Физиологическая роль микроэлемента. Железо (Fe) является микроэлементом, который усваивается растениями в самом большом количестве. Содержание железа и марганца в листьях растений достигает сотых долей процента, в то время как концентрация цинка выражается тысячными долями, а содержание меди – не превышает десятитысячных долей процента. Именно поэтому железо иногда относят к макроэлементам, хотя по своим физиологическим функциям оно является типичным микроэлементом.
Железо является функциональной составляющей, частью ферментативных систем растений. Особенно важна его роль в окислительном и энергетическом обменах, а также в образовании хлорофилла. Поэтому органические соединения, в состав которых входит железо, прежде всего, необходимы растениям для протекания биохимических процессов, происходящих во время дыхания и фотосинтеза.
Таким образом, в биохимии растений железу отводится одна из ключевых ролей, поскольку:
· процессы образования хлорофилла проходят при участии железа;
· при фотосинтезе, органические комплексы железа принимают участие в перенесении электронов;
· негемовые железосодержащие белки принимают участие в восстановлении нитритов и сульфатов;
· железо принимает непосредственное участие в метаболизме нуклеиновой кислоты.
Симптомы дефицита. Дефицит железа – проблема для многих сельскохозяйственных культур. Большинство типов почв содержит достаточное количество железа для обеспечения им растений. Недостаток железа наблюдается в основном на карбонатных щелочных почвах в засушливых условиях с плохим воздушным режимом. Нехватка этого элемента отрицательно влияет на многие физиологические процессы, происходящие в тканях растений, приводит к ослаблению их роста и развития и, как следствие, снижению урожайности.
Характерным признаком недостатка железа является хлороз наиболее молодых листьев, при этом жилки листа становятся видны детально (межжилковый хлороз). При сильном дефиците железа листья приобретают желтую до белизны окраску. В этом случае удобрение железом проводить уже бесполезно. У капусты цветной листья мраморно-хлоротичные, вначале и позднее – полностью хлоротичные. У свеклы столовой молодые листья хлоротичные с заметной красной окраской. У томата появляется интенсивный пятнистый хлороз, возникающий у оснований долей вершинных листьев. Стебель и вершины также желтеют.
Симптомы избытка микроэлемента. Избыток железа случается довольно редко, при этом прекращается рост корневой системы и всего растения. На кислых почвах в условиях избытка влаги или на засоленных с низким содержанием фосфора и оснований избыточные концентрации железа могут оказывать токсический эффект на растения. Темно-зеленые листья, замедленный рост, темно-коричневые до пурпурных листья у некоторых растений (бронзовая болезнь риса), поврежденные листья и некротические пятна – наиболее распространенные проявления токсического действия железа. Если в силу каких-либо причин избыток железа оказался очень сильным, листья начинают отмирать и осыпаться без всяких видимых изменений.
При избытке железа затрудняется усвоение фосфора и марганца, поэтому могут проявляться и признаки недостатка этих элементов. Однако растения, хорошо обеспеченные питательными веществами, особенно кальцием и диоксидом кремния, могут выдерживать очень высокие концентрации железа.
Потребность сельскохозяйственных культур в железе. Из всех металлов-микроэлементов в растении наибольшее содержание приходится на долю железа. Нормальный уровень содержания железа в зеленых листьях большинства растений – 100-200 мг/кг сухого вещества. Очень требовательны к железу такие растения, как овес, рис, шпинат, плодовые деревья.
Содержание элемента в различных типах почв. Концентрация железа в почвенных растворах колеблется в пределах 30-550 мкг/л, возрастая с повышением кислотности (до 2000 мкг/л). Минимальные значения содержания растворимого железа отмечают при щелочных значениях рН. Именно поэтому кислые почвы богаты неорганическим железом вплоть до токсичных уровней, а в щелочных, хорошо аэрируемых почвах низкие концентрации растворимого железа не могут удовлетворить потребности растений. При высоком значении рН и обогащении почвы фосфором железо осаждается в виде солей и становится менее доступным для растений. Поэтому внесение минеральных солей железа в почву не позволяет устранить его недостаток у растений, поскольку ионы железа сразу же переходят в недоступное состояние. Отрицательно действуют на физиологическую активность железа также избыток кальция и марганца в почвенном растворе. Нитратное питание ограничивает, а аммонийное усиливает поглощение растениями железа. Для почвенного железа характерно сильное сродство к подвижным органическим комплексам и хелатам.
Виды железосодержащих удобрений и их применение. В качестве железосодержащих удобрений применяют сульфат железа (содержит около 20% железа) и хелаты железа (10-17% железа). Большинство исследователей считают, что хелатная форма железа эффективнее при листовых подкормках. Однако есть результаты, показывающие, что неорганическая форма железа при условии корректного применения адъювантов имеет такой же эффект, особенно на технических культурах – кукурузе, сорго.
Хелаты железа состоят из трех компонентов: ионов железа, хеларирующего агента (EDTA, DTPA, EDDHA, аминокислоты, гумино- и фульвокислоты, лимонная кислота) и ионов натрия или аммония. Различные агенты удерживают ион железа с разной силой при разных значениях рН. При высоких концентрациях кальция и магния эти элементы способны замещать в хелате ион железа. Возможность и скорость такого замещения также зависит от хелатирующего агента.
Хелат Fe-EDTA стабилен при рН ниже 6. При рН 6,5 около 50% железа переходит в недоступную форму, поэтому его использование не имеет смысла на щелочных и карбонатных почвах, где он легко замещается кальцием. Хелат Fe-DTPA более устойчив (до рН 7,0), железо в нем не замещается кальцием. Хелат Fe-EDDHA наиболее устойчив (работает в диапазоне рН до 11), однако он самый дорогой.
Предпосевная обработка семян. Концентрация железа для многих сельскохозяйственных растений при обработке семян неорганическими солями железа составляет 1-2,5%. Однако гораздо чаще железо включают в комплексы микроэлементов для обработки семян. Для культур, чувствительных к дефициту железа, для обработки семян эффективно использовать хелат Fe-EDDHA. Он представляет собой сухой порошок, который смешивают с водой и обрабатывают этим раствором семена перед посевом. Лучшие результаты достигаются путем совмещения предпосевной обработки и листового внесения Fe-EDDHA в течение вегетации культуры.
Внесение железосодержащих удобрений в почву. Обычно неорганические формы для внесения в почву не используют из-за быстрого закрепления железа в почве, хотя для бедных на железо почв в некоторых регионах мира это практикуют. В американских исследованиях рядковое внесение 80 кг сульфата железа на гектар повышало урожайность кукурузы на 15%.
При почвенном внесении хелаты железа с EDDHA и EDDHMA будут наилучшим выбором, обеспечивая стабильность препаратов и доступность железа на очень щелочных почвах. Хелаты железа с HEDTA, DTPA и EDTA также можно использовать для почвенного внесения на почвах с рН>6. Внесение в почву хелатов железа – эффективный способ доставить этот элемент в растение, однако исторически стоимость таких обработок была слишком высока. В настоящее время разработан ряд препаратов для обработки семян, содержащих в составе Fe-хелаты и приемлемых по цене. Таким образом, железо попадает в почву и сразу используется проростками.
Внекорневые подкормки. Для предотвращения и лечения хлорозов путем листовых подкормок эффективны как хелатные формы железа, так и неорганические (сульфат железа, нитрат железа). Для листовых подкормок хелаты с EDTA используются в подавляющем большинстве случаев, в том числе и для железа. При очень жесткой воде можно использовать Fe-DTPA. Концентрация железа в растворе по д.в. – 0,5 мг/л.
Большое значение имеет концентрация железа – поглощение листьями усиливается с уменьшением концентрации этого элемента в растворе.
Еще один, достаточно экзотический пока для наших условий способ внесения железа – инъекции растворов микроэлементов в плодовые деревья. Так, весеннее и осеннее введение 1% раствора сульфата железа в яблони позволило устранить хлороз, вызванный недостатком железа, на 3-4 года и было очень малозатратно. В настоящее время разрабатываются методы, снижающие инфицирование деревьев при инъекциях в них различных препаратов, что является основным препятствием для распространения этого способа.
Хелаты железа в жидких готовых удобрениях разрушаются под действием света, соответственно, рекомендуется хранить такие препараты в затемненном месте.
Поділитись в соцмережах:
