Obsah fosforu v půdě a jeho dostupnost pro rostliny

Fosfor se v přírodě vyskytuje vždy ve svém nejvyšším oxidačním stupni, tedy jako aniont kyseliny trihydrogenfosforečné PO₄^3-. Nejvýznamnějším přirozeným zdrojem fosforu v půdě je primární minerál apatit, v daleko menší míře jsou to pak fosforečnany železa a hliníku. Zvětráváním primárních fosfátových minerálů se fosfor transformuje do různých sekundárních forem anorganické i organické povhahy, některé z nich mohou být využitelné rostlinami.

Je třeba si uvědomit, že při výrobě fosforečných minerálních hnojiv jsou jako výchozí suroviny používány zejména přírodní minerály apatity, (významný je např. Kola apatit těžený na stejnojmenném ruském poloostrově, kde jsou těchto i jiných rud obrovská ložiska, kolský apatit obsahuje minimum nežádoucích těžkých kovů, zejména kadmia, narozdíl od těžených například v Africe). Abychom získali fosfor ve formě, která je přístupná pro rostliny, je třeba během výroby apatitové struktury "rozbít" silnými minerálními kyselinami. Nesprávnou aplikací hnojiv pak může snadno dojít k opačným reakcím, než při jejich výrobě, a tím k jejich znehodnocení, což s sebou nese pochopitelně i značné finanční ztráty, neboť ze základních živinných prvků je to právě fosfor, který je při přepočtu na jednotku nejdražší.

Pro správné pochopení je třeba vědět, jak se vlastně fosforečná hnojiva vyrábějí a v jaké formě je v nich fosfor obsažen. Naprostá většina hnojiv obsahujících fosfor je dnes vyráběna rozkladem přírodních fosfátů minerálními kyselinami. Zde uvádíme stručné shrnutí pro nejdůležitější typy minerálních hnojiv obsahujících fosfor:

• Základní operací při výrobě NPK hnojiv je rozklad fosfátů v přebytku kyseliny dusičné HNO₃ (s koncentrací nad 53 %), za vzniku dusičnanu vápenatého Ca(NO₃)₂, kyseliny trihydrogentetraoxofosforečné H₃PO₄ a fluorovodíku HF. Důležitá je následná úprava poměru vápníku a fosforu, která probíhá neutralizací se čpavkem NH₃, přičemž vzniká hydrogenfosforečnan vápenatý CaHPO₄, fluorid vápenatý CaF₂ a dusičnan amonný (NH₄)2NO₃. Následující kroky se liší podle toho, zda a v jaké formě zůstává ve finálním produktu vápník vázán (je buď po vymražení odfiltrován, nebo vázán např. do sádry či uhličitanu vápenatého).

• Monoamoniumfosfát (zkráceně též MAP, obchodní název amofos, chemicky dihydrogenfosforečnan amonný (NH₄)H₂PO₄) se vyrábí neutralizací kyseliny fosforečné čpavkem (ten nesmí být v nadbytku, aby nedocházelo ke vzniku dalších nežádoucích produktů, k čemuž dochází i tak, reakce tedy probíhá postupně za míchání a zvýšené teploty). Diamoniumfosfát (zkráceně DAP, chemicky hydrogenfosforečnan diamonný (NH₄)₂(HPO₄)) se vyrábí stejnou reakcí, avšak v jiném poměru (obvykle 1 mol kyseliny fosforečné získané rozkladem fosfátu se 2 moly čpavku).

• Nejklasičtějším jednosložkovým hnojivem je jednoduchý superfosfát. Vyrábí se rozkladem mletého přírodního fosfátu kyselinou sírovou H₂SO₄ (62 – 75 %). Reakce probíhá ve dvou fázích, v první se rozloží část suroviny za vzniku kyseliny fosforečné, ta pak v průběhu dalších několika dní reaguje se zbytkem fosfátu. Výrobkem je ve vodě dobře rozpustný dihydrogenfosforečnan vápenatý a vápník ve formě sádry přibližně v poměru 1:1, tedy Ca(H₂PO₄)₂ a CaSO₄. Jeho prášková forma se částečně neutralizuje čpavkovou vodou (čímž se i částečně sníží obsah vodorozpustné složky) a následně granuluje. Výroba tzv. obohaceného superfosfátu (někdy také dvojtého superfosfátu) probíhá analogicky, k rozkladu fosfátů se však používá směs kyseliny fosforečné a sírové. Při výrobě trojitého superfosfátu se k rozkladu fosfátů používá pouze kyselina fosforečná. Reakce je rychlejší než v případě jednoduchého superfosfátu, neboť zde nedochází k usazování fosforečnanu vápenatého na povrchu horniny, což zpomaluje difúzi.

Velmi důležitou roli v půdních reakcích fosforu dodaného pomocí hnojiv hraje pH půdy:

• V půdách s nízkým pH (kyselé půdy) je fosfor vázán především na dihydroxal-dihydrogn fosforečnany hliníku a železa. To jsou stabilní krystalické minerály. Dochází tedy ke srážení rozpuštěných fosfátových iontů pomocí iontů železa a hliníku. Aby nedocházelo k takto nežádoucím přeměnám fosforu na méně rozpustné formy, je třeba vhodnými agronomickými zásahy omezovat podmínky, které k tomu vedou. Jako výhodné se ukazuje zařazování bobovitých rostlin, protože exkrety jejich kořenů, stejně tak jako jejich vyšší sorpční schopnost umožňují využití i časti méně rozpustného fosforu. Jako velmi vhodné se ukazuje zapravování organické hmoty do půdy, čímž se zvyšuje její biologická aktivita a dochází tím k reversibilním procesům. Rovněž je díky organickým látkám fosfor vyvazován do mnohem méně stálých organických vazeb. A v neposlední řadě dochází k odčerpání volného vápníku do humusových látek.

• V zásaditých, neutrálních (nebo velmi slabě kyselých půdách) dochází v určité míře k retrogradaci (zvrhávání) fosforu, čímž máme na mysli tvorbu velmi těžce rozpustného trikalcium fosfátu Ca₃(PO₄)₂, častěji však ke vzniku jeho kombinace ještě s hydrogenfosforečnanem vápenatým, nazývaná jako oktokalciumfosfát Ca₄H(PO₄)₃.2H₂O. I zde platí doporučení k zařazení bobovitých rostlin do osevního sledu, platí, co bylo popsáno v případě kyselých půd.