Вода с избытком железа для растений

Избыток железа в поливной воде

Железо (Fe) является очень распространенным элементом: и в земной коре и в практической жизни, как основа чугуна и стальных сплавов. Немалую роль железо играет даже в цепочке ядерных реакций, от которых зависит само существование Вселенной. В биологии железо играет настолько колоссальную роль (гемоглобин), что без него невозможно выживание никаких теплокровные животных, и человека в том числе. Железо и его соединения используются еще во многих других областях деятельности человека, кроме упомянутых.

Железо необходимо растениям, но усваивается только то железо, которое находится в хелатной форме. При поливе дождеванием растение не успеет усвоить железо, потому что под воздействием кислорода растворимые соли превращаются в осажденную окись железа. В природе, нерастворимые соединения железа разрушаются в щелочной среде и в результате деятельности почвенных микроорганизмов, поэтому, как правило, избыток железа не вредит растениям.

Но есть некоторые группы растений, которые чувствительны к повышенному содержанию железа в воде для полива. Для этих растений слишком длительный полив такой водой приводит к угнетению растений и снижению урожая, причем симптомы избытка железа выглядят также, как и недостаток (темно-зеленые жилки на фоне светлой листовой пластинки). К таким растениям относятся вишни, абрикосы, персики, огурцы, томаты.

Кроме того, повышенное содержание железа в почве может привести к избыточному росту патогенных микроорганизмов, например, грибков, что может способствовать образованию гнилей у растений.

В большинстве случаев, очень сложно сказать, как повлияет полив водой с повышенным содержанием железа, потому что есть и другие факторы, которые могут влиять на рост и развитие растений (состав и кислотность почвы; содержание других элементов, которые могут как препятствовать, так и способствовать всасыванию железа; внесение удобрений и т.д.).

А еще очень желательно сделать лабораторный анализ воды, потому что для ряда элементов существуют предельно допустимые нормы по их содержанию в воде. Так, для железа, этот показатель не должен превышать 1мг/дм3.

Кроме пользы, железо способно приносить и вред. Кроме «классических» примеров, в качестве которых всегда приводят оружие, железо может помешать и в химическом смысле. Избыток железа в почве приводит к угнетению роста растений, избыток железа в воде может оказаться вредным не только для водопроводного и сантехнического оборудования, но и для здоровья пьющих эту воду людей и животных, если эта вода считается питьевой. В таком случае нужно либо сменить источник водоснабжения, либо снизить превышение ПДК железа при помощи специальных устройств. Артезианские скважины, которые приходится устраивать при отдельных домах или поселках, часто дают воду, которая имеют избыток содержания железа.

Визуальным признаком избытка содержания железа является быстрое появление рыжих полос в местах протечки воды тонкой струйкой. В присутствии кислорода воздуха повышается степень окисления железа (переход двухвалентного железа в Fe2O3), и образуется малорастворимый оксид, который хорошо оседает на фаянсе, фарфоре или эмали, а также на других материалах. Это не что иное, как обыкновенная ржавчина. Такая вода и на вкус создает специфические вяжущие ощущения во рту (превышение более 1-2 мг/л). Избыток железа может оказаться вредным при многих заболеваниях, и даже вызвать их, т. е. железо может быть токсичным.

ПДК железа в воде равна 0,3 мг/л. Суточная потребность человека в железе в среднем составляет 10 мг. Доза в 200 мг уже является токсической, поскольку начинает тормозить антиокислительные процессы в организме и способствует старению клеток, и организма в целом. Снизить избыток железа в воде можно окислением содержащихся в ней двух- и трехвалентных гидроксидов до ржавчины и осадить ее в отстойном резервуаре.

Естественным способом вода очищается от железа при помощи отстаивания (безнапорная аэрация). Кислород окисляет соединения железа, в том числе и комплексы, неорганические и органические. Этот способ хорош, но он требует громоздкого бака и содержит потенциальные проблемы с размножением водорослей или других микроорганизмов. Такое обезжелезивание можно порекомендовать для водонапорных башен при небольшом расходе воды, получится оптимальный вариант. Для особо загрязненной по железу воды нужна принудительная продувка воздуха (аэрация). Этот способ потребует специальной колонки и воздушного насоса. Зато станет ненужным тяжелый бак.

Для воды с ПДК более 20-кратного, избыток железа в воде устраняется при помощи добавления гипохлорита натрия, при помощи точного дозирующего насоса. Расход воды контролируется счетчиком для управления дозирующим насосом. Блок управления может быть настроен с учетом любой концентрации железа и марганца. Излишек непрореагировавших веществ и продуктов реакции поглощается угольным фильтром. При правильной настройке дозирования, фильтр будет меняться достаточно редко. Раствор гипохлорита подается дозирующим насосом из специального резервуара. Установка довольно компактна, имеет небольшой вес и потребление электроэнергии.

Источник

Стоит ли поливать огород ржавой водой

Не многие огородники при поливе растений учитывают качество воды. Она же в свою очередь, проходя по ржавым трубам, собирая рыжеватые остатки со стенок и расчепляя в себе молекулярное железо, добирается до технических резервуаров с отличным, от исходного, составом. В последствии ее используют для полива садовых и огородных культур.

Ржавая вода насыщена железом: хорошо или плохо

Растениям железо полезно, но в небольших количествах. Только вот в коричневой воде его концентрация слишком высока, что для одних культур является губительным, а для других – необходимым.

Желтоватая жидкость, попадая в грунт, первым делом поражает саму землю. В ней начинают развиваться грибки, которые приводят к гниению овощей. Такая ситуация приносит садоводам большой убыток и заставляет относиться к качеству воды с большей ответственностью.

Помимо этого, ферум из ржавой воды напрямую попадает в организм человека через некоторые овощи. К примеру, огурцы при поливе впитывают почти всю жидкость вместе с содержащимся в ней элементами. Соответственно, во время пищеварения, это железо окажется в организме и начнет приносить ему вред.

Когда можно поливать растения ржавой водой

Не все растения поддаются негативному влиянию железа. А в некоторых случаях оно и вовсе способно спасти их болезней.

Очень часто на листьях цветов появляются желтовато-белые пятна, а привычный зеленый цвет исчезает. Такие изменения происходят не просто так: их поражает хлороз. Это заболевание нарушает процесс фотосинтеза и угнетает заболевшие растения. Чаще всего оно характеризуется недостатком ферума и требует срочной подкормки.
В этот момент первым лекарством становится ржавая вода. Ее не просто берут из старого водопровода, но и специально бросают на дно емкости. После такой подкормки растения снова приобретают прежний вид.

Когда все же не стоит поливать растения ржавой водой

Несмотря на пользу при хлорозе, некоторые овощи избыток железа угнетает. Понять это можно по проявлению темно-зеленых дорожек на светлом фоне листа. Такие изменения понижают урожайность чувствительных к металлу овощей и ягод. Чаще всего пагубному воздействию неочищенной воды поддаются томаты, абрикосы, вишни и огурцы. Растения впитывают необходимое количество железа из почвы, а постоянная подкормка ним приводит к избытку этого элемента. В итоге плоды вырастают дефективными, а влияние хлора меняет их внешний вид до неузнаваемости.

Вопрос о пользе и вреде ржавой воды собрал вокруг себя немало споров, но дать точный ответ оказалось затруднительным. Все дело в таких факторах, как почва, содержание в ней железа, отдельно взятые растения и их восприимчивость. Точно можно лишь сказать, что при редком поливе ржавой водой с растениями не случится ничего. А вот усердствовать этим крайне нежелательно.

Источник

Железо

Железо – химический элемент, жизненно необходимый для питания растений. Один из главных компонентов литосферы, второй по содержанию после кремния и алюминия. Является действующим веществом железосодержащих удобрений. Удобрения данного элемента применяют в форме опрыскивания растений. В почву железо не вносят, поскольку оно быстро переходит в неусвояемые формы. Для внесения в почву применяют органические соединения железа – хелаты.

Содержание:

Если попросить любого человека назвать ценный, редкий и дорогой металл, он наверняка вспомнит о золоте, и будет совершенно прав. Тем не менее, благородное золото не всегда находилось на своем заслуженном месте. Например, когда люди только научились получать алюминий, предметы из него могли себе позволить лишь очень состоятельные слои населения, а дефицитные алюминиевые столовые приборы подавались на званых ужинах только самым дорогим и уважаемым гостям. Остальные, бросая на них завистливые взгляды, были «вынуждены» орудовать золотыми вилками и ложками, которые тогда представлялись не настолько прекрасными, как блестящие, легкие, гнущиеся изделия из божественного алюминия.

Есть и другие примеры подобной исторической несправедливости. Так, во времена Гомера самой распространенной крупной валютой были рабы, бычьи шкуры и железо. Даже будучи неочищенным, плохо кующимся и не качественным по всем другим показателям, железо ценилось аж в десять раз выше, чем золото, ведь тогда оно было самым прочным из всех известных материалов, и, к тому же, добывалось с большим трудом.

Прошли столетия. Сыродутный способ получения металла оказался забыт, ему на смену пришло использование современных доменных печей. Качество получаемого железа в разы улучшилось, люди познакомились со сталью, однако, наряду с повышением прочности и ковкости, стоимость железа все больше падала, так, что сейчас его уже нельзя назвать дорогим. Тем не менее, если говорить о ценности этого металла, то кое-где он по-прежнему остался необходимым, незаменимым и востребованным. Все золото мира не заменит того небольшого количества железа, которое содержится в каждом организме и поддерживает его жизнь… [7]

Железная руда

Физические и химические свойства

Железо (Ferrum) Fe – химический элемент побочной подгруппы VIII группы периодической системы Менделеева. Атомный номер – 26. Атомная масса – 55,85. Строение атома железа типично для переходных элементов. Это определяет переменную валентность и ярко выраженную способность к комплексообразованию у данного металла. [1]

Для железа характерны двухвалентные и трехвалентные соединения. Известны также соли железистой кислоты, где железо шестивалентно.

Железо – пластичный металл серебристого цвета, хорошо поддается ковке, прокатке и прочим видам механической обработки.

• Плотность – 7,87 г/см 3 ,
• Температура плавления – 1539°С,
• Температура кипения – 2870°С.

Твердое железо растворяет в себе многие элементы, в частности, углерод. На влажном воздухе железо ржавеет, то есть покрывается налетом гидратированного оксида железа бурого цвета. Данный оксид рыхлый и от дальнейшей коррозии железо не защищает. В воде данный металл интенсивно корродирует. При обильном доступе кислорода формируются гидратные формы оксида трехвалентного железа. При недостатке кислорода образуется смешанный оксид.

Металл легко растворяется в соляной кислоте любой концентрации, в разбавленной серной кислоте, в азотной кислоте. К концентрированным серной и азотной кислотам железо пассивно. [3]

Содержание в природе

Железо – самый распространенный после алюминия металл на земле. Его масса составляет 4 % от массы земной коры. В природе оно встречается в виде самых разнообразных соединений: сульфидов, оксидов, силикатов. В свободном состоянии железо можно встретить только в метеоритах.

Важнейшие руды железа – магнитный железняк, красный железняк, бурый железняк, шпатовый железняк. В больших количествах встречается железный колчедан. [3]

Железо концентрируется преимущественно в основных сериях магматических пород. Глобальная распространенность железа составляет 45 %.

Геохимия соединений Fe в окружающей среде имеет сложный характер, определяется способностью элемента легко менять валентность в зависимости от физико-химических условий среды и тесно связана с циклами углерода, кислорода и серы.

Обычно окислительные и щелочные условия среды способствуют осаждению железа, а восстановительные и кислые растворяют его соединения. Свободное железо быстро фиксируется в виде гидроксидов и оксидов, замещает магний и алюминий и образует комплексы с химическими лигандами. [4]

В почвах железо присутствует в основном в виде оксидов и гидроксидов и находится либо в виде небольших частиц, либо связано с поверхностью минералов. В богатых органикой горизонтах железо присутствует в форме хелатов.

К почвообразующим минералам железа относят:

1. Гематит. Встречается в почвах аридных, семиаридных и тропических районов. Наследуется от материнских пород.
2. Маггемит. Образуется в сильно выветрелых почвах тропических зон и чаще всего присутствует в скоплениях гематита, магнетита, гетита.
3. Магнетит. Унаследован от материнских пород. Тесно связан с маггемитом.
4. Ферригидрит. Широко распространен, но очень нестабилен, легко переходит в гематит в районах с умеренными гумидами.
5. Гетит. Распространенный в почвах всех климатических зон минерал железа.
6. Лепидокрокит. Типичен для плохо дренируемых почв (рисовых полей) и почв умеренных гумидных районов. Образование данного минерала осуществляется при низких значениях pH, низкой температуре и в отсутствии трехвалентного железа.
7. Ильменит. В почвах обычно не встречается. К выветриванию устойчив. Унаследован от материнских пород.
8. Пирит, сульфид железа и ярозит. Серосодержащие минералы. Широко распространены в затопляемых почвах с содержанием серы, например, в кислых сульфатных.

И минералы, и органические соединения железа легко преобразуются в почвах. При этом органическое вещество оказывает большое влияние на образование оксидов железа.

Соединения железа с органикой почвы является важным резервом доступных соединений данного металла для растений. С железом взаимодействуют гуминовые вещества, органические кислоты, сидерофоры, фенолы.

Взаимодействие железа с гуминовыми веществами сопровождается образованием водорастворимых и малорастворимых в воде соединений. На растворимость комплексов влияют многие факторы, в частности, химическая природа, соотношение компонентов, а также реакция среды. Как правило, гуминовые кислоты характеризуются большей склонностью к образованию нерастворимых соединений с металлами, чем фульвокислоты. В этой связи фульватные комплексы железа рассматривают как важный фактор, определяющий и миграцию этого металла по почвенному профилю, и его доступность растениям. [1]

Преобразование железа осуществляется и микроорганизмами. Некоторые виды бактерий вовлечены в круговорот данного элемента и аккумулируют его на поверхности живых клеток. [4]

Содержание железа в различных типах почв Украины, согласно данным: [2]

Почва

Железо, %

Чернозем на мергеле (Крым)

Южный чернозем

Перегнойно-карбонатная

Среднеподзолистая

Содержание железа в различных типах почв

Содержание железа в почвах СНГ составляет около 3,11 % и зависит от типа почвообразующей породы. Установлено, что колебания в содержании железа в пахотном горизонте различных почв достигают значительных величин.

Подзолы

Перегнойно-карбонатные почвы

Перегнойно-карбонатные почвы

Южные черноземы на мергеле

Среднеподзолистые почвы

Кислые почвы

Заболоченные почвы

Карбонатные почвы

Дерново-подзолистые почвы

Слабо аэрируемые кислые почвы

Признаки дефицита железа, согласно данным: [6]

Культура

Симптомы недостатка

Картофель

Верхушки и края молодых листьев зеленые, середина – белесая

Томаты

Хлороз проявляется на молодых листьях, но даже мелкие жилки сохраняют зеленый цвет;

Усиление – мелкие жилки утрачивают зеленый цвет, пластинка становится желто-белой

Огурцы

Хлороз – на молодых листьях основного и бокового побегов;

Зеленые только основные и боковые жилки;

Пластинка листа – от светло-зеленой до желто-белой;

В дальнейшем на листьях появляются некротические пятна, а хлороз распространяется на старые листья

Малина

Молодые листья на верхушечных побегах – желтоватые, около краев появляются коричневые пятна отмершей ткани.

Черная смородина

Хлороз на молодых листьях верхушечных побегов.

Яблоня

Молодые листья на побегах – хлоротичные, почти белые с коричневыми пятнышками на краях;

Хлороз на листьях уменьшается сверху вниз;

При длительном дефиците отдельные ветви отмирают;

Плоды палево-землистого цвета

Роль в растении

Биохимические функции

Основные функции железа

Железо играет активную роль в окислительно-восстановительных реакциях хлоропластов, митохондрий и пероксисомы, а также выполняет многие другие функции в растениях.

Участие железа в окислительно-восстановительных реакциях определяется легкой переменой валентности и высокой способностью к комплексообразованию.

Важная роль железа в биохимии растений подтверждается следующими факторами:

1. Железо обнаруживается в геме и негемовых белках и концентрируется в хлоропластах.
2. Органические комплексы железа участвуют в переносе электронов в процессе фотосинтеза.
3. Негемовые железосодержащие белки участвуют в восстановлении нитритов и сульфатов.
4. Процесс образования хлорофилла осуществляется с участием железа.
5. Железо вовлекается в метаболизм нуклеиновой кислоты.
6. Известна каталитическая и структурная роль двухвалентного и трехвалентного железа. [4]

Формы и соединения железа в тканях и органеллах клеток растений

В растение железо поступает в двухвалентной форме. В дальнейшем восстановленная форма железа проходит через реакции реокисления, и в тканях уже содержится и Fe (II), и Fe (III), в большей части в комплексах с различными органическими соединениями.

В строме пластид

В анопласте клеток

Большая часть железа в растениях находится в трехвалентном состоянии, тогда как физиологически важной является фракция Fe (II)/Fe (III), поскольку именно эта фракция подвержена обратимым окислительно-восстановительным превращениям.

Цитрат железа (III)

В составе ферментов

Гем – это железопорфириновый комплекс. Атом железа в нем координируется четырьмя атомами азота пиррольных колец протопорфирина. Последний придает стабильность белковой глобуле гемсодержащих ферментов.

Как простетическая группа, гемовое железо включено в состав многих белковых соединений. Это цитохромы, нитратредуктаза, нитритредуктаза, пероксидаза и каталаза, леггемоглобин, ферредоксин, нитрогеназа, супероксиддисмутаза, аконитаза, липоксигеназы и многие другие. [1]

Недостаток железа

Недостаток железа – хлороз листьев фасоли

Недостаток (дефицит) железа в растениях

Дефицит железа – проблема для многих сельскохозяйственных культур. Причина недостатка данного элемента в растениях – низкое содержание доступных форм железа в окультуренных почвах. Недостаточность железа оказывает отрицательное влияние на многие физиологические процессы в тканях растений и приводит к ослаблению роста их и развития и, как следствие, снижению урожайности. [4]

Дефицит железа широко представлен в регионах распространения карбонатных почв (30 % поверхности земли). Недостаток подвижных форм железа в данном типе почв приводит к возникновению опасного заболевания – железистого (карбонатного, известкового) хлороза. Это заболевание при развитии может привести к гибели растения.

Дефицит железа проявляется также при высоком содержании в почве марганца, цинка, меди.

На рост листьев дефицит железа влияет в меньшей степени. Деление клеток и замедление роста проявляются только при острой недостаточности железа. Наиболее значительные изменения проходят в пластидном аппарате листьев. Пластиды уменьшаются в размерах, система тилакоидов редуцирована. Синтез белка в хлоропластах и цитоплазме подавляется, причем, в первых – сильнее.

Недостаток железа сказывается на снижении содержания в листьях хлорофилла и подавлении активности фотосистем. Изменения фотосинтеза отражаются на углеводном обмене растений, в частности, наблюдается снижение содержания сахаров и крахмала в листьях. [1]

Симптоматика железистой недостаточности проявляется в растениях при различных уровнях содержания железа в тканях растения. Характер симптомов различен в зависимости от почвенных, растительных, питательных и климатических факторов. Наиболее типичный симптом – межжилковый хлороз молодых листьев. К недостатку железа очень чувствительны некоторые фруктовые деревья, овес и рис. [4]

Визуально симптомы недостатка железа проявляются следующим образом: становится заметна белесая, бледно-зеленая или желтая окраска тканей листа между жилками.

При усиливающемся дефиците железа жилки листьев бледнеют, а ткани отмирают.

Первые признаки проявляются на молодой листве, поскольку по причине слабой реутилизации железа старые листья дольше остаются зелеными.

У травянистых растений верхние молодые листья приобретают желтый цвет, формируются мелкие, слабые соцветия. У плодовых деревьев отмечается усыхание кончиков ветвей и побегов. [1]

Источник