Đubrivo

Đubrivo ili gnojivo je smjesa tvari koja se koristi u poljoprivredi ili vrtlarstvu za poboljšanje rasta biljki. Obično se primjenjuje na poljoprivrednim zemljištima.

Đubriva se grubo mogu podijeliti na organska i anorganska (mineralna), gdje je osnovna razlika izvor iz kojeg je đubrivo nastalo, a ne nužno sastav nutrijenata.

Organska đubriva i neka anorganska đubriva dobivena iz ruda, su se koristila vijekovima, dok su hemijski sintetizirana anorganska đubriva počela da se razvijaju tokom industrijske revolucije. Poboljšano razumijevanje djelovanja i početak upotrebe đubriva su bili važni koraci u pred-industrijskoj i zelenoj revoluciji 20. vijeka.

Đubriva tipično sadrže sljedeće elemente (u varijabilnim proporcijama):

• tri primarna makronutrijenta: dušik, fosfor i kalijum
• tri sekundarna makronutrijenta: kalcijum, sumpor, magnezijum
• mikronutrijente ili mineralne elemente u tragovima: bor, hlor, mangan, željezo, cink, bakar, molibden i selen.

Makronutrijenti su elementi koji se troše u većim količinama i prisutni su u tkivu biljaka u količini 0,2% do 4,0% (izraženo na suhu materiju). Mikronutrijenti se troše u manjim količinama i prisutni su u biljnom tkivu u količinama koje su reda veličine 5 - 200 ppm ili manje od 0,02% suhe mase đubriva.^[1]

Makronutrijenti u đubrivu se označavaju na osnovu “NPK” analize, a također i kao “N-P-K-S” u Australiji^[2].

Primjer označavanja za đubrivo potaša, koje ima omjer 1:1 kalijuma prema karbonatu ili 47% kalijuma i 53% karbonata u masenim procentima (što se dobije uzimajući u obzir razlike u molekularnoj težini između kalijuma i karbonata). Tradicionalna analiza 100g soli bi dala 60g K₂O. Procentualni prinos K₂O iz originalnih 100g đubriva predstavlja broj prikazan na oznaci. Kalijumovo đubrivo bi u ovom slučaju imalo oznaku 0-0-60, a ne 0-0-52.

Đubriva se mogu grubo podijeliti u organska đubriva (sastavljena od obogaćene organske materije – biljnog ili životinjskog porijekla) i anorganska đubriva (sastavljena od vještačkih supstanci i/ili minerala). Anorganska đubriva se često sintetiziraju u toku Haber-Bosch-ovog procesa, koji se koristi za sintezu amonijaka. Amonijak se koristi kao sirovina za stočnu hranu i druga azotna đubriva, npr. amonijum nitrat i urea. Ovi koncentrovani proizvodi se mogu razblaživati vodom pri čemu se dobija koncentrovano tečno đubrivo. Amonijak se može kombinovati sa fosfatnim stijenama i fosfatnim đubrivom (Odda proces), pri čemu nastaje “kombinovano đubrivo”. Upotreba vještačkih azotnih đubriva se konstantno povećava u zadnjih 50 godina, i dostigla je skoro 20 puta veću količinu te iznosi oko 1 milijardu tona azota godišnje. ^[3] Upotreba fosfatnih đubriva se takođe povećala sa 9 miliona tona 1960. godine do 40 miliona tona u 2000. godini. Količina od 6-9 tona kukuruza u zrnu po hektaru zahtijeva upotrebu 30–50 kg fosfatnog đubriva, dok soja zahtijeva 20–25 kg po hektaru.^[4] Yara International je najveći svjetski proizvođač azotnih đubriva.^[5]

Najveći svjetski potrošači azotnih đubriva^[6]

Država	Udio ukupne potrošnje N(%)	Količina (1000 t/godina)
SAD	51	4697
Kina	16	2998
Francuska	52	1317
Njemačka	62	1247
Kanada	55	897
Velika Britanija	70	887
Brazil	40	678
Španija	42	491
Meksiko	20	263
Turska	17	262
Argentina	29	126

Vještačka đubriva se najčešće upotrebljavaju kod uzgoja kukuruza, ječma, šećerne trske, soje i suncokreta. Jedna studija je pokazala da primjena azotnih đubriva na usjev preostao izvan sezone, povećava biomasu i ima povoljan uticaj na sadržaj azota u glavnom usjevu, koji se sije u ljetnom periodu. ^[7]

Mnoga anorganska đubriva ne zamjenjuju elemente u tragovima u zemljištu, te zemljište postaje postepeno osiromašeno pri uzgajanju usjeva. Ovo trošenje je u vezi sa studijama koje su pokazale opadanje sadžaja (do 75%) količine elemenata u tragovima u voću i povrću.^[8] Ipak, iz nedavne analize 55 naučnih studija zaključeno je da "nema dokaza da postoji razlika u kvalitetu nutrijenata između hrane proizvedene organskim i konvencionalnim postupkom." ^[9] Nasuprot tome, jedna dukoročna studija koju je finansirala Evropska Unija^[10][11][12] je pokazala da organski-proizvedeno mlijeko sadrži značajno veći sadržaj antioksidanata (npr. karotenoida i alfa-linolenske kiseline) nego konvencionalno proizveden proizvod.

Prekomjerna upotreba đubriva može biti jednako štetna kao i premala količina.^[13] “Sagorijevanje” može se dogoditi kada se primijeni previše đubriva, što rezultira sušenjem korijena i oštećenjem ili čak odumiranjem biljke.^[14]

Proizvodnja “vještačkog” amonijaka trenutno troši oko 5% globalne potrošnje prirodnog gasa, što je nešto ispod 2% svjetske energetske proizvodnje.^[15] Troškovi korištenja prirodnog gasa u proizvodnji amonijaka predstavljaju 90% troškova proizvodnje amonijaka.^[16] Povećanje cijene prirodnog gasa u prošloj deceniji je doprinijelo povećanju cijene đubriva.^[17].

Anorganska đubriva se trenutno proizvode na način koji je nemoguće koristiti beskonačno. Kalijum i fosfor dolaze iz rudnika (ili slanih voda, kao što je Mrtvo more) i takvi izvori su ograničeni. Atmosferski nevezani azot je efektivno neograničen izvor (više od 70% sastava atnosfere čini azot), ali je u takvom obliku neupotrebljiv za biljke. Da bi taj azot postao upotrebljiv biljkama, potrebna je fiksacija (prevođenje atmosferskog azota u oblik koji biljke mogu koristiti). Vještačka azotna đubriva se tipično sintetiziraju koristeći fosilna goriva kao što je prirodni gas i ugalj, koji predstavljaju ograničene izvore.

Organska đubriva sadrže prirodne organske materijale (npr. đubre, kompost) i prirodno prisutne mineralne depozite (npr. šalitra – natrijum nitrat).

Organska đubriva tipično imaju manji sadržaj nutrijenata, rastvorljivost i brzinu oslobađanja nutrijenata u odnosu na anorganska đubriva.^[18][19]. Jedna studija je pokazala da u periodu od 140 dana, nakon 7 ispiranja nutrijenata da:

• Organska đubriva oslobađaju između 25% i 60% sadržaja azota
• Đubriva sa kontrolisanim oslobađanjem su imala relativno konstantnu brzinu oslobađanja nutrijenata
• Rastvorljiva đubriva su oslobodila najveću količinu azota u prvom ispiranju

Generalno, nutrijenti u organskim đubrivima su više razblaženi i manje dostupni biljkama. Prema UC IPM, sva “organska đubriva” se klasifikuju kao đubriva sa sporim oslobađanjem i ne mogu prouzrokovati sagorijevanje nitrogenom.^[20] Organska đubriva dobivena iz komposta i drugih izvora, mogu značajno varirati od jednog lota do drugog. ^[21] Bez ispitivanja lota nije moguće precizno znati sadržaj nutrijenata.

Urea životinjskog porijekla je pogodna za upotrebu u organskoj poljoprivredi, dok vještačka urea nije pogodan izvor. ^[22][23]. Često se “organska” poljoprivreda definiše kao minimalna upotreba procesiranja, a takođe i upotreba prirodnih bioloških procesa (npr.stvaranje komposta). Otpadni mulj ima veoma ograničenu upotrebu u organskoj poljoprivrednoj proizvodnji u SAD, zbog zabrane njegove upotrebe (zbog akumulacije toksičnih metala, između ostalih faktora) ^[24][25][26]. USDA sada zahtijeva certificiranje od treće strane za đubriva sa visokim sadržajem azota, koja se prodaju u SAD.^[27]

Da bi se zemljište obogatilo fiksacijom azota iz atmosfere, često se uzgajaju usjevi koji služe kao zeleno đubrivo. ^[28] Ovi usjevi mogu takođe povećati i sadržaj fosfora (mobilizacijom nutrijenata).^[29]