تحقیق مقاله نقش فسفر در کشاورزی نقش مواد آلی در کشاورزی پایدار

مقدمه

فسفر یک عنصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن P و عدد اتمی آن 15 میباشد. فسفر یکی از نافلزات چند ظرفیتی گروه نیتروژن بوده و معمولا در سخره‌ها و کانی های فسفاتی و همچنین در تمام سلولهای زنده یافت میشود ولی هیچگاه به صورت طبیعی تنها و بدون ترکیب با عناصر دیگر وجود ندارد. فسفر بسیار واکنش پذیر بوده و هنگام ترکیب با اکسیژن نور کمی از خود ساتع میکند. از عناصر لازم و حیاتی ارگان های زنده بوده و نامش به شکلهای گوناگون ذکر میشود. مهمترین استفاده فسفر در تولید کود میباشد. همچنین در تولید مواد منفجره کبریت آتش بازی مواد حشره کش خمیر دندان و مواد شوینده و همچنین مانیتورهای کامپیوتر نیز کاربرد دارد.

خصوصیات قابل توجه

فسفر معمولا به شکل یک ماده جامد و موم مانند سفید رنگ است که بوی نامطبوعی دارد. فسفر خالص بی رنگ و شفاف است. اگرچه این نافلز در آب قابل حل نیست ولی در دی سولفید کربن حل میشود. فسفر خالص به سرعت در هوا میسوزد و تبدیل به پنتا اکسید فسفر میشود.

گونه‌ ها

فسفر به چهار پنج شکل مختلف وجود دارد. سفید (یا زرد) قرمز سیاه (یا بنفش). که متداول ترین آنها فسفر قرمز و سفید میباشند که که هر دوی آنان از گروه چهار اتمی های چهار وجهی میباشند. فسفر سفید در تماس با هوا میسوزد و در مجاورت با گرما یا نور به فسفر قرمز تبدیل میشود که دو حالت آفا و بتا دارد که با انتقال دمای -3.8 درجه سانتیگراد از هم تفکیک میشوند. در عوض فسفر قرمز پایدار تر بوده و در فشار بخار 1 اتمسفر در 17 درجه سانتیگراد تصعید می شود و از تماس و یا گرمای مالشی میسوزد. فسفر سیاه چندشکلی Allotrope هم در ساختاری مشابه گرافیت که در آن اتمها در یک صفحه شش وجهی چیده شده و هادی جریان الکتریسیته هستند وجود دارد.

کاربردها

اسید فسفریک غلیظ شده که 70% تا 75% P2O))5 دارد. در(( کشاورزی و تولید کود بسیار مهم میباشد. در نیمه دوم قرن بیستم نیاز بیشتر به کودها تولیدات فسفری را به مقدار قابل توجهی افزایش داد.

دیگر کاربردهای فسفر عبارتند از:

•    فسفر برای تولید شیشه مخصوص برای لامپهای سودیومی استفاده میشود.

•    فسفات کلسیم یا Bone-Ash برای تولید ظروف چینی مرغوب و Mono_calcium Phosphate که در بکینگ پودر مصرف دارد استفاده میشود.

•    همچنیند این عنصر در تولید فلزات برنز فسفات و دیگر فلزات استیل کاربرد دارد.

•    تری سدیوم فسفات در ماده های تصفیه کننده برای شیرین کردن آب و همچنین جلوگیری از فرسایش لوله‌ها کاربرد دارد.

•    از فسفر سفید در ساخت بمبهای آتش زا و دود زا و گلوله های رسام استفاده میشود.

•    فسفر کاربردهای گوناگون دیگری در ساخت کبریتهای بی خطر مواد آتش زا حشره کش‌ها خمیردندان‌ها و مواد پاک کننده دارد.

نقش بیولوژیکی

ترکیبات فسفری نقش حیاتی در تمام گونه های حیات شناخته شده در زمین دارد. فسفرهای معدنی نقش کلیدی در ملوکولهای بیولوژیکی مانند DNA و RNA که قسمتی از استقامتهای ملوکولی را شکل میدهند بازی میکنند. همچنین سلولهای زنده از فسفرهای معدنی برای ذکیره و انتقال انرژی سلولی از طریق تری فسفات آدنوزین ATP استفاده میکنند. نمکهای فسفات کلیسیوم هم توسط حیوانات برای سفت شدن استخوان استفاده میشود. ضمناً فسفر یک عضو حیاتی برای پروتوپلاسمهای سلولی و بافتهای عصبی میباشد.

تاریخچه

فسفر (که یونانی آن فسفروس به معنای"حامل روشنایی" و از نامهای باستانی سیاره زهره میباشد ) در سال 1669 توسط شیمیدان آلمانی Henning Brand در حین تولید یک دارو از ادرار کشف شد. براند با تبخیر ادرار سعی در تقطیر نمک داشت که در این فرایند ماده سفید رنگی تولید شد که در تاریکی میدرخشید و با نور زیادی میسوخت. از آن روز تابندگی فسفری برای شرح اشیاءی که در شب بدون سوختن میدرخشند بکار برده شد.

کبریتهای اولیه که از فسفر سفید در ترکیباتشان اسفاده میشد به دلیل سمی بودن خطرناک بودند و استفاده از آنها موجبات قتل و خودکشی و.... را فراهم میکرد. (یک داستان نا معلوم حکایت از این دارد که زنی با اضافه کردن فسفر سفید به غذای شوهرش قصد کشتن وی را داشت که هنگام جوشانیدن غذا به دلیل به وجود آمد بخار نورانی لو رفت.)

همچنین کارگران کبریت ساز به دلیل مجاورت با بخار آن دچار مردگی استخوانهای فک میشدند. زمانی که فسفر قرمز که خاصیت آتش زایی و سمی به مراتب کمتری را دارد کشف شد جایگزین فسفر سفید در صنعت کبریت سازی گردید.

پیدایش

فسفر به دلیل واکنش پذیری در هوا و دیگر مواد حاوی اکسیژن به تنهایی در طبیعت یافت نمیشود ولی به صورت ترکیبی به مقدار زیادی در معادن گوناگون پخش شده اند. که بزرگترین این معادن در روسیه مراکش فلوریدا Idaho, Tennesse و Utah قرار دارد.

فسفرهای چندشکلی سفید میتوانند به شیوه های گوناگونی تهیه شوند. در یک فرایند تری کلسیم فسفات که از سخره های فسفاتی گرفته شده در مجاورت کربن و سیلیکا در کوره های سوختی یا برقی حرارت داده میشود. در این فرایند عناصر فسفری به صورت بخار آزاد شده و به صورت اسید فسفریک جمع آوری میشوند.

هشدارها

فسفر یک ماده بسیار سمی میباشد و حتی مقدار 50 mg آن کشنده و مرگ آور است.

فسفر سفید باید همیشه در زیر آب نگهداری شود چرا که در مجاورت هوا بسیار واکنش پذیر میباشد. هنگام کار با آن حتما باید از انبر استفاده شود چرا که تماس آن با پوست میتواند باعث سوختگی های مزمن شود. خاصیت سمی و مزمن فسفر سفید باعث میشود که کارگرانی که باید با آن کنند دچار بیماری Necrosis of the Jaw مردگی فک که اصطلاحا PhossyJaw نامیده میشود گرفتار آیند. استرهای فسفاتی برای سیستم عصبی سمی هست.

  حاصلخیزی خاک

رشد گیاه و عوامل مؤثر در آن:

منظور از رشد گیاه توسعه تدریجی اندامهای گیاه بوده که آنرا می توان به صورت مختلف از قبیل وزن خشک، طول، ارتفاع یا قطر اندازه گیری نمود. در این اندازه گیری ممکن است کل گیاه مورد نظر بوده یا تنها یک قسمت نظیر برگ، گل، میوه یا بذر آن مورد توجه باشد. در کشاورزی علمی مطالعه رشد گیاه و عوامل مؤثر بر آن از اهمیت خاصی برخوردار است زیرا هدف اصلی از انجام کلیه عملیات کشاورزی برداشت هر چه بیشتر محصول به ازاء حداقل منابع به کار رفته است. عوامل مؤثر بر رشد گیاه عبارتند از:

A) درجه حرارت: درجه حرارت مناسب برای اغلب گیاهان زراعی بین 15 تا 40 درجه سانتی گراد است. در درجه حرارتهای بالاتر یا پایین تر از این، مقدار رشد به شدت کاهش می یابد. حرارت بر فعالیت های گیاهی نظیر فتوسنتز (کربن گیری)، قابلیت نفوذ دیواره یافته، جذب آب و مواد غذایی، تعرق، فعالیت آنزیمی و انعقاد پروتئین تأثیر می گذارد.

B) رطوبت: آب در گیاهان برای ساختن کربوهیدراتها، نگهداری شادابی پروتوپلاسم و همچنین برای نقل و انتقال عناصر غذایی لازمست. کمبود آب باعث کاهش تقسیم یاخته ای و کوچک ماندن یاخته‌ها می شود. هم خشکی خاک و هم خیسی بیش از حد آن به رشد گیاه صدمه می زند.

انرژی تابشی:

کیفیت، شدت و طول مدت روشنایی بر رشد اثر می گذارد. منظور از کیفیت نور طول موج غالب آن است. آزمایشات نشان داده که گر چه طیف کامل نور سفید برای اغلب گیاهان مناسب است ولی رنگ های مختلف می تواند اثرات مختلفی بر رشد داشته باشند. ازمایشات در مورد شدت نور روز قادر به رشد کامل خود می باشند. البته احتیاجات گیاهان مختلف از این متفاوت بوده و برخی به شدتهای نور بیشتری احتیاج دارند. طول مدت روشنایی از عواملی ات که به نحو چشمگیری در رشد گیاه مؤثر است.

گیاهان را از این نظر به 3 دسته روز بلند، روز کوتاه و حد واسط تقسیم می کنند. گیاهان روز بلند گیاهانی هستند که فقط در صورتی به گل می نشینند که زمان روشنایی مساوی یا درازتر از مدت معینی باشد. اگر زمان روشنایی از این مدت کوتاهتر باشد، این گیاهان فقط به رشد سبزینه ای خود ادامه می دهند. شبدر و غلات جزء این گروه می باشند.

گیاهان روز کوتاه به آن دسته از گیاهان اطلاق می شود که فقط در صورتی گل می دهند که زمان روشنایی مساوی یا کوتاهتر از مدت معینی باشد. بعضی از ارقام توتون روز کوتاه هستند. از گیاهان حد واسط می توان به پنبه اشاره کرد. با کنترل این عوامل می توان گیاهان را خارج از فصل یا خارج از نقطه جغرافیایی اصلی وادار به گل دادن نمود.

ترکیب اتمسفر:

گاز کربنیک برای انجام عمل فتوسنتز گیاهان لازمست. غلظت این گاز در اتمسفر حدود 03/0 درصد است. آزمایشات نشان داده اند که به طور کلی غلظت های تا چند برابر این مقدار می تواند اثر مثبت بر رشد گیاه داشته باشند. با کنترل غلظت گاز کربنیک در گلخانه می توان محصول برخی گیاهان را به طور قابل ملاحظه ای افزایش داد.

ترکیب هواای خاک: غلظت گاز اکسیژن در هوای خاک می تواند بر رشد ریشه در نتیجه رشد قسمت های هوایی گیاه تأثیر بگذارد. از آنجا که تراکم خاک (ازدیاد وزن مخصوص ظاهری) می تواند در وضعیت تهویه خاک در نتیجه غلظت گاز اکسیژن مؤثر باشد به خوبی می توان دریافت که عامل ساختمان خاک می تواند نقش مهمی در رشد گیاه داشته باشد. رطوبت خاک نیز با اشغال فضاهای خالی می تواند در کاهش غلظت اکسیژن در خاک مؤثر باشد. هر چه رطوبت خاک بیشتر باشد هوای خاک کمتر و سرعت تعویض آن با هوای اتمسفر کندتر است.

البته برخی گیاهان نظیر برنج در شرایطی که خاک از رطوبت اشباع باشد نیز به رشد خود ادامه می دهند.

واکنش خاک:

PH خاک به طور قابل ملاحظه ای بر قابلیت استفاده عناصر غذایی خاک اثر می گذارد و از این طریق می توان بر رشد گیاه مؤثر واقع شود. راجع به اثر PH بررشد گیاه در فصل خواص شیمیای خاک صحبت شد. 

  موجودات زنده:

منظور از موجودات زنده در این بخش، وجود عوامل بیماری زایی است که در فصل خواص بیولوژیکی درباره آن صحبت شد. این گونه عوامل بیماری زا مسلماً می تواند محدودیت زیادی در رشد گیاه ایجاد کنند. از طرف دیگر وجود موجودات زنده ریزی که سبب تثبیت ازت و یا بیشتر قابل استفاده شدن فسفر می شود طبعاً به رشد گیاه کمک می کنند. حشرات وآفات مختلف نیز می توانند با حمله به گیاه مانعی در راه رسیدن به حداکثر رشد گیاه ایجاد کنند. وجود علف های هرز یا در مزرعه می تواند با رقابت بر مواد غذایی و آب محدودریت هایی را در رشد گیاه سبب شوند.

عناصر غذایی:

حیات گیاهان و رشد آنها مستلزم جذب برخی عناصر نظیر کربن، هیدروژن، اکسیژن، ازت فسفر و غیره می باشد.

عدم وجود مواد مانع رشد: به طور کلی می توان کلیه عناصر در صورتی که غلظت شان در محیط ریشه از حد معینی تجاوز نکند مانع رشد گیاه می شوند. البته بعضی عناصر نظیر آلومینیوم حتی در غلظت هایکم قادر به جلوگیری از رشد می باشند. از جمله عناصر سمی دیگر می توان به نیکل و جیوه اشاره کرد. برخی مواد شیمیایی مانند فنل نیز دارای خاصیت سمی می باشند. باید توجه داشت که کلیه عوامل ذکر شده در بالا در رشد گیاه مؤثر بوده و برای رسیدن به حاکثر محصول هر یک از این عوامل در حد مناسب خود باشند.

در مباحث مربوط به حاصلخیزی خاک فقط به عناصر غذایی و عوامل مؤثر در قابلیت استفاده آنان برای گیاه صحبت شده و فرض می شود که سایر عوامل مؤثر در رشد در حد کفایت می باشد.