Ved bruk av fosforgjødsel i dryppvanningssystemer er kjemisk nedbør kjerneproblemet som forårsaker tilstopping av emitter, systemsvikt og utilstrekkelig næringstilførsel til avlinger. I hovedsak involverer det reaksjonen mellom fosfationer ((PO_{4}^{3-})) i vanningsvann og kationer som kalsium (Ca2+), magnesium ((Mg2+), og jern ((Fe2+/Fe3+), noe som resulterer i dannelsen av uløselige forbindelser som avsettes i emitterveiene.
Denne veiledningen gir deg et komplett rammeverk for å ta smarte, lønnsomme beslutninger. På slutten vil du vite hvordan du beskytter systemet ditt og får mest mulig ut av avlingene dine.
Tilstoppingens kjemi
1. Kalsiumfosfatutfelling: Den primære årsaken til tilstopping
Når vanningsvann inneholder (Ca2+) møter (PO_{4}^{3-}), danner det fortrinnsvis kalsiumhydrogenfosfat ((CaHPO4)) eller trikalsiumfosfat (Ca3(PO4)2). Begge disse forbindelsene har ekstremt lav løselighet og akkumuleres lett i de smale banene til emittere.
Eksperimenter utført av Institute of Water and Soil Conservation, Chinese Academy of Sciences, viser at når hardt vann med en hardhet på 250 mg/L (inneholder (Ca)2+) brukes til dryppvanning med fosforgjødsel, reduseres den gjennomsnittlige relative strømningshastigheten til emitterne til 51,1 %–59,4 % ved slutten av driftssyklusen, med en tilstoppingsgrad på 41,7 %–50,0 %. Når hardheten øker til 500 mg/L, øker tilstoppingshastigheten til 97,2 %–100 %, noe som gjør systemet nesten ubrukelig. Analyse av bunnfallssammensetningen viser at (CaCO3) (en forbindelse generert sammen med reaksjonen med fosfor) utgjør over 60 %, noe som ytterligere bekrefter den dominerende rollen til kalsium-fosforreaksjonen.
2. Magnesiumfosfatutfelling: Den skjulte risikoen for høyt magnesiumvann
Magnesiumioner reagerer med fosfationer for å danne magnesiumfosfat (MgHPO4). Mens løseligheten er litt høyere enn for kalsiumfosfat (ca. 0,01 g/L ved 25 grader), i alkalisk vann (pH > 7,5) eller høy-magnesiumgrunnvann ((Mg)2+) konsentrasjon > 30 ppm), kan det fortsatt utfelles i store mengder. Når vanningsvann inneholder (Mg2+) > 30 ppm og (PO_{4}^{3-}) konsentrasjoner overstiger 5 mmol/L, magnesiumfosfatutfelling vil kombineres med kalsiumfosfat for å tette emittere. Videre har utfellingene en tendens til å feste seg til de indre veggene til emitterne, noe som gjør dem vanskelige å fjerne gjennom regelmessig spyling.
3. Utfelling av jernfosfat: En skjult kilde til tilstopping
Jernholdig jern (Fe2+) i vanning oksideres vann eller jord lett til jern (Fe3+) i et aerobt miljø. Det reagerer deretter raskt med fosfationer for å danne jernfosfat (FePO4). Dette bunnfallet er en rødlig-brun fin partikkel som ikke bare tetter til emittere, men også adsorberer andre urenheter (som organisk materiale og silt) for å danne et sammensatt tilstoppingslag. I anleggslandbruk (f.eks. jordbær- og tomatdyrking) kan bruk av grunnvann med et jerninnhold over 0,3 mg/L til dryppvanning uten forutgående behandling forårsake tilstopping av jernfosfat, noe som kan redusere levetiden til dryppvanningssystemet med 30–50 %.
For å forhindre kostbar tilstopping og sikre jevn næringstilførsel, invester i kvalitets drypplinjer. For eksempel vanningsbånd somSinoahhar presise emittere som opprettholder systemets integritet ved bruk av løselig gjødsel.
Fosfor immobilitet i jord
1. Fysisk perspektiv
Fosfor i jord gjennomgår fysisk adsorpsjon (ikke-spesifikk adsorpsjon) på overflaten av fastfasepartikler, som hovedsakelig drives av elektrostatisk tiltrekning. Dette er det "første trinnet" i fosforfiksering. Jordleiremineraler (som kaolinitt) og jern-aluminiumoksider (som amorft aluminiumhydroksid) har et veldig høyt spesifikt overflateareal - 1g amorft aluminiumhydroksid kan ha et spesifikt overflateareal på 200-300 m², tilsvarende størrelsen på en fotballbane. Disse mineralene kan "fange" negativt ladede fosfationer ((PO_4^{3-})) gjennom negative overflateladninger. Et eksperiment av Chinese Society of Plant Nutrition and Fertilizer (2025) ved bruk av jordsøyler viste at selv svært løselig ammoniumfosfat, når det ble påført leire, hadde mer enn 90 % av fosforet adsorbert av jordpartikler innen 24 timer. Fosforet kunne bare bevege seg 50-60 mm, noe som er langt mindre enn nitrogen (som kan bevege seg 100-150 mm) og kalium (som kan bevege seg 80-120 mm), noe som direkte bekrefter den blokkerende effekten av fysisk adsorpsjon på fosforbevegelsen.
2. Kjemisk perspektiv
Hvis fysisk adsorbert fosfor gjennomgår ytterligere kjemiske reaksjoner, danner det fullstendig uløselige forbindelser, og mister sin mobilitet. Denne prosessen er strengt kontrollert av jords pH, og presenterer en karakteristikk av "syre-base dobbel obstruksjon."
-
Sure jordarter (pH < 7):
Når jordens pH er under 7, reagerer fosfationer raskt med jern (Fe3+), aluminium (Al3+), og mangan (Mn2+) ioner i jordløsningen for å danne utfellinger som jernfosfat (FePO4) og aluminiumfosfat (AlPO4). Disse forbindelsene har ekstremt lav løselighet (f.eks. er løseligheten til aluminiumfosfat ved 25 grader bare 0,0006 g/L) og fester seg godt til leirmineraler eller organisk materiale, noe som gjør dem ubevegelige i jorda. I følge nutrien-ekonomics.com (2022) har amorfe jern-aluminiumoksider i sur jord 3-5 ganger affiniteten for fosfor sammenlignet med leirmineraler. Selv oppløst fosfor erstattes av hydroksylgruppene (-OH) på overflaten, noe som fører til "permanent fiksering."
-
Alkalisk jord (pH > 7):
I alkalisk jord (spesielt kalkholdig jord) med pH > 7, reagerer fosfationer fortrinnsvis med kalsium (Ca).2+) for å danne kalsiumfosfat ((Ca3(PO4)2) og kalsiumhydrogenfosfat ((CaHPO4) utfelles. Et eksperiment utført av Chinese Society of Plant Nutrition and Fertilizer (2025) viste at i en kalkholdig leire med pH=8.0, etter påføring av ammoniumfosfat, konsentrerte jordens tilgjengelige fosfor (Olsen-P) seg hovedsakelig i 0-60 mm-laget med bare det øverste fosforinnholdet i 1601 mm. lag. Selv om polyfosfat (en fosforkilde med sakte{13}}frigivelse) har litt bedre mobilitet (opptil 80 mm), er mer enn 70 % av fosforet fortsatt fiksert av kalsium i overflatelaget. "Kalsium-fosfor-karbonat"-kompleksbunnfallet er mer stabilt enn rent kalsiumfosfat og er nesten helt utilgjengelig for planteopptak.
-
Nøytrale jordarter (pH 6-7):
Bare når jordens pH er i det nøytrale området 6-7 eksisterer fosfationer hovedsakelig som dihydrogenfosfat ((H)2PO4) eller hydrogenfosfat ((HPO_4^{2-})), former som ikke lett festes av jern eller aluminium og som ikke lett reagerer med kalsium. I dette pH-området topper fosformobilitet og tilgjengelighet. Imidlertid viser overvåking at fosfordiffusjonen i nøytral leirjord bare er 0,2-1,0 mm/dag, langt langsommere enn bevegelsen av vann i jorda (som kan nå 10-20 mm/dag), og klassifiserer fortsatt fosfor som et "svak mobilt næringsstoff."
Dekoding av fosfatalternativer
Flere typer fosfatgjødsel fungerer for gjødsling. De varierer mye i kjemi, hvor godt de løses opp og hvordan de påvirker pH i vannet.
Ortofosfater
Den grunnleggende enheten for ortofosfat er fosfationet (PO_4^{3-}), som består av et sentralt fosforatom bundet til fire oksygenatomer, og danner en tetraedrisk struktur. Absorpsjonen av ortofosfat av planter er en nøyaktig regulert aktiv transportprosess, som involverer rot-spesifikke transportproteiner, signalveier og mer. Hele denne prosessen krever ikke metabolsk konvertering og letter direkte overføringen fra "jord - rot - celle."
Den ofte brukte ortofosfatgjødselen i landbruksproduksjon er preget av "høy vannløselighet og rask absorpsjon." De spesifikke typene ortofosfatgjødsel er som følger:
- Monoammoniumfosfat (MAP)
- Diammoniumfosfat (DAP)
- Monopaliumfosfat (MKP)
- Ureafosfat (UP)
Optimaliserte gjødslingsstrategier i dryppvanningssystemer
For å unngå fiksering av ortofosfat eller tilstopping av dryppvanningssystemet, må en nøyaktig gjødslingsplan skreddersys i henhold til jordforholdene:
-
Sure jordarter (pH < 6,0):
Bruk fortrinnsvis MKP (Monokaliumfosfat) eller UP (Ureafosfat), i kombinasjon med kalk for å justere pH til 6-7, noe som reduserer jern- og aluminiumsfiksering. Implementer en "pulsgjødsling"-strategi (gjødselpåføring hvert 30. minutt), med en enkelt påføringskonsentrasjon kontrollert til 0,1 %-0,2 %, for å redusere sannsynligheten for lokaliserte ioniske reaksjoner.
-
Alkalisk jord (pH > 8,0):
Velg UP eller fosforsyre (som også bidrar til å senke pH), og juster vanningsvannets pH til rundt 7,0 for å hindre kalsiumutfelling. Etter gjødsling, skyll systemet med rent vann i 30 minutter for å fjerne rester av ortofosfat.
-
Nøytrale jordarter (pH 6-7):
MAP (Monoammonium Phosphate) eller DAP (Diammonium Phosphate) kan brukes direkte i dryppvanning, og oppnår en næringsutnyttelsesgrad på 60 %-70 %. Dette er det mest kostnadseffektive alternativet.
Polyfosfater
Polyfosfat som en kjernefosforkilde for å forhindre kalsium- og magnesiumutfelling i dryppvanningssystemer
Polyfosfat, med sin "kjedemolekylære struktur" og "metallion-keleringsevne," er nøkkelen til å håndtere tilstopping av emitter og forbedre fosforeffektiviteten i dryppvanningssystemer.
-
Anti-tilstoppingseffekt: Polyfosfat reduserer emitter-tilstoppingshastigheten til under 5 %.
En studie utført av Institute of Agricultural Resources, Chinese Academy of Agricultural Sciences (2025) i Xinjiangs dryppvanningsforsøk med bomull sammenlignet anti-tilstoppingseffektene av «Polyphosphate (APP)» og «Orthophosphate (MAP)». Ved bruk av underjordisk vann med en hardhet på 400 mg/L for vanning, etter 30 dager, hadde systemet som brukte MAP en tilstoppingsgrad på 45 % (med 50 % reduksjon i strømning), noe som krever syrevask for vedlikehold. Derimot hadde systemet som brukte APP en tilstoppingsgrad på bare 3 % (med mindre enn 5 % strømningsreduksjon), uten behov for ekstra vedlikehold. Dette resulterte i en besparelse på 1200 yuan per hektar i syrevaskingskostnader.
-
Fosforeffektivitet: Polyfosfat gjennomgår langsom hydrolyse, og matcher fosforbehovet til avlinger gjennom vekstsyklusen.
Polyfosfat i jord omdannes gradvis til ortofosfat (PO_4^{3-}) gjennom hydrolyse. Konverteringshastigheten er temperatur-avhengig: ved 25 grader er hydrolysehalveringstiden for APP 7–10 dager, med fullstendig konvertering til ortofosfat innen 30 dager. Ved 15 grader strekker halveringstiden seg til 12-15 dager, i samsvar med fosforbehovet til avlinger (som tomater og bomull) i vekstperioden. For eksempel, under frøplantestadiet, krever planter mindre fosfor, og den langsomme hydrolysen av polyfosfat forhindrer fosforavfall. I kontrast, under blomstringsstadiet, akselererer hydrolysehastigheten for å møte økt fosforbehov. Et sammenligningsforsøk ved en tomatplantingsbase i Shandong (2024) viste at med APP-påføring nådde fosforutnyttelsesgraden i hele vekstperioden 65 %-70 %, mer enn en 50 % økning sammenlignet med MAP (40 %-45 %). I tillegg økte innholdet av løselig fast stoff i fruktene med 1,2-1,5 prosentpoeng.
-
Synergistisk effekt: Polyfosfat øker effektiviteten til mikronæringsstoffer.
Polyfosfat chelaterer ikke bare kalsium og magnesium, men danner også løselige komplekser med jern (Fe3+) og sink (Zn2+) i jorden, og forhindrer deres fiksering. Jordforsøk bekreftet at etter påføring av APP i jord-mangel, økte det effektive jerninnholdet fra 2,5 mg/kg til 5,8 mg/kg, og klorofyllinnholdet i tomatblader økte med 15 %-20 %. Dette bidro til å dempe jernklorose. Denne synergistiske effekten av "chelatering av fosfor + mikronæringsstoffer" er noe som ortofosfat ikke kan oppnå.
Kelateringsevnen til polyfosfat er mindre påvirket av pH sammenlignet med ortofosfat, men det fungerer optimalt i nøytrale til svakt alkaliske miljøer: Polyfosfat eksisterer hovedsakelig i en delvis protonert form i dette pH-området, med moderat aktivitet på koordinasjonsstedene. I dette miljøet oppnår polyfosfat en anti-utfellingsgrad på 85–90 %.
Jordtypefaktoren
Jordtekstur er en nøkkelfaktor som bestemmer migrasjonen, adsorpsjonen og effektiviteten av fosfor i jord, noe som direkte påvirker utformingen av gjødslingsstrategier.
Tung leirjord
Tung leirejord, på grunn av deres fine partikler, store spesifikke overflateareal og sterke adsorpsjonskapasitet, fester lett fosfor på jordas fastfaseoverflate, noe som gjør det vanskelig for avlingsrøtter å absorbere. Selv når det brukes gjødsel med høy-oppløselighet, er migrasjonsområdet for fosfor i tung leire fortsatt begrenset. Fosfor må leveres direkte til rotsonen for å redusere migrasjonsavstand og unngå fiksering underveis. Basert på egenskapene til dryppvanningssystemer, kan følgende tre optimaliseringsstrategier brukes:
1. Plasser emittere nær røttene: Forkorte fosformigrasjonsveien
Studier har vist at 80 % av en avlings fosforopptaksaktivitet skjer i rotsonen, som typisk spenner 10-20 cm horisontalt fra planten og 10-30 cm dyp. Derfor bør drypptapen plasseres 15 cm fra planteraden, med emitteravstand som matcher planteavstanden (f.eks. for tomater med 40 cm planteavstand, bør emitteravstanden også være 40 cm), og sikre at hver plante har en dedikert emitter for å tilføre fosfor.
Et eksperiment i Xinjiangs bomullstunge leirejord bekreftet at plassering av emittere nærmere røttene (5-10 cm fra røttene) økte fosforabsorpsjonen med 42 % sammenlignet med konvensjonell plassering (20-30 cm fra røttene). Dette resulterte i en økning i antall boller per plante fra 6,2 til 8,5, og forbedret utbyttet med 28 %.
2. Lagdelt befruktning: Dekker forskjellige rotdybder
I tung leire er avlingsrøtter typisk grunne (hovedsakelig konsentrert i jordlaget på 0-30 cm), men noen dypere røtter (30-50 cm) bidrar også til næringsopptaket. En lagdelt strategi for "overflatedryppvanning + dyp hullsbefruktning" kan tas i bruk:
- Overflatelag (0-20 cm): Bruk dryppvanningssystemet til å påføre ureafosfat eller fosforsyre for å dekke de umiddelbare fosforbehovene til grunne røtter.
- Dyplag (30-40 cm): Før såing eller under frøplantestadier, påfør lettløselig fosforgjødsel (f.eks. ureafosfatgranulat) i de dype jordlagene ved å bruke en hullplanter for å lage en "fosforreserve" for dype røtter å absorbere.
- Et forsøk i Shandongs mais-tunge leirejord viste at lagdelt gjødsling, sammenlignet med påføring på enkelt overflate, økte tørrvekten av maisroten med 35 %. Fosforopptaket fra dype røtter (30-50 cm) økte fra 12 % til 27 %, og ingen fosformangelsymptomer ble senere observert.
3. Puls drypp vanning: Reduserer fosforfiksering under migrasjon
Tradisjonell kontinuerlig dryppvanning resulterer i at fosfor blir værende i jorda i lengre perioder, og øker sannsynligheten for adsorpsjon av leire. Puls drypp vanning (flere korte påføringer med intervaller) reduserer migrasjonstiden for fosfor.
Spesifikk operasjon: Del opp den totale fosfortilførselen i 3-4 økter, hver på 15-20 minutter, med et 30-minutters intervall mellom hver, og hold den totale varigheten under 2 timer.
En simuleringsforsøk fra det kinesiske akademiet for landbruksvitenskap viste at i tung leire, reduserte bruk av pulsdrypp vanning for fosforsyrepåføring fosforfiksering fra 45 % til 22 %. Konsentrasjonen av tilgjengelig fosfor i rotsonen økte med 50 %, og risikoen for tilstopping av emitter ble redusert (på grunn av kort oppholdstid for høy-konsentrasjon av fosfor, noe som reduserer sannsynligheten for nedbør).
Sandjord
Sandjord, med sin store partikkelstørrelse, høye porøsitet og lave adsorpsjonskapasitet, er områder med høy-risiko for fosforutlekking. Kjernespørsmålet er at fosfor, spesielt ortofosfat, lett lekker ut under rotsonen gjennom vanningsvann eller nedbør, noe som fører til en betydelig reduksjon i effektiviteten av avlingens absorpsjon, ressurssløsing og miljørisiko.
Påføring av polyfosfat må kombineres med en "liten-dose, høy-frekvent" gjødslingsmetode for å minimere fosfortapet. Dette innebærer å forkorte gjødslingsintervallet og redusere enkeltdosen-, for å sikre at fosfor forblir i en balansert tilstand av "avlingsetterspørsel – umiddelbar forsyning", og unngår høye fosforkonsentrasjoner i jorda som kan føre til utvasking. Spesifikke operasjonelle retningslinjer inkluderer:
1. Befruktningsmengde og intervall
Gjødslingsmengden bør baseres på avlingens fosforbehov gjennom hele vekstsyklusen. Det totale fosforbehovet for hele vekstperioden bør deles opp i flere påføringer. Kjerneprinsippet er at hver påføring skal dekke avlingens fosforbehov i 7-10 dager, med et intervall mellom påføringene på ikke mer enn 10 dager.
Vekststadium |
Fosforpåføringsmengde per gang (kg/ha) |
Intervall (dager) |
Totalt antall søknader |
Kumulativ fosforpåføring (kg/ha) |
Proporsjon |
| Frøplante (3–5 blader) |
15 | 10 | 2 | 30 | 25% |
| Sammenføyningsstadiet | 20 | 7 | 3 | 60 | 50% |
| Kornfyllingsstadiet | 15 | 10 | 2 | 30 | 25% |
For eksempel, i maisdyrking med sandjord (med et totalt fosforbehov på 120 kg/hm² over hele vekstsesongen), vil en tradisjonell engangs-basal påføring resultere i at mer enn 60 % av fosfor leker bort. Ved å bruke strategien "liten-dose, høy-frekvens" reduseres utvaskingshastigheten for fosfor til bare 18 %, en reduksjon på 71 % sammenlignet med én-påføring. Dessuten økte absorpsjonen av maisfosfor med 45 % (Wang Jing et al., 2024).
2. Gjødslingsmetode: Presisjonsmatching med dryppvanningssystemer
Fosfortilførsel i sandjord må være avhengig av dryppvanningssystemer (vann-gjødselintegrering) for å sikre jevn fordeling av fosfor og forhindre utlekking. Følgende metoder bør tas i bruk:
Senderstrømkontroll:
Choose emitters with a flow rate of 1.5-2 L/h. Higher flow rates (e.g., >3 L/t) i sandjord kan føre til overdreven vanngjennomtrengning, noe som øker fosforutvaskingen med 20%-30%.
Befruktningstidspunkt:
Gjødsle 1-2 dager før kritiske vannbehovsperioder for avlinger (f.eks. frøplante eller blomstringsstadier). Dette sikrer at fosfor umiddelbart absorberes av røttene med vanningsvannet, og forhindrer fosfortap gjennom utlekking under vannbevegelse.
Puls befruktning:
Split each application into 2-3 sessions, each lasting 15-20 minutes with 30-minute intervals. This reduces the risk of high localized soil phosphorus concentrations (>50 mg/kg) som kan føre til utlekking.
3. Utfyllende tiltak for å forbedre fosforretensjon
For ytterligere å forbedre fosforretensjonen i sandjord, kombinerer jordforbedrings- og gjødselkonserveringsteknologier den synergistiske effekten av "liten-dose, høy-frekvent gjødsling + polyfosfat":
-
Øk organiske endringer:
Påfør 3-5 tonn godt råtnet kompost eller 2 tonn zeolittpulver per dekar. Kelateringen av organisk materiale og zeolitt-ionebytteevnen forbedrer jordas fosforadsorpsjonskapasitet. Forsøk har vist at bruk av zeolittpulver kan redusere fosforutlekkingen med ytterligere 10–15 %.
-
Plastdekning:
Bruk polyetylenplastfilm med en tykkelse på 0,01 mm for å redusere fosfortap forårsaket av regnvannerosjon. I tillegg øker plastdekke jordtemperaturen med 2-5 grader, noe som akselererer polyfosfathydrolyse, og forbedrer fosforutnyttelsen.
-
Regelmessig overvåking:
Overvåk det effektive fosforinnholdet i rotsonen (0-30 cm) hver 10. dag. Hvis fosforkonsentrasjonen faller under 8 mg/kg, øk den neste påføringen med 5%-10% for å unngå fosformangel i avlinger. Ved å integrere disse strategiene kan polyfosfat påføres effektivt, redusere utvaskingstap og øke fosforopptaket av avlinger i sandholdige jordsmonn, forbedre effektiviteten av både miljømessige ressurser.
konklusjon
Avslutningsvis er det viktig å forstå kjemien i fosfatinteraksjoner med jord og vann for å forhindre tilstopping av dryppvanningssystemer og optimalisere fosfortilgjengeligheten for avlinger.