Kunstgjødsel og naturgjødsel

• Fordeler og ulemper
• Applisering av gjødsel
• Forskjellige typer kunstgjødsel
• Kalking
• Framstilling av gjødsel
• Bladgjødsling

Fordeler og ulemper

Kunstgjødsel (mineralgjødsel) er en kjemisk og industriell framstilt handelsvare. Få jordtyper inneholder nok næring til å sikre maksimal vekst av høytytende landbruksvekster, og gjødsel må tilføres som kunstgjødsel eller naturgjødsel (organisk gjødsel). Planter har ikke behov for å ta opp organisk materiale for å kunne vokse og fullføre livssyklus. Organisk gjødsel er organisk stoff fra planter eller sekundært fra fugler eller dyr, og omfatter grønngjødsling med nitrogenfikserende erteplanter, kompost, halm, slam, guano og husdyrgjødsel. Tilførsel av gjødsel ved plantedyrking må skje forsiktig og riktig. Hvis ikke vil gjødselstoffene forurense grunnvann, bekker, elver og vassdrag med tilhørende eutrofiering. Erosjon og utvasking av næringsstoffer er to prosesser som følger hverandre. Bruk av kunstgjødsel og organisk gjødsel har fordeler og ulemper. Kunstgjødsel krever mye energi i framstillingsprosessen, men er renslig og lett å handtere. Kunstgjødsel er tilsatt fyllstoff som dolomitt eller sand for å gi økt vekt. For å hindre at gjødsla "kaker seg" er de granulerte eller prillete gjødselkornene overflatebehandlet med vegetabilsk olje, voks og talkum. Resirkulering av husdyrgjødsel og planteavfall tilbake til plantevekst er, ifølge økologisk tenkemåte, en tilbakeføring av ressurser til jorda. Dårlig varmebehandlet husdyrgjødsel kan gi stor spredning av ugrasfrø og soppsykdommer, og representerer et midlertidig luktproblem. Husdyrgjødsel inneholder lite tungmetaller. Imidertid kan både slam fra renseanlegg og kunstgjødsel inneholde tungmetaller. Organisk gjødsel gjør at jorda holder bedre på vann, og plantenæringen tilføres sakte ved mineralisering (oksidering). Kunstgjødsel gir rask frigivelse av næringsstoffer, men lettere utvasking. Organisk gjødsel vil i mange tilfeller ikke frigi nok næring for optimal vekst, men kan i slike tilfeller suppleres med kunstgjødsel. Kunstgjødsel kan være granulert slik at næringsstoffene blir frigitt sakte, avhengig av temperatur og nedbør. Store mengder gjødsel kan virke giftig på plantene. For mikronæringsstoffene er det kort vei fra nytte til giftighet. Store mengder nitrogen gir mye bladverk og sterk vegetativ vekst, men lite fruktsetting. Kraftig gjødsling av poteter gir mye potetris og lite poteter. Stort innhold av nitrat i bladgrønnsaker har helseskadelig effekt.

Applisering av gjødsel

Plantene har forskjellig gjødselkrav gjennom vekstperioden. Vanligvis gjødsles det i begynnelsen av vekstsesongen, men splitt-applisering med næringstilførsel flere ganger i vekstperioden kan gi bedre utnyttelse. Husdyrgjødsel og kunstgjødsel tilføres jorda i fast, flytende eller gassform med forskjellige typer gjødselspredere. Bløtgjødsel kan blandes med vann og spres som gylle. Ved korndyrking kan gjødsel spres samtidig med såing. Båndgjødsling vil si å plassere gjødsel langs og inntil radene med planter. Det er viktig for all gjødsel at den nedmoldes raskt for å hindre avrenning. I tørre strøk kan vann og gjødsel tilføres plantene med dryppirrigasjon gjennom tynne plastslanger. Fordelen med dryppirriasjon sammenlignet med vannspredere er mindre avrenning og gjødsel kan fordeles gjennom vekstsesongen. Bladene holder seg samtidig tørre. Tilførsel av flytende gjødsel setter krav til ikke-korroderende injektorsystemer. Fosfor må tilføres separat ved pH 4 - 5, siden fosfor feller ut mikronæringsstoffer. Fosfor kan også felle ut kalsium og magnesium. I vannkultur (hydroponik) dyrkes plantene uten jord, og næringen tilføres i flytende form avhengig av behov. pH i næringsløsningen kan kontrolleres med å veksle mellom ammonium og nitrat som nitrogenkilde. Ofte brukes et fast medium rundt røttene som steinull, stein eller sand.

Planteveksten påvirkes av jordtype, jordstruktur, vanninnhold, lufttilgang, og pH. Kationbytterkapasiteten (CEC -"cation exchange capacity") sier noe om vekstmediets evne til å holde på utbyttbare kationer (NH₄⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Zn²⁺, Cu²⁺ etc.). Mose, bark og sagflis har omtrent samme kationbytterkapasitet.

Forskjellige typer kunstgjødsel

Fullgjødsel® 11-5-17 fra Norsk Hydro inneholder 11% N (4.6% No₃-+6.5% NH₄⁺), 5% P (P₂O₅) og 17% K (K₂O), og i tillegg magnesium, svovel og bor. At den er klorfattig vil si at det er brukt andre kaliumsalter enn kaliumklorid (KCl). Det finnes mange forskjellige typer såkalt NPK-, NK-, P- og PK-gjødsel. Kalksalpeter™ inneholder 15.5% nitrogen og 19% kalsium. Superba er en vannløselig gjødsel som har anvendelse innen hagebruk og veksthusnæring.

Kalking

pH bestemmer alkalitet eller surhet i jorda og er et mål på konsentrasjonen av protoner (H⁺) og hydroksylioner (OH-). Ved pH=7 (nøytral) er det like mye H⁺ og OH-, 10^-7 M. Planter trives best på svak sur jord fra pH 5.0 - 6.8 avhengig av art. Potet vokser best på sur jord pH 5 - 6. Løk, spinat, kål og brokkoli trives best ved pH 6.0 - 6.8. Når poteter vokser på sur sandjord kan det lett bli for lite kalsium (Ca²⁺) og potetene får da et brunt hulrom i midten. Kalium (K⁺) øker størrelsen på poteten ved å øke vanninnholdet. Kalking vil si å tilføre kalsium (Ca²⁺), men kalking betyr nødvendigvis ikke at pH øker i jorda. Kalk kan tilføres som brent kalk (CaO), kalksteinsmel (CaCO₃, kalsitt), hydratkalk (Ca(OH)₂), dolomittkalk (CaMg(CO₃)₂), eller magnesitt (MgCO₃). Brent kalk framstilles ved oppvarming av kalkstein (CaCO₃, kalkspat, kalsitt) i en kalkovn ved ca. 1000^oC med følgende reaksjon:

Hydratkalk lages ved lesking av brent kalk med vann, en prosess med sterk varmeutvikling:

Lesket kalk, sand og vann en blanding som ved muring herdes over tid ved opptak av karbondioksid:

Den syrenøytraliserende effekt av brent kalk skyldes:

Blir pH i jorda for høy kan plantene få vanskeligheter med å ta opp jern og mangan og få kalkklorose.

Framstilling av gjødsel

Nitrogen

Ammoniakk framstilles ved Haber-Bosch-metoden fra hydrogen og nitrogen ved høyt trykk og temperatur (200-400 bar, 400 - 600^oC). Hydrogen kommer fra elektrolyse av vann, fra delvis oksidasjon av metan eller katalysert fra metan og vanndamp. Nitrogen kommer fra avkjølt destillert luft. Fritz Haber fikk nobelprisen i kjemi i 1918 og Carl Bosch fikk den i 1931 for utvikling av katalysatorien. I 1904 førte Christian Birkeland og Samuel Eyde oksygen og nitrogen gjennom en lysebue og laget niktrogenoksid som kunne omdannes til nitrat. Denne prosessen la grunnlaget for Norsk Hydro. Denne metoden ble etterhvert for kostbar og erstattet av Haber-Bosch. En annen kunstig måte å fiksere nitrogen er en reaksjon med kalsiumkarbid hvor det dannes kalsiumcyanamid. Kalsiumcyanamid kan hydrolyseres til ammoniakk og urea. I Chile finnes naturlige forekomster av natriumnitrat (Chilesalpeter). Ammoniumfosfat lages ved å tilføre ammoniakk til fosforsyre. Salpeter er et gammelt navn på kaliumnitrat (KNO₃) (l. sal petrae - klippesalt). Lavoisier kalte den luften, som Scheele tidligere hadde funnet, for azote (gr. a - ikke; zotikos - for liv). Med koblingen til salpeter fikk den seinere navnet nitrogène (salpeterdanner)

Fosfor

Fosfor (gr. phosphoros - lysbærer) kommer fra en lite krystallisert apatitt kalt fosforitt (råfosfat, Ca₅(OH,F)(PO₄)₃), som finnes i Nord-Afrika, Canada, Kolahalvøya og Florida). Spesielt i Nord-Afrika er det politiske konflikter knyttet til fosfatforekomstene. Råfosfat er tungtløselig i vann og må løses i svovelsyre eller salpetersyre. Råfosfat løst i svovelsyre gir løselig fosfat i form av Ca(H₂PO₄)₂ og CaSO₄, en blanding som kaller superfosfat. Løses råfosfat i fosforsyre dannes trippel superfosfat. Løses råfosfat i salpetersyre dannes kalsiumnitrat som brukes til kalksalpeter. Kalsiumnitrat nøytraliseres med ammoniakk (NH₃). Thomasfosfat, et kalsiumfosfatsilikat, kommer som et biprodukt ved framstilling av jern.

Magnesium

Magnesium kan isoleres fra havvann fellt ut som magnesiumhydroksid (Mg(OH)₂) ved tilseting av brent kalk (CaO) eller brent dolomitt (CaO-MgO).

Bladgjødsling

Plantene har mulighet til å ta opp eller avgi uorganiske og organiske stoffer via blad og andre overjordiske deler. Hos noen akvatiske neddykkete planter er bladene hovedopptaksstedet for grunnstoffer, i motsetning til landplantenes røtter. Det kutiniserte overflatelaget på landplanter består av et celluloseskjelett innsatt med kutin, voks og pektin. Voks skilles ut fra epidermiscellene og består av langkjedete alkoholer, ketoner og estere av lange fettsyrer. De fleste porene i kutikula har diameter mindre enn 1 nm, og gjennom disse kan det skje opptak av stoffer. Porene har negative ladninger fra polygalakturonsyre, slik at opptaket av kationer går lettere enn for anioner. En annen rute inn i bladverket er via spalteåpningene. Antallet spalteåpninger varierer fra 20 per mm2 hos sukkulenter til 100-200 per mm2 hos ettårige, og mer enn 800 hos trær. Det er som regel flest på undersiden av bladene. Gjødsel kan tilføres via bladene, men problemer er avrenning fra hydrofobe overflater, avvasking via regn, og inntørking av spray-løsningen. Det er bare en begrenset mengde makrogrunnstoffer som kan tilføres, og bladgjødsling er mest brukt for mikronæringsstoffer. Det kan bli bladskader som følge av høye saltkonsentrasjoner, men bladskadene ser ut til å bli mindre hvis sprayløsningen har lav pH. I mange tørre områder er den øverste jorda så tørr at at tilgangen på grunnstoffer blir begrenset. Tilførsel av næring via bladene kan i dette tilfellet være mulig. Frukttrær kan sprøytes med tynn borløsning om høsten for å hindre bormangel. Både svoveldioksid, nitrogenoksid og ammoniakk kan tas opp gjennom spalteåpningene. I et forsøk vi gjør i laboratorieundervisningen, tilføres plantehormonet gibberellin som en dråpe på bladverket til en dvergsort av erter. Plantehormonet tas opp gjennom bladverket og gir økt strekning av planten.

Grunnstoff	Utgangsmateriale for gjødsel
Nitrogen	Ammoniumnitrat (NH4NO3); ammoniumsulfat ((NH4)2SO4); kalsiumnitrat (Ca(NO3)2); kaliumnitrat (KNO3); diammoniumfosfat ((NH4)2HPO4; urea.
Fosfor	Monoammoniumfosfat ((NH4)H2PO4); diammoniumfosfat ((NH4)2HPO4); superfosfat, kaliumfosfat.
Kalium	Kaliumklorid (KCl); kaliumnitrat (KNO3); kaliumsulfat (K2SO4); kaliumfosfat; KMgSO4.
Magnesium	Dolomitt (CaMg(CO3)2; magnesiumsulfat (MgSO4, kieseritt); magnesiumoksid (MgO); KMgSO4
Kalsium	Kalkstein (CaCO3); dolomitt (CaMg(CO3)2; gips (CaSO4); kalsiumnitrat (Ca(NO3)2; superfosfat; trippelsuperfosfat.
Svovel	Svovel; ammoniumsulfat ((NH4)2SO4); gips (CaSO4); magnesiumsulfat (MgSO4); KMgSO4.
Jern	Ferrosulfat (FeSO4); ferrisulfat ((Fe)2(SO4)3; Fe-EDTA.
Mangan	Mangansulfat (MnSO4); manganoksid (MnO); Mn-EDTA.
Kobber	Kobbersulfat (CuSO4); kobberklorid (CuCl2); Cu-EDTA.
Bor	Boraks (Na2B4O7 10H2O, natriumborat).
Molybden	Ammoniummolybdat; natriummolybdat (Na2MoO4).
Zink	Zinksulfat (ZnSO4); zinkklorid (ZnCl2); zinkoksid (ZnO); Zn-EDTA