鐵是最早被發(fā)現(xiàn)的植物必需營養(yǎng)元素,傲居植物必需微量元素的首位。大多數(shù)植物的含鐵量為100~300 mg/kg(干重),果樹、蔬菜作物含鐵量較高,其次為豆科植物,水稻、玉米等禾本科植物含鐵量相對較低。近年來,由于高產(chǎn)作物的應(yīng)用、微肥投入不足、北方石灰性土壤自身堿性反應(yīng)及氧化作用,使鐵形成難溶性的化合物而降低其生物學(xué)有效性,致使植物缺鐵黃化病連年發(fā)生。植物缺鐵不僅影響自身的生長發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì),還影響人類對鐵的吸收,從而導(dǎo)致貧血病的發(fā)生。
一、鐵在土壤中的形態(tài)
盡管地殼中鐵的豐度很高,土壤中鐵的含量范圍為1%~20%,平均為3.2%,但土壤中可溶性鐵的含量極低,主要以Fe3+形式存在,如Fe2O3·nH2O等水合氧化物和難溶性的FeS2等。植物能夠吸收利用的是可溶性的Fe2+而不是Fe3+,所需鐵的濃度約為10~8mol/L,而在石灰性土壤(pH7.4~8.5)中,可溶性鐵的總量不足10~10mol/L,大大低于植物理想生長所需的用量。
我國南起四川盆地,北至內(nèi)蒙古高原,東至淮北平原,西到黃土高原及甘肅、青海、新疆,都有缺鐵現(xiàn)象的發(fā)生。雖然土壤缺鐵只在一定的土類和地區(qū)存在,但由于總面積較大,所以植物缺鐵失綠成為普遍關(guān)注的問題。
二、鐵的營養(yǎng)功能及缺素癥狀
鐵主要以Fe2+或鐵的螯合物形態(tài)被吸收,但在體內(nèi)的移動性很小。鐵在葉細胞中主要分布于葉綠體內(nèi),在根細胞中則在細胞核中較多,它對植物的生理作用是多方面的。
鐵最主要的作用是參與許多酶促反應(yīng),在一些含鐵酶中,鐵兼有結(jié)構(gòu)成分和活化劑的作用。在高等植物中,鐵以離子形式結(jié)合的酶是烏頭酸酶;以鐵卟啉形式結(jié)合的酶有琥珀酸脫氫酶、細胞色素酶類、過氧化氫酶和過氧化物酶等。鐵也是鐵氧化蛋白、植物血紅蛋白、固氮酶和某些植物抗氰呼吸交替氧化酶等的組成成分。缺鐵時醛縮酶和磷酸化酶受到抑制,而β-甘油磷酸酶和核糖核酸酶則受到促進。
鐵作為植物代謝的活性物質(zhì)和具有生物氧化還原作用中的催化功能,它直接和間接地參與了光合作用、呼吸作用、固氮作用和硝酸鹽還原等中的電子傳遞和光合或呼吸作用中的光合或氧化磷酸化過程。
鐵還影響葉綠體的構(gòu)造組成,而葉綠體構(gòu)造形成是葉綠素形成的先決條件。當(dāng)植物缺鐵時葉綠體結(jié)構(gòu)被破壞,導(dǎo)致葉綠體不能形成,光合速率降低;嚴重缺鐵時,葉綠體變小,甚至解體或液泡化,葉綠素合成停止,嚴重影響植物的生長和發(fā)育。鐵是植物體內(nèi)最不容易轉(zhuǎn)移的元素之一,缺鐵首先在嫩葉缺綠,而老葉正常,典型的癥狀是葉片的葉脈之間失綠,在葉片上往往明顯可見葉脲深綠而脈間黃化,黃綠相間相當(dāng)明顯,頂芽不死;嚴重缺鐵時,缺綠葉片開始葉肉變黃,葉脈仍綠,繼之葉片變白,葉脈變黃,葉片兩側(cè)中部或葉尖出現(xiàn)焦褐斑壞死組織,久之葉片干裂易脆,壞死組織繼續(xù)擴大,致使葉片脫落。
三、鐵肥的來源及應(yīng)用
鐵肥可分為無機鐵肥、有機鐵肥和螯合鐵肥三類。
無機鐵肥有氧化鐵、硫酸亞鐵銨、碳酸亞鐵、一水合磷酸亞鐵銨等,常用的無機鐵肥是硫酸亞鐵(Fe2(SO4)3)和硫酸鐵(FeSO4),硫酸亞鐵主要用于葉面噴施,也可用作基肥。有機鐵肥的主要代表品種有尿素鐵絡(luò)合物(三硝酸六尿素合鐵)、黃腐酸二胺鐵(尿素、硫酸亞鐵和黃腐酸制得)。螯合鐵肥有乙二胺四乙酸鐵(Ⅲ)鈉(NaFeEDTA)、二乙烯三胺五乙酸鈉鐵鹽(NaFeDTPA)、乙酰二胺-二(2-羥基-4-甲酰-酚基)乙酸鐵(EDDHMAFe)等,這類鐵肥可適用的pH、土壤類型范圍廣、肥效高,但其成本相對較高,多用作葉面噴施或葉肥制劑。