Upload
eva-glodevic
View
62
Download
6
Embed Size (px)
Citation preview
FOSFOR
Oblici u biljkama Organski (u zrnu i plodu) Neorganski (u vegetativnim delovima)
ORGANSKI P U BILJKAMA:
1. Nukleinske kiseline RNK i DNK (iz tri dela) jedne baze-pirinske, jednog ugljenog hidrata i fosforne kiseline
RNK učestvuje u sintezi belančevina
DNK odgovorna za prenošenje naslednih svojstava – bioloških informacija.
2. Fosfoproteidi – jedinjenja belančevina sa fosfornom kiselinom - ulaze u sastav raznih fermenata
3. Fitin (Ca, Mg, so inozit.hexa fosforne kiseline). Fitin je rezervna materija u biljkama i posebno je zastupljen u semenu i mladim organima (oko 70% P u zrnu je u obliku fitina.
U zrnu pšenice 71% P čini fitin U semenu suncokreta 77% U soji 64% P čini fitin
4. Fosfatidi (fosfolipidi) – složeni estri glicerina, visokih masnih kiselina i fosforne kiseline preko koje je vezan kaolin, kolamin, serin. Fosfatidi obrazuju belančevinaste lipidne tvorevine koje regulišu propustljivost ćelijske membrane.
5. Glikofosfati (estri šećera i fosforne kiseline) imaju važnu funkciju u fotosintezi i disanju i transformaciju ugljenih hidrata.
6. Nukleotidi
Manje zastupljeni ali bitni
AMP adenozinmonofosfat
ADP adenozindifosfat
ATP adenozintrifosfat
MINERALNA JEDINJENJA FOSFORA U BILJKAMA
Zastupljena su manje od organskih i više u vegetativnim od generativnih delova npr: slama 80% P u mineralnom obliku. Od neorganskih jedinjenja P je u K, Na, Ca, Mg-fosfatima, s tim što je najviše u vidu Mg-fosfata.
KOLIČINE P U BILJKAMA
Zavise od biljne vrste, organa biljke i faze razvoja (mnogo više u semenu od slame).
uljane biljke 1-1,6% P2O5 u semenu
leguminoze 1-1,4% P2O5 u semenu
žita 0,6-1% P2O5 u semenu
koren-krtola 0,3-0,5% P2O5 u semenu
Voće 0,10-0,25% P2O5 u semenu
U vegetativnim delovima prilično ujednačen sadržaj P: u slami, kukuruzovini 0,2-0,4%
Udeo P u suvoj materiji opada sa starenjem biljke
Npr. kukuruz:
u fazi 3-5 listova 0,98 % P2O5
10-12 listova 0,76 %
u mlečnoj fazi 0,42 %
u punoj zrelosti 0,27 %
Kod P jako je izražena pojave reutilizacije a to je premeštanje P iz starih listova u mlađe, dok npr. Ca i Fe skoro da se ne kreću kroz sistem biljke
KOLIČINE P U ŽETVAMA
Iznete količine iz zemljišta su one koje se nalaze u zrnu i nadzemnom delu, a odnete su samo one koje se udaljavaju sa parcele.
Oblici fosfora u biljkama: organski i neorganski
IZNOŠENJE P PRINOSIMA (Ogledi na Rimskim Šančevima)
Kultura Prinos t·ha-1 Zrno Vegetativni deo
Σ (ukupno)
Pšenica
Kukuruz
Šećerna repa
Suncokret
Voće (jabuka)
5,0-5,4
8,1-8,4
57,0-59,5
2,7-2,8
40-50
32-34
59-72
37-48
34-38
60-75 (plod)
14-18
33-37
31-52
13-17
/
46-52
92-111
68-100
47-54
60-75
DEJSTVO FOSFORA NA BILJKE
Optimalna (normalna) ishrana: Ubrzava zrenje plodova Povećava prinos Povećava stvaranje ugljenih hidrata Skraćuje vegetaciju (5-10 dana) Smanjuje poleganje Smanjuje nagomilavanje nebelančevinastih N materija Povećava otpornost na sušu Utiče na razviće korenovog sistema Kod leguminoza utiče na povećanje kvržica
Nedovoljna ishrana: Slabo (usporava rast i razviće) zametanje plodova Smanjen razvoj korena Zastoj u obrazovanju plodova List dobija tamno crvenu boju i uvija se, tačkice violetne tamne i
počinje nekroza na rubovima Kod kukuruza kod mladih biljaka violetna boja na glavnom nervu
Prekomerna ishrana: Toksičan u peskovitim zemljištima jer nema vezivanja hemijskog u
peskovitom zemljištu Nastajanje hloroze (Fe), disharmonija u ishrani P i drugih elemenata
(Zn)
FOSFORNA HRANA BILJAKA
P gradi vrlo veliki broj jedinjenja (osim belog i crvenog P koji su otrovi) u zemljištu.
Izvor biljne fosforne hrane je zemljište.
Oblici: Organski (40-50%) Mineralni (50-60%)
Fosforni oblici koji deluju reduktivno kao elementarni fosfor; fosfor vodonik otrovni su za biljke.
Izvori P su otuda samo soli tri kiseline
1. Ortofosforne kiseline H3PO4
2. Pirofosforne kiseline H4P2O7
3. Metafosforne kiseline HPO4
Kiselina 2. i 3. se ne unose u zemljište đubrivima, a da bi se koristile one se hidrolizuju i prelaze u ortofosfornu kiselinu.
Otuda su kao jedini izvor fosfora za ishranu biljaka soli ortofosforne kiseline, koje se u zemljištu nalaze u obliku
primarnih fosfata
Ca(HPO4)2 ↔ Ca2+ + 2 H2PO4-
sekundarnih fosfata
CaHPO4 ↔ Ca2+ + HPO42-
tercijarnih fosfata
Ca3(PO4)2 ↔ 3 Ca2+ + PO43-
Jonizacijom odnosno elektrolitičkom disocijacijom fosfat daju tri vrste jonova:
H2PO4; HPO4 i PO4 koje biljke usvajaju korenom
Prema Nikolovskom i sar. (SSSR)
Zavisnost rastvorlj. i pristupač. P u vodi od pH
pH 5 pH 6 pH 7 pH 8
H2PO4- primarni
HPO42- sekund.
PO43- tercijarni
97,99
1,91
/
83,68
16,72
/
33,90
66,10
/
4,88
95,12
/
Biljke mogu usvajati samo H2PO4- i HPO4
2-.
U černozemu pH u vodi 8 → 95,12 iz H2PO4-
pH=7 33,9% H2PO4 i 66,1% HPO4 → 4,88% H2PO42-
FOSFOR U ZEMLJIŠTU
Najčešći sadržaj P u zemljištu je 0,10-0,20% P. Granica 0,03-0,3%; škriljci 1-2% P; peščari 0,2% P i vulkanske stene 5-10%. Količine P u zemljištu od 900-9000 kg·ha-1. (zavisno 0,03-0,3%).Lokaliteti gde se kroz istoriju nagomilavao P su ratišta, prelazi na rekama, tesnaci – tu je P iz ljudskih kostiju.
P po dubini profila
Najviše ga je u površinskom sloju (zbog biološke akumulacije) gde je koren biljaka i organska materija više akumulirana.
Od oko 170 minerala u prirodi P se u 95% od ukupnih količina nalazi u primarnim fosfatima u apatitu Ca3(PO4)2, CaF, OH, Cl (penta ili deka kalcijum fosfat) Ca10(PO4)6·CaF u fosforitu Ca3(PO4)2.
Pod uticajem vode dolazi do hidrolize i nastaju sekundarna jedinjenja (3 grupe):
1. Organska jedinjenja: fitin, nukleinske kiseline, fosfo-lipidi, glukofosfati, fosfoproteidi.
2. Adsorbovani fosfor
3. Mineralna jedinjenja P: Alkalnim NH4, Na, K, primarni; sekundarni; tercijarni svi rastvorljivi u
vodi Zemnoalkalnim Ca, Mg, primarni; sekundarni; tercijarni rastvorljivi i
delimično nerastvorljivi Seskvi oksidi Al, Fe, neutralna; bazna; neznatno nerastvorljiva
ORGANSKA P JEDINJENJA U ZEMLJIŠTU
To su ista ona P organska jedinjenja koja se nalaze u biljnom tkivu. Iz unetih P-mineralnih đubriva jedan deo odlazi u organska
jedinjenja Iz unetih organskih đubriva Iz žetvenih ostataka Iz izumrlih tela mikroorganizama, korenskih ekskrecija.
Od organskih P jedinjenja jedan deo su nepromenjena P jedinjenja iz biljaka, a drugi deo su sintetizovana P organska jedinjenja u zemljištu.
Priroda organskog P u zemljištu nije dobro proučena još se ne zna šta čini 20-40% P organskog.
Smatra se da je jedan deo fitin nepromenjen a drugi deo sintetišu mikrorganizmi.
Značaj organskog P
Može biti iskorišćen tek posle mineralizacije(enzim fosfataza i mikroorganizmi) u zemljištu koja imaju povoljan režim organske materije.
Odnos C:P u mineralnim zemljištima je 40-50:1 U organskim zemljištima C:P 150-180:1
Mineralizacija organskog P je mikrobiološki proces i zavisi od niza faktora: prisustvo bacillus megaterijum varijetet phosphatikus.
pH kiselo manja mineralizacija, u neutralnoj sredini brža, temperatura viša brža mikrobiološka aktivnost.
od vlažnosti zemljišta od prirode organske materije od aktivnosti enzima fosfataze
Organska P jedinjenja su podložnija promenama od N jedinjenja. Mineralizacija je praćena imobilizacijom.
Imobilizacija je pri ponovnom ugrađivanju P iz jedinjenja koja su se tek mineralizovali i proces se zove reorganizacija P u zemljištu
MINERALNI FOSFATIP U ZEMLJIŠNOM RASTVORU
Normalna obezbeđenost 0,2-0,5 mg P2O5·l-1 zemljišnog rastvora=0,2-0,4 kg P2O5·ha-1
U vrlo bogatom zemljištu ako ima 1 mg P2O5·l-1 = 1 kg P2O5·ha-1
Siromašno zemljište < 0,1 mg P2O5·l-1
Vrlo je teško izolovati zemljišni ratsvor u nepromenjenom stanju
Značaj P iz zemljišnog ratstvora
Biljke sav P usvajaju iz zemljišnog rastvora
Stalna dinamička ravnoteža
PO4 ↔ PO4
zemlj.rastvor čvsta faza
ADSORBOVANI P
Za P nije važna fizičko-hemijska sorpcija (adsorpcija) gde je razmena jona između čvrste i tečne faze u ekvivalentnim količinama
OH
R OH + K3PO4 → R - PO4 + 3 KOH
OHKisela sredina
Ova sorpcija je karakteristična za katjone (K+,Ca2+,NH4+) a ne za
anjone, samo jedan mali deo se adsorbuje fizičko-hemijskom sorpcijom.
Na površini glinenih minerala može biti zamena PO4 jona na kaolinitu
SiO3 PO4
R SiO3 + 2 K3PO4 ↔ R + 3 K2SiO3
SiO3 PO4
Ova sorpcija nema veliki značaj za vezivanje P u zemljištu već HEMOSORPCIJA
1. Adsorbovani PO4 joni ne mogu se isprati u drenažne vode
2. Adsorbovani PO4 joni mogu se desorbovati i uticati na koncentraciju PO4 jona u zemljišnom rastvoru
HEMOSORPCIJA FOSFORA U ZEMLJIŠTU
Pod hemosorpcijom se podrazumeva proces pri kome se joni iz rastvora jedine između sebe ili sa jonima čvrte faze gradeći nerastvorljiva jedinjenja. To je najvažniji i najzastupljeniji proces obrazovanja različitih fosfata.
Faktori koji utiču na hemosorpciju: pH (od pH zavisi koji fosfati će se nagraditi Ca,Fe,Mg) Prisustvo jona u zemljišnom rastvoru i adsorptivnom kompleksu (Ca
2+,Fe2+,Fe3+,Al3+,Na+,K+) Prisustvo hidratisanih oksida Fe i Al (za kisela zemljišta) Prisustvo Ca jedinjenja u zemljištu (krečna i neutralna) Prisustvo CaCO3, Ca(HCO3)2
Prisustvo i karakter minerala gline
Disperznost zemljišnih čestica (ukupna površina čestica) Prisustvo organskih i neorganskih anjona
Kad unesemo jedno P-đubrivo interesuje nas koji će prvo fosfati nastati
Ca(H2PO4)2 + Ca(HCO3)2 ↔ 2 CaHPO4 + 2H2CO3
superfosfat ako je u višku
Ca(H2PO4)2 + 2 Ca(HCO3)2 ↔ 2 Ca3(HPO4)2 + 4H2CO3→MCP↔DCP↔TCP↔HA
Ca10(PO4)6 dekakalcijev fosfat DCP
MCP↔DCPD↔TCP↔OCP↔HA
Sve reakcije teku istovremeno ali različitim intenzitetom
DCP je u zemljištu nestabilan
CaHPO4·2 H2O↔Ca2+ + HPO42- + H2O
precipitat direktno se
izdvaja u rastvor
2CaHPO4 + H2O + CO2 ↔ Ca(H2PO4)2 + CaCO3
7CaHPO4 + H2O + CO2 → 2Ca(H2PO4)2 + Ca5(PO4)3OH
Znači nastaje jedan rastvorljiv i jedan nerastvorljiv
Stepen iskorišćavanja fosfora kreće se u granicama 10-30% a negde samo 7-8% (u crvenicama).
Mineralne kiseline koje učestvuju u procesu mobilizacije fosfora iz nastalih teže rastvorljivih soli potiču iz procesa mineralizacije organskih materija i primenom fiziološki kiselih đubriva, u procesima nitrifikacije i sulfofikacije i dr.
HEMIJSKA ADSORPCIJA FOSFATNOG JONA U ZEMLJIŠTIMA KISELE REAKCIJE
U kiselim zemljištima koja sadrže slobodne jone Al3+ i Fe3+ odvija se proces hemijske adsorpcije pri čemu se rastvaraju teško rastvorljive soli P-kiseline.
Sveže istaložene soli P-kiselina sa Al i Fe biljke mogu delimično da koriste, ali sa starenjem taloga nastupa kristalizacija i soli postaju nerastvorljive.
Proces kristalizacije je naročito intenzivan pri naizmeničnom vlaženju i sušenju zemljišta.
Hemijska adsorpcija se odvija prema sledećim reakcijama:
1. Ca(H2PO4)2+Fe(OH)3→CaHPO4+FePO4+3H2O
3CaHPO4+Fe(OH)3→Ca3(PO4)2+FePO4+3H2O
2. Ca(H2PO4)2+Al(OH)3→AlPO4+CaHPO4+3H2O
3CaHPO4+Al(OH)3→Ca3(PO4)2+AlPO4+3H2O
ili
H
AK)Al3+ + Ca(H2PO4)2→AK) H + CaHPO4+AlPO4
H
Zahvaljujući hemijskoj sorpciji P-jon je slabo pokretan (u gajnjači i černozemu 7-8 cma u podzolu do 4 cm). Zbog male pokretljivosti P-jona, fosforna đubriva treba unositi u blizinu korena, kako bi P-jon bio dostupan biljkama.
1. Najrastvorljiviji su sveže istaloženi koloidi, Fe i Al-fosf. Sa starenjem njihova rastvorljivost opada i oni kristališu.
2. Koloidalni fosfati Al i Fe su dobri izvori P u neutralnim zemljištima dok u kiselim njihova efikasnost opada.
3. Mešoviti fosfati H,Na,K,Al i Fe pokazuju različitu rastvorljivost i pristupačnost
(K,NH4) Fe3H8(PO4)6·H2O mešoviti fosfati u kiselim zemljištima i pored očekivanja nisu dobar izvor za biljke.
Pri kalcifikaciji stvaraju se OH joni i deluju na rastvorljivost povećavajući je na račun razmene sa OH jonima
Al(OH)2H2PO4+OH↔H2PO4+Al(OH)3aluminijumhidroksifosfat
Moguće je do 10% P prevesti u rastvorljiv oblik posle kalcifikacije.
Pravi značaj kalcifikacije je uklanjanje Al3+ jona iz rastvora, a time je manja mogućnost nastajanja jona Al fosfata već Ca-fosfata.
Da li su fosfati Al i Fe rastvorljiviji u kiseloj sredini od Ca jona u pH > 7?
Rastvorljivost fosfora Al i Fe u kiselom zemljištu je znatno manja od rastvorljivosti Ca-fosfata u neutralnom zemljištu.
Rastvorljivost Al i Fe u kiseloj sredini zavisi od: pH stepena kristalizacije od prisustva Fe i Al u zemljišnom rastvoru i adsorptivnom
kompleksu
HEMIJSKA ADSORPCIJA ANJONA
Sa gledišta upotrebe mineralnih đubriva i ishrane biljaka hemijska adsorpcija anjona je trenutno štetan proces, jer dolazi do imobilizacije važnih hranljivih elemenata, naročito fosfatnog jona, ali sa gledišta čuvanja jona od ispiranja je koristan.
1. Hemijska adsorpcija P-jona u zemljištu neutralne i slabo alkalne reakcije
pH > 6,2-7; pH > 7 zavisi od količine Ca2+ jona u zemljišnom rastvoru i adsorptivnom
komleksu i od unete rastvorljive soli fosforne kiseline.
1. Primarni Ca-fosfat podleže reakcijama hemijske adsorpcije, odnosno taloži se prema sledećim reakcijama
Ca(H2PO4)2+Ca(HCO3)2→CaHPO4+2H2CO3
2CaHPO4+Ca(HCO3)2→Ca3(PO4)2+2H2CO3 ili
Sumarno Ca(H2PO4)2+2Ca(HCO3)2→Ca3(PO4)2+4H2CO3
Sinteza teže rastvorljivih fosfata kalcijuma, a pri reakciji sredine blizu neutralnih vrednosti, moguća je u odsustvu CaCO3, a vrši se na račun razmene sa kalcijumom disuznog sloja zemljišnih koloida.
H
AK)Ca + Ca(H2PO4)2→AK) + CaHPO4
H
H
AK)Ca + 2 CaHPO4 → AK) + Ca3(PO4)2
H
3. Teže rastvorljive soli Ca-fosfati podležu procesu mobilizacije pomoću mineralnih kiselina, pri čemu nastaju lakorastvorljive soli
Ca3(PO4)2 + 2 HNO3 → Ca(NO3)2 + 2 CaHPO4
2 CaHPO4 + 2 HNO3 → Ca(NO3)2 + Ca(H2PO4)2 ili
Ca3(PO4)2 + 4 HNO3 → Ca(NO3)2 + Ca(H2PO4)2
Ca3(PO4)2 + 2 HCl → CaCl2 + CaHPO4
2 CaHPO4 + 2 HCl → CaCl2 + Ca(H2PO4)2 ili
Ca3(PO4)2 + 4 HCl → CaCl2 + Ca(H2PO4)2
FAKTORI KOJI DOPRINOSE POVEĆANJU RASTVORLJIVOSTI
1. Promena pH zemljišta naročito ako je jako kiselo, može se izvesti najefikasnije kalcifikacijom – dodavanjem krečnog materijala: CaCO3, CaO, Ca(OH)2.
2. Saturacioni mulj iz šećerana 10-20 t·ha-1, to je veoma skupo, dolazi u obzir samo za ekstremno kisela zemljišta, glavni zadatak je uklanjanje aktivnog Al i stvaranje Ca-fosfata i sprečavanje stvaranja baznih fosfata Fe i Al.
3. Mogu se koristiti fino mlevena đubriva: sirovi fosfati (TCP), kompleksna đubriva sa DCP, Tomasovo brašno.
4. Unošenje organske materije – stajnjaka, žetvenih ostataka što je efikasna mera posebno ako se izvodi kalcifikacijom. Tada nastaju Ca-humati (blagi humus). Ovi Ca-humati stvaraju povoljne uslove za ishranu biljaka na tim zemljištima.
Organske kiseline, huminska, limunska, vinska... Doprinose kompleksiranju Fe i Al i time se smanjuje njihova aktivnost.
Organska materija stvara jedan film oko fosfata i time smanjuje mogućnost fiksacije P od strane Al i Fe.
5. Povećana mikrobiološka aktivnost zemljišta što je posledica prmena pH i primene organske materije. Mikroorganizmi stvaraju u rizosferi povoljne uslove za kontaktnu ishranu.
6. Izbor odgovarajućeg načina primene đubriva npr. Ne treba ih mešati sa celokupnom masom zemljišta da se P ne fiksira.
Umesto toga rastvorljive fosfate primenjivati u redove, trake, kućice. Na taj način se kontaktna površina između P i zemljišta smanjuje. Otuda treba rastvorljive fosfate primenjivati u granulisanoj formi a ne u praškastoj.
7. Redovno đubrenje P-đubrivima.
Postiže se:
a) Manja fiksaciona sposobnost zemljišta (jer se đubri svake godine i zasićuje se P-jonima)
b) Redovnim đubrenjem stvaraju se nove količine koloidalni Fe i Al, čija je površina velika i ratsvorljivost P veća od baznih fosfata.
Takođe, stvaraju se i mešoviti fosfati i seskvi oksidi i drugi katjoni čija je rastvorljivost veća od čistih Fe i Al fosfata, a delom nastaju i Ca-fosfati, naročito u uslovima manje kiselosti zemljišta, kao što je DCP koji su nestabilni i lako oslobađaju P jone za ishranu biljaka.
LAKOPRISTUPAČNI FOSFOR ZA BILJKE
To je onaj deo ukupnih rezervi fosfora koji mogu da usvoje biljke svojim korenovim sistemom a to je: P u zemljišnom rastvoru (tu ga je jako malo), adsorbovani P u adsorptivnom kompleksu, kao i deo P koji se nalazi vezan u raznim P-jedinjenjima kao deo MCP, DCP, deo sveže istaloženog koloidalnog fosfata Al i Fe i neutralni P fosfati.
Pri đubrenju samo azotom, javljaju se nepovoljne promene u rastenju i razviću biljaka, kao posledica fiziološkog poremećaja zbog viška azota i nedostatka fosfora.
Biljke sporo rastu u početnom periodu vegetacije, smanjuje se produktivno bokorenje kod pšenice i do 20% (Sarić, 1993.).
Faze razvića useva zakašnjavaju Biljke su neotporne na nepovoljne uslove sredine Posebno nisku temperaturu (hladno proleće) I sušu, što se odražava na kvalitet i visinu prinosa.
Na zemljištima manje plodnosti efekat izostavljanja P-đubriva ispoljava se ranije (brže), posebno kod kultura koje su osetljive na nedostatak fosfora.Pri povoljnoj ishrani fosforom
Ubrzano je zrenje Povećava se prinos Povećava se stvaranje ugljenih hidrata Skraćuje se vegetacija Smanjuje se poleganje Smanjuje se nagomilavanje nebelančevinastih materija Povećava se otpornost na sušu Bolje je razviće korenovog sistema Kod leguminoza utiče na povećanje kvržica
HEMOSORPCIJA U KISELIM ZEMLJIŠTIMA pH < 6
1. Glavni uticaj u kiselim zemljištima imaju aktivni joni Al, Fe, Mn koji se nalaze u zemljišnom rastvoru ili adsorptivnom kompleksu
2. Hidratisani oksidi Al i Fe
3. Sorpcija pomoću gline
Al3+ + H2PO4- + H2O ↔ Al(OH)2H2PO4 + 2 H
aluminijumhidroksifosfat
Hidratisani oksidi Fe3+ sorbiraju fosfate u dijapazonu pH = 3-7 dok kada je pH > 7 sposobnost vezivanja fosfata jako opada
4 5 6 7 8 9
Fe-fosfati
Al-fosfati
Ca-fosfati
%P
u a
ktiv
nim
fosf
atim
a
Hidratisani oksidi Al3+ sorbiraju fosfate u dijapazonu pH = 3-7 i preko 7-9 s tim što sposobnost sorpcije opada
Al(OH)3 + Ca(H2PO4)2 ↔ AlPO4 + CaHPO4 malo rastvorljiv prvi reakcioni produkt
u svim sredinama
AlPO4 ↔ Al2(OH)3PO4 ↔ Al4(OH)3PO4 ↔ Al6(OH)3PO4
malo rastvorljiv još više nerastvorljiv više nerastvoljiv najviše nerastvorljiv
Osobine seskvi oksida
Najvažniji je odnos između mola metala i mola fosfor jona
Najpristupačnije su kisele forme koje brzo prelaze u bazne
Kisele forme i njihova rastvorljivost
0,107 g P2O5·l-1
Bazne forme i njihova rastvorljivost
0,061 g P2O5·l-1