Zašto je fosfor važan u gnojidbi poljoprivrednih kultura?

Fosfor predstavlja važan element u gnojidbi poljoprivrednih kultura. Najčešće se unosi u tlo prilikom osnovne obrade ili pripreme za sjetvu ili sadnju kod ratarskih i povrtnih kultura, ili se primjenjuje u jesenskoj gnojidbi kod drvenastih kultura. Ima važnu fiziološku ulogu, ali sama dinamika (unošenje u tlo i usvajanje u tlu) vrlo je složen proces, s brojnim ograničavajućim čimbenicima koji negativno utječu na učinkovitost gnojidbe fosforom.

Ukupni sadržaj fosfora u tlu varira od 0,02 do 0,15 % od čega je 20-80 % u organskom obliku, kojeg korijen ne može izravno usvojiti. Biljci usvojivi fosfor se u tlu (vodenoj otopini tla) gotovo uvijek nalazi kao anion ortofosforne kiseline (H₂PO₄^– i HPO₄^–.). Kao takvog biljka ga jedino može usvojiti iz tla. Fosfor vezan u organskom obliku mora proći proces mineralizacije/razgradnje do aniona ortofosforne kiseline da bi ga korijen poljoprivrednih kultura mogao usvojiti.

Dinamika fosfora u tlu

Dinamika fosfora u tlu, kroz brojne procese, poput fiksacije fosfatnog iona, mineralizacije organskog oblika fosfora, apsorpcije od strane korijena i drugih važnih procesa u tlu, prikazana je na sljedećoj slici.

Fosfor je sastavni dio mnogih organskih spojeva, nalazi se u nukleinskim kiselinama brojnih proteina, u građi fitina, enzima i koenzima. Molekula fosfora učestvuje u procesu sinteze ugljikohidrata te u ostalim metabolitičkim procesima u biljci. Fosfor u tlu potječe iz procesa razgradnje matičnih stijena, najviše apatita te iz agrotehničkog zahvata gnojidbe primjenom različitih gnojiva koji sadrže fosfor.

Potrebe poljoprivrednih kultura za fosforom

Poljoprivredne kulture se značajno razlikuju prema potrebi za fosforom. Po optimalnoj količini fosfora u listu, tu se posebno ističu brojne povrtne kulture. One zahtijevaju više količine fosfora u listu, pa je stoga fosfor vrlo važan u pravilnoj gnojidbi povrtnih kultura. Prema količini fosfora koji se iznosi prinosom, posebno se ističu ratarske kulture poput pšenice. Također i jagoda koja je veliki „potrošač“ fosfora. Prosječan prinos od 8 t/ha pšenice, iz tla iznosi vrlo visokih 60-70 kg P₂O₅ iz tla. U sljedećoj tablici prikazane su optimalne količine fosfora u listu i iznošenje fosfora prinosom za važnije poljoprivredne kulture.

Nedostatak fosfora u biljci očituje se crvenilom lišća, zbog procesa sinteze antocijana. Na kiselim tlima nedostatak fosfora u biljci je posljedica stvaranja teško topljivih Al-fosfata i Fe-fosfata. Nedostatak fosfora na karbonatnim tlima je posljedica stvaranja teško topivih Ca-fosfata.

U odnosu na ishranu bilja, fosfati koji se nalaze u tlu dijele se na tri frakcije:

• Fosfati u tekućoj fazi tla (lako usvojivi fosfati)
• Fosfati u «labilnom pool-u»
• Fosfati u «čvrstom pool-u» (teško pristupačni fosfati u tlu)

Fosfati se u tekućoj fazi tla nalazi se u formi HPO₄^2- iona i H₂PO₄^– iona. Međuodnos tih frakcija najviše je ograničen pH vrijednostima tla. Kad je pH vrijednost tla 5,0, ioni HPO₄^2- praktički ne postoje u tlu, dok je kod pH vrijednosti 7,0, jednaka prisutnost oba iona. U «labilnom poolu» nalaze se fosfati koji su adsorbirani na adsorpcijski kompleks tla. Oni su u ravnotežnom su odnosu s fosfatima iz tekuće faze tla.

U «čvrstom» pool-u nalaze se netopivi fosfati, koji se vrlo polagano mogu transformirati, osloboditi u labilni «pool». Time mogu postati pristupačniji za poljoprivredne kulture. Apatiti, željezni fosfati, aluminij fosfati i fosfor organskog porijekla glavne su komponente ove fosforne frakcije u tlu.

Koji oblik fosfora može usvojiti korijen biljke u tlu?

Fosfati se u tekućoj fazi tla nalazi se u formi HPO₄^2- iona i H₂PO₄^– iona. Ova dva oblika jedini su oblici fosfora koje biljka može usvojiti, bez obzira na oblik gnojiva (mineralno ili organsko) koji se koristi za gnojidbu poljoprivrednih kultura.

Nedostatak fosfora u biljnom metabolizmu ograničava stvaranje RNA i značajno reducira sintezu proteina. Kod nedostatka fosfora, u vegetativnim organima biljke dolazi do akumulacije dušičnih spojeva niske molekularne mase. Biljke značajno zaostaju u rastu i reduciran je razvoj korijena. Značajno je i kvalitativno i kvantitativno smanjenje prinosa.

Prvi simptomi nedostatka manifestiraju se na starijem lišću koje dobiva intenzivnu crvenu boju. Kod drvenastih kultura lišće dobija tamniju boju i počinje ranije opadati. U biljci, fosfatni ion je vrlo mobilan i pokretljiv u oba smjera. Mlado lišće ne usvaja samo fosfor iz korijena, već može usvajati i fosfor iz starijeg lišća.

U biljci se fosfati nalaze u obliku ortofosfata te pirifosfata, esterificiranim sa šećerima i alkoholima, tvoreći tako spojeve visoke metabolitičke aktivnosti, poput adenozin-difosfata (ADP) i adenozin-trifosfata (ATP) koji su glavni izvor energije za fiziološke procese u biljci.

Koji čimbenici ograničavaju usvajanje fosfatnog iona u tlu?

Kako se poljoprivredne kulture opskrbljuju fosforom uglavnom iz tla (primjena fosfornih folijarnih gnojiva još nije učestala praksa u poljoprivrednoj proizvodnji), potrebno je istaknuti čimbenike koji ograničavaju usvajanje molekule fosfora iz tla. To su:

• Količina iona kalcija u tlu (Ca²⁺). Postoji izrazito nepovoljna međusobna reakcija između kalcija i fosfora u tlu. U vrlo kratkom razdoblju dolazi do tvorbe teško topivih Ca-fosfata koji predstavljaju trajni gubitak (imobilizaciju) fosfora u tlu. Naravno, ta je reakcija u kiselim tlima vrlo spora, zbog nedostatka Ca²⁺ iona u tlu. Međutim, kako se za smanjenje kiselosti tala provodi kalcifikacija (dodatak vapnenih materijala u tlo) dolazi do rasta količine Ca²⁺ iona u tlu i nepovoljne tvorbe teško topivih Ca-fosfata. Stoga je primjenu fosfornih gnojiva nužno odvojiti od primjene vapnenih materijala za smanjenje kiselosti tla.
• Temperatura tla < 13°C. Čimbenik koji se posebno ističe u jesensko-zimskoj gnojidbi poljoprivrednih kultura. Primjenom fosfornih gnojiva (superfosfata) u jesen ili čak i početkom zime, kad su temperature tla u zoni korijena već ispod 13°C, značajno reducira usvajanja fosfora u tlu.
• Razmak između korijena i granule gnojiva. Da bi korijen mogao usvojiti molekulu fosfora iz granule gnojiva, razmak mora biti manji od 1 mm. Zbog slabe pokretljivosti fosfora u tlu, sve granule na većoj udaljenosti od korijena (više od 1 mm) su neiskoristive. Ovaj čimbenik je posebno važan za gnojidbu drvenastih kultura, jer je pokretljivost fosfora u tlu vrlo mala.

Osim navedenih, još su dva čimbenika koji značajno smanjuju usvajanje fosfatnog iona u tlu. To je prije svega, nepovoljna vlažnost tla, jer je kod povećane vlažnosti tla (zimi, uz mnogo oborina) usvajanje fosfatnog iona vrlo slabo. S druge strane, pojava suše (nedostatka vlage u tlu) također značajno smanjuje usvajanje fosfatnog iona u tlu. Drugi čimbenik je povećana količina glinene frakcije u tlu (teška glinovita tla) gdje su vrlo izraženi procesi fiksacije fosfatnog iona na minerale gline te je na takvim, teškim tlima, iskoristivost fosfora u tlu vrlo mala.

Učinak mikorize na usvajanje fosfora

Primjena mikorize predstavlja zanimljivo agrotehničko rješenje za povećanje usvajanja fosfora u tlu, pogotovo teško topivih oblika fosfora. Mikoriza djeluje u dva smjera. Prvi su metaboliti koji su proizvod gljiva i koji otapaju teško topive oblike fosfora. Time se povećava količina lako usvojivog fosfora u tlu. Drugi benefit je povećanje aktivne površine korijena zbog brojnih hifa u tlu. Time se također postiže bolje usvajanje fosfora iz tla.

Optimalna količina fosfora u tlu

Ovisi o vrsti biljke, agrotehnici i tipu tla. Ovisno o sredstvu za ekstrakciju fosfora iz uzorka tla, optimalne količina fosfora u tlu iznosi:

• 10-30 mg P/kg tla metodom po Olsenu
• 10-25 mg P/kg tla metodom po Brayu
• 15-20 mg P₂O₅/100 grama tla kod AL metode (standardna metoda za analizu količine fosfora u tlu u Hrvatskoj).

Zbog brojnih čimbenika koji značajno ograničavaju usvajanje fosfatnog iona u tlu; agrotehnička iskoristivost fosfornih gnojiva u tlu je vrlo mala. Ona je od 10-30 %, pa se gnojidba fosfornim gnojivima mora provoditi vrlo stručno i savjesno. Dodatni „uteg“ u nestručnoj primjeni fosfornih gnojiva je i visoka cijena. Ona može biti dodatni motiv poljoprivrednim proizvođačima za pravilnu primjenu fosfornih gnojiva.

Fosforna gnojiva za jesensku gnojidbu drvenastih kultura možemo podijeliti u dvije osnovne grupe;

• fosforna gnojiva u mineralnom obliku i
• gnojiva koja sadrže fosfor u organskom obliku.

Sva mineralna fosforna gnojiva proizvode se iz sirovih fosfata, tj. fosfatnih stijena. Mineralna fosforna gnojiva obuhvaćaju različite oblike mineralnog fosfora proizvedenog mehaničkom, kemijskom ili termičkom obradom sirovina bogatih fosforom, uglavnom prirodnih minerala.

Mineralna fosforna gnojiva mogu se podijeliti na:

• sirove fosfate
• primarne kalcijeve fosfate (vodotopivi fosfati)
• sekundarne kalcijeve fosfate (fosfati topivi u 2 %-tnoj limunskoj kiselini)
• topljeni i termofosfati

U grupi sirovih fosfata najčešće se na tržištu nalazi fosforitno brašno (ili mekani kameni fosfat). On se proizvodi finim mljevenjem sirovih fosfata s različitim udjelom karbonata (CaCO₃), silikata i gline. Kako se radi o mehaničkoj preradi izvorne sirovine (mineralne rude) primjena mekanih kamenih fosfata odobrena je primjena u ekološkoj poljoprivrednoj proizvodnji. Fosforna komponenta sirovih fosfata topiva je tek u mineralnim (jakim) kiselinama. Ona se isključivo može koristiti kao sporodjelujuće fosforno gnojvio na vrlo kiselim tlima.

Zakonskom regulativom na razini EU, dozvoljena je primjena sirovih fosfata u ekološkoj poljoprivrednoj proizvodnji, jer se kod proizvodnje ovih gnojiva koriste samo tehnološki procesi usitnjavanja osnovne sirovine, bez primjene kemijskih otapala. Međutim, sirovi fosfati su topivi samo na kiselim tlima te je njihova primjena vrlo ograničena. Na vapnenim/karbonatnim tlima koja imaju visoki pH, ova gnojiva nisu topiva te ih biljka ne može iskoristiti

Primarni kalcijevi fosfati

Primarni kalcijevi fosfati su gnojiva s vodotopivom fosfornom komponentom (H₂PO₄^–) te su zbog brojnih pozitivnih karakteristika najviše zastupljena pojedinačna fosforna gnojiva na tržištu. Ovisno o stanju fosfora u tlu, primjenjuje se jednostruki superfosfat (za tla sa manjim nedostatkom fosfora u tlu) ili trostruki superfosfat (tla sa vrlo izraženim nedostatkom fosfora).

Primarni kalcijevi fosfati mogu biti:

• Superfosfat (često se naziva i jednostruki ili 16 % superfosfat)
• Koncentrirani superfosfat
• Trostruki superfosfat (Triplex ili 46% superfosfat)

Miješana ili kompleksna PK/NPK gnojiva

Osim prije spomenutih jednokomponentnih mineralnih fosfornih gnojiva, u jesenskoj gnojidbi, mogu se koristiti i različite formulacije miješanih ili kompleksnih PK/NPK gnojiva. Zbog pravilne agrotehničke primjene, potrebno je razlikovati miješana i kompleksna PK/NPK gnojiva.

Miješana PK gnojiva dobivaju se fizičkim miješanjem pojedinačnih mineralnih gnojiva koja sadrže samo jedno hranivo (fosfor/kalij). Glavna prednost miješanih gnojiva je mogućnost slaganja točnog omjera fosfora i kalija koji je potreban za gnojidbu. Međutim kako se radi samo o fizičkoj mješavini, često kod primjene na većim površinama dolazi do nejednolike raspodijele pojedine komponente (fosfor/kalij) po poljoprivrednoj površini.

S druge strane, značajno skuplja, kompleksna PK/NPK gnojiva, imaju tvornički zadanu formulaciju (poput PK 20:30 ili NPK 7:20:30), te se u svakoj granuli nalazi deklarirana količina hraniva. Raspodjela je puno preciznija, ali je i cijena ovih gnojiva značajno veća nego cijena miješanih gnojiva.

Važan parametar kod primjene fosfornih gnojiva u gnojidbi je i topivost. Prema topivosti, postoje četiri (4) kategorije topivosti fosfornih mineralnih gnojiva:

• Fosfor topiv u vodi (vodotopivi fosfor)
• Fosfor topiv u neutralnim i lužnatim solima (neutralni i lužnati amonij-citrat)
• Fosfor topiv u slabim kiselinama, tj. u 2 %-tnoj limunskoj kiselini (citrotopivi fosfor) ili u 2 %-tnoj mravljoj kiselini
• Fosfor topiv u mineralnim kiselinama

Vodotopivi fosfor je primarni fosfat ili dihdrogenfosfatni anion (H₂PO₄^–) te je 100 % usvojiv od strane biljke. Fosfor topiv u 2 %-tnoj limunskoj kiselini je sekundarni fosfat ili hidrogenfosfatni anion (HPO₄^2-), a ostali su oblici teže topivi, tj. topivi u mineralnim kiselinama (sumpornoj kiselini) predstavljaju oblike fosfora koji se slabije usvajaju u tlu nakon gnojidbe.

Gnojiva koja sadrže fosfor u organskom obliku

Osim u mineralnim gnojivima, fosfor se može nalaziti i u brojnim organskim gnojivima. Ovisno o porijeklu organske sirovine (stajski gnoj, mesno, koštano ili riblje brašno, guano izmet, perije i slični organski materijali) značajno varira i količina fosfora. Prosječno, količina fosfora u organskim gnojivima kreće se u rangu od 2-15 %. Kod primjene gnojiva koji sadrže fosfor u organskom obliku, potrebno je naglasiti da korijen ne može usvojiti takav oblik fosfora, već se organski oblik fosfora mora mineralizirati/razgraditi do faze iona ortofosforne kiseline. Tek tada, korijen biljke može usvojiti fosfatni ion u tlu.

Organsko-mineralna gnojiva s višom količinom fosfora

Radi se o gnojivima koji spajaju dvije različite tehnologije; organsku tvar (najčešće iz zrelog stajskog gnoja ili neke druge organske tvari) i mineralno gnojivo (sirovi fosfati ili neki drugi oblik fosfornog gnojiva). Primjenom ovih gnojiva, tla se obogaćuju organskom tvari, povećava se mikrobiološka aktivnost tla te se potiče bolje iskoristivost fosfora u jesenskoj gnojidbi. Ako je fosfor porijeklom iz sirovih fosfata, onda se ova gnojiva mogu koristiti i u ekološkoj poljoprivrednoj proizvodnji.

Fosfor svakako predstavlja vrlo važan element u gnojidbi poljoprivrednih kultura te ima visoku fiziološku važnost za biljke. Međutim, zbog brojnih čimbenika koji značajno smanjuju iskoristivost fosfora u tlu, potrebna je visoka stručnost u primjeni fosfornih gnojiva, kako bi gnojidba fosforom bila učinkovita i ekonomski opravdana.