Fosforul in sol

Fosforul in sol

Fosforul se gaseste in celulele plantelor si animalelor si are un rol esential in captarea energiei solare si utilizarea ei in procesele de crestere si reproducere. In plante, fosforul intra in compozitia fosfoprotidelor si fosfolipidelor, fiind implicat prin intermediul ATP (adenozintrifosfataza) in transferul de energie si in procesul de respiratie. Este parte a acidului ribonucleic (ARN) si dezoxyribonucleic (ADN). Fara o aprovizionare adecvata cu fosfor, cresterea plantelor este incetinita, este intarziata maturarea lor, iar recoltele sunt scazute.

In soluri, fosforul se gaseste sub forma minerala si organica. Fiecare forma este formata dintr-o insiruire de mai multi compusi, intre care exista un echilibru, incepand cu cei solubili (din care fosforul este usor accesibil plantelor) si terminand cu cei insolubili - mineralele ( din care fosforul este inaccesibil plantelor).

1.Fosforul in sol

Sursa principala de fosfor din sol o constituie rocile pe care acesta s-a format. Continutul solului in fosfor variaza in functie de natura mineralogica a materialului parental. Continutul de fosfor total, din stratul arabil, al solurilor din Romania are valori cuprinse intre 0,023-0,093% P (Vintila, 1984), crescand dinspre luvisoluri spre cernoziomuri.

Desi rezervele in fosfor ale solului sunt imense, iar nevoile anuale ale plantelor nu prea ridicate (20-50 kg P₂O₅/ha), de multe ori se remarca insuficienta acestui element in nutritie. Din totalul fosforului din sol, cca 1% este valorificat de catre plante in cursul perioadei de vegetatie (Lixandru, 1990).

Compusii fosforului din sol sunt de natura organica, 30-50% din fosforul total, si de natura minerala, 50-70% din P_total.

Sub forma de compusi organici, fosforul se afla in cea mai mare parte in humus, in materia organica nedescompusa sau pe cale de descompunere, si in diversi produsi rezultati in urma activitatii microorganismelor din sol. Continutul de fosfor din humus variaza cu tipul de sol, fiind de aproximativ 0,17-1,09 % P. Fosforul legat de materia organica este o rezerva momentan indisponibila, dar progresiv eliberabila. El poate servi nutritiei plantelor pe masura mineralizarii materiei organice. Fosforul legat de humus, prin mecanisme de adsorbtie, este usor mobilizabil, participand la aprovizionarea solului, prin procese de schimb de anioni.

P_anorganic se gaseste precipitat sub forma de fosfat simplu de Ca, Fe si Al, fosfati complecsi, ioni liberi in solutia solului sau in stare adsorbita.

Fosfatii complecsi de calciu - apatitele ( hidroxilapatita, flourapatita, clorapatita), fosfatul tricalcic , fosfatii de fier si aluminiu cu un grad inaintat de cristalizare, sunt formele insolubile sau greu solubile ale fosforului, inaccesibile sau greu accesibile plantelor, reprezentand asa numitul P nelabil .

Ionii fosfat adsorbiti la suprafata mineralelor argiloase sau a hidroxizilor de fier si aluminiu, care pot fi trecuti din nou in solutie reprezinta P mobil sau P labil . El constituie principala rezerva din care se inlocuieste P din solutia solului consumat de catre plante. In practica agrochimica, aceasta fractiune a fosforului se determina prin extragere cu o solutie de acetat lactat de amoniu (metoda AL), fiind notat cu P_AL. In functie de valorile P_AL se poate aprecia aprovizionarea solului cu fosfor (tabelul 2.5.).

Tabelul 2.5.

Interpretarea continutului de fosfor mobil din sol, determinat prin metoda AL (Borlan , 1983)

P solubil este reprezentat de ionii ortofosfat primar H₂PO₄^- si ortofosfat secundar HPO₄², cele doua forme putand fi adsorbite direct de catre plante. Concentratia celor doua specii de ioni depinde de pH-ul solului. La valori ale pH-ului< 7 predomina ionul H₂PO₄^-, iar la pH>7 predomina ionul HPO₄^2-. Concentratia totala a celor doi ioni in solutia solului scade insa semnificativ cu cresterea pH-ului la valori peste 7,5 si cu scaderea sub 5,5, fiind maxima intre 6,3-6,5. Se cunosc putine despre compusii organici ai fosforului dizolvati in solutia solului, dar se considera ca acesti compusi prin hidroliza microbiana sunt transformati rapid in ioni ortofosfat (Stevenson , 1986). Concentratia fosforului in solutia solului variaza intre 0,01mg P/L in solurile nefertile, la 1 mgP/L in solurile cu fertilitate medie, ajungand la 7-8 mgP/L in solurile recent fertilizate cu ingrasaminte minerale sau organice. Cantitatea de P din solutia solului reprezinta mai putin de 1% din P total din sol, ceea ce inseamna < 1kgP/ha (Pierzynski, 1991). Ca urmare, pentru a satisface nevoile plantelor in acest element, este necesara aprovizionarea continua a solutiei solului cu P provenit din forma labila, nelabila si organica.

2. Retinerea si fixarea fosfatilor in sol

Toate solurile au capacitate de a retine fosforul, exceptie facand cele nisipoase. Solurile acide si cele cu capacitate mare de adsorbtie vor fixa mai puternic ionii fosfat.

Solurile alcaline contin CaCO₃ liber, care exercita o actiune dominanta asupra retinerii ionilor fosfat, retinerea fiind favorizata si de cresterea pH-ului. La valori mari ale pH-ului, activitatea ionilor Ca²⁺ este ridicata, ceea ce favorizeaza retinerea ionilor fosfat, prin transformarea fosfatului dicalcic CaHPO₄ in fosfat tricalcic Ca₃(PO₄)₂. Retinerea fosfatilor in solurile calcaroase este influentata de trei factori: activitatea ionilor Ca²⁺, prezenta si marimea particulelor de CaCO₃ liber, si cantitatea de argila. Cu cat cantitatea ionilor Ca²⁺ este mai mare, cu atat creste mai mult probabilitatea fixarii ionilor ortofosfat.

Reactiile de schimb care duc spre insolubilizarea fosfatilor usor solubili , in solurile alcaline, sunt :

+ Ca(H₂PO₄)₂ + 2CaHPO₄

fosfat primar de calciu fosfat secundar de calciu

+ 2 CaHPO₄ → + Ca₃(PO₄)₂↓

fosfat tricalcic

In cazul prezentei CaCO₃ liber, insolubilizarea fosfatilor are loc conform reactiilor:

Ca(H₂PO₄)₂ + CaCO₃+ H₂O 2CaHPO₄ .2H₂O + CO₂+ H₂O

4CaHPO₄ → Ca₄H(PO₄)₃ + H₃PO₄

5 Ca₄H(PO₄)₃ → 2Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ ↓ + 3H₃PO₄

hidroxilapatita

In solurile acide, fosforul este retinut prin adsorbtie in forme greu schimbabile prin intermediul hidroxizilor de fier si aluminiu. Se formeaza fosfati bazici de Fe si Al, din care anionii H₂PO₄^- se mobilizeaza cu atat mai greu, cu cat solul este mai acid.

Fe(OH)₃ + H₂PO₄^- → Fe(OH)₂H₂PO₄ + HO^-

Al(OH)₃ + H₂PO₄^- → Al(OH)₂H₂PO₄ + HO^-

Pe aceasta cale se retine mare parte din fosforul adaugat ca ingrasaminte pe solurile cu reactie acida. Daca reactia solului se corecteaza prin amendare si pH-ul devine aproape neutru, ionii fosforici retinuti puternic de Fe(OH)₃ si Al(OH)₃ sunt pusi mai usor in libertate.

Factorii care influenteaza retinerea fosforului in soluri sunt urmatorii:

pH-ul solului : influenteaza trecerea fosforului in forme accesibile plantelor. In solurile acide, compusii formati in urma reactiei dintre ingrasamintele fosforice aplicate cu Al(OH)₃ si Fe(OH)₃ fie precipita, fie sunt adsorbiti de particulele de argila, devenind astfel inaccesibili plantelor. Accesibilitatea maxima a plantelor pentru fosfor este la pH= 5,5-7,0.

textura si structura solului: solurile bogate in argila retin cantitati ridicate de fosfor, in functie de tipul de argila (montmorillonitul fixeaza mai mult fosfor). Structura solului influenteaza indirect accesibilitatea fosforului prin efectul aerarii, intrucat crescand compactarea este impiedicata patrunderea radacinilor, plantele ne mai putandu-se aproviziona corespunzator cu fosfor.

materia organica a solului si continutul acestuia in fier, aluminiu, calciu si magneziu : Prezenta materiei organice creste disponibilitatea fosforului pentru plante, anumiti ioni organici putand elibera ionii fosfat fixati pe particulele de sol. Solurile bogate in minerale cu aluminiu si fier, sarace in calciu si magneziu sunt sarace in fosfor si-l fixeaza puternic. Puterea de fixare a fosforului scade cand calciul si magneziul sunt in cantitate normala in compozitia solului.

umiditatea: favorizeaza absorbtia ionilor fosfat in planta si procesul de difuziune. Uscarea excesiva scade solubilitatea fosfatilor. Cresterea umiditatii sporeste cantitatea de fosfati solubilizati.

temperatura solului: pe masura cresterii temperaturii, intre anumite limite favorabile cresterii plantelor, creste solubilitatea fosfatilor din sol, fiind imbunatatita nutritia minerala cu fosfor.