Фосфору рослини засвоюють у кілька разів менше, ніж азоту, проте він відіграє надзвичайно важливу роль в їх житті, хоча є одним із проблемних елементів у побудові збалансованої системи живлення. Вміст його в рослинах становить 0,5–1% сухої речовини, зокрема на мінеральні сполуки припадає близько 10–15%, на органічні — 85–90%.

Мінеральні сполуки фосфору в рослинах представлені фосфатами кальцію, магнію, калію амонію тощо. Нагромадження їх у стеблах рослин є ознакою високої забезпеченості рослин фосфором.

Органічні сполуки фосфору являють собою ефіри фосфорної кислоти. До них належать фосфатиди, фосфопротеїди, фітин, сахарофосфати, нуклеїнові кислоти, нуклеопротеїди, макроергічні та інші сполуки.

Найбільше фосфору міститься в репродуктивних органах і молодих частинах рослин, де інтенсивно відбуваються процеси синтезу органічних речовин. Фосфор сприяє швидшому утворенню кореневої системи рослин. При цьому рослини краще засвоюють воду і поживні речовини з ґрунту, швидше формують надземну масу. Основну частину фосфору рослини використовують у перші фази росту і розвитку.

Потім фосфор легко переміщується із старих тканин у молоді, тобто відбувається його реутилізація. На відмінну від азоту фосфор прискорює розвиток рослин, сприяє їх визріванню. Він поліпшує їх водний режим і значно пом’якшує дію на них посухи завдяки нагромадженню у вузлах кущіння більшої кількості цукрів, поліпшує перезимівлю озимих культур і багаторічних трав, підвищує стійкість рослин проти хвороб, зрівноважує дію азотних добрив.

Оптимальне фосфорне живлення рослин стимулює всі процеси, що пов’язані з заплідненням квіток, зав’язуванням, формуванням і дозріванням плодів. Надлишок фосфору  призводить до передчасного розвитку, відмирання листкового апарату і раннього дозрівання плодів, як результат рослини не встигають сформувати достатній урожай.

Нестача фосфору виявляється в затримці росту і розвитку рослин — утворюються дрібні листки, запізнюються цвітіння і дозрівання плодів. Нижні листки набувають тьмяно-сірого, темно-зеленого, а інколи пурпурового або фіолетового відтінку. З часом вони скручуються і передчасно відмирають. Проте слід мати на увазі, що антоціанове забарвлення листків є спадковою ознакою, наприклад, у деяких сортів і гібридів кукурудзи. Крім того, подібне забарвлення, наприклад, у капусти з’являється після заморозків внаслідок холодної і затяжної весни, яке з часом зникає.

В умовах значного фосфорного дефіциту часто проявляються ознаки азотного голодування. Це пояснюється зменшенням використання азоту для синтезу органічних сполук як результат нестачі фосфору. Тому ознаки азотного і фосфорного голодування досить часто збігаються.

Основним джерелом живлення рослин фосфором є аніони ортофосфорної кислоти (Н₂РО₄ ^–, НРО ²₄^–  і РО ₄^3-). Проте рослини можуть частково засвоювати полі- і метафосфати та деякі органічні сполуки фосфору. Найкраще рослини засвоюють аніони Н₂РО₄ ^– і гірше – НРО ²₄^–. Аніон РО ₄^3- для рослин малодоступний, його використовують лише бобові культури, гречка та деякі інші рослини.

Надходження фосфору в рослини залежить від їх біологічних особливостей, фаз росту і розвитку, рівня фосфорного живлення тощо. Найбільше фосфор потрібний рослинам у перші фази розвитку. Нестача його в цей період не може бути компенсована достатнім надходженням у наступні фази.

Більшість культур (цукровий буряк, картопля, капуста та інші) використовують фосфор рівномірно протягом усієї вегетації. Льон найбільше засвоює фосфору в період цвітіння, зернові колосові — у фази виходу в трубку і колосіння. Для всіх культур характерне інтенсивне переміщення фосфору з вегетативних до генеративних органів, особливо в період їх дозрівання.

Фосфор позитивно впливає на підвищення врожайності сільськогосподарських культур. Крім того, він сприяє формуванню високих харчових і технологічних якостей продукції. Оптимальне фосфорне живлення рослин збільшує частку товарної продукції в біологічному врожаї (зерна відносно соломи у зернових, коренеплодів до гички у цукрового буряку). Водночас підвищується вміст крохмалю у картоплі, цукрів у коренеплодах, овочах і фруктах, олії — в олійних, у прядильних культур збільшується вихід довгого волокна, зростає його міцність.

Вміст загального фосфору в орному шарі ґрунту коливається від 1,3 в дерново-підзолистих до 5,4 т/га в чорноземі звичайному. Основна маса фосфору міститься в ґрунті у формі мінеральних і органічних сполук, недоступних для рослин. У дерново-підзолистих ґрунтах мінеральних сполук фосфору більше, ніж органічних, у чорноземних і торфових ґрунтах — навпаки. Органічні сполуки фосфору представлені переважно нуклеопротеїдами, фітином, фосфоліпідами, фосфопротеїдами й іншими органічними речовинами, що входять до складу тварин, рослин і мікроорганізмів. У гумусі фосфор є в гумінових і фульвокислотах. Фосфор органічних сполук доступний рослинам після гідролітичного розкладання їх ферментами з групи фосфатаз, що є в організмах тварин та мікроорганізмів (І. Карасюк, О.Геркіял, Г. Господаренко 1991р.).

Систематична проблема аграріїв полягає в недооцінюванні цього елемента, а це за собою супроводжує недовнесення фосфорних добив, а також порушення оптимального співвідношенням між фосфором, азотом і калієм.

Основними чинниками в розробці системи удобрення мають слугувати біологічні особливості культури та винос фосфору із запланованим урожаєм.

Господарський винос складається з кількості поживних речовин, яка вилучається з поля разом з основною або основною і побічною продукцією після її вивезення з поля під час збирання. Господарський винос залежить не тільки від культур, а й від врожаю, вмісту в ньому поживних речовин та умов вирощування. Наприклад, за урожайності пшениці 8,0 т/га із зерном і соломою в середньому виноситься фосфору — 100 кг/га. Із ростом урожайності винос значно збільшується.

Винос фосфору культурами (кг/т) основної продукції з урахуванням відповідної кількості побічної

За врожаю 9,6–11,6 т/га зерна кукурудзи винос основною і побічною продукцією фосфору становить 71–116 кг/га. Очевидно, що для вирощування таких урожаїв у ґрунті має бути значно більший запас рухомих сполук фосфору, який необхідно створити за рахунок вмісту поживних речовин ґрунту і внесення добрив. Високі норми добрив мають бути агрохімічно, екологічно і економічно обґрунтовані. Також важливе місце в розробці системи удобрення має гранулометричний склад ґрунту, попередник, глибина та розвиток кореневої системи, рН ґрунту (за кислотності 5,5 втрачається, фактично, половина фосфору, а це — зниження врожайності чи високі витрати на закупівлю добрив), вміст гумусу (низький рівень гумусу, органічної речовини, суттєво зменшує можливість переходу недоступних форм фосфору у доступні, а наявність органічних аніонів у кореневих виділеннях — навпаки), забезпеченість вологою в період вегетації тощо. Проблема фосфору як елемента живлення полягає в малій рухомості  порівняно з іншими елементами — практично нерухомий у ґрунті (за різними джерелами не більше 0,1-0,15 мм за добу). Засвоюється корінням лише з невеликої відстані 2-4 мм від коренів (фосфор поглинається на дуже малій відстані, оскільки 90% цей процес проходить дифузно), тоді як кальцій та магній з 8-10 мм, амоній, калій, натрій — 15 мм, нітрати, сірка — 40 мм. Фосфор погано засвоюється за низьких температур ґрунту (менше ніж +14^оС), тоді як посів основних польових культур починають проводити за значно нижчих температур, але саме фосфор вкрай необхідний для росту коренів. Обмежене засвоєння через листя, тобто підживлення через обприскування суттєво не змінить ситуації (В. Побережник 2017 р.).

Ризосфера —  це є вузька ґрунтова зона (в межах приблизно 2 мм від кореня), у якій під впливом кореневої активності (кореневих виділень) та мікроорганізмів підвищується біологічна активність, поглинання поживних речовин, а також відбуваються певні хімічні зміни.

Велике значення у фосфорному живленні відіграють кореневі волоски та мікориза. Кореневі волоски істотно збільшують площу поверхні кореня для поглинання іонів. Вони мають діаметр значно менше коренів і ростуть перпендикулярно осі кореня, що сприяє кращому контакту з ґрунтом та посилення абсорбції. Кореневі волоски становлять до 77% від площі поверхні кореневої системи для польових культур.

Мікоризні гриби (мікориза), що ростуть у поєднанні з кореневими клітинами, також беруть участь у транспортуванні фосфору до коріння, але ефективність механізму дуже залежить від вологості ґрунту та інших факторів. Основні механізми, використовувані ґрунтовими мікроорганізмами, перетворюють фосфор в доступні для рослин форми, які містять:

• вивільнення комплексоутворюючих або мінералорозчинних з’єднань, наприклад, аніони органічних кислот, гідроксильні іони;

• вивільнення позаклітинних ферментів (біохімічна фосфат мінералізація);

• вивільнення фосфору у разі деградації субстрату (біологічна фосфат мінералізація).

Мікроорганізми відіграють важливу роль у всіх трьох основних компонентах фосфорного циклу ґрунту (тобто розчинення – осадження, сорбція – десорбція і мінералізація – іммобілізація). Таким чином фосфатмобілізуючі мікроорганізми стають джерелом фосфору для рослин після його вивільнення з клітин, після їх загибелі як результат змін умов навколишнього середовища, голодування. Зміни навколишнього середовища, таке як висушування з подальшим зволоженням або заморожуванням-відтаванням, можуть призводити до так званих «промивних явищ», раптового збільшення доступності фосфору в ґрунтовому розчині як результат активності мікроорганізмів. Так, зокрема, було виявлено, що близько 30-45% мікробного фосфору (1,0 мг/кг) звільнялося в піщаному ґрунті після перепадів рівня вологості протягом перших 24 годин (П. Маменко 2017 р).

На сьогодні деякі провідні компанії створюють органічні препарати на основі фосформобілізуючих бактерій, які суттєво вирішують проблему фосфорного живлення, тим самим поліпшують якісні та кількісні показники врожаю із зниженням собівартості вирощування. Так, компанія LALLEMAND представником якої в Україні є АГРІТЕМА — один із Європейських лідерів досліджень та виробництва препаратів для промисловості, харчової, сільськогосподарської галузей, виробляє ліки для людей, тварин, а також представлена у винній індустрії та виробництві дріжджів, інокулянтів. LALLEMAND має потужний комплекс, який складається із 42 заводів і 12 науково-дослідних центрів, що займаються вивченням та розробкою нових препаратів. У 2006 році професор Клопер придбав колекцію з 15 штамів і розпочав розробляти препарати для переведення важкодоступних форм фосфору в легкодоступні. Незабаром було розроблено препарат Райс Пі® , що являє собою бактерію штаму IT45 Bacillus amyloliquefaciens. Бактерії, що входять до складу Райс Пі®, поселяються в ризосфері, харчуються кореневими виділеннями (від 10 до 30% фотосинтезу вуглецю). У свою чергу вони стимулюють ріст кореневої системи, виділяючи метаболіти росту і розчиняють фосфор виділеннями фітази (фермент).

• Виділяє метаболіти росту і стимулює розвиток кореневої системи на 20%, за рахунок гаупсинів, які є продуктами життєдіяльності бактерій.

• Розчиняє наявний у ґрунті фосфор і робить його доступним рослині до 28%.

• Має пробіотичний ефект, заселяючись у ризосфері і витісняючи хвороботворні патогени, зокрема такі, як фузаріоз (Fusarium oxysporum Schlecht. Emend; F. Sambucinum Fucki.; F. solani), ризоктоніозу (Rhizoctonia solani Kuhn.)

• Підвищує врожайність зернових, технічних культур, кукурудзи, картоплі та овочевих.

• Для пробіотичного ефекту, після колонізації в ризосфері.

Дослідження, проведені ТОВ «Бровари картопля» на картоплі раннього сорту «Ероу», показали значний вплив Райс Пі® на показники врожайності, зокрема її складових, кількості бульб та їх величини. Так, за використання цього препарату показник великобульбовості переважав над варіантом без використання. Теж саме прослідковувалося за величиною картоплиння, товщиною столонів і найголовніше відсутністю на бульбах склероцій ризоктоніозу (Rhizoctonia solani Kuhn.) Таке стартове живлення особливо ефективне у холодному ґрунті, тобто за умов, коли поглинання ускладнено через низьку доступність елементів живлення. А, оскільки для хвороби є оптимальними низька температура ґрунту, то молоді ростки, які мають інтенсивне живлення, будуть краще протистояти шкідникам та хворобам, а потужний старт дасть можливість  ефективно конкурувати з бур’янами.

Сучасні дослідження спричинені зменшенням затрат на виробництво продукції в сільському господарстві, а враховуючи пробіотичний ефект – зменшення пестицидного навантаження. Дослідження з використанням Райс Пі® мають позитивні результати на соняшнику, кукурудзі, пшениці, сої та інших культурах, що стверджує про його ефективність. Також цей препарат за різного внесення є ефективним способом вирішення проблеми доступності фосфору в ґрунті для с.-г. культур. Продукти метаболітів, зокрема фітогормони, антибіотики та інші речовини діють як стимулятори росту та розвитку рослин. Експериментально обґрунтовано вплив Райс Пі® на здатність рослин адаптуватися до стресових чинників (вмісту легкодоступних форм фосфору та засвоювання за низьких температур) і формування високої продуктивності за рахунок вдалого старту на перших етапах вегетації, що є важливим для впровадження ефективних та екологічно безпечних систем живлення та захисту с.-г. культур проти абіотичних факторів середовища.

Отже, внесення цього препарату – це потрібний і дуже відповідальний агрономічний захід. Правильне його проведення дає змогу отримати додатковий врожай і поліпшити якість продукції, адже лише ті рослини, які гармонійно забезпечуються всіма необхідними елементами, віддячують нас високим урожаєм.

Фурдига Микола,
кандидат с.-г. наук, с.н.с., Інститут картоплярства НААН