Maahan pidättyneiden fosforireservien käyttökelpoisuuden parantaminen

Runsas fosforilannoituksen käyttö on kasvattanut viljelysmaiden fosforireservejä sekä helppoliukoisen fosforin määrää ja siten lisännyt vesistöjen ravinnekuormitusriskiä. Koska fosfori pidättyy maahan voimakkaasti, eivät kasvit pysty hyödyntämään kaikkea lannoitefosforia, jolloin sitä kertyy viljelysmaiden pintakerrokseen. Osa maassa olevasta fosforista kulkeutuu vesistöihin pääasiassa pintamaan erodoituneen aineksen sekä pintavirtailuvesien mukana ja aiheuttaa rehevöitymistä. Niin ympäristö- kuin taloudellisestakin näkökulmasta katsoen ylimääräisen lannoitefosforin kertyminen maahan on varsin epäedullista, joten olisi tärkeää löytää keinoja, joilla maahan pidättyneet lannoitefosforireservit voitaisiin saattaa takaisin kasvien käyttöön.

Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, onko maahan tehtävien kuona-, piihappo- sekä urea-käsittelyjen avulla mahdollista parantaa maahan pidättyneiden fosforireservien käyttökelpoisuutta kasveille. Tutkimusmenetelminä käytettiin sekä inkubointi- että astiakoetta. Vesiliukoisen fosforin määrässä tapahtuneita muutoksia tutkittiin uuttokokeiden, kasvien fosforin ottoa astiakokeiden ja fosforin fraktioissa tapahtuneita muutoksia fraktioanalyysin avulla. Tehokkaimmaksi fosforin käyttökelpoisuuden parantajaksi osoittautui urean ja piihapon yhdistelmä. Tutkimuksessa havaittiin, että maan ja vesiliukoisen fosforin pitoisuuden nousu ei ollut suoraan verrannollinen maan pH:n nousuun, eikä pH siten ollut tärkein fosforin liukoisuuteen vaikuttava tekijä maassa. Fosforin käyttökelpoisuuden lisääntymisen oletettiin perustuvan erityisesti maan silikaattikonsentraation kasvuun ja sitä kautta tapahtuvaan kilpailun lisääntymiseen pidätyspaikoista fosfaatin kanssa. Silikaatti näytti myös korvaavan fosfaattia pidätyspaikoilta huomattavasti piihapon pKa-arvoa alhaisemmassa pH:ssa.

Tutkimuksessa käytetyt kuonat näyttivät olleen inkubointikokeen perusteella teholtaan heikompia fosforin mobilisoijia kuin piihappo. Teräskuona oli pH:n nostajana ylivoimainen, mutta se ei lisännyt vesiliukoisen fosforin määrää niin paljon kuin pH:n nousun perusteella olisi voinut olettaa. Masuunikuonan pH:ta nostava vaikutus ilmeni huomattavasti hitaammin, ja se myös vähensi vesiliukoisen fosforin pitoisuuksia. Inkubointikokeen perusteella pääteltiin, että kuonissa oleva silikaatti ei ole riittävän aktiivista korvatakseen fosfaattia pidätyspaikoilta.

Astiakoe muutti käsitystä kuonien tehokkuudesta maahan pidättyneiden fosforireservien käyttökelpoisuuden lisääjänä, sillä kasvien fosforin otto ei ollut suoraan verrannollinen inkubointikokeessa mitattuihin vesiliukoisen fosforin määriin. Kuonat osoittautuivat käytännössä tehokkaammaksi kasvien fosforin oton parantajiksi kuin pelkän inkubointikokeen perusteella arveltiin. Tämä saattoi johtua siitä, että kuonissa ollut aktiivisen silikaatin määrä oli riittävän tehokas lisäämään fosforin käyttökelpoisuutta vasta maan fosforipitoisuuden laskiessa kasvien fosforin oton seurauksena. Typpeä sekä piihappoa tai kuonaa saaneilla koejäsenillä oli sekä raiheinän kasvua että fosforin ottoa tehostava vaikutus, pelkkää typpeä saaneisiin koejäseniin verrattuna. Jotta kuonista saataisiin irti kaikki potentiaalinen hyöty, saattaisi olla tarpeellista esimerkiksi esikäsitellä niitä siten, että niiden sisältävät silikaatit saataisiin aktiivisempaan muotoon. Tällöin kuonissa yhdistyisi sekä pH:n nousun aikaansaama fosforin käyttökelpoisuuden lisääntyminen että aktiivisten silikaattien toiminta fosfaatin korvaajina pidätyspaikoilta.