A növények számára fontos tápelemekről nagyon sokat olvashatunk, hallhatunk, de azzal, hogy a természetben hogyan fordulnak elő, természetes úton hogyan jutnak a növényekhez, illetve mesterségesen kijuttatva őket mi lesz a sorsuk, felveszik őket, lekötődnek a talajban, vagy éppen tovább „vándorolnak”, talán nem találkozunk olyan gyakran. Most az egyik makroelemmel, a foszforral szeretnénk foglalkozni, megismerjük körforgását a természetben. Az integrált, vagyis környezetkímélőbb termesztési szemlélet elengedhetetlen része a tápelemek megismerése, hiszen így azok adagolása célzottabbá és pontosabbá válhat – kímélve ezzel a talajt, a természetes ökoszisztémákat és nem utolsósorban a pénztárcánkat is.
A foszfor forrásai – múlt és jelen
A foszfor forrása a 19. században az úgynevezett guanó volt, amely tengeri madarak telepei alatt, illetve denevérek nagy csoportjai által felhalmozódott és idővel megkövesedett ürülék. A világban többfelé léteztek ilyen lelőhelyek (a legjelentősebb Dél-Amerika partjainál lévő szigeteken, de Szardínián, Egyiptomban és Mexikóban is vannak), ahonnan elkezdték kitermelni az értékes (foszfor mellett nitrogént is tartalmazott) anyagot. A világ minden tájára elszállították, szerves trágyaként használták.
Természetesen a mai felhasznált mennyiségeket már nem győzik ezek a bányák, így máshonnan, nagyobb mennyiséget tartalmazó lelőhelyekről kerül a foszfor a növénytermesztésbe. A természetben még ásványokban (például apatitban) és foszforitban is jelen van, ezek képezik a foszforműtrágya-gyártás alapját. Nagy bányái találhatók Észak-Afrikában (pl. Marokkó, Algéria, Tunézia) az Egyesült Államokban, Közép-Oroszországban, de Nyugat-Szaharában is működik egy hatalmas foszfátbánya és nemrég fedeztek fel egy óriási lelőhelyet Norvégiában is. Apatit-lelőhelyek találhatók még Brazíliában, Kanadában, Spanyolországban.
A foszfor körforgása a talajban
Induljunk ki a talajból, ahová a foszfor műtrágyaként, az elhalt élőlények (állatok, növények) szervezetéből, illetve ürülék formájában kerül be. Itt több folyamat is történik:
a szerves foszfor a talajban élő mikroszervezetek révén szervetlen formává alakul, ez a mineralizáció vagy ásványosodás, ezáltal a talajoldatba kerül, felvehetővé válik a növények számára,
lehet az előző folyamat fordítottja is, az immobilizáció, amikor szerves foszforformák alakulnak ki, a foszfor beépül a mikroszervezetek sejtjeibe,
adszorpció: a talajoldatba kerülő szervetlen foszfor a talajrészecskék, főként azonban az agyag, illetve vas-, alumíniumhidroxidok felületén megkötődik, így minél magasabb az AL 3+ és Fe3+ ionok koncentrációja a talajban, annál több foszfor fog „inaktiválódni”.
Ülepedés: amikor savas közegben fémfoszfátok, meszes körülmények között pedig kalcium-foszfát képződik, Ezekből az anyagokból szabadulhat fel a talajoldatba foszfor, de a folyamat igen lassú.
Mind a mineralizáció, mind az immobilizáció biológiai úton játszódó folyamatok, így sok tényező befolyásolja őket: a talaj kémhatása, a hőmérséklet, talajnedvesség, levegőzöttség, a szervesanyagok mennyisége, a mikrobapopulációk mérete és összetétele, szerves szén és foszfor aránya.
A foszforkészlet szervetlen része – az úgynevezett ásványi foszfor – elsődleges és másodlagos foszforásványokban van. Az elsődlegesek az apatit, variscrit és a strengit, míg a másodlagosak a fentebb említett alumínium-, vas- és kalciumfoszfátok. Az apatitból, variscritből és a strengitből nagyon lassan, az ásványok bomlása után szabadul fel foszfor, ez kerül a talajoldatba, a másodlagosakból ez a folyamat valamivel gyorsabb.
A talaj foszfortartalma és annak hasznosulása
A talaj hektáronkénti 450–1800 kg-os foszfortartalmának csaknem fele szerves kötésű formában található meg, amelyből rendkívül lassan válik felvehetővé, míg a fennmaradó rész szervetlen kötésben van jelen. A szerves foszfor fitinben vagy humin- és fulvosavakban, valamint lipidekhez, proteidekhez kötve van jelen. A növények hidrogén-foszfát (HPO42-) és dihidrogén-foszfát (H2PO4–) formában veszik fel. A növények által felvehető foszforforma mennyisége nagyban függ a talajtípustól, a humusztartalomtól, de nem több, mint az összes talajbeli mennyiség 3-4%-a.
Ez meglepően kevés, de ennyivel kell gazdálkodnunk, illetve ezért is érdemes kiegészítenünk. A talaj felső szintjében a foszfortartalom nagyobb, mint a mélyebb rétegekben. Ez főként a műtrágyázásnak, valamint az ebben a rétegben felhalmozódott, elhalt növényi részeknek köszönhető.
A talajban élő mikroorganizmusokban nagy mennyiségű foszfor található. A talaj szerves anyagaiban a nitrogén után a foszfor a második leggyakoribb elem. Ez is azt igazolja, hogy a jó szervesanyag-gazdálkodású talajok biológiailag aktívabbak, több mikroszervezet él bennük, így a talaj foszforszolgáltató-képességét is befolyásolják. Ők végzik a foszfor mineralizációját, vagy éppen az immobilizációját, annak függvényében, hogy a talajban a szén–szerves foszfor arány hogyan alakul. Ha 1: 300 vagy azt meghaladja, akkor az immobilizáció felé billennek a folyamatok, ha viszont 1: 200-tól kisebb, akkor a mineralizáció kerül túlsúlyba.
A foszfor vándorlása és veszteségei
A nitrogénnel ellentétben kimosódásáról, a talaj mélyebb rétegeibe történő lemosódásáról, vándorlásáról alig beszélhetünk. Természetesen ez nagyban függ a talaj tulajdonságaitól, legfőképpen az agyagtartalomtól, de alig éri el a 0,5 kg/ha/év mennyiséget. Homoktalajon például ez a jelenség gyakoribb és nagyobb mértékű is lehet, amikor rövid idő alatt nagyobb mennyiségű víz kerül a területre. A nagyobb veszteséget az a sajnálatos eset okozza inkább, amikor a talajjal együtt „megy” a foszfor is erózió következtében.
A talajok „foszforveszteségének” legjelentősebb forrása a betakarított terméssel elvitt mennyiség, egy része így kikerül a körforgásból, ezért is érdemes pótolni. Érdekes, de a visszahagyott növényi részek (tarlómaradványok, gyökér) vagy a zöldtrágyázás közvetlenül nem növelik a foszforkészletet, de még a műtrágyával sem tudunk olyan gyors és hatékony foszfortrágyázást elérni, mint az érett istállótrágyával. Az utóbbinál a lebomlás során szénsav keletkezik, amely oldja az apatitot.
A trágyában lévő szerves anyagok korlátozzák a foszfor megkötődését, mivel a foszforral ellentétben inkább ezek adszorbeálódnak a talajszemcsék felületén. Ennek köszönhetően a foszfor nagyobb arányban marad felvehető formában a növények számára. A többi trágyatípusnál ezek a folyamatok nem játszódnak le, így a bennük lévő foszfor hosszabb időn keresztül fog a növények számára felvehető formába kerülni. Ennek köszönhetően már az istállótrágyázás első évében jelentősebb foszfortrágyázással is számolhatunk, ezért is egy újabb pozitív érv szól – a sok ismerten túl – az istállótrágyázás mellett.
A foszfor szerepe a növény fejlődésében
A foszfor a növénytáplálásban a három (nitrogén, foszfor és kálium), legnagyobb mennyiségben igényelt tápanyagok egyike. Nagyon fontos a növények számára, a nukleoproteidek, foszfolipidek alkotója, nélkülözhetetlen az örökítési folyamatokban, a DNS és az RNS felépítésében, valamint a sejtek energiagazdálkodásában is, az ADP, ATP alkotójaként az összes fontos biokémiai folyamatban (fotoszintézis, légzés, szénhidrátok képzésénél stb.). Főként a gyökérfejlődésre és a generatív szervek differenciálódására van hatással. Hiányában kárt szenved a növények virágfejlődése, terméskötése, csökken a termés mennyisége, minősége (olajtartalom, szénhidrát-tartalom).
Hiánytünete a levelek vöröses, vagy kékeszöld elszíneződése. Kukorica esetében 2-4 leveles korban gyakran tapasztaljuk a levelek lilás elszíneződését, lehet, hogy nem is a teljes táblán, csak foltokban. A tünet nem a talaj alacsony foszfortartalmára utal vagy a hiányos trágyázásra, csupán a tavaszi lehűlések alkalmával a kukorica gyökere fázik, és nem képes kellő mennyiségű foszfor felvételére. A jelenség rövid időn belül – a napi középhőmérséklet emelkedésétől függően –, akár egy-két hét múlva megszűnik, és a növény zavartalanul fejlődik tovább.
Nehezen, de előfordulhat foszforfelesleg is, amelynek a növények fejlődése szempontjából káros hatásai is lehetnek. Túl nagy mennyiségű foszfor a mangán, vas, réz cink felvehetőségét akadályozhatja.
Foszforműtrágyák típusai és előállításuk
A foszforműtrágyákat a természetben megtalálható vulkanikus apatitok, a biológiai eredetű foszforitok savval történő feltárásával gyártanak. A legelső foszforműtrágyát csontlisztből, kénsavas kezelés hatására állították elő, ez a törvényéről is ismert Justus von Liebig nevéhez fűződik. A műtrágyák foszfor-hatóanyagának P2O5-ban való feltüntetése is innen származtatható.
A savas feltárásnak több formája létezik:
‑ legegyszerűbb a kénsavval történő, amelyből származik a szuperfoszfát,
‑ kénsav és foszforsav együttes használatával keletkezik a dúsított szuperfoszfát,
‑ a csak foszforsavval kezeltből a koncentrált szuperfoszfát,
‑ míg lehet salétromsavval is feltárni, amelynek termékei a nitrofoszfátok.
Előállíthatóak hő hatására történő bontás által is:
‑ Thomas-salak, Martin-salak: vasérc olvasztása következtében felszabaduló foszfort oxidációval eltávolítják,
‑ kalcium-metafoszfát: a foszforitot forró foszforral vagy éghető gázokkal reagáltatják,
‑ elemi foszfor, foszforsav: a foszfátkőzetet hevítik kvarc és szén jelenlétében,
‑ fluormentes (Rhenánia) foszfát: a foszfor-ásványokat vízgőz, egyéb adalékanyag mellett magas hőfokon hevítik.
Foszforműtrágyázás gyakorlata és szempontjai
A foszfor műtrágyák alkalmazásánál az alábbi fő szempontokat kell figyelembe venni:
‑ a hatóanyag-vegyületek tulajdonságai (oldhatóság),
‑ a vegyületek átalakulásának valószínű mértéke (immobilizáció, lekötődés),
‑ a növénykultúra fajlagos igénye, a termés szükséglete,
‑ a talaj főbb tulajdonságai (pH, kötöttség stb.).
A kijuttatással kapcsolatban az többféle megoldás is ismert. A leginkább elterjedt az őszi kijuttatás, a talajművelés (alapművelés) által történő bedolgozással. Trágyázhatunk vízben nehezen vagy nem oldható formájú foszforral is, amelynek célja a hosszú távú ellátottság biztosítása, javítása, az ún. tartalékoló trágyázás, és egyre gyakoribb a vetéssel egyidőben, a sor alá, illetve a sor alá/mellé 4–5 cm-re történő juttatás: a startertrágyázás is. Ebben az esetben azonban gyorsan oldódó formát ajánlatos alkalmazni, hogy a csíranövények gyökerei minél hamarabb hozzájussanak a hatóanyaghoz.
Kitekintés – fenntarthatóság és a jövő kihívásai
Mivel a foszforműtrágyák hatóanyagai természetes eredetűek és nagy mennyiségű a világ felhasználása, így nagy felfedezés egy újabb foszforlelőhely, bárhol a világon. Vészjósló hírekkel is találkozhatunk, amelyek szerint 50–100 év, és elfogy az emberiség számára felhasználható foszfor. Fontos ezért ismernünk a körforgását is, azt, hogy hogyan tudjuk ezt segíteni saját gazdaságunkban, hiszen van egy „ősi” törvény: az anyag nem vész el, csak átalakul.
SZERZŐ: DR. DÓKA LAJOS FÜLÖP ADJUNKTUS, DR. SZABÓ ÉVA ADJUNKTUS, DR. SZABÓ ANDRÁS ADJUNKTUS • DE MÉK NÖVÉNYTUDOMÁNYI INTÉZET
MezőHír Tudástár: foszfor körforgás – Foszfor-forrás: apatit/foszforit; talajfolyamatok: mineralizáció, immobilizáció, adszorpció; felvehető rész csak 3–4%. Fő szerep: ATP/DNS, gyökér- és termésképzés; hiány: lilás levél. Műtrágyák: szuperfoszfát, nitrofoszfát; kijuttatás: ősszel alap- vagy vetéskori starter. Fenntarthatóság: istállótrágya javítja P-hasznosulást.