Fosfor jako pierwiastek niezbędny do wzrostu roślin
Fosfor, obok azotu i potasu, to jeden z najważniejszych składników odżywczych niezbędnych do wzrostu i rozwoju roślin. Bierze on udział m.in. w procesie fotosyntezy i oddychania roślinnego, a także uczestniczy w produkcji białek roślinnych. Ponadto pierwiastek ten wchodzi w skład kwasów nukleinowych czyli DNA i RNA.
W glebie występuje on w dwóch formach tj. jako fosfor organiczny i nieorganiczny. Fosfor organiczny to przede wszystkim ten występujący w tkankach roślin i bakterii oraz w ich wydzielinach. Ten rodzaj fosforu stawi od 30% do 50% jego całkowitej zawartości w glebie. Drugi rodzaj fosforu to fosfor nieorganiczny, który składa się głównie z fosforanów np. fosforanów wapnia czy glinu lub żelaza. W tym miejscu należy podkreślić, iż rośliny mogą pobra
z gleby jedynie fosfor w postaci jonów czyli form niezwiązanych z innymi pierwiastkami np. wspomnianym wcześniej wapniem, glinem czy żelazem. Niestety ilość fosforu w postaci jonowej jest w glebie bardzo niska, jest to zaledwie 1 do 5% całkowitej ilości fosforu. Powoduje to, iż rośliny cierpią z powodu braku tego pierwiastka, co jednocześnie przekłada się na ich niski plon, skąpe zbiory a także podatność na niekorzystne warunki środowiskowe np. suze lub zanieczyszczenie gleby. Stąd też poszukuje się alternatywnych metod zwiększania ilości jonów fosforanowych w glebie, tak by zmaksymalizować ich pobór przez rośliny oraz zapewnić wysoki plon płodów rolnych.
Niedobory fosforu problemem współczesnego rolnictwa
Jednym z takich alternatywnych rozwiązań jest wykorzystanie mikroorganizmów, w szczególności bakterii, które zdolne są do rozpuszczania fosforanów i przekształcania ich do form łatwo przyswajalnych przez rośliny. Powstaje jednak pytanie dlaczego takie bakterie są nam potrzebne skoro możemy stosować nawożenie roślin różnymi dostępnymi na rynku nawozami zawierającymi fosfor? Odpowiedzią na to pytanie są malejące zasoby fosforu.
Dane literaturowe wskazują, iż 92% fosforu stosowanego w rolnictwie pochodzi z przerobu wydobytego minerału – fosforytu. Fosforyt jest niestety zasobem ograniczonym, co oznacza, że jego ilości nie możemy zwiększyć, a obecnie znane źródła ulegają wyczerpywaniu. Szacuje się, iż światowe rezerwy fosforytu mogą zostać wyczerpane w ciągu 50 do 100 lat. Dodatkowo fosforyt występuje w niewielkiej liczbie krajów, głównie w Maroku, Chinach i Algierii, co sprawia ze wiele krajów jest uzależnione od jego importu. Wydobycie fosforytów zlokalizowanych na kontynencie europejskim jest niestety nieopłacalne ekonomicznie, so dodatkowo uzależnia kraje europejskie od zewnętrznych dostaw fosforytu. Takie uzależnienie oraz malejące zasoby fosforytu doprowadziły w latach 2007-2008 do wstrząsu w branży nawozowej, podczas którego ceny nawozów fosforowych wzrosły o 800% prowadząc do globalnego wzrostu cen żywności.
Bakterie rozpuszczające fosforany – remedium dla rolnictwa
Zasoby fosforytu kurczą się. Dodatkowo intensywne nawożenie nawozami fosforowymi powoduje tzw. uwstecznienie się fosforu, czyli przekształcenie go do form mineralnych niedostępnych dla roślin. Problemy te powodują, że coraz większy nacisk kładzie się na wykorzystanie własnie tych zalegających w glebie, niedostępnych dla roślin form fosforu.
Ogromne nadzieje wiąże się z zastosowaniem bakterii zdolnych do uwalniania jonów fosforu z minerałów fosforanowych. Bakterie takie wydzielają specjalne kwasy organiczne, które obniżają pH gleby i w ten sposób przyczyniają się do rozpuszczenia nieprzyswajalnych mineralnych związków fosforu. Takie bakterie rozpuszczają więcej fosforu niż są w stanie same wykorzystać, stąd też nadwyżkę wykorzystują rośliny. Ponadto bakterie rozpuszczające fosforany wydzielają do gleby szereg substancji, które stymulują rośliny do wzrostu i ochronią je przed stresem związanym np. z suszą czy zanieczyszczeniem gleby. Dlatego też wykorzystanie bakterii rozpuszczających fosforany w rolnictwie uznaje się nie tylko za metodę podniesienia ilości dostępnego dla roślin fosforu, ale też jako efektywne narzędzie jednoczesnej stymulacji wzrostu roślin i remediacji gleb rolniczych.
Zastosowanie praktyczne
Bakterie rozpuszczające fosforany stosowane są jako bionawozy od lat 50-tych XX wieku. Pierwszym znanym biopreparatem była Fosfobakteryna, która zawierała bakterie Bacillus megaterim var phosphaticum. Preparat ten stosowano głównie na terenie byłego ZSRR, choć doświadczenia z jego wykorzystaniem przeprowadzono też w Indiach i USA.
Obecnie na rynku dostępnych jest wiele preparatów zawierających żywe bakterie zdolne do rozpuszczania fosforanów w glebie np. Chiński JUWEI CBI, Nowozelandzki Biosuper, Indyjski Symbion-P i Phosfert, czy węgierki Phylazonit-MC. Najczęściej stosowanymi bakteriami są te z rodzaju Bacillus oraz Azotobacter. Do krajów przodujących w zastosowaniu tego rodzaju bionawozów należą przede wszystkim Indie, Chiny i USA. Na polskim rynku dostępne są takie biopreparaty jak: Bi fosfor EM, EmFarma Plus, UGmax.
Podsumowanie
Rosnąca populacja ludzka i związana z tym konieczność produkcji coraz większej ilości żywności, sprawia, iż agroekosytemy poddawane są rosnącej presji ze strony człowieka. Prowadzi to do zubożenia jakości gleb rolniczych i obniżenia ich produktywności. Aby temu zaradzić stosuje się coraz większe ilości nawozów, w tym głównie fosforowych. Jednakże światowe zasoby fosforu wyczerpują się, a nadmierne stosowanie nawozów prowadzi do uwstecznienia tego pierwiastka w glebie, co powoduje niedobór jonów fosforanowych dla roślin. Dlatego też zastosowanie biopreparatów zawierających bakterie zdolne do rozpuszczania minerałów fosforanowych bezpośrednio w glebie może stanowić rozwiązanie tego problemu i przyczynić się do poprawy jakości gleb i zapewnienia bezpieczeństwa żywnościowego w przyszłości.
