Jeśli odkwaszać – to niedługo…

Uznałem się, że problemu odkwaszania gleb nie warto poruszać, bo przecież wszystko na ten temat już powiedziano. Okazuje się, że nie miałem racji. Tak się złożyło, że w ostatnim czasie odbyłem dużo spotkań z rolnikami w różnych częściach kraju i najczęściej zadawanymi pytaniami były te, które dotyczyły wapnowania. Nadeszło też kilka pytań drogą elektroniczną. Widać, że idą żniwa.

Ktoś pomyśli, że się czepiam ale na wstępie drobna uwaga. Większość ludzi zajmujących się rolnictwem używa zwrotu wapnować. Robią to także osoby z tytułami naukowymi. Choć staram się tego unikać, mnie też się zdarza (wystarczy spojrzeć akapit wyżej). Nie jest to oczywiście poważny błąd ale zdecydowanie lepiej będzie gdy powiemy odkwaszać. Mówiąc wapnować sugerujemy wprowadzenia do gleby związków wapnia, podczas gdy działanie odkwaszające mają także związki magnezu. Powiem więcej – nawozy z magnezem odkwaszają efektywniej ale o tym za chwilę, bo dużo spraw mamy dzisiaj do poruszenia.

Dlaczego trzeba odkwaszać?

Wbrew pozorom to bardzo logiczne pytanie. Odpowiedź wydaje się bardzo prosta: żeby rośliny lepiej plonowały, bo w glebie kwaśnej są gorsze warunki wzrostu. Z pewnym przymrużeniem oka możemy dopytywać jednak dalej: no tak, ale skąd roślina wie, że odczyn jest kwaśny? I tu dochodzimy do sedna sprawy. Rzecz jasna roślina tego nie może wiedzieć, lecz w środowisku kwaśnym u większości roślin uprawnych zdecydowanie gorzej funkcjonuje system korzeniowy. Przyczyn tego stanu rzeczy jest kilka. Wymieńmy je i krótko scharakteryzujmy:

1. W glebach kwaśnych i silnie kwaśnych uruchamiają się bardzo specyficzne związki glinu, które są toksyczne dla młodych korzeni roślin. Toksyczność tych związków wynika z uszkadzania merystemów wierzchołkowych, które odpowiadają z wzrost korzeni (ryc. 1). Zamierają także włośniki. W efekcie roślina nie pobiera dostatecznych ilości wody i składników mineralnych. Nasza inwestycja, nawet w najlepsze nawozy, w tej sytuacji jest chybiona.
2. Gleby kwaśne i silnie kwaśne zawierają zwykle mniej wapnia, choć powiedzmy sobie szczerze, że nie jest to poważny problem żywieniowy. Roślina nawet w takich warunkach przyswoi tyle wapnia (Ca²⁺) ile potrzebuje, żeby przeżyć. Duże ilości wapnia potrzebne są natomiast do utrzymania (względnie poprawy) struktury gleby. Odpowiednia struktura (zwana gruzełkową) charakteryzuję się obecnością kulistych, porowatych i trwałych agregatów glebowych, tworzących w glebie pewien układ przestrzenny. Takie rozmieszczenia agregatów powoduje, że korzenie nie napotykają na bariery fizyczne spowodowane zaskorupieniem i mają dostateczną ilość tlenu (tak, tak korzenie też oddychają). Poza tym taka gleba sprawniej gospodaruje wodą. A co do tego ma wapń? Pierwiastek ten jest integralną częścią gruzełka i powoduje jego stabilność. Dlatego napisałem chwilę wcześniej, że agregaty są trwałe.
3. Cechą gleb kwaśnych jest silne uwstecznianie fosforu (tworzenie związków trudno rozpuszczalnych w wodzie), przez co stosowne nawozy fosforowe są mało efektywne. W tych warunkach wykorzystanie fosforu z nawozów może zmniejszyć się nawet do kilkunastu procent. Trudniej pobierane i wymywane są także potas, magnez, jony amonowy i azotany, a także molibden. W ten sposób najpierw „cierpią korzenie” a potem cała roślina. Inna sprawa, że odczyn lekko kwaśny jest optymalny dla przyswajania przez korzenie miedzi, cynku, żelaza i boru (ryc. 2).
4. Kwaśny odczyn zmniejsza aktywność biologiczną gleby. Przy każdej możliwej okazji to przypominam: mikroorganizmy wykonują w glebie trudną do wyobrażenia pracę, której ostatecznym efektem jest lepsza dostępność składników mineralnych oraz szereg innych właściwości, którymi nie będziemy się teraz zajmować. W przypadku roślin bobowatych bakterie żyjąc w symbiozie z roślinami przyczyniają się do wiązania azotu atmosferycznego, a mogą to robić tylko w warunkach uregulowanego odczynu. Proponuję zajrzeć do tabeli 1.
5. W kwaśnym środowisku słabo rozwinięte korzenie nie penetrują dostatecznie podglebia, a to powoduje, że część składników „ucieka” – może lepiej powiedzmy przemieszcza się – do wód gruntowych. Szczególne niebezpieczeństwo występuje w przypadku azotanów. Dla człowieka żyjącego z rolnictwa jest to problem natury ekonomicznej (tracony jest przecież azot, który mógłby wygenerować wymierny dochód), natomiast dla całej populacji jest to także problem ekologiczny. Mam przynajmniej taką nadzieję, że rzeczywiście całej populacji.

 

Rycina 1. Kształt systemu korzeniowego siewki zboża poddanej toksycznemu działaniu glinu (źródło: Delhaize i Ryan, 1995)

 

Rycina 2. Odczyn gleby (pH w 1M KCl) a dostępność składników mineralnych (źródło: Grzebisz, Szczepaniak, Diatta 2005)

Tabela 1. Odczyn gleby a funkcjonowanie bakterii glebowych

 

Dobrze. Wiemy już dlaczego trzeba wapnować. Kolejnym krokiem jest wyliczenie dawki nawozu wapniowego czyli odpowiedź na pytanie:

Jaka dawka nawozu?

Pierwszym krokiem musi być rzecz jasna pobranie prób glebowych. Jeśli nasze pole jest w miarę wyrównane to z 1ha wystarczy pobrać około 20 prób jednostkowych, które następnie zsypujemy w jedną próbę zbiorczą przeznaczoną do analizy. Tak postępujemy jeśli chcemy oddać glebę do laboratorium. Odczyn można jednak zbadać także samemu używając prostych przenośnych pH-metrów lub płytki Helliga. Sprzęt taki (jak to brzmi…) za niewielkie pieniądze można kupić w sklepach ogrodniczych. O ile wiem, niektóre firmy handlujące środkami produkcji dla rolnictwa, po dokonaniu odpowiednich zakupów, oferują wymienione urządzenia gratis.

Kolejnym krokiem jest określenie potrzeb wapnowania. Można to zrobić w bardzo prosty sposób według metody opracowanej przez IUNG. Najpierw oznaczamy pH gleby –wiemy już w jaki sposób. Klasyfikację gleb według odczynu zamieszczono w tabeli 2. Następnie na podstawie uzyskanej wartości dokonujemy oceny potrzeb wapnowania (tab. 3). Ostatnim etapem jest ustalenie dawki czystego składnika (CaO) w oparciu o tabelę 4.

Tabela 2. Podział gleb według pH mierzonego w 1M KCl

 

Tabela 3. Ocena potrzeb wapnowania gleb mineralnych

 

Tabela 4. Dawki nawozu wapniowego, t CaO/ha

 

Jeszcze jedna drobna ale ważna sprawa. Niezależnie od tego czy mamy do czynienia z nawozem węglanowym czy tlenkowym zawsze zawartości „czystego składnika” oraz dawki nawozu podajemy w przeliczeniu na CaO. Aby przeliczyć %CaCO₃ na % CaO należy zastosować przelicznik 0,56 a dla MgCO₃ 0,84.

Przykład obliczeń dawki nawozu:

Na glebie lekkiej rolnik określił pH na poziomie 5,2. Znaczy to, że potrzeby wapnowania są wskazane (tab. 3). Z tabeli 4 wynika, że dawka CaO powinna wynosić 1,5 t/ha. Rolnik dysponuje nawozem o zawartości 40% CaO, czyli:

1000 kg nawozu        –        400 kg CaO

x kg nawozu          –        1500 kg CaO

x = (1000 _* 1500) / 400 = 3750 kg/ha = 3,75 t/ha

Celem zobojętnienia gleby rolnik powinien zastosować 3,75 t nawozu/ha.

Jeśli okaże się, że wyliczona dawka nawozu jest bardzo duża regulację odczynu musimy rozłożyć na dwa sezony wegetacyjne.

Który nawóz wybrać czyli klasyfikacja nawozów odkwaszających

Kryteriów klasyfikacji może być kilka, proponuję skupić się na dwóch uwzględniając pochodzenie i właściwości chemiczne.

Według pierwszego z kryteriów wyróżnić można trzy zasadnicze grupy nawozów odkwaszających:

1. Wapno z produkcji podstawowej – nawozy powstające w trzech cyklach produkcyjnych:
   • mielenie skał wapiennych (najczęściej węglany)
   • palenie zmielonych skał wapiennych – w wysokiej temperaturze naturalne minerały węglanowe przechodzą w formy tlenkowe (CaO)
   • gaszenie tlenków wapnia –  tym razem z udziałem wody, z tlenków powstają wodorotlenki
2. Kopaliny
   • złoża kredy piszącej – de facto węglany wapnia, lecz znacznie młodsze od złóż krystalicznych (mezozoik)
   • zasoby kredy jeziornej – zwanej też wapnem łąkowym
3. Wapno z produkcji ubocznej
   • wapno defekacyjne (pochodzące z cukrowni)
   • wapno pokarbidowe, posodowe, pocelulozowe, posiarkowe i inne pochodzenia przemysłowego, w tym także z górnictwa i hutnictwa.

W przypadku ostatniej z wymienionych grup proszę zawsze zwracać uwagę na to czy nawóz posiada odpowiedni certyfikat dotyczący zawartości metali ciężkich.

Drugie kryterium obejmuje formy chemiczne, co jest kluczowe dla szybkości działania  czyli ma przełożenie na praktykę. Sprawa jest dość prosta, a podział nawozów (w pewnym uproszczeniu) wygląda następująco:

1. Typu węglanowego (zawierające CaCO₃ / MgCO₃ / CaCO₃·MgCO₃)
2. Typu tlenkowego (CaO / MgO / i pochodne)
3. Mieszane tlenkowo-węglanowe (na przykład zawierające CaO i CaCO₃)

Zanim przejdziemy dom kolejnych zagadnień jeszcze jedno wyjaśnienie. Mówiąc kolokwialnie ciśnie się na usta pytanie o tak zwaną siłę odkwaszającą wapnia i magnezu. Nie wnikając w zawiłości chemiczne proszę zapamiętać, że zdolność magnezu do odkwaszania czyli neutralizacji kwaśnych kationów jest o 40% większa niż wapnia.

W zależności od formy chemicznej, szybkość działania nawozów wapniowych zmniejsza się w kierunku: tlenkowe > tlenkowo-węglanowe > węglanowe. Efekt końcowy, jakim jest zmniejszenie kwasowości gleby, w niewielkim stopniu zależy od formy chemicznej składników nawozu, lecz właściwości fizyczne i chemiczne nawozu decydują o szybkości procesów odkwaszania. Ogólnie przyjętą zasadą jest aby nawozów szybkodziałających (tlenkowych) nie stosować na glebach bardzo lekkich i lekkich. W tych glebach lepiej aby stabilizacja odczynu była rozłożona w czasie (dwa sezony wegetacyjne). W stanowiskach, które z różnych powodów są ubogie w magnez – a takie niestety dominują w Polsce – do odkwaszania warto wybrać nawóz z magnezem (tlenek magnezu, dolomit, magnezyt, kreda z magnezem i in.).

Mówiąc o właściwościach nawozów zatrzymam się przez chwilę na kopalinach czyli nawozach typu kreda. Oferta tej grupy produktów jest coraz szersza i obejmuje także nawozy granulowane. Szczegóły znajdują się w poniższej tabeli numer 5. Podkreślę tylko, że nawozy typu kreda charakteryzują się tym, że w obecności nawet niewielkiej ilości wody tworzą zawiesinę i przez to łatwiej przemieszczają się w glebie a to oznacza, że proces odkwaszania przebiega sprawniej. Ze względu na właściwości chemiczne a także formulację fizyczną ten typ nawozów można stosować w razie konieczności także pogłównie.

Tabela 5. Porównanie kredy i wapna węglanowego

Jak często odkwaszać?

Gdy ktoś zadaje mi takie pytanie odpowiadam z pełnym przekonaniem: nie wiem. Żeby jednak nie okazało się, że unikam odpowiedzi po chwili dodaję: wtedy gdy jest taka potrzeba. Pamiętam dobrze, że kiedyś uczono w szkołach rolniczych i na wyższych uczelniach, że należy wapnować glebę co cztery lata. Takie podejście do regulacji odczynu to już przeszłość. Każda gleba się zakwasza, to normalny proces, którego tempo jest wypadkową wielu czynników (ryc. 3). Zatem żeby odpowiedzieć na tak postawione pytanie co pewien czas konieczny jest pomiar odczynu, o czym mówiliśmy chwilę wcześniej.

 

Rycina 3. Źródła zakwaszania gleb

Miałem kiedyś sympatycznego Studenta, który po zajęciach podszedł do mnie z problemem i pytaniem od taty. Rzecz dotyczyła pszenżyta, które po zimie było odpowiednio nawożone azotem, wcześniej przed siewem wprowadzono do gleby fosfor i potas, a mimo to plantacja wyglądała nie najlepiej. Zapytałem o ostatnią regulację odczynu. Po latach nie pamiętam już co zeznawał Student ale aktualnego wyniku na pewno nie znał. Na następnych zajęciach już wszystko wiedział, bo wykonał pomiar. Wynik był delikatnie mówiąc zaskakujący pH=4,5. Co z tego, że wysiano nawozy i zawartość składników w glebie była w optimum. Skrajnie niski odczyn spowodował zaburzenia, o których mówiłem na początku. Zdjęcia zamieszczone poniżej pochodzą z tego pola – proszę zwrócić uwagę nie tylko na zaburzenia krzewienia, lecz także na niedobory fosforu, które ujawniły się mimo odpowiedniej zawartości tego składnika w glebie. Opisałem ten przykład aby uzmysłowić moim Czytelnikom jak ważne jest systematyczne kontrolowanie gleby.

 

Fotografia 1. Plantacja pszenżyta na glebie o pH = 4,5

 

Fotografia 2. Objawy niedoboru fosforu, gleba o pH = 4,5

Termin stosowania            

W pierwszym akapicie mówiąc o pytaniach dotyczących odkwaszania napisałem: widać, że idą żniwa. Okres po zbiorze roślin jest bardzo dobrym terminem do stosowania nawozów odkwaszających. Można to zrobić bezpośrednio na ściernisko a następnie wymieszać nawóz z glebą – myślę, że to oczywiste. Czuję się jednak w obowiązku, żeby przypomnieć – zwłaszcza, że piszę ten tekst na stronie firmy handlującej fosforem – o tym aby na glebach świeżo zwapnowanych nie stosować nawozów fosforach, ponieważ w tych warunkach fosfor się uwsteczni.

Jeśli zorientujemy się, że mamy problem z odczynem już podczas wegetacji roślin odkwaszanie możemy próbować wykonać pogłównie, lecz w takiej sytuacji niewielkimi dawkami, wybierając nawóz typu kreda.

Na koniec kilka słów o odkwaszaniu w zmianowaniu. Wiemy doskonale, że na gruntach ornych uprawiane są gatunki szczególnie wrażliwe na zakwaszenie gleby, takie jak: buraki, konicznyna, lucerna, fasola, groch, tytoń, jęczmień oraz tolerancyjne: ziemniak, żyto czy łubin żółty. Tak na marginesie, zwracam uwagę na dwa fakty: spośród zbóż najbardziej wrażliwy jest jęczmień (wcale nie pszenica), a ziemniak jest tolerancyjny, co jednak nie oznacza, że gleba kwaśna jest dla tej rośliny odpowiednia. Wróćmy jednak do problemu nawożenia w zmianowaniu. Jeśli zakładamy uprawę rośliny wrażliwej i wiemy, że w glebie występuje problem z zakwaszeniem, regulację odczynu najlepiej wykonać pod przedplon czyli rok wcześniej. Zaletą takiej strategii jest możliwość wyboru nawozu wolniej działającego a rozłożona w czasie neutralizacja jest zdecydowanie korzystniejsza dla życia biologicznego gleby.