Czy Superfosfat prosty to rzeczywiście nawóz fosforowy?

Formalnie wszystko się zgadza – superfosfat prosty to nawóz fosforowy, przez niektórych określany wręcz mianem klasycznego nośnika fosforu. Skąd więc taki prowokacyjny tytuł wpisu? Choć temat nie jest nowy, zainspirowało mnie dwóch młodych ludzi prowadzących gospodarstwa w różnych regionach kraju, którzy zadali mi konkretne pytania dotyczące superfosfatu prostego. Nie chodziło im jednak o działanie fosforu z tego nawozu, lecz innych składników.

Ktoś powie: przecież o superfosfacie wiem już wszystko, po co o tym pisać. Z moich rozmów z Rolnikami wynika jednak, że wiedza na temat tego nawozu nie zawsze jest odpowiednia.

Na początek klika zdań na temat produkcji superfosfatu prostego. Początki tej ciekawej historii przypadają na połowę XIX wieku. W roku 1842 J.B. Lawes rozpoczął produkcje superfosfatu,  pierwszego nawozu mineralnego – nazywanego wtedy sztucznym. Kazimierz Strzemieński (1937) w publikacji pt. Superfosfat, jego wyrób, właściwości i zastosowanie pisał: „… Lawes, który znał dobrze chemię i prace sławnego chemika niemieckiego Liebiga, wpadł na pomysł, żeby mąkę kostną wpierw zalać kwasem siarkowym, a potem dopiero wysiać na polu. Wynik był świetny, plon (rzepy – przyp. autora) o wiele wyższy niż bez kości, albo nawet na kościach, ale surowych, to jest bez kwasu. Ten nowy nawóz nazwano superfosfatem…”. Wkrótce Lawes zatrudnił zdolnego chemika Gilberta i wspólnie przeprowadzili doświadczenia nad możliwością  stosowania  superfosfatu w rolnictwie. Do dziś na tych terenach mieści się najstarsza na świecie stacja doświadczalna Rothamsted.

Nawet bez znajomości podstaw chemii, po przeczytaniu tej notki historycznej, otrzymujemy następujący przekaz – skoro początkowo produkowano ten nawóz z kości to musi tam być także wapń, a jeśli zalewano kwasem siarkowym to pewnie zawiera też siarkę. I słusznie, wrócimy do tego za chwilę. Obecnie superfosfat prosty produkuje się z minerałów zawierających fosforany wapnia (fosforytów) w reakcji z kwasem siarkowym, a dodatkowymi związkami powstającymi w procesie produkcji są siarczany wapnia o różnym stopniu uwodnienia, określane jako gips.

Zostawmy niuanse związane z produkcją, bo przecież najważniejsza jest efektywność tego nawozu, a ta zależy od składu chemicznego i stosowania.

Najpierw skład chemiczny. Głównym związkiem superfosfatu prostego jest fosforan wapnia [Ca(H₂PO₄)₂], stanowiący nośnik fosforu. Jak zaznaczyłem wcześniej w nawozie znajduje się także mieszanina siarczanów wapnia [CaSO₄·nH₂O] – ilość tych związków to około 50% masy nawozu. Domyślam się, że część osób opuściła powyższy akapit zakładając, że są to informacje niepotrzebne, bo po co mi znajomość wzorów chemicznych superfosfatu prostego. Spójrzmy jednak na poniższą rycinę 1:

Rycina 1. Składniki mineralne w superfosfacie prostym

Podsumujmy zatem: fosforan wapnia to źródło fosforu bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie, co oznacza dużą szybkość uwalnia fosforanów z granuli (o ile stosujemy formę granulowaną). Dla bardziej dociekliwych informacja, że w glebie znajdują się różne związki fosforu, przy czym rośliny najchętniej pobierają aniony fosforanowe H₂PO₄^–. Właśnie taki związek występuje w superfosfacie prostym, a co najmniej 93% fosforu w nawozie stanowią formy rozpuszczalne w wodzie. Zwróćmy też uwagę, że już w krótkim okresie po zastosowaniu nawozu dostępna jest także część puli wapnia. Jak napisałem wcześniej siarczany wapnia znajdujące się w nawozie mają różny stopień uwodnienia czyli różną rozpuszczalność. Nie będę nikogo przekonywał, że gips świetnie rozpuszcza się w wodzie, bo to nie prawda. Wiem na pewno, że w środowisku glebowym siarczany wapnia podlegają stopniowemu uwalnianiu do roztworu glebowego, z wydzieleniem kationu Ca²⁺ i anionu SO₄^2-. Przypomnę, już nie pierwszy raz, że roztwór glebowy to nie woda a uruchamianie siarki i wapnia następuje także z udziałem kwasów glebowych, metabolitów wydzielanych przez same rośliny (kwasy bursztynowy, cytrynowy, winowy) oraz bakterie glebowe.

Moi Studenci znają doskonale to pytanie, przypomnę może niektórym – jeśli zaglądają do tych wpisów: jakie składniki mineralne zawiera superfosfat prosty? Dalej następują najczęściej cztery możliwe odpowiedzi:

a. N i P            b. P        c. Ca i P       d. P, Ca i S

Studentem, który zaznaczył odpowiedź a. nie ma co się zajmować – nawet nie zajrzał do notatek, nie jest to niestety przypadek odosobniony. Najczęściej zaznaczana jest odpowiedź b. – to przykład studenta, który też się nie przygotował ale coś słyszał na ten temat i wie, że superfosfat to przecież nawóz fosforowy. Bardziej wtajemniczeni wybierają c., natomiast nieliczni, którzy znaleźli chwilę czasu na naukę zaznaczają d. Pozwoliłem sobie na chwilę ironii po to aby uświadomić Państwu, że tak naprawdę superfosfat prosty to nawóz fosforowo-wapniowo-siarkowy, zawierający oprócz pierwszoplanowego składnika jakim jest fosfor, także wapń i siarkę czyli składniki drugoplanowe o ogromnym znaczeniu w ogólnym bilansie pierwiastków przyswajanych przez rośliny. Przy okazji wyjaśniłem też skąd taki a nie inny tytuł wpisu.

Zanim przejdziemy do szczegółów praktycznych jeszcze krótkie przypomnienie znaczenie wymienionych składników dla roślin uprawnych:

FOSFOR

• procesy energetyczne w roślinie
• budowa błon komórkowych
• rozwój systemu korzeniowego
• dojrzewanie ziarniaków, nasion, owoców

WAPŃ

• dodatni wpływ na wielkość systemu korzeniowego
• budowa ściany komórkowej (tworzenie fizycznych barier dla patogenów)
• aktywacja niektórych eznymów
• pośredni wpływ na roslinę poprzez stabilizację agregatów glebowych, co przyczynia się do lepszej struktury gleby

SIARKA

• przetwarzanie prostych związków azotu w białka
• poprawa składu aminokwasowego białek
• zwiększenie wydajności fotosyntezy
• zwiększenie odporności roślin na atak patogenów (reakcja na poziomie chemicznym czyli produkcja specyficznych związków chemicznych działających toksycznie i odstraszająco na patogeny)

WSZYSTKIE WYMIENIONE – dodatni wpływ na metabolizm azotu i przetwarzanie tego składnika na plon biologiczny.

O efektach plonotwórczych związanych ze stosowaniem fosforu powiedziano i napisano już bardzo dużo, a kilka ciekawych informacji można znaleźć także tutaj. Myślę, że świadomość odnośnie pozytywnego wpływu siarki na wzrost roślin też systematycznie wzrasta, o czym pisałem tutaj. Uzupełnię tylko, że z każdym rokiem emisja siarki do atmosfery jest coraz mniejsza, co z kolei oznacza wzrost roli tego pierwiastka w nawożeniu.

Nie mam zamiaru burzyć ugruntowanego od lat poglądu odnośnie przedsiewnej aplikacji nawozów fosforowych. Powodem takich zaleceń jest mała mobilność fosforanów w glebie i przez to konieczności wymieszania nawozu w warstwie ornej. Napiszę jednak, że jeśli z jakiegoś powodu wystąpi potrzeba pogłównego zastosowania fosforu, to dobra rozpuszczalność fosforanu wapnia z superfosfatu prostego jest przesłanką do zastosowania tego nawozu. W takiej sytuacji najlepiej w formie pylistej. Powyższe stwierdzenie dotyczy oczywiście także nawożenia użytków zielonych.

Wróćmy do dylematów młodych rolników, o których wspominałem na początku. Pierwszy dotyczył stosowania superfosfatu prostego w uprawie rzepaku ozimego. Pytanie dotyczyło siarki – ściślej tego czy w okresie wiosny rośliny będą mogły dobrze wykorzystać ten składnik. Wątpliwości dotyczyły dwóch, trochę przeciwstawnych procesów, na które pytający zwrócił uwagę. Po pierwsze – czy w okresie zimy siarka nie zostanie wymyta, bo przecież aniony siarczanowe dość łatwo przemieszczają się w profilu glebowym?. Druga wątpliwość wynikała z obaw czy siarka nie uruchomi się zbyt późno. Względnie mała rozpuszczalność siarczanu wapnia w nawozie oznacza, że wymycie dużych ilości siarki zimą czyli w okresie braku aktywności rośliny, nie wchodzi w rachubę. Siarka będzie uruchamiać się na wiosnę. W tym miejscu przypomnę, że około 30% siarki rzepak pobiera jeszcze po kwitnieniu. Nie ma więc obaw o niedostateczne wykorzystanie siarczanów z nawozu. Przy okazji uświadomiłem mojemu rozmówcy, że rzepak ozimy jest gatunkiem o bardzo dużym zapotrzebowaniu na wapń, o czym nie wszyscy pamiętają. Nie muszę już chyba wyjaśniać jaki ma to związek z superfosfatem prostym.

W innym gospodarstwie młody człowiek pobudził mnie kiedyś do myślenia gdy postanowił sprawdzić przydatność superfosfatu prostego do zlokalizowanego nawożenia kukurydzy (wysiew nawozu wraz z materiałem siewnym). W tej technice wysiał nawóz w ilości około 400 kg/ha. Wcześniej przedsiewnie zastosował azot i 200 kg soli potasowej. Rzecz cała miała miejsce na glebie klasy bonitacyjnej IVa, w roku 2015, na obszarze z bardzo silnym niedoborem opadów. W porównaniu z okolicznymi polami efekt był nadspodziewanie duży i przejawił się nie tyle w działaniu fosforu, lecz siarki (na innych polach wystąpiły zaburzenia w pobieraniu tego składnika). Dysponuję materiałem zdjęciowym ale bez zgody autora nie mogę tego publikować, musicie mi Państwo uwierzyć na słowo. Chciałbym być dobrze zrozumiany. Wiem doskonale, że na rynku istnieje wiele bardzo dobrych nawozów przeznaczonych do stosowania zlokalizowanego, w żaden sposób nie chcę negować ich pozytywnego działania. Zwracam tylko uwagę, że jedną z opcji może być stosowanie superfosfatu prostego.

Bardzo logiczne wydaje się postawienie pytania o to czy rzeczywiście udowodniono działanie siarki z superfosfatu prostego, a jeżeli tak to w jaki sposób udało się to zrobić?. Zajmowałem się kiedyś tym problemem bardzo wnikliwie, zainspirowany dość niespodziewanym wynikiem jednego z doświadczeń, w którym spośród wielu różnych nawozów fosforowych superfosfat prosty działał najlepiej. Po latach okazało się, że to nie fosfor, lecz siarka odpowiadała za zwyżkę plonu. Wykonałem wieloletnie badania w uprawie jęczmienia jarego, pszenicy ozimej i rzepaku ozimego. Poniżej można zobaczyć najciekawsze efekty tych badań. Zaznaczę tylko, że w każdym z doświadczeń wszystkie składniki były zbilansowane, to znaczy na każdym poletku wprowadzono takie same ilości N, P i K. Tam gdzie nie stosowano superfosfatu prostego, fosfor wprowadzono dokładnie w takiej samej formie, lecz bez siarki (tak, tak produkowano kiedyś w Polsce taki nawóz).

Z ryciny 2 wynika dodatnie działanie siarki w kształtowaniu plonu jęczmienia jarego aż do dawki 50 kg S/ha, co w okresie, w którym prowadzono badania było obserwacją dość zaskakującą. Ponadto wzrost plonu następował także w warunkach braku stosowania azotu.

Rycina 2. Reakcja jęczmienia jarego na nawożenie siarką pochodzącą z superfosfatu prostego (źródło: Potarzycki 2003)

Jak pokazuje tabela 1, pszenica ozima pozytywnie zareagowała na siarkę w formie superfosfatu prostego, przy czym wzrost plonu wiązał się z liczbą kłosów, a więc gęstością łanu. Dla praktyki rolniczej oznacza to, że siarczan wapnia wykazał najsilniejsze działanie w okresie wiosny tj. pod koniec krzewienia i na początku strzelania w źdźbło (kwiecień/początek maja), co obala obawy o niedostateczną rozpuszczalności siarczanu wapnia z granuli nawozowej. W późniejszych stadiach rozwojowych nie udowodniono już wpływu siarki na strukturę plonu pszenicy ozimej.

Tabela 1. Reakcja pszenicy ozimej na nawożenie siarką z superfosfatu prostego (źródło: Potarzycki i in. 2015)

Z kolei z tabeli 2 można wyczytać silny wzrost efektywności azotu pochodzącego z saletry amonowej pod wpływem siarki wprowadzonej do gleby z superfosfatem prostym. Stopień reakcji był większy w glebie zasobnej w siarkę, a to potwierdza tylko konieczność systematycznego nawożenia tym składnikiem.

Tabela 2. Efektywność nawożenia azotem rzepaku ozimego w zależności od zasobności gleby w siarkę i bieżącego nawożenia siarką z superfosfatu prostego (źródło: Potarzycki, dane niepublikowane)

Na koniec bardzo ważna informacja. Wszystkie omówione dzisiaj tematy można wprost odnieść do Lubofosek, gdyż te nawozy są produkowane przecież na bazie superfosfatu prostego. W Lubofoskach nośnikiem azotu jest siarczan amonu, co powoduje, że pula siarki w nawozie jest wzbogacona także o formy bardzo dobrze rozpuszczalne czyli szybkodziałające.