مطالب مفید

بر خلاف ازت،ترکیبات فسفری تقریبا نامحلول بوده و به راحتی از نیمرخ خاک شسته نمی شوند.مقدار فسفر قابل استفاده در زراعت های مناطق نیمه خشک،در مقایسه با نواحی مرطوب،کمتر عامل محدود کننده به شمار می رود.معمولا هنگامی که اراضی مناطق خشکو نیمه خشک آبیاری شده و در آن ها کشت فشرده انجام گیرد،کمبود فسفر چند فصل زراعی پس از کمبود نیتروژن مطرح می شود. کمبود فسفر،فعل و انفعالات سوخت و ساز،نظیر تبدیل قند به نشاسته را متوقف ساخته و در نهایت آنتوسیانین(رنگ ارغوانی)در برگ تشکیل می شود. جذب فسفر به مقدار کافی در اوایل دوره رشد گیاه،اهمیت بسیار دارد،این اهمیت در اندام های زایشی،بیشتر نمایان است.فسفر در تشکیل بذر نقشی اساسی داشته و به مقدار زیاد در بذر و میوه یافت می شود.فسفر عامل زودرسی محصولات،بویژه غلات است.از جمله نقش های حیاتی فسفر در گیاه،فسفریل شدن( Phosphorylation) می باشد.طی این واکنش،عامل فسفات در یک واکنش انتقالی جابه جا می شود؛بدین ترتیب،قدرت واکنش دهندگی ترکیب دریافت کننده فسفات افزایش می یابد.در واقع فسفریل شدن باعث کاهش موانع انرژی فعال سازی (Barrier energy of activation) گشته و در درون شبکه گیاهی به شرایطی که از ترمودینامیکی نامساعد است،چیره می گردد. در نتیجه،شمار واکنش هایی که از نظر شیمیایی در سیستم های زنده امکان پذیر است،افزایش می یابد. تبادلات فسفر در گیاه،شامل سه مرحله جدا از یکدیگر است.در مرحله نخست،گیاه فسفات معدنی راعمدتا به صورت فسفات اولیه(H2PO4) جذب می کند.سپس این ماده در داخل گیاه با مولکول ها یا بنیانهای آلی ترکیب می گردد(فسفریل شدن)،در مرحله دوم این ترکیبات ابتدایی،عامل فسفریل را به سایر مولکول ها انتقال می دهند که این مرحله را فسفریل شدن مبادله ای گویند؛در مرحله سوم،ترکیبات حد واسط فسفات یا پیروفسفات به وسیله تجزیه آبی یا جانشینی یک بنیان آلی دیگر،از آنها جدا می شود.منبع اصلی انرژی برای این واکنش،انرژی توانی اکسیداسیون و احیا می باشد.در حال حاضر،سالیانه حدود 40 میلیون تن فسفر به صورت انواع کودهای شیمیایی در جهان مصرف می شود و در ایران نیز از 2/4 میلیون تن کود مصرفی بیش از 30 درصد آن را کودهای فسفاتی تشکیل می دهد که با توجه به تولید 85 میلیون تن محصولات کشاورزی(زراعی-باغی)،کارایی آن پایین است.

فسفر در خاک:

فسفر درخاک به دو شکل آلی و معدنی یافت می شود.بخش آلی آن در هوموس و مواد آلی و قسمت معدنی آن به صورت ترکیباتی با کلسیم(در خاک های آهکی).آهن و الومینیوم(در خاک های اسیدی)،و سایر فلزات همراه است.این مواد به مقدار کمی در آب حل می شود.فسفات ها با رس ها نیز ترکیب شدهو بدین ترتیب فسفر از حالت محلول خارج می گردد.بجز دز خاک های آلی،مقدار فسفر معدنی در خاک ها همواره بیشتر از فسفر آلی است.با این حال،میزان فسفر آلی در افق های سطحی خاک های معدنی معمولا بیش از افق های زیرین است.علت این امر،انباشته شدن مواد آلی در بخش های بالایی نیمرخ خاک می باشد. بطور کلی فسفر موجود در خاک را می توان به چهار دسته تقسیم کرد:فسفری که بصورت یون ها و ترکیبات محلول،در محلول خاک حل می شود؛فسفری که جذب سطوح مواد معدنی خاک شده است؛فسفری که بصورت بلوری و یا بی شکل،در مواد معدنی خاک موجود است و فسفری که جزئی از مواد آلی خاک بوده و حتی در شرایطی می تواند تا 50 درصد از فسفر کل خاک را شامل شود.این فسفر یکی از اجزاء تشکیل دهنده مواد آلی خاک است.البته باید در نظر داشت که درصد بالایی از کل فسفر خاک به صورت غیر فابل استفاده گیاه می باشد.غلظت فسفر در محلول خاک،در مقایسه با ازت،پتاسیم،کلسیم و منیزیم ناچیزو حدود 5/0 میلی گرم در لیتر است.مقدار فسفر محلول در بیش از 50 درصد خاک ها،کمتر از 6/0 میلی گرم در لیتر می باشد. جذب فسفر به وسیله ریشه گیاه به صورت حرکت توده ای(Mass flow)،پخشیدگی(Diffusion)،و تبادل تماسی(Interception contact) انجام می گیرد.به دلیل تحرک بسیار اندک فسفر در خاک،ارتوفسفات ها عمدتا از طریق پخشیدگی به ریشه گیاه می رسند.وجود آب برای پخشیده شدن یون ها ضروری است.با افزایش رطوبت خاک،شدت پخشیدگی نیز افزایش می یابد.فسفری که از طریق کود به خاک اضافه می شود،عمدتا جذب سطوح ذرات خاک شده و کنتر به شکل ممواد معدنی رسوب می کند.رسوب ،تنها در منطقه ای از خاک که کود مستقیما با آنجا در تماس بوده،تشکیل می شود.این رسوب ،در خاک های آهکی،عمدتا به صورت نمک های فسفات کلسیم می باشد.سازوکار جذب فسفر با کلسیم متفاوت است.چون یون کلسیم از طریق آپوپلاست جذب می شود،هنگامیکه با افزایش سن،سلولهای آندودرمی چوب پنبه ای می شود،جذب کلسیم نیز محدود می گردد،ولی چون جذب فسفر به صورت ارتوفسفات بوده و از طریق سیتوپلاسمی صورت می گیرد لذا جذب آن با چوب پنبه ای شدن سلول های آندودرمی محدود نمی گردد. آن مقدار فسفاتی را که طی 24 تا 48 ساعت پس از افزودن کود جذب می شود،فسفات قابل دسترس (Labile) وبقیه را که در مدت زمانی بسیار طولانی به حالت تعادل می رسد،فسفر غیر قابل دسترس(Nonlabile) می نامند.بنابراین،فسفات جذب شده در خاک را به دو بخش عمده قابل و غیر قابل دسترس،فسفات تثبیت شده در سطوح کانی ها ،و فسفر بلوری شده تقسیم بندی می کند.بین فسفر غیر قابل دسترس و غیر قابل دسترس تعادلی وجود دارد که چگونگی آن با کمک فسفر نشان دار تعین می شود.در یک آزمایش مزرعه ای که 25 سال طول کشید،تعادل موجود بین فسفات قابل دسترس و غیر قابل دسترس را با روش رزین اندازگیری نمود.وی در مزرعه ای بزرگ با 4 نوع کشت کود فسفاتی را در سطوح 0،11،22،44 کیلوگرم در هر هکتار به خاک اضافه نمود.پس از 17 تا 21 سال ،مصرف کود فسفاتی را در قطعات مربوط به تیمارهای 22 و 44 کیلوگرم فسفر در هکتار متوقف ساخت.وی مقدار فسفاتی را که سالیانه بوسیله هر محصول برداشت میشد و نیز مقدار فسفر قابل تبادل با رزین را اندازه گرفت.مقدار فسفر قابل استفاده،در مزرعه ای که بدان 8 سال کود فسفری داده نشدده بود،بیش از انتظار و میزان فسفری که بوسیله محصول از خاک جذب میشد 33/0 میلی گرم در هر کیلوگرم خاک بود(6 کیلوگرم در خاک).از این مقدار 1 کیلوگرم در هکتار از فسفر قابل تبادل با رزین تامین شده و بقیه (5کیلوگرم در هکتار) از فسفر غیر قابل دسترس خاک ،فراهم می آمد.هنگامیکه فسفر خاک کم بود،به ازای هر 20 کیلوگرم فسفری که بهوسیله محصول برداشت می گردید،فقط 1 کیلوگرم در هکتار از فسفر قابل تبادل با رزین جذب می شد و بقیه یعنی 19 کیلو گرم در هکتار از فسفر غیر قابل دسترس وارد محلول خاک می شد.به عبارت دیگر در منحنی شیب دار بازا هر کیلوگرم فسفری که توسط گیاه برداشت می شود،33 میلی گرم در کیلوگرم از فسفر قابل در دسترس کم می شود یعنی بازای 1 میلی گرم تا کیلوگرم فسفر قابل در دسترس ،3 کیلوگرم فسفر توسط محصول برداشت می شود که در 1 هکتار 6 کیلوگرم می شود.یعنی 6/1 فسفر برداشت شده و از قابل دسترس و6/5 از منبع غیر قابل دسترس تامین می شود،ولی در منحنی با شیب ملایم این مقدار 19/1 است. مصرف کودهای مصرفی فراوان،به شرط آنکه بقایای گیاهی به قدر کافی در خاک وجود داشته باشد،آلی شدن فسفر به وقوع می پیوندد.به عبارت دیگر،نحوی مدیریت مواد آلی و کود پاشی در روند آلی و معدنی شدن فسفر بسیار موثر استهرچند برای شناخت کامل این فرایند ها به اطلاعات فراوان دیگری نیاز است،اما فرض های زیر را می توان درست دانست:

• 1. اگر مقدار کافی فسفر،نیتروژن و گوگرد به صورت کود شیمیایی به خاک اضافه شده و بقایای گیاهی نیز در خاک موجود باشد،بخشی از این عناصر،مواد آلی پایداری را با کربن تشکیل خواهد داد.

• 2. بهربرداری مستمر از خاک بدون افزودن ازت ،فسفر و گوگرد،باعث خواهد شد تا ترکیبات آلی حاوی این عناصر معدنی شده و در دراز مدت آمقدار آنها کاهش یابد.

تشخیص اختلالات تغذیه ایی:

ظهور علائم کمبود عنصر غذایی نظیر فسفر(عنصری پویاست)،ابتدا بصورت پیچیدگی برگ های پیر به دور برگ های جوان تر و دوکی شدن برگ های جوان خودنمایی می نماید(آنتی سیانین تشکیل می گردد)کم بحث شده است.زیادی فسفر در خاک،جذب سایر عناصر غذایی به ویژه روی(Zn) را مختل می نماید.ضمنا کوتولگی در اثر زیادی مصرف کودهای فسفاتی در گیاهان مشاهده می گردد.  

کودهای حاوی فسفر:

سنگ فسفات(آپاتیت) و یا خاک فسفات Ca10(Po4)6F2 منبع عمده تهیه کودهای فسفاتی است که از منابع طبیعی غیر تجدید شونده به شمار می رود.ذخایر از سنگ فسفات که استخراج آن از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد تنها در چند کشور(بیشترین معادن خاک فسفات در آمریکا،روسیه،شمال آفریقا و مقداری نیز در ایران البته با عیار پایین همچون خاک فسفات آسفوردی یزد واقع شده اند) وجود داشته که آنها نیز پایان پذیر می باشند.بنابراین،استفاده منطقی از کودهای فسفاتی و ارائه روش هایی مناسب برای بالا بردن بازده آنها کاملا ضروری است. خوشبختانه در خاک فسفاته تولید داخل ،کادمیوم(Cd) و فلور(F) وجود نداشته و به جای این دو ماده،کلر(1500 میلی گرم در کیلوگرم) وجود دارد که این مقدار هم مانمعی برای رشد گیاهان محسوب نمی شود.فقط به دلیل خوردگی در تاسیسات پنروشیمی رازی،امکان استفاده از این نوع خاک فسفات در تولید کودهای دی آمونیوم فسفات و فسفات سولفات آمونیوم وجود ندارد. از آنجا که انواع کود های فسفاتی در بازار جهانی عرضه می گردد،شناسایی و طبقه بندی کیفی آنها از اهمیتی ویژه برخوردار است.یکی از پایه های طبقه بندی این کودها،درجه حلالیت آنهاست.در برخی از طبقه بندی ها،حلالیت کود در سیترات آمونیوم،ملاک قرار می گیرد؛برخی نیز حلالیت آنها را در آب در نظر می گیرند؛بعضی نیز هر دو جزء محلول در آب و سیترات را مد نظر قرار می دهند. در خاک هایی با PH بالا،فسفر محلول در آب از اهمیتی ویژه برخوردار است.از طرف دیگر،پاره ای از ترکیبات فسفاتی در این خاکها یافت می شوند که با وجود محلول نبودن در آب،باز هم قابل استفاده گیاه می باشند.اسید فسفریک،مونو کلسیم فسفات،پلی فسفات و ارتو فسفات های آمونیومی عمدتا در آب محلول می باشند.ترکیباتی چون دی کلسیم فسفات و تری کلسیم فسفات،چندان در آب محلول نبوده،اما تا حدی در سیترات آمونیوم حل می شود.آپاتیت،که ماده اصلی سنگ فسفات را تشکیل می دهد حتب در سیترات هم نامحلول است.فسفر قابل استفاد در کود بر پایه پنتا اکسید فسفر محاسبه می شود.  

سوپرفسفات ها:

سوپر فسفات ها شامل سوپر فسفات های ساده SSP(حاوی 20 درصد پنتا اکسید فسفر)و سوپر فسفات غلیظ TSP(حاوی 46 درصد پنتا اکسید فسفر)می باشند.ترکیب هر دو کود عمدتا مونو کلسیم فسفات [(Ca(H2PO4)2] بوده و مقدار کمی فسفات های آهن و آلومینیوم و دی کلسیم فسفات نیز به صورت ناخالصی در آنها موجود است.این کود ها در آب محلول بوده و تنها اختلاف ناچیزی بین اجزای محلول در آب و محلول در سیترات آن ها مشاهده می شود. سوپر فسفات ساده از اثر اسید سولفوریک بر خاک فسفاته حاصل می شود.یون های هیدروژن اسید به جای تعدادی از یون های کلسیم سنگ فسفات قرار می گیرند.آپاتیت موجود در سنگ فسفات معمولا حاوی فلوئور می باشد.هنگام تبادل،کربنات یا یون های هیدروکسیل جانشین فلوئور می گردد. برای تولید یک تن کود حاوی 20 درصد P2O5،نیاز به 626 کیلوگرم خاک فسفاته،390 کیلوگرم اسید سولفوریک غلیظ و 90 لیتر آب می باشد.از مزایای تولید این کود،حلالیت خوب،اثر اصلاحی گچ موجود در آن بر خاک و تامین برخی از ریز مغزی های همراه می باشد. کود سوپر فسفات معمولی مخلوطی از مونوکلسیم فسفات و گچ می باشد.هر چند مواد بدست آمده از واکنش یاد شده را می توان به عنوان کود به کار برد،اما ابتدا آن را به شکل دانه در می آورند،شکل دانه ای این کود مزایای بیشتری داشته و به اسانی قابل پخش است. خوشبختانه با راه اندازی خاک فسفاته آسفوردی،ساخت فسفات معمولی در کشور توسط بخش خصوصی به مقدار 70 هزار تن در سال آغاز شده و به شکل گرانوله(دانه بندی 4-2 میلی متر)عرضه و در ساخت کود کامل ماکرو نیز از این کود استفاده می شود.دانه های این کود مدت زمان طولانی تری به صورت قابل حل در خاک در خاک باقی می ماند.بنابراین بایستی مصرف این کود قبل از کاشت بوده و یا بهتر است با کودکار-بزرکار زیر بذر قرار گیرد.سوپر فسفات معمولی به دلیل نوع فرایند ساخت،اثر اسیدی کمی در خاک از خود به جای می گذارد. ساخت سوپر فسفات تریپل(TSP) در دو مرحله انجام می شود.در مرحله نخست طبق معادله زیر از تاثیر اسید سولفوریک بر آپاتیت(خاک فسفاته)،اسید فسفریک به دست می آید(مقدار زیادی اسید سولفوریک اضافه می کنند تا ترکیب به صورت سیال در آید)؛در مرحله دوم اسید فسفریک را از گچ جدا کرده و مجددا ان را روی خاک فسفاته تازه می ریزند،منتها در این فعل و انفعال بر خلاف فرایند ساخت سوپر فسفات ساده،گچ تولید نمی شود.بدین ترتیب مونوکلسیم فسفات حاصل می کردد.هزینه ساخت سوپر فسفات غلیظ به مراتب بیش از نوع معمولی آن است.اما بالا بودن عیار فسفر،باعث کاهش میزان مصرف و نیز کاهش هزینه حمل و نقل می گردد.بدین ترتیب،هزینه بیشتر تولید آن را توجیه می کند.هر دو نوع کود مونوکلسیم فسفات آزاد کرده و در خاک ها بطور یکسان عمل می کنند.افزون بر تفاوت در عیار فسفر،باید در نظر داشت که سوپر فسفات ساده نیز دارای مقدار زیادی گوگرد است.این کود 46% سفر(P2O5) قابل استفاده داشته منتها 40% آن در آب قابل حل می باشد.علاوه بر آن،2% اسید آزاد،2% آب و 14% کلسیم دارد.متاسفانه برخی از این کودهای وارداتی بیش از 25 میلی گرم در کیلوگرم کادمیوم دارند که در دراز مدت مخصوصا در مناطق شالی کاری شمال به دلیل حلالیت آن در شرایط اقلیمی شمال کشور،مفید نمی باشند.

اسید فسفریک:

اسیدهای فسفریک بسته به درجه پلیمریزه شدن،بصورت ارتو و پلی فسفات طبقه بندی می شوند.اسید فسفریک از اثر اسید سولفوریک بر آپاتیت بدست می آید.اسید سوپر فسفریک،محتوی پلی اسیدها بوده و از حرارت دادن اسید ارتو فسفریک ،انجام واکنش های متراکم کننده ،همراه با خارج شدن آب بدست می آید. اسید ارتو فسفریک ،محتوی 55% پنتا اکسید فسفر(24% فسفر) است.در خاک های آهکی ،مصرف مدام این کود،خطر اسیدی شدن خاک را به دلیل خاصیت تامپونی خاک،به همراه ندارد.مقدار پنتا اکسید فسفر در اسید سوپرفسفریک از 69 تا 76 درصد (31 تا 34 درصد فسفر)متغیر می باشد.از این کود به صورت مستقیم نیز می توان استفاده نمود،منتحا مقدار مصرف بسیار ناچیز خواهد بود.اسیدهای فسفریک اثر خورندگی شدیدی داشته و در نتیجه حمل و نقل آن دشوار بوده و به هنگام مصرف به دستگاه های ویژهای نیاز است. فسفات های آمونیوم: درجه حلالیت ارتو یا پلی فسفات آمونیوم در آب از سوپر فسفات ها بیشتر می باشد.این کودها از اثر ارتو یا پلی فسفریک اسید بر آمونیاک بدست می آید.نسبت اختلاط این دو در فرایند ساخت ،مقدار آمونیوم و فسفر موجود در کود را مشخص می سازد.اگر از اسید ارتو فسفریک استفاده شود ،مونو آمونیوم فسفات[NH4H2PO4] دی آمونیوم فسفات[(NH4)2HPO4] ، و یا مخلوطی از این دو به دست می آید . مونو آمونیوم فسفات 11% نیتروژن و 48% پنتا اکسید فسفر ( 20 تا 21 درصد فسفر) دارد . دی آمونیوم فسفات به دلیل داشتن عیار بالای مواد غذایی و تمایل کم به جذب رطوبت و کلوخه شدن ، کود های بسیار مرغوب به شمار می روند و در حال حاضر به میزان 300 هزار تن در سال در مجتمع پتروشیمی رازی تولید می گردد .  

فسفر و سلامت انسان:

فسفر در تمام سلول های بدن وجود دارد و برای کارکرد صحیح آن در بدن ، وجود کلسیم و ویتامین D  لازم است . میزان فسفر در بدن نصف کلسیم است . فسفر در تمام واکنش های شیمیایی و فیزیولوژیکی بدن دخالت دارد و برای ساختمان طبیعی استخوان و دندان ها وجود آن ضروری است . نیاسین بدون وجود فسفر نمی تواند در بدن جذب شود. فسفر در تنظیم کار قلب ، کارکرد کلیه ها و انتقال تحریکات عصبی مورد نیاز است . مقدار مصرف روزانه آن برای بزرگسالان 1000 میلی گرم بوده و برای زنان باردار و شیرده کمی بیشتر است . از عوارض کمبود فسفر می توان به راشیتیسم و عفونت لثه ها نام برد. بهترین منبع طبیعی برای فسفر ، ماهی ، گوشت قرمز ، گوشت سفید ، غلات سبوس دار و تخم مرغ می باشد .