Những Điều Cần Biết Về Vi Lượng Sắt

1. Vai Trò Của Sắt Đối Với Cây Trồng:

+ Cần cho hệ enzyme trong trao đổi chất như: catalase, peroxidase, cytochrome oxidase, giữ vai trò quan trọng trong các hoạt động sống của cây.

+ Xúc tác tổng hợp clorophyll, ảnh hưởng quyết định đến sự tổng hợp diệp lục tố.

+ Đóng vai trò chủ yếu trong sự chuyển hóa axit nucleic, ảnh hưởng đến sự chuyển hóa RNA hoặc diệp lục tố.

Thiếu sắt: Hiện tượng vàng lá với những đường gân xanh. Thiếu sắt cây mất màu xanh chuyển sang màu vàng và trắng. Triệu chứng thiếu sắt xuất hiện ở lá non sau đó đến lá già vì sắt không di động từ lá già về lá non. Bắt đầu với những phần vàng úa ở những lá non, đến cuối cùng trở thành màu trắng và có thể dẫn đến hoại tử.

Những lá bị ảnh hưởng thiếu sắt mà không bị trắng hoàn toàn sẽ được phục hồi khi bổ sung sắt. Đầu tiên những gân lá sẽ quay lại màu xanh sáng của lá. Đây là dấu hiệu nhận biết sự phục hồi.

Hình ảnh cây trồng bị thiếu sắt

2. Cơ Chế Hấp Thu Sắt Ở Thực Vật

Rễ cây hấp thu sắt ở 2 dạng là Fe2+ và Fe3+ nhưng Fe3+ thường được khử thành Fe2+ trước khi rễ hấp thu. Ở đất có tính kiềm Fe3+ không được hòa tan và cây khó hấp thu vì Fe3+ dễ dàng kết hợp với các thành phần khác như phosphate, carbonate, magnesium, calcium. Vì vậy Triệu chứng thiếu sắt thường tìm thấy ở đất có tính kiềm và có nhiều calcium.

Cây hấp thu sắt theo nhiều cơ chế, một trong những cơ chế đó là cây trồng phóng thích những hợp chất gọi là “chất mang sắt” liên kết sắt và tăng cường khả năng hòa tan sắt.

Cơ chế khác là tăng cường phóng thích proton H+ và chất khử để làm giảm pH ở vùng rễ. Kết quả là làm tăng sự hòa tan sắt. Về mặt này, sự lựa chọn dạng phân đạm là yếu tố quan trọng. Đạm amon giúp tăng cường phóng thích proton ở rễ, vì vậy làm giảm pH và cây dễ dàng hấp thu sắt. Đạm nitrate làm tăng cường phóng thích ion OH làm tăng pH ở vùng rễ và làm mất hiệu quả hấp thu sắt.

Những rễ mới và những lông hút hấp thu sắt tích cực hơn. Vì vậy cần phải duy trì một hệ thống rễ khỏe mạnh. Bất kỳ nhân tố nào ảnh hưởng đến sự phát triển của rễ đều cản trở sự hấp thu sắt.

3. Các Loại Phân Bón Vi Lượng Sắt

  • Sắt Sulfat (FeSO4): có chứa khoảng 20% Fe. Thường được dùng để phun lên lá, bón cho đất thường không hiệu quả, đặc biệt là pH>7, bởi vì sắt sẽ bị biến đổi thành Fe3+ và kết tủa.
  • Sắt Chelate: Chelate là những hợp chất giúp ổn định ion kim loại, bảo vệ chúng khỏi bị oxi hóa và kết tủa.

Sắt Chelate gồm 3 thành phần:

+ Ion Fe3+

+ Các cấu trúc phúc tạp như EDTA, DTPA, EDDHA…

+ Ion Na+ hoặc NH4+

Những chelate khác nhau có khả năng giữ sắt ở những mức độ pH khác nhau.
EDTA là chất chelate vi lượng rất ổn định thậm chí ở mức pH cao, ngoại trừ sắt.
Fe DTPA ổn định ở pH=7 và không ảnh hưởng đến sự thay thế sắt bởi calcium.
Fe-EDDHA ổn định ở mức pH 11, nhưng cũng là dạng sắt đắt nhất hiện có.

4. So Sánh Các Dạng Chelate Sắt

    a. Fe-EDTA

Cấu trúc của EDTA có 2 nhóm amin (NH2) và 4 gốc carboxyl (COOH). EDTA-based iron chelate chỉ ổn định ở điều kiện acid, pH<6. Nghĩa là EDTA có sự giới hạn, không hiệu quả ở điều kiện kiềm, khoảng 50% sắt không hữu dụng ở pH > 6.5.

 

   Cấu trúc hoá học và mẫu Fe – EDTA           

Bên cạnh đó, EDTA cũng có ái lực hóa học cao với calcium, vì vậy EDTA cũng được đề nghị là không sử dụng ở đất và dung dịch giàu canxi. Đặc biệt, quang phổ hoạt động của dung dịch dinh dưỡng thủy canh rất giàu canxi (và những ion kim loại khác), vì lý do này EDTA chưa phải là dạng chelate phù hợp nhất để sử dụng cho công thức thủy canh.
Vì vậy, ngoài EDTA, 4 tác nhân chelate khác đã được thiết kế đặc biệt cho việc sử dụng ion ở điều kiện kiềm và trung tính. Đó là: DTPA, HEDTA, EDDHA và EDDHMA.

    b. Fe-EDDHA

Fe-EDDHA tồn tại ở 3 dạng isomers: ortho-othor (o,o), ortho-para (o,p) và para-para (p,p). Trong những isomers này, dạng para-para không thể chelate sắt trong dung dịch đất ở khoảng giá trị pH rộng, trong khi isomer dạng ortho-ortho và ortho-para thì có thể. Tuy nhiên isomer dạng ortho-ortho có khả năng cung cấp đủ sắt cho cây trong khoảng pH rộng nhất.

Fe EDDHA ổn định ở pH 9.0. Điều này cho thấy, Fe EDDHA vốn dĩ không ổn định ở dung dịch có tính acid/muối, nhưng trong thực tế hợp chất EDDHA được tạo thành bởi nhiều isomers, và một vài loại thì rất ổn định ở môi trường này.

    Cấu trúc hoá học và mẫu của Fe – EDDHA 

Ưu điểm của Fe EDDHA

  • Khó kết tủa (khoảng pH rộng 4-9), phù hợp với đất kiềm hoặc đất đá vôi (giàu calcium).
  • Dạng ortho-ortho isomere: liên kết hóa trị VI => bền, bảo vệ liên kết Fe tốt hơn. Fe khó bị kết tủa bởi các thành phần khác.
  • Tan nhanh dễ dàng. Giúp sắt di động hơn trong cây.
  • Thích hợp sử dụng cho hệ thống tưới công nghệ cao và trồng cây không sử dụng đất (trồng trên giá thể).
  • Kết hợp tốt với hầu hết các loại phân bón tan trong nước.

Kết luận

Sự khác nhau của các dạng chelate sắt do độ ổn định thực tế trong môi trường khác nhau và khả năng để hòa tan sắt khác nhau.

EDTA và EDDHA có cấu trúc khác nhau => dạng EDDHA có khả năng chelate hóa sắt tốt hơn dạng EDTA, từ đó Fe EDDHA có khả năng bảo vệ Fe tránh khỏi sự kết tủa tốt hơn ở dạng Fe EDTA.

Fe EDTA hoạt động chỉ ở điều kiện acid (pH 4-6,5), Fe EDDHA (pH 4-9), khi không có tác nhân chelate Fe chỉ ổn định ở pH<4.

Fe EDDHA có ortho-ortho isomere giúp bảo vệ Fe khó bị kết tủa và ổn định ở khoảng pH rộng, đảm bảo lượng sắt cung cấp cho cây tốt hơn.

Với dinh dưỡng sắt, dạng tồn tại của sắt rất quan trọng. Ba dạng sắt chelate phổ biến (Fe-EDDHA, Fe-DTPA và Fe-EDTA) khác nhau về khả năng giữ sắt (liên quan đến khả năng giữ sắt tan trong dung dịch và hữu dụng với cây trồng) khi pH môi trường giá thể tăng lên. pH (4-5.5) bất kỳ dạng sắt nào cũng sẽ hoạt động cung cấp sắt cho cây (bao gồm FeSO4). Tuy nhiên, khi pH tăng lên 7, chỉ sắt ở dạng Fe-EDDHA là có khả năng hòa tan tốt.

Nghiên cứu cho thấy, dãy hoạt động của các dạng sắt từ hiệu quả nhất đến ít hiệu quả nhất để cung cấp sắt ở môi trường pH cao là:

Fe EDDHA > Fe DTPA > Fe EDTA > FeSO4.7H2O > Fe-Citrate

Nếu sắt được sử dụng ở dạng không hòa tan bởi vì pH môi trường cao, hầu hết dinh dưỡng sẽ không hữu dụng với cây cho đến khi pH giảm xuống.