Λιπάσματα - Η επιστήμη στο DNA μας

Με τον γενικό όρο λίπασμα αναφέρεται οποιαδήποτε ουσία, φυσική ή τεχνητά παρασκευασμένη, βελτιώνει την ανάπτυξη και την παραγωγικότητα των φυτών. Τα λιπάσματα είτε ενισχύουν τη φυσική περιεκτικότητα του εδάφους σε ορισμένα χημικά στοιχεία είτε αναπληρώνουν τις ποσότητες αυτών των στοιχείων που απορροφήθηκαν από φυτά προηγουμένων γενεών.

Φυσικές ουσίες, όπως φύλλα σε αποσύνθεση ή κοπριά ζώων άρχισαν να χρησιμοποιούνται ως λιπάσματα σχεδόν από την εποχή που ξεκίνησαν οι πρώτες καλλιέργειες από τον άνθρωπο (αγροτική επανάσταση). Η χρήση τεχνητών λιπασμάτων, όμως, είναι πολύ πιο πρόσφατη και φαίνεται ότι ξεκίνησε στις αρχές του 17ου αιώνα κατά την Αγροτική Βρετανική Επανάσταση, αν και η χρήση τους γενικεύτηκε κατά την Βιομηχανική επανάσταση. Η επίδραση των λιπασμάτων τόσο στα φυτά όσο και, κυρίως, στο περιβάλλον άρχισε να ερευνάται κατά την Πράσινη επανάσταση στις αρχές του δεύτερου μισού του 20ού αιώνα.

Τα λιπάσματα εν γένει διακρίνονται σε οργανικά (περιέχουν άνθρακα στη σύνθεσή τους) και σε ανόργανα (δεν περιέχουν άνθρακα στη σύνθεσή τους). Από την άποψη της σύνθεσης υπάρχουν φυσικά και τεχνητά λιπάσματα και των δύο συστάσεων.

Χρήση των θρεπτικών συστατικών από τα φυτά

Τα κύρια και τα δευτερεύοντα θρεπτικά συστατικά διακρίνονται κατ’ αυτό τον τρόπο όχι ως προς τη χρησιμότητά τους, αλλά ως προς τις απαιτούμενες ποσότητές τους.

Κύρια θρεπτικά συστατικά

Άζωτο: Δομικό συστατικό των πρωτεϊνών, των νουκλεϊκών οξέων (DNA και RNA) και των ενζύμων. Το κρίσιμο επίπεδο περιεκτικότητας αζώτου στα φυτά κυμαίνεται περίπου στο 3%. Αν το ποσοστό αυτό μειωθεί κάτω του 2,75%, εμφανίζονται συμπτώματα αζωτοπενίας στα φυτά, με αποτέλεσμα την απώλεια ποιότητας και ποσότητας στην τελική συγκομιδή. Εξαίρεση αποτελούν τα νεαρά φυτά, στα οποία η περιεκτικότητα σε άζωτο ανέρχεται στο 4% ή και περισσότερο, ορισμένα φυτά όπως η σόγια, τα φιστίκια και το τριφύλλι, ενώ σε άλλα, όπως τα οπωροφόρα δένδρα και ορισμένα διακοσμητικά φυτά το άζωτο μπορεί να ανέρχεται και στο 2% πριν αρχίσει η αζωτοπενία. Αυτή εκδηλώνεται συνήθως αρχικά με πτώση των φύλλων, ενώ το αντίστροφο φαινόμενο έχει διαπιστωθεί ότι καθυστερεί την ωρίμανση των καρπών, όπως συμβαίνει σε φυτά τομάτας θερμοκηπίου. Ακόμη και μικρές εναλλαγές στην περιεκτικότητα αζώτου μπορούν να επιφέρουν σημαντικές μεταβολές στην ανάπτυξη των φυτών, την εποχή συγκομιδής αλλά και στην ποιότητα των συλλεγομένων καρπών. Είναι, συνεπώς, σημαντικό να διατηρούνται τα επίπεδα αζώτου στο έδαφος ανάλογα με τα καλλιεργούμενα φυτά προκειμένου να διασφαλιστεί η ποιότητα και η ποσότητα της παραγωγής.

Φωσφόρος: Δομικό συστατικό των νουκλεϊκών οξέων και των μορίων ανταλλαγής ενέργειας (τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP) και διφωσφορική αδενοσίνη (ADP)). Οι απαιτήσεις των φυτών σε φωσφόρο ποικίλλουν σημαντικά: Στα οπωροφόρα δένδρα οι κρίσιμες περιεκτικότητες σε φωσφόρο είναι μεταξύ 0,12% και 0,15%, τα χόρτα 0,20% έως 0,25%, ενώ τα λαχανικά φθάνουν τα 0,25% ως τα 0,30%. Οι περιπτώσεις φωσφοπενίας, που είναι συνέπεια της ανεπάρκειας του εδάφους σε φωσφόρο ή σε περιορισμό του ριζικού συστήματος λόγω εμποδίων, εκδηλώνονται στα πρώτα στάδια ανάπτυξης των φυτών, οπότε και οι απαιτήσεις σε φωσφόρο είναι αυξημένες: Η αρχική περιεκτικότητα σε φωσφόρο είναι υψηλή και μειώνεται σταδιακά όσο το φυτό μεγαλώνει. Το αντίθετο φαινόμενο δεν είναι γνωστό με σαφήνεια. Σε ορισμένες περιπτώσεις υψηλές περιεκτικότητες του εδάφους σε φωσφόρο προκαλούν απώλεια ισορροπίας και πενίες σε άλλα στοιχεία, όπως ψευδάργυρο, χαλκό και σίδηρο. Συνεπώς είναι σημαντική η διατήρηση ισορροπίας του εδάφους σε φωσφόρο.

Κάλιο: Απαραίτητο για την πραγματοποίηση πολλών χημικών αντιδράσεων στα φυτά. Οι απαιτήσεις των φυτών σε κάλιο ποικίλλουν ανάλογα με το είδος. Τα οπωροφόρα δένδρα (ροδακινιές, αχλαδιές, μηλιές κτλ) έχουν μικρές απαιτήσεις σε κάλιο, κυμαινόμενες από 0,75% ως 1,25%, για τους διάφορους τύπους χόρτων από 1,2% ως 2.0%, ενώ υψηλότερες είναι οι απαιτήσεις των λαχανικών, 1,75% ως 2,0%. Το κάλιο είναι από τα πλέον κινητικά στοιχεία, καθώς μπορεί να απελευθερωθεί από τα φύλλα κατά τη διάρκεια μιας βροχής και να επαναπορροφηθεί από τις ρίζες. Καλιοπενία μπορεί να εκδηλωθεί τόσο στα πρώτα όσο και στα τελευταία στάδια ανάπτυξης των φυτών. Η περιεκτικότητα των φυτών ελαττώνεται ανάλογα με την ηλικία τους. Σημαντική είναι, όμως, η διατήρηση της ισορροπίας μεταξύ καλίου και νατρίου και καλίου και ασβεστίου/μαγνησίου, καθώς η αύξηση συγκέντρωσης του ενός μειώνει την συγκέντρωση των άλλων.

Θείο: Απαραίτητο συστατικό σε ορισμένα αμινοξέα και, συνεπώς, στις πρωτεΐνες. Εν γένει πιστευόταν ότι τα φυτά έχουν σε θείο απαιτήσεις ανάλογες με αυτές του φωσφόρου, αλλά αποδεικνύεται ότι αυτό δεν συμβαίνει. Για τα λαχανικά, το βαμβάκι, τον καπνό και την τομάτα οι απαιτήσεις σε θείο είναι, εν γένει, μεταξύ 0,2% και 0,3%, ενώ σύμφωνα με πρόσφατες έρευνες καλύτερο δείκτη για το θείο δεν αποτελεί η % συγκέντρωσή του αλλά περισσότερο ο λόγος συγκεντρώσεων αζώτου προς θείο, ο οποίος πρέπει να κυμαίνεται από 9:1 ως 12:1. Θειοπενίες συμβαίνουν συχνά σε αμμώδους υφής εδάφη και εκδηλώνονται στα πρώτα στάδια της ανάπτυξης των φυτών και απαιτούν τη χρήση θειούχων λιπασμάτων για σημαντικό χρονικό διάστημα. Το θείο δεν εμφανίζει κινητικότητα στους ιστούς των φυτών και οι θειοπενίες εκδηλώνονται στα ανώτερα και νεότερα τμήματα του φυτού.

Μαγνήσιο: Δομικό συστατικό της χλωροφύλλης και συνεπώς απαραίτητο για τη λειτουργία της φωτοσύνθεσης από τα πράσινα φυτά. Συνήθεις συγκεντρώσεις του κυμαίνονται από 0,10% ως 0,30%, ανάλογα με τον τύπο της καλλιέργειας, ενώ ειδικότερα για τις τομάτες και τη ρέβη (γογγύλι) μπορεί να φθάνουν και το 0,40%. Μαγνησιοπενίες συμβαίνουν όταν η συγκέντρωση πέσει κάτω από το 0,10%. Η κινητικότητά του στους φυτικούς ιστούς βρίσκεται σε μεσαίο επίπεδο, γι’ αυτό και εκδηλώνεται μαγνησιοπενία στους ηλικιακά μεγαλύτερους ιστούς. Ιδιαίτερη προσοχή χρειάζεται κατά την απορρόφηση μαγνησίου από το έδαφος: Η απορρόφησή του από τα φυτά εξαρτάται τόσο από το pH του εδάφους (βέλτιστη απορρόφηση σε τιμές μεταξύ 6 και 6,5) όσο και την περιεκτικότητά του σε ασβέστιο.

Ασβέστιο: Καθορίζει την διαπερατότητα των μεμβρανών των φυτικών κυττάρων. Το ασβέστιο τείνει να κατατάσσεται πλέον στα δευτερεύοντα θρεπτικά συστατικά. Οι υψηλότερες απαιτήσεις σε αυτό είναι των οπωροφόρων δένδρων, ενδιάμεσες έχουν τα λαχανικά και τις μικρότερες τα πράσινα χόρτα: Οι μηλιές και οι ροδακινιές εμφανίζουν συγκέντρωση ασβεστίου στα φύλλα τους 1,0% και 1,25% αντίστοιχα, ενώ την υψηλότερη απαίτηση έχει το βαμβάκι, με συγκέντρωση ασβεστίου στα φύλλα περίπου 2,0%. Οι ασβεστοπενίες δεν είναι ασυνήθεις και επηρεάζουν σημαντικά την ποιότητα των παραγομένων καρπών. Στις τομάτες εμφανίζονται σήψεις στα άνθη, ενώ τα φρούτα γίνονται πιο μαλακά και εμφανίζουν καφέ “λεκέδες” στην επιφάνειά τους. Σε βαρείες περιπτώσεις επηρεάζονται πρώτα οι νεότεροι ιστοί, ενώ τα διαστήματα μεταξύ των φύλλων ελαττώνονται και τα άκρα των φύλλων εμφανίζονται ακανόνιστα. Η κινητικότητα του ασβεστίου στους φυτικούς ιστούς είναι χαμηλή και η συγκέντρωσή του τείνει να αυξάνει με την ηλικία του φυτού.

Δευτερεύοντα θρεπτικά συστατικά

Σίδηρος: Βασικό συστατικό αρκετών ενζύμων
Μαγγάνιο: Ανευρίσκεται σε αναπνευστικά ένζυμα
Βόριο: Απαραίτητο κατά την σύνθεση των πρωτεϊνών
Χλώριο: Εμπλέκεται στον μεταβολισμό των υδατανθράκων
Ψευδάργυρος: Απαντάται στο ένζυμο διάσπασης του οξικού οξέος
Μολυβδαίνιο: Συστατικό ενζύμου που ανάγει τα νιτρικά ιόντα προς νιτρώδη. Η χρήση του σε λιπάσματα πρέπει να γίνεται με πολύ μεγάλη προσοχή, καθώς το στοιχείο είναι τοξικό για τους μη φυτικούς ζωντανούς οργανισμούς σε περιεκτικότητες άνω των 15 ppm.
Χαλκός: Συστατικό ενζύμων αντιδράσεων οξείδωσης.

Στη Φύση, τα θρεπτικά συστατικά δεν εξαντλούνται από το έδαφος, καθώς τα φυτά μετά τον θάνατό τους αποσυντίθενται και τα συστατικά τους επανέρχονται στο έδαφος. Αυτό, όμως, δεν συμβαίνει στις καλλιέργειες: Όταν γίνει η συγκομιδή, το μεγαλύτερο τμήμα των φυτών συλλέγεται και απομακρύνεται από την καλλιεργήσιμη έκταση. Ως συνέπεια, η περιεκτικότητα του εδάφους στα συστατικά αυτά μειώνεται, με συνέπεια η ανάπτυξη των φυτών να μην είναι φυσιολογική και η αποδοτικότητά τους να χαμηλώνει σημαντικά.

Φυσικά λιπάσματα

Τα κυριότερα οργανικά φυσικά λιπάσματα είναι η κοπριά διαφόρων, κυρίως οικόσιτων, ζώων, όπως τα πουλερικά, τα πρόβατα, οι αγελάδες και τα άλογα, και τα σηπόμενα φύλλα, τα οποία μπορεί να έχουν υποστεί τη διαδικασία της κομποστοποίησης ή και όχι. Χρησιμοποιούνται, επίσης, και φυσικοί σχηματισμοί, όπως το γκουανό, το οποίο έχει προέλθει από φυσικές διεργασίες που έλαβαν χώρα σε περιττώματα θαλάσσιων πτηνών. Ανόργανα φυσικά λιπάσματα προέρχονται κυρίως από ορυκτά, όπως ο ασβεστόλιθος, το χλωριούχο κάλιο ή φωσφορικά ορυκτά.

Συνθετικά λιπάσματα

Τα πλέον ταχέως απομακρυνόμενα από το έδαφος στοιχεία είναι το άζωτο, ο φωσφόρος και το κάλιο. Τα περισσότερα λιπάσματα αποσκοπούν στον εμπλουτισμό του εδάφους στα συστατικά αυτά. Παλαιότερα η αναπλήρωση του αζώτου στο έδαφος των χωραφιών γινόταν με τη μέθοδο της αμειψισποράς: Κάθε τέταρτο ή πέμπτο έτος η καλλιέργεια δημητριακών αντικαθίστατο με την καλλιέργεια ψυχανθών (φασόλια, φακές, ρεβίθια κτλ.) Λόγω των αζωβακτηρίων, που ζουν στις ρίζες αυτών των φυτών και είναι οι μόνοι οργανισμοί που μπορούν να μετατρέψουν απευθείας το ατμοσφαιρικό άζωτο σε απορροφήσιμες από το φυτό ουσίες, το έδαφος εμπλουτιζόταν σε άζωτο. Σήμερα η μέθοδος αυτή έχει αντικατασταθεί με την χρήση συνθετικών λιπασμάτων.

Συμβολισμός

Τα λιπάσματα γενικής χρήσεως συμβολίζονται με τρεις αριθμούς: Ο πρώτος αφορά την περιεκτικότητα σε άζωτο, ο δεύτερος σε φωσφόρο και ο τρίτος σε κάλιο. Έτσι, ένα λίπασμα χαρακτηριζόμενο ως 11-52-10 περιέχει 11 μέρη αζώτου, 52 μέρη φωσφόρου και 10 μέρη καλίου. Ένα τέτοιο λίπασμα χαρακτηρίζεται ως “σύνθετο λίπασμα”. Άρα, σε ένα σάκο λιπάσματος βάρους 100 κιλών περιέχονται 11 κιλά αζώτου, 52 κιλά φωσφόρου και 10 κιλά καλίου. Το υπόλοιπο είναι γνωστό ως “έκδοχο” (κοινώς έρμα ή σαβούρα, αγγλ. “ballast”) και δεν έχει καμία επίδραση στην ανάπτυξη των φυτών.

Τρόποι εφαρμογής

Ο τρόπος χρήσης των λιπασμάτων δεν είναι ενιαίος για όλες τις καλλιέργειες. Υπάρχουν τρεις βασικοί τρόποι για τη λίπανση των καλλιεργουμένων εδαφών, εξαρτώμενοι από παράγοντες όπως ο τύπος της καλλιέργειας και η μεθοδολογία της, ο τύπος του προς χρήση λιπάσματος, η οξύτητα (pH) του εδάφους, η εποχή, η διαθεσιμότητα νερού κτλ.

Ευρεία διασπορά: Το λίπασμα δασπείρεται ομοιόμορφα σε ολόκληρη την καλλιεργούμενη έκταση. Η μέθοδος αυτή προτιμάται για τις αρδευόμενες καλλιέργειες και κυρίως για τα αζωτούχα λιπάσματα. Είναι κατάλληλη για φυτά με ιδιαίτερα εξαπλούμενο ριζικό σύστημα, πυκνοφυτευμένες καλλιέργειες, όταν χρησιμοποιούνται πολύ ευδιάλυτα αζωτούχα λιπάσματα ή όταν λιπαίνονται με κάλιο “ελαφρά” εδάφη. Μειονεκτήματα της μεθόδου είναι ότι έτσι ευνοείται η ανάπτυξη και των ζιζανίων, ενώ σε περιπτώσεις λίπανσης με φωσφορικά λιπάσματα είναι ενδεχόμενο μεγάλο μέρος τους να δεσμευτεί από το έδαφος λόγω υψηλής διασποράς και να μη γίνει άμεσα εκμεταλλεύσιμο από τα φυτά.
Εξειδικευμένη τοποθέτηση: Το λίπασμα τοποθετείται σε ειδικά διαμορφωμένους θύλακες του εδάφους κοντά στα φυτά ή στις σειρές των φυτών και, σε πολλές περιπτώσεις, κάτω από τον σπόρο πριν αυτός σπαρεί. Η μέθοδος αυτή προτιμάται επί εφαρμογής λιπασμάτων ευρέος φάσματος (και με τα τρία κύρια θρεπτικά συστατικά) και κυρίως κατά τις περιόδους της σποράς ή της αρχικής βλάστησης. Είναι ιδιαίτερα κατάλληλη στις περιπτώσεις χρήσης μικρών ποσοτήτων λιπάσματος, όταν τα καλλιεργούμενα φυτά είναι τοποθετημένα σε σειρές, σε εδάφη χαμηλής γονιμότητας και στις περιπτώσεις που οι ρίζες δεν φθάνουν σε μεγάλα βάθη.
Εφαρμογή επί των φύλλων: Με χρήση ειδικών ψεκαστικών συσκευών το λίπασμα – σε υγρή μορφή – ψεκάζεται ώστε να καλύψει το φύλλωμα ολόκληρου του φυτού. Η μέθοδος αυτή προτιμάται στα οπωροφόρα δένδρα, καθώς δεν επηρεάζει σημαντικά την ισορροπία των δευτερευόντων θρεπτικών συστατικών. Είναι επίσης κατάλληλη για την εφαρμογή των λιπασμάτων που περιέχουν δευτερεύοντα θρεπτικά συστατικά (τα οποία συνήθως αναμιγνύονται με αζωτούχο λίπασμα ουρίας).

Σύγκριση φυσικών και τεχνητών λιπασμάτων

Όπως προαναφέρθηκε, η χρήση λιπασμάτων εξαρτάται από πολλούς παράγοντες. Γενικά σήμερα έχει αρχίσει να παρατηρείται μικρή στροφή στα φυσικά λιπάσματα, καθώς εμφανίζουν μικρές ή ασήμαντες περιβαλλοντικές επιδράσεις, σε σύγκριση με τα τεχνητά.

Η κοπριά χρησιμοποιήθηκε σχεδόν ταυτόχρονα με την εξημέρωση και μετατροπή ζώων από άγρια σε οικόσιτα (δεν είναι επαρκώς εξακριβωμένος ο ακριβής χρόνος) και συνέχισε να χρησιμοποιείται μέχρι σήμερα. Ωστόσο και η κοπριά και τα προϊόντα κομποστοποίησης δεν είναι ολοσχερώς απαλλαγμένα από προβλήματα:

Είναι ενδεχόμενο να περιέχονται σε αυτά μικροοργανισμοί που προκαλούν παθογόνες ασθένειες. Αυτό ισχύει τόσο για την κοπριά όσο και για τους σηπόμενους φυτικούς ιστούς, αν δεν έχουν επαρκώς κομποστοποιηθεί.
Οι συγκεντρώσεις τους σε θρεπτικά συστατικά ποικίλλουν ενώ η απελευθέρωση αυτών των συστατικών σε μορφή απορροφήσιμη από τα φυτά είναι πιθανόν να μη συμβεί ακριβώς στο στάδιο που τα φυτά τα χρειάζονται.
Έχουν σχετικά μεγάλο όγκο και βάρος και πιθανόν η ποσότητα που είναι δυνατό να χρησιμοποιηθεί στην καλλιέργεια να μην περιέχει τις κατάλληλες ποσότητες θρεπτικών συστατικών
Η διαδικασία παραγωγής τους σε πολλές περιπτώσεις είναι αντιοικονομική.

Πηγή: wikipedia.org