Fosforo mobilumas dirvožemyje: kaip jį išnaudoti tvariai ir efektyviai

Bendrasis fosforas dirvožemyje susideda iš organinių ir mineralinių junginių. Didžioji organinio fosforo dalis kaupiasi humuse ir augalams tampa prieinama tik jam mineralizuojantis. Todėl mažėjant humuso kiekiui, mažėja ir ilgalaikės fosforo atsargos. Organinio fosforo virtimą augalams prieinama forma lemia biologiniai procesai dirvožemyje. Mineralizacija – tai organinio fosforo skaidymas iki augalams prieinamo neorganinio fosforo, o imobilizacija – stabilesnių organinių fosforo junginių susidarymas, kai fosforas laikinai tampa augalams neprieinamas. Nors mineralizacija vyksta daugumoje dirvožemių, šis procesas dažniausiai yra per lėtas, kad visiškai patenkintų augalų fosforo poreikį intensyvaus augimo laikotarpiu. Lietuvos dirvožemiuose organinis fosforas vidutiniškai dažnai sudaro apie 30 proc., o mineralinis – apie 70 proc. bendrojo fosforo kiekio. Tačiau augalams tiesiogiai prieinama tik nedidelė šio fosforo dalis – vadinamasis „judrusis fosforas“, kurio kiekis ir lemia augalų augimo efektyvumą bei derliaus kokybę. Fosforas dirvožemyje pasižymi itin mažu judrumu, palyginti su kitais pagrindiniais mitybos elementais. Jis dirvožemyje juda beveik vien tik difuzijos būdu – tai reiškia, kad pamažu keliauja iš vietų, kur jo yra daug (pvz., šalia trąšų granulių), į vietas, kur jo mažai, augalo šaknų link. Šis judėjimas yra labai lėtas ir vyksta tik labai trumpais atstumais, todėl fosforas sunkiai pasiekia šaknis, ypač jei dirva sausa ar suslėgta. Praktikoje tai reiškia, kad fosforas per visą vegetacijos sezoną juda tik kelis milimetrus nuo pradinės vietos, todėl augalai jį gali pasisavinti tik iš labai ribotos šaknų zonos. Tuo tarpu azotas (ypač nitratų forma) juda visai kitu būdu – kartu su vandeniu, todėl gali greitai ir lengvai keliauti dirvožemiu bei pasiekti augalo šaknis didesniu atstumu. Fosforo judėjimo greitis labai priklauso nuo dirvožemio savybių, drėgmės ir temperatūros, todėl sausame ar sunkesniame dirvožemyje fosforą augalams pasiekti dar sunkiau.

Be riboto judrumo, fosforui būdinga ir didelė cheminė fiksacija. Moksliniai tyrimai rodo, kad tik apie 10–25 proc. mineralinių fosforo trąšų tampa tiesiogiai prieinamos augalams pirmaisiais metais po tręšimo (šaltinis: Hao F. ir kt., 2024). Likusi dalis nėra prarandama, tačiau pereina į sunkiau tirpias formas ir tampa dirvožemio fosforo atsargų dalimi. Šis fosforas augalams gali būti pasisavinamas tik palaipsniui, veikiant šaknų išskiriamoms organinėms rūgštims, mikroorganizmams ar mikoriziniams grybams. Lėtos difuzijos ir didelės fiksacijos sąveika lemia, kad net ir fosforu turtinguose dirvožemiuose augalai gali patirti lokalų fosforo trūkumą. Dirvožemio tyrimai gali rodyti pakankamą ar net aukštą fosforo kiekį, tačiau jei fosforas yra toliau nuo aktyvios šaknų zonos arba susijungęs su sunkiai tirpiais junginiais, augalas jo paprasčiausiai nepasiekia kritiniu augimo laikotarpiu. Šis reiškinys ypač ryškus ankstyvaisiais augimo tarpsniais bei šaltuose ir drėgnuose dirvožemiuose.

Fosforo mobilumas priklauso nuo dirvožemio savybių ir jo cheminės formos. Mineraliniai fosfatai dažnai būna susiję su kalcio, geležies ar aliuminio junginiais ir augalams tampa prieinami tik vykstant mikrobiologiniams ar cheminiams procesams. Organinis fosforas taip pat turi būti mineralizuotas. Todėl planuojant tręšimą svarbiausias rodiklis yra ne bendras fosforo kiekis, o judrusis fosforas, nustatomas agrocheminiais tyrimais.

Žemės dirbimo būdas taip pat turi reikšmingą įtaką fosforo pasiekiamumui. Intensyvus arimas gali trumpam padidinti mikroorganizmų aktyvumą ir fosforo mineralizaciją, tačiau ilgainiui jis mažina organinės medžiagos kiekį ir didina erozijos riziką. Minimalus ar nulinis žemės dirbimas dažnai lemia fosforo kaupimąsi paviršiniame dirvožemio sluoksnyje, todėl augalai su gilesne šaknų sistema gali jį pasisavinti prasčiau ar formuoti silpnesnį šaknyną. Taigi pasirinktas dirbimo būdas tiesiogiai veikia augalų aprūpinimą fosforu.

Pastaraisiais metais vis daugiau dėmesio skiriama fosforą atpalaiduojančioms bakterijoms. Šie mikroorganizmai didina augalams prieinamo fosforo kiekį, išskirdami organines rūgštis, gamindami fosfatazes ir sudarydami junginius su geležimi ar aliuminiu, tokiu būdu atpalaiduodami fosforą. Dažniausiai naudojamos Bacillus, Pseudomonas, Rhizobium, Enterobacter ir Paenibacillus genčių bakterijos. Lauko bandymai rodo, kad kviečių inokuliacija tokiomis bakterijomis gali padidinti augalų fosforo koncentraciją vidutiniškai apie 26 proc. (šaltinis: Hussain ir kt., 2019). Tačiau šių produktų efektyvumas labai priklauso nuo dirvožemio pH, drėgmės, organinės medžiagos kiekio ir augalų šaknų aktyvumo.

Intensyvi žemdirbystė didina fosforo nuotėkio į vandens telkinius riziką. Perteklinis fosforas, ypač paviršiniame dirvožemio sluoksnyje, gali būti nuplaunamas kartu su dirvos dalelėmis ir prisidėti prie eutrofikacijos. Siekiant sumažinti šią riziką, būtų galima taikyti minimalesnį žemės dirbimą, palaikyti augalinę dangą, tręšti pagal dirvožemio tyrimus ir integruoti biologinius sprendimus.

Fosforo kiekis dirvožemyje Lietuvoje labai skiriasi pagal regionus. Vidurio Lietuvoje judriojo fosforo kiekis dažnai yra aukštas, o Rytų ir Vakarų Lietuvoje – vidutinis arba žemas.

Todėl tręšimo strategijos turi būti pritaikytos konkrečioms dirvožemio sąlygoms, o biologinių produktų naudojimas ypač aktualus regionuose, kur mineralinių trąšų efektyvumas yra ribotas.

Dirvožemio pH yra vienas svarbiausių veiksnių, lemiančių fosforo prieinamumą. Rūgščiose dirvose fosforas jungiasi su geležimi ir aliuminiu, tampa sunkiai pasiekiamas, o kartu mažėja ir naudingų mikroorganizmų aktyvumas. Todėl optimalaus pH palaikymas yra būtina sąlyga efektyviam fosforo ir kitų maisto medžiagų naudojimui.

Apibendrinant būtų galima teigti, jog tvarus fosforo naudojimas reikalauja integruoto požiūrio: derinti mineralines, organines bei biologines priemones, remtis dirvožemio tyrimais, palaikyti dirvos biologinį aktyvumą ir tinkamą pH. Toks požiūris leistų ne tik efektyviau išnaudoti dirvožemio fosforo potencialą, bet ir sumažinti trąšų sąnaudas bei ilgalaikį poveikį aplinkai.

Parengė Aiva Stankaitytė, dr. Ernestas Zaleckas ir dr. Andrius Grigas

VDU ŽŪA Agroekosistemų ir dirvožemio mokslų katedra