Đubrivo
Đubrivo ili gnojivo je smjesa tvari koja se koristi u poljoprivredi ili vrtlarstvu za poboljšanje rasta biljki. Obično se primjenjuje na poljoprivrednim zemljištima.
Đubriva se grubo mogu podijeliti na organska i anorganska (mineralna), gdje je osnovna razlika izvor iz kojeg je đubrivo nastalo, a ne nužno sastav nutrijenata.
Organska đubriva i neka anorganska đubriva dobivena iz ruda, su se koristila vijekovima, dok su hemijski sintetizirana anorganska đubriva počela da se razvijaju tokom industrijske revolucije. Poboljšano razumijevanje djelovanja i početak upotrebe đubriva su bili važni koraci u pred-industrijskoj i zelenoj revoluciji 20. vijeka.
Đubriva tipično sadrže sljedeće elemente (u varijabilnim proporcijama):
- tri primarna makronutrijenta: dušik, fosfor i kalijum
- tri sekundarna makronutrijenta: kalcijum, sumpor, magnezijum
- mikronutrijente ili mineralne elemente u tragovima: bor, hlor, mangan, željezo, cink, bakar, molibden i selen.
Makronutrijenti su elementi koji se troše u većim količinama i prisutni su u tkivu biljaka u količini 0,2% do 4,0% (izraženo na suhu materiju). Mikronutrijenti se troše u manjim količinama i prisutni su u biljnom tkivu u količinama koje su reda veličine 5 - 200 ppm ili manje od 0,02% suhe mase đubriva.[1]
Označavanje đubriva
Makronutrijenti u đubrivu se označavaju na osnovu “NPK” analize, a također i kao “N-P-K-S” u Australiji[2].
Primjer označavanja za đubrivo potaša, koje ima omjer 1:1 kalijuma prema karbonatu ili 47% kalijuma i 53% karbonata u masenim procentima (što se dobije uzimajući u obzir razlike u molekularnoj težini između kalijuma i karbonata). Tradicionalna analiza 100g soli bi dala 60g K2O. Procentualni prinos K2O iz originalnih 100g đubriva predstavlja broj prikazan na oznaci. Kalijumovo đubrivo bi u ovom slučaju imalo oznaku 0-0-60, a ne 0-0-52.
Anorganska đubriva (vještačka đubriva)
Đubriva se mogu grubo podijeliti u organska đubriva (sastavljena od obogaćene organske materije – biljnog ili životinjskog porijekla) i anorganska đubriva (sastavljena od vještačkih supstanci i/ili minerala).Anorganska đubriva se često sintetiziraju u toku Haber-Bosch-ovog procesa, koji se koristi za sintezu amonijaka. Amonijak se koristi kao sirovina za stočnu hranu i druga azotna đubriva, npr. amonijum nitrat i urea.Ovi koncentrovani proizvodi se mogu razblaživati vodom pri čemu se dobija koncentrovano tečno đubrivo. Amonijak se može kombinovati sa fosfatnim stijenama i fosfatnim đubrivom (Odda proces), pri čemu nastaje “kombinovano đubrivo”.Upotreba vještačkih azotnih đubriva se konstantno povećava u zadnjih 50 godina, i dostigla je skoro 20 puta veću količinu te iznosi oko 1 milijardu tona azota godišnje.[3] Upotreba fosfatnih đubriva se takođe povećala sa 9 miliona tona 1960. godine do 40 miliona tona u 2000. godini. Količina od 6-9 tona kukuruza u zrnu po hektaru zahtijeva upotrebu 30–50 kg fosfatnog đubriva, dok soja zahtijeva 20–25 kg po hektaru.[4] Yara International je najveći svjetski proizvođač azotnih đubriva.[5]
| Država | Udio ukupne potrošnje N(%) | Količina (1000 t/godina) |
|---|---|---|
| SAD | 51 | 4697 |
| Kina | 16 | 2998 |
| Francuska | 52 | 1317 |
| Njemačka | 62 | 1247 |
| Kanada | 55 | 897 |
| Velika Britanija | 70 | 887 |
| Brazil | 40 | 678 |
| Španija | 42 | 491 |
| Meksiko | 20 | 263 |
| Turska | 17 | 262 |
| Argentina | 29 | 126 |
Upotreba
Vještačka đubriva se najčešće upotrebljavaju kod uzgoja kukuruza, ječma, šećerne trske, soje i suncokreta. Jedna studija je pokazala da primjena azotnih đubriva na usjev preostao izvan sezone, povećava biomasu i ima povoljan uticaj na sadržaj azota u glavnom usjevu, koji se sije u ljetnom periodu. [7]
Problemi sa upotrebom vještačkih đubriva
Trošenje elemenata u tragovima
Mnoga anorganska đubriva ne zamjenjuju elemente u tragovima u zemljištu, te zemljište postaje postepeno osiromašeno pri uzgajanju usjeva. Ovo trošenje je u vezi sa studijama koje su pokazale opadanje sadžaja (do 75%) količine elemenata u tragovima u voću i povrću.[8] Ipak, iz nedavne analize 55 naučnih studija zaključeno je da "nema dokaza da postoji razlika u kvalitetu nutrijenata između hrane proizvedene organskim i konvencionalnim postupkom." [9] Nasuprot tome, jedna dukoročna studija koju je finansirala Evropska Unija[10][11][12] je pokazala da organski-proizvedeno mlijeko sadrži značajno veći sadržaj antioksidanata (npr. karotenoida i alfa-linolenske kiseline) nego konvencionalno proizveden proizvod.
Prekomjerna upotreba đubriva
Prekomjerna upotreba đubriva može biti jednako štetna kao i premala količina.[13] “Sagorijevanje” može se dogoditi kada se primijeni previše đubriva, što rezultira sušenjem korijena i oštećenjem ili čak odumiranjem biljke.[14]
Prevelika potrošnja energije
Proizvodnja “vještačkog” amonijaka trenutno troši oko 5% globalne potrošnje prirodnog gasa, što je nešto ispod 2% svjetske energetske proizvodnje.[15] Troškovi korištenja prirodnog gasa u proizvodnji amonijaka predstavljaju 90% troškova proizvodnje amonijaka.[16] Povećanje cijene prirodnog gasa u prošloj deceniji je doprinijelo povećanju cijene đubriva.[17].
Dugoročna održivost
Anorganska đubriva se trenutno proizvode na način koji je nemoguće koristiti beskonačno. Kalijum i fosfor dolaze iz rudnika (ili slanih voda, kao što je Mrtvo more) i takvi izvori su ograničeni. Atmosferski nevezani azot je efektivno neograničen izvor (više od 70% sastava atnosfere čini azot), ali je u takvom obliku neupotrebljiv za biljke. Da bi taj azot postao upotrebljiv biljkama, potrebna je fiksacija (prevođenje atmosferskog azota u oblik koji biljke mogu koristiti).Vještačka azotna đubriva se tipično sintetiziraju koristeći fosilna goriva kao što je prirodni gas i ugalj, koji predstavljaju ograničene izvore.
Organska đubriva
Organska đubriva sadrže prirodne organske materijale (npr. đubre, kompost) i prirodno prisutne mineralne depozite (npr. šalitra – natrijum nitrat).
Poređenje sa anorganskim đubrivima
Organska đubriva tipično imaju manji sadržaj nutrijenata, rastvorljivost i brzinu oslobađanja nutrijenata u odnosu na anorganska đubriva.[18][19].Jedna studija je pokazala da u periodu od 140 dana, nakon 7 ispiranja nutrijenata da:
- Organska đubriva oslobađaju između 25% i 60% sadržaja azota
- Đubriva sa kontrolisanim oslobađanjem su imala relativno konstantnu brzinu oslobađanja nutrijenata
- Rastvorljiva đubriva su oslobodila najveću količinu azota u prvom ispiranju
Generalno, nutrijenti u organskim đubrivima su više razblaženi i manje dostupni biljkama. Prema UC IPM, sva “organska đubriva” se klasifikuju kao đubriva sa sporim oslobađanjem i ne mogu prouzrokovati sagorijevanje nitrogenom.[20]Organska đubriva dobivena iz komposta i drugih izvora, mogu značajno varirati od jednog lota do drugog. [21]Bez ispitivanja lota nije moguće precizno znati sadržaj nutrijenata.
Izvori organskih đubriva
Životinjski izvori
Urea životinjskog porijekla je pogodna za upotrebu u organskoj poljoprivredi, dok vještačka urea nije pogodan izvor. [22][23]. Često se “organska” poljoprivreda definiše kao minimalna upotreba procesiranja, a takođe i upotreba prirodnih bioloških procesa (npr.stvaranje komposta).Otpadni mulj ima veoma ograničenu upotrebu u organskoj poljoprivrednoj proizvodnji u SAD, zbog zabrane njegove upotrebe (zbog akumulacije toksičnih metala, između ostalih faktora) [24][25][26].USDA sada zahtijeva certificiranje od treće strane za đubriva sa visokim sadržajem azota, koja se prodaju u SAD.[27]
Biljni izvori
Da bi se zemljište obogatilo fiksacijom azota iz atmosfere, često se uzgajaju usjevi koji služe kao zeleno đubrivo. [28] Ovi usjevi mogu takođe povećati i sadržaj fosfora (mobilizacijom nutrijenata).[29]
