Fosfor v půdě

Začnu otázkou: Je v současnosti možné udržet potřebnou úroveň obsahu rostlinám dostupného fosforu v naší půdě? Je známo, že naprostá většina fosforu aplikovaného v průmyslových hnojivech do půdy přechází díky různým fixačním mechanismům do forem pro rostliny nedostupných. Kromě toho téměř veškerý aplikovaný fosfor zůstane působením fixace vázán na místě aplikace, tedy v ornici, takže při běžném způsobu zapravování hnojiv se do podorničí prakticky vůbec nedostane.

Tím ovšem narůstá nežádoucí disproporce v obsahu dostupného fosforu mezi ornicí a podorničím. Při erozních smyvech jsou odplavovány především nejjemnější půdníčástice, na nichž jsou fosfáty sorbovány, a tak se zvětšuje fosfátová kontaminace povrchových vod. Kromě toho hnojení fosforečnými hnojivy přinášívá často nezanedbatelné zamoření půdy doprovodnými toxickými látkami (zejména kadmiem a arzénem). Intenzivní těžba přírodních surových fosfátů vede nevyhnutelně k postupnému vyčerpání jejich světových nalezišť. Když si však naopak nepříznivá ekonomická situace vynutí velmi výrazné omezení fosforečného hnojení (jako je tomu v posledních letech i v našem zemědělství), dochází následně k postupnému poklesu hladiny dostupného fosforu v půdě a tím ke snižování produkční schopnosti půdy.
Z bludného kruhu vede patrně jediná cesta: zvyšovat efektivnost redukovaného fosforečného hnojení, tzn. v podmínkách úsporného hnojení omezit fixaci aplikovaného fosforu do forem rostlinám nedostupných – při současné mobilizaci značných zásob fosforu rostlinám nedostupného (lépe řečeno zásob fosforu potenciálně dostupného).

Nejprve trochu historie a statistiky

Nástin dlouhodobého vývoje dávek živin aplikovaných každoročně v průběhu období 1951 až 1998 (s použitím údajů Ministerstva zemědělství ČR) je patrný z grafu 1. Dávky základních živin, na počátku menší než 50 kg .ha-1 byly postupně zvyšovány až na asi 250 kg.ha-1 v průběhu osmdesátých let, po razantním omezení počátkem devadesátých let dosahují sotva jedné třetiny úrovně konce osmdesátých let.
Z podrobnějšího přehledu vývoje spotřeby základních rostlinných živin za posledních 15 let podle údajů Mezuliáníka (2000) však vyplývá, že zřetelné snižování dávek průmyslových hnojiv bylo možné pozorovat dokonce už v průběhu osmdesátých let – sice v menší míře u hnojení dusíkem, zato však výraznější v aplikaci fosforečných a draselných hnojiv (graf.2). Od roku 1990 nastává – z převážně ekonomických důvodů – již zmíněný velmi prudký útlum minerálního hnojení. U dusíku se v devadesátých letech spotřebovává ročně méně než 50 % průměrné roční spotřeby osmdesátých let. U fosforečných hnojiv je však útlum podstatně výraznější. V porovnání s předchozím desetiletím se jich spotřebovává pouze 15 – 20 %; draselných hnojiv bylo v devadesátých letech aplikováno dokonce pouze kolem 12 – 15 % spotřeby minulého období.
Graf 3 ukazuje změnu skladby hnojiv, resp. změnu vzájemného poměru rostlinných živin. Je zřejmé, že na počátku sledovaného období tvořila více než 45 % aplikovaných hnojiv draselná hnojiva, asi 30 % fosforečná hnojiva a jen asi 25 % dusíkatá hnojiva. Tento poměr živin se však postupně měnil ve prospěch dusíku (což samozřejmě souviselo i s vývojem cen jednotlivých druhů hnojiv). Těsně před rokem 1989 byl už podíl dusíkatých hnojiv asi 44 %, zatímco fosforečných pouze 28 %, a stejně tomu bylo i u draselných hnojiv. V průběhu devadesátých let, při drastickém snižování dávek všech hnojiv, je patrný další relativní nárůst podílu hnojení dusíkem. Podíl dusíkatých hnojiv vzrostl z 56 % v letech 1990 – 1992 na asi 70 % v letech 1993 – 1998, při současném snižování podílu zbývajících živin. U fosforu poklesl na 24 % (v letech 1990 – 1992) a v posledním období (1993 – 1998) až na 16 %. U draslíku činil pouhých 20 % a nakonec jen 13 %. Průměrné trendy vývoje dávek hnojiv aplikovaných ročně vyjadřuje tabulka.
Z ní je patrno, že velmi snížené dávky živin (zejména fosforu a draslíku) aplikované v devadesátých letech se již v podstatě stabilizovaly, takže další průměrné roční úbytky jsou jak u fosforu, tak i draslíku vcelku zanedbatelné (v porovnání s mnohem výraznějšími každoročními redukcemi dávek živin v osmdesátých letech).
Současný útlum hnojení průmyslovými hnojivy (zejména hnojení fosforem a draslíkem) má samozřejmě negativní dopad na hladiny dostupných živin v půdě. Graf 4 (časový vývoj zásobenosti naší půdy dostupnými formami fosforu, resp. graf 5 (vývoj zásobenosti půdy dostupným draslíkem), dokumentují, že v důsledku postupně stoupající intenzity minerálního hnojení od šedesátých až do počátku devadesátých let narůstal podíl půdy, kterou můžeme kategorizovat jako dobře až velmi dobře zásobenou těmito rostlinnými živinami – při současném poklesu podílu půdy charakteristické nízkým až velmi nízkým obsahem dostupného fosforu a draslíku. Podíl půdy se střední zásobou dostupného fosforu v tomto období rovněž narůstal (od 15 až do 50 %), zatímco u draslíku byly změny v této kategorii méně výrazné.
Avšak hned od počátku devadesátých let nastal odlišný vývoj: nejprve se zastavil pokles podílu půdy s nízkou zásobeností a již v polovině devadesátých let výrazně stoupl podíl půdy nedostatečně zásobené jak u fosforu(z 12,5 % na 27,5 %), tak i u draslíku (z 9 % na 14 %). Analogicky se postupně snížil podíl půdy patřící do kategorie s vysokou zásobeností- u fosforu asi o 6 %, u draslíku až o 10 %.
Navzdory nízké účinnosti hnojení (zejména fosforečného) zůstává aplikace průmyslových hnojiv, včetně fosforečných, i nyní jedním z nejdůležitějších faktorů rozhodujících nejen o výši a kvalitě dosahovaných sklizní, ale i o celém půdním chemismu, zejména o hladině rostlinných živin ve formě dostupné rostlinám.
Je bohužel známou skutečností, že v půd existuje veliký rozdíl mezi celkovým (totálním) obsahem fosforu a obsahem jeho rostlinám dostupných forem. Bylo zjištěno, že podíl dostupných forem fosforu v naší půdě tvoří v průměru pouze 1,5 – 4,5 % fosforu celkového (Damaška, Voplakal, 1979).
Fosfor vnesený do půdy ve formě hnojiv značnou měrou (v některých případech až z 90 %) podléhá fixaci, resp. přeměně na obtížně rozpustné a rostlinám málo dostupné (až prakticky nedostupné) formy fosfátů. Tato neproduktivní zásoba fosforu se může dále zvyšovat v důsledku fixace či retrogradace – „zvrhávání“ fosforu, zejména není-li při hnojení dostatečně přihlédnuto k půdním podmínkám. Tak zvané stárnutí fosforu je v podstatě jeho znehybnění (imobilizace), tj. přechod do thermodynamicky stabilnějších forem v důsledku krystalizačních, dehydratačních a aglomeračních procesů.
Ze vzájemného porovnání koeficientů využití jednotlivých makrobiogenních prvků (dusík 40 – 90 %, draslík 45 – 70 %) dosahuje fosfor se svými 10 – 25 % jen zlomku využitelnosti ostatních živin. Při tak nízké využitelnosti vneseného hnojiva, při jeho vysokých cenách a současných ekonomických problémech zemědělství se jeví neúnosné, aby extenzivním hnojením byla nadále draze zvyšována tzv. mrtvá, neefektivní půdní zásoba fosforu. Kromě toho je evidentní, že světové zásoby fosfátů se významně zmenšují. Z ekologického hlediska je při fosforečném hnojení nutné zohledňovat riziko kontaminace půdy těžkými kovy, zejména kadmiem, obsaženým v surových fosforitech. Je tedy přirozené, že nyní více než kdykoli předtím nabývá na důležitosti problematika zvýšení účinnosti omezeného, úsporného fosforečného hnojení.
Na zefektivnění fosforečného hnojení má přímý vliv cílevědomá regulace přeměn fosforu v půdě. Fosforečné ionty přicházející hnojením do půdy se fixují především účinkem půdních kationtů, takže dochází ke změnám tzv. frakčního složení půdního fosforu, tedy ke změnám vzájemného poměru Al-fosfátů, Ca-fosfátů, Fe-fosfátů – v závislosti na půdních faktorech a na typu i dávce hnojiva. Transformační procesy jsou kromě toho výsledkem působení půdní reakce, typu a podílu jílových minerálů, množství a kvality půdní organické hmoty, stavu nasycení půdního sorpčního komplexu dvojmocnými kationty, přítomnosti uhličitanů a dalších faktorů. Záleží samozřejmě na pufrační (ústojné) schopnosti půdy, konkretně na její odolnosti vůči okyselujícímu účinku hnojiva, zejména superfosfátu. Tato odolnost je naopak funkcí většiny již uvedených faktorů.
V řadě prací byl prokázán velice příznivý účinek vápnění kyselé půdy na zvýšení účinnosti fosforečného hnojení. Úpravou půdní reakce je možné dosáhnout příznivého ovlivnění frakčního složení fosforu, resp. příznivějšího způsobu vazby fosforu v půdě. Jelikož aktivita iontů železa a hliníku je vysoká v kyselé oblasti, půdní reakce a rovněž tak i adsorpce na jílech je v kyselém prostředí velmi intenzivní, dosáhneme úpravou pH snížení aktivity těchto fixátorů fosforu za současného vzniku relativně rozpustnějších Ca-fosfátů(jejich maximum rozpustnosti se totiž nachází v oblasti neutrální reakce).
Pro zvýšení podílu dostupného fosforu je velmi významné především hnojení organickými materiály – vzhledem k jejich účinku na způsob vazby fosforečné kyseliny v půdě. Už před lety bylo ověřeno, že organické hnojení výrazně omezuje tvorbu málo dostupných Fe-fosfátů ve prospěch forem pro rostliny dostupnějších. Je to zřejmě důsledek úspěšné konkurence organických iontů vůči iontům fosforečnanovým, které se takto uvolňují do roztoku. Uplatňuje se patrně rovněž chelatizační účinek organických iontů vzhledem k iontům vápníku, železa a hliníku, čímž se omezuje jejich srážecí aktivita vzhledem k iontům ortofosforečnanovým.
V polních i nádobových pokusech Výzkumného ústavu meliorací a ochrany půdy bylo prokázáno, že míchání průmyslových hnojiv s organickými hnojivy mělo za následek výraznější přechod aplikovaného fosforu do rostlinám dostupných vazeb i při značně snížených dávkách minerálního hnojiva. V maloparcelkových i nádobových pokusech byla prověřována mobilizační schopnost čistých organických, lehce rozložitelných látek na málo dostupné půdní fosforečnany.
Jako velmi perspektivní se jeví využití symbiózy půdních mikroorganismů a kořenů rostlin (vesikulární-arbuskulární endomykorrhizy (VAM) pro zlepšení zásobování rostlin fosforem na deficitních půdách. Solubilizace fosfátů závisí na řadě faktorů: kromě půdní reakce se uplatňuje především již zmíněný chelatizační účinek organických iontů pro Al+++, Fe+++ ionty a sorpce vápenatých iontů z fosfátů. Studiem možností mobilizace fosforu prostřednictvím VAM se zabývala již delší dobu řada pracovníků zejména ve Výzkumném ústavu rostlinné výroby (Kubát a kolektiv). V současné době bývá tato problematika předmětem několika doktorandských prací na České zemědělské univerzitě v Praze. Byla testována a v řadě případů i prokázána významná efektivnost využití mikrobiologických kmenů s vysokou schopností solubilizace, resp. „zpřístupnění“ běžně nedostupných forem půdního fosforu pro výživu pěstovaných plodin.
Je tedy zřejmé, že na otázku položenou v úvodu tohoto příspěvku lze za určitých okolností, resp. při zachování hlavních zásad racionálního hnojení, odpovědět kladně.

Ing. Karel Voplakal, CSc.,
Výzkumný ústav meliorací
a ochrany půdy Praha

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *