1. Sắt (Fe).
1.1. Fe trong cây.
Rễ cây hấp thu dạng Fe2+ và Fe3+, nhưng Fe3+ thường được khử thành Fe2+ trước khi rễ hấp thu. Sư hấp thu Fe3+ quan trọng đối với cây họ hịa bản. Các vai trị cơ bản của Fe đối với cây trồng bao gồm: phản ứng oxi hĩa khử, tổng hợp diệp lục tố, thành phần của cytochromes, ferredoxin, leghemoglobin. Cần thiết cho quang hợp, hơ hấp, cố định sinh học N. Fe khơng dễ dàng di chuyển trong cây, nên khi xuất hiện triệu chứng thiếu Fe, đầu tiên ở định sinh trưởng, lá non. Các triệu chứng thiếu dinh dưỡng Fe: cây dừng sinh trưởng, vàng thịt lá non, lá bạc trắng khi thiếu nghiêm trọng.
Khi thừa Fe, cây cĩ thể bị ngơ độc, thường xảy ra trong điều kiện tiêu nước quá kém, điều kiện khử và hịa tan Fe2+ như điều kiện đất lúa nước.
1.2. Fe trong đất.
Các khĩang Fe chứa 1 lượng rất lớn trong vỏ quả đất và là khĩang phổ biến trong hầu hết các lọai đất. Bao gồm các khĩang nguyên sinh, khống sét, oxides, hydroxides.
1.2.1.Fe hịa tan trong dung dịch.
Thường Fe hịa tan trong dung dịch thấp do khả năng hịa của các khĩang Fe rất thấp . Fe(OH)3 vơ định hình kiểm sĩat nồng độ Fe hịa tan trong hầu hết các lọai đất. Trên đất oxi hĩa, tiêu nước tốt, nồng độ Fe3+ cao hơn rất nhiều so với Fe2+, trên đất bảo hịa nước, Fe3+ khử thành Fe2+.
Khả năng hịa tan của Fe phụ thuộc chủ yếu vào pH dung dịch đất. Fe(OH)3 (đất + 3H+ ↔ Fe3+ + 3H2O
Fe3+ hịa tan thấp hơn 1000 lần khi pH tăng 1 đơn vị. Nên triệu chứng thiếu Fe thường xảy ra trên đất cĩ pH cao.
1.2.2. Sư di chuyển của Fe đến rễ.
Fe di chuyển bởi khuếch tán và dịng chảy khối lượng. Do nồng độ Fe trong dung dịch đất rất thấp, nồng độ Fe3+ khoảng 10-6 - 10-24 mol/lít. Nên tổng lượng Fe hịa tan trong dung dịch rất thấp so với nhu cầu của cây, ngay cả trong đất chua với nồng độ Fe cao nhất.
Dạng chelate cung cấp đủ Fe cho rễ cây do tăng lượng Fe dạng hịa tan, tăng lượng Fe di chuyển bởi khuếch tán và dịng chảy khối lượng.
Chelate hĩa là phức hĩa các ion kim lọai bởi các phân tử hữu cơ, với các hợp chất hữu cơ được tổng hợp bởi rễ, từ tiến trình phân giải chất hữu cơ trong đất và dư thừa thực vật. Chelate là sản phẩm của các quá trình trao đổi chất bởi vi sinh vật.
Các chelate tự nhiên bao gồm các phức của citric và oxalic acid và cấu trúc của nhiều hợp chất chưa nhận diện được.
Các Chelate tổng hợp như DTPA, EDTA…
Chelate = "mĩng vuốt", cĩ nhiều vị trí liên kết, nên Chelate "bao bọc" ion kim lọai. Chelate hịa tan làm tăng khả năng hữu dụng các cation vi lượng như Fe, Zn, Mn, Cu, đồng thời bảo vệ, ngăn cản các phản ứng kết tủa/hấp thụ các kim loại này. Nhưng việc tạo chelate bởi các gốc chức năng của chất hữu cơ cĩ thể làm giảm khả năng hữu dụng các vi lượng, ví dụ, khả năng hữu dụng của Cu trong đất than bùn.
1.2.3 Chelate hĩa và hấp thu Fe.
Chelate- Fe khuếch tán đến rễ cây, Khi Fe3+ được giải phĩng ở bề mặt rễ, chelate tự do được khuếch tán ngược trở lại dung dịch đất và chelate tạo phức với ion Fe3+ khác. Khi tạo phức, chelate hĩa lấy Fe hịa tan trong dung dịch, làm giảm nồng độ Fe. Đây là nguyên nhân để Fe hấp phụ được giải phĩng hay các khĩang Fe hịa tan, bù đắp Fe vào dung dịch.
Dung dịch
re
ã
đất
Hình 5.1. phân tử chelate Fe (a), chelate Zn (b), và cơ chế hấp thu chelate vi lượng của rễ
1.3. Dinh dưỡng Fe và cây trồng.
Cây trồng khác nhau, khả năng hấp thu Fe khác nhau
Rễ các lọai cây hấp thu Fe hiệu quả thường thích ứng với nồng độ Fe trong dung dịch thấp.Cơ chế chính trong hấp thu hiệu quả Fe là cây trồng làm chua hĩa vùng rễ bằng cách giải phĩng H+, và giải phĩng các hợp chất tạo chelate, hay giải phĩng các tác nhân khử, các hợp chất Phenolic…làm tăng tốc độ hấp thu Fe. Ngồi ra cây trồng cĩ khả năng khử Fe3+ nhanh, cải thiện sự chuyển vị Fe từ rễ lên thân. Hoăc cây hình thành các tế bào chuyển giao, citrate và các acid hữu cơ khác
1.4 Triệu chứng thiếu Fe.
- Vàng lá do bĩn thừa vơi, như đậu nành hay đất cĩ pH cao, đất đá vơi, đất tiêu nước kém, thốt nước kém, hay đất cĩ bicarbonate cao và chất hữu cơ thấp.Thiếu các hợp chất tạo chelate là nguyên nhân quan trọng trong việc thiếu Fe. Triệu chứng thiếu Fe cũng cĩ thể do tương tác giữa các chất dinh dưỡng. Khi đất thừa Cu, Mn, Zn, Mo, P cĩ thể gây ra thiếu Fe. Hiệu quả gây chua bởi nitrite hĩa của phân NH4-N cĩ thể làm tăng khả năng hịa tan củ Fe.