Źródła i formy fosforu w glebie. Fosfor występuje w glebie w połączeniach organicznych i mineralnych. Źródłem form organicznych jest nierozłożona lub zmumifikowana masa makro- i mikroflory oraz w mniejszych ilościach mikro- i mezofauny. Organiczne związki fosforu z wyjątkiem fityny sacharofosfatów i lecytyny nie mogą być pobierane bezpośrednio przez rośliny. Fosfor jest udostępniony dopiero po mineralizacji substancji organicznych.
Mineralne formy fosforu w glebie można podzielić na następujące grupy:
1)bardzo trudno rozpuszczalne do których zalicza się: apatyty(hydroksyapatyt 3Ca3(PO4)2·Ca(OH)2, fluoroapatyt 2Ca3(PO4)2·CaF2, chloroapatyt 3Ca3(PO4)2·CaCl2, strengit FePO4·2H2O i waryscyt AlPO4·2H2O. są to formy niedostępne dla roślin.
2)Trudno rozpuszczalne np. fosforan(V)wapnia, bezpostaciowy fosforan(V)żelaza(III) i fosforan(V)glinu(III), wiwianit Fe3(PO4)2·6H2O itp. Fosforany te mogą być przyswajalne tylko w określonym odczynie gleby oraz przez rośliny o silnym systemie korzeniowym i długim okresie wegetacyjnym(rośliny motylkowate, użytki zielone, owies, gryka, żyto).
3)Rozpuszczalne; należą tu rozpuszczalne w wodzie diwodorofosforany(V) {Ca(H2PO4)2, Mg(H2PO4)2, KH2PO4, NH4H2PO4 i inne} oraz niektóre wodorofosforany(V) {CaHPO4, MgHPO4}. Te formy fosforu mogą być pobierane przez wszystkie rośliny a ich koncentracja w glebie decyduje o odżywianiu roślin.
Sorpcja fosforu w glebie(podać reakcje). Wprowadzony do gleby fosfor dość szybko ulega procesom przemian: w obojętnym i alkalicznym zakresie pH powstają głównie fosforany wapnia i magnezu Ca(H2PO4)2→Ca2+2CaHPO4→Ca2+Ca3(PO4)2 a w kwaśnych glebach trudno ulegające mobilizacji fosforany żelaza i glinu:
Ca(H2PO4)2+2Al(OH)3→2AlPO4↓+Ca(OH)2+4H2O
Ca(H2PO4)2+2Fe(OH)3→2FePO4↓+Ca(OH)2+4H2O
Czynniki wpływające na przyswajalność fosforu. Zarówno aktywność życia biologicznego jak i optymalne warto…ści pH zwiększają przyswajalność fosforu w glebie. Duże znaczenie ma także długość systemu korzeniowego ponieważ fosfor w glebie jest mało ruchliwy i rośliny mogą pobierać go tylko wtedy gdy znajduje się w pobliżu korzeni.
Zasada metody Egnera- Riehma. Polega na ekstrakcji przyswajalnych form fosforu i potasu za pomocą mleczanu wapnia z dodatkiem kwasu chlorowodorowego:
2(CH3CHOHCOO)2Ca+2HCl→2CH3CHOHCOOH+(CH3CHOHCOO)2Ca+CaCl2. Jest to mieszanina o pH 3,6 dobrze zbuforowana dzięki czemu nie zmienia odczynu w czasie kontaktu z glebą. W skład tego odczynnika wchodzi wolny kwas mlekowy który rozpuszcza w glebie wodoro i diwodorofosforany(V) a więc formy przyswajalne przez wszystkie rośliny. Chlorek wapnia i mleczan wapnia dysocjują uwalniając jony Ca2+ a kwas mlkowy- H+. kationy te wypierają potas zabsorbowany wymiennie w kompleksie sorpcyjnym. Fosfor w przesączu glebowym oznacza się metodą kolorymetryczną. Zabarwienie wywołuje się przez dodanie do przesączu glebowego mieszaniny tetra hydrat heptamolibdenianu(VI)amonu z fotoreksem i chlorku cyny(II). SnCl2 utlenia się do SnCl4 redukując część molibdenu 6- do 5- i 4- wartościowego. W środowisku kwaśnym jony monofosforanowe(V) wraz ze zredukowanymi anionami molibdenowymi(VI) tworzą kompleksowy związek- błękit fosforomolibdenowy. Fotoreks spełnia rolę katalizatora reakcji i utrwalacza zabarwienia. Natężenie zabarwienia otrzymanego roztworu jest proporcjonalne do zawartości w nim fosforu. Ekstynkcję czyli współczynnik pochłaniania światła mierzy się na kolorymetrze fotoelektrycznym. Zawartość fosforu już w przeliczeniu na 100g gleby należy odczytać z krzywej wzorcowej a następnie porównać z tabelą wyceny gleby.
Formy fosforu w roślinie. Fosfor jest ważną częścią składową komórek roślinnych niektórych enzymów oraz nukleotydów. Bierze udział w budowie białek i syntezie węglowodanów oraz wzmaga wytwarzanie kwiatów i nasion a także ich zdolność kiełkowania. W nasionach i owocach jest magazynowany w formie fityny która zaopatruje zarodki w energię niezbędną do zapoczątkowania samodzielnego wzrostu i rozwoju roślin. Tylko niewielką część fosforu stanowi forma mineralna H2PO-4 i HPO2-4 będąca rezerwą do syntezy połączeń organicznych.
Fizjologiczna rola fosforu i jej konsekwencje w plonowaniu roślin. Fosfor w roślinie bierze udział prawie we wszystkich procesach biochemicznych. Szczególne znaczenie ma przy wykorzystaniu i przemianach energii słonecznej w biochemiczną energię własną roślin i przy przenoszeniu energii w procesach biochemicznych. Fosfor jest ważną częścią składową komórek roślinnych niektórych enzymów oraz nukleotydów. Bierze udział w budowie białek i syntezie węglowodanów oraz wzmaga wytwarzanie kwiatów i nasion a także ich zdolność kiełkowania. W nasionach i owocach jest magazynowany w formie fityny która zaopatruje zarodki w energię niezbędną do zapoczątkowania samodzielnego wzrostu i rozwoju roślin. Tylko niewielką część fosforu stanowi forma mineralna H2PO-4 i HPO2-4 będąca rezerwą do syntezy połączeń organicznych. Optymalne zaopatrzenie roślin w fosfor wpływa na harmonijny wzrost i rozwój przyspiesza dojrzewanie wpływa na wysokość i dorodność plonu nasion reguluje stosunek masy organów generatywnych i zapasowych do organów wegetatywnych( ziarna do słomy, bulw ziemniaka do łętów itp.) uodparnia rośliny na przemarzanie wyleganie i niektóre choroby. Zapobiega więc ujemnym skutkom przenawożenia azotem.
Zasada metody oznaczania fosforu w roślinach. Zawartość fosforu można oznaczyć dopiero po spaleniu próbki roślinnej na sucho lub na mokro. W czasie spalania rośliny następuje rozkład substancji organicznej. W rozpuszczonym popiele fosfor występuje w formie ortofosforanów. Oznaczenie fosforu przeprowadza się metodą kolorymetryczną. Jon fosforanowy(V) PO43- w środowisku kwaśnym reaguje z tlenkami molibdenu i wanadu tworząc kompleksowy związek (P2O5∙V2O3∙22Mo O3∙nH2O) o żółtym trwałym zabarwieniu podlegającym prawu Lamberta- Beera.
Podział nawozów fosforowych. I- związki fosforu rozpuszczalne w wodzie; II- związki fosforu nierozpuszczalne w wodzie ale dobrze rozpuszczalne w słabych kwasach organicznych np. 2% kwas cytrynowy; III- związki fosforu rozpuszczalne dopiero w mocnych kwasach np. HNO3.
Reakcje różnych nawozów fosforowych w glebie. Fosfor zawarty w superfosfatach jest najłatwiej przyswajalny przez wszystkie rośliny. Wniesiony do gleby ulega jednak uwstecznieniu. W celu opóźnienia retrogradacji produkuje się superfosfaty granulowane. Są to nawozy uniwersalne nie zalecane na gleby silnie zakwaszone.
Nawozy drugiej grupy zawierają związki fosforowe dobrze przyswajalne w środowisku kwaśnym i słabokwaśnym. Słabiej natomiast rozpuszczają się w glebach obojętnych i zasadowych.
Mączki fosforytowe i kostne są nawozami wolno działającymi ponieważ fosforan(V) wapnia może być pobierany przez rośliny dopiero po przejściu w jedno i diwodorofosforany. Proces ten jest możliwy w glebie kwaśnej i wilgotnej: Ca3(PO4)2→H+2CaHPO4→H+ Ca(H2PO4)2. rośliny o dużych wymaganiach w stosunku do wapnia np. motylkowate przyspieszają ten proces. Nawozy te można stosować więc w dawkach na zapas 2-3 letni oraz na gleby zasobne jako zwrot fosforu wyniesionego z plonem. Fosfor z mączek może być wykorzystywany przez rośliny o długim okresie wegetacyjnym i rozbudowanym systemie korzeniowym np. motylkowate, użytki zielone, owies, gryka, żyto, gorczyca itp. Wszystkie nawozy fosforowe stosuje się przedsiewnie.
Zastosowanie I grupy nawozów. Fosfor zawarty w superfosfatach jest najłatwiej przyswajalny przez wszystkie rośliny. Wniesiony do gleby ulega jednak uwstecznieniu. W celu opóźnienia retrogradacji produkuje się superfosfaty granulowane. Są to nawozy uniwersalne nie zalecane na gleby silnie zakwaszone.
Zastosowanie II grupy nawozów. Nawozy drugiej grupy zawierają związki fosforowe dobrze przyswajalne w środowisku kwaśnym i słabokwaśnym. Słabiej natomiast rozpuszczają się w glebach obojętnych i zasadowych.
Zastosowanie III grupy nawozów. Mączki fosforytowe i kostne są nawozami wolno działającymi ponieważ fosforan(V) wapnia może być pobierany przez rośliny dopiero po przejściu w jedno i diwodorofosforany. Proces ten jest możliwy w glebie kwaśnej i wilgotnej: Ca3(PO4)2→H+2CaHPO4→H+ Ca(H2PO4)2. rośliny o dużych wymaganiach w stosunku do wapnia np. motylkowate przyspieszają ten proces. Nawozy te można stosować więc w dawkach na zapas 2-3 letni oraz na gleby zasobne jako zwrot fosforu wyniesionego z plonem. Fosfor z mączek może być wykorzystywany przez rośliny o długim okresie wegetacyjnym i rozbudowanym systemie korzeniowym np. motylkowate, użytki zielone, owies, gryka, żyto, gorczyca itp. Wszystkie nawozy fosforowe stosuje się przedsiewnie.
Zasada metody oznaczania fosforu w superfosfacie. Polega na wyparciu jonów wodorowych ze związków fosforowych zawartych w superfosfacie oznaczeniu ich ilości przez miareczkowanie NaOH i obliczeniu zawartości fosforu w tym nawozie. Fosfor w superfosfacie występuje głównie w postaci Ca(H2PO4)2 i w niewielkiej ilości H3PO4. W celu wyrównania ilości jonów wodorowych przy każdej grupie PO43- należy za pomocą miareczkowania kwas fosforowy(V) przeprowadzić w fosforan(V) dwuwodorosodowy:
H3PO4+NaOH→oranż metylowy→NaH2PO4+ H2O. po miareczkowaniu w roztworze znajdują się dwuwodorofosforany(V) wapnia i sodu. Jony wodorowe wypiera się chlorkiem wapnia Ca(H2PO4)2+2CaCl2→ Ca3(PO4)2+4HCl
2Na H2PO4+3CaCl2→ Ca3(PO4)2+2NaCl+4HCl.
Ilość wytworzonego kwasu chlorowodorowego oznacza się przez miareczkowanie wodorotlenkiem sodu wobec fenoloftaleiny.