکیب شیمیایی با یک یون فلزي ترکیب شده و آن را به صورت محکم نگه می دارد. ماده اي که با اتصال به یون هاي فلزي ساختار حلقه اي پایدارتر تشکیل میدهد را چنگالنده (Chelator) می گویند. شکل کلاته شده یک عنصر مانند آهن نسبت به فرم معمولی آهن خیلی راحت تر و همچنین سریع تر جذب گیاهان می شود.

انواع کود کلات آهن

الف- کلات آهن EDTA

این ترکیب در محدوده pH بین 6 تا 5/6 پایدار است یعنی این کود در خاك هاي قلیایی بی اثر خواهد بود و قسمت اعظم درصد آهن آن بی اثر خواهد شد. در بسیاري موارد دیده شده است که برگپاشی این کود توصیه می شود. این ترکیب یک جامد بی رنگ بوده که قابل حل در آب است. این ترکیب دارای ساختار شش دندانه اي و خواص کی لیت سازي (توانایی آن به منظور جدا کردن یون هاي فلزي) است.

شکل 3- کلات EDTA

بنیان هاي کلات کننده که مصرف برگی و محلولپاشی دارند باید داراي ویژگی هاي زیر باشند:

• باعث افزایش دسترسی گیاه به مواد معدنی ریزمغذي شوند
• مواد آلی کلات کننده باید اجازه عبور ماده غذایی را از سطح مومی برگ بدهند.
• باید کاملاً در آب حل شوند.

ب- کلات آهن DTPA

این نوع کود، نیز فقط در pH کمتر از 7 پایدار است و داراي میل ترکیبی شدید با کلسیم است و مناسب مصرف در خاكهاي آهکی نیست.

ج- کلات آهن EDDHA

این کود در pH قلیایی نیز پایدار است و مناسب خاكهاي آهکی و قلیایی است، اما یکی از گرانترین کلات هاي موجود به شمار می آید در جهان کلات هاي آهن از 6 ساختار گوناگون ساخته می شوند که از میان آنها دو نوع آن یعنی EDTA و EDDHA  در ایران کاربرد بسیاري دارند. بهترین کود محتوي آهن در خاك هاي آهکی نظیر اکثریت قریب به اتفاق خاك هاي ایران ترکیبات شیمیایی با بنیان  Fe-EDDHA است. این کود فقط به صورت مصرف خاکی و یا به صورت استفاده در آبیاري تحت فشار (که در درختان به صورت نواري آبیاري می شوند)، توصیه می شود و استفاده از آن ها به صورت محلولپاشی مؤثر نخواهد بود، زیرا این کودها در اثر نور تجزیه می شوند.

بنیان هاي کلات کننده که مصرف خاکی دارند باید داراي ویژگی هاي زیر باشند:

• باعث افزایش دسترسی گیاه به مواد معدنی ریزمغذي شوند.
• مانع از تثبیت عناصر معدنی ریزمغذي بویژه در شرایط قلیایی خاك شوند.
• باعث افزایش تحرك عناصر معدنی ریزمغذي در خاك شوند.
• عامل کلاته باید مانع از آبشویی شود.

منابع:

• سیلیسپور، م. 1398. بررسی علل و عوامل کمبود آهن و ارائه راهکارهاي اجرائی رفع کمبود آن در درختان میوه و محصولات گلخانه اي. موسسه تحقیقات خاک و آب، کرج. ایران.
• فیلسوف، ف. و کرباسی، م. 1388. پیشگیری و درمان کمبود آهن در گیاهان. معاونت تحقیقات، آموزش و ترویج. اصفهان. ایران.