نقش فسفر در حاصلخیزی خاک شالیزار

مقدمه

لازمه مصرف بهینه انواع کودهای شیمیایی شناخت خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و تعیین مقدار عناصر غذایی قابل جذب خاک و یا انجام آزمون خاک می باشد. مصرف بی رویه انواع کودهای شیمیایی ممکن است با برهم زدن تعادل عناصر غذایی در خاک سبب کاهش عملکرد شود. افزایش هزینه تولید، کاهش فعالیت میکروبی خاک، تولید محصول ناسالم، تخریب محیط زیست، و … از دیگراثرات سوء حاصل از مصرف غیر منطقی کودها می باشد. در میان عوامل موثر در رشد و نمو گیاه نقش عناصر غذایی برجسته بوده و تقریبا در زراعت های متمرکز، بدون مصرف انواع کودها، تولید محصول فاقد صرفه اقتصادی خواهد بود. آزمون خاک با تعیین مقدار فسفر قابل جذب و… می تواند منجر به توصیه منطقی مصرف کود فسفاته شده و شرایط حداکثری را برای جذب آن فراهم و تولید محصول سالم و اقتصادی را سبب شود. با همه اهمیت فسفر در تولید کمی و کیفی محصول، دستیابی به غلظتی از فسفر قابل جذب در خاک، دارای محدودیت های بسیار می باشد. فسفر محلول در خاک میل شدیدی به تشکیل ترکیبات نامحلول و رسوب کردن دارد. PH عامل اصلی در شکل گیری ترکیبات مختلف فسفات های خاک می باشد. در خاک های اسیدی آهن و آلومینیوم و در خاک های آهکی کاتیون کلسیم، فسفر را به ترکیبات غیر قابل جذب تبدیل می کنند. رس های سیلیکاته، مقدار ماده آلی، و عوامل گیاهی و… از جمله عوامل دیگر می باشند که یا در تثبیت فسفر نقش دارند و یا اینکه برمقدار فسفر محلول خاک اثر می گذارند. فسفر در خاک غیر متحرک بوده و از پروفیل خاک شسته نمی شود. بنابراین درخاک های زراعی ممکن است مصرف غیر منطقی آن سبب انباشت فسفر گردد. به وجود آمدن این شرایط، جذب سایر عناصر مورد نیاز را مختل می کند. مجموعه ای از عوامل فوق الذکر اهمیت فسفررا هم در خاک و هم درگیاه از نظر حاصلخیزی برجسته می سازد. از طرف دیگرایفای نقش موثر فسفر در گیاه منوط به حضور مقدار طبیعی سایر عناصر غذایی می باشد. بنابراین توجه به فسفر، بدون در نظرگرفتن سایر عناصر غذایی و یا دیگرعوامل محیطی، نمی تواند راهنمای خوبی در رسیدن به تولید مورد انتظار باشد.

اهمیت فسفر خاک

مقدار فسفر در خاکهای مختلف، متفاوت بوده و در خاکهای زراعی کمیت های کمتری از آن در مقایسه با ازت و پتاسیم وجود دارد. بطور کلی میزان فسفردرخاک و درگیاهان کمتر از مقدار ازت و پتاسیم میباشد. فسفر کل خاکهای معدنی زیاد بوده ولی بیشتر آن در خاک به صورت ترکیبات غیرقابل جذب برای گیاه دیده می شود. ترکیبات محلول فسفر که به عنوان کودهای شیمیایی به خاک اضافه می شوند با اجزاء تشکیل دهنده خاک ترکیبات نامحلولی را سبب شده و رسوب می نمایند و بدین ترتیب به صورت غیرقابل جذب درآمده و در ایده آل ترین شرایط از دسترس گیاه خارج می شوند. ترکیبات مختلف فسفر در خاک نسبتا نامحلول بوده و به همین دلیل از پروفیل خاک شسته نمی شوند و یا اینکه مقدار شستشو آن قدر ناچیز بوده که هدرروی فسفر بدین طریق محدودیت های تغذیه ای را سبب نمیشود. در خاکهای زراعی که کودهای فسفره در آنها مصرف میشود معمولا مقدار برداشت گیاه از فسفر خاک ناچیز بوده و فسفر اضافه شده نیز قابلیت شستشو نداشته و به اعماق پایین تر منتقل نمی گردد و به همین دلیل گرایش به تجمع فسفر در لایه های سطحی وجود داشته و مقدار آن در افقهای سطحی خاک بیشتر از لایه های زیرین می باشد.

انواع فسفر خاک
فسفر خاک شامل انواع مختلف ترکیبات فسفرآلی و فسفر معدنی می باشد. فسفرآلی در هوموس و ماده آلی وجود داشته و لذا با افزایش ماده آلی خاک میزان فسفرآلی آن نیز افزایش می یابد. لایه های سطحی خاک به دلیل دارا بودن ماده آلی بیشتر، دارای فسفرآلی بیشتری از لایه های زیرین خاک می باشند. گیاهان همچنین فسفر معدنی را توسط ریشه از قسمت های پایین تر خاک جذب کرده و در اندام های هوایی آن را به صورت فسفرآلی در سطح خاک انباشته می کنند. اینوسیتول ها، فسفولیپیدها واسیدهای نوکلئیک از انواع فسفرآلی خاک میباشند. قسمت اعظم فسفرآلی خاک از دسته اینوسیتول ها می باشند. نمونه بارز اینوسیتول اسید فیتیک بوده که به صورت فیتین و بیشتر در دانه و بذر گیاهان دیده می شود. لیستین از انواع فسفولیپیدها و یا چربی های آلی فسفاتی و نیز قند پنتوز، بازهای آلی سیتوزین، اوراسیل و… از اجزاء نوکلئیک اسید می باشند که در خاک وجود دارند. مقدار فسفولیپیدها و نوکلئویید فسفات ها در خاک نسبت به کل فسفات های آلی خاک کم بوده و درصد کمی را تشکیل می دهند. غیر از خاکهای آلی که مقدار فسفرآلی در آنها بیشتر از فسفرمعدنی است در سایر خاک ها تقریبا همیشه مقدار فسفرمعدنی بیشتر از فسفرآلی می باشد. قسمت عمده فسفر معدنی خاک را کانی آپاتیت تشکیل می دهد. آپاتیت ها سنگ فسفات کلسیم بوده که به صورت ترکیبات مختلف نظیر فلوئورآپاتیت 3Ca₃(PO₄)₂]CaF₂،  کلرآپاتیت ( 3Ca3(PO4)2 [CaCl2 ) ، هیدروکسی آپاتیت 3Ca₃(PO₄)₂] Ca(OH)₂ و… در خاک دیده می شوند. فسفات های کلسیمی دیگر شامل منوکلسیم فسفاتCa(H₂PO4)₂.H₂O ، دی کلسیم فسفات CaHpo₄.2H₂O، تری کلسیم فسفات Ca₃(PO₄)₂ و اکتا کلسیم فسفات Ca₈H₂(PO₄)₆.5H₂O می باشند. فسفات های آهنFe(OH)₂H₂PO₄F وآلومینیوم Al(OH₂)H₂PO₄ از انواع دیگر ترکیبات فسفاته موجود در خاک می باشند. درجه حلالیت انواع فسفاتها متفاوت میباشد . به عنوان مثال مونوکلسیم فسفات محلول درآب بوده و فسفات آزادشده از آن به راحتی جذب گیاه می شود در صورتی که حلالیت آپاتیتها و فسفاتهای آهن و آلومینیوم به اندازه ای پائین می باشد که تقریبا در تامین فسفر محلول خاک فاقد ارزش می باشند. انواع مختلف فسفات های کلسیمی به عنوان ترکیبات فسفات معدنی غالب خاک های آهکی می باشند. در شرایط اسیدی و در حضور یون های آهن و آلومینیوم و منگنز ترکیبات فلزی آنها رسوب می کند وکانی فسفاته اغلب این نوع خاک ها را تشکیل می دهد. حلالیت این ترکیبات بسیار کم بوده و با گذشت زمان نیز کاهش می یابد. مقدار فسفات قابل جذب همواره کمتر از فسفات نامحلول و تثبیت شده می باشد.

عوامل موثر در حلالیت و جذب فسفر

ظرفیت تثبیت خاک برای فسفر و یا به عبارت دیگر ظرفیت خاک برای اینکه فسفر قابل جذب را به ترکیبات غیر قابل جذب برای گیاه تبدیل کند متفاوت بوده وبه عوامل متعددی بستگی دارد ولی شرایط اثر هیچکدام از آنها در خاک به تنهایی وجود ندارد بلکه مجموعه ای از آنها درحلالیت و جذب فسفر به صورت همزمان عمل می کنند. برخی از عوامل تنها در محدوده خاص و یا در غلظتهای با دامنه مشخص حلالیت فسفر را موجب میشوند و افزایش و یا کاهش مقدار عددی بیشتر آنها فسفر را به سمت تشکیل ترکیبات غیر قابل جذب سوق میدهند. برخی ازمهم ترین آنها عبارتند از: PH، یونهای آهن و آلومینیوم، هیدروکسیدهای آهن و آلومینیوم، کانیهای رس، یون کلسیم و مواد آلی، فسفر آلی خاک و عوامل گیاهی و … .

الف -اثر واکنش خاک ( PH )

غلظت فسفر در محلول خاک بسیار کم و مقدار آن شدیدا به PH محیط وابسته می باشد. فسفر محلول شامل فسفریک اسید PO₄H₃ و یون های ^2-HPo₄^–    ، H₂PO₄  و^-3( PO₄)  می  دی تا بازی شدید یافت می شوند. قابلیت جذب فسفر به شکل یونی آن بستگی دارد که خود تحت تاثیر PH می باشد. از يونهاي فوق الذكر دو يون ^– H₂PO⁴ و -HPO₂ قابل جذب توسط گياهان ميباشند. در خاکهای زراعی که PH آنها بین 4 تا 8 می باشد اشکال یونی غالب^–H₂PO₄ و^–HPO₄² میباشند. در  PHهای اسیدی تر H₂PO4 و در  PHهای بالاتر یون ^–HPO₄² غالب می باشد. حداکثر غلظت فسفر محلول در PH بین 6 تا 7 وجود داشته فلذا حداکثر جذب فسفر توسط گیاه در این دامنه از PH صورت می گیرد. حتی در این محدوده از PH نیز غلظت فسفر قابل جذب مقدار بسیار کمی از کل فسفات خاک را شامل می شود. با تغییر PH در دو سوی این محدوده ( بین 6 تا 7) سرعت تشکیل ترکیبات غیرمحلول فسفر شدت گرفته و از غلظت اشکال یونی قابل جذب به شدت کاسته می شود. به همین دلیل مقدار قابل توجهی از کود فسفره اضافه شده به خاک تثبیت می شود و تنها 10 تا 20 درصد از آن در همان سال مورد استفاده گیاه قرار می گیرد. تغییر و تبدیل فسفر محلول خاک در اثر تغییرPH به صورت واکنش زیر نشان داده می شود:

ب – اثر آهن و آلومینیوم و کلسیم

در خاک های اسیدی وجود یونهای آهن و آلومینیوم و منگنز از مهم ترین عاملهای موثر در تثبیت فسفر می باشد. در این نوع خاک ها یونهای آهن و آلومینیوم با فسفات محلول خاک ترکیبات نامحلول فسفاتهای آهن و آلومینیوم را به وجود میآورند. بنابراین ترکیب عمده فسفات تثبیت شده در خاک های اسیدی، فسفاتهای آهن و آلومینیوم میباشند. هرچه خاک اسیدیتر باشد مقدار فسفر تثبیت شده از این طریق بیشتر خواهد بود. میزان تثبیت فسفر به طریقه فوق بیشتر از مقدارآن در هنگام ترکیب با کاتیونهای آهن و آلومینیوم میباشد. هرچه PH خاک کمتر باشد پیوند فسفات با آهن شدید تر است. فسفر تثبیت شده بدین روش نامحلول بوده و حتی درجه حلالیت آن به مرور زمان کاهش می یابد که علت آن تشکیل ذرات کریستالی این ترکیبات می باشد. در فرایند کریستالی شدن فسفاتها با قدرت بیشتری به آهن متصل شده و با بزرگ شدن اندازه کریستال سطح فعال آنها کاهش می یابد. فسفات های آهن وآلومینیومی که بدین طریق تشکیل می شوند ابتدا به صورت کلوئیدی بوده وبه دلیل دارابودن سطح ویژه زیاد، فسفر آنها میتواند جذب گیاه شود. با تبدیل فسفات های آهن و آلومینیوم کلوئیدی به اشکال کریستالی، قابلیت جذب فسفر به وسیله گیاه شدیدا کاهش می یابد. هرچند که هردو یون آهن وآلومینیوم در تثبیت فسفات در خاک های اسیدی دخالت دارند ولی اهمیت آهن در این مورد بیشتر از آلومینیوم می باشد. فسفات های آهن سریعتر از فسفات های آلومینیوم تشکیل شده و زمان لازم برای کریستاله شدن آن نیزکمتر از فسفات های آلومینیوم می باشد. آنیونهای آلی و نیز سیلیکات ها می توانند با فسفات درجذب آن توسط اکسیدهای آهن و آلومینیوم رقابت کنند. در نتیجه این رقابت فسفات های کمتری جذب آهن آلومینیوم شده و بدین طریق مقدار فسفر بیشتری برای جذب توسط گیاهان باقی می ماند. تاثیر مثبت ماده آلی در افزایش قابلیت جذب فسفات به همین دلیل میباشد. در شرایط غیر هوازی و احیایی شالیزار آهن سه ظرفیتی احیاء و به آهن دو ظرفیتی تبدیل می شود. در نتیجه این فرآیند کمپلکس آهن-فسفات شکسته و فسفر تثبیت شده آزاد و قابل جذب نبات می شود. تثبیت فسفر در خاک های بازی طی واکنش های دیگری که منجر به تشکیل فسفات های کلسیمی می شود صورت می گیرد. در این شرایط هرچه محیط قلیایی تر باشد حلالیت فسفات ها کمتر می شود که علت آن در نوع کلسیم فسفات شکل گرفته میباشد. با افزایش PH یون های ^– H₂PO⁴ به ^–HPO₄² و سر انجام تبدیل به ^3- (PO₄) می شوند. یون کلسیم که در این نوع خاکها دارای فعالیت زیادی می باشد با فسفات ترکیب نامحلولی را سبب میشود. یعنی با افزایشPH منو کلسیم فسفات  Ca(H2PO4)2   به دی کلسیم فسفات CaHPO₄ و سپس به تری کلسیم فسفات Ca₃(Po₄)₂ و در نهايت به آپاتیت تبدیل می شود. ترتیب حلالیت انواع فسفات های کلسیمی به شرح زیر می باشد:.

آپاتیت <تری کلسیم فسفات < دی کلسیم فسفات < منوکلسیم فسفات

در محیط بازی علاوه بر تثبیت فسفر به روش فوق یون های OH^– نیزدر جذب فسفات موثر باشند. در چنین شرایطی یون ^–OH موجب تبدیل یون فسفات ^– H₂PO⁴ به یون -HPO₄² می شود. یون^–H₂PO₄ قابلیت جذب بیشتری نسبت به -HPO₄² دارد فلذا در PH   بیشتر از 7 یکی از دلایل کاهش جذب فسفر توسط گیاه می تواند حضور یون هیدروکسیل باشد. مقدار تثبیت فسفر در خاک های آهکی به مقدارکربنات کلسیم و درجه ریزی و درشتی آن بستگی دارد.

پ – اثر کانی های رسی

رسهای سیلیکاتی نظیرکائولینیت، مونتموریلونیت و یا ایلیت قابلیت تثبیت فسفر را دارند. گروه های هیدروکسید سطح بلورهای رسی با یون های فسفات ^– H₂PO⁴ جایگزین می شوند و موجبات تثبیت فسفر را فراهم می آورند. این شرایط بیشتردر خاک های اسیدی متوسط دیده میشود. تعداد گروه های هیدروکسیل رس های 1:1 نظیر کائولینیت بیشتراز رس های 2:1 مثل مونتموریلونیت می باشد بهمین دلیل قدرت تثبیت فسفات توسط رسهای 1:1 بیشتر از رس های 2:1 می باشد. در این حالت حتی یونهای آهن و آلومینیوم حاصل از شکسته شدن لبه های رس با فسفات ترکیب شده و فسفر را به صورت غیر قابل جذب در می آورد. تثبیت فسفر تحت فرآیند رس- کلسیم- فسفات نیز صورت می گیرد. در این حالت اگر رس ها از کلسیم اشباع شده باشند به دلیل اینکه رس های 2:1 ظرفیت تبادلی بیشتری دارند لذا قدرت تثبیت فسفر بیشتری را در مقایسه با رس های 1:1 خواهند داشت. هرچه خاکها دارای مقدار رس بیشتری باشند به همان مقدار فسفات بیشتری را تثبیت می کنند. به عبارت دیگرهرگاه مقدار مشخصی از فسفر به دو خاک رسی و شنی افزوده شود مقدار فسفر تثبیت شده در خاک های رسی بیشتر از خاک های سبک و شنی خواهد بود. از طرف دیگر بخشی ازیونهای فسفات که توسط رس های سیلیکاتی و یا آهن و آلومینیوم تثبیت شده اند می توانند با یون های هیدروکسیل جایگزین شوند. نتیجه این فرایند افزایش میزان فسفر قابل جذب در محلول خاک می باشد. این فرایند عکس پدیده تثبیت بوده وتبادل آنیونی ( Anion Exchange) نامیده می شود.

چ – اثر موادآلی و فسفرآلی

فسفر آلی طی عمل معدنی شدن (  Meniralization ) آزاد شده و مورد استفاده گیاهان قرار می گیرد. شدت معدنی شدن فسفر آلی درمحیط اطراف ریشه بیشترازسایر قسمت ها می باشد. علت آن به ترشحات آنزیمی ریشه یعنی فسفاتازها مربوط می شود. فسفاتازها قادرند فسفر آلی را به فسفر معدنی تبدیل کنند. برخی از میکروارگانیسم های خاک نیز قادر به ترشح فسفاتاز می باشند. sullisaB ، Penicillium    ، Aspergilus ، Pseudomonas ، و سایر انواع  Mycorrhiza ازاین گروه از میکروارگانیسم ها می باشند. پراکندگی میکروب های خاکزی در خاک متفاوت بوده ولی تراکم آنها در محیط اطراف ریشه بیشتر می باشد. ترشح فسفاتاز توسط ریشه گیاهان و نیز از طریق میکروارگانیسم های خاکزی موجب معدنی شدن بیشتر فسفرآلی در محیط ریزوسفر می شود که میتواند مورد استفاده گیاهان قرار گیرد. معمولا گیاهان و یا نشاء هایی که در اوایل بهار منتقل می شوند در سرمای بهاری علائم کمبود فسفررا نشان می دهند. علائم کمبود با گرم شدن هوا ممکن است ازبین برود که علت آن افزایش فعالیت میکروبی و ترشح فسفاتاز می باشدکه حلالیت ترکیبات فسفره را سبب شده و فسفر محلول وارد خاک میشود. در کشاورزی عملی نیز این تجربه ثابت شده است که گیاهان معمولا در حضور ماده آلی فراوان علائم کمبود فسفر را نشان نمیدهند. مقدار فسفر قابل جذب خاک با میزان ماده آلی رابطه دارد. هرچه مقدار ماده آلی بیشترباشد گیاه فسفر قابل جذب بیشتری در اختیاردارد. تاثیر ماده آلی در افزایش فسفرقابل جذب ممکن است تحت مکانیسم های متفاوتی باشد. تجزیه ماده آلی باعث آزاد شدن کربن دی اکسید می شود که در نتیجه ترکیب با آب و فراهم آوردن محیط اسیدی باعث حلالیت برخی از کانی های اولیه خاک می شود وسر انجام تجزیه این کانیها باعث آزاد شدن فسفات می شود.

اسیدهای آلی نظیر اسید هیومیک و هوموس حاصل از تجزیه ماده آلی با فسفات ها ترکیب شده و کمپلکس هایی را بوجود می آورند که می تواند جذب گیاه شوند. کمپلکس فسفات-هیومیک که از این طریق به وجود می آید قادر به واکنش با آهن و آلومینیوم نبوده و لذا تثبیت نمی شود. این ترکیبات (اسید هیومیک) هم چنین توسط آهن و آلومینیوم و نیز رس های سیلیکاته جذب شده و بدین طریق مانع جذب فسفات با آنها شده و فسفر قابل جذب بیشتری درمحلول خاک برای استفاده گیاه باقی می ماند. اسیدهای آلی و هوموس همچنین قادرند طی عمل تبادل آنیونی جایگزین فسفات جذب شده توسط رسها و هیدروکسیدهای آهن و آلومینیوم شده و فسفات را آزاد کنند. طی فرایند های فوق الذکر ظرفیت تثبیت خاک برای فسفر کاهش و مقدار فسفات قابل جذب افزایش پیدا می کند.

ج – اثرسایر عوامل

گذشت زمان نیز بر روی حلالیت فسفر اضافه شده به خاک اثر میگذارد. به عبارت دیگر هرچه زمان تماس خاک با فسفر کودی افزایش یابد فسفر به میزان بیشتری تثبیت می شود. ترکیبات اولیه شکل گرفته در طول زمان با از دست دادن آب به شکل بلور (کریستال) در آمده و از درجه حلالیت آن ها کاسته میشود. نفوذ فسفات به داخل شبکه بلوری و حبس شدن آن از قابلیت جذب این فسفات ها می کاهد. فسفات های کلسیمی و فسفات های آهن و آلومینیوم حاصل از افزودن کودهای فسفاته به خاک های آهکی و اسیدی هرچند در ابتدا رسوب می کنند ولی بدلیل ریز بودن، سطح تماس آنها با خاک بیشتر بوده و به همین دلیل فسفراین ترکیبات میتواند مورد استفاده گیاه قرار گیرد ولی با گذشت زمان برابر آنچه که قبلا گفته شد از حلالیت آنها کاسته می شود. هم چنین ازت خاک قابلیت جذب فسفات را افزایش میدهد. با افزایش ازت سیستم ریشه ای گسترش و فعالیت های متابولیکی نیز زیاد می شود که در نتیجه آن قدرت جذب فسفر افزایش می یابد. هرچه سیستم ریشه ای گسترش بیشتری پیدا کند مقدار آنیونهای آلی مترشحه نیز بیشتر می شود. آنیون های آلی که بدین طریق تولید می شوند جذب آهن و آلومینیوم شده و مانع جذب بیشتر فسفات به این یون ها میشوند. ازت هم چنین سبب افزایش تنفس و فعالیت های متابولیکی دیگر شده که نتیجه آن تولید یون های^–OH و HCO₃^– در ریشه بوده که در فرآیند جذب فعال میتوانند با فسفات قابل جذب مبادله شوند .

کودهای فسفاته مهم محلول در آب

1. سوپر فسفات معمولی یا ساده (OSP)
   

سوپرفسفات معمولی ازتاثیرسولفوریک اسید H₂SO₄ بر سنگ فسفات تولید می شود. این کود مخلوطی از منو کلسیم فسفات (H₂PO₄)2Ca و کلسیم سولفات یا گچ CaSO₄ است. سوپر فسفات معمولی 90 درصد در آب حل می شود و تمام آن قابل جذب گیاه می باشد. این کود دارای 7 تا 9 درصد P₂O₅ یا 16 تا 22 درصد فسفر( P ) بوده و علاوه بر فسفر دارای 8 تا 10 درصد گوگرد به صورت گچ می باشد.

2. سوپر فسفات غلیظ یا تریپل ( TSP یا CSP  )

ساخت سوپر فسفات غلیظ طی دو مرحله صورت می گیرد. در مرحله اول از اثر سولفوریک اسید برسنگ فسفات ( آپاتیت ) فسفریک اسید بدست می آید. در مرحله دوم فسفریک اسید را از گچ جدا نموده و مجددا با آپاتیت ترکیب می نمایند. سوپر فسفات غلیظ 19 تا 23 درصد فسفر و یا 44 تا 52 درصد P₂O₅ دارد. این کود 95 تا 98 درصد در آب حل می شود. ترکیب فسفری سوپر فسفات تریپل نیز منوکلسیم فسفات Ca(H₂PO₄)₂ می باشد با این تفاوت که در این کود بر خلاف سوپر فسفات ساده گچ وجود ندارد. میزان فسفر محلول سوپر فسفات تریپل سه برابر بیشتر از سوپر فسفات ساده میباشد و به همین دلیل به آن سوپر فسفات تریپل می گویند. سوپر فسفات کود اسیدیزا است ولی اسیدزایی آن در مقایسه با کودهای ازتی ناچیز است.

3. آمونیوم فسفات ها

فسفات های آمونیوم از ترکیب آمونیوم با فسفریک اسید بدست می آیند. این کود دارای دو نوع، منو آمونیوم فسفات ( MAP )  با ترکیب شیمیایی NH₄H₂PO₄ و دی آمونیوم فسفات (DAP) با ترکیب شیمیایی NH4) 2 HPO4 ) می باشد. منوآمونیوم فسفات خالص 12 درصد ازت، 61 درصد P₂O₅ یا 26 درصد فسفر دارد. دی آمونیوم فسفات خالص دارای 16 درصد ازت و 48 درصد P₂O₅ یا 16درصد فسفر میباشد. هرچه مقدار آمونیاک در هنگام واکنش بیشتر باشد مقدار منو آمونیوم فسفات آن کمتر است. آمونیوم فسفات ها کلا در آب حل پذیرند و به دلیل دارا بودن آمونیاک اثر اسیدی دارند. این کودها به شکل دانه ای عرضه شده و به دلیل عدم جذب رطوبت ( بسیار جزیی ) از خاصیت انبارداری خوبی برخوردارند. هم چنین این کود به دلیل حلالیت زیاد و دارا بودن دو عنصر غذایی اصلی یعنی ازت و فسفر از کودهای بسیار موثردراکثر زراعت ها می باشد.

نقش فسفر در گیاه

میزان فسفر مورد نیاز گیاه در مقایسه با عناصر پرمصرف دیگر مثل ازت و پتاسیم کمتر بوده ولی با وجود این فسفر جزء عناصر اصلی و پرنیاز محسوب میشود. بعد از ازت، فسفر عنصر موثر بعدی در رشد گیاهان در شرایط مزرعه میباشد. وجود فسفر در جذب سایر عناصر دیگر لازم میباشد. ادامه فعالیت های حیاتی گیاه به فسفر وابسته بوده وکمبود فسفر حالت بحرانی در گیاه ایجاد می کند. فسفر درگیاه نقش اساسی در فرایند انتقال انرژی دارد. مهم ترین ترکیب فسفر در انتقال انرژی ترکیب آلی آدنوزینتری فسفات یا ATP می باشد. در کلیه فعل و انفعالات حیاتی مربوط به تشکیل بافت های مختلف گیاهی که با انجام عمل فتوسنتز شروع می شود ابتدا ترکیبات آلی ساده مثل اسید فسفوگلیسریک تشکیل شده و در ادامه ترکیبات پیچیده تری از آنها بوجود می آید. انجام این واکنش ها به انرژی وابسته است که از طریق ترکیبات فسفاته نظیر ATP تامین می گردد. پیوندهای فسفره در اثر هیدرولیز شکسته و انرژی آزاد شده در تمامی واکنش های نیازمند به انرژی مصرف میگردد. فسفر از عناصر اصلی تشکیل دهنده مولکولهای آلی DNA و RNA است که در فرآیند انتقال وراثت دخالت دارند. این ترکیبات در تقسیم و تکثیر سلول ها دخالت داشته بنابراین در تشکیل اندام های رویشی و زایشی نظیر پنجه دهی و گلدهی غلات و… نقش دارند. فسفر همچنین در ساختن هیدرات های کربن، فسفولیپیدها، پروتئین ها و ترکیبات آلی دیگر دخالت دارد. این عنصر فرآیند فتوسنتز را تحریک می کند و نیز توسعه و گسترش سیستم ریشه ای مخصوصا ریشه های افشان و جانبی را سبب شده که منجر به افزایش قابلیت گیاه در جذب سایر عناصر غذایی می شود. فسفر در ایجاد تعادل بین نیاز گیاه و عرضه برخی از عناصر غذایی کم مصرف در محلول خاک دخالت می کند. سمیت روی  ZN  در شرایط کمبود فسفر نوعی اختلال در تنظیم متابولیکی در گیاه است که در نبود فسفر شکل گرفته است. جذب فعال یونها از محلول خاک که نیازمند صرف انرژی است بدون وجود ترکیبات فسفره انرژی زا ممکن نمی باشد. فسفات های معدنی که در گیاه به صورت یونهای ^– H₂PO⁴ و -HPO₄² و یا بصورت خیلی کم به شکل پیروفسفات ها وجود دارند نیز دارای اهمیت می باشند. ترکیبات فسفری موثردرتنفس و سایر فرآیندهای متابولیسمی ابتدا به صورت معدنی می باشند. فسفر معدنی هم چنین در واکوئل های سلول ها ذخیره میشود. فسفات ذخیره شده در واکوئلها در مواقع کمبود به جهت ادامه فعالیت های متابولیسمی مورد استفاده قرار می گیرند. تشکیل خوشه و دانه در غلات تحت تاثیر فسفری است که در مراحل ابتدایی رشد جذب گردیده است. توصیه به استفاده از کودهای فسفره قبل از کاشت محصول و به صورت پایه موضوع فوق را توجیه می کند. چنانچه در این مرحله فسفر به اندازه کافی جذب نشود عملکرد محصول به شکل محسوسی کاهش پیدا می کند. فسفر در دانه بصورت ترکیب آلی فیتین دیده می شود. هم چنین فسفر باعث زود رسی محصول می شود.

فسفر در اراضی غرقاب شالیزار

گیاه برنج فسفر را به صورت ^– H₂PO⁴ و -HPO₄² جذب می کند. فسفر بومی خاک ها در بسیاری موارد کمتر از مقداری است که بتواند نیاز غذایی گیاه را تامین کند. کود فسفاته محلول، وقتی به خاک افزوده می شود در خاک تثبیت شده و از دسترس گیاه خارج می شود. ریشه های جوان نشاء ها نیز به دلیل اینکه هنوز توسعه کافی پیدا نکرده اند قدرت جذب فسفات را به اندازه کافی نداشته و دسترسی آنها به فسفر کم می باشد و لذا بازیابی فسفر توسط گیاه اندک میباشد. مجموعه عوامل فوق الذکر استفاده از کودهای فسفره را به صورت پایه برای رسیدن به عملکرد مورد انتظار الزامی می سازد. فسفر تثبیت شده را نمی توان فسفر هدر رفته تلقی کرد. درصد کمی از آن میتواند برای زراعت سالهای بعدی مورد استفاده قرار گیرد. غرقاب کردن اراضی شالیزاری غلظت فسفر در محلول خاک را افزایش میدهد. در شرایط احیاء شالیزارها، اکسیدهای آهن سه ظرفیتی احیاء شده و فسفر حبس شده آزاد می شود که میتواند مورد استفاده گیاه قرار گیرد. به دلیل حاکم بودن شرایط غرقاب دراراضی شالیزاری امکان پراکنش فسفر از طریق پخشیدگی ( Diffusion ) نیز بیشتربوده و فسفر بیشتری در تماس با ریشه قرار می گیرد. برداشت کم فسفر از خاک توسط گیاه و عدم شستشوی فسفاتها از پروفیل خاک باعث می شود که با مصرف غیر منطقی کودهای فسفاته تجمع فسفات در لایه های سطحی خاک صورت گیرد. مواردی که در شالیزارهای گیلان دیده می شود. عدم اطلاع از سرنوشت فسفر اضافه شده به خاک علاوه بر افزایش هزینه تولید، مشکلات دیگری را نیز سبب می شود که از جمله آن عدم جذب برخی از عناصر غذایی خصوصا روی  Zn  توسط گیاه برنج می شود. اشکال دیگر وجود فسفر زیاد در خاک، جذب فلز سمی کادمیم Cd است که توسط گیاه برنج به مقدار زیاد صورت می گیرد. در صورت مصرف سالیانه کودهای فسفره ممکن است ذخایر قابل استفاده خاک به حدی برسد که گیاه به افزایش آنها عکس العمل مثبتی نشان ندهد. در این صورت بایستی در مصرف کودهای فسفره تجدید نظر کرد. در چنین شرایطی که میزان فسفر قابل جذب خاک زیاد می باشد بایستی از مصرف کودهای فسفاته تا زمانیکه میزان عملکرد محصول کاهشی نداشته باشد خودداری کرد. برنج از جمله محصولاتی است که پنجه دهی آن شدیدا به فسفر وابسته می باشد. جذب فسفر کافی در مراحل اولیه رشد برنج می تواند نیازهای غذایی سایر مراحل را تامین کند. فسفر در گیاه پویا و متحرک بوده و در مرحله زایشی میتواند از برگهای مسن به برگ های جوان و اندام های زایشی حرکت کند. گیاه های جوان قابلیت جذب فسفات بیشتری را دارند و با افزایش سن گیاه قدرت جذب فسفات کاهش می یابد. به دلایل فوق الذکر و سایر دلایل گفته شده قبلی است که توصیه می شود کودهای فسفره به صورت پایه و قبل از نشاء کاری به زمین داده شوند. برای افزایش راندمان جذب فسفر مصرف استارتر آن نیز توصیه میشود. برای این منظور نشاء های جوان برنج را با ِگل در محلول 5 درصد کودی ) فسفات آمونیوم و یا سوپر فسفات ) به مدت 15 تا 20 دقیقه قرار میدهند و پس از آن اقدام به نشاء کاری می کنند. افزایش فسفر جذب شده بدین طریق هم چنین می تواند کاهش جذب فسفر در هنگام سرمای بهاری را جبران نماید.

کمبود فسفر

کمبود فسفر از بعضی جهات شبیه به کمبود ازت می باشد. کاهش طول گیاه، توقف رشد، کاهش پنجه دهی غلات( نظیر برنج ) ، عدم توسعه سیستم ریشه ای، باریک بودن و نازک بودن برگها و ساقه ها از علایم مشابه کمبود فسفر و ازت می باشند. شباهت کمبود فسفر و ازت به دلیل نقش موثر این دو عنصر در بیشتر فعالیت های متابولیسمی میباشد. لذا در صورت کمبود هرکدام از آنها فعالیت های متابولیسمی دچار اختلال می شوند. درکمبود فسفر برگها به رنگ سبز تیره در می آیند. در حالتی که کمبود شدید باشد برگ های مسن تر گیاه به رنگ بنفش یا ارغوانی در می آیند که به علت تشکیل رنگدانه آنتوسیانین می باشد. کمبود فسفر ساخت RNA را مختل کرده و در نتیجه پروتئین سازی صورت نمی گیرد و وقفه در ساخته شدن پروتئین، رشد رویشی را تحت تاثیر قرار میدهد. به همین دلیل گیاهانی که دچار کمبود فسفرهستند رشد طولی آنها به خوبی صورت نمی گیرد. گیاهان مبتلا به کمبود فسفر برگ های خشک و سخت دارند به همین دلیل کمبود فسفر را «خشک منظر» گویند. این حالت بر عکس کمبود پتاسیم است که «پژمرده منظر» است. برخلاف فسفر خاک که غیر متحرک میباشد فسفردر گیاه پویا و فعال بوده و از برگ ها و اندام های مسن به قسمت های جوان گیاه منتقل میگردد. در صورتی  که کمبود فسفر رخ دهد فسفر برگ های مسن به جهت ادامه ی فعالیت های متابولیسمی به برگ های جوان منتقل می شود و به همین دلیل علایم کمبود فسفر ابتدا در برگهای مسن دیده می شود. کمبود فسفر باعث به تاخیر افتادن ظهور خوشه ( حدود پانزده روز ) در برنج شده و دیررسی محصول اتفاق می افتد.

اثرات سوء مصرف بیرویه کودهای فسفاته در اراضی شالیزاری شمال

با وجودیکه مقدار نیاز گیاه به فسفر کمتر از نیاز آن به ازت و پتاسیم میباشد ولی مصرف بی رویه کودهای فسفره در دهه های گذشته در اراضی شالیکاری شمال کشور تجمع زیاد از حد این عنصر در لایه های سطحی خاک را سبب شده است. از نقطه نظر تغذیه گیاه، غلظت عنصر غذایی درحد پایین تر از حد بحرانی موجب کاهش عملکرد محصول میشود. حد بحرانی فسفر برای ارقام محلی و پرمحصول برنج در شرایط گیلان به ترتیب 14 و 18 میلی گرم درکیلوگرم خاک برآورد شده است. بنابراین اگر درنتایج حاصل از تجزیه خاک، مقدار فسفر قابل جذب معادل اعداد مذکور و یا بیشتر از آن باشد مصرف کود فسفره ضرورتی نخواهد داشت. افزایش مقدار فسفر خاک می تواند منجر به عدم تاثیر مصرف کود پتاسه درخاکهای دارای کمبود پتاسیم شود. ( حد بحرانی پتاسیم اکثر خاک های شالیکاری شمال کشور پایین تر از حد مجاز می باشد ) . مهم ترین اثر سوءمصرف زیاد کود فسفره مربوط به وجود فلزات سنگین از جمله کادمیم  Cd در آنها می باشد. کادمیم به راحتی توسط گیاه برنج جذب شده و وارد زنجیره غذایی انسان می شود. پیامدهای خطرناک مصرف بی رویه کودهای فسفاته در اراضی برنجکاری همراه با تهدید سلامت افراد جامعه و تولید محصول ناسالم و… تدوین دستورالعملهای فنی مصرف آنها را در اراضی شالیزاری به همراه داشت.

بیماری هایی که در اثر تجمع کادمیم در بدن بروز می نماید شامل بیماری های کبد، کلیه، کم خونی، نکروز کبدی، درد شکم، ضایعات کلیوی، دردهای عصبی پراکنده در تمام بدن ، عوارض حاد در ریه، برونشیت و احتمال بروز سرطان میباشد. … بالا بودن مقدار کادمیم در رژیم غذایی سبب توقف فعالیت های کلیه و پس از آن برهم خوردن متابولیسم فسفر و کلسیم و بروز بیماری استخوان می شود. این بیماری که خیلی دردناک است، باعث تخلیه مواد معدنی از استخوان و شکنندگی آن میشود. … علت این بیماری، تغذیه از برنجی است که از شالیزار آلوده به کادمیم بدست آمده باشد. …. نیمه عمر بیولوژیکی کادمیم در بدن انسان 10 تا 30 سال گزارش شده است یعنی حدود 20 سال طول می کشد تا در صورت عدم افزایش بیشتر کادمیم، نصف مقدار کادمیم جذب شده در بدن، بطور طبیعی دفع شود.50 درصد کادمیم جذب شده در بدن در کبد و کلیه تجمع می نماید. … سرچشمه کادمیم خاک، متفاوت است. این عنصر به مقدار قابل توجهی همراه کودهای فسفاته به خاک افزوده میشود و کودهای فسفاته اگرچه برای افزایش تولید لازمند اما ابتدا باید کادمیم آنها در حد مطلوب کاهش داده شده و سپس مصرف شوند.

نتیجه گیری

فسفر به عنوان عنصر غذایی پرمصرف دارای نقش و جایگاه ویژه هم در گیاه و هم در خاک می باشد. فرآیندهای حیاتی گیاه بدون فسفر امکان پذیر نبوده و دسترسی به یک غلظت قابل قبول فسفر محلول در خاک بسیار محدود می باشد . این عوامل نقش فسفر را در حاصلخیزی خاک مهم می سازد. فسفر قابل جذب در خاک به مراتب کمتر از فسفر کل خاک های معدنی می باشد ولی با افزایش ماده آلی بر میزان فسفر قابل جذب افزوده می شود. حلالیت فسفر در خاک تحت تاثیر عوامل واکنش خاک، اثر آهن، آلومینیوم و کلسیم، کانیهای رسی، مواد آلی و فسفر آلی، گذشت زمان و میزان ازت خاک و… می باشد. افزایش فسفر خاک از طریق کودهای شیمیایی ( افزایش فسفر معدنی خاک ) و یا از طریق کود دامی یا حیوانی ( افزایش فسفر آلی خاک ) صورت می گیرد. بقایای گیاهی، کود سبز و فاضلاب های صنعتی و شهری نیز باعث افزایش فسفر خاک میشوند. برداشت محصول و آبشویی فسفر از میزان فسفر خاک می کاهد هر چند که در مورد اخیر میزان آن به حدی کم بوده که مشکلات تغذیه ای را سبب نمیشود. فسفر در جذب سایر عناصر غذایی دیگر لازم بوده وتمام فرآیندهای انتقال انرژی در گیاه تقریبا به وجود فسفر بستگی دارد. فسفر معدنی به شکل های متفاوتی جذب گیاه می شوند ولی عمده ترین شکل فسفری قابل جذب گیاه ارتوفسفات اولیه ^– H₂PO⁴ و ارتوفسفات ثانویه -HPO₄²  میباشد. جذب یون ^– H₂PO⁴ چندین برابر جذب یون -HPO₄² می باشد. افزایش فسفات آلی خاک و نیز افزایش سطح توسعه ریشه باعث افزایش جذب فسفات توسط گیاه می شود. کمبود فسفر با تاثیر منفی بر روی اجزای عملکرد باعث افت کمی و کیفی محصول می شود. از طرف دیگر مصرف نامتعادل انواع کودهای فسفره موجب انباشته شدن زیاد فسفر در خاک شده که این موضوع مشکلات تغذیه ای دیگری را فراهم می کند که جذب عنصر کادمیم (Cd) توسط گیاه یکی از آن مشکلات است. به دلیل زیان بار بودن عنصر کادمیم در سلامتی انسان (همانطوری که قبلا گفته شد) توصیه می شود که در توزیع کودهای فسفره تجدید نظر اساسی شده و تحویل کود به زارعین بر اساس آزمون خاک باشد تا از مصرف بی رویه کودهای فسفره مخصوصا در خاک های شالیزار شمال کشور که خاصیت اسیدی داشته و حلالیت کادمیم در آنها زیاد است جلو گیری به عمل آید.

نویسنده : محمد کریمی مریدانی

همچنین مطالعه پستهای زیر در همین رابطه نیز پیشنهاد میشود

دستورالعمل مدیریت تلفیقی حاصلخیزی خاک و تغذیه برنج ( قسمت اول )

دستورالعمل مدیریت تلفیقی حاصلخیزی خاک و تغذیه برنج ( قسمت دوم )

دستورالعمل مدیریت تلفیقی حاصلخیزی خاک و تغذیه برنج ( قسمت سوم )

دستورالعمل مدیریت تلفیقی حاصلخیزی خاک و تغذیه برنج ( قسمت چهارم )

دستورالعمل مدیریت تلفیقی حاصلخیزی خاک و تغذیه برنج ( قسمت پنجم )