Żelazo odgrywa istotną rolę we wzroście i rozwoju roślin. Zawartość tego pierwiastka w roślinach waha się w granicach od 50 do 200 mg na kg suchej masy. Zboża jare potrzebują do 360 g żelaza w celu wyprodukowania 1 tony ziarna wraz ze słomą. Największe zapotrzebowanie na żelazo wykazuje pszenica jara. Z kolei zboża ozime potrzebują do 270 g, a rzepak do 285 g. W roślinie żelazo rozmieszczone jest nierównomierne. Znaczne jego ilości występują w korzeniach. W plastydach występuje w postaci bezpostaciowej lub krystalicznej fitoferrytyny, a w liściach około 80% żelaza znajduje się w chloroplastach. Przyswajalność żelaza dla roślin zależy od odczynu gleby i ulega zmniejszeniu wraz ze wzrostem pH oraz od potencjału oksydacyjno-redukcyjnego.
Rośliny charakteryzują się zróżnicowaną podatnością na niedobór żelaza w glebie. Uzależniona jest ona między innymi od ich zdolności do pobierania tego mikroskładnika z gleb wapiennych, która jest zdecydowanie większa w przypadku roślin wapnolubnych. Wrażliwość na niedobór żelaza dotyczy więc gatunków wymagających stanowisk o odczynie obojętnym, a zwłaszcza zasadowym. U odmian roślin tego samego gatunku może występować różna wrażliwość na niedobór żelaza. W przypadku niektórych roślin obserwuje się zwiększenie rozpuszczalności żelaza w sąsiedztwie korzeni, w efekcie wydzielania jonów H+. Do roślin szczególnie wrażliwych na niedobór żelaza należą rośliny w intensywnej uprawie polowej, w tym pszenica, len, kukurydza i lucerna. Dużą wrażliwością odznaczają się drzewa i krzewy owocowe, zaś wśród warzyw – pomidory, ogórki, sałata i szpinak oraz fasola i bób.
Funkcje żelaza w roślinie
W roślinie żelazo wpływa na transport elektronów zachodzący podczas procesu fotosyntezy i oddychania tkankowego oraz na syntezę chlorofilu, co w rolnictwie przekłada się na otrzymanie odpowiedniej biomasy oraz jakości odżywczej roślin uprawnych. Funkcje żelaza w roślinie wiążą się z aktywnością ferredoksyny w procesach metabolicznych, przez co pierwiastek ten odgrywa istotną rolę w gospodarce azotowej roślin i biosyntezie białek. Ferredoksyna bierze udział w redukcji azotanów, wiązaniu wolnego azotu, a także redukcji siarczynu do siarczku. Żelazo występuje w układach hemowych oraz centrach żelazowo-siarkowych wielu enzymów, spełniając między innymi rolę katalizatora w reakcjach oksydoredukcyjnych. Uczestniczy również w metabolizmie kwasów tłuszczowych oraz jest aktywatorem enzymów rozkładających nadtlenki.
Optymalne zaopatrzenie zbóż w żelazo warunkuje poprawę ogólnej kondycji roślin oraz zwiększa ich odporność na czynniki stresowe. Dodatkowo ogranicza w ziarnie kumulację azotanów(V), co w znaczącym stopniu poprawia jego parametry jakościowe. Pierwiastek ten wpływając na syntezę lignin, biorących udział w budowie ściany komórkowej, zwiększa odporność roślin na wyleganie i ataki ze strony patogenów.
Niedobór żelaza u roślin
Objawy niedoboru żelaza obserwowane są na roślinach uprawianych na glebach, które powstały ze skał wapiennych (chloroza wapienna), na przykład rędzinach czy pararędzinach. Mają również miejsce na roślinności występującej na glebach świeżo zwapnowanych. Do czynników wpływających na niedobór żelaza w roślinach należą między innymi: niskie temperatury gleby panujące w okresie wczesnowiosennym, które utrudniają pobieranie wody i składników pokarmowych przez system korzeniowy roślin oraz okresowe niedobory wody czy też zasadowy odczyn gleby. Deficyt żelaza u roślin może być również związany z nadmiarem manganu w glebie, a także może go potęgować duża zawartość fosforu przyswajalnego w środowisku wzrostu roślin.
Niedobór żelaza wpływa na obniżenie plonowania roślin oraz pogorszenie ich parametrów jakościowych. Dochodzi do zahamowania procesów oksydoredukcyjnych w roślinie, osłabienia procesu fotosyntezy, a także gromadzenia się nadtlenków wodoru. Dochodzi również do ograniczenia syntezy zarówno chlorofilu, jak i karotenu oraz ksantofilu.
Charakterystycznym objawem niedoboru żelaza w roślinie jest chloroza, początkowo przybierająca postać jaśniejszych plam pomiędzy nerwami, które przeważnie pozostają zielone. Jest ona skutkiem między innymi ograniczenia syntezy białek chloroplastowych. Zmiany chlorotyczne obejmują młode liście, co związane jest ze słabym przemieszczaniem się żelaza z organów starszych do młodszych. Przy silnym deficycie żelaza liście i wierzchołki roślin stają się żółte lub też nawet białawe. Dochodzi do zahamowania wzrostu pędu, a także ograniczenia wzrostu całej rośliny, co związane jest z obniżeniem intensywności procesu fotosyntezy. W przypadku korzenia następuje jego deformacja w wyniku zmiany kształtu komórek miękiszowych.
W przypadku kukurydzy przy niedoborze żelaza dochodzi do zahamowania wzrostu roślin, co wiąże się z obniżeniem plonu nasion, które są drobne i jednocześnie charakteryzują się gorszymi parametrami jakościowymi. Pierwsze objawy widoczne są na młodszych liściach w postaci ich bielenia. Ostry niedobór tego mikroelementu prowadzi do martwicy krawędzi i czubków liści kukurydzy.
Deficyt żelaza ogranicza kwitnienie lnu, co w konsekwencji wpływa na spadek plonowania roślin. W uprawach roślin sadowniczych niedobór tego mikroelementu objawia się chlorozą liści wierzchołkowych, a przy silnym deficycie dochodzi do zamierania gałęzi i pędów. Następuje również gromadzenie w roślinach dużych ilości niebiałkowych związków azotu, co pogarsza ich parametry jakościowe. W przypadku owoców dochodzi także do obniżenia ich zdolności przechowalniczej.
Nadmiar żelaza w roślinie
Szkodliwy dla roślin jest nie tylko niedobór, ale także nadmiar żelaza, który może przyczyniać się do ograniczenia pobierania innych składników pokarmowych, w tym między innymi fosforu. Zatrucie roślin żelazem występuje przy zawartości tego pierwiastka powyżej 300 mg na kg rośliny. Objawami nadmiaru tego pierwiastka jest zahamowanie wzrostu, intensywne ciemnozielone zabarwienie liści, zasychanie zielonych liści, a także brunatnienie korzeni. Przykładem mogą być pola ryżowe, w przypadku których przy nadmiarze żelaza liście roślin pokrywają się brązowymi plamkami, zaś w późniejszym okresie cała powierzchnia liści przybiera brązowe zabarwienie.
dr hab. Marzena S. Brodowska, prof. uczelni
