Uwolnić fosfor z gleby – praktyczne rady dla rolników

Fosfor z gleby, to źródło tego pierwiastka, o którym zwykle się nie myśli planując prawidłowe nawożenie gruntów uprawnych. A w wielu glebach pula uwstecznionego fosforu pozwoliłaby na znaczne zredukowanie koniecznych dawek nawozów. Jak go zmobilizować, by rośliny mogły go wykorzystać?

Fosfor pobierany z gleby jest jednym z najważniejszych makroelementów niezbędnych do wzrostu i rozwoju roślin. Jego niedobory prowadzą do zahamowania wzrostu, słabego rozwoju pędów, liści i korzeni. Dlatego konieczne jest prawidłowe dokarmianie roślin. A oprócz adekwatnego nawożenia można to osiągnąć poprzez mobilizację fosforu uwstecznionego w glebie.

Fosfor z gleby – dlaczego go tracimy?

Uwstecznienie (unieruchomienie) fosforu w glebie to proces, w którym łatwo przyswajalne fosforany przechodzą w formy trudno rozpuszczalne. Są one wówczas słabo dostępne dla roślin, mimo iż ogólna zawartość P w glebie może być wysoka. Jest wiele przyczyn tego zjawiska.

Rodzaj gleby

Jedną z nich jest rodzaj gleby.
Gleby o wysokiej zawartości oksyhydroksydów żelaza lub glinu łatwo sorbują i wiążą fosforany na powierzchni cząstek mineralnych.

Zjawisko wiązania fosforanów występuje także w glebach o dużej, naturalnej pojemności sorpcyjnej (gleby brunatne, ziemie płowe). Mogą one unieruchamiać ten pierwiastek choćby przy umiarkowanym nawożeniu.

Odchyn gleby

Uwstecznianiu fosforu sprzyja też nieodpowiedni odczyn gleby.
W glebach bardzo kwaśnych jon fosforanowy łączy się z jonami żelaza (Feł⁺), glinu (Alł⁺) oraz manganu (Mn²⁺). Tworzy wówczas trudno rozpuszczalne fosforany żelaza, glinu lub manganu.

Natomiast w glebach zasadowych fosforan reaguje z wapniem (Ca²⁺), dając fosforany wapnia (np. hydroksyapatyt), które są słabo rozpuszczalne i słabo przyswajalne.

Błędne nawożenie

Inną przyczyną może być sposób i forma nawożenia. Nietrafiona dawka (nadmiar albo nawożenie na bardzo skrajnych wartościami pH) zwiększa udział fosforu w formach związanego, a nieprzyswajalnego. Ponadto pyliste nawozy fosforowe mają większą powierzchnię kontaktu z glebą, więc fosfor szybciej ulega uwstecznieniu. Tymczasem nawozy granulowane są bardziej odporne na to zjawisko.

Inne przyczyny

Kolejną przyczyną jest nadmierna wilgotność gleb lub niska zawartość tlenu.

Ponadto pewną pulę niedostępnego bezpośrednio dla roślin fosforu stanowią obecne w glebowej materii organicznej związki organiczne. Są to m.in. fityniany pochodzące z resztek roślinnych.

Ponadto źródłem fosforu organicznego mogą być także odchody zwierząt lub komórki mikroorganizmów glebowych.

Aby odzyskać związany fosfor z gleby, należy zacząć od skontrolowania i uregulowania pH gleby podcza uprawy

fot. agrofoto.pl/marcus1998

Jak można uwolnić fosfor z gleby?

Aby „uwolnić” (zmobilizować) związany chemicznie fosfor z gleby, należy rozpuścić go, by mógł przejść do roztworu glebowego. Ponadto warto poprawić jego pionowe przemieszczanie się w profilu glebowym lub poziome w obrębie pola.

Poniżej przedstawimy zwykle stosowane do tego celu techniki.

Zmiana pH gleby w celu ograniczenia wiązania jonów fosforu z gleby

Zazwyczaj poprawę rozpuszczania uwstecznionego fosforu osiąga się poprzez zmianę pH gleby. W glebach kwaśnych fosfor silnie wiąże się z tlenkami żelaza i glinu. Wapnowanie podnosi pH i częściowo rozpuszcza te tlenki oraz uwalnia część fosforu do puli labilnej.

W glebach wapiennych, gdzie fosfor wiąże się w postaci fosforanów wapnia, pomocne może być zakwaszenie gleby. Można do tego celu wykorzystać np. siarkę elementarną lub nawozy zakwaszające glebę, które mogą zwiększyć rozpuszczalność fosforu.

Stosowanie organicznych ulepszaczy gleby i substancji humusowych

Ważnym elementem, który zwiększa solubilizację związków fosforu z gleby, jest także jej wzbogacenie w materię organiczną. Obornik, kompost i resztki roślin okrywowych zmniejszają zdolność adsorpcji fosforu i zwiększają jego mobilność w profilu glebowym, zwłaszcza na glebach wapiennych

Kwasy humusowe/kwasy fulwowe lub kompleksowe nawozy organiczne (np. nawozy fosforowe wzbogacone substancjami organicznymi) mogą nieznacznie zwiększyć rozpuszczalność i dyfuzję fosforu poprzez konkurowanie o miejsca sorpcji. Ponadto ich dodatek do gleby zwiększa efektywność wykorzystania fosforu przez rośliny, co objawia się m.in. zwiększeniem plonów. Na przykład w doświadczeniach z pszenicą zastosowanie kwasów humusowych wraz z nawożeniem mineralnym zwiększyło plon ziarna o ponad 35%.

Optymalizacja aplikacji i terminu stosowania fosforu

W przypadku technik nawożeniowych odnotowano, iż dobre wyniki w uprawie zbóż i kukurydzy daje siew pasowy połączony z bezpośrednią aplikacją nawozów fosforowych w rzędy pod nasiona. Pasowe wprowadzanie nawozu w bezpośrednie sąsiedztwo korzeni roślin (dawki startowe w rzędy siewu, nawadnianie kroplowe lub podpowierzchniowe) ogranicza kontakt z glebą poza zasięgiem korzeni i utrzymuje fosfor w strefie ich oddziaływania. Jest to szczególnie ważne, jeżeli otaczająca gleba przez cały czas ma potencjał do wiązania znacznych ilości fosforu. Fosfor stosowany metodą kroplową może przemieszczać się o kilka centymetrów od linii, zwiększając ruchliwość pionową w porównaniu ze stosowaniem nawozów granulowanych.

Płodozmian i dobór gatunków poplonów i międzyplonów

Do mobilizacji fosforu glebowego, ewentualnie do wydobycia go z głębszych warstw gleby warto sięgnąć po gatunki głęboko się korzeniące. Można wysiać np. rzodkiew oleistą, która pobiera i wykorzystuje fosfor zlokalizowany w głębszych warstwach gleby. Dlatego warto stosować płodozmian, w którym gatunki, wychwytujące fosfor są naprzemiennie uprawiane z roślinami towarowymi. Pozwoli to stopniowo transportować fosfor z głębszych warstw gleby w kierunku płytszych jej warstw, które znajdują się np. w zasięgu korzeni zbóż.

Ponadto do uwalniania związanego fosforu warto wykorzystać do tego celu niektóre rośliny strączkowe, które wydzielają do gleby aniony kwasów organicznych. Przykładowym gatunkiem jest np. łubin biały, który wydziela do gleby kwasy cytrynowy i jabłkowy. Dzięki nim roślina jest w stanie wykorzystywać całą pulę fosforu znajdującego się w zasięgu korzeni. W doświadczeniu wazonowym pszenica uprawiana wraz z łubinem białym charakteryzowała się wyższą suchą masą zarówno w glebie bez nawozu, jak i w glebie nawożonej nierozpuszczalnym w wodzie wodorofosforanem wapnia. Rośliny takie miały też większą zawartość azotu i fosforu w tkankach.

Po łubin warto też sięgnąć, kiedy do nawożenia fosforem wykorzystuje się związki trudno rozpuszczalne w wodzie. W doświadczeniach łubin wąskolistny uprawiany w glebie kwaśnej lub alkalicznej charakteryzował się wyższą efektywnością pobierania fosforu ze struwitu, czyli produktu trudno rozpuszczalnego w wodzie. Wysoką efektywnością w wykorzystywaniu fosforu z tego związku charakteryzują się również gorczyca i soja. Mało tego, te dwa gatunki potrafią wykorzystywać niedostępny bezpośrednio przez rośliny fosfor z fosforanu żelaza oraz fitynianów.

Wykorzystanie mikroorganizmów rozpuszczających fosfor

W ostatnich latach coraz częściej w rolnictwie stosuje się bakterie rozpuszczające fosforany (PSB), arbuskularne grzyby mykoryzowe (endomykoryza) oraz grzyby strzępkowe. Są to przedstawiciele rodzajów: Pseudomonas, Bacillus, Priestia, Rhizopus, Penicillium, Aspergillus. Mikroorganizmy te wydzielają kwasy organiczne, fosfatazy i protony (jony h+), które rozbijają wiązania Fe/Al/Ca-P i uwalniają ortofosforany w pobliżu korzeni. Oprócz mobilizacji fosforu uwięzionego w związkach mineralnych, nierozpuszczalnych w wodzie, niektóre mikroorganizmy mają zdolność do wydzielania fitaz. Enzymy te służą do rozkładu fitynianów, czyli organicznych związków fosforu pochodzenia roślinnego. Do tej grupy należą zarówno bakterie, jak i występujące w glebie grzyby strzępkowe.

Bakterie mobilizujące fosfor

Wśród dostępnych na rynku preparatów najszerszą grupę stanowią produkty zawierające jeden lub kilka szczepów bakterii zdolnych do mobilizacji fosforu (tabela 1). Część produktów zawiera mikroorganizmy oznaczone jedynie do rodzaju. Tymczasem w innych podawane są już konkretne gatunki mikroorganizmów. Nieliczni producenci podają także nazwę zastosowanych szczepów. Takie szczepy nierzadko były obiektem badań naukowych, których opublikowane wyniki dokładnie charakteryzują ich adekwatności i wpływ na rośliny.

Tabela 1. Przykładowe produkty przeznaczone do mobilizacji fosforu zawierające bakterie i/lub grzyby zdolne do mobilizacji fosforu

Dostępne są zarówno formy płynne, jak i proszkowe, przeznaczone zwykle do aplikacji dzięki opryskiwaczy. Ponadto niektóre z preparatów zawierających bakterie można również aplikować dzięki instalacji nawodnieniowych. Efektywność produktów jest zróżnicowana i wynosi od kilkunastu do kilkudziesięciu kilogramów fosforu na hektar rocznie. W jednym z doświadczeń prowadzonych na Uniwersytecie Przyrodniczym w Poznaniu zastosowanie produktu z bakteriami Bacillus megaterium pozwoliło uwolnić z gleby ponad 130 kg dodatkowego fosforu.

Arbuskularne grzyby mykoryzowe (endomykoryza)

Arbuskularne grzyby mykoryzowe oprócz rozpuszczania fosforu, pobierają go i transportują w formie polifosforanów przez strzępki grzybni aż do korzeni roślin. W korzeniach następuje wymiana fosforanów na cukry i lipidy wytwarzane przez rośliny. Wraz z fosforem grzyby te dostarczają roślinom wodę z tych części gleby, do których nie sięgają korzenie roślin. Warto dodać, iż grzyby mykoryzowe tworzące symbiozę ze zbożami, trawami oraz innymi gatunkami uprawnymi tworzą w glebie sieć. Łączy ona korzenie roślin, dzięki czemu możliwy jest transport wody i związków odżywczych także pomiędzy roślinami. Zaletą takiego układu jest wyrównywanie wzrostu rosnących niedaleko siebie roślin. Na krajowym rynku można w tej chwili zaopatrzyć się w produkty zawierające grzyby mykoryzowe dla upraw rolnych (tabela 2).

Tabela 2. Przykłady produktów zawierających grzyby mykoryzowe i ich konsorcja z innymi mikroorganizmami

Jednakże dużym ograniczeniem w stosowaniu grzybów mykoryzowych w rolnictwie jest to, iż większość z nich dostępna jest w małych opakowaniach. Tymczasem na przykład w Czechach jeden z producentów oferuje na zamówienie (sezon wcześniej) mykoryzę dla zbóż i innych upraw polowych w opakowaniach typu big-bag. Na polskim rynku produkt ten jest dostępny w opakowaniach co najwyżej 10-kilogramowych.

Produkty zawierające konsorcja mikroorganizmów o różnym działaniu

Poza preparatami zawierającymi wyłącznie mikroorganizmy zdolne do mobilizacji fosforu rynek oferuje także produkty złożone. W ich skład, oprócz mikroorganizmów rozpuszczających uwsteczniony fosfor, wchodzą także mikroorganizmy zdolne do wiązania azotu atmosferycznego lub wytwarzające substancje o działaniu biostymulującym lub ochronnym.

Tabela 3. Przykłady produktów zawierających konsorcja mikroorganizmów mobilizujących fosfor z mikroorganizmami o innych adekwatnościach

Skuteczność działania produktów z mikroorganizmami można zwiększyć poprzez praktyki zwiększające aktywność biologiczną ryzosfery. Są to m.in. uprawy roślin okrywowych, zmniejszone dawki mineralnych nawozów azotowych, systemy upraw o niskim stopniu naruszenia gleby — np. uprawy pasowe lub siew punktowy. Praktyki te sprzyjają mikroorganizmom, skutecznie aktywizując je do mobilizacji fosforu z form uwstecznionych do roztworu w strefie korzeniowej.

Na co warto zwrócić uwagę wykorzystując technologie uwalniające fosfor z gleby

Każde działanie, które zwiększa rozpuszczalność lub mobilność fosforu, może również zwiększyć jego straty z gleby. Dlatego warto starannie przemyśleć te zabiegi, które zwiększą jego straty poprzez wymywanie lub spływ, zwłaszcza w glebach o zwartej strukturze. Mogą być to nadmierne deszczowanie, intensywna mechaniczna uprawa roli czy choćby wysokie dawki węgla organicznego. Z punktu widzenia kontroli erozji gleby należy połączyć środki stosowane do mobilizacji fosforu z uprawą konturową, uprawami okrywowymi, pasami buforowymi, które pozwolą zatrzymać fosfor na polu.