فسفر یکی از عناصر کلیدی و ضروری برای رشد گیاهان به شمار میآید. لازم به ذکر است، تفاوتهای قابل توجهی بین نیتروژن و فسفر وجود دارد. نیتروژن، که 79 درصد از جو زمین را تشکیل میدهد، به راحتی در دسترس است و به طور مکرر از طریق فرآیندهایی مانند تصعید آمونیاک، آبشویی و نیتراتزدایی از خاک خارج میشود. این در حالی است که فسفر عمدتاً در رسوبات معدنی یافت میشود و به عنوان منبعی طبیعی و غیرقابل تجدید شناخته میشود.یکی از ویژگیهای مهم فسفر این است که بخش عمدهای از آن در محل مصرف باقی میماند و به این ترتیب هدر نمیرود. میزان فسفر در قشر زمین تقریباً 0.12 درصد پنتا اکسید فسفر است که در مقایسه با پتاسیم، که 0.1 درصد است، قابل توجه است. همچنین، مقدار فسفر در خاکها بین 0.3 تا 0.22 درصد متغیر بوده و متوسط آن در خاکهای زراعی حدود 0.6 درصد برآورد میشود.از نظر فراوانی، فسفر یازدهمین عنصر رایج در زمین محسوب میشود و این نشاندهنده اهمیت ویژه آن در اکوسیستمهای زراعی و تأثیر آن بر رشد و توسعه گیاهان است. به طور کلی، درک این تفاوتها و ویژگیها میتواند به ما کمک کند تا به بهینهسازی مدیریت منابع غذایی گیاهان بپردازیم.
فسفر به چه شکل هایی در خاک وجود دارد؟
فسفات در خاك به دو شکل معدني و آلي وجود دارد . در فـسفات هـاي معـدني يك يا تمام هيدروژن هاي اسيدفسفريك با كاتيونهاي فلزي تعويض شـده اسـت . در فـسفات آلي يك يا تمام يون هاي هيدروژن اسيدفـسفريك بـا يـك اتـصال اسـتري تعـويض شـده و باقيمانده يونهاي هيدروژن به وسيله كاتيونهاي فلزي تعويض شده اند. است. معمولاً فسفر آلي در سطح خاك بـيش از لايـه هـا ي زيرين خاك است . به طور كلي فسفر آلي در ارتباط با مواد آلي خاك است و خـاك هـايي كـه مواد آلي بيشتري دارند دراين خاك ها فسفر آلي نيز بيشتر است.
فسفر معدني
فسفر معدني در خاك به صورت تركيبات كلسيم ، آلومينيم و آهن وجود دارد . فـسفاتهـاي كلسيم در خاكهاي خنثي تا قليايي وجود دارند ، درحالي كه در خاكهـاي اسـيدي فـسفات به صورت فسفاتهاي آهن و آلومينيم است . غلظت فسفر در محلول خاك در خاكهـا كـم است. هنگامي كه سوپرفـسفات يا فسفات آمونيوم به خاك اضافه شود، يونهاي فسفات در محلول خاك با يونهاي كلسيم، آهن يا آلومينيم موجود در محلول خاك واكـنش داده و بـه صـورت تركيبـات نـامحلول در مي آيد و يا جذب سطحي ذرات مي گردد. به اين فراينـد تثبيـت فـسفر گفتـه مـي شـود . بـه تركيبات تشكيل شده فراورده هاي واكنش فسفات مي گويند. شكلهاي يوني فسفر معدني به pH وابسته هستند. در pH بين 4 تا 6 بخش اعظم فسفر در محلول خاك به صورت يون ارتوفـسفات اوليه H2PO4– است و به راحتي توسط ريشه گياه جذب مي شود. در pH بين 6/5 تـا 5/7 فسفر در خاك به صورت ارتوفسفات اوليـه و ارتوفـسفات ثانويـه HPO42- وجـود دارد. يون ارتوفسفات ثانويه به مقدار كمتري نسبت به ارتوفسفات اوليه جذب مي شود. در PH 8-10 يون ارتوفسفات ثانويه غالب اسـت در pH بيـشتر از 10 شـكل غالـب فسفر يون فسفات PO43- است كه براي گياهان قابل
جذب نيست. در pH كمتـر از 3 كـه در خاكهاي زراعي وجود ندارد فسفر به شكل اسيدفسفريك وجود دارد.
كاني هاي فسفاته
كانيهاي فسفاته شامل فسفاتهاي كلسيم در خاكهاي قليايي و فـسفاتهـا ي آهـن و آلومينيم در خاكهاي اسيدي مي باشند. فسفاتهاي كلسيم در خاك شـامل دي كلـسيم فـسفات ، تري كلسيم فسفات، هيدروكـسي آپاتيـت و فلوئـور و آپاتيـت مـي باشـد كـه از طريـق آزادكردن پروتون و جذب كلسيم به يكديگر تبديل مي گردنـد . توليـد آپاتيـت فقـط در خاكهاي با اسیدیته بالای 7 صورت مي گيرد. بنابراين به ويژه در خاكهـاي بـا مقـدار كربنـات كلسيم زياد، شرايط مناسب براي توليد تدريجي آپاتيتها فراهم است . زيـرا عـلا وه بـر pH بالا، غلظت كلسيم نيز در آنها زياد مي باشد. كانيهاي فسفاته داراي حلاليت پايين هستند و با قدرت زياد در سطح ذرات جذب مي گردند. بنـابراين مقـدار فـسفاتهـاي كلسيم با حلاليت زياد (مانند منوكلسيم فسفات ) در شرايط طبيعي خـاك
بـسيار نـاچيز است. اين مواد تنها در مدتي كوتاه پس از مـصرف كودهـاي شـيميايي در خـاك پديـد مي آيند، سپس به سرعت به مواد با حلاليت كمتر تبديل مي گردند.
فسفر آلي
مقدار فسفر آلي به عواملي مانند اقليم، پوشش گياهي، بافت خاك، نوع استفاده از زمين، مصرف كود، آبياري و زهكشي دارد . فسفر آلي موجود در خاك در سه دسـته اسـترهاي فسفري قرار دارند يا از آنها مشتق شده اند. اين اسـترها عبـارت انـداز : اسـيدهاي نوكلييك، فسفاتهاي اينوزيتول و فسفوليپيدها.
- اسيدهاي نوكلييك
ريبونوكلييك اسيد RNA و دياكـسي ريبونوكلييـك اسـيد DNA در هـر سـلول زنده اي وجود دارد كه در نتيجه پوسيدگي بافتهـاي ميكروبـي، حيـواني و گيـاهي بـه خاك اضافه مي گردد. اسيدهاي نوكلييك حدود 0/6 تا 2/4 درصد فسفر آلـي خـاك را تشكيل ميدهند.
- فسفاتهاي اينوزيتول
فسفاتهاي اينوزيتول به مقدار خيلي زياد در مواد آلي خاك يافت مي شـوند . مقـدار آن در حدود 15 تا 20 درصد و در مواردي تا %50 فسفر آلـي خـاك را تـشكيل مـي دهـد . اينوزيتول يك الكل حلقوي شش كربني اشباع شده است كه روي هر كربن يـك عامـل الكلي قرار دارد . تعداد زيادي فسفات هاي اينوزيتول مي تواند تشكيل شود . منشأ فسفات هاي اينوزيتول خاك ممكن است از بقاياي گيـاهي و حيـواني نباشـد، بلكـه در خـاك بـه وسـيله زيـرجانداران ساخته شوند . درصد كمي از فسفات خاك به صـورت فـسفاتيد يـا فسفوليپيد مي باشد. مقدار فـسفوليپيدها در خـاك بـسيار كـم و در محـدوده 0/2 تـا 14 ميليگرم فسفر در كيلوگرم خاك قرار دارند كه اين مقدار كمتر از 5 درصـد فـسفر آلـي مي باشد. ليسيتين يكي از فسفوليپيدهاي فراوان خاك مي باشد.
- فسفر جذب سطحي شده
علاوه بر كانيهاي فسفاته، فسفر به صورتهاي ديگري نيز در فاز جامـد معـدني جـاي مــي گيــرد. يكــي از ايــن راههــا جــذب ســطحي فــسفر بــه وســيله هيدروكــسيدها، اكسي هيدروكسيدهاي آهن و آلومينيم است . اين حالت شامل جايگزيني PO43- به جاي OH– سطوح ايـن كلوييـدها اسـت. پيوندهاي برقرارشده بـين آلومینیوم و فسفات سـست تـر بـوده و فـسفر آن قابليـت استفاده بيشتري براي گياه نسبت بـه فـسفات متـصل بـه آهن دارد. در خاكهـا ي غنـي از آهـن مانند منـاطق حـاره اي و نيمـه حـاره اي، بـه دليـل رسـوب سـريع فـسفر به صورت فسفاتهاي نامحلول آهن و آلومينيم و يا جذب شدن آن به وسيله اكـسيدهاي اين عناصر، گياهان معمولاً علائم شديد كمبود فسفر را نشان مي دهند. فـسفر بـه وسـيله كانيهاي رسي نيز جذب سطحي مي شود، اما توانايي اين كانيها در تثبيت فسفر كمتـر از اكسيدهاي آهن و آلومينيم است .
يكي ديگر از اشكال فسفر معدني خاك بخش جذب شده به وسيله كربناتهاست. شواهدي وجود دارد مبني بر اينكـه فـسفر بـاCaCO3 نـسبت بـه اكسيدهاي Fe و Al پيوند سست تري برقرار مي كند و بنابراين براي گياه قابـل دسـترس مي باشد ولي در خاكهايي كه اين اكسيدها كمتر يافت مي شوند (مانند برخي خاكهاي مناطق خشك ) كربناتها سهم مهمي در حلاليت فسفر خواهند داشت.
تثبيت فسفر در خاك
تثبيت عناصر غذايي در خاك عبارت است از: فرايندي كه طي آن عناصر محلول بـر اثـر واكنش با تركيبات معدني و آلي به شكل كم محلول تر درآمده، حركت آنهـا در خـاك محدودشده و قابليت استفاده آنها براي گياه كاهش مي يابد. مثلاً اگـر محلـولي حـاوي املاح محلول فسفر به ستوني از خاك اضافه شود، محلول خارج شده از انتهـاي سـتون ممكن است فاقد فسفر بوده و يا غلظت فسفر آن به مراتـب كمتـر از غلظـت فـسفر در محلول اوليه باشد . فسفري كه بدين ترتيب در خاك مي ماند را ممكن است نتوان حتي با شستشوي مكرر با آب يا برخي اسيدها و املاح از آن خارج نمود.
مكانيسمهاي تثبيت فسفر در خاكهاي مختلف به قرار زير است:
- تثبيت توسط يونهاي آلومينيم، آهن و منگنز
خاكهاي اسـيدي داراي مقـادير قابل توجهي از يونهاي محلول آلومينيم، آهن و منگنز مي باشند. واكنش اين يـو نهـا بـا يـون فسفات سبب رسوب و در نتيجه كم تحرك شدن و غيرقابل اسـتفاده شـدن فـسفر بـراي گيـاه مي گردد.
- تثبيت توسط رسهاي سيليكاتي
مكانيسم ديگري كه در خاكهاي اسـيدي متوسط باعث تثبيت فسفر ميشود، واكنش با رسهاي سـيليكاتي است.
- تثبيت توسط يونهاي كلسيم
در خاكهاي قليايي مقدار زيادي كلسيم قابـل تبادل و يا كربنات كلسيم آزاد وجود دارد كه باعـث رسـوب تركيبـات محلـول فـسفره افزوده شده به خاك مي شود.
پديده تثبيت فسفر در خاك باعث شده كه بازده كودهاي فسفري در خاكها بسيار كـم باشد. به عبارت ديگر از كل مقدار كود فسفری كه به خاك اضافه مي شود تنها بخش كمي در سال اول توسط محصول جذب ميشود. مقدار بازده كودهاي فـسفره بـه نـوع گيـاه، شـرايط رشد، روش كود دادن و ويژگيهاي خاك بستگي دارد. اسیدیته خاك عامل مهمي در تعيين مقـدار بازده است. انتظار مي رود در pH بين 6 تا 7 قابليت استفاده فسفر حداكثر باشد. نكته اي كه بايد به آن اشاره كرد اين است كه فـسفر تثبيـت شـده را نبايـد كـاملا ازدست رفته به حساب آورد . اين فسفر به تدريج در طي مـدت زمـان آزاد شـده و مـورد استفاده گياه قرار ميگيرد. مطالعات نـشان داده اسـت كـه سـرعت آزاد شـدن فـسفر در خاكهاي مختلف متفاوت است.
در بسياري از موارد ديده شده است كه ازدياد مواد آلي باعـث كمتـر شـدن مقـدار تثبيت فسفر در خاك گرديده است. دلايل اين موضوع عبارتند از:
الف) چون بعضي از تركيبات آلي به صورت آنيون عمل مي كنند، بنـابراين رقيبـي براي آنيون فسفات هستند
ب) تجزيه مواد آلي در خاك باعث ايجاد تركيباتي مي شود كه با كمـپلكس كـردن آلومينيم و آهن مانع از واكنش اين يونها با فسفر مي شود.
ج) تجزيه ميكروبي مواد آلي در خاكهاي قليايي باعث كاهش pH شده تركيبات فسفاتهاي كلسيم را به شكلهاي محلولتر تبديل مي كند.
بدون دیدگاه