Demir (Fe 2+)
Demir, mikroplar, bitkiler, hayvanlar ve insanlar da dahil olmak üzere tüm organizmalar tarafından ihtiyaç duyulan bir besin maddesidir. İlk olarak bir besin maddesi olarak Fe eksikliğine karşı uygulama 19. yüzyılın ortalarında gerekli bitki besin maddesi olarak üzümlere uygulanmıştır. Yapraktan Fe tuzları uygulamalarıyla başarılı bir şekilde tedavi edilmiştir. Demir, birçok hayati bitki enziminin bir bileşenidir ve gereklidir çok çeşitli biyolojik işlevler için kullanılır. Dünya'da yaygındır, çoğu toprak bol miktarda Fe içerir, ancak formlarda çözünürlüğü düşük olan ve bazen hazırda bulunmaması bitki alımını zor yada imkansız hale getirir.
Topraktaki Demir
Demir birçok kayaç ve mineralde bol miktarda bulunur ve topraklar geliştikçe Fe bakımından zenginleşme veya azalma olabilir. Tükenme genellikle eksikliğe yol açar ve zenginleşme benzersiz koşullarda toksisiteye neden olabilir. Bitkiler tarafından kullanılmak üzere topraktaki Fe'nin ana kaynağı, toprak mineral partikülleri ve organik madde üzerine adsorbe edilen / yüzeye tutunan veya çökeltilen ikincil oksit minerallerinden gelir. Fe çok bol olmasına rağmen, kullanılabilirliği bitki alımı için oldukça düşüktür.
Bitkilerde Demir
Bitki kökleri Fe'yi toprak çözeltisinden en kolay şekilde (demir) olarak emer. Fe2+ (Ferrous) daha kolay emilir ancak bazı durumlarda (Ferric) Fe3+ iyonları olarak da bitki alabilmektedir. Kimyasal yapı Fe'nin oksidasyon ve redüksiyonda önemli bir rol oynamasını sağlar, demirin solunum, fotosentez ve enzim reaksiyonları için önemli görevleri olduğu bilinmektedir. Örneğin, Fe, kullanılan enzimlerin azot bağlayıcı bakterilerin önemli bir bileşenidir.
Bitki yaprak dokularındaki Fe konsantrasyonu bitkiden bitkiye değişir ancak genellikle 50 ila 250 ppm arasındadır (kuru ağırlık bazında). Fe konsantrasyonu 50 ppm'den az ise, genellikle eksiklik belirtileri ve Konsantrasyonu 500 ppm'i aşar ise toksik etkiler gözlemlenebilir. Fe oksit minerallerinin topraktaki çözünürlüğü çok düşüktür, bu nedenle bitki kökleri Fe2+ veya Fe3+ iyonlarına erişmek için iki genel yol vardır.
Birincisi bu süreç kökü içerir, stratejisi iki çenekli türlerde ve çimen olmayan tek çenekli türlerde görülür Fe3+ iyonlarının Fe2+ iyonlarına indirgendiği ve daha sonra seçici membranlar boyunca kökten alındığı seçenektir. İkinci stratejide, toprağa çeşitli organik bileşikler ve asitler salgılanır Fe'in gelişmiş alımına izin verir; çim türlerinin kökleri Fe'yi topraktan çözündüren organik bir şelat (siderofor), salgılayarak alır.
Toprak Faktörleri ve Demir Eksikliği
Toprakların çoğu bitki beslenmesi için yeterli Fe içerir, ancak kimyasal ve çevresel faktörler bitki alımını kısıtlar. Demir eksiklikleri yüksek pH değerine (>7,5) sahip topraklarda yaygın olarak gözlenir, özellikle bol miktarda kalsiyum karbonatın (kireç) bulunduğu yerlerde. Demir çözünürlüğü Toprak pH'ı asidik aralığa düştükçe büyük ölçüde artar.
Bol miktarda kalsiyum karbonat içeren topraklar bikarbonat iyonları (HCO3 -) olan topraklar aşırı ıslak hale gelirse, bikarbonat iyonları tarafından bitkilerin Fe alımı engellenir. Bu inhibisyon toprak drenaj olduğunda ve ısındığında genellikle geçicidir ve Fe eksikliği semptomları ortadan kalkar. Toprak doygun hale geldiğinde, mikrobiyal etki ile Fe3+ à Fe2+ 'ye dönüşür.
Fe2+ formu çok daha fazla çözünür ve altındaki su basmış topraklarda bazı pirinç çeşitleri için toksisiteye bile neden olabilir. Düşük organik madde içeriğine sahip topraklarda yetişen bitkiler genellikle Fe eksikliğine karşı bol miktarda Fe, organik madde içeren ürünlere göre daha hassastır. Humus bileşikleri, organik maddelerin bağlanmasında ve Fe iyonlarının toprak çözeltisine salınması. Bir tarlanın düşük toprak organik maddesi olan kısmı Fe eksikliğine karşı daha duyarlı olma eğilimindedir.
Eksiklik ve Toksisite Belirtileri
Demir eksikliği belirtileri, genç yapraklarda genel bodurluk ve sararma ile bitki türleri arasında evrenseldir. Besin eksikliği olan genç yapraklarda yaprak damarları arasında kloroz (sararma) gelişirken, damarlar başlangıçta yeşil kalır. Eksiklik daha şiddetli hale geldikçe, genç yapraklar soluk sarıdan beyaz renge doğru ilerler. İlk olarak genç doku etkilenir çünkü Fe bitkiler içinde çok az hareketlidir (mobilitesi düşüktür) ve bitkiden bitkiye yaşlı dokulardan genç dokulara kolayca yer değiştirmez.
Demir toksisitesi nispeten nadirdir, ancak semptomlar bronzlaştırılmış ve çizgili yapraklara dönüşme şeklinde gözlenir. Bu etkiler aşırı Fe-hidroksil radikallerinin hücresel fonksiyonları bozmasından kaynaklanır. Demir konsantrasyonunun bitki dokularında güvenli aralıkta tutmak gerektiğinden Demir alım işlemlerinin tümü, Fe'nin köklere alınımı tüm süreci (yani köklerden köklere hareket sürgünler ve depolama ve bitki hücreleri içinde salınım) yüksek oranda düzenlenmiştir.
Fe için doku analizi karmaşıktır şöyle ki yaprak yüzeyi üzerinde herhangi bir toz bulunması fazla demir (Fe) içeriği elde etmeye neden olabilir. Fe analizi için yaprakların önceden durulama veya yıkanması tavsiye edilir. Semptomlar olarak genellikle eksikliği ilk gösteren genç yapraklar olduğu için, çoğu doku analizleri genç yaprakların örnekleme yolu ile analizi yapılır.
Demir Eksikliği için Gübreleme
İnorganik Fe gübreleri toprağa verildiğinde (örneğin, demir sülfat, demir sülfat, demir amonyum fosfat, demir amonyumsülfat ve Fe oksitleri), hızla çözünmez formlara dönüşürler ve bitki beslenmesi için minimum fayda sağlarlar. Organik bir şelat ile korunan Demir gübreleri bitki eksikliklerini gidermek için topraklara etkili bir şekilde uygulanabilir.
Örneğin, Fe-EDDHA ve Fe- EDTA gibi şelatlı gübreler makul bir etkinlikle kullanılagelmektedir, ancak son yıllarda bu kimyasal şelatların özellikle EDDHA nın türevleri kullanıla gelmektedir. Mesela etilendiamin-N,N-di[(2-hidroksi-5-sülfofenil (EDDHSA), EDDCHA, IDHA veya EDDHMA bileşikleri EDDHA şelatının demir kompleksi elde edilirken, orto-orto formunun oranının yeterince olmaması, rasemik karışımlar ve çorba gibi bir çok bileşiğin ortamda oluşması, çözünürlük ve bozulma eğilimin olması etkenleri sebebi ile türevlere yönelme olmuştur.
Son yıllarda Sitrik Asit, Glisin, Glukonik asit, Lignin Sülfat, amino asitler gibi organik şelatlama ajanları Demirin şelatlanmasında kullanılagelmektedir. Özellikle gelişmiş tarımın uygulandığı ABD, İspanya, Avustralya gibi ülkelerde organik şelatlama ajanları tercih nedenidir. Bitkinin gelişimini düzeltmede etkilidir. Büyüme mevsimi boyunca Fe eksiklikleri olabilir, ancak eksikliğin yeniden oluşmasını önlemek için tekrarlanan uygulamalar yapılmalıdır, demir gübreleri genellikle en az 3-4 uygulama olarak 2-3 hafta aralıklarla yapılmaktadır.
Kaynaklar:
