土壤和植物中的铁

土壤和植物中的铁

地壳中大约含铁5%，是岩石圈中第四个含量丰富的元素。作物充足含铁量一般是50×10-6~250×10-6。铁既作为结构组分，又充当酶促反应的辅助因子。代谢需要亚铁离子（Fe2+）且以此形态被作物吸收。Fe+2活性高且有效地结合进生物分子结构。而一些富含高铁（Fe3+）的植物组织却能出现缺铁症状。

含铁矿物通常有橄榄石[(Mg,Fe)2SiO4]、黄铁矿（FeS）、菱铁矿（FeCO3）、赤铁矿（Fe2O3）、针铁矿（FeOOH）、磁铁矿（Fe3O4）和褐铁矿[FeO(OH)?nH2O+ Fe2O3.nH2O]。土壤中大多数铁存在于原生矿物、粘粒、氧化物和氢氧化物中，赤铁矿和针铁矿是土壤中最常见的含铁氧化物。

铁以低铁离子（Fe2+）形态被植物根系吸收，并以螯合态铁被运移到根表面。含高铁离子（Fe3+）的化合物可溶性低，这严重限制了Fe3+的有效性和植物对Fe3+的吸收。一般认为，扩散和质流是铁从土壤向根表面转移的机制。土壤中铁的溶解度主要受氧化铁控制。水解作用、土壤酸度、螯合作用和氧化作用都影响铁的溶解度。

无机铁在土壤溶液中可能被水解为Fe(OH)42+、Fe3+、Fe(OH)2+、Fe(OH)30、和Fe(OH)4-。在酸性条件下以前四种形式为主，在pH值大于7时主要为后两种形式。植物吸收这些离子中任何一种都将引起其它离子解离，所有这些离子之间将重新恢复平衡关系。

铁在土壤溶液中的溶解度取决于土壤pH值，pH值每增加1，Fe3+和Fe2+的溶解度就各降低1000倍和100倍。在pH值=3时，可溶性铁总浓度将会高得足以全部由质流为根系充分供铁。在正常土壤pH值条件下，即使铁以扩散、根系截获和质流全部三种方式向根系转移，有效铁的数量也远远低于植物所需。土壤溶液中铁的溶解度在pH值介于7.4~8.5时达到最低点，这是常见的土壤缺铁范围。土壤中碳酸氢根离子（HCO3-）多最易出现缺铁。碳酸氢根离子在石灰性土壤中是通过二氧化碳和水作用于方解石而形成的：

CaCO3 + CO2 +H2O ←----→Ca2+ +2HCO3-

虽然单凭石灰不一定诱导缺铁，但石灰与一定环境条件相结合似乎可能造成某些植物缺铁。石灰性土壤中形成难溶的碳酸铁。在中性和微酸性土壤中铁主要形成氢氧化铁沉淀。酸性土壤尤其是长期淹水时铁被还原为速效性的亚铁，亚铁离子过多使植物发生铁中毒。形成亚铁还与氧化还原作用有关。

土壤空气中氧分压的改变引起铁离子的氧化还原反应，显著影响土壤溶液中可溶性铁的数量。排水良好的土壤中铁以Fe3+形式存在，而土壤因水分过多缺氧时，可溶性Fe2+水平则显著提高。要与土壤pH值同时考虑氧化还原电位。氧化还原电位低时可溶性Fe2+水平高。

根系分泌物、土壤有机质、微生物活动代谢产物等可溶性有机复合物在溶液中与铁发生络合或螯合反应。在土壤溶液中，这些天然螯合铁保持的铁浓度一般远高于仅与无机铁化合物处于平衡状态的离子铁浓度。土壤腐殖质中的富里酸和胡敏酸具有络合和转移的能力。这些螯合物有助于增加土壤溶液中铁的浓度，促使铁向植物根系扩散。

铜、锰、锌、钴等养分会引起缺铁。过多的磷或钼也会造成缺铁。植物吸收硝酸盐导致根区附近和植物体内的碱化作用，显著降低铁的溶解性；而当植物利用铵态氮时，铵盐产出的酸有利于铁的溶解，提高其有效性。缺钾和缺锌可扰乱铁在植物体内的移动，造成铁在玉米茎节内的积累。在淹水土壤中，还原含

硫化合物释放的硫化氢以硫化铁沉淀，如果土壤缺铁，硫化氢不能沉淀会引起水稻落秋。

最常用的铁肥主要有硫酸亚铁（FeSO4.7H2O），俗称绿矾。虽然它的溶解性很好，但因施入土壤后立即固定，所以一般不土壤施用，而采用叶面喷施，对果树也采用根部注射法。螯合铁肥既可土壤施用，也可叶面喷施。