حاصلخیزی خاک و تغذیه گیاه

فسفر یکی از عناصر اصلی مورد نیاز گیاه است. این عنصر در تمام فرایند های بیوشیمیایی، در ترکیبات انرژی زا و در مکانیسمهای انتقال انرژی دخالت دارد. به علاوه فسفر جزئی از پروتئین سلول بوده ، نقش ویژه ای به عنوان جزئی از هسته پروتئین سلول، غشای سلولی ، و نوکلوئیدها (RNA و  DNA) که مسئول فرایندهای تکثیر و رشدند ایفا می کنند. علی رقم نقش آن در ترکیب و فرایندهای گیاهی ، مقدار فسفر در انساج گیاهی کمتر از 1/0 غلظت ازت ودر حدود 2/0 درصد است.

بر عکس ازت، ترکیبات فسفاتی نسبتا غیر محلولند و بنابراین به راحتی از پروفیل خاک شسته نمی شوند. کمیتهای معمولا کوچک فسفر در خاکها و گرایش آن به واکنش با اجزای تشکیل دهنده و تولید ترکیبات نسبتا حل ناپذیر و در نتیجه غیر قابل جذب برای گیاه ، فسفر را در زمینه حاصلخیزی خاک بسیار مهم می سازد.

مقدار فسفر در خاک ها

مقدار کل فسفر در هر خاک متفاوت است ، اما در خاکهای بکر و جوان در مناطقی که بارندگی خیلی زیاد نیست، بیشتر است. متوسط مقدار فسفر در خاکهای بکر و جوان تا عمق 30 سانتی متری در چند ایالات آمریکا در جدول 1 زیر نشان داده شده است. ذکر این نکته کافی است که کل مقدار فسفر موجود در خاک خیلی بیشتر از فسفر قابل جذب است ، اما اهمیت فسفر قابل جذب در رشد گیاهی بیشتر است. داده های جدول بالا حدود افزایش میزان فسفر قابل جذب خاک را به وسیله افزودن طولانی و مداوم کودهای دارای این عنصر به خاک را نشان می دهد.

جدول 1 مقدار فسفر در خاکهای بکر و جوان تا عمق 30 سانتی متری در چند ایالات آمریکا

شکل‌های فسفر خاک

فسفر در خاک ، بسته به ماهیت ترکیباتی که در آن یافت می شود ، معمولا به دو گروه معدنی و آلی تقسیم می شود. جز آلی فسفر در هوموس و سایر مواد آلی که ممکن است با آن آمیخته شده یا نشده باشند یافت می شود. جز معدنی فسفر به صورت ترکیبات بیشماری با آهن ، آلومینیوم، کلسیم، فلوئور و سایر عناصر دیده می شود. این ترکیبات معمولا اندکی در آب حل پذیرند. فسفاتها با رس نیز واکنش می کنند و کمپلکسهای معمولا حل ناپذیر رس-فسفات تشکیل می دهند. مقدار فسفر معدنی در خک معمولا همیشه بیشتر از مقدار فسفر آلی است . البته تنها مورد استثنای این قاعده فسفر موجود در خاکهایی است که بیشتر آلی هستند. به علاوه ، مقدار فسفر آلی خاکهای معدنی ، به دلیل انباشته شدن ماد آلی در قسمت فوقانی پروفیل خاک، معمولا در افق های سطحی خاک بیش از خاکهای زیرین است.

 فسفر محلول خاک

گیاهان فسفر را عمدتا به صورت یونهای اولیه و ثانویه ارتوفسفات (H₂PO4^- و HPO₄^2-) که در محلول خاک موجودند جذب می شوند. مقدار کمی فسفات الی حل پذیر نیز ممکن است جذب شود، اما معمولا در درجه دوم اهمیت قرار دارد. غلظت این یونها در محلول خاک و حفظ این غلظت مهمترین اهمیت را در رسد گیاه دارد .

سرعت تجدید غلظت فسفر در محلول خاک یک موضوع اساسی است ، مخصوصا به این دلیل که ریشه های گیاه از تمام توده خاک فسفر را یکنواخت جذب نمی کنند. نگهداری یک غلظت مناسب فسفر در محلل خاک، بین سایر عوامل، به سرعت نسبی تشکیل وتجزیه مواد آلی و به توانایی جز معدنی خاک برای تثبیت واکنش با ارتو فسفات های حل پذیر و تبدیل به شکلی حل ناپذیر یا کمی حل پذیر بستگی دارد. این تعادلها را می توان به شکل شمایی زیر نشان داد.  

منشا بومی خاکها عمدتا تجزیه و از هم پاشیدگی سنگهای دارای آپاتیت معدنی Ca₁₀(PO₄)₆(F,Cl,OH)₂ است. فسفر در خاک به شکل ذرات ریز فلوئور آپاتیت، هیدروکسی آپاتیت، یا کلر آپاتیت، یا فسفات های آهن و آلومینیم یا در ترکیب با جز رس یافت می شود.

فسفر آلی خاک

فسفر آلی که به طور اختصاصی در خاک شناسایی شده است به سه شکل اصلی فسفولپیدها، نوکلئیک اسیدها و فسفاتهای اینو زیتول یافت می شود.

فسفولیپیدها:  شاهد وجود فسفولیپید در خاک دو نوع است. یک شاهد کولین است که فراورده آبکافت فسفولیپیدی به نام لسیتین است ، و سالها پیش از عصاره های خاک جدا شده است. دومین شاهد بر مبنای یافتن فسفر آلی در عصاره های الکل و اتر است. حل پذیری در الکل و اتر از خواص مشخص فسفولیپید هاست. باید تاکید کرد که بالاترین رقم گزارش شده برای فسفولیپیدها فقط 34 میلی گرم بر لیتر فسفر به شکل این ترکیب است. چنین به نظر می رسد که این ترکیبات بخش بزرگی از کل فسفر آلی خاک را تشکیل نمی دهند.

نوکلئیک اسید: حضور نوکلئیک اسید در خاک از شواهد غیر مستقیم استنتاج شده است. نخستین شاهد آن یافتن اجزای تشکیل دهنده مولکول نوکلئیک اسید در عصاره آبکافت شده خاک است شاهد دوم حساسیت نوکلئیک اسید و سلیر فسفات های آلی به فسفریل زدایی است. سومین نوع شاهد حل پذیری متفاوت نوکلئیک اسید و سایر تریبات آلی فسفر است.

در مطالعاتی که طی سالها انجام شده است ترکیبات بسیاری از قبیل فسفریک اسید ، قند پنتوز، سیتوزین، آدنین، گوانین، اوراسیل، هیپوگزانتین و گزانتین که بیشتر آنها فراورده های آبکافتی نوکلئیک اسید هستند از عصاره آبکافت شده خاک بدست می آیند.

فسفاتهای اینوزیتول: چند نوع فسفات اینوزیتول در خاک شناسای شده است.اینوزیتول یک الکل شش کربنی حلقوی اشباع شده است که روی هر اتم کربن آن یک گروه الکلی است. حضور این ترکیبات در خاکها شاید قوی تر از حضور نوکئیک اسید ها و فسفولیپیدها است.

در مطالعاتی که در آیووا انجام شد چهل و نه خاک از لحاظ هگزا فسفات اینوزیتول تجزیه شد. حضور این ماده مسئول به طور متوسط 17 درصد کل فسفر آلی خاک بود و گستره ای بین 3 تا 52 درصد داشت درصد فسفر در خاکهای زیر پوشش جنگلی (متوسط24%) بیشتر از خاکهای تحت پوشش مرتع (14%) بود. در هر دو نوع خاک با افزایش pH  خاک کاهش یافت.

فسفر معدنی خاک

گیاهان فسفر را عمدتا به صورت یونهای ارتوفسفات H₂PO4^- و HPO₄^2-جذب می کنند. غلظت این یونها در محلول خاک در هر زمان ناچیز است و به طور کلی بیشتر از چند میلی گرم بر لیتر نیست و اغلب کمتر از 0.1 میلی گرم بر لیتر است. چون مقدار مصرف فسفر گیاهان بین 4 تا  22.5 کیلوگرم در هکتار است. فسفر موجود در محلول خاک باید مداوم تجدید شود ، در غیر این صورت گیاه برای تکمیل رشد خود فسفر کافی در اختیار نخواهد داشت. نگهداری این غلظت کم برای رشد گیاهان اهمیت فوق العاده ای دارد.

غلظت یونهای گوناگون فسفات در محلول ها رابطه بسیار نزدیکی با pH محیط دارد. محیط های اسیدی برای یونهای H₂PO4^- و محیط های دارای pH بالاتر از 7، برای یونهایHPO₄^2- مناسب اند. بنا به یک قانون تجربی کلی حداکثر قابل استفاده بودن فسفر برای اکثر گیاهان کشاورزی وقتی است که pH  خاک در گستره 5.5 تا 7 باشد.

فسفر معدنی در خاکها به شکل های مختلف وجود دارد . بعضی از این ترکیبات که قابلیت جذب آنها برای گیاهان کشاورزی ارزیابی شده است در جدول 2 زیر نشان داده شده است.

 جدول 2 برخی از ترکیبات قابل جذب گیاهان زراعی

عوامل موثر در نگهداری فسفر در خاک

به دلیل اهمیت نگهداری و تثبیت فسفر در تغییر کارایی فسفر کود مصرف شده، این عوامل و حد تاثیر آنها بر تثبیت به اختصار بررسی می شود.

1. نوع رس : فسفر در رسهای 1:1 به میزان بیشتری نگهداری می شود تا در رسهای 2:1 خاکهایی که رس کائولینیتی زیاد دارند، مانند خاکهایی که در نواحی گرم و پر باران دیده می شوند ، در مقایسه با خاکهای دارای رس 2:1 مقدار بیشتری از فسفر افزوده شده به خاک را تثبیت یا نگهداری می کنند . حضور اکسید های آبدار آهن و آلومینیم  نیز در نگهداری فسفر افزوده شده شرکت دارد. این ترکیبات در خاکهای دارای مقادیر زیادی رس 1:1 یافت می شوند. خاکهای دارای مقادیر زیادی رس ، نسبت به خاکهای مقادیر کوچک رس ، فسفر بیشتری تثبیت می کنند. به عبارت دیگر، هرچه سطح بیشتری از یک نوع رس معین در معرض تماس با فسفر باشد تثبیت بیشتری انجام می شود.

2. زمان واکنش: هر چه زمان تماس خاک با فسفر افزوده شده بیشتر باشد مقدار تثبیت نیز بیشتر است . این موضوع در نتیجه تغییرات بعدی فراورده های تثبیت ، مانند آبزدایی و تغییر شکل بلور است. یک نتیجه عملی مهم، زمان پس از کاربرد است که در طول آن گیاه بیشترین توانایی را برای بهره وری از  فسفر کود افزوده شده دارد.

3. واکنش خاک: pH  خاک یکی از عواملی است که بر بهره وری فسفر اثر می گذارد. و کشاورز قادر است به آسانی ان را تغییر دهد.در بیشتر خاکها قابلیت جذب فسفر در گستره pH  بین 5/5 تا 7 حداکثر است که با کاهش pH  به کمتر از 5/5 یا افزایش آن به بیش از 7 کاهش می یابد. در pH های پایین نگهداری فسفر عمدتا از واکنش آهن آلومینیم و اکسید های آبدار آنها ناشی می شود. با افزایش pH فعالیت این واکنش دهنده ها کاهش می یابد تا ، در گستره ذکر شده در بالا ، فعالیت فسفر به حداکثر برسد. در pH بالاتر از 7 یونهای کلسیم و منیزیم و همچنین حضور کربناتهای این فلزات در خاک سبب رسوب فسفر افزوده شده می شود و قابلیت جذب به آن دوباره کاهش می یابد.

4. دما: اگر چه سرعت واکنش های شیمیایی با افزایش دما افزایش می یابد ، حدود تاثیر این عامل بر تثبیت خاکدر شرایط صحرایی به خوبی معلوم نشده است. با این حال خاکهای اقلیم های گرمتر معمولا بیش از خاکهای مناطق معتدل تر فسفر تثبیت می کنند . این اقلیم های گرمتر موجب ایجاد خاکهایی با مقدار بیشتری اکسید های آبدار آهن و آلومینیم می شود.

5. ماده آلی: به طور کلی پذیرفته شده است که زیر خاک کردن کود دامی یا کود سبز باعث بهبود بهروری محصول بعدی از فسفر می شود . تحقیقات نسبتا جدید نشان داده است که مواد آلی قابلیت جذب فسفر خاک و فسفر افزوده شده را افزایش می دهد.

اثر سایر ترکیبات حاصله از تجزیه بقایای آلی بر قابلیت جذب فسفر مورد توجه زیادی قرار گرفته است . پژوهشگران بیشماری گزارش کرده اند که عصاره های هوموسی خاک ها حل پذیری فسفر را افزایش داده اند. این موضوع به صورت های مختلف نتیجه گیری شده:

5. 1. تشکیل کمپلکس های فسفرهومیک که برای گیاه با سهولت بیشتری قابل جذب است.

5. 2. جایگزینی آنیونی فسفات با یون هومات

5. 3. پوشانده شدن ذرات( سس کی اکسید) با هوموس برای تشکیل یک پوشش محافظتی و در نتیجه کاهش ظرفیت تثبیت فسفات خاک.

6. وضعیت فسفر خاک: در تثبیت فسفر کود افزوده شده به خاک درجه اشباع خاک از فسفر یا مقدار فسفری که قبلا به وسیله خاک تثبیت شده است اهمیت زیادی دارد.

در خاکهایی که به مدت چند سال کود فراوان فسفات خورده اند امکان دارد که (1)مقدار فسفری که به عنوان کود داده   می شوند کاهش یابد، (2) استفاده از فسفر خاک بیشتر شود، (3) یا ترکیبی از 1و2 اجرا شود.

7. قرار دادن کود: هر چه بافت خاک ریز تر باشد نگهداری فسفر کود افزوده شده نیز بیشتر خواهد بود .

اگر یک فسفات دانه ریز و حل پذیر کود ، از طریق پخش کردن به خاک داده و بعد دیسک زده شود ، فسفات با سطح بیشتری تماس پیدا می کند و در نتیجه ، در مقایسه با دادن همین مقدار کود به صورت نواری ، تثبیت انجام می شود. قرار دان نواری سطح تماس بین خاک و کود را کم می کند و در نتیجه مقدار تثبیت کاهش می یابد .

منابع

ملکوتی ،محمد جعفر.1370.کودها  حاصلخیزی خاک. مرکز نشر دانشگاهی تهران. 800 ص.

ملکوتی،محمد جعفر. نفیسی،مهدی. 1373. مصرف کود در اراضی زراعی(فاریاب و دیم). انتشارات دانشگاه تربیت مدرس. 342 ص.

فسفر در خاك

مقدار فسفر در خاك هاي مختلف بسيار تفاوت دارد. ولي در مجموع در خاك‌هاي جوان و بكر و در نواحي خشك مقدار آن بيشتر است . مقدار متوسط فسفر در خاك هاي زراعي در حدود 06/0 درصد و حدود تغييرات آن 03/0 تا 22/0 درصد است كه در مقام مقايسه كمتر از ميزان متوسط ازت و پتاسيم در خاك زراعي مي‌باشد ولي اين ارقام كلي بوده و تغييرات بسيار شديد در خاك هاي يك منطقة محدود نيز مشاهده مي شود.

از آنجا كه فسفري كه از كاني هاي حاوي فسفات آزاد مي شود و يا در نتيجه پوسيدگي مواد آلي به صورت محلول در مي آيد توسط رس ها جذب مي شود. مقدار فسفر در ذرات ريز خاك معمولاً بيش از ذرات درشت آن است. شايد به همين علت است كه فسفر خاك هاي رسي بيش از خاك هاي سبك و شني است . در خاك هاي زراعي به علت افزايش كودهاي فسفر معمولاً مقدار فسفر افق هاي سطحي بيش از افق هاي عمقي است ( 1).

همچنین فسفر بعنوان یکی از عناصر غذایی پر مصرف و عناصر اصلی نقش بسیار مهمی در روند رشد و نمو گیاهان ایفا می کند. بطور کلی از نظر علم ادافولوژی فسفر در خاک به دو صورت Available (قابل دسترس ) Non available (غیر قابل دسترس) وجود دارد. آنچه که برای گیاهان زراعی می تواند مهم باشد میزان فسفر قابل دسترس است که بعنوان یک شاخص برای تغذیه گیاهی مهم تلقی می گردد. معمولا" میزان فسفر قابل دسترس در صوتیکه حدودا" 5 (ppm) در خاک زراعی باشد نشان دهنده نیاز خاک زراعی به کود فسفره است که با استفاده از کودهای مورد نیاز می توان آنرا تامین نمود. و اما در صورتیکه میزان فسفره قابل جذب کمتر از 5(ppm) باشد خاک فقیر است ولی اگر بین 5 تا 10(ppm) باشد گیاه زراعی به اعمال تیمار کود فسفره پاسخ مثبت می دهد و اگر چنانچه 5 تا 15(ppm) باشد خاک غنی از فسفر بوده و نیازی به دادن کود فسفره ندارد. حال توجه باید کرد که در خاکهای زراعی کشورمان در کشاورزی رایج بدلیل استفاده بیش از حد مصرف کود فسفره میزان غلظت فسفره قابل دسترس بعضا" بیش از حد مطلوب می باشد(5).  حرکت فسفر درخاک محدود است.

 اثرات سوء زياده روي در مصرف كودهاي شيميايي فسفري

 بازيابي ظاهري كودهاي فسفري توسط گياهان كشت اول معمولا كم است . اين موضوع و نيز عدم تحرك فسفر موجب مي شود تا در خاك هاي زراعي كه كودهاي فسفري بيش از اندازه دريافت مي كنند، اين عنصر در افق سطحي تجمع يابد. مصرف بي رويه كودهاي فسفري باعث تجمع فسفر بيش از حد نياز گياه در محيط ريشه مي‌شود كه مفيد نبوده و علاوه بر اتلاف سرمايه كشاورز ( كه مي توانست در راه هاي بهتري مصرف شود ) موجب بروز خساراتي مي گردد كه ذيلاً به ذكر آن پرداخته مي شود(2).

مسموميت فسفري

 جذب بيش از حد فسفر معدني و بالا رفتن غلظت آن در بافتهاي گياهي باعث بهم زدن تعادل عناصر غذايي در گياه شده ، متابوليسم عناصر در درون گياه را مختل كرده و موجب بروز علائمي مي گردد كه اصطلاحاً مسموميت فسفري ناميده مي شود. اين علائم ممكن است حتي شباهت هايي ظاهري با كمبود فسفر در گياه داشته و سبب گمراهي مشاهده كننده شود (3) .

كاهش عملكرد

 افزايش علل غلظت فسفر در محلول خاك گرچه عملكرد گياهان مختلف را افزايش مي دهد ولي چنانچه اين غلظت از حد معيني تجاوز كند باعث كاهش عملكرد مي شود نادي و همكاران گزارش داده اند كه گر چه پاسخ گونه هاي مختلف شبدر به فسفر در خاكهاي اتيوپي با يكديگر متفاوت است ولي چنانچه مقدار مصرف فسفر از 40 كيلو گرم در هكتار تجاوز كند عملكرد همه گونه هاي رو به كاهش مي رود. همچنين نشان داده شده است كه مصرف فسفر گرچه باعث افزايش عملكرد ذرت علوفه اي ميشود.اما غلظت ازت (و در نتيجه غلظت پروتئين) آن را كاهش مي دهد (3) .

اثر بر عناصر كم مصرف

تأثير منفي فسفر زياد بر بسياري از عناصر كم مصرف متعددي گزارش شده است . از جمله مي توان از تجمع عنصر بر در گياهان نام برد كه اين تجمع حتي ممكن است منجر به مسموميت گياه با بر شود . از طرف ديگر زيادي فسفر در محيط ريشه موجب كاهش جذب مس در گياه مي شود كه ممكن است به علت تأثير منفي فسفر بر فعاليت ميكوريزا باشد. اثر منفي فسفر بر وضعيت آهن در گياه را به غير متحرك شدن آهن در خاك، ممانعت از جذب آهن توسط ريشه و جلوگيري از حركت آهن در گياه را به ساقه و برگ در شرايط زيادي فسفر ربط مي دهند. افزايش غلظت فسفر در محيط ريشه شبدر سفيد و سيب زمين باعث جذب بيش از حد منگنز و در نتيجه سميت گياه با اين عنصر مي شود. در حالي كه همين شرايط موجب كاهش جذب منگنز در برنج مي گردد. كاهش غلظت منگنز در برگ گندم را در نتيجه زيادي فسفر گزارش كرده اند. زيادي فسفر مي تواند موجب ازدياد غلظت موليبدن در گياه شود. گرچه غلظت هاي نسبتاً زياد موليبدن براي اغلب گياهان بي ضرر است ولي چنانچه حيوانات نشخوار كننده از گياهان لگومينه حاوي موليبدن زياد استفاده كنند دچار عارضه اي به نام مسموميت موليبدني مي شوند. موارد شديد اين عارضه ممكن است به مرگ حيوان منجر شود. در خاك هاي قليايي موارد بيشتري از عارضه مسموميت موليبدني ديده مي شود، زيرا تركيبات موليبدن در چنين شرايطي محلو تر هستند. اثر متقابل روي و فسفر در گياه توجه بسياري از پژوهشگران را به خود جلب كرده و گزارش هاي متعددي در دست است كه از ضديت اين دو عنصر در گياه حكايت دارد. نظريه هاي مختلفي در باره مكانيسم كاهش جذب روي ناشي از غلظت زياد فسفر ارائه گرديده است. بر طبق يكي از اين نظريه ها فسفر زياد مانع از حركت روي به طرف ساقه و برگ مي گردد. البته برخي نيز معتقد ند زيادي فسفر مانع جذب روي نشده بلكه متابوليسم آن را در درون گياه مختل مي سازد (3).

فسفر کود

فسفر موجود در کودهای شیمیائی معمولاً بصورت یونهای و می باشد که فرمهای قابل جذب فسفر هستند. اسید فسفریک نیز که از تجزیه مواد آلی خاک حاصل می شود قابل جذب گیاه است، اما بصورت کودشیمیائی مصرف نمی شود. غالباً درصد فسفر کودهای شیمیائی را بصورت درصد اکسید فسفر ذکر می نمایند. قسمت اعظم کود فسفره ای که به خاک داده می شود. بوسیله کلسیم در خاکهای قلیائی و بوسیله آهن و آلومینیم در خاکهای اسیدی تثبیت می گردد. معمولاً تا کود فسفره ای که به خاک داده می شود در سال اول بصورت قابل جذب گیاه باقی می ماند و بخش کمی نیز طی سالهای آینده قابل جذب گیاه می گردد.میزانهای فوق الذکر با روش کوددهی، بافت و ترکیب خاک ، سوابق مصرف کود فسفره در خاک و مقدار کود فسفری که مصرف می شود بستگی دارد. چون میزان محلول بودن و حرکت کود فسفره در خاک بسیار محدود است می بایستی کودهای فسفره را قبل از کاشت به خاک داد و آنها را مستقیماً در ناحیه توسعه ریشه قرار داد. حداکثر میزان محلول فسفر در pH 6 تا 5/6 مشاهده می شود. بنابراین رساندن pH خاک به این حدود می تواند در افزایش محلول بودن و جذب فسفر موثر باشد. تغییر pH خاک در خاکهای اسیدی با اضافه کردن آهک و در خاکهای قلیائی با اضافه کردن گوگرد یا کودهای اسیدی انجام پذیر است. مصرف مقدار زیادی کود حیوانی نیز می تواند در نقصان pH خاک مفید باشد. میزان محلول بودن کودهای فسفره نیز متغیر است. ترتیب محلول کودهای فسفره را می توان بصورت زیر نوشت :با این که اسید فسفریک 54 درصد اکسید فسفر دارد و بسیار محلول می باشد، اما استفاده از این اسید قوی بعنوان کود بدون خطر نیست. امروزه به مصرف کودهای متراکم مانند سوپر فسفات تریپل و فسفاتهای آمونیم تمایل بیشتری نشان داده می شود. فسفاتهای اخیر ناخالصی کمی از نظر عناصر مختلف دارند مثلاً سوپر فسفات تریپل فاقد گوگرد است، اما سوپر فسفات معمولی حدود 12 درصد گوگرد و 18 تا 21 درصد کلسیم دارد. مصرف کودهای ناخالص می تواند نیاز به بعضی عناصر را کاهش دهد.

پاسخ گياهان در برابر كودهاي فسفره

 ريشه ها فسفر محلول خاك را از غلظت هاي خيلي پايين به صورت فعال جذب كرده و در گياه تا غلظت هاي 1000 برابر مقدار جذب شده نگهداري مي كنند (6).

فسفر در گياه متحرك بوده و از اندام هاي پيرتر به اندام هاي جوان تر انتقال مي يابد. برگ هاي جوان با ميوه هاي در حال نمو مي توانند از فسفر ناپايدار بافت هاي پيرتر حتي اگر منبع فسفر در خاك قطع گردد تغذيه نمايند. بسته به منطقه جغرافيايي سطح بحراني فسفر در ذرت بين 25/0 درصد تا 41/0 درصد بوده است (6) علائم قابل رويت كمبود فسفر قدري با نشانه هاي حاصل از كمبود ازت يا گوگرد متفاوت مي باشد. به طوري كه در موقع كمبود، برگ ها به جاي زرد شدن به رنگ سبز تيره تا سبز مايل به آبي در مي آيند و گياهان از رشد باز مي مانند. تعداد ريشه ها و اندازه آنها در اثر كمبود فسفر در نوعي ريگراس كاهش مي يابد. در گياهان مواجه با كمبود فسفر، قند موجود در قاعده ساقه و رگبرگ ها به صورت آنتوسيانين به ويژه در ذرت تجمع مي يابد. به مانند كمبود ازت، برگ هاي پيرتر ابتدا علائم كمبود فسفر را به خاطر انتقال (برگشت) فسفر به بافت هاي جوان نشان مي دهند. (7).

تاثير افزايش فسفات

 اگر چه فسفات هاي محلول كودهاي فسفري كه به خاك افزوده شده اند در مدت چند روز كاملاًً رسوب مي كنند ولي گياهان قادرند مقدار قابل توجهي از فسفر مورد نياز خود را از اين تركيبات تامين كنند. با گذشت زمان قابليت جذب اين فسفات ها كاسته مي شود، علت كاهش قابليت جذب در بعضي موارد بزرگ شدن اندازه كريستال هاي تشكيل شده مي باشد كه در نتيجه سطح فعال ذره كاهش مي يابد. طول مدتي كه در آن فسفر افزوده شده و به صورت قابل جذب باقي مي ماند به طبيعت خاك و شرايطي كه خاك در آن قرار گرفته است بستگي دارد. بطوري كه در بعضي خاك ها كه قدرت تثبيت فوق العاده دارند اين زمان كوتاه و بيش از چند روز نمي باشد در حالي كه در خاك هاي ديگر اين زمان ممكن است چند ماه يا چند سال باشد (1).

 باكتري هاي حل كننده فسفات

 در خاك ميكروارگانيسم هايي وجود دارند كه با توليد متابوليت هاي اوليه و ترشح در خاك قادرند روي كاني هاي معدني و تركيبات آلي فسفاته اثر گذاشته موجب آزادسازي فسفر و حل شدن آن در محلول خاك گردند. همچنين ميكروارگانيسم هاي خاكزي با استفاده از منابع كربنه تركيبات آلي حاوي فسفر، موجب معدني شدن فسفر آلي مي گردند. معمولاًً فرايند معدني شدن به كمك واكنش هاي آنزيمي صورت مي گيرد. معروفترين آنزيم هاي موثر روي اين تركيبات فسفاتازها هستند كه بيشتر به دو صورت فسفاتاز اسيدي و قليايي وجود دارند. فسفري كه از فرآيندهاي فوق آزاد مي گردد به صورت هاي مختلف توسط ميكروارگانيسم هاي ديگر و گياهان مصرف مي گردد (9 و 10).

مهمترين باكتري هاي حل كننده فسفات به دو جنس تيوباسيلوس و سودوموناس تعلق دارند.

الف) جنس باسيلوس: باسيلوس با كتري هاي ميله اي شكل، گرم مثبت توليدكننده اسپور، هوازي و هوازي اختياري و غالباًً كاتالاز مثبت هستند. تنها گونه خطرناك براي انسان B.amthracis مولد سياه زخم است و تعدادي نيز روي حشرات ايجاد بيماري مي كنند مثل:

B.cereus, B.Larvae,  B.thuringiensis, B.sphericus, B.pulvifaciens

ب) جنس سودوموناس: از گروه باكتري هاي ميله اي شكل گرم منفي، هوازي مطلق، اكثراًً متحرك به وسيله يك يا چند تاژك قطبي و بيشتر آنها انواع كموليتو تروف اختياري است. قطر سلول 1-5/0 ميكرون متر است. معمولاًً در محدوده دماي 43-4 درجه سانتيگراد قادر به رشد است. رشد اپتيمم در دماي 30-25 درجه صورت مي گيرد. اين باكتري ها كاتالاز مثبت و اغلب اكسيداز مثبت هستند. از ميان گونه هاي مختلف سودوموناس P.aeroginosa, P.flurescens, P.Putida نقش بسيار مهمي درجذب عناصرغذايي مثل فسفر و بعضي از كاتيون ها دارند. (4)

منابع

1. سالار ديني، ع. 1371 .حاصلخيزي خاك .انتشارات دانشگاه تهران .

2. سمر، م. 1375. بررسي سينتيك آزاد شدن فسفر در برخي از خاكهاي مناطق دماوند و كرج. گزارش نهایی طرح، وزارت كشاورزي، سازمان تات، مؤسسه تحقيقات خاك و آب.

3. شريفي، م. 1380 جداسازي و شناسايي بررسي جنسي باسيلوس حل كننده فسفات. علوم پايه، جهاد دانشگاهی دانشگاه تهران، 96 ص.

4. كياني‌راد، م. 1374. بررسي ميكروارگانيزم‌هاي حل كننده فسفات و تأثير آنها در كاهش مصرف كودهاي فسفره در سويا. پايان نامه كارشناسي ارشد خاك شناسي، دانشكده كشاورزي دانشگاه تهران.

5. کسرایی، پ. 1390. درسنامه اکولوژی تکمیلی گیاهان زراعی مقطع کارشناسی ارشد. دانشکده کشاورزی آزاد اسلامی واحد ورامین.

6. كوچكي، ع. و سرمدنيا، غ. 1376. فيزيولوژي گياهان زراعي. جهاد دانشگاهي دانشگاه مشهد.

7. گروئي، م. 1380. بررسي اثرات آرايش كاشت و تراكم بوته بر عملكرد دانه و علوفه دو رقم ذرت (ktc647 و ksc704). پايان نامه كارشناسي ارشد زراعت. دانشگاه آزاد اسلامي واحد كرج

8. Leggett M., Gleddie S. and Holloway G. 2001. Phosphate-solubilising microorganisms and their use. In Plant nutrient acquisition: New perspectives (Eds N. Ae, J. Arihara, K. Okada and A. Srinivasan), pp. 299-318, Springer-Verlag, Tokyo.

9. Subba Rao, N. S. 1988. Biofertilizers in agriculture. Oxford and IBH Pub. Co., Ltd., India. 208p.

10. Subba Rao, N. S. 1986. Soli Microorganism and plant growth. Oxford and IBH Pub. Co., New Dehli, India. 314p.

شکل های شیمیایی فسفر در خاک

فسفر اغلب محدود كننده ترين عنصر غذايي براي توليد محصول در خاك هاست. چندين عصاره گير براي تعيين فسفر قابل دسترس استفاده شده است به طوري كه اجز اي معدني و آلي فسفر به وسيله آزمون هاي معمول خاك تعيين نشده و روش تفكيك اجزا با استفاده از عصاره گيرهاي مختلف براي كمي كردن شكل‌هاي شيميايي مختلف فسفر پيشنهاد شده است وآگاهي از اين شكل ها مي تواند در ارزيابي و درك فرايندهاي پدوژنيك و بررسي توسعه خاك مهم باشد . مطالعات نشان مي دهد خاك هاي زراعي ايران مقادير زيادي كودهاي فسفاتي را در دهه هاي گذشته دريافت كرده اند كه به تجمع فسفر در اين خاك ها منجر شده است (2). تجمع فسفر در خاك ها، مي‌تواند سبب آلودگي محيط زيست و هم چنين كمبود عناصر غذايي به ويژه روي در گياهان گردد . در ايران بيش از ٦٠ درصد اراضي زير كشت به درجات مختلف آهكي هستند (1). به همين دليل راندمان مصرف كودهاي فسفره در اين اراضي كم بوده و باعث مصرف بيش از اندازه فسفر و صرف هزينه‌هاي اقتصادي بالايي مي شود (2). چنگ و جكسون (3) روشي را ابداع كردند كه طي آن فسفر به چهار شكل اصلي: فسفر پيوند شده با آلومينيوم، فسفر پيوند شده با آهن، فسفر پيوند شده با كلسيم و فسفر با حلاليت كم تقسيم و در اين روش فسفر پيوند شده با آلومينيوم (با عصاره گير فلوريد آمو نيوم عصاره‌گيري مي‌شد . فيف (4) گزارش كرد فسفر پيوند شده با آلومينيوم با اين عصاره‌گير به طور كامل عصاره‌گيري نشده و تركيبي نامحلول به نام فلوريد كلسيم در خاك تشكيل مي‌شود و اين امر باعث شد اين روش منسوخ گردد. روش هاي ديگري نيز براي تعيين اجزاي مختلف فسفر وجود داشته ولي از حساسيت و دقت كافي برخوردار نبودند، جيانگ و جو (5) روشي را براي تعيين اجزاي مختلف فسفر در خاك هاي آهكي پيشنهاد كردند كه طي آن فرض بر اين است اجزاي مختلف فسفر به شكل يك تركيب شيميايي مشخص در خاك وجود دارند و مي توانند با عصاره گيرهاي مختلف عصاره گيري شوند. مطالعات جداسازي اجزاي مختلف فسفر براي به دست آوردن اطلاعاتي درباره وضعيت فسفر قابل دسترس در خاك مفيد است.

منابع

1. سالارديني، ع. ١٣٧٤ . حاصلخيزي خاك. انتشارات دانشگاه تهران.

2. ملكوتي، م . ١٣٧٨ . كشاورزي پايدار و افزايش عملكرد با بهينه سازي مصرف كود در ايران . چاپ دوم ، انتشارات آموزش كشاورزي، سازمان تات، وزارت كشاورزي، كرج، ايران

3. Chang, S. C and M. L. Jackson. 1957. Fractionation of soil phosphorus. Soil Sci., 84: 133-144.

4. Fife, C. V. 1959. An evaluation of ammonium fluoride as a selective extraction for aluminium-bound soil phosphate. I. Preliminary studies on non soil systems. Soil Sci. Soc. Am. J., 87:12-21.

5. Jiang, B and Y. Gu. 1989. A suggested fractionation scheme of inorganic phosphorus in calcareous soils. Fert. Res., 20: 159-165.

 فسفر

در مقايسه با نيتروژن که 79 درصد آتمسفر زمين را تشکيل می دهد، فسفر در نهشته های معدنی يافت می شود و به عنوان منابع طبيعی غيرقابل تجديد محسوب می گردند. نگرانی جهانی در رابطه با انرژی و هزينه های لازم برای استخراج سنگ فسفات و انتقال آن به کارخانه همچنين ساخت کودهای مختلف و حمل آنها به مزارع و مصرف آنها برای محصولات وجود دارد. اين مسئله برای تعداد زيادی از کشورهايی که بدون سنگ فسفات می باشند، بسيار مهم و جدی است. استخراج کانی های فسفردار و پخش کود فسفر دار در اراضی به علت محدود بودن منابع فسفر، پايدار نيست و آينده توليد اين کود با مشکل روبروست.

تفاوت ديگری که بين نيتروژن و فسفر وجود دارد اين می باشد که نيتروژن توسط فرآيند های مختلفی مانند تصعيد آمونياک، آبشويی و نيترات زدايی به آسانی از خاک تلف می شود ولی بخش عمده فسفر در محل مصرف به علت غيرپويايی در نتيجه واکنش با يون های Fe, Ca و Al که در محلول خاک وجود دارند، باقی می ماند. بنابراين کودهای حاوی ترکيبات محلول فسفر پس از پخش در مزرعه بسرعت به شکل کم محلول يا نامحلول در می آيند. فقط 15 تا 20 درصد از کود فسفره مصرفی به صورت قابل جذب گياه در می آيد و جزء کمتری از اين کود جذب گياهان بعدی می شود (اثر باقيمانده). بنابراين مديريت موثر فسفر بويژه در خاکهائی با تثبيت فسفر زياد مانند اولتی سول و اکسی سول های مناطق حاره می تواند بسيار پيچيده باشد.

فسفر خاک

مقدار فسفر خاکها کمتر از مقدار نيتروژن کل يا پتاسيم آنها و حدود يک چهارم تا يک دهم نيتروژن و يک دوازدهم پتاسيم می‌باشد (برادی 1990). مقدار فسفر کل خاک سطحی و تحت الارض ممکن است از چند ميلی گرم درکيلوگرم تا يک گرم در کيلوگرم متغير باشد و نيز بر خلاف نيتروژن که در سطح‌الارض انباشته می شود مقدار فسفر در تحت الارض ممکن است کمتر، مساوی يا بيشتر از مقدار آن در سطح الارض باشد.

فسفر معدنی

فسفر معدنی در خاک به صورت ترکيبات کلسيم، آلومينيم و آهن يافت می شود و فسفات های کلسيم در خاکهای خنثی تا قليايی غالب هستند در حالی که در خاکهای اسيدی فسفات های آهن و آلومينيم غالب می باشند. مقدار بسيار کمی فسفر در محلول خاک وجود دارد که با فاز جامد معدنی درتعادل است. غلظت فسفر در محلول خاک غالباً درحدود 05/0 ميلی گرم در ليتر بوده و بندرت درخاکهای کود نخورده از 3/0 ميلی گرم در ليتر تجاوز می کند. هنگامی که يک کود فسفاته محلول در آب مانند سوپر فسفات يا فسفات آمونيوم به خاک اضافه می شود بلافاصله بعد از انحلال، يونهای فسفات در محلول خاک با يونهای Fe,Ca و Al موجود در محلول واکنش نشان داده و به صورت ترکيبات نامحلول در می آيد و يا جذب سطحی ذرات رس ميگردد. اين فرآيند به تثبيت فسفات معروف است و ترکيبات تشکيل يافته را فرآورده های واکنش فسفات می نامند.

فسفر آلی

مقدار فسفر آلی خاک از چند ميلی گرم تا نيم گرم در کيلوگرم خاک متغير است (20 تا 80 درصد فسفر کل). مقدار فسفر آلی بستگی به عواملی مانند اقليم، پوشش گياهی، بافت خاک، کاربری زمين، مصرف کود، زهکشی، آبياری و غيره دارد. تعدادی از اين عوامل به هم وابسته می باشند. به طور مثال فسفر آلی خاک سطحی جزء کمتری از کل فسفر خاک را در مناطق گرم شامل می شود و اين جزء درمناطق سرد جهان بيشتر است. در مناطق گرم حدود 2/35 درصد و در مناطق سرد 6/48 درصد فسفر به شکل آلی وجود دارد. همچنين مقدار فسفر آلی درخاکهای آلی و پيت، نسبت به خاکهای معدنی بيشتر است. در خاکهای معدنی با بافت سنگين نيز نسبت به خاکهای سبک بافت، فسفر بيشتری به شکل آلی وجود دارد. فسفر آلی تمايل به تجمع در سطح خاک دارد زيرا فسفر آلی بخشی از ماده آلی است. هرچند خاکهای آلی رسوبی نيز موجود هستند که مقدار فسفر آنها در تحت الارض بيش ازخاک سطحی می باشد. در مراحل اوليه شروع فرآيند های خاک سازی قسمت اعظم فسفر موجود در سنگ ها به صورت آپاتيت است که بتدريج توسط فرايند های شيميايی و زيستی به حالت محلول در می آيد.

فسفری که به اين ترتيب واردمحلول می شود، يا دوباره به صورت فسفات های معدنی ثانويه رسوب می کند يا به وسيله ميکروارگانيسم ها وگياهان مصرف می گردد که پس از مرگ آنها و تجزيه و تخريب فسفر قابل استفاده را تشکيل می دهند پس هر چه فرآيند های خاک سازی پيشرفت نمايند، فسفر آلی تجمع می يابد. هرچند در مراحل پيشرفته پروسه خاک سازی وقتی که کليه عناصر بازی و سيليکات خارج شده باشند (اولتی سول ها يا اکسی سول ها) اکسيد و اکسی هيدروکسيد آهن و آلومينيم در خاک غالب ميشوند و فسفات آهن و آلومينيم تشکيل و رسوب می کند. ممکن است رسوب هيدروکسيدهای آهن و آلومينيم روی فسفات آهن و آلومينيم را بپوشاند. خاکهايی که در مراحل پيشرفته هواديدگی قرار دارند، ممکن است مقدار قابل ملاحظه ای از اين فسفات ثانويه و معدنی پوشيده شده داشته باشند. فسفر آلی، در چنين خاکهايی به شدت کاهش می يابد. اولتی سول و اکسی سول هايی که درمناطق حاره جهان يافت می شوند، به دلايل متعددی مقدار ماده آلی کم و ناچيزی دارند که اين دليل کمی فسفر آلی در چنين خاکهايی است، هر چند اگر فسفر اين خاکها زياد هم باشد مقدار فسفر آلی آنها زياد نخواهد بود. سه نوع فسفر آلی، اينوزيتول فسفات (استرفسفات اينوزيتول) C₆H₆(OH)₆، نوکلئيک اسيد و فسفو ليپيد تابحال شناخته شده اند. اين سه فرم ممکن است 50 تا 70 درصد فسفر آلی خاک را شامل شوند.

علائم کمبود فسفر در گياهان

فسفر در گياهان به راحتی پويا بوده و وقتی کمبود آن ايجاد می شود، فسفر موجود در بافت های مسن به بافت های مريستمی و جوان منتقل می شوند. برگهای کوچک با رنگ سبز تيره تر از حالت معمولی، نوارهای قرمز و خشکيدگی نوک برگها نشان دهنده کمبود فسفر می باشند. علائم ديگر در محصولات دانه ريز مانند گندم شامل توقف و کند شدن رشد، پنجه دهی ضعيف و تأخير در رسيدن محصول است.