Gübre

Toprak verimliliğini artırmak için gübre yayan bir çiftçi ⓘ

Gübre (Amerikan İngilizcesi) veya gübreleyici (İngiliz İngilizcesi; yazım farklılıklarına bakınız), bitki besinlerini sağlamak için toprağa veya bitki dokularına uygulanan doğal veya sentetik kökenli herhangi bir malzemedir. Gübreler, kireçleme malzemelerinden veya diğer besin maddesi olmayan toprak değişikliklerinden farklı olabilir. Hem doğal hem de endüstriyel olarak üretilen birçok gübre kaynağı mevcuttur. Çoğu modern tarım uygulamasında gübreleme üç ana makro besin maddesine odaklanır: Azot (N), Fosfor (P) ve Potasyum (K) ve zaman zaman mikro besinler için kaya tozu gibi takviyeler. Çiftçiler bu gübreleri çeşitli şekillerde uygulamaktadır: kuru veya peletlenmiş veya sıvı uygulama süreçleri yoluyla, büyük tarım ekipmanları veya el aleti yöntemleri kullanarak. ⓘ

Tarihsel olarak gübreleme doğal veya organik kaynaklardan yapılmıştır: kompost, hayvan gübresi, insan gübresi, hasat edilen mineraller, ürün rotasyonları ve insan-doğa endüstrilerinin yan ürünleri (örneğin balık işleme atıkları veya hayvan kesiminden elde edilen kan unu). Ancak 19. yüzyıldan itibaren, bitki beslemedeki yeniliklerin ardından, sentetik olarak üretilen gübreler etrafında bir tarım endüstrisi gelişti. Bu geçiş, küresel gıda sistemini dönüştürmede önemliydi ve büyük mahsul verimine sahip daha büyük ölçekli endüstriyel tarıma olanak sağladı. Özellikle, 20. yüzyılın başında Haber süreci gibi azot bağlayıcı kimyasal süreçler, İkinci Dünya Savaşı sırasında yaratılan üretim kapasitesiyle güçlendirilerek azotlu gübre kullanımında bir patlamaya yol açtı. Yirminci yüzyılın ikinci yarısında artan azotlu gübre kullanımı (1961-2019 yılları arasında %800 artış), "Yeşil Devrim" olarak adlandırılan sürecin bir parçası olarak geleneksel gıda sistemlerinin verimliliğindeki artışın (kişi başına %30'dan fazla) önemli bir bileşeni olmuştur. ⓘ

Gübreleme işlemi ⓘ

Gübre, bitkinin beslenmesinde gerekli olan kimyasal elementleri sağlamak için toprağa ilave edilen herhangi bir madde. ⓘ

Bitkiler, büyüme ve yaşamaları için azot, fosfor, potasyum, kalsiyum, magnezyum, kükürt, demir, mangan, bakır, çinko, bor ve bazı hallerde de molibden gibi elementlere muhtaçtır. Bunlar arasında azot, fosfat ve potasyum en önemlileridir. Gübreler, bitkilerin büyümesi için gerekli gıdayı ihtiva eden maddelerdir. Her ne kadar toprak ve su bu gıdanın büyük bir kısmını sağlamaya yeterse de birçok hallerde bir takım gıdalar bakımından fakir olabilirler. Böyle hallerde toprağın gübre ile takviye edilmesi gerekir. Hayvan dışkısı, saman ve diğer bitki artıkları binlerce yıldan beri doğal gübre olarak kullanılmaktadır. Eski zamanlarda toprağın asitliğini azaltmak ve kalsiyum temin etmek için kireçli maddeler kullanılmıştır. Kullanılan ilk kimyevi gübreler, sodyum nitrat ve kemikler olmuştur. ⓘ

Azot ve fosfor içeren kimyasal ya da hayvansal gübrelerin dikkat ve özen gösterilmeden gerçekleştirilen yaygın kullanımı bugün toprak ve su üzerinde insan eliyle gerçekleştirilen en yaygın çevre kirliliği sebeplerinden birisi olmuştur. ⓘ

Tarihçe

Türüne göre toplam gübre üretimi. ⓘ

Sentetik azotlu gübrelerle ve bu gübreler olmadan desteklenen dünya nüfusu. ⓘ

1812 yılında kurulan gübre üreticisi Mirat'ın Salamanca'daki (İspanya) en eski endüstriyel işletme olduğu iddia edilmektedir. ⓘ

Toprak verimliliğinin yönetimi binlerce yıldır çiftçileri meşgul etmiştir. Mısırlılar, Romalılar, Babilliler ve ilk Almanların hepsinin çiftliklerinin verimliliğini artırmak için mineral veya gübre kullandıkları kaydedilmiştir. Bitki besleme bilimi, adından en çok söz edilen Alman kimyager Justus von Liebig'in çalışmalarından çok daha önce başlamıştır. Nicolas Théodore de Saussure ve o dönemdeki bilimsel meslektaşları Justus von Liebig'in basitleştirmelerini çürütmekte gecikmediler. Humus ve organo-mineral etkileşimlerinin merkezi rol oynadığı ve 1990'dan itibaren daha yeni keşiflerle uyumlu olan karmaşık bir bilimsel bitki besleme anlayışı vardı. Justus von Liebig'in yararlandığı önde gelen bilim insanları Carl Ludwig Sprenger ve Hermann Hellriegel'di. Bu alanda, kısmen ekonomi ve araştırmanın birbirine karışmasından kaynaklanan bir 'bilgi erozyonu' meydana geldi. Bir İngiliz girişimci olan John Bennet Lawes, 1837 yılında çeşitli gübrelerin saksıda yetişen bitkiler üzerindeki etkileri üzerine deneyler yapmaya başladı ve bir iki yıl sonra deneyler tarladaki ürünlere kadar genişletildi. Bunun hemen bir sonucu olarak 1842'de fosfatların sülfürik asitle işlenmesiyle elde edilen gübrenin patentini aldı ve böylece yapay gübre endüstrisini kuran ilk kişi oldu. Ertesi yıl Joseph Henry Gilbert'in hizmetine girdi; birlikte Tarla Bitkileri Araştırma Enstitüsü'nde mahsul deneyleri yaptılar. ⓘ

Birkeland-Eyde süreci, azot bazlı gübre üretiminin başlangıcındaki rakip endüstriyel süreçlerden biriydi. Bu süreç, atmosferik nitrojeni (N₂) nitrik aside (HNO₃) fikse etmek için kullanılıyordu ve genellikle nitrojen fiksasyonu olarak adlandırılan birkaç kimyasal süreçten biriydi. Elde edilen nitrik asit daha sonra nitrat (NO₃-) kaynağı olarak kullanıldı. Norveç'te Rjukan ve Notodden'de sürece dayalı bir fabrika inşa edildi ve büyük hidroelektrik enerji tesislerinin inşası ile birleştirildi. ⓘ

1910'lar ve 1920'ler Haber prosesi ve Ostwald prosesinin yükselişine tanıklık etti. Haber prosesi metan (CH₄) (doğal gaz) gazından amonyak (NH₃) ve havadan moleküler nitrojen (N₂) üretir. Haber prosesinden elde edilen amonyak daha sonra Ostwald prosesinde kısmen nitrik aside (HNO₃) dönüştürülür. İkinci Dünya Savaşı'ndan sonra, savaş zamanı bomba üretimi için hızlanan azot üretim tesisleri tarımsal kullanımlara yönelmiştir. Sentetik azotlu gübrelerin kullanımı son 50 yılda istikrarlı bir şekilde artmış ve neredeyse 20 kat artarak günümüzde yılda 100 milyon ton azota ulaşmıştır. ⓘ

Sentetik azotlu gübrenin geliştirilmesi küresel nüfus artışını önemli ölçüde desteklemiştir - şu anda dünyadaki insanların neredeyse yarısının sentetik azotlu gübre kullanımının bir sonucu olarak beslendiği tahmin edilmektedir. Fosfatlı gübre kullanımı da 1960 yılında yılda 9 milyon tondan 2000 yılında yılda 40 milyon tona yükselmiştir. Hektar (2,5 dönüm) başına 6-9 ton tahıl veren bir mısır mahsulüne 31-50 kilogram (68-110 lb) fosfatlı gübre uygulanması gerekir; soya fasulyesi mahsulleri ise bunun yaklaşık yarısına, hektar başına 20-25 kg'a ihtiyaç duyar. Yara International dünyanın en büyük azot bazlı gübre üreticisidir. ⓘ

Mekanizma

Besin açısından fakir kum/kil toprakta nitrat gübresi ile ve gübresiz yetiştirilen altı domates bitkisi. Besin açısından fakir topraktaki bitkilerden biri ölmüştür. ⓘ

Bölgelere göre inorganik gübre kullanımı ⓘ

Gübreler bitkilerin büyümesini artırır. Bu hedefe iki şekilde ulaşılır; geleneksel olanı besin sağlayan katkı maddeleridir. Bazı gübrelerin etki ettiği ikinci yol ise toprağın su tutma ve havalanma özelliğini değiştirerek toprağın etkinliğini artırmaktır. Bu makale, gübrelerle ilgili birçok makale gibi, besleyici yönünü vurgulamaktadır. Gübreler tipik olarak, değişen oranlarda:

• üç ana makro besin maddesi:
  • Azot (N): yaprak büyümesi
  • Fosfor (P): Kök, çiçek, tohum, meyve gelişimi;
  • Potasyum (K): Güçlü gövde büyümesi, bitkilerde suyun hareketi, çiçeklenme ve meyve vermenin teşviki;
• üç ikincil makro besin: kalsiyum (Ca), magnezyum (Mg) ve kükürt (S);
• mikro besinler: bakır (Cu), demir (Fe), manganez (Mn), molibden (Mo), çinko (Zn), bor (B). Ara sıra silisyum (Si), kobalt (Co) ve vanadyum (V) da önemlidir. ⓘ

Sağlıklı bitki yaşamı için gerekli besinler elementlere göre sınıflandırılır, ancak elementler gübre olarak kullanılmaz. Bunun yerine bu elementleri içeren bileşikler gübrelerin temelini oluşturur. Makro besinler daha büyük miktarlarda tüketilir ve bitki dokusunda kuru madde (DM) (%0 nem) bazında %0,15 ila %6,0 arasında miktarlarda bulunur. Bitkiler dört ana elementten oluşur: hidrojen, oksijen, karbon ve azot. Karbon, hidrojen ve oksijen yaygın olarak su ve karbondioksit olarak bulunur. Azot atmosferin çoğunu oluşturmasına rağmen, bitkiler tarafından kullanılamayan bir formdadır. Azot en önemli gübredir çünkü azot proteinlerde, DNA'da ve diğer bileşenlerde (örn. klorofil) bulunur. Bitkiler için besleyici olabilmesi için azotun "sabit" bir formda mevcut olması gerekir. Sadece bazı bakteriler ve onların konakçı bitkileri (özellikle baklagiller) atmosferik azotu (N₂) amonyağa dönüştürerek sabitleyebilir. Fosfat, hücrelerdeki ana enerji taşıyıcısı olan DNA ve ATP'nin yanı sıra bazı lipitlerin üretimi için gereklidir. ⓘ

Mikrobiyolojik hususlar

İki enzimatik reaksiyon seti, azot bazlı gübrelerin verimliliği ile oldukça ilgilidir.

Üreaz

Bunlardan ilki ürenin hidrolizidir (su ile reaksiyona girmesi). Birçok toprak bakterisi, ürenin amonyum iyonuna (NH₄⁺) ve bikarbonat iyonuna (HCO₃-) dönüşümünü katalize eden üreaz enzimine sahiptir.

Amonyak oksidasyonu

Nitrosomonas türleri gibi amonyak oksitleyici bakteriler (AOB), nitrifikasyon olarak adlandırılan bir süreçle amonyağı nitrite okside eder. Nitrit oksitleyici bakteriler, özellikle Nitrobacter, nitriti son derece hareketli olan ve ötrofikasyonun önemli bir nedeni olan nitrata oksitlemektedir. ⓘ

Sınıflandırma

Gübreler çeşitli şekillerde sınıflandırılır. Tek bir besin maddesi (örneğin K, P veya N) sağlayıp sağlamadıklarına göre sınıflandırılırlar, bu durumda "düz gübreler" olarak sınıflandırılırlar. "Çok besinli gübreler" (veya "kompleks gübreler") iki veya daha fazla besin maddesi sağlar, örneğin N ve P. Gübreler bazen inorganik (bu makalenin çoğunun konusu) ve organik olarak da sınıflandırılır. İnorganik gübreler, üre hariç karbon içeren maddeleri içermez. Organik gübreler genellikle (geri dönüştürülmüş) bitki veya hayvan kaynaklı maddelerdir. İnorganik gübreler bazen sentetik gübreler olarak da adlandırılır çünkü üretimleri için çeşitli kimyasal işlemler gereklidir. ⓘ

Tek besin maddeli ("düz") gübreler

Ana azot bazlı düz gübre amonyak veya çözeltileridir. Amonyum nitrat (NH₄NO₃) da yaygın olarak kullanılmaktadır. Üre de bir diğer popüler azot kaynağıdır ve sırasıyla amonyak ve amonyum nitrattan farklı olarak katı ve patlayıcı olmama avantajına sahiptir. Azotlu gübre pazarının yüzde birkaçı (2007 yılında %4) kalsiyum amonyum nitrat (Ca(NO₃)₂ - NH₄ - 10 H₂O) tarafından karşılanmaktadır. ⓘ

Başlıca düz fosfatlı gübreler süperfosfatlardır. "Tekli süperfosfat" (SSP), yine Ca(H₂PO4)₂ formunda %1₄-18 P₂O₅'ten oluşur, aynı zamanda fosfojips (CaSO₄ - 2 H₂O) de içerir. Üçlü süperfosfat (TSP) tipik olarak %44-48 P₂O₅ içerir ve alçıtaşı içermez. Tek süperfosfat ve üçlü süperfosfat karışımına çift süperfosfat denir. Tipik bir süperfosfat gübresinin %90'ından fazlası suda çözünür. ⓘ

Ana potasyum bazlı düz gübre potas muriatıdır (MOP). Potas muriatı %95-99 KCl'den oluşur ve tipik olarak 0-0-60 veya 0-0-62 gübre olarak mevcuttur. ⓘ

Çok besinli gübreler

Bu gübreler yaygındır. İki veya daha fazla besin bileşeninden oluşurlar. ⓘ

İkili (NP, NK, PK) gübreler

Başlıca iki bileşenli gübreler bitkilere hem azot hem de fosfor sağlar. Bunlara NP gübreler denir. Başlıca NP gübreler monoamonyum fosfat (MAP) ve diamonyum fosfattır (DAP). MAP'ın aktif maddesi NH₄H₂PO₄'tür. DAP'ın aktif bileşeni ise (NH₄)₂HPO₄'tür. MAP ve DAP gübrelerinin yaklaşık %85'i suda çözünebilir. ⓘ

NPK gübreler ⓘ

NPK gübreleri azot, fosfor ve potasyum sağlayan üç bileşenli gübrelerdir. İki tür NPK gübresi vardır: kompoze ve karışım. Bileşik NPK gübreleri kimyasal olarak bağlı bileşenler içerirken, harmanlanmış NPK gübreleri tek besin bileşenlerinin fiziksel karışımlarıdır. ⓘ

NPK derecesi, bir gübredeki azot, fosfor ve potasyum miktarını tanımlayan bir derecelendirme sistemidir. NPK derecelendirmeleri, gübrelerin kimyasal içeriğini tanımlayan tire ile ayrılmış üç sayıdan (örneğin, 10-10-10 veya 16-4-8) oluşur. İlk sayı, üründeki azot yüzdesini; ikinci sayı, P₂O₅'i; üçüncü sayı, K₂O'yu temsil eder. Gübreler aslında P₂O₅ veya K₂O içermez, ancak sistem bir gübredeki fosfor (P) veya potasyum (K) miktarı için geleneksel bir kısaltmadır. 16-4-8 etiketli 50 poundluk (23 kg) bir gübre torbası 8 lb (3,6 kg) azot (50 poundun %16'sı), 2 pound P₂O₅'e eşdeğer miktarda fosfor (50 poundun %4'ü) ve 4 pound K₂O (50 poundun %8'i) içerir. Gübrelerin çoğu bu N-P-K kuralına göre etiketlenir, ancak N-P-K-S sistemini izleyen Avustralya kuralları kükürt için dördüncü bir sayı ekler ve P ve K dahil tüm değerler için element değerlerini kullanır. ⓘ

Mikro Besinler

Mikro besinler daha küçük miktarlarda tüketilir ve bitki dokusunda milyonda parça (ppm) mertebesinde, 0,15 ila 400 ppm arasında veya %0,04 kuru maddeden daha az miktarda bulunur. Bu elementler genellikle bitkinin metabolizması için gerekli olan enzimler için gereklidir. Bu elementler katalizörleri (enzimleri) etkinleştirdiğinden, etkileri ağırlık yüzdelerini çok aşar. Tipik mikro besinler bor, çinko, molibden, demir ve manganezdir. Bu elementler suda çözünen tuzlar olarak sağlanır. Demir, orta dereceli toprak pH'ında ve fosfat konsantrasyonlarında çözünmeyen (biyolojik olarak kullanılamayan) bileşiklere dönüştüğü için özel sorunlar ortaya çıkarır. Bu nedenle demir genellikle EDTA veya EDDHA türevleri gibi bir şelat kompleksi olarak uygulanır. Mikro besin ihtiyacı bitkiye ve çevreye bağlıdır. Örneğin, şeker pancarı bora, baklagiller kobalta ihtiyaç duyarken, sıcaklık veya kuraklık gibi çevresel koşullar borun bitkiler için daha az kullanılabilir olmasına neden olur. ⓘ

Çevre

Tarımda kullanılan sentetik gübrenin geniş kapsamlı çevresel sonuçları vardır. Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli (IPCC) İklim Değişikliği ve Arazi Özel Raporu'na göre, bu gübrelerin üretimi ve ilgili arazi kullanım uygulamaları küresel ısınmanın itici güçleridir. Gübre kullanımı aynı zamanda bir dizi doğrudan çevresel sonuca da yol açmıştır: okyanus ölü bölgeleri ve su yolu kirliliği gibi aşağı akış etkilerine yol açan tarımsal akış, toprak mikrobiyomunun bozulması ve ekosistemlerde toksin birikimi. Dolaylı çevresel etkiler arasında şunlar yer almaktadır: Haber sürecinde kullanılan doğal gazın kırılmasının çevresel etkileri, tarımsal patlama insan nüfusundaki hızlı artıştan kısmen sorumludur ve büyük ölçekli endüstriyel tarım uygulamaları habitat tahribatı, biyoçeşitlilik üzerindeki baskı ve tarımsal toprak kaybı ile ilişkilidir. ⓘ

Çevresel ve gıda güvenliği ile ilgili endişeleri azaltmak amacıyla uluslararası toplum, iklim dostu ve sürdürülebilir bir gıda üretim sistemi oluşturmaya odaklanan Sürdürülebilir Kalkınma Hedefi 2'ye gıda sistemlerini de dahil etmiştir. Bu sorunları ele almaya yönelik politika ve düzenleyici yaklaşımların çoğu, tarımsal uygulamaların sürdürülebilir veya rejeneratif tarım uygulamalarına doğru yönlendirilmesine odaklanmaktadır: bunlar daha az sentetik gübre, daha iyi toprak yönetimi (örneğin toprak işlemesiz tarım) ve daha fazla organik gübre kullanır. ⓘ

Üretim

Sentetik ya da inorganik gübrelerin üretimi hazır kimyasallar gerektirirken, organik gübreler biyokimyasallar kullanılarak biyolojik süreçlerde bitki ve hayvanların organik süreçlerinden elde edilir. ⓘ

Azotlu gübreler

Bölge başına toplam azotlu gübre tüketimi, yıllık toplam besin maddesi tonu cinsinden ölçülmüştür. ⓘ

Azot bazlı gübrenin en çok kullanıcıları ⓘ

Ülke	Toplam N kullanımı (Mt pa)	İçin kullanılan miktar yem/mera (Mt pa)
Çin	18.7	3.0
Hindistan	11.9	—
ABD	9.1	4.7
Fransa	2.5	1.3
Almanya	2.0	1.2
Brezilya	1.7	0.7
Kanada	1.6	0.9
Türkiye	1.5	0.3
BIRLEŞIK KRALLIK	1.3	0.9
Meksika	1.3	0.3
İspanya	1.2	0.5
Arjantin	0.4	0.1

Azotlu gübreler Haber-Bosch süreci ile üretilen amonyaktan (NH₃) yapılır. Enerji yoğun bu süreçte, doğal gaz (CH₄) genellikle hidrojeni sağlar ve nitrojen (N₂) havadan elde edilir. Bu amonyak, susuz amonyum nitrat (NH₄NO₃) ve üre (CO(NH₂)₂) gibi diğer tüm azotlu gübreler için hammadde olarak kullanılır. ⓘ

Sodyum nitrat (NaNO₃) (Şili güherçilesi) yatakları da Şili'deki Atacama çölünde bulunur ve kullanılan orijinal (1830) azot bakımından zengin gübrelerden biridir. Hala gübre için çıkarılmaktadır. Nitratlar ayrıca Ostwald süreci ile amonyaktan da üretilir. ⓘ

Fosfatlı gübreler

Siilinjärvi, Finlandiya'da bir apatit madeni. ⓘ

Fosfatlı gübreler, iki temel fosfor içeren mineral olan florapatit Ca₅(PO₄)₃F (CFA) ve hidroksiapatit Ca₅(PO₄)₃OH içeren fosfat kayasından ekstraksiyon yoluyla elde edilir. Bu mineraller sülfürik (H₂SO₄) veya fosforik asitlerle (H₃PO₄) muamele edilerek suda çözünebilen fosfat tuzlarına dönüştürülür. Büyük miktarda sülfürik asit üretimi öncelikle bu uygulama tarafından motive edilmektedir. Nitrofosfat prosesinde veya Odda prosesinde (1927'de icat edilmiştir), %20'ye kadar fosfor (P) içeriğine sahip fosfat kayası, fosforik asit (H₃PO₄) ve kalsiyum nitrat (Ca(NO₃)₂) karışımı üretmek için nitrik asit (HNO₃) ile çözülür. Bu karışım potasyum gübresi ile birleştirilerek üç makro besin maddesi olan N, P ve K'nin kolayca çözünebildiği bir kompoze gübre elde edilebilir. ⓘ

Potasyum gübreleri

Potasyumlu gübre örneği. ⓘ

Bütün potasyum gübreleri suda çözünürler. Potasyum tuzlarının çoğu, esas itibarıyla (%91-93 nispetinde) gübre olarak kullanılırlar. Potasyum ihtiva eden yatak ve kayalardan üretilerek zenginleştirilir ve gübre şekline getirilirler. ⓘ

Potasyum tuzlarının üretimi: Denizlerdeki oranı düşük olan potasyum tuzları, tuzla ana sularında biriktirilerek çıkarılır. Böyle bir biriktirme bazı kapalı deniz veya göllerde de doğal bir sûrette vukua gelerek kaya tuzu gibi yataklar teşekkül eder. Stassfurt ve Alzas potas madenleri buna güzel birer misal teşkil eder. ⓘ

Denizlerde uzun yıllar boyunca sodyum klorür çöker ve ana sular kalsiyum, mağnezyum ve potasyum tuzlarınca zenginleşir. Açık denizle olan bağlantı kesilince ana sular zenginleşmeye devam eder ve mağnezyum ile tuzlardaki sıraya göre çökmeğe başlarlar. Mesela, Stassfurtta çöken ham ürünlerin bileşimi şöyledir: 1. Silvinit (%18-20 K₂O) ⓘ

2. Karnalit (%9-10 K₂O) ⓘ

3. Kainit (%13-14 K₂O) ⓘ

4. Hartsalz adı verilen bir silvinit + kieserit karışımı (%12 K₂O) ⓘ

Bu tuzların uzun mesafelere nakli için zenginleştirilmeleri lazımdır. İşlemler ilkel maddelerin cinsine göre şöyle yapılır:

Sodyum Nitratlı gübre örneği. ⓘ

Potasyum sülfat üretimi: İlkel madde olarak kainit kullanılır. Bunun sıcak suda eritilmesi ve çözeltinin soğutulmasıyla %55 potasyum sülfat ihtiva eden bir ürüne varılır. Yeni bir kristalizasyondan sonra da sanayide kullanılan %90’lık tuz elde edilir. ⓘ

Potasyum klorür üretimi: Zenginleştirilmiş potasyum klorür, en çok kullanılan potaslı gübreyi teşkil eder. Bunun üretimi için de madenden gelen ve ortalama %50 karnalit, %20 kieserit ve %30 silvinit ihtiva eden ham ürün, birkaç kademe kristalizasyon işlemlerinden geçirilerek %90’lık potasyum klorür elde edilir. ⓘ

Alzas yataklarının en önemli ürünü ortalama %30-60 KCl, %50-65 NaCl, %0,1-0,7 MgCl₂ ve %9-14 çözünmeyen kısım ihtiva eden “silvinit”tir. Bu madde sadece parçalanıp öğütüldükten sonra bileşimine göre %20-22 veya %14-16 K₂O’lu gübre olarak satılır veyahut zenginleştirilerek özel gübreler hazırlanır. Alzas ürünlerinde mağnezyum bulunmadığından, bu işlem Stassfurttaki üretime nazaran ana suların buharlaştırılmasına lüzum olmaksızın hasıl olması sebebiyle basittir. İşlemin esası sodyum ve potasyum klorürlerinin soğukta ve sıcaktaki çözünürlük farkına dayanır. ⓘ

Stassfurt ve Alzastan başka ABD’de (Teksas), Afrika’da Tunus ve Avrupa’da (Fransa, İspanya) diğer bazı potasyum tuzu madenleri mevcuttur. ⓘ

Potasyum tuzlarının kayalardan çıkarılması: Potasyum tuzları bazı kayalardan da çıkarılmaktadır. Fakat pek bol değildirler. Önemli bir maden feldispattır ki ortalama %2,4 K₂O ihtiva eder. Ancak bu oran üretim masrafını karşılayamaz. Buna karşılık İtalya’da bulunan ve leucit (4 SiO₂Al₂O₃K₂O) ihtiva eden bazaltlar (Bkz. Bazalt) bu hususta daha elverişlidir. Burada potasyumun kazanılması için yapılan bir usûlde (blanc usûlü), leucitli taşlar kum şekline getirilerek, bazaltı çeken ve leuciti bırakan bir elektro mıknatıs tesiriyle zenginleştirme yapılır. Bu suretle %23 Al₂O₃, %18 K₂O ve %55 SiO₂ ihtiva eden bir ürüne varılır. Klorür asidi tesiriyle silis çöker ve potasyum klorürle alüminyum klorür ihtiva eden bir çözelti meydana getirir. Bu iki tuz da billurlaşma işlemleriyle birbirinden ayrılarak %90’lık potasyum klorür, öte yandan bir çöktürme ile alüminyum üretimine elverişli saf alüminyum elde edilir. ⓘ

NPK gübreler

NPK gübrelerinin üretimi için dört ana yol vardır: 1) buharlı granülasyon, 2) kimyasal granülasyon, 3) sıkıştırma, 4) dökme harmanlama. İlk üç işlem bileşik NPK'lar üretmek için kullanılır. Buhar granülasyonu sırasında hammaddeler karıştırılır ve bağlayıcı madde olarak buhar kullanılarak daha fazla granüle edilir. Kimyasal granülasyon prosesi, sıvı hammaddeler (fosforik asit, sülfürik asit, amonyak gibi) ve katı hammaddeler (potasyum klorür, geri dönüşüm malzemesi gibi) arasındaki kimyasal reaksiyonlara dayanır. Sıkıştırma, kuru toz malzemeleri aglomere etmek için yüksek basınç uygular. Son olarak, dökme karışımlar düz gübrelerin karıştırılmasıyla üretilir. ⓘ

Organik gübreler

Küçük ölçekli organik gübre üretimi için kompost kutusu ⓘ

Büyük bir ticari kompost işletmesi ⓘ

"Organik gübreler" organik - biyolojik - kökenli gübreleri, yani canlı veya eskiden canlı olan materyallerden elde edilen gübreleri tanımlayabilir. Organik gübreler aynı zamanda "organik tarım" ve "çevre dostu" bahçecilik tarafından benimsenen beklenti ve kısıtlamalara uymaya çalışan, sentetik gübre ve pestisit kullanımını önemli ölçüde sınırlayan veya kesinlikle önleyen ilgili gıda ve bitki üretim sistemlerini de tanımlayabilir. "Organik gübre" ürünleri tipik olarak hem bazı organik maddeler hem de besleyici kaya tozları, öğütülmüş deniz kabukları (yengeç, istiridye vb.), tohum unu veya yosun gibi diğer hazırlanmış ürünler ve ekili mikroorganizmalar ve türevleri gibi kabul edilebilir katkı maddeleri içerir. ⓘ

Organik kökenli gübreler (ilk tanım) hayvan atıkları, tarımdan kaynaklanan bitki atıkları, deniz yosunu, kompost ve arıtılmış kanalizasyon çamurunu (biyokatılar) içerir. Gübrelerin ötesinde, hayvansal kaynaklar hayvanların kesiminden elde edilen ürünleri içerebilir - kan unu, kemik unu, tüy unu, postlar, toynaklar ve boynuzlar tipik bileşenlerdir. Kanalizasyon çamuru gibi endüstride kullanılabilen organik olarak türetilmiş malzemeler, kalıntı kirleticilerden kamu algısına kadar değişen faktörler nedeniyle organik tarım ve bahçeciliğin kabul edilebilir bileşenleri olmayabilir. Öte yandan, pazarlanan "organik gübreler" işlenmiş organik maddeleri içerebilir ve teşvik edebilir, çünkü bu malzemeler tüketicinin ilgisini çekmektedir. Tanımı veya bileşimi ne olursa olsun, bu ürünlerin çoğu daha az konsantre besin maddeleri içerir ve besin maddeleri kolayca ölçülemez. Toprak yapıcı avantajlar sunabildikleri gibi daha "doğal" tarım/bahçe yapmaya çalışanlara da cazip gelebilirler. ⓘ

Hacim bakımından torf, en yaygın kullanılan paketlenmiş organik toprak ıslahıdır. Kömürün olgunlaşmamış bir formudur ve toprağı havalandırarak ve suyu emerek iyileştirir ancak bitkilere hiçbir besin değeri sağlamaz. Bu nedenle makalenin başında tanımlandığı gibi bir gübre değil, daha ziyade bir katkı maddesidir. Hindistan cevizi kabuğu, ağaç kabuğu ve talaş toprağa eklendiğinde turbaya benzer şekilde (ancak aynı şekilde değil) etki eder ve sınırlı besleyici girdileri nedeniyle organik toprak iyileştiricileri veya tekstürize ediciler olarak da kabul edilir. Bazı organik katkı maddelerinin besin maddeleri üzerinde ters etkisi olabilir - taze talaş parçalandıkça topraktaki besin maddelerini tüketebilir ve toprak pH'ını düşürebilir - ancak aynı organik tekstürleştiriciler (kompost vb.) gelişmiş katyon değişimi yoluyla veya belirli bitki besin maddelerinin kullanılabilirliğini artıran mikroorganizmaların büyümesini artırarak besin maddelerinin kullanılabilirliğini artırabilir. Kompost ve gübre gibi organik gübreler, sanayi üretimine girmeden yerel olarak dağıtılabilir, bu da gerçek tüketimin ölçülmesini daha zor hale getirir. ⓘ

Uygulama

Süperfosfat gübresinin elle uygulanması, Yeni Zelanda, 1938 ⓘ

Gübreler, genellikle toprak testi ile ölçülen toprak verimliliğine ve belirli bir ürüne bağlı olarak uygulama oranları ile tüm ürünlerin yetiştirilmesi için yaygın olarak kullanılır. Örneğin baklagiller atmosferdeki azotu sabitler ve genellikle azotlu gübre gerektirmez. ⓘ

Sıvı vs katı

Yapay gübre örneği. ⓘ

Yapay gübreler, sıvı ve katı halde bulunur. Genellikle taşınması ve depolanması kolay olduğundan, katı ve granül haldekiler tercih edilir. Eskiden kimyevi gübreler toz halinde yapılmaktaydı. Toz halindeki gübreler çok nem çekici ve taşınması zor olduğundan terk edilmiştir. Sıvı gübreler ise gün geçtikçe önem kazanmaktadır. ⓘ

Gübreleme, genellikle ilkbaharda yapılır. Fakat kışın hafif ve yağışlı geçtiği bölgelerde sonbaharda yapılmaktadır. İstenirse ekstra olarak bitkinin büyüme mevsiminde katı gübre, mevsim ortasında ise sıvı gübre kullanılır. Uçucu özellikte olan gübreler, toprak altına konur. Bitki köklerinin, toprağın derinliklerine gitmesi sağlanır. ⓘ

Toprağın yapısına ve yetiştirilen bitkinin çeşidine göre azot, fosfor ve potas ihtiva eden kimyasal gübrelerin dekara verilecek miktarları hesap edilir ve buna göre verilir. ⓘ

Kimyasal gübreler şunlardır: ⓘ

Gübreler mahsullere hem katı hem de sıvı olarak uygulanır. Gübrelerin yaklaşık %90'ı katı olarak uygulanır. En yaygın kullanılan katı inorganik gübreler üre, diamonyum fosfat ve potasyum klorürdür. Katı gübre tipik olarak granül veya toz halindedir. Genellikle katılar, katı bir kürecik olan priller olarak mevcuttur. Sıvı gübreler susuz amonyak, sulu amonyak çözeltileri, sulu amonyum nitrat veya üre çözeltilerinden oluşur. Bu konsantre ürünler, konsantre bir sıvı gübre (örneğin UAN) oluşturmak için su ile seyreltilebilir. Sıvı gübrenin avantajları daha hızlı etki göstermesi ve daha kolay kapsanmasıdır. Gübrenin sulama suyuna eklenmesine "fertigasyon" denir. ⓘ

Üre

Üre suda yüksek oranda çözünür ve bu nedenle gübre çözeltilerinde (amonyum nitrat: UAN ile birlikte), örneğin 'yapraktan besleme' gübrelerinde kullanım için de çok uygundur. Gübre kullanımı için granüller, mekanik uygulama için bir avantaj olan daha dar partikül boyutu dağılımı nedeniyle prillere tercih edilir. ⓘ

Üre genellikle 40 ila 300 kg/ha (35 ila 270 lbs/acre) arasında yayılır ancak oranlar değişiklik gösterir. Daha küçük uygulamalar, sızıntı nedeniyle daha düşük kayıplara neden olur. Yaz aylarında, buharlaşmadan (azotun amonyak gazı olarak atmosfere kaybolduğu bir süreç) kaynaklanan kayıpları en aza indirmek için üre genellikle yağmurdan hemen önce veya yağmur sırasında serpilir. ⓘ

Üre içindeki yüksek nitrojen konsantrasyonu nedeniyle, eşit bir yayılım elde etmek çok önemlidir. Çimlenme hasarı riski nedeniyle, tohumla temas halinde veya tohumun yakınında sondaj yapılmamalıdır. Üre, sprey olarak veya sulama sistemleri aracılığıyla uygulama için suda çözünür. ⓘ

Tahıl ve pamuk ürünlerinde, üre genellikle ekimden önceki son ekim sırasında uygulanır. Yüksek yağış alan bölgelerde ve kumlu topraklarda (azotun sızıntı yoluyla kaybedilebileceği) ve sezon içinde iyi yağış beklenen yerlerde, üre büyüme mevsimi boyunca yandan veya üstten uygulanabilir. Üst gübreleme mera ve yem bitkilerinde de popülerdir. Şeker kamışı yetiştiriciliğinde üre, ekimden sonra yandan serpilir ve her bir ürüne uygulanır. ⓘ

Atmosferdeki nemi emdiği için, üre genellikle kapalı kaplarda saklanır. ⓘ

Aşırı doz veya üreyi tohumun yakınına yerleştirmek zararlıdır. ⓘ

Bitkilerde besin eksikliği ve belirtileri

Gübrelenmemiş bitkiler. ⓘ

Gübrelenmiş bitkiler. ⓘ

Bitkiler besinlerini bu besinler toprakta yeterince bulunmasına rağmen de fiziksel ( pH, tuzluluk/ozmolarite, toprak tekstürü vb.) nedenlerle alamayabilirler. Bitkiler besinlerini yeterli alamadıkları zaman, çok defa gözle görülen eksiklik belirtileri gösterirler. Ancak durumun gözle görülür hale gelmesi bitkinin gelişim veya veriminin düştüğü şiddetli eksiklik durumlarında görülür. Eksiklik belirtileri; ⓘ

• Azot: Yetişme engellenir, bitkinin rengi sararır. Yaprak uçları bitkinin altındaki yapraklarından başlayarak kırmızımsı kahverengi olur.
• Fosfor: Kök gelişmesi engellenir, saplar uzar, bitkinin olgunlaşması gecikir. Bitkinin rengi morumsu olur.
• Potasyum: Yaprak uçları kavrulur, sararır, saplar zayıflar. Meyve çekirdekleri kuruyup büzülür.
• Kalsiyum: Yaprak uçları tarak dişi gibi parçalanır. Uç tomurcuklar ölür, çiçekler olgunlaşmadan taç yapraklarını kaybederler.
• Magnezyum: Yapraklar ince ve gevrek olurlar; uçlarında ve damar aralarındaki bölgede renklerini kaybederler, soluk yeşil renk alırlar.
• Kükürt: Bitkinin alt kısımlarındaki yaprakları sararır, kökler ve sapların çapları küçülür.
• Bor: Uç tomurcuklar açık yeşildir. Köklerde koyu lekeler görülür. Saplar çatlar.
• Bakır: Bitkilerin renkleri ağarır. Turunçgiller kırmızımsı kahve renkte, anormal şekilde büyüme gösterir.
• Demir: Yapraklar sararır. Fakat damarlar yeşil kalır. Yapraklar yukarı doğru kıvrılır.
• Mangan: Arazlar demirdekine benzer. Yapraklarda ölü dokular görülerek, yaprağa pürüzlü bir görünüş verir.
• Molibden: Azot eksikliği gibidir.
• Çinko: Uç yaprakları çok küçülür. Yapraklar ölü bölgelerde benekli hale gelir. Tomurcuk teşekkülü azalır. ⓘ

Gübreler genel olarak iki sınıfta incelenir: Doğal ve yapay gübreler. ⓘ

Yaprak gübreleri doğrudan yapraklara uygulanır. Bu yöntem neredeyse her zaman suda çözünen düz azotlu gübreleri uygulamak için kullanılır ve özellikle meyveler gibi yüksek değerli ürünler için kullanılır. Üre en yaygın yaprak gübresidir. ⓘ

Gübre yanığı ⓘ

Azot alımını etkileyen kimyasallar

N-Butylthiophosphoryltriamide, verimliliği artırılmış bir gübre. ⓘ

Azot bazlı gübrelerin verimliliğini artırmak için çeşitli kimyasallar kullanılmaktadır. Bu şekilde çiftçiler azot akışının kirletici etkilerini sınırlayabilirler. Nitrifikasyon inhibitörleri (nitrojen stabilizatörleri olarak da bilinir) amonyağın, sızıntıya daha yatkın bir anyon olan nitrata dönüşümünü baskılar. 1-Carbamoyl-3-methylpyrazole (CMP), dicyandiamide, nitrapyrin (2-chloro-6-trichloromethylpyridine) ve 3,4-Dimethylpyrazole phosphate (DMPP) popülerdir. Üreaz inhibitörleri, ürenin amonyağa hidrolitik dönüşümünü yavaşlatmak için kullanılır, bu da nitrifikasyonun yanı sıra buharlaşmaya da eğilimlidir. Ürenin amonyağa dönüşümü üreaz adı verilen enzimler tarafından katalize edilir. Üreazların popüler bir inhibitörü N-(n-butil)tiyofosforik triamiddir (NBPT). ⓘ

Aşırı gübreleme

Gübreleme teknolojilerinin dikkatli kullanımı önemlidir çünkü aşırı besin zararlı olabilir. Gübre yanığı, çok fazla gübre uygulandığında ortaya çıkabilir ve bitkinin zarar görmesine hatta ölmesine neden olabilir. Gübrelerin yanma eğilimleri kabaca tuz indekslerine göre değişir. ⓘ

İstatistikler

Gübre kullanımı (2018). FAO'nun Dünya Gıda ve Tarım - İstatistik Yıllığı 2020'den ⓘ

Son zamanlarda azotlu gübreler çoğu gelişmiş ülkede durağanlaşmıştır. Buna rağmen Çin en büyük azotlu gübre üreticisi ve tüketicisi haline gelmiştir. Afrika'nın azotlu gübreye bağımlılığı çok azdır. Tarımsal ve kimyasal mineraller, yaklaşık 200 milyar dolar değerinde olan gübrelerin endüstriyel kullanımında çok önemlidir. Azot, küresel mineral kullanımında önemli bir etkiye sahiptir ve onu potas ve fosfat takip etmektedir. Azot üretimi 1960'lardan bu yana büyük ölçüde artmıştır. Fosfat ve potasın fiyatı 1960'lardan bu yana tüketici fiyat endeksinden daha fazla artmıştır. Potas Kanada, Rusya ve Belarus'ta üretilmektedir ve bu ülkeler birlikte dünya üretiminin yarısından fazlasını oluşturmaktadır. Kanada'da potas üretimi 2017 ve 2018 yıllarında %18,6 oranında artmıştır. Muhafazakâr tahminler, mahsul veriminin %30 ila 50'sinin doğal veya sentetik ticari gübrelere atfedildiğini bildirmektedir. Gübre tüketimi Amerika Birleşik Devletleri'ndeki tarım arazisi miktarını aşmıştır. Küresel pazar değerinin 2019 yılına kadar 185 milyar ABD dolarının üzerine çıkması beklenmektedir. Avrupa gübre pazarı 2018 yılında yaklaşık 15,3 milyar Avro gelir elde edecek şekilde büyüyecektir. ⓘ

2012'de hektar ekilebilir arazi başına gübre tüketimine ilişkin veriler Dünya Bankası tarafından yayınlanmıştır. Aşağıdaki grafik Avrupa Birliği (AB) ülkelerinin gübre tüketimini hektar başına kilogram (akre başına pound) olarak göstermektedir. AB'deki toplam gübre tüketimi 105 milyon hektar ekilebilir alan için 15.9 milyon tondur (ya da başka bir tahmine göre 107 milyon hektar ekilebilir alan). Bu rakam, AB ülkeleri tarafından ekilebilir arazi başına ortalama 151 kg gübre tüketildiğine eşittir. ⓘ

Çevresel etkiler

Yağmur fırtınası sırasında toprak ve gübre akışı

Gübre kullanımı, bazı olumsuz çevresel etkilere sahip olmasına rağmen bitkilere besin sağlamada faydalıdır. Artan gübre tüketimi, mineral kullanımının dağılması nedeniyle toprağı, yüzey suyunu ve yeraltı sularını etkileyebilir. ⓘ

Fort Meade, Florida yakınlarında büyük fosfojips atık yığını. ⓘ

Fosfat kayasının işlenmesiyle üretilen her bir ton fosforik asit için beş ton atık ortaya çıkmaktadır. Bu atık, fosfojips adı verilen saf olmayan, işe yaramaz, radyoaktif katı madde şeklini alır. Tahminlere göre dünya çapında yılda 100.000.000 ile 280.000.000 ton arasında fosfojips atığı üretilmektedir. ⓘ

Su

Kırmızı daireler birçok ölü bölgenin yerini ve boyutunu göstermektedir. ⓘ

Fosforlu ve azotlu gübreler yaygın olarak kullanıldıklarında önemli çevresel etkilere sahiptir. Bunun nedeni, yüksek yağışların gübrelerin su yollarına karışmasına neden olmasıdır. Tarımsal akış, tatlı su kaynaklarının ötrofikasyonuna önemli bir katkıda bulunmaktadır. Örneğin, ABD'de tüm göllerin yaklaşık yarısı ötrofiktir. Ötrofikasyona katkıda bulunan ana unsur, normalde sınırlayıcı bir besin maddesi olan fosfattır; yüksek konsantrasyonlar siyanobakteri ve alglerin büyümesini teşvik eder ve bunların yok olması oksijeni tüketir. Siyanobakteri patlamaları ('alg patlamaları') ayrıca besin zincirinde birikebilen ve insanlar için zararlı olabilen zararlı toksinler üretebilir. Gübre akışı, hava koşullarına göre optimize edilmiş gübreleme stratejileri kullanılarak azaltılabilir. ⓘ

Gübre akışında bulunan azot bakımından zengin bileşikler, özellikle kıyı bölgeleri, göller ve nehirler olmak üzere okyanusların birçok yerinde ciddi oksijen azalmasının birincil nedenidir. Bunun sonucunda ortaya çıkan çözünmüş oksijen eksikliği, bu alanların okyanus faunasını sürdürme kabiliyetini büyük ölçüde azaltmaktadır. Yerleşim olan kıyı şeridine yakın okyanus ölü bölgelerinin sayısı artmaktadır. 2006 yılı itibariyle, azotlu gübre uygulaması kuzeybatı Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri'nde giderek daha fazla kontrol altına alınmaktadır. Eğer ötrofikasyon tersine çevrilebilirse, yeraltı sularında biriken nitratların doğal süreçlerle parçalanması onlarca yıl alabilir. ⓘ

Nitrat kirliliği

Azot bazlı gübrelerin sadece bir kısmı bitki maddesine dönüştürülür. Geri kalanı toprakta birikir veya yüzeysel akış olarak kaybolur. Nitratın yüksek suda çözünürlüğü ile birlikte azot içeren gübrelerin yüksek uygulama oranları, yüzey sularına akışın artmasına ve yeraltı sularına sızarak yeraltı sularının kirlenmesine neden olur. Azot içeren gübrelerin (ister sentetik ister doğal olsun) aşırı kullanımı özellikle zararlıdır, çünkü bitkiler tarafından alınmayan azotun büyük bir kısmı nitrata dönüşür ve bu da kolayca sızar. ⓘ

Yeraltı suyunda 10 mg/L (10 ppm) üzerindeki nitrat seviyeleri 'mavi bebek sendromuna' (edinilmiş methemoglobinemi) neden olabilir. Gübrelerdeki besin maddeleri, özellikle de nitratlar, topraktan akarsulara karışırsa veya topraktan yeraltı sularına sızarsa doğal yaşam alanları ve insan sağlığı için sorunlara neden olabilir. ⓘ

Toprak

Asitleşme

Azot içeren gübreler eklendiğinde toprağın asitlenmesine neden olabilir. Bu durum, kireçleme ile dengelenebilecek besin kullanılabilirliğinde azalmaya yol açabilir. ⓘ

Toksik elementlerin birikimi

Kadmiyum

Fosfor içeren gübrelerdeki kadmiyum konsantrasyonu önemli ölçüde değişir ve sorunlu olabilir. Örneğin, mono-amonyum fosfat gübresi 0,14 mg/kg kadar düşük veya 50,9 mg/kg kadar yüksek kadmiyum içeriğine sahip olabilir. Bunların üretiminde kullanılan fosfat kayası 188 mg/kg'a kadar kadmiyum içerebilir (Nauru ve Noel adalarındaki yataklar buna örnektir). Yüksek kadmiyumlu gübrenin sürekli kullanımı toprağı (Yeni Zelanda'da görüldüğü gibi) ve bitkileri kirletebilir. Fosfatlı gübrelerin kadmiyum içeriğine sınır getirilmesi Avrupa Komisyonu tarafından değerlendirilmiştir. Fosfor içeren gübre üreticileri artık fosfat kayasını kadmiyum içeriğine göre seçmektedir. ⓘ

Florür

Fosfat kayaları yüksek düzeyde florür içerir. Sonuç olarak, fosfatlı gübrelerin yaygın kullanımı topraktaki florür konsantrasyonlarını artırmıştır. Bitkiler topraktan çok az florür biriktirdiğinden, gübreden kaynaklanan gıda kontaminasyonunun çok az endişe verici olduğu bulunmuştur; daha büyük endişe kaynağı, kirlenmiş toprakları yiyen çiftlik hayvanları için florür toksisitesi olasılığıdır. Ayrıca florürün toprak mikroorganizmaları üzerindeki etkileri de olası bir endişe kaynağıdır. ⓘ

Radyoaktif elementler

Gübrelerin radyoaktif içeriği önemli ölçüde değişir ve hem ana mineraldeki konsantrasyonlarına hem de gübre üretim sürecine bağlıdır. Uranyum-238 konsantrasyonları fosfat kayasında 7 ila 100 pCi/g ve fosfat gübrelerinde 1 ila 67 pCi/g arasında değişebilir. Yıllık yüksek oranlarda fosforlu gübre kullanıldığında, bu durum toprakta ve drenaj sularında normalde mevcut olandan birkaç kat daha fazla uranyum-238 konsantrasyonlarına neden olabilir. Ancak, bu artışların gıdalardaki radinüklid kontaminasyonundan kaynaklanan insan sağlığı riski üzerindeki etkisi çok küçüktür (0,05 mSv/y'den az). ⓘ

Diğer metaller

Yüksek oranda çinko (bitki büyümesi için gerekli) içerdiği için gübreye dönüştürülen çelik endüstrisi atıkları şu toksik metalleri içerebilir: kurşun arsenik, kadmiyum, krom ve nikel. Bu tür gübrelerdeki en yaygın toksik elementler cıva, kurşun ve arseniktir. Bu potansiyel olarak zararlı safsızlıklar giderilebilir; ancak bu maliyeti önemli ölçüde artırır. Son derece saf gübreler yaygın olarak bulunur ve belki de en iyi Miracle-Gro gibi evlerde kullanılan mavi boyalar içeren yüksek oranda suda çözünür gübreler olarak bilinir. Bu yüksek oranda suda çözünen gübreler bitki fidanlığı işinde kullanılır ve perakende miktarlardan önemli ölçüde daha az maliyetle daha büyük paketler halinde mevcuttur. Bazı ucuz perakende granül bahçe gübreleri yüksek saflıkta içeriklerle üretilmektedir. ⓘ

Eser mineral tükenmesi

Son 50-60 yıldır birçok gıdada demir, çinko, bakır ve magnezyum gibi elementlerin konsantrasyonlarının azalmasına dikkat çekilmektedir. Sentetik gübre kullanımı da dahil olmak üzere yoğun tarım uygulamaları sıklıkla bu düşüşlerin nedeni olarak gösterilmekte ve organik tarım bir çözüm olarak önerilmektedir. NPK gübrelerinden kaynaklanan gelişmiş ürün veriminin bitkilerdeki diğer besin maddelerinin konsantrasyonlarını seyrelttiği bilinse de, ölçülen düşüşün büyük bir kısmı, daha az verimli atalarından daha düşük mineral konsantrasyonlarına sahip gıdalar üreten, giderek daha yüksek verimli ürün çeşitlerinin kullanımına bağlanabilir. Bu nedenle, organik tarımın ya da gübre kullanımının azaltılmasının sorunu çözmesi olası değildir; yüksek besin yoğunluğuna sahip gıdaların daha eski, daha düşük verimli çeşitler kullanılarak ya da yüksek verimli, besin yoğunluğuna sahip yeni çeşitlerin geliştirilmesiyle elde edilebileceği varsayılmaktadır. ⓘ

Aslında gübrelerin eser mineral eksikliği sorunlarına neden olmaktan ziyade bu sorunları çözme olasılığı daha yüksektir: Batı Avustralya'da çinko, bakır, manganez, demir ve molibden eksikliklerinin 1940'larda ve 1950'lerde geniş alanlardaki ekinlerin ve meraların büyümesini sınırladığı tespit edilmiştir. Batı Avustralya'daki topraklar çok eskidir, oldukça yıpranmıştır ve birçok ana besin maddesi ve eser element bakımından eksiktir. O zamandan beri bu eser elementler bu eyalette tarımda kullanılan gübrelere rutin olarak eklenmektedir. Dünyadaki diğer birçok toprakta çinko eksikliği vardır ve bu durum hem bitkilerde hem de insanlarda çinko eksikliğine yol açmaktadır ve çinko gübreleri bu sorunu çözmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. ⓘ

Toprak biyolojisindeki değişiklikler

Yüksek gübre seviyeleri, bitki kökleri ve mikorizal mantarlar arasındaki simbiyotik ilişkilerin bozulmasına neden olabilir. ⓘ

Enerji tüketimi ve sürdürülebilirlik

ABD'de 2004 yılında amonyağın endüstriyel üretiminde 317 milyar feet küp doğal gaz tüketilmiştir ki bu rakam ABD'nin yıllık toplam doğal gaz tüketiminin %1,5'inden daha azdır. 2002 tarihli bir rapor, amonyak üretiminin küresel doğal gaz tüketiminin yaklaşık %5'ini tükettiğini, bunun da dünya enerji üretiminin %2'sinin biraz altında olduğunu öne sürmüştür. ⓘ

Amonyak doğal gaz ve havadan üretilir. Doğal gazın maliyeti amonyak üretim maliyetinin yaklaşık %90'ını oluşturmaktadır. Son on yılda doğal gaz fiyatlarındaki artış, artan talep gibi diğer faktörlerle birlikte gübre fiyatının artmasına katkıda bulunmuştur. ⓘ

İklim değişikliğine katkı

Sera gazları karbondioksit, metan ve azot oksit azotlu gübre üretimi sırasında ortaya çıkmaktadır. CO2'nin küresel CO2 emisyonlarının %1'inden fazlası olduğu tahmin edilmektedir. Azotlu gübre toprak bakterileri tarafından bir sera gazı olan azot okside dönüştürülebilir. Çoğunluğu gübreden kaynaklanan insan kaynaklı azot oksit emisyonlarının 2007-2016 yılları arasında yılda 7 milyon ton olduğu tahmin edilmektedir ki bu da küresel ısınmanın 2°C'nin altında sınırlandırılmasıyla uyumlu değildir. ⓘ

Atmosfer

Küresel metan konsantrasyonları (yüzey ve atmosferik) 2005 yılı için; farklı bulutlara dikkat edin ⓘ

2012'de yılda yaklaşık 110 milyon ton (N) oranında kullanılan azotlu gübre kullanımının artmasıyla, zaten var olan reaktif azot miktarına eklenen azot oksit (N₂O), karbondioksit ve metandan sonra üçüncü en önemli sera gazı haline gelmiştir. Eşit kütledeki karbondioksitten 296 kat daha büyük bir küresel ısınma potansiyeline sahiptir ve stratosferik ozon tabakasının incelmesine de katkıda bulunur. Süreçleri ve prosedürleri değiştirerek, insan kaynaklı iklim değişikliği üzerindeki bu etkilerin tamamını olmasa da bir kısmını hafifletmek mümkündür. ⓘ

Ürün tarlalarından (özellikle pirinç çeltik tarlaları) kaynaklanan metan emisyonları, amonyum bazlı gübrelerin uygulanmasıyla artmaktadır. Metan güçlü bir sera gazı olduğu için bu emisyonlar küresel iklim değişikliğine katkıda bulunmaktadır. ⓘ

Politika

Yönetmelik

Avrupa'da, yüzey akışındaki yüksek nitrat konsantrasyonları ile ilgili sorunlar Avrupa Birliği'nin Nitrat Direktifi ile ele alınmaktadır. İngiltere'de çiftçiler arazilerini 'havza duyarlı tarım' ile daha sürdürülebilir bir şekilde yönetmeye teşvik edilmektedir. ABD'de, yüzeysel akış ve drenaj suyundaki yüksek nitrat ve fosfor konsantrasyonları, dağınık kaynaklı olmaları nedeniyle noktasal olmayan kaynak kirleticileri olarak sınıflandırılmaktadır; bu kirlilik eyalet düzeyinde düzenlenmektedir. Amerika Birleşik Devletleri'nde Oregon ve Washington, gübrelerin kimyasal analizlerini listeleyen çevrimiçi veri tabanları ile gübre kayıt programlarına sahiptir. ⓘ

Çin'de, tarımda N gübrelerinin kullanımını kontrol etmek için düzenlemeler yapılmıştır. 2008 yılında Çin hükümetleri, gübre nakliyesine ve endüstride elektrik ve doğal gaz kullanımına verilen sübvansiyonlar da dahil olmak üzere gübre sübvansiyonlarını kısmen geri çekmeye başlamıştır. Bunun sonucunda gübre fiyatları artmış ve büyük ölçekli çiftlikler daha az gübre kullanmaya başlamıştır. Büyük ölçekli çiftlikler gübre sübvansiyonlarını azaltmaya devam ederse, ellerindeki gübreyi optimize etmekten başka çareleri kalmayacak ve böylece hem tahıl veriminde hem de kârda artış elde edeceklerdir. ⓘ

Organik tarım ve konvansiyonel tarım olmak üzere iki tür tarımsal yönetim uygulaması bulunmaktadır. İlki, verimliliği en üst düzeye çıkarmak için yerel kaynakları kullanarak toprak verimliliğini teşvik eder. Organik tarım sentetik tarımsal kimyasallardan kaçınır. Konvansiyonel tarım, organik tarımın kullanmadığı tüm bileşenleri kullanır. ⓘ

Doğal gübreler

Gübrelemede kullanılan traktör. ⓘ

Doğal gübreler bitki ve hayvanlardan sağlanır. Bunların en önemlisi guano denilen kurutulmuş kuş gübresidir. Bu gübrede %12 azot ve %12 fosfor pentaoksit vardır. Bütün doğal gübreler azot ve fosfor ihtiva ederler. Fakat sentetik gübrelerden daha pahalı oldukları için, modern ziraatte çok az kullanılırlar. ⓘ

Bununla beraber doğal gübreler daha yavaş tesirli oldukları, suda daha az çözündükleri için, çim tohumlarına ve yeni filizlerin köklerine zarar vermezler. Bu özellikleriyle sebze ve çiçek yetiştiriciliğinde tercih edilirler. Doğal gübrelerin bir diğer katkısı da toprağın topraktaki organik madde oranının artması ile toprağın su tutma, pH gibi fiziksel özelliklerini düzeltmeleridir. Organik maddeler ayrıca topraktaki K, azot gibi suda kolaylıkla eriyen ve yıkanan mineral maddelerin yağmur suları ile yıkanıp gitmelerine engel olurlar. Doğal gübrelerden en önemlileri; ahır gübresi, kompostlar ve yeşil gübredir. Toprakta en fazla organik madde artışı bitkisel artıkların ve yeşil gübrelerin parçalanarak toprağa verilmesi ile sağlanır. ⓘ

Ahır gübresi

Ahır gübresi, terkibinde bulunan azot, fosfor ve potasyum gibi bitki besin elementleri dolayısıyla, toprağı besin maddelerince zenginleştirir.Toprağa humus vererek de toprağı ıslah eder. Ahır gübresi, toprağın işlenmesini kolaylaştırır. Toprağın su tutma kabiliyetini ve havalanmasını arttırır. Genel olarak mahsul artışında gübre faktörü, %40 gibi bir artış sağlar. ⓘ

Toprağa verilen gübrenin ilk üç sene verim üzerine tesir ettiği, üç seneden sonra da bu tesirin giderek azaldığı müşahede edilmiştir. Dekara verilen iki ton iyi ahır gübresiyle, toprağa 10 kg azot, 5 kg fosfor, 11 kg potasyum verilmiş olur. Memleketimiz şartlarında ahır gübresi genel olarak ahırdan dışarı atıldıktan sonra ekim zamanına kadar açıkta bırakılmaktadır. Bu durumda yağışlar ve fermantasyon gazlarıyla gübre içinde bulunan besin maddelerinin büyük bir kısmı zayi olmaktadır. Onun için ahır gübresinin iyi muhafaza edilmesi lazımdır. Ahır gübresini gayet sıkı bir yığın halinde biriktirip, içine hava girmesine mani olacak şekilde sıkıştırmak masrafsız ve en pratik bir muhafaza yoludur. ⓘ

Kompostlar

Yeşil gübreler. ⓘ

Çiftlikte meydana gelen bitki ve hayvani menşeli artıkların bir araya toplanıp, gübre yapmak üzere çürümeye terk edilmesiyle elde edilir. ⓘ

Çiftlikteki bitki ve hayvan artıkları takriben 30 cm yüksekliğinde yayılır. Üzerine su serpilerek iyice ıslatılır ve sıkıştırılır. Bunun üzerine 5–15 cm yüksekliğinde, varsa ahır gübresi, yoksa toprak veya odun külü yayılır. Bunu takiben yine 30 cm’lik bitki artığı konur. Sulandıktan sonra, tekrar 5–15 cm toprak veya odun külü ilave edilerek istenilen yükseklikte bir kompost yığını yapılır. Yığına yukarı doğru daralan bir şekil verilir. Rutubet kaybını önlemek için en üste toprak serilir. Hazırlanan kompost yığını 3-4 hafta kendi haline bırakılır. Bundan sonra birer ay ara ile bir veya iki defa altüst edilerek yığının her tarafının çürümesi sağlanır. 3-4 ay sonra kompost gübre kullanılmaya hazır bir hale gelir. ⓘ

Sanayii şeklinde kompostlama da mümkündür ve farklı çeşitleri vardır. Kompostlama aslen bir fermentasyon biçimidir. Aerobik ve anaerobik olarak ikiye ayrılmaktadır. ⓘ

Aynı zamanda Solucan Gübresi'de bir kompost gübredir. Çeşitli oranlarda hayvan gübresi ve evsel organik mutfak atıklarının karıştırılarak solucanlara yedirilmesi sonucu elde edilen bu organik gübre içeriğindeki organik madde muhtevası nedeniyle toprağın su tutma ve havalandırma kapasitesini arttırır. Solucanların gübreye geçirdikleri vücut sıvıları (sölom sıvısı) sayesinde bitkilerde patojenlere karşı direnç oluşturur. Solucanların sindirim sisteminde bulunan, çok sayıdaki mikroorganizma taşıyan, azot fikse eden bakteriler ve antibiyotik etkisi yaratacak doğal büyüme hormonları ve enzimler dışkıya yani gübreye geçer ve bu sayede bitkilerin büyümesinde hız ve direnç sağlar. ⓘ

Yeşil gübreler

Ekilmiş bir mahsulün hasat edilmeden, toprağı ıslah etmek maksadıyla, toprağa gömülmesine yeşil gübreleme ve bu maksat için kullanılan bitkilere ise yeşil gübre adı verilir. ⓘ

Yeşil gübre bitkileri, toprakta çürüyerek, toprağı organik maddece zenginleştirir. Bünyelerinde bulunan besin maddeleri de toprağa geçer. Toprağın yapısı düzelir. ⓘ

Yeşil gübrelemede, daha ziyade fiğ, bakla, soya fasulyesi, taş yoncası gibi havanın azotundan istifade ederek, köklerinde azot biriktiren ve bu sebeple toprağı azotça zenginleştiren bitkinin seçilmesi en uygundur. Yapılan birçok denemeler neticesinde, bunların kendilerinden sonra gelen mahsulün verimini %20-100 arasında arttırdığı görülmüştür. ⓘ

Azotlu gübreler

Azotlu gübrelerin çeşitli tipleri vardır. En çok amonyum ve nitrat tuzları halinde kullanılır. Bunlar arasında en önemlileri, sırasıyla amonyak ve amonyum hidroksit, amonyum nitrat, amonyum sülfat, amonyum fosfat, sodyum nitrat, kalsiyum nitrat, potasyum nitrattır. Bunlardan amonyak sıvı, diğerleri ise katı olup, amonyaktan elde edilirler. Kalsiyum nitrat ve potasyum nitratın dışındaki bütün azotlu gübreler toprağı asidik yaparlar. Fakat bu asitlik uygun kireçleme ile kolaylıkla düzeltilebilir. Siyanamid, üre ve üre-form adı verilen üre-formaldehid bileşiği de azot gübresi olarak kullanılmaktadır. Ayrıca bu sayılan bileşiklerin değişik oranlardaki karışımları ayrı patentler altında piyasaya sunulmaktadır. ⓘ

Amonyak

%82 azot ihtiva eden amonyak, normal sıcaklıkta bir gazdır ve basınç altında taşınmalıdır. Amonyak gazı direkt gübre olarak kullanılacağı zaman, toprağın 15–20 cm kadar altına gönderilir. Böylece buharlaşıp gitmesine mani olunur. Sıvı amonyak, amonyak gazının suda çözünmesi ile elde edilir. Bu durumda %20-28 azot ihtiva eder. Sıvı amonyağın buhar basıncı az ve taşınması kolaydır. Ayrıca toprağın derinliğine gönderilmesine gerek yoktur. ⓘ

Amonyum nitrat

Amonyağın oksitlenmesiyle elde edilen nitrik asit, amonyakla birleştirilerek amonyum nitrat elde edilir. Amonyum nitrat %32-33,5 azot ihtiva eder. Çok geniş bir kullanma sahası vardır. pek çok ürün için faydalıdır. Yalnız, pirinç yetiştirilmesinde kullanılmaz. Çünkü su baskını olan sahalarda mikrobik denitrifikasyon işlemi ile nitrat, azot gazına dönüşür ve kaybolur. Amonyum nitrat, granül halinde ve kireç ile karıştırılarak satılır. Amonyum nitrat gübresi,Türkiye'de Haziran 2016'dan beri terör örgütü tarafından bomba düzeneğinde kullanıldığı için satışı yasaklanmıştır. ⓘ

Üre

%45-46 oranında azot ihtiva eden konsantre edilmiş azotlu bir gübredir. Amonyak ile karbondioksidin basınç altında birleştirilmesiyle elde edilir. Toprakta hızla amonyum karbonata hidroliz olur. Bu sebepten kararsız olup, amonyak gazı salıverir. Amonyak kılcal kökleri tahrip ettiği için üre, tohumun veya genç bitkinin yakınına konulmaz. ⓘ

Fosfatlı gübreler

Fosfatlı gübre örneği. ⓘ

Fosfatlı gübreler veya fosfat gübreleri olarak daha çok fosfat asidinin kalsiyum tuzları kullanılır. Fosfatlı gübrelerin imalinde çeşitli kaynaklar vardır. Bunlar doğal trikalsiyum fosfatlar, hayvan kemiklerinden elde edilen fosfatlar ve tomas çelik üretim konverterlerinden çıkan curuflardır. Doğal fosfat yataklarının en önemlileri Amerika’da ve Fas’ta bulunmaktadır. Bu fosfatlar ince bir şekilde öğütülerek başka işlem yapılmadan asidik topraklara kullanılabilir. ⓘ

Süperfosfatlar

Süperfosfatlar]], doğal fosfatlar üzerine sülfat asidi etkisiyle meydana getirilir. İlk süperfosfat fabrikası, İngiltere’de 1855 yılında kurulmuştur. Bunu 1868’de Almanya ve Fransa, 1870’te Amerika takip etmiştir. Trikalsiyum fosfat Ca3(PO4)2 suda çözünmez, dolayısıyla bitkiler tarafından emilemez. Trikalsiyum fosfatın sülfat asidi ile muamelesinden suda çözünebilen monokalsiyum fosfat elde edilir, buna süperfosfat denir. ⓘ

En çok kullanılan fosfatlı gübre %18-20 fosforpentaoksit (P₂O₅) ihtiva eden normal süperfosfattır. %45-50 fosforpentaoksit ihtiva eden zenginleştirilmiş süperfosfat gün geçtikçe daha fazla önem kazanmaktadır. Fosfor yüzdesi zengin olan fosfat gübreleri yalnız başına kullanıldığı gibi diğer gübrelerle karıştırılarak da kullanılır. ⓘ

Yavaş salınımlı gübreler

Özellikle azotlu gübrelerin yıkanarak veya nitrifikasyon ile bitki tarafından kullanılmadan kaybedilmesinin önüne geçilmesi ve toprakta daha uzun süre dengeli bir şekilde kullanılabilirliğini sağlamak üzere geliştirilen gübre formlarıdır. yavaş salınım özelliği farklı teknikler kullanılarak sağlanabilir. ⓘ