نقش کلاتها در تغذیه گیاهی

تعریف کلات

کلمه کلات یا کیلیت از کلمه یونانی کیلا گرفته شده است که به معنی پنجه خرچنگ و پنجه زدن و چنگ انداختن میباشد این مواد یعنی کلاتها همانند پنجه های خرچنگ فلز یا عنصر غذایی را محکم میگیرد و نگه میدارد این منجر به تغییر کامل ویژگیهای یون فلز یا عنصر در محلول یا محیط آبی می.شود مثلاً بار +۲ یون فلزی بعد از تشکیل کلات میتواند در ترکیب جدید تغییر کند. کلاته شدن اشاره به یک روش خاصی دارد که در آن یونها و مولکولها به یونهای فلزی باند می.شوند بر این اساس کلاته شدن شامل تشکیل و وجود دو یا چندین پیوند داتیو مجزا بین یک لیگاند چند دندانه یاچند) (بانده و یک اتم مرکزی مجزا است. معمولاً این لیگاندها مولکولهای آلی هستند و بنام کیلانت کلاتور، عوامل کلاته کننده یا سکستره کننده و یا کمپلکس کننده معروف هستند. واژه کلات همچنین به صورت زیر تعریف میگردید :

«صفت کی‌لیت از واژه کیلا به معنای ،پنجه چنگ و دندانه گرفته شده و برای گروه های بکار که گازانبری شکل اتم مرکزی فلزی را محکم گرفته تا تولید حلقههای هتروسیکلیک نماید.» کی لیت در شیمی به لیگاندی اطلاق میشود که دو یا چند دندانه دارد، یعنی لیگاندی که چند قسمت آن با فلز تشکیل کمپلکس بدهد. ترکیب فلز با یک لیگاند کمپلکس را به وجود می آورد گرچه به طور دقیق تر و از نظر علم ،شیمی کی لیت ممکن است معنای متفاوتی از کمپلکس داشته باشد.

  EDTA از بهترین نمونههای لیگاند در شیمی آلی فلزی است. در اصل کی لیت به لیگاندی که بیش از یک جفت الکترون آن به فلز مرکزی (M) در کمپلکس باند و ترکیب شود، اطلاق می گردد.

دو طرح کلی و شماتیک تشکیل کلاتهای فلزی در شکل ۳-۱ آورده شده است.

دو طرح کلی و شماتیک تشکیل کلاتهای فلزی در شکل ۳-۱ آورده شده است. اثر کلات بیان کننده میل ترکیبی تشدید شده لیگاندهای کلاته کننده برای یک یون در مقایسه با میل ترکیبی مجموعه ای از لیگاندهای غیر کلات کننده برای همان فلز میباشد . کلات شدن به یون فلزی یک پوشش آلی میدهد کلاته شدن از بعضی جنبه های علم شیمی یک نوع کمپلکس است در حالی که همان طور که بیان شد ممکن است ویژگیهای این دو نوع ترکیب در اصل متفاوت باشد آمینوپلی کربوکسیلاتها پرمصرفترین عوامل کلاتی هستند. کلاتها مناسب کاربرد برای خاکهای آهکی هستند. کلاته شدن باعث حلالیت و همچنین غیر فعال کردن یونهای فلزی می شود و آنها را از اثرات واکنشهای نامناسب در سیستم محافظت میکنند. کلات فلزی توسط ریشه جذب و کلات سپس در درون گیاه فلز را رها می‌کند. یکی از ویژگیهای عمومی کلاتها این است که به سادگی در محلول تجزیه یا جدا نمیشوند بلکه به شکل کمپلکس پایداری خود را حفظ میکند. عوامل کلاتی که منجر به کمپلکسهای فلزی محلول میشوند بنام سکسترین نیز معروفند. در شکل ۲-۳ و ۳-۳- شکل پودری آمینو کلاتهای فلزی و رنگ آنها آورده شده است.  

شکل -۳-۲- رنگ پودر کلاتهای EDTA آهن (۲) و منیزیم  

اهمیت کلاتها در کشاورزی كلاتها مواد آلی عمدتاً سنتتیک هستند که کاربردهای زیادی در بخشهای مختلف زندگی روزمره ما دارند. طی چند دهه اخیر مصرف کلاتها در بخش کشاورزی افزایش چشمگیری داشته است با این وجود عمده مصرف کلاتها در صنایعی غیر از کشاورزی است در حالی که بخش کشاورزی و تغذیه گیاهی تنها درصد کوچکی از مصرف کلاتها در بین صنایع مختلف را شامل میگردد . 

 شکل ۳ -۳ رنگ پودر کلاتهای EDTA مس و روی

کلاتها به عنوان حاملین عناصر غذایی کاربرد زیادی در کشاورزی دارند برای حدود چندین دهه است که ترکیبات فلزی کلاته اجزاء عمومی کودها جهت تأمین ریز مغذیها میباشند. این ریز مغذیها آهن، روی منگنز و مس برای سلامت عمومی گیاه و تولید محصولات کشاورزی ضروری هستند. اهمیت اصلی کلاتهای فلزی به خاطر قدرت و ظرفیت آنها برای افزایش حلالیت کاتیون های همراه یا کاتیونهای افزوده شده به خاک میباشد. در نتیجه با کاربرد کلاتهای عناصر فلزی به صورت توأم و یا جداگانه، فلزات نسبت به حالت ساده یونی خود از تحرک بیشتری برخوردار خواهند شد. حرکت این فلزات در خاک بوسیله هر دو فرآیند انتشار و جریان انتقال میتواند صورت گیرد. شاید به جرأت می- توان گفت که امروزه بدون استفاده از کلاتهای ریز مغذی تولید کمی و کیفی بسیاری محصولات مخصوصاً در مناطقی از جهان با خاکهای قلیایی و pH بالا امکان پذیر نمی باشد. بعلاوه کلاتها امروزه به عنوان یک جزء لاینفک محلولهای غذایی در سیستمهای کشت هیدروپونیک مطرح میباشند همچنین آنها یک جزء معمول و شناخته شده تغذیه ای در بسیاری از مناطق گرم و خشک دنیا میباشند کلاتها به عنوان افزودنی میتواند در علوفه احشام به منظور ممانعت از رسوب و یا ممانعت از جذب عناصر فلزی خاص بکار روند کلاتها با پوششی ماسک مانند روی فلزات سنگین را پوشانده و از فعالیت آنها در داخل سیستمهای بیولوژیکی جلوگیری کرده و امکان دفع آنها را فرآهم میکنند.  

شکل ۳ -۴ تصویر شماتیک نحوه جذب و آزادسازی عنصر غذایی وقتی به صورت غیر کلات شده و یا کلات شده به کار می رود.  

در طول نزدیک به یک قرن استفاده از کلاتها مواد کلاتی مصنوعی و سنتتیک توسعه زیادی یافته اند که مثال بارز آنها EDTA یعنی اتیلن دی آمین تترا استیک اسید میباشد که استفادههای وسیعی در کشاورزی و صنعت دارد افزایش حلالیت و متحرک شدن فلزات کلاته شده اثرات عمده ای بر بسیاری جنبه های شیمی خاک و همچنین حاصلخیزی خاک دارد حرکت و در دسترس بودن فلزات برای ریشه های گیاه ممکن است با کاربرد کلاتها افزایش قابل ملاحظه ای نشان دهد و این خود عمده هدف کاربرد کلاتهای فلزی ریزمغذی در خاک از منظر کشاورزی است از طرف دیگر کلاتها منجر به افزایش حلالیت عناصر ریزمغذی موجود در خاک شده و لذا میتوانند انتقال فلزات و ورود و تجمع آنها به منابع آبهای سطحی را افزایش داده که این میتواند از نظر سلامت محیط و انسان بسیار خطرناک باشد. اخیراً نگرانیهای روزافزونی در رابطه با امکان تشکیل کمپلکس مواد کلاتی با اجزاء شوینده در جریان سیستمهای تیمار فاضلاب وجود دارد که ممکن است نهایتاً وارد خاکها و آبهای طبیعی شوند. درک بهتر و بیشتر مزایای و معایب بالقوه هر دو اضافه کردنهای هدفمند و اتفاقی کلاتهای فلزی و یا عوامل کلاته کننده به خاک مورد نیاز است علاوه بر ایفای نقش اصلی به عنوان حاملهای فلزات ریز مغذی عوامل کلات کننده استفادههای عملی دیگری در علم خاکشناسی و در علوم محیطی دارند. عوامل کلات کننده اغلب در استخراج و تعین عناصر غذایی در دسترس یا واکنش پذیر و عواملی که برای محلول کردن انتخابی یا فراکسیناسیون فازهای معدنی خاک بکار میروند کاربرد دارند . 

در کشاورزی بیشتر کودها حاوی فسفات هستند و یا نمکهای فسفات به وفور ممکن است در خاک داشته باشند در فقدان عوامل کلات ،کننده نمکهای فسفات یونهای فلزی را تبدیل به مواد جامد نامحلول میکند که ممکن است ارزش غذایی برای گیاه نداشته باشند کلاتها از موادی هستند که در این زمینه میتوانند مفید واقع شده و عناصر فلزی را از واکنشهای مضر محفوظ نگه دارند.