铁在植物中的含量不多，通常为干物重的千分之几。铁是形成叶绿素所必需的，缺铁时便产生缺绿症，叶呈淡黄色，甚至为白色。铁还参加细胞的呼吸作用，在细胞呼吸过程中，它是一些酶的成分。由此可见，铁对呼吸作用和代谢过程有重要作用。铁在植物体中的流动性根小，老叶子中的铁不能向新生组织中转移，因而它不能被再度利用。因此缺铁时，下部叶片常能保持绿色，而嫩叶上呈现失绿症。
铁在作物体内是一些酶的组分。由于常居于某些重要氧化还原酶结构上的活性部分，起着电子传递的作用，对于催化各类物质（碳水化合物、脂肪和蛋白质等）代谢中的氧化还原反映，有着重要影响。因此，铁与碳、氮代谢的关系十分密切。其生理作用具体如下：
1、有利于叶绿素的形成 铁不是叶绿素分子的组分，但铁对叶绿素的形成也是必须的。缺铁时，叶绿素的片层结构发生很大变化，严重时甚至使叶绿体发生崩解，可见铁对叶绿体结构的形成是必不可少的。缺铁时，叶绿素的形成受到影响，叶片便发生失绿现象，严重时叶片变成灰白色，尤其是新生叶更易出现这类失绿病症。铁与叶绿素之间的这种密切联系，必然会影响到光合作用和碳水化合物的形成。
2、促进氮素代谢 铁和铜一样，在硝态氮还原成铵态氮的过程中起着促进的作用。在缺铁的情况下，亚硝酸还原酶和次亚硝酸还原酶的活性显著降低，使这一还原过程变得相当缓慢，蛋白质的合成和氮素代谢便受到一定影响。铁还是固氮系统中铁氧还蛋白和钼铁氧还蛋白的重要组分，对于生物固氮具有重要作用。
3、铁与作物体内的氧化-还原过程关系密切 铁是一些重要的氧化-还原酶催化部分的组分。在作物体内，铁与血红蛋白有关，铁存在于血红蛋白的电子转移键上，在催化氧化-还原反映中铁可以成为氧化或还原的形式，即铁能增加或减少一个电子。因此，铁就成为一些氧化酶或是非血红蛋白酶（如黄素蛋白酶）的重要组分。
4、增强抗病力 保证作物的铁素营养，有利于增强作物的抗病力。有人用氯化铁溶液对冬黑麦种子进行处理，提高了植株对锈病的抗性。施铁肥能使大麦和燕麦对黑穗病的感染率显著降低。铁盐肥还可大大增强柠檬对真菌病的抗性。
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