نقش آهن در تغذیه گیاهی

آهن بعنوان یک عنصر ریز مغذی مورد نیاز ضروری در گیاهان است و نقش آهن در تغذیه گیاهی اهمیت زیادی دارد. این عنصر کم مصرف در فرآیند تولید کلروفیل نقش مهمی دارد. به همین دلیل تولید کلروفیل و سبزینه برگ گیاهان تا اندازه قابل ملاحظه ای وابسته به آهن می باشد. اهمیت آهن و کمبود آن در اکثر خاک‌ها در تغذیه گیاهی همواره مورد توجه جامعه کشاورزی بوده است. در این مقاله، ضمن آشنایی با آهن و نقش آهن در تغذیه گیاهی، به علائم کمبود آهن در گیاهان و روش های بر طرف نمودن این کمبود اشاره خواهیم کرد.

خصوصیات آهن

آهن که ماده اصلی تشکیل دهنده هسته کره زمین است، فراوان ترین عنصر در کل کره زمین (حدود 35 درصد) است ولی این ترکیب به شکلی که وجود دارد قابل جذب برای گیاهان نیست. سنگهای بازالت، کاماکیت، نکل آهن در رسوبات، آهن سنگ یا سنگی با توجه به نسبت نسبی محتوای آهن و سیلیکات، از منابع اهن معدنی وجود دارد. آهن همچنین در صدها ماده معدنی با سایر عناصر ترکیب شده است.

آهن و بدن انسان

مقدار متوسط آهن در بدن انسان در حدود 4.5 است که تقریباً 65 درصد از آنها به شکل هموگلوبین که اکسیژن مولکولی را از ریه ها به سراسر بدن منتقل می کند. (توجه کنید تامین عنصر آهن در ایجاد مقاومت در برابر ویروس کرونا بسیار حیاتی است) 1٪ در آنزیم‌های مختلفی که اکسیداسیون درون سلول را کنترل می کنند.

و بیشتر بقیه در بدن (کبد، طحال، مغز استخوان) برای تبدیل آینده به هموگلوبین ذخیره می شوند. گوشت قرمز ، زرده تخم مرغ، هویج، میوه، گندم کامل و سبزیجات سبز بیشتر از 10-20 میلی گرم آهن مورد نیاز روزانه را در بزرگسالان تشکیل می دهند. برای درمان کم خونی های ناشی از کمبود آهن که در ایران این بیشتر بعنوان بیمار کم خونی ایرانی (ناشی از آهن و روی) شناخته می شود. تقریبا در 90 درصد خانم ها و 70 درصد مردان با کمبود آهن روبرو هستند.

نقش آهن در تغذیه گیاهی و نحوه‌ی استفاده از آن

نقش آهن در تغذیه گیاهی بسیار حیاتی است. آهن بخش فعال مولکول هموگلوبین است که بدن ما از آن برای انتقال اکسیژن از ریه ها به بقیه بدن استفاده می کند. فلز آهن به طور گسترده با سایر فلزات و کربن برای مصارف تجاری متعدد آلیاژ شده است. آهن یک ماده معدنی مهم برای سلامتی است اما آهن بیش از حد بسیار سمی پروتئین، DNA است.

آهن آزاد در خون با پراکسیدها واکنش نشان می دهد تا رادیکالهای آزاد ایجاد کند که به لیپیدها و سایر اجزای سلولی آسیب می رساند و منجر به بیماری و گاهی مرگ می شود. 20 میلی گرم آهن به ازای هر کیلوگرم وزن بدن سمی است در حالی که 60 میلی گرم در هر کیلوگرم کشنده است. آهن برای رشد و نمو مغز روری است. کودکان با کمبود آهن توانایی کمتری در یادگیری دارند.

انواع کود آهن رایج در ایران و جهان

کود آهن کلات شده با EDDHA (کود شیمیایی آهن)

از دیگر کودهای مهم در زمینه نقش آهن در تغذیه گیاهی، کود شیمیایی آهن است. یکی از رایج ترین کودهای آهن موجود در بازار کود شیمیایی آهن کلات شده است. کود آهن یکی از مهمترین دستاوردهای شیمیدانان در رفع علائم کمبود آهن در گیاهان بوده است. کود تولیدی از طریق ماده کلات کننده کاملاً شیمیایی تولید شده است و تنها مناسب استفاده در خاک می باشد. این کود شیمیایی در برابر نور خورشید به سرعت فقط در انتقال عنصر آهن در گیاه نقش EDDHA تجزیه می گردد و وزن ملکولی آن 430 است.

کود آهن کلات شده با EDDHA فقط در انتقال عنصر آهن در گیاه نقش ایفا خواهد کرد و موجب انتقال سایر عناصر غذایی در گیاهان نمی شود. ضمناً کود آهن شیمیایی همانند بسیاری از بین شیمیدانان C18H16N2O6FENA کودهای شیمیایی دارای تاریخ مصرف است. کود شیمیایی آهن با کد شیمیایی دارای 6 درصد آهن می باشد) هر چند که سازندگان کود EDDHA شناخته شده است. عموماً کود آهن کلات شده با مقادیر متفاوتی را ذکر می کنند (مراجعه شود به فصل چالش ها و راهکارها).

کود آهن کلات شده با هیومیک اسید

این ترکیب برخلاف کود کلات شده با EDDHA از طریق عامل طبیعی هیومیک اسید کلات شده است. این ترکیب طبیعی هم برای پاشش روی سطح برگ گیاهان مناسب است و هم برای کود دهی به صورت پاشش روی سطح خاک مناسب می باشد. به عبارتی کود آهن کلات شده با هیومیک اسید هم از طریق برگ جذب می شود و هم از طریق ریشه، انتقال آهن در گیاه از طریق کود دهی کود آهن کلات شده با هیومیک اسید موجب انتقال سایر زیر مغذی ها نیز می شود.

نانو ذرات اکسید آهن

از دیگر کودهای مهم در زمینه نقش آهن در تغذیه گیاهی، نانو ذرات اکسید آهن است. کود نانو به عنوان کودی جهت جایگزینی کودهای سنتی که دارای کاستیهای مختلفی هستند (البته تا زمان نگارش این متن بین متخصصیص دانش تغذیه گیاهی بحث کود نانو محل مناقشه است که در فصل انتهایی کتاب فصل چالش ها و راهکارها کود در ایران به تفصیل این موضوع بررسی خواهد شد). اثرات کودهای آهن بر رشد و نمو گیاهان زراعی که نسبت به کمبود آهن بسیار حساس است، مورد بررسی قرار گرفت. در یک آزمایش نتایج نشان داد که نانوذرات باعث افزایش طول ریشه، ارتفاع گیاه، زیست توده و عملکرد گیاهان مانند گندم می شوند.

در تحقیقی نانوذرات با تنظیم محتوای فیتوهورمون و فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدانی رشد بادام زمینی را توسعه دادند. بخش زیادی از اراضی کشاورزی در ایران و جهان را خاکهای شنی با بافت سبک شامل می شوند، نانو ذرات بر روی خاک شنی جذب می شوند و در دسترس بودن آهن به گیاهان را بهبود می بخشند. در برخی تحقیقات نشان داده که نانوذرات می توانند جایگزین کودهای سنتی آهن در کشت گیاهان شوند. از نانومواد به طور فزاینده ای در زمینه های هوافضا، محیط زیست، صنعت و کشاورزی استفاده می شود.

مواد نانومواد از ذرات در مقیاس نانومتر با قطر بسیار کوچک و مساحت خاص تشکیل شده اند. در مقایسه با مواد معمولی، نانومواد بسیاری از کارکردهای ویژه حاصل از اثر اندازه کوانتومی، تونل سازی کوانتومی ماکروسکوپی و اثر محصور دی الکتریک را دارند و همچنین برخی از کارکردهای جدید را. در نتیجه چنین نانومواد کاربردهای بالقوه زیادی دارند. در مطالعات زیادی نشان داده شده است که نانو مواد موجب جوانه زنی بذر، تقویت تخریب بقایای سموم دفع آفات و بهبود کیفیت خاک می شوند.

سایر انواع کود آهن کلات شده شیمیایی

دیگر فرمولاسیون های شیمیایی موجود در بازار به جز فرمولاسیون شیمیایی کود آهن کلات شده با EDDHA، کود شیمیایی کود آهن کلات شده با EDTA و کود شیمیایی کود آهن کلات شده با EDDHSA است. این ترکیبات به تازگی در زمینه نقش آهن در تغذیه گیاهی معرفی شده اند و در بازار ایران چندان شناخته شده نیستند.

اما ویژگی های کود های آهن با عامل کلات کننده شیمیایی را دارا هستند و تفاوت آن ها در درصد آهن موجود در آن هاست. کلیه کودهای میکرو خصوصا کودهای حاوی آهن، روی، مس و منگنز چنانچه بصورت کلات از نوع EDDHA باشند را می توان بصورت خاکی و یا آب آبیاری مصرف نمود. کودهائی که بصورت کلات نوع EDTA باشند را فقط بصورت محلولپاشی مصرف می شود.

سولفات آهن

کود رایج در این خصوص کود سولفات آهن (FeSO4.xH2O) با خلوص 18 تا 24 درصد در بازار وجود دارد. مصرف این کود بصورت خاکی صرفا برای باغات بصورت چالکود، و محلولپاشی برای محصولات زراعی نیز توصیه می گردد و در زمینه‌ی نقش آهن در تغذیه گیاهی بسیار مهم است. ولی راندمان این کود بسیار کم ارزیابی می شود.

کود آهن کلات شده با اسید امینه

این ترکیب از طریق عامل طبیعی آمینواسیدها کلات شده است این ترکیب بعنوان نسل جدیدی از کودها آهن در کشاورزی مخصوص برای شرایط مناطق خاک و آب ایران بسیار مفید است زیرا اساسا آهن در حضور اسید آمینه راندمان جذب گیاهی بالایی دارد و در شرایطی که محصولات کشاورزی تحت تنش های شوری، سرما، گرما(تف بادها موسمی و فصلی)، خشکی و… باشند کارایی این کود بالاست.

فهرستی از 03 برند معتبر وارداتی و تولیدی کود آهن در ایران

با توجه به نقش آهن در تغذیه گیاهی، شرایط خاص خاک و منابع آب مصرف کود آهن بصورت خاکی در ایران چندان مناسب نبوده و آهن در خاک بصورت غیر قابل جذب در می آید. (هر چند که کود کلات آهن مخصوص آبیاری با بنیان EDDHA برای کود آبیاری توصیه می شود ولی توجیه اقتصادی آن نیز بایستی مورد توجه قرار گیرد) بنابراین توصیه می شود، این عنصر صرفاً بصورت محلولپاشی از کلات های آهن و با توجه به بروشور شرکت مربوطه انجام گردد. و در صورت بروز علائم کمبود محلولپاشی بایستی تکرار شود.

انواع کودهای کلات آهن از جمله لیبرل آهن، آمکس آهن، الیگو آهن بصورت محلولپاشی و کود آهن لیبفر، دیپ گرین و یا ایرون فرت اس پی، بازافر، آیرون فرت پلاس، آهن رادیکال سیفو، آهن ولگرو. آهن زیگلر و…

چرا اکثر خاک‌های ایران با کمبود آهن مواجه‌اند؟

محتوای آهن در خاک معمولاً زیاد است اما بخش بزرگی از آن به ذرات خاک بصورت اکسید شده و غیر قابل جذب می باشد. آهن به طور عمده به صورت غیر محلول آهن 3+ است، خصوصاً در خاکهای با پی اچ بالا و هوازی. بنابراین، این خاک ها معمولاً از نظر موجود آهن 2+ کمبود دارند زیرا گیاهان معمولاً آهن 2+ را جذب می کنند در بیشتر مناطق زراعی بافت خاک یا بسیار سنگین و یا سبک و شنی در این شرایط جذب آهن دچار مشکل می شود.

pH بالای خاک‌های ایران و مناطق خشک و نیمه خشک جهان یکی از مشکلات و چالش های اساسی در جذب این کود دارد که به ازای هر یک دهم واحد pH بالای بالاتر از 7.3، جذب آهن 15 برابر کاهش می یابد. وجود اهک درخاک که تمام خاکهای مناطق خشک و نیمه خشک جزء خاکهای اهکی محسوب می شوند از دیگر مشکلاتی است که کمبود آهن در خاک منجر می شود. بنابراین، کمبود آهن عامل مهمی است که می تواند عملکرد محصول را کاهش داده و روی کیفیت محصول نیز موثر است.

از دیگر محدودیت ها موجود کیفیت آب آبیاری و وجود سختی بالا آب و بی کربنات و انواع کربنات هاس که مانع جذب آهن توسط گیاه می شود، کمبود کربن آلی، نحوه نادرست خاکورزی، فشردگی خاک، نحوه نامناسب آبیاری و کشت کار بر فقر بیشتر خاک در ایران افزوده است.

یکی از مهمترین عوامل ایجاد فقر آهن در گیاهان میزان بالای بی کربنات داخل خاک است. زمانی که خاک دچار فشردگی در ساختمانش می شود، یا آنکه آبیاری سنگینی بر روی مزرعه انجام می گیرد. CO2 خاک به شدت افزایش پیدا می کند. در حضور آهک که یکی از مقادیر مضر و فراوان خاک های ایران است، بی کربنات تولید می شود. بی کربنات تولید شده خاصیت بافری دارد و از پایین آمدن pH محیط اطراف ریشه جلوگیری به عمل می آورد. بالا بودن pH یکی از مهمترین دلایل جذب ناموفق آهن در گیاهان است و در زمینه نقش آهن در تغذیه گیاهی تاثیرگذار می‌باشد.

یکی دیگر از عوامل عدم جذب آهن به آب چاه های عمیق باز می گردد. آب چاه های عمیق با میزان بی کربنات بالایی که دارد موجب بالا ماندن pH و خاصیت قلیایی خاک و در ادامه عدم جذب آهن می گردد.