Żelazo w nawożeniu i żywieniu warzyw szklarniowych

 Najważniejsze warzywa uprawiane w naszym kraju pod osłonami to pomidor, ogórek oraz papryka. Wszystkie te gatunki są zaliczane do roślin o wysokim zapotrzebowaniu na żelazo. Zawartość tego składnika w częściach wskaźnikowych prawidłowo odżywionych powinna wynosić powyżej 100 mg Fe w 1 kg suchej masy. Niedobory żelaza w uprawie pomidorów pod osłonami występuje dość często, u ogórka rzadziej. Zazwyczaj wynika to z warunków agrotechnicznych, jak również z właściwości samych jonów żelaza.

Rośliny mogą pobierać żelazo w postaci jonów Fe⁺² lub trudniej dostępnych Fe⁺³ oraz w formie całych cząsteczek związków kompleksowych. Żelazo pełni w roślinie wiele funkcji, ponieważ jest aktywnym składnikiem enzymów związanych z fotosyntezą i oddychaniem, redukcją azotanów i siarczanów, asymilacji N₂ oraz syntezy chlorofilu. Najwięcej żelaza znajduje się w chloroplastach. Stąd typowym objawem deficytu żelaza jest chloroza najmłodszych liści. Wynika to z faktu, że żelazo jest trwale wbudowane w struktury komórkowe i nie podlega reutylizacji ze starszych tkanek do młodszych jak np. magnez czy potas. Niedobór żelaza powoduje wstrzymanie syntezy chlorofilu w konsekwencji czego tkanki stają się jasnozielone, a przy silnym niedoborze cytrynowożółte, następnie białe, a w końcu zamierają. Po nawożeniu, zwłaszcza dolistnym, następuje szybkie zazielenienie tkanek pod warunkiem, że wystąpiły nekrozy.

reklama

Przyczyny niedożywienia roślin żelazem

Istnieje wiele powodów nieprawidłowego odżywienia warzyw szklarniowych żelazem. Podstawowym czynnikiem kontrolującym dostępność żelaza jest odczyn. Jony żelazowe w środowisku glebowym mogą bowiem ulegać szybkiemu utlenianiu do wodorotlenków, szczególnie w podwyższonym pH (>6,5). Zależność tę ilustruje rysunek 1., na którym przedstawiono wpływ wzrastającego pH odkwaszanego torfu na dostępność żelaza. Do podobnej sytuacji może dochodzić wówczas, gdy do podlewania roślin stosuje się wodę o odczynie alkalicznym. Pomimo, że pH podłoża i pożywki na początku jest prawidłowe, to podłoże ulega stopniowej alkalizacji. Zazwyczaj w matach uprawowych pH wzrasta pomiędzy kolejnymi cyklami fertygacyjnymi. Wzrost odczynu w połączeniu z intensywnym pobieraniem żelaza przez rośliny może doprowadzić do wystąpienia objawów niedoboru. Pomidor i ogórek to gatunki o szybkim tempie wzrostu i wysokich potrzebach pokarmowych. Kolejnym czynnikiem, który może ograniczać pobieranie kationów żelaza jest nadmierna koncentracja fosforu w podłożu. Aniony fosforanowe wchodzą w reakcje z kationami żelaza, w wyniku czego wytrącają się trudno rozpuszczalne fosforany żelaza. Jest to przykład sorpcji chemicznej. Warto przypomnieć, że optymalne pH dla pomidorów i ogórków wynosi 5,5–6,5. Problemy z pobieraniem żelaza mogą być wywołane również przez antagonizm jonowy. Niezrównoważony nadmiar innych kationów: magnezu, wapnia, potasu, amonu, a szczególnie manganu, może utrudniać a czasami wręcz blokować pobieranie żelaza. Za prawidłowy stosunek Mn⁺² : Fe⁺² przyjmuje się 1 : 2–4. Z tego powodu zalecana koncentracja żelaza w pożywkach jest większa od manganu.

Rysunek 1. Wpływ wzrastającego pH na zawartość żelaza dostępnego w torfie

Wśród czynników agrotechnicznych utrudniających dostępność i pobieranie żelaza należy wymienić przede wszystkim nadmiernie wysoką wilgotność podłoża i zbyt niską temperaturę w strefie systemu korzeniowego. W takich warunkach następuje ograniczenie pobierania składników pokarmowych. Żelazo jest pobierane przez korzenie aktywnie. W warunkach deficytu tlenu i za niskiej temperatury procesy metaboliczne w korzeniach ulegają spowolnieniu. Ponadto u wcześnie sadzonych pomidorów i ogórków są problemy z metabolizmem żelaza przy deficycie światła, np. podczas krótkiego dnia zimą oraz na początku plonowania, kiedy rośliny są silnie obciążone owocami. Podłoża o wysokiej zawartości substancji organicznej (torf, włókno kokosowe) charakteryzują się zazwyczaj większą zawartością żelaza dostępnego dla roślin. Jest to spowodowane dużą ilością związków próchnicznych, które w sposób naturalny kompleksją jony żelaza, chroniąc je przed uwstecznieniem oraz pojemnością sorpcyjną. Dla porównania w pożywkach i środowisku korzeniowym w podłożach inertnych stężenie Fe to 1–2 mg Fe/dm³, natomiast w podłożach organicznych będzie to 50-100 mg Fe/dm³.

Źródła żelaza dla roślin

W uprawach tradycyjnych prowadzonych w podłożach organicznych, gruncie szklarni czy tunelu foliowego źródłem żelaza może być siarczan żelaza (FeSO₄·7H₂O, o zawartości 20,2% Fe) dodawany podczas przygotowania podłoża. Zalecana zawartość żelaza dla pomidorów i ogórków uprawianych w podłożach tradycyjnych wynosi 50 mg Fe/dm³. Doprowadzenie zasobności do tego poziomu pozwala na pokrycie potrzeb pokarmowych roślin w całym okresie uprawy wiosennej. Jeśli wystąpią niedobory (fot.), które są łatwe do zdiagnozowania, interwencyjnie rośliny należy opryskać nawozami zawierającymi żelazo w formie schelatowanej. Stosuje się roztwór o stężeniu 0,05–0,1% (0,5–1,0 g na 1 l wody). Opryski wykonuje się zazwyczaj wcześnie rano, po południu lub podczas pochmurnej pogody, gdy temperatura powietrza nie przekracza 25^oC, co 5–7 dni. Chloroza ustępuje zazwyczaj po kilkunastu dniach. Można również rośliny podlewać roztworem o stężeniu 0,1–0,2%.

Nawozy chelatowe

Jako źródło żelaza dla roślin oprócz związków mineralnych bardzo często stosuje się chelaty, czyli specjalne związki kompleksujące. Chelaty są to związki organiczno-mineralne o dość skomplikowanej budowie. Obecnie najpopularniejszym związkiem stosowanym w nawożeniu jest jest EDTA, czyli kwas etylenodiaminotetraoctowy. Niestety wkrótce może on zostać wycofany z obrotu z powodu zbyt długiej trwałości w środowisku. Charakterystyczną cechą chelatów jest tworzenie wiązań koordynacyjnych (ligandowych) z kationami metali (np. Fe⁺², Fe⁺³, Zn⁺², Mn⁺², Cu⁺², Ca⁺², Mg⁺²). Powstałe w ten sposób kompleksy organiczno-mineralne wykazują korzystne właściwości z punktu widzenia nawożenia. Po pierwsze charakteryzują się bardzo dobrą rozpuszczalnością w wodzie, a z drugiej strony dzięki niskiej stałej dysocjacji są stabilne w roztworach. Inaczej mówiąc, związek się rozpuszcza w wodzie, ale nie dochodzi do odłączenia jonu żelaza od chelatora.  Kation żelaza związany ze związkiem kompleksujacym jest nieaktywny chemicznie i w ten sposób jest chroniony przed uwstecznieniem w środowisku korzeniowym, nawet w warunkach sprzyjających uwstecznianiu (np. zbyt wysokie pH). Trwałość związków chelatowych zależy od ich budowy chemicznej, pH podłoża lub pożywki, aktywności mikrobiologicznej, ogólnego zasolenia, światła i czasu. Światło, a dokładnie promienie UV, powoduje degradację cząsteczek chelatu. Z tego powodu pożywki i nawozy chelatowe należy chronić przed dostępem światła i po rozpuszczeniu w wodzie roztworów nie przechowywać dłużej niż 2–3 tygodnie. Innym czynnikiem mocno wpływającym na stabilność związków chelatowych jest koncentracja jonów wodorowych, czyli pH. Na rysunku 2. podano najczęściej stosowane związki chelatujące wykorzystywane w produkcji nawozów oraz zakres pH w jakim zapewniają one dostępność żelaza.

Rysunek 2. Dostępność żelaza w zależności od czynnika chelatującego

Cały czas trwają badania nad wyprodukowaniem nowych związków chelatowych, które ulegałyby np. biodegradacji. W Katedrze Ogrodnictwa UP we Wrocławiu przeprowadzono badania na nowymi związkami chelatujacymi w uprawie ogórka drobnobrodawkowego uprawianego metodą hydroponiczną w wełnie mineralnej. Ogórki uprawiano wiosną przez 3 miesiące w nieogrzewanym tunelu foliowym. Plonowanie ogórka było uzależnione od rodzaju chelatu (tabela 1). Wszystkie badane związki zapewniały dobre odżywienie roślin żelazem oraz nie stwierdzono objawów fototoksycznści.

Tabela 1. Wpływ nawożenia różnymi chelatami żelaza na plonowanie i wybrane cechy ogórka odmiany Mirabelle F₁ [kg·m²]

Najnowsze chelaty żelaza na bazie EDDHA różnią się izomerią, czyli strukturą przestrzenną. Według producentów izomery orto-orto są najlepiej przyswajane przez rośliny. Rośliny pobierają całe cząsteczki kompleksu metal – chelat i dopiero w ich organach następuje rozdzielenie jonu metalu od chelatora. Mechanizm pobierania jest bardzo skomplikowany i nie do końca poznany. Chelaty są bardzo dobrze absorbowane przez liście, co wynika z faktu, iż są to związki organiczne; stanowią więc najlepsze źródło żelaza w dokarmianiu dolistnym.

W uprawach bezglebowych oraz hydroponicznych przy stosowaniu fertygacji zaleca się utrzymywanie koncentracji żelaza na poziomie 1,0–2,0 mg w 1 dm³ pożywki. Zastosowanie systemów nawodnieniowych z kroplowym wypływem pożywki koniecznie wymaga użycia żelaza w formie schelatowanej. W innym przypadku istnieje duże ryzyko zatkania kapilar przez wytrącone związki tego pierwiastka. Zawartość żelaza ogółem w wodzie powyżej 1 miligrama stwarza ryzyko dla drożności kapilar.

Chelaty żelazowe można stosować w nawożeniu doglebowym, szczególnie wówczas, gdy na roślinach pojawia się lekka chloroza lub jeśli warunki w glebie lub podłożu sprzyjają uwstecznianiu tego mikroskładnika. Zalecane dawki chelatu żelaza w przeliczeniu na 1 m² i w zależności od niedoboru, wynoszą:

• zapobiegawczo 2–4 g,
• przy lekkim niedoborze 4–6 g,
• przy silnym niedoborze 6–10 g.

Nawóz najlepiej rozpuścić w wodzie używanej do podlewania i stosować zapobiegawczo co 10–14 dni. W przypadku wystąpienia silnych niedoborów jednorazowo stosuje się 5–10 g Fe na 1 m² w połączeniu z dokarmianiem dolistnym. Pomocna jest analiza podłoża, dzięki której można stwierdzić przyczynę problemów.

Chelaty żelazowe oprócz żelaza mogą zawierać różne ilości azotu (w formie NH₄⁺), sodu (Na⁺) oraz siarczanów (SO₄^–). Ich zawartość zależy od rodzaju soli (amonowa czy sodowa) użytej w procesie produkcji i stopnia oczyszczenia produktu finalnego. Informacja o jonach towarzyszących może być istotne w przypadku nawożenia roślin wrażliwych (siewki, rośliny ozdobne).

Obecnie dostępnych jest wiele nawozów chelatowych zawierających tylko żelazo (tabela 2) lub pełny zestaw mikroskładników. Różnią się one przeważnie rodzajem związku, który wykorzystano jako czynnik kompleksujący. Od jego rodzaju zależy procentowa zawartość żelaza w nawozie (zazwyczaj 6–15%) oraz koszt (25–65 zł za 1 kg nawozu). Oznacza to, że chelaty są najdroższymi nawozami stosowanymi w produkcji ogrodniczej. Między innymi z tego powodu wskazane jest stworzenie warunków zapobiegających uwstecznianiu żelaza w podłożu. Przed założeniem i podczas prowadzenia uprawy niezbędne jest również wykonanie analiz chemicznych na zawartość składników pokarmowych. Pozwoli to na uzyskanie optymalnego plonu wysokiej jakości oraz często spore oszczędności. Przy wyborze preparatu należy kierować się przede wszystkim pH podłoża (rysunek 2). Nowy preparat najlepiej wypróbować na kilku roślinach, a podczas jego stosowania przestrzegać zaleceń podanych na opakowaniu dotyczących dawki i stężenia.

Tabela 2. Przykładowe pojedyncze nawozy chelatowe zawierające żelazo

Żelazo znajduje się nie tylko w pojedynczych i wieloskładnikowych nawozach mikroelementowych, ale również w tzw. nawozach kompletnych zawierających wszystkie składniki pokarmowe. W takim przypadku zazwyczaj nie ma potrzeby dodatkowego dokarmiania roślin żelazem.

Żelazo w większości specjalistycznych nawozów ogrodniczych, a szczególnie przeznaczonych do stosowania w formie pożywek, występuje w formie chelatu EDTA. Stosowanie nawozów chelatowych jest dużym ułatwieniem. Jednak z przyczyn ekonomicznych i ekologicznych należy je stosować na podstawie aktualnej zasobności podłoża i wymagań roślin.

Dr inż. Piotr Chohura

Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu