دانلود مقاله بررسی نقش آهن به عنوان یک فلز کلیدی در فرآیند زندگی گیاهان

1 مقدمه آهن یکی از عناصر فلزی معمول است که %6/4 از سنگهای آذرین و %4/4 از سنگهای رسوبی را تشکیل می‌دهد.

محدوده غلظت آهن در خاکهای معمولاً از %2/0 تا %55 تغییر می‌کند (2000 تا 000/550) غلظتهای آهن می‌توانند در مناطق مختلف بسته به نوع خاک و حضور سایر منابع تغییر کنند.

خاک های شنی کمترین و خاکهای رسی بیشترین میزان آهن را دارند.

آهن می‌تواند در هر دو حالت دو ظرف (فروس یا ) یا سه ظرفیتی (فریک یا ) تحت شرایط محیطی بخصوص وجود داشته باشد.

حالت ظرفیتی آهن توسط PH و پتانسیل redox سیستم تعیین می‌شود و ترکیبات آهن وجودشان وابسته به میزان دسترسی سایر ترکیبات شیمیایی هم هست (همانند سولفور که برای تشکیل شدن پیریت یا مورد نیاز است).

آهن برای رشد گیاه الزامی بوده و عموماً به عنوان یک ریزمغذی محسوب می‌گردد.

آهن به عنوان یک فلز کلیدی در نقل و انتقالات محسوب شده و برای سنتز و سایر فرآیندهای زندگی سلولها مورد احتیاج است .

در نتیجه گیاهان سعی در تسریع جذب آهن دارند.

آهن فروس بسیار حلال ‌تر بوده و قابلیت دسترسی گیاه به آهن از آن فریک بیشتر است.

(-FEDOH)Gothite شکل غالب کانی آهن در خاکهاست.

حالت دو ظرفیتی یا فروس می‌تواند به حالت سه ظرفیتی یا فریک اکسید شده که در حالت اخیر می تواند تشکیل رسوبات هیدرواکسید یا اکسید را داده و برای گیاهان به عنوان یک ریز مغذی، غیر قبل دسترس گردد.

عوامل عمومی که بر قابلیت تحرک و تثبیت آهن تأثیر گذارند.

شرایط قلیایی و اکسیداسیونی هستند که تشکیل ر سوب اکسیدهای آهن محلول را تسریع می‌کنند یا شرایط اسیدی و احیاء که حلالیت ترکیبات فروس را تسریع می‌کنند.

قابلیت در دسترس بودن آهن فروس و فریک همچنین به میزان آب خاک محیط نیز وابسته است.

برای مثال محیطهای کاهیده که شامل زمینهای پست و خاکهای باتلاقی) هستند قابلیت در دسترس بودن آهن فروس را برای گیاهان تسریع می‌کنند.

در حالی که محیطهای اکسیده (زمینهای مرتفع یا خاکهای بازهکشی خوب) تشکیل رسوب ترکیبات اکسید فریک را تسریع می کنند که برای گیاهان قابل جذب نیست.

اگر آهن فروس زیادی وجود داشته باشد سمیت آهن ممکن است است برای گیاهان رخ دهد.

ولی وقوع این حالت تا حد زیادی به گونه گیاهی بستگی دارد همینطور اگر آهن فروس بسته به رسوب ترکیبات آهن فریک در خاکها در دسترس نباشد کمبود آهن یا کلروز ممکن است رخ دهد.

مدیریت خاک مناسب می‌تواند به کنترل PH و شرایط آب خاک کمک نموده و غلظتهای بهینه آهن فروس را در دسترس گیاهان قرار دهد.

عموماً تعیین مقیاسی مشخص برای آهن خاکها به علت اینکه قابلیت در دسترس بوده آهن برای گیاهان و یا ایجاد مسمومیت به ویژگیهای خاک نظیر PH یا Eh و میزان رطوبت خاک بستگی دارد مشکل است.

برای تخمین این ویژگیها و پتانسیل به وجود آمدن کمبود و یا سمیت آهن برای گیاهان پیشنهاد گردیده که Eh و PH خاک هر دو در مزرعه باز هم اندازه‌گیری شوند.

0-2 ژئوشیمی آهن آهن در اکثر کانیهای اولیه (فاز اکسید و فرو منگنز) در حالت اکسیده فروس ، وجود دارد که از حالت فریک آهن یا بسیار حلالتر است.

چندین نوع مختلف از اکسیدهای آهن که هرکدام دارای حلالیت متفاوتی هستند وجود دارند عکس 1-2 حلالیت چندین اکسید آهن گزارش شده معمول ر ا با هم مقایسه می‌کند.

کانیهای آهن آزاد که در خاک وجود دارند به عنوان کلیدی برای شناخت خصوصیات خاک و برای افق‌های خاک مورد استفاده قرار می‌گیرند.

کانیهای آهنی که به صورت پدوژنیکی تشکیل می‌شوند (جداول و نمودار در فایل اصلی موجود است) حلالیت معمولاً بوسیله حضور اکسیدهای محلول‌تر کنترل می‌شود، در نتیجه رسوبات تازه magnetite بی شکل یا محلولترین اکسیدهای بوده و عموماً فعالیت و حلالیت را بسته به میزان Redox کنترل می‌کنند.

تحت شرایط اکسیده ، - soil ( که کریستاله قابلیت حل شدن و تبدیل شدن به هیدروکسیدهای بی شکل و اکسیدهای ترسیناله به حد واسط است) حلالیت را کننترل می نماید.

اگر این مقدار از 5/11 کمتر باشد magnetite نا زمانی که (Feco3)sidrite شکل بگیرد.

فاز پایدار است.

سایر اکسیدهای بر طبق کاهش حلالت عبارتند از: 1-2 تأثیر فرآیندهای هوازدگی بر آهن واکنش آهن و فرآیند هوازدگی تا حد زیادی به سیستم محیط و درجه اکسیداسیون ترکیبات شامل آهن دارد.

پتانسیل الکترونی برای جفت برابر 77/0 است.

قانون عمومی که بر تحریک و تثبیت آهن حاکمیت دارد این است که در شرایط اسیدی و قلیایی رسوب اکسیدهای آهن نامحلول را تسریع می‌کند ولی شرایط احیایی و اسید حلالیت ترکیبات فروس را تسریع می‌کنند.

آهن آزاد شده به آسانی به صورت اکسیدها و هیدوراکسیدها رسوب می‌کند ولی با Mg و AL در سایر کانیها جابه جا شده و با لیگاندهای آلی تشکیل کمپلکس می‌دهد رفتار کلی آهن در منطقه هوازدگی می‌تواند در چهار عنوان زیر خلاصه گردد: در محیط اکسیده با حاکمیت جو، آهن تشکیل goethite که کانی پایداری است را می‌دهد.

در طی یک روند طبیعی در زیاد و کم (محیط سوفاته اسیدی) Jarosite ممکن است شکل بگیرد و در شرایط غنی از مواد آلی آهن به صورت کلاتها در محلول جابه جا می‌شود.

در محیط کاهیده که باکتریها کربن را برای کاهیدن به و به S استفاده می‌کنند زیاد بودن پیریت را بوجود می‌آورد کم بودن و زیاد بودن و ، در محلول باقی می‌ماند.

Glauconite تنها سیلیکات آهن اتوژنیک است که در رسوبات جدید شکل می‌گیرد.

اگر جه اسمکتایتهای آهن در منطقه هوا زده وجود دارند.

اینگونه تغییرات حاصل فیلوسیلیکاتهای فرو منیزیم هستند.

آهن اکثراً به شکل هیدوکسیدهای ذره‌ای و ریز یا بصورت پوشش به دانه‌های ریز جابه جا می‌شود تقسیم بندیها بوسیله سرعتهای ته نشین شدن گوناگون به انجام رسیده‌اند.

2-2 تأثیر شرایط خاک بر آهن اکسید آهنی که در خاکها حضور دارد به شرایط زیادی همانند میزان رطوبت، PH و میزان اکسیژن خاک وابسته است در خاکهای مرطوب ولی با شرایط اکسیده اکسید آهن نوعاً باید در حالت اکسید آهن هیدراته یافت گردد.

در خاکهای مرطوب با شرایط hypoxic اکسید آهن به طور مشخص در حالت فروس یافت می‌گردد.

تبدیل شدن به حالت فروس برای تشخیص مرز تیپیکال خاکهای هیدریک زمینهای پست بکار می‌رود.

حلالیت آهن معدنی در خاکهای بازهکشی خوب بوسیله عدم حلالیت و تشکیل رسوب اکسیدهای کنترل می‌گردد.

همانند حالت قبل غلظت به PH ، افزایش غلظت از تا مول به ازای افزایش PH از 4 تا 8 بستگی دارد.

غلظتهای زیاد قابلیت دسترسی آهن را در خاکهای آهکی کاهش می‌دهند.

به غیر از شرایط ویژه تغییر شکل یک اکسید به حالت دیگر در خاکها به علت حلالیت کم این کانیها به آهستگی اتفاق می‌افتد.

این کانیهای اکسید بخصوص، ممکن است در خاکها برای یک تناوب زمانی طولانی بدون تغییر شکل کلی به کانیهای غیرمحلول‌تر باقی بمانند.

در خاکهای مختلف و بخصوص در خاکهای با PH کم، اکسیدهای آهن می‌توانند در سطوح رسها تشکیل رسوب بدهند.

اینگونه پوششها در PH های بالاتر پایدارند، همچنین در ظاهر ژل‌ مانند بوده ممکن است در حالت مرطوب جریان پیدا کنند و در هنگام گرم شدن منقبض شده و تشکیل حفره بدهند و برای چسبیدن ذرات اولیه و تشکیل خاکدانه‌ها همانند سیمان عمل می‌کنند.

اینگونه پوششهای بی شکل در هنگام پیرشدن و گذشت زمان تشکیل فرمهای کریستاله را می‌دهند.

اکسیدهای آهن کریستاله و آمورف نقش اصلی را در استحکام یافتن ساختمان خاک بازی می کنند اکسیدهای آهن به کانیهای آهن از طریق کاهش غلظت بحرانی انعقاد، پراکندگی رس،‌ جذب آب و انقباض رس انبساط رسها و همچنین بوسیله افزایش Microdggregdtion پایداری می‌بخشند.

آنها می‌توانند پایداری خاکدانه، قابلیت نفوذپذیری، تخلخل و هدایت هیدرولیکی خاکدانه ها را افزایش دهند.

همچنین این اکسیدهای بی شکل می توانند انقباض و انبساط، پراکندگی رسها، چگالی حجمی و انقطاع را کاهش دهند.

تشکیل اکسیدهای آهن همچنین بوسیله مواد آلی و باکتریها تحت تأثیر قرار می‌گیرد باکتریها ممکن است تبدیل بین حالتهای مخلتف ظرفیتی آهن را اکسیده کند این باکتریها برای تأمین انرژی برای متابولیسم خود را به اکسیده می‌کنند.

تشکیل اکسیدهای آهن همچنین بوسیله مواد آلی و باکتریها تحت تأثیر قرار می‌گیرد باکتریها ممکن است تبدیل بین حالتهای مخلتف ظرفیتی آهن را اکسیده کند این باکتریها برای تأمین انرژی برای متابولیسم خود را به اکسیده می‌کنند مکانیسم این عمل در زیر نشان داده‌شده است.

تعدادی از باکتریهای معمول آهن شامل Ferroba cillus ، crenothrix Lephthrix و Gallionella هستند که بصورت لعاب باکتریهایی در سیستمهای آبی مشاهده شده‌اند به علاوه بعضی گونه‌های باکتریایی همانند، Metallogenius sp.

در چرخه آهن شرکت کرده و به عنوان تجمع دهنده آهن در سطح سلولهای زنده‌شان شناخته شده‌اند توزیع آهن قابل عصاره‌گیری در خاکها به حضور موادآلی وابسته است.

آهن با مواد آلی تشکیل کلاتهای آهن را می‌دهد.

اسید هومیک خاک در PH بیشتر از 3 با قدرت زیادی آهن را جذب کرده و یا تشکیل کمپلکس می‌دهد.

سایر تشکیلات خاک که را جذب می‌کنند شامل اکسیدهای کریستاله، کانیهای رسی و اکسیدهای هیدراته آهن و منگنز هستند جدول تعدادی از ثوابت جذب را برای آهن در سطح کانیهای رسی، سیلیکاد و مواد آلی نشان می‌دهد.

حلالیت آهن مقدمتاً به حلالیت اکسیدهای هیدراته مربوط می‌شود.

بعلاوه حلالیتهای آهن ممکن است بطور قابل توجهی تحت تأثیر سایر ترکیبات آهن شامل فسفاتها، سولفیدها و کربناتها قرار گیرد.

تفاوتها در مقادیر پتانسیل redox خاک ممکن است دلائل دیگری برای افزایش حلالیت آهن در خاکهای باشند عموماً در خاکهائی با زهکشی خوب و مناسب، اکسیدهای حلالیت آهن را کنترل می کند.

اگر چه فرایندهای احیاء در خاک، کنار ریشه‌های تنفس کننده و در تنفس کننده و در سایتهای میکرو جائی که مواد آلی قویاً degrade می‌شوند و عموماً در خاکهائی غرق شده در آب رخ می دهد.

تغییر در خواص خاک همانند PH ، مقادیر پتانسیل redox می‌تواند آهن را جزئی از فراکسیونهای غیر محلول کرده و قابلیت دسترسی آنرا برای گیاهان کاهش دهد.

در خاکهای آلی %50 آهن در فراکسیون سولفید و مواد آلی یافت شده ولی مقادیر کمتری از این شکل آهن در افقهای خاک در کانیها مشاهده گردیده است.

اکثراً آهن در اکسیدهای آهن کریستاله و بی شکل و فراکسیونهای باقیمانده قرار گرفتند بودند.

شرایط احیاء قوی در خاک فراکسیون آهن و اکسیدها را با فراکسیونهای تبادل، آلی و منیزیوم- اکسید در اتباط است متحرک نموده و آنرا برای جذب توسط گیاهان آماده می‌نماید.

افزایش در میزان PH یا Eh یعنی اینکه شرایط اکسیده آهن را از شکلهای آلی و تبادلی به فراکسیونهای غیر محلول در آب و اکسید- آهن جابه جا می‌نماید.

PH و اضافه نمودن مواد آلی به خاک باعث ایجاد شرائط احیاء با تناوب خشک و مرطوب شدن می‌گردد در پاسخ به افزایش مواد آلی آهن از شکلهای کم محلول به شکلهای تبادلی و آلی تغییر می کند.

آهن در فراکسیونها می‌تواند تفاوت داشته باشد.

از جمله محلهای مردانی که ظاهراً به میزان احیاء اکسیداسیون مربوط می‌گردد.

شخم زدن می‌تواند PH و سایر خصوصیات خاک را تغییر داده ودر حلالیت آهن موثر باشد.

شکل گونه های نمونه‌ آهن را تحت شرایط مختلف PH و En نشان می دهد.

تشکیل ترکیبات بحرانی آهن همانند همچنین به قابلیت دسترسی سایر مواد شیمیائی مثلاً در مورد اخیر به گوگرد در سیستم بستگی دارد.

فازهای جامدی که در شکل نشان داده شده‌اند (سیدریت)، (پیریت) و fes هستند احتمال وجود در شرایط محیط طبیعی وجود ندارد مگر اینکه محیط به شدت اکسیده باشد.

0-3 اثرات آهن و گیاهان آهن یکی از عناصر ریز مغذی است که به شکل () توسط گیاهان جذب می‌گردد آهن برای شکل گرفتن کلروفیل II و شرکت در آنزیمهایی که برای سیستمهای تنفسی لازم هستند وجودش ضروری است.

اکثر آهن موجود در خاکهای با تهویه مناسب بصورت یون فریک یا () است که برخلاف یون فرو () برای گیاهان غیر قابل دسترس می‌باشد.

کمبود آهن ممکن است هنگامی که کانیهای خاک بطور مرتب آهن فروس () را جانشین اهن فروس قبلی که به آهن فریک اکسیده گردیده نکنند ایجاد گردد.

و یا کمبود آهن می‌تواند در نتیجه وجود مس و منگنز زیادی باشد.

منگنز و مس عواملی هستند که موجبات اکسید شدن فروس را به حالت فریک پدید می‌آورند.

در خاکهای اسیدی که ما انتظار درایم آهن به اندازه نیاز گیاهان وجود داشته باشد.

سمیت منگنز موجبات کمبود آهن را فراهم می‌آورد.

1-3 ضرورت آهن آهن از سال 1845 به عنوان یک عنصر ضروری برای گیاهان شناخته شده است.

آهن برای رشد گیاهان لازم بوده و عموماً به عنوان یکریز مغذی آن را می‌شناسیم.

همچنین آهن برای شکل گرفتن کلروفیل II و شرکت در بعضی آنزیمهای که در سیستمهای تنفسی شرکت دارند ضروری است.

آهن در خاکها و سنگها یک عنصر فراوان بوده ولی معمولاً به عنوان یک ریز مغذی در خاکها در کمبود است.

این مشکل به طبیعت بسیار نامحلول ترکیبات آهن فریک بر می‌گردد.

این ترکیبات در خاکهای با هوازدگی شدید تجمع پیدا کرده و عضو اصلی خاکهای سرخ مناطق تروپیک محسوب می‌شوند.

بازمانده‌های فسیلی بعضی خاکهای قدیمی شامل آهن به اندازه کافی برای رفع نیاز آهن هستند.

هر چند این ترکیبات بسیار نامحلول بوده و نمی‌توانند نیاز گیاهان به آهن را حتی به عنوان یک ریز مغذی رفع نمایند.

مکانیسم جذب آهن انتقال آهن بوسیله گیاهان مطالعات زیادر را به خود مشغول داشته است چون این مکانیسم یک فرایند کلیدی در رفع نیاز آهنی گیاهان می‌باشد.

در اکثر اوقات شدت‌های متفاوت کمبود آهن در گیاهان به علت فاکتورهای خاک که عدم حلالیت آهن را تشدید می‌کنند رخ می‌دهد.

به نفش متابولیک آهن در گیاهان سبز نسبتاً پی برده شده است.

و آهن را به عنوان یک عنصر فلزی کلیدی در انتقال انرژی که برای سنتز و سایر فرآیندهای زندگی سلول مورد نیاز است به حساب می‌آورند.

نقش اساسی آهن در بیوشیمی گیاهان می‌تواند بصورت زیر خلاصه گردد.

آهن در پروتئینهای هم غیر هم وجود داشته همچنین عضو مهم کلروپلاستهایی می‌باشد.

کمپلکس ‌های آهن آلی در مکانیسم انتقال الکترون فتوسنتزی شرکت می‌کنند.

پروتئینهای غیر هم در احیاء نیتراتها و سولفاتها نقش دارند.

به نظـر می‌رسد که آهن نقش مستقیمی در متابولیسم اسیدهای نوکلئیک داشته باشد.

همچنین نقشهای ساختمانی و کاتالیزوری برای و شناخته‌ شده‌اند.

2-3 کمبود آهن هنگامی که کمبود آهن در گیاهان روی می‌دهد تفاوت صریح بین رگبرگهای سبز و سبز کمرنگ یا زرد بافت ما بین رگبرگها آشکار می‌گردد.

این کمبود کلروفیل در برگ گیاهان را کلروز گویند.

برگهای جوان بیشتر از برگهای پیر تحت تأثیر قرار می‌گیرند.

به علت اینکه آهن درگیاه نسبتاً نامتحرک می‌باشد.

عاملی که در خاکهای با تهویه خوب باعث کلروز در گیاهان می‌گردد نامحلول بودن اکسیدهای است در شرایطی که پتانسیل اکسید و احیایی یا PH و یا هر دو افزایش پیدا کنند.

قابلیت جذب آهن از محول خاک به گیاهان به شدت کاهش می‌یابد.

پتانسیل اکسید و احیایی بحرانی بری احیاء بین 100 میلی ولت و 300 میلی ولت در PH برابر 6 و 7، و 100 – میل ولت در PH برابر 8 است.

کمبود آهن ممکن است در خاکهای غیرآهکی با بافت شنی هم رخ دهد ولی کمبودهای آهن بیشتر در خاکهای آهکی معمول هستند غلظت تعادلی آهن در فاز محلول سیستمهای آهکی خیلی کم است.

در دسترس بودن آهن در خاکها برای جذب توسط گیاه تا اندازه زیادی بهPH خاک ، لیگاندهای کمپلکس شده و پتانسیل اکسید و احیاء بستگی دارد.

رطوبت اضافی خاک آهن فروس را که محلول تر و متحرک‌تر است افزایش می‌دهد.

یک محیط آبگرفته (باتلاقی) منتج به کاهش در پتانسل اکسید و احیایی می‌گردد.

خاکهایی بازهکشی ناقص اغلب حاوی ماتل‌های زنگ زده هستند که در اثر جا به جا شدن آهن فروس متحرک به مکانهای که در آنجا اکسید شده و رسوب کرده‌اند بوجود می‌آیند.

حلالیت آهن فریک و آهن فروس در PH پایین خیلی بیشتر از PH بالاست ترکیبات آهن شامل و حلالیت کمی دارند و می‌توانند در PH بالا رسوب تشکیل دهند بی علت اینکه هنگامی که PH افزایش پیدا می‌کند یونهای OH بسیار فراوانند.

آهک دادن به خاک باعث تشکیل رسوب آهنی که قبلاً متحرک بود و همچنین باعث بروز کلروز ناشی از آهک می‌گردد.

تحقیقات نشاندهنده این مطلب است که گیاهان به بیشتر از مول آهن محلول برای برطرف کردن نیاز تغذیه‌ای خود نیاز دارند.

کمبود آهن معمولاً با کاهش سرعت رشد همراه است اگر چه همیشه معلوم نیست که آیا این نتایج نتیجه‌ای از کمبود است یا شرایطی که باعث کمبود شده‌اند.

کمبود آهن معمولاً در خاکهای آهکی در خاک‌هایی با شرایط زهکشی ضعیف و خاک های غنی از منگنز رخ می دهد اعمال مدیریت خاک و دیگر شرایطی که ممکن است باعث به وجود آوردن یا بدتر کردن کمبود آهن گردند شامل: تجمع زیاد رطوبت خاک،‌‌ غلظت زیاد فلزات سنگین (به خصوص مس، منگنز، روی ) در یک خاک اسیدی، دمای بیش از حد پایین یا بالای خاک، حضور ارگانیسمهای معین (نماتدها یا قارچها)، کمبود رطوبت خاک هستند.

بازمانده گیاهان، کود، فاضلابها، گلها، پیتها، زغال چوب فرآورده‌های فرعی صنعتی تولیدات جنگلی (پلی فلائونوئیدها و لیگنوسولفاتها) حتی زغال می‌توانند در درمان کلروز ناشی از آهن موثر واقع گردند.

گونه‌های گیاهای مختلف که با آهن اسپری شده‌اند و همچنین اعمال بعدی بر روی خاکهای دارای مشکل کمبود در فراهم کردن آهن برای گیاهان موثر بوده‌اند.

ترکیبات آلی آهن در کود در نگهداشتن آهن در شکل قابل دسترس تأثیر بسیار خوبی دارند.

3-3 سمیت آهن عموماً سمیت آهن به افزایش جذب آهن و جابه جایی آن توسط اندامهای گیاه ارتباط دارد.

برای مثال کشف شده که گیاه تنباکو به وسیله سمیت آهن صدمه دیده که در این سمیت استحکام برگ با افزایش غلظت آهن بین 450 تا 1126 پی پی ام کاهش پیدا کرد.

اینگونه برگها همچنین دارای غلظت منگنز کمتر از معمول بودند.

گزارش گردیده که بیماری برنزه شدن برنج با تجمع آهن در نقاط نکروز شده روی برگها ارتباط دارد.

(Freckle leaf) در نیشکر نیز به متمرکز شدن تجمع آهن در برگها مربوط است.

علت بیماری Mdni leaf fraeckling در نیشکر نیز تجمع آهن، AL Mn و میزان کم در برگها گزارش گردیده است.

ظاهراً گیاهان دچار غلظت بالای Ca و می‌توانند میزان آهن، منگنز و آلومینیم بالای داخل گیاه را تحمل کند.

این عمل احتمال دارد که با ممانعت گیاه از تمرکز در نقاط سمی مرتبط باشد.

در تحقیقی دیگر گزارش شده که در ابتدا یک نقش سمیت زدایی داشته ولی هنگامیکه عوامل سمی حضور ندارند وجودش ضروری به نظر نمی‌رسد (در گیاه نیشکر).

علائم سمیت آهن در گیاهان مختلف کاملاً متفاوتند.

آهن اضافی در گیاه کتان شاخ و برگ سبز تیره حاصل کرده و اندامهای هوایی و همچنین ریشه از رشد باز می مانند.

ریشه‌ها در هنگام تجمع زیاد فسفات ترکیب شده با ماده آلی محکم و ضخیم می‌شوند و بالعکس کمبود فسفات شرایط را برای به وجود آوردن رنگ سبز تیره مستعد می‌کند در حالیکه زیادی فسفات شدت رنگ سبز تیره را کاهش می‌دهد.

این علائم بسیار شبیه علائمی است که در سمیت AL اتفاق می افتد.

اگر چه نشان داده شده است که Fe و AL نسبتاً تأثیرشان روی ریشه باقلای مصری و لوبیا متفاوت است همچنین مشاهده گردیده است که نوک ریشه ها در هنگام زیادی Fe سست و شل شده و در هنگام زیادی AL ترد و شکننده می‌گردند.

در برنج سمیت آهن به وسیله نقاط قهوه‌ای رنگی که از نوک برگهای پایینی آغاز می‌گردند شناخته شده است این نقاط ابتدا در سر تا سر برگ منتشر شده و بعد به برگهای بالاتر سرایت می‌کنند.

حال آنکه برگهای پایینی گیاه عاقبت به رنگ سفید یا خاکستری در می‌آیند.

علائم به طور گسترده‌ای با سن گیاه، شرایط تغذیه‌ای و کشت تغییر می‌کنند در نتیجه برای تشخیص سمیت آهن مشکل است که فقط از علائم گیاهان استفاد کنیم.

در تنباکو محصول آهن اضافی برگهای ترد و شکننده،‌ حساس، قهوه‌ای تیره تا بنفش دارد که با سوختن نامرغوب محصول (هنگام مصرف) و همچنین گلهای نامرغوب همراه است.

در لوبیای مرمری، (Navy bean) سمیت آهن با کمبود Zn در ارتباط می‌باشد که تولید نقاط سیاه بر روی شاخ و برگ گیاه می نماید.

سمیت آهن در تنباکوی لفاف سیگار بوسیله آبیاری بارانی با آب حوضچه‌ای شامل بیشتر از 5/1 پی پی ام آهن ایجاد می‌گردد (Foliar injury) آهن فروس اضافی در آب حوضچه به شریط کاهنده‌ای که با رشد اضافی گیاهان آبزی تولید شده مربوط می‌گردد.

گزارش گردیده که بعضی گیاهان در خاکهای اسیدی به علت جذب آهن زیادی رشد کمی دارند، مثلاً سمیت آهن باعث کمبود منگنز هلوی Elberta گردیده است.

همچنین سمیت آهن رشد سویای Bragdg را محدود نموده در خاکهای اسیدی در 2/5=PH رشد کم گیاهان شاهدانه و خردل را در خاکهای اسیدی به سمیت آهن نسبت داده‌اند.

اعتقاد به این است که سمیت آهن در بیماریهای پیچیده اختصاصی تحت شرایط غرقابی در گیاه برنج نقش دارد.

این بیماریها شامل برنزه شدن در سریلانکا و اطراف و همچنین اختلال (Alkagdr type) در ژاپن و Akiochi در کره است.

برنزه شدن را تحت شریط غرقابی به کمبود عناصر اصلی ناشی از زیادی آهن شامل فسفر، پتاسیم، کلسیم و منیزیم نسبت داده‌اند.

رشد ریشه گیاهان در خاکهای با Fe محلول در سطح بالا ممکن است با اکسیدهای آهن پوشیده شده که ممکن است باعث کاهش جذب سایر مغذی‌ها گردد.

نشان داده شده است که سمیت آهن در گیاهان منجر به برنزه شدن می‌گردد هنگامیکه سطح پتاسیم خاک پایین است.

همچنین در همین تحقیق پیشنهاد گردیده که اضافی می‌تواند گیاهان را برای برنزه شدن بوسیله کاهش یا متوقف کردن تنس ریشه مستعد کند.

در حضور غلظت زیاد آهن ریشه گیاه برنج آهن را اکسیده کرده و بر روی سطح ریشه رسوب می نماید، نوک ریشه‌ اندازه‌های قابل توجهی از آن را جمع نموده و آنرا به برگهای پایین‌تر منتقل می‌کند هنگامی که غلظت آهن بالا باشد.

بریدن ریشه‌ها می‌تواند در کاهش درجه مسمومیت و جذب آهن موثر باشد.

در PH برابر 7/3 غلظت پایین‌تر (PPm 100) آهن می‌تواند ایجاد مسمومیت کند.

غلظتهای پایینتری برای صدمه زدن به جوانه‌های جوان نسبت به گیاهان پیرتر احتیاج است.

صدمه دیدن ریشه توسط ممکن است بوسیله از بین بردن توانایی اکسیده کردن، گیاهان را نسبت به سمیت آهن مستعدتر نماید.

حتی در محلولهای غذایی تعیین سطح بحرانی آهن برای ایجاد برنزه شدن مشکل است.

سمیت آهن در محیط کشت توسط کاهش سطوح پتاسیم تشدید می‌گردد.

همچنین می‌توان اختلال برنزه شدن در برنج را به غلظت بالای محصولات کاهیده شده بخصوص در خاک مربوط دانست شرایطی که با زهکشی- به زیر آب بردن با تأخیر و همچنین موادی مانند که به تأخیر اندازهای کاهش هستند بهبود پیدا می‌کند.

اضافه نمودن در 4% وزنی به خاک رشد برنج را در سه خاک اسیدی در PH های 6/3 تا 8/5 بهبود داده است.

اثر سودمند را به افرایش دادن پتانسیل اکسیداسیون احیاء‌ و کاهش غلظت و همچنین تولیدات احیایی آلی نسبت می‌دهند.

در طی تحقیقی فهمیده‌اند که حتی بعد از مرحله زیر آب فرو بودن (غرقاب کردن) سطوح PH خاکهای اسیدی از 6 بیشتر نشد.

در PH های زیر 6 اگر عمده فاز جامد خاک باشد یک خاک کاهیده می‌تواند حاوی 5000 پی پی ام در محلول خاک باشد.

اگر فاز جامد اصلی خاک Fes باشد غلظت تابعی از PH و میزان است.

در خاک اسیدی در 6/3=PH مرگ نشاء برنج به غلظت زیاد Al (PPm68) و (PPm 4900) در محلول خاک نسبت داده می‌شود.

در PPM 25 و برای گیاه برنج بسیار سمی است.

غلظت آهن فروس بیشتر از ppm 400 در طی اکثر فصول با سمیت ارتباط دارد.

غلظت زیاد نمک (NQCL) اختلال سمیت آهن را بوسیله خشک کردن فیزیولوژیکی تشدید می‌کند سمیت آهن در PH بربر 5 تا 5/5 در کشت با دادن آهک و رساندن آن به PH 6 چند هفته بعد از غرقاب کردن برطرف شد.

به کاربردن سمیت آهن را تشدید نموده است.

غلظت PPm 7300 آهن فروس در محلول یک خاک اسیدی گیاهان برنج را یک روز بعد از عمل نشاء کاری از بین برده است.

PPm 360 از آهن فروس در هنگام کشت یا PPm 655 ، 11 هفته بعد از کشت علائم سمیت را به وجود آورده‌اند.

اعمال مدیریتی خاص نظیر زهکشی خاک متناوب برای فراهم کردن شرایط اکسیداسیون آهن محلول و استفاده از کشت های گونه های مقاوم می‌تواند سمیت آهن را در برنج کاهش دهد.و در طی تحقیقی برای تهویه منتطقه بالای ریشه برنج را بر روی مرزها (شیارها) کشت کرده‌اندو فهمیده‌اند که مرزیبندی و همچنین ژنوتیپ مقاوم مخصوصاً هنگامیکه هر دو با هم استفاده شوند ظاهراً استراتژی مدیریتی موثری برای کاهش از دست رفتن محصول در خاکهای مسموم از آهن هستند.

وضعیت آب خاک به واسطه تأثیرش بر روی PH و احیای آهن در دسترس بودن آهن برای گیاه را شدیداً تحت تأثیر قرار دارد برای مثال در حالیکه کشت‌های برنج فراوانی غالباً در شرایط upland کلروز ناشی از کمیود آهن را نشان می‌دهند رخ دادن کلروز در شرایط Lowland نادر بوده و به رشد برنج در خاکهای قلیایی که از نظر مواد آلی فقط هستند محدود می‌شود.

دلیل اینکه آهن زیاد در گیاه گاهی اوقات و نه همیشه سمیت محصول گیاه برنج را کاهش می‌دهد به خوبی درک نگردیده است.

نتیجه گرفته شده است که نسبت در محلول خاک که با نشان داده می‌شود بیشتر از فعالیت جذب آهن را در برنج آبی که در بعضی خاکهای سولفاته اسیدی رشد کرده کنترل می‌کند.

میزان زیاد ظاهراً جذب آهن را تحرک نموده که در این حالت این سمیت آهن محتمل به نظر می‌رسد.

زهکشی و از حالت غرقابی خارج نمودن خاکهای سولفاته و اسیدی احتمال وقوع سمیت آهن را کاهش می‌دهد.

4-3 مقاومتهای مختلف گیاهان به سمیت و کمبود آهن گیاهان در حساسیت نسبت به کلروز آهن متفاوتند.

سویا در خاکهای Iowa با آهک زیاد کلروزه شد ولی ذرت، یولاف ، شبدر و یونجه تحت تأثیر قرار نگرفتند.

درختان هلو در خاکهای رسی Houston کلروزه شدند ولی کتان،‌ ذرت، شبدر و علفهای کوتاه علامتی از کلروز را نشان ندادند.

اکثرا گیاهان آهن مناسب و کافی را برای نیازشان در شرایط خاکهای طبیعی و اسیدی بدست می‌آورند.

ولی rhododendroons و azaleas اگر PH خاک بیشتر از 6 باشد کلروزه می‌شوند.

ظاهراً مقامت نسبت به سمیت آهن به مقاومت نسبت به سمیت آهن به مقاومت به مانده‌ای در خاکها مرتبط است فهمیده شده است که ریشه گونه‌های گیاهی مقاوم به خاکهای باتلاقی آهن را بسیار موثرتر از گیاهان حساس به خاک باتلاقی اکسید کرده و انتقال آنرا به اندامهای بالایی گیاه کاهش می دهند یونجه که از گیاهان حساس به شرایط ماندایی است هیچ توانایی نسبت به اکسید کردن آهن نشان نداده است و برنج که از گیاهان مقاوم به خاکهای باتلاقی است اکسیده کننده موثری برای آهن هستند.

گیاهان دوست‌دار خاکهای باتلاقی سمیت را از طریق کاهش موادی مانند از طریق اکسیداسیون در منطقه ریشه کم می‌کنند.

گیاه برنج شاید بوسیله کم کردن غلظت در محیط کشت، خارج کردن از ریشه‌ها و یا ممانعت کردن از انتقال آهن از ریشه‌ها به اندامهای بالایی از سمیت آهن نجات پیدا کند.

ریشه‌های برنج می‌توانند Eh محلول خاک را کاهش داده و بنابراین غلظت را کم کنند.

اگر چه این تأثیر یک جبران کردن جزئی در برابر این حقیقت است که گیاهان رشد کرده PH محیط را کاهش می‌دهند.

گزارش گردیده که ریشه‌های گیاه برنج ترشح کرده و را به اکسید نموده و بنابراین از نفوذ آن به منطقه بحرانی ریشه‌ ممانعت می‌کنند.

گیاه برنج معمولی (خشکه کاری) آهن اضافی را خارج نموده و تنفس مانع افزایش جذب آهن بوسیله ریشه‌هاست.

0-4 جذب و تجمع آهن در گیاهان فرآیندهای احیاء در کنار ریشه‌های تنفس کننده ممکن است که احیاء آهن را به و جدا شدن از کلاتها را افزایش دهد.

اگر چه آهن در پوسته زمین نسبتاً فراوان است (تقریباً 5% لیتوسفر)اما در دسترس بودنش در خاکهایی با زهکشی خوب به علت شیمی خاص آهن در محیطهای هوازی کم است.

در سیستمهای هوازی حلالیت آهن غیر آلی بسته به اکسیدهای فریک در خاک مطابق واکنش زیراست: از اینرو زمانی که PH محلول از 8 به 4 کاهش می‌یابد غلظت در محلول از به مول بر متر مکعب افزایش می‌یابد.

بعلاوه به آسانی هیدرولیز گردیده بنابراین آهن محلول نهایی در محلول آهن مانند و می‌باشد.

بدون شک پتانسیل اکسیداسیون و احیاء خاک می‌تواند حلالیت آهن را تحت تأثیر قرار دهد.

چون به مقدار قابل توجهی از محلولتر است.

اگر چه در محدوده مقادیر PHنسبت داده شده به خاکهای متعدد و شرایط فیزیولوژیکی، (PH حدود 8-6) گونه غلب است، چون به راحتی اکسیده می‌شود.

بنابراین در اغلب خاکهای بازهکشی خوب کمترین حلالیت آهن غیر آلی کل در محدوده تا مول بر متر مکعب تثبیت شده است.

غلظتهای از آهن محلول که بطور واقعی در محلولهای خاک اندازه‌گیری شدند معمولاً بیشتر از آنچه هستند که از واکنشهای معادله‌ای اندازه‌گیری می‌شوند در محدوده ( تا مول بر متر مکعب) و این به علت کمپلکس شدن آهن خاک با لیگاندهای آلی محلول می‌باشد.

این لیگاندهای آلی می‌توانند نتیجه‌ای از degradtion ماده‌ آلی همانند اسید فولولیک و یا سیدروفورها باشند (همانند ترکیبات کلات کننده آهن که توسط باکتریها و قارچها ترشح می شوند) یا اینکه از ریشه‌های گیاهان باشند.

یون آهن کمپلکس شده به نظر می‌رسد که فرم غالب آهنی که قابل دسترس برای جذب بوسیله گیاه است باشد (در خاک‌های یا زهکشی مناسب) غلظت آهن کمپلکس شده که برای رشد مناسب گیاه مورد نیاز است در حدود تا مول بر متر مکعب است که این میزان بسیار بیشتر از اندازه‌های آهن کمپلکس شده در محلول خاک است.

بنابراین برای گیاهان لازم است که قابلیت در دسترس بودن آهن خاک را برای جذب افزایش دهند.

علی رغم مقادیر کم آهن قابل دسترس خاک برای گیاه.

گیاهان در جذب آهن از خاک موفق بوده‌اند و این مسئله هنگامی مستدل می‌شود که می‌بینیم گیاهان توانایی نگهداشتن میزان آهن بافتی بین 50 تا 100 میلی گرم بر کیلوگرم وزن خشک را دارند.

فرایندهایی که گیاهان برای به انجام رساندن این هدف استفاده می کنند نقطه تمرکز بسیاری از تحقیقات در مورد تغذیه آهن در طی 15 سال اخیر بوده است.

1-4 جذب آهن بوسیله گیاهان به نظر می رسد که در جذب آهن گیاهان بصورت میانجی عمل کنند.

آهن در مقادیر قابل توجه برای رشد گیاهان ولو اینکه ممکن است به راحتی قابل دسترس نباشد جذب گیاه می‌شود.

گیاهان همچنین ممکن است عمل احیاء به را برای کنترل جذب انجام دهند.

همچنین گیاهان کمپلکس‌های (III) Fe را در سطح ریشه می‌کاهند و یونهای تولید شده از طریق این عمل احیاء ریشه‌ای و یا آنها از طریق ترکیباتی به نام سیدورفورها که لیگاندهای چند دانه‌ای آلی با وزن مولکولی کم هستند و توسط گیاه دفع می‌شوند و باعث محلول شدن می‌شوند این کار را انجام می‌دهند.

بر اساس این دو راهکار گیاهان به دو رده تقسیم می‌شوند یکی آنهایی که با مکانیسم فیتوسیدروفر عمل می‌کنند و محدود به خانواده grass (pacede) هستند و دیگری آنهایی که مکانیسم احیاء Fe(III) را اعمال می‌کنند و شامل dicots و Monocots به غیر از (Poacae) هستند.

2-4 تجمع آهن در گیاهان آهن توسط گیاهان به صورت یون فروس جذب می‌گردد و با غلظت آهن کل که نوعاً از 4 پی پی ام تابیشتر از 16 پی پی ام می‌باشد این غلظتها تقریباً معادل مقادیر بور، منگنز و روی گیاهان است یعنی گیاهان حاوی PPm16> آهن هستند ولی نه به اندازه‌‌ای که آهن را به عنوان یک عنصر ماکرو به حساب بیاوریم همانطوری که توسط اسپکتوومتری نشان داده شده‌است حالت عمده اکسیداسیون آهن در گیاهان شکل فریک آن است فرم فروس و آزاد باسیمت بیشتر معمولاً کمتر از مقدار کشف شده در گیاهان هستند، ولی می‌توانند در موقعیتهای ویژه به مقادیر بیشتر از 20% کل آهن برسند.

جذب آهن بوسیله ریشه‌های گیاه تا اندازه‌ زیادی به نوک ریشه‌های در حال رشد فعال محدود می‌شود مقدار مقتضی آهن در گیاهان هم برای سلامتی گیاه و هم برای فراهم کردن مواد مغذی انسان و حیوان مهم است.

تفاوتهای بین گیاهان در توانائی‌شان برای جذب آهن در گیاهان هم برای سلامتی گیاه و هم برای فراهم کردن مواد مغذی انسان و حیوان مهم است.

تفاوتهای بین گیاهان در توانائیشان برای جذب آهن همیشه پایدار نیست و بوسیله تغییر شرایط خاک و اقلیم و مرحله رشد گیاه تحت تأثیر قرار می‌گیرد.

عموماً گونه‌های بخصوص همانند لگوم ها برای تجمع آهن بیشتر شان نسبت به grass ها شناخته شده‌اند.

اگر چه هر کجا که آهن به راحتی محلول شود گیاهان ممکن است اندازه زیادی از آهن را جذب کنند.

این مسئله آشکارا بوسیله گیاهانی که در خاکهای مشتق شده از سر پنتین رشد می‌کنند نشان داده می‌شود، در جائی که grass حاوی آهن در حدود 2127 تا 3580 پی پی ام (وزن خشک) بود.

نیازهای تغذیه‌ای حیوانات چرا کننده معمولاً به وسیله غلظت آهن از 50 تا 10 پی پی ام (وزن خشک) برطرف می‌گردد.

قسمتهای خوردنی سبزیجات به نظر می‌رسد که حاوی مقادیر کاملاً مشابه آهنی که از 29 تا 130 پی پی ام تغییر می‌کند باشند.

با کاهو که در حد بالایی و پیاز که در حد پایینی قرار می‌گیرد.

آهن در خاکستر یک واریته از یگ گونه گیاهی از 220 تا 1200 پی پی ام غلظتش گزارش گردیده است.