Soil Fertility & Plant Nutrition E. Katsalirou Spring 2015 Εδάφη Εδαφικός Φώσφορος
Θρεπτικά μεγάλης σπουδαιότητας Οι κύκλοι τους αλληλεπιδρούν Ορολογία- Ορισμοί Για τα λιπάσματα η περιεκτικότητα Ρ εκφράζεται ως ισοδύναμηποσότηταρ 2 Ο 5 Ρ 2 Ο 5 = Ρx2,29 Ρ= Ρ 2 Ο 5 x0,44 ΑΒ Ρ = 31 g/mol AB O2 = 16 g/mol
Φώσφορος(Ρ) Μακροθρεπτικό(κύριο θρεπτικό στοιχείο μαζί με τανκαικ) ΗποσότηταΡ 2 Ο 5 πουαπομακρύνεταιμετησυγκομιδή του καρπού είναι μεγαλύτερη όλων των άλλων θρεπτικών(πληννκαικ) Πολλά εδάφη απαιτούν Ρ-ική λίπανση για ικανοποιητικές αποδόσεις ΠρόσληψηΡαπόταφυτά Μονοσθενές ορθοφωσφορικό ανιόνη 2 ΡΟ 4- (ph<7,0) Δισθενές ορθοφωσφορικό ανιόνηρο 4 2- (ph>8,0) ΤοεδαφικόpH καθορίζειτον τύποτουιόντοςπουθα κυριαρχεί βρίσκονται σε ίσες συγκεντρώσειςσεουδέτεροph (ph=7,0)
O Φώσφορος στα φυτά Λειτουργίες Συστατικό του ATP(αποθήκευση και μεταφορά ενέργειας) αναπνοή και φωτοσύνθεση Κυτταρική διαίρεση και πολλαπλασιασμό Επιδράσεις στην ανάπτυξη των φυτών Πρωίμιση ανάπτυξης και σπαργή Άνθιση και καρπόδεση Ανάπτυξη πλούσιου ριζικού συστήματος Ενίσχυση αντοχής σε ξηρασία και χαμηλές θερμοκρασίες Επίσπευση ωρίμανσης Ευκίνητο στο φυτό
Συμπτώματα έλλειψης(τροφοπενίας) Ρ Συμπτώματα έλλειψης(τροφοπενίας) Ρ
και άλλα αίτια μπορεί να προκαλούν ιώδεις χρωματισμούς στα φυτά Ηλιόλουστες ημέρες- κρύες νύχτεςψυχράεδάφη υψηλές[ρ] Παρεμπόδιση ροής σακχάρων από το υπέργειο προς το υπόγειο μέρος του φυτού Επιβράδυνση ανάπτυξης ριζών Κακήστράγγιση ψυχρό έδαφος Ζημιά από ζιζανιοκτόνο Συμπίεση Υβρίδια Σύνδρομο αγρανάπαυσης Σπασμένο φύλλο Συμπτώματα έλλειψης(τροφοπενίας) Ρ
Συμπτώματα έλλειψης(τροφοπενίας) Ρ Επίδραση εφαρμογής Ρ στην παραγωγή σίτου Contro l + P 2 O 5 + P 2 O 5 Contro l
Επίδραση εφαρμογής Ρ στην παραγωγή σίτου Έλλειψη Ρ: Επίδραση στο ριζικό σύστημα σίτου
Επίδραση Ρ στη μηδική Πιο γρήγορο ξεκίνημα αναβλάστησης Αύξηση ρυθμού επιμήκυνσης βλαστού Ενίσχυση ανάπτυξης ριζικού συστήματος Έλλειψη λιγότερα φυτά/στρ. Ταβραδέως αναπτυσσόμενα φυτά πεθαίνουν λόγω μη αντοχής στον ανταγωνισμό γειτονικών τους φυτών. ΑπομάκρυνσηΡκαιΚαπότις καλλιέργειες
O Φώσφορος στο έδαφος Ταεδάφηπεριέχουν340-2250 kg /ha ολικούρ ΤομεγαλύτερομέροςτουεδαφικούΡδενείναι διαθέσιμο στα φυτά Τα φωσφορικά ιόντα αντιδρούν με πολλές χημικές ενώσεις του εδάφους και σχηματίζουν δυσδιάλυτες ενώσεις Τα φωσφορικά ανιόντα συμπεριφέρονται διαφορετικά από τα νιτρικά και τα θειικά ανιόντα στο εδαφικό περιβάλλον O κύκλοςτουρστοέδαφος
Τα φωσφορικά ιόντα στο έδαφος Υπάρχουν στα ανόργανα και στα οργανικά συστατικά του εδάφους 25-50% του εδαφικού Ρ βρίσκεται στην οργανική ουσία Η αποσύνθεση της οργανικής ουσίας επηρεάζει την διαθεσιμότητα του Ρ στο έδαφος Το σύνολο ανόργανου και οργανικού Ρ συνιστούν τα αποθέματα Ρ, που αναπληρώνουν σε αφομοιώσιμη μορφή το Ρ που απομακρύνεται Τα Ρ-ικά λιπάσματα συνήθως μετατρέπονται σε δυσδιάλυτες μορφές(δεσμεύονται) Στο έδαφος διαμορφώνεται σύστημα χημικής ισορροπίας πουεπιτρέπειτορναμετατρέπεταιαπόμιαμορφήσεάλλη Σχετική μετακίνηση των θρεπτικών στο έδαφος
Ο Ρ του εδαφικού διαλύματος Φυτικά υπολείμματα& κοπριά Χημικά λιπάσματα Ανόργανα ορυκτά Ρεδαφικού διαλύματος (διαθέσιμος Ρ) Διάβρωση, Απορροή& Έκπλυση Οργανική Ουσία εδάφους Μικροοργανισμοί & Έντομα Απομάκρυνση με καλλιέργεια Σημαντικότητα μηχανισμών εφοδιασμού των φυτών σε μακροστοιχεία από το εδάφους * * 150 bu/a corn crop Barber, 1995
Ισορροπία Ρ στερεής φάσης& διαθέσιμου για τα φυτά Ρ στο εδαφικό διάλυμα Τα φυτά λαμβάνουν Ρ από το εδαφικό νερό(εδαφικό διάλυμα) Τρειςμορφές: H 2 PO 4-, HPO 4 2- καιρο 4 3- Ρστερεής φάσης Διαλυτός Ρ (εδαφικόδιάλυμα) Ριζικό τριχίδιο < 0,1 ppmρστοεδαφικό διάλυμα x 10 3 ppm εντός της ρίζας Επίδραση Θερμοκρασίας στην πρόσληψη Ρ ΠοσότηταΡ 2 Ο 5 Απόδοση(g/pot) P (%) 24 o C 13 o C 24 o C 13 o C Χαμηλή 3,7 1,2 0,28 0,13 Υψηλή 5,6 2,7 0,34 0,35 Καλαµπόκι, Ellis, KSU Μείωσηθερμοκρασίαςεδάφουςαπό21 σε14 ο Cπροκάλεσε: 5-πλάσια μείωση της ανάπτυξης των ριζών του καλαμποκιού 4-πλάσια μείωση της πρόσληψης Ρ από τη ρίζα Mackay & Barber, 1984
O φώσφορος(ρ) στο έδαφος ΑνάκτησητουΡτωνλιπασμάτωναπότοέδαφοςείναι χαμηλή: 10-30% του Ρ που εφαρμόστηκε ΓιαεδάφητωνοποίωνηανάλυσηέδειξεχαμηλόΡ, περισσότερος Ρ χρειάζεται να προστεθεί από αυτόν που απορροφήθηκε από την καλλιέργεια Ο Ρ είναι δυσκίνητος στο εδαφικό περιβάλλον Soil Fertility & Plant Nutrition E. Katsalirou Spring 2015
Εδάφη Εδαφικός Φώσφορος O κύκλοςτουρστοέδαφος
ΑπώλειεςΡαπότοέδαφος Απομάκρυνση με τη συγκομιδή Ποικίλει με το είδος καλλιέργειας και την απόδοση Έκπλυση Οι απώλειες λόγω έκπλυσης είναι πολύ μικρές(συνήθως <0,5kg/acre Διάβρωση Σημαντικές απώλειες μεταφορά ακόμη και πολύ μικρών ποσοτήτων στις λίμνες μπορεί να σημαίνει > ανάπτυξη σε άλγη και ζιζάνια Ρ σημαντικός ρυπαντής για τα επιφανειακά νερά Μεταφορά Ρ στα επιφανειακά νερά Επιφάνεια εδάφους Απορροή ιαλυµένος Ρ Τεµαχίδια εδάφους µε προσροφηµένο Ρ ~ ½-1 inch ζώνη ανάµιξης εδάφους-νερού
Παράγοντες που επηρεάζουν τη διαθεσιμότητα Ρ Οι περισσότερες καλλιέργειες χρησιμοποιούν <30% του Ρ που εφαρμόζεται με τη λίπανση: Τύπος αργίλου Ποσότητα αργίλου(μηχανική σύσταση) Χρόνος& μέθοδος εφαρμογής λίπανσης Αερισμός Συμπίεση Υγρασία Θερμοκρασία Αρχική συγκέντρωση και μορφές Ρ στο έδαφος Άλλα θρεπτικά Εδαφικό ph Είδος καλλιέργειας Αντίδραση καλλιέργειας στη λίπανση Ρ
Τρόποιεφαρμογήςλιπάσματος: Α. Ομοιόμορφη διασπορά (στα πεταχτά) Τρόποιεφαρμογήςλιπάσματος: Α. Ομοιόμορφη Πλεονεκτήματα Υψηλές δόσεις εφαρμογής δεν βλάπτουν τα σπορόφυτα Κατάλληλη για εφαρμογή στην επιφάνεια Μπορεί να εφαρμοστεί και εκτός εποχής Μειονεκτήματα Πιο γρήγορος ρυθμός δέσμευσης Μεγαλύτερες ποσότητες δέσμευσης
Τρόποιεφαρμογήςλιπάσματος: Β. Εντοπισμένη(κοντά στο σπόρο) Τρόποιεφαρμογήςλιπάσματος: Β. Εντοπισμένη Πλεονεκτήματα Πιο αποτελεσματικό σε χαμηλότερες δόσεις εφαρμογής Προτιμάται από τους μη ιδιοκτήτες γης Η τοποθέτηση κοντά στο σπόρο εξασφαλίζει γρήγορη διαθεσιμότητα Μπορεί να εφαρμοστεί σε συνδυασμό με αμμωνία (λιγότερη εργασία) Μειονεκτήματα Χρονοβόρος τρόπος εφαρμογής Δυσκολία εφαρμογής μεγάλων ποσοτήτων
Τρόποιεφαρμογήςλιπάσματος: Αντίδραση της καλλιέργειας Τρόποι καλλιέργειας Α. Συμβατικός + Περιορισμένη κάλυψη από φυτικά υπολείμματα + Γρήγορη θέρμανση και ξήρανση εδάφους + Επιτρέπει πρώιμη σπορά + Εξασφαλίζει ικανοποιητική πρώιμη ανάπτυξη Δεν διατηρείται η εδαφική υγρασία ΜεγάλοςκίνδυνοςαπωλειώνσεΡλόγωδιάβρωσηςήμε απορροή
Τρόποι καλλιέργειας Β. Ακαλλιέργεια(no-till) + Σχεδόν πλήρης κάλυψη από φυτικά υπολείμματα + Η κάλυψη σκιάζει και προστατεύει το έδαφος + Ιδανικό σύστημα για διατήρηση εδαφικής υγρασίας + Ελαχιστοποίηση διάβρωσης και μετακίνησης Ρ σε επιφανειακά νερά Αργή θέρμανση& ξήρανση του εδάφους Καθυστέρηση σποράς λόγω υγρού εδάφους Καθυστέρηση έναρξης καλλιεργητικής περιόδου Καλύτερη ανταπόκριση στην εφαρμογή βασικής λίπανσης Τρόποι καλλιέργειας Γ. Καλλιέργεια σε ζώνες(strip-till) + Η διατάραξη του εδάφους περιορίζεται σε στενές ζώνες + Σποροκλίνη θερμαίνεται και ξηραίνεται και θερμαίνεται πιο γρήγορασεσχέσημετοno-till + Εδαφοκάλυψη με τα υπολείμματα ελαχιστοποιεί τη διάβρωση και μετακίνησης Ρ + Εδαφική υγρασία διατηρείται μεταξύ των γραμμών Πιθανές απώλειες στο φύτρωμα των σπόρων Αμφιβολία για την ανάγκη εφαρμογής βασικής λίπανσης
Τα πρώτα στάδια καλλιεργητικής περιόδου Θερμοκρασία Εδάφους στο βάθος σποράς
Επίδραση της Θερμοκρασία Εδάφους στο φύτρωμα& τηνπρόσληψηρ Μείωσηθερμοκρασίαςεδάφουςαπό21 σε14 ο C προκάλεσε: Μειώθηκε 5-φορές η ανάπτυξη των ριζών καλαμποκιού Μειώθηκε 4-φορές η πρόσληψη Ρ από τις ρίζες καλαμποκιού Διαθεσιμότητα Ρ στα Ρ-ικά λιπάσματα ΔιαθέσιμογιαταφυτάΡ 2 Ο 5 = ΥδατοδιαλυτόςΡ& Διαλυτόςστο διάλυμα κιτρικού αμμωνίου Ρ Υδατοδιαλυτός Ρ: η ποσότητα Ρ που εύκολα διαλύεται στο νερό Διαλυτός σε κιτρικό αμμώνιο Ρ: Η ποσότητα Ρ που είναι εύκολα εκχυλίσιμη με διάλυμα κιτρικού αμμωνίου Διαθέσιμος Ρ: το σύνολο υδατοδιαλυτού και διαλυτού σε κιτρικό αμμώνιο Ρ(σύμφωνα με το νόμο αντιστοιχεί στο διαθέσιμο Ρ του λιπάσματος) Το λίπασμα μπορεί να περιέχει περισσότερο Ρ από το διαθέσιμο τον οποίο υποχρεούνται να αναγράφει Η αγρονομική συμπεριφορά του λιπάσματος πρέπει να εκτιμάται με βάση τον διαθέσιμο για το φυτό Ρ όπως αυτός προσδιορίζεται από την εδαφική ανάλυση
Διαλυτότητα και διαθεσιμότητα Ρ στα κοινά φωσφορικά λιπάσματα ** ** *Προσεγγιστικέςτιμές, **ΜΑΡ& DAP: Monoammonium & Diammonium Phosphate Βιομηχανία παραγωγής φωσφορικών λιπασμάτων
Φωσφορικά πετρώματα Ηπρώτηύληγιαόλαταφωσφορικάλιπάσματα (εκτόςτωνοργανικών) Απατίτης: Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH, F, Cl) Φωσφορικόασβέστιο Αδιάλυτο 31-36% ολικόρ 2 Ο 5 Μόνο3% διαθέσιμορ 2 Ο 5 Άμεσηχρήση Χρήσησεόξιναεδάφη(pH < 6,0) Φωσφορικόοξύ(Η 3 ΡΟ 4 ) Υγρή διαδικασία Απατίτης(Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH, F, Cl)+ Η 2 SΟ 4 Η 3 ΡΟ 4 + CaSO 4 Ηαρχικήσυγκέντρωση37-44% Ρ 2 Ο 5 συμπυκνώνεταιστο54-56% Ρ 2 Ο 5 Λόγω προσμίξεων μπορεί να έχει πρασινωπό ή μαύρο(παρουσία C) χρώμα Ξηρή διαδικασία ΚαύσηστοιχειακούΡπαρουσίααέραγιαπαραγωγήαέριουΡ 2 Ο 5 τοοποίο στη συνέχεια προσροφάται σε νερό Χωρίςπροσμίξεις, συνεπώςτοπαραγόμενοη 3 ΡΟ 4 είναιδιαυγές Παρόμοια συγκέντρωση με αυτό που παράγεται από το φωσφορικό πέτρωμα Η διαδικασία αυτή για παραγωγή υγρών φωσφορικών λιπασμάτων έχει αυξημένο κόστος το οποίο δεν αποτελεί αγρονομικό πλεονέκτημα για τη χρήση τους
Τριπλό υπερφωσφορικό(tsp) 0-45-0 [Ca(H 2 PO 4 ) 2 φωσφορικόμονασβέστιο] Παράγεταιαπό: Απατίτης+ φωσφορικόοξύca(h 2 PO 4 ) 2 + CaSO 4 (φωσφογύψος) Ως 1970: κύρια μέθοδος παρασκευής Ρ-ικού λιπάσματος στις ΗΠΑ Μειονεκτήματα ΠιοακριβόαπόταΜΑΡκαι DAP Η διαθεσιμότητά του στην αγορά εξακολουθεί να μειώνεται Προβλήματα συμβατότητας εφαρμογής με ουρία Φωσφορικό μοναμμώνιο(μαp) Αντίδραση ενός μορίου αμμωνίας& εός μορίου φωσφορικού οξέος Διάφοροι τύποι: 11-52-0, 10-50-0, 11-53-0, κλπ. Γίνονται σημαντικές προσπάθειες για απαλλαγή από τις προσμίξεις του φωσφορικού πετρώματος Έχει ικανοποιητικά χαρακτηριστικά όσον αφορά τους χειρισμούς και την αποθήκευσή του Αγρονομικά ισοδύναμο με το DAP
Φωσφορικό διαμμώνιο(dαp) Αντίδραση δύο μορίων αμμωνίας με ένα μόριο φωσφορικού οξέος Οτύποςτουείναι: 18-46-0 Εμπορικά: Το πιο κοινό σκεύασμα φωσφορικού λιπάσματος παγκοσμίως Πλεονεκτήματα Ικανοποιητική συμπεριφορά στο χειρισμό και την αποθήκευση Υψηλή καθαρότητα Η παρασκευή του απαιτεί σχετικά καθαρό φωσφορικό οξύ DAP και ΜΑΡ είναι αγρονομικά συγκρίσιμα Πολυφωσφορικά Τα ορθοφωσφορικά αποτελούνται από απλά φωσφορικά ΜΑΡ, TSP, DAP Τα πολυφωσφορικά συνίστανται από σειρά δύο ή περισσοτέρων μορίων ορθοφωσφορικών με ταυτόχρονη απώλεια νερού 10-34-0, 11-37-0, 7-21-7 κλπ.
Πολυφωσφορικά (π.χ. πολυφωσφορικό αμμώνιο(αρρ) Πλεονεκτήματα Μεγαλύτερη καθαρότητα Αυξημένη διάρκεια ζωής στο ράφι λόγω διαλυτοποίησης των προσμίξεων Λόγω των προσμίξεων μπορεί να περιέχουν και μικροθρεπτικά στο διάλυμά τους Μειονεκτήματα Υπό συνθήκες αυξημένης Θ και παρατεταμένου χρόνου αποθήκευσης πιθανή δημιουργία ανεπιθύμητων ενώσεων λόγω των προσμίξεων Από αγρονομικής απόψεως ισοδύναμα με τα ορθοφωσφορικά καθώς σε αυτά μετατρέπονται μετά την εφαρμογή τους στο έδαφος Οι μεγαλύτερες ποσότητες Ρ απορροφώνται ως ορθο- Επίδραση τύπου Ρ-ικού λιπάσματος στην απόδοση σίτου
Διαθεσιμότητα Ρ στις στερεές και τις υγρές μορφές λιπασμάτων Υγρά και στερεά προϊόντα είναι αγρονομικά ισοδύναμα Ταφωσφορικάσταυγράλιπάσματαείναι100% υδατοδιαλυτά ενώ στα στερεά το 85-95% των φωσφορικών τους είναι διαλυτό(ωστόσο το σύνολο των φωσφορικών στα στερεά είναι διαθέσιμο) Η εφαρμογή υγρών λιπασμάτων στο έδαφος δεν τα καθιστά περισσότερο διαθέσιμα από τα στερεά Υγρά φωσφορικά λιπάσματα Πλεονεκτήματα Λιγότερα εργατικά και χρόνο εφαρμογής Εύκολη διαχείριση και εφαρμογή Λιγότερες στάσεις για ανεφοδιασμό λιπασματοδιανομέα Ομοιομορφία εφαρμογής Μειονεκτήματα Μικρότερη περιεκτικότητα Ρ σε σχέση με τα στερεά Ηαποθήκευσήτουςαπαιτείειδικήδιαχείρισησεσχέσημετα στερεά λιπάσματα
Διαχείριση φωσφόρου με τη λίπανση Εντοπισμένη βασική λίπανση Ρ είναι πιο αποτελεσματική κατά το έτος εφαρμογής Μικρές δόσεις εφαρμογής σημαίνουν χαμηλές τιμές εδαφικού Ρ(εδαφική ανάλυση) ιδιαίτερα αν αυτές είναι μικρότερες από τις ποσότητες που αφαιρεί η καλλιέργεια Συνίσταται συνδυασμός εντοπισμένης και ομοιόμορφης εφαρμογής Ρ-ικής λίπανσης μέσω της αμιψεισποράς Χρήση επιπλέον βασικής λίπανσης όπου κρίνεται απαραίτητο Η επιλογή του τύπου λιπάσματος είναι θέμα προτίμησης και διαθέσιμου εξοπλισμού όχι αγρονομικοί λόγοι