EKSPERT RADZI
Problem wapnia w produkcji roślinnej jest kojarzony jednoznacznie z wapnowaniem gleb czyli redukcją zakwaszenia. Tymczasem znaczenia wapnia (nie wapna) w żywieniu roślin jest bardzo rzadko podnoszone w literaturze, o materiałach reklamowych firm nawozowych nie wspominając. Dzisiejszy wpis zamierzam w całości poświęcić temu ważnemu i niedocenianemu składnikowi.
Mówiąc o wapniu należy koniecznie odróżnić rolę kationów Ca2+ w kształtowaniu właściwości gleb od funkcji fizjologicznych w roślinie. W obu przypadkach wapń nie może być zastąpiony przez żaden inny pierwiastek.
Zacznijmy od gleby, bo to przecież pierwsze i najważniejsze ogniwo łańcucha troficznego. Żeby lepiej zrozumieć zagadnienia związane z wapniem trzeba przypomnieć, że gleba składa się z trzech faz: stałej, ciekłej i gazowej. Fachowo powiemy, że jest układem trójfazowym. Fazą stałą określamy wszystko to co widzimy, co możemy zważyć. Gdyby dokładnie przyjrzeć się cząstkom gleby stwierdzimy, że składają się one z niewielkich tworów zwanych agregatami glebowymi. Między tym agregatami znajdują się mikroskopijne wolne przestrzenie wypełnione wodą lub powietrzem, zwane porami. Wzajemny ich układ składa się z kolei na tak zwaną strukturę gleby. W żyznych glebach agregaty glebowe – zwane gruzełkami – mają kształt kulisty, są trwałe a pod wpływem dużej siły fizycznej rozpadają się na mniejsze. Mówimy wówczas o strukturze gruzełkowej. Im lepsza struktura gleby, tym korzystniejsze warunki wodne i powietrzne. O wpływie właściwości wodnych na rośliny nie muszę chyba nikogo przekonywać. Pamiętajmy jednak, że korzenie roślin oddychają, a niektóre składniki są pobierane czynnie. Wszystko to wymaga dobrej dostępności tlenu. Teraz najważniejsze: wapń jest składnikiem stanowiącym lepiszcze agregatów glebowych, przyczyniając się w ten sposób do poprawy właściwości wodno-powietrznych (ryc. 1). Mówiąc prosto – agregaty stają się trwalsze, a gleba jest mniej podatna na rozmywania lub zaskorupienie, zależnie od warunków wilgotnościowych.
Rycina 1. Gleba – schemat układu trójfazowego, z uwzględnieniem roli wapnia. Źródło ryciny: http://espacepourlavie.ca/en/soil-structure
Gleby zasobne w wapń mają zwykle większą zdolność buforową czyli są stabilniejsze pod względem zmian odczynu i innych cech zmieniających się w krótkim okresie czasu, liczonym w miesiącach. Trochę na marginesie zauważę, że nie każdy nawóz odkwaszający (nazywany też wapniowym) zawiera wapń. Właściwości odkwaszające mają także związki magnezu (tlenki, wodorotlenki i węglany). Zwracam uwagę na ten fakt, gdyż używając do neutralizacji zakwaszenia na przykład węglanu magnezu warto pamiętać o dostarczeniu wapnia w formie nawozów pojedynczych lub wieloskładnikowych. Wrócimy jeszcze do tego tematu.
Gdyby zapytać rolników, doradców czy naukowców o to, kto widział objawy niedoboru wapnia na polu z klasycznymi roślinami uprawnymi lub na trwałym użytku zielonym, pewnie tylko nieliczni odpowiedzieliby twierdząco. Trochę inaczej przedstawia się sprawa w ogrodnictwie, o czym za chwilę. Wracając do gruntów ornych, brak wizualnych symptomów złego zaopatrzenia w wapń nie oznacza, że możemy spać spokojnie. Z analiz chemicznych wykonywanych w mojej Katedrze – pracuję na Uniwersytecie Przyrodniczym w Poznaniu – wynika, że coraz częściej w badanym materiale roślinnym występują utajone niedobory (wykrywalne tylko chemicznie). Zalecam więc profilaktykę. Spełnieniem tego zalecenia będzie wybór nawozów używanych w celu żywienia roślin (nie odkwaszania gleby) zawierających oprócz innych składników, także wapń.
Plonotwórcze znaczenie wapnia wynika w pierwszej kolejności z wpływu tego pierwiastka na podział i różnicowanie komórek. Jest to przecież klucz do zbudowania biomasy każdego organu, bez względu na przeznaczenie. Wzrost roślin nie może odbywać się bez podziałów mitotycznych zachodzących w merystemach czyli w miejscach intensywnego wzrostu. Procesy te są szczególnie ważne w rozwoju systemu korzeniowego i tworzeniu włośników, co stanowi podstawę budowy przyszłego plonu. Przypomnę tylko, że wytworzenie dużej liczby komórek w początkowych stadiach rozwojowych sprawia, że w późniejszym okresie wegetacji komórki te będą się rozwijać tworząc tkanki i organy. Rośliny odpowiednio odżywione wapniem są dłużej aktywne fotosyntetycznie. Jeśli tak, to znaczy, że później się starzeją. Związki organiczne zwane asymilatami są dłużej produkowane w liściach przez co na przykład procesy nalewania ziarna czy akumulacji cukru w korzeniach buraków przebiegają efektywniej. W procesie fotosyntezy wapń kontroluje fotolizę wody, a także wraz z potasem odpowiada za ruchy aparatów szparkowych, a więc pośrednio kontroluje gospodarkę wodną roślin. Ponadto wapń reguluje procesy enzymatyczne w roślinach związane z funkcjonowaniem ATP-azy, fosfolipazy czy alfa-amylazy. Rola tego składnika ujawnia się szczególnie w procesach przemian cukrów, niezależnie od grupy roślin.
Jednym z ważniejszych aspektów nawożenia wapniem jest akumulacja jonów wapnia (Ca2+) w błonach cytoplazmatycznych i ścianie komórkowej (blaszce środkowej) – ryc.2. Duże wysycenie wapniem tych organów zwiększa stabilność tkanek roślinnych oraz stanowi barierę fizyczną dla patogenów, zwłaszcza strzępek grzybów pasożytniczych. Od stanu zaopatrzenia roślin w wapń zależy także produkcja enzymów proteolitycznych działających destrukcyjnie na rozwój grzybów patogennych. Nawożenie wapniem odgrywa zatem istotną rolę w profilaktyce zdrowotnej rośliny. Według najnowszych badań duża akumulacja wapnia w skórce bulw ziemniaków zmniejszenie podatność roślin na parcha.
Rycina 2. Rozmieszczenie wapnia w dwóch sąsiadujących komórkach (wg Marschner’a). Źródło: Grzebisz 2008.
Analizując funkcje fizjologiczne wapnia należy zwrócić uwagę na przemieszczanie się tego składnika między organami roślinnymi. Jony w roślinie mogą się przemieszczać jednokierunkowo w ksylemie (z korzeni do liści, owoców) oraz dwukierunkowo we floemie (z korzeni do organów nadziemnych, lecz także z tych organów ponownie do korzeni lub młodszych organów wytworzonych w późniejszych stadiach rozwojowych). Graficzną interpretację tych procesów zamieszczono na poniższej rycinie 3.
Rycina 3. Drogi transportu jonów w roślinie. Źródło: Kozłowska 2007.
W sytuacji wystąpienia niedoboru większość pierwiastków przemieszcza się z organów o charakterze zapasowym (starsze liście, korzenie) do młodych organów (górnych liście, organy generatywne – nasiona, ziarniaki). Jak widać na rycinie 3, wśród składników transportowanych we floemie nie ma wapnia. Dla dalszych rozważań na ten temat to jest kluczowa informacja, gdyż w przypadku wapnia znaczenie tego procesu jest marginalne. Brak możliwości wycofywania wapnia ze starszych organów oznacza, że roślina pobiera wapń do końca wegetacji z gleby (ryc. 4).
Rycina 4. Schemat przemieszczania się wapnia w roślinie (wariant B).
Dla praktyki rolniczej jest zatem bardzo ważne aby kationy Ca2+ były łatwo dostępne dla roślin przez cały okres wegetacji. Powinny być więc systematycznie uwalniane z nawozu także w późniejszych fazach rozwojowych, co zapewniają produkty o umiarkowanej szybkości działania. Informacja ta pozwala lepiej zrozumieć fakt częstego występowania niedoborów (nie chorób) na owocach (fot. 1 i 2).
Fotografia 1. Pomidory z silnym niedoborem wapnia. Źródło: http://ipopom.inhort.pl/index.php?d=opis&id=278
Fotografia 2. Objawy gorzkiej plamistości podskórnej – efekt niedoboru wapnia. Źródło: http://www.ogrodinfo.pl/nawozenie/dokarmianie-sadow-jabloniowych-po-opadzie-swietojanskim/2
Na roślinach uprawnych niedobór wapnia objawia się najczęściej łamliwością liści i pędów, wynikającą z mniejszej syntezy tkanek mechanicznych. W konsekwencji zboża są bardziej podatne na wyleganie, a rośliny rzepaku zwieszają kwiatostany w dół, co może sugerować więdnięcie. Na plantacjach buraków cukrowych złe zaopatrzenie w wapń skutkuje zniekształceniem i licznymi pęknięciami korzeni, które stają się też bardziej podatne na atak patogenów glebowych.
Myślę, że już czas na odniesienie się do tytułu tego wpisu. Jednak zanim to zrobię muszę najpierw przypomnieć Czytelnikom to, co już kiedyś piałem na temat superfosfatu prostego. Nawóz ten jest klasyfikowany jako pojedynczy, a w podręcznikach zaliczany jest do grupy fosforowych. Od lat staram się zwracać uwagę, że jest to nawóz fosforowo-siarkowy. Można byłoby pójść jeszcze dalej twierdząc, że superfosfat prosty to nawóz fosforowo-siarkowo-wapniowy, ale zostawmy już tę wyliczankę. Zwróćmy jednak uwagę, że superfosfat prosty zawiera więcej wapnia niż fosforu (w przeliczeniu na formy tlenkowe). Dla niedowiarków przywołam specyfikację superfosfatu prostego (rycina 5).
Rycina 5. Specyfikacja techniczna superfosfatu prostego
Nawiązując do tego co napisałem wcześniej o konieczności systematycznego uwalniania wapnia z nawozu w całym sezonie wegetacyjnym odwołam się jeszcze do prezentowanej już wcześniej ryciny 6, z której wynika, że w granuli nawozowej wapń znajduje się zarówno w formach chemicznych szybkodziałających [fosforany wapnia Ca(H2PO4)2 – na rysunku na widoczne niebiesko], jak i trudniej rozpuszczalne [CaSO4·nH2O – na rysunku zaznaczone kolorem żółtym].
Rycina 6. Schemat granuli superfosfatu prostego
Teraz już naprawdę będzie o nawozach wieloskładnikowych. Wszystkie nawozy z tej grupy produkowane w Luboniu powstają na bazie takich samych związków jakie są obecne w superfosfacie prostym. Zawierają więc oprócz składników pierwszoplanowych także wapń. Dlatego można powiedzieć, że każdy nawóz wieloskładnikowy z Lubonia (Lubofos lub Lubofoska) jest nośnikiem wapnia (ryc. 7). Stwierdzenie to dotyczy także nawozów, które w opisie mają informację, że zawierają miękki fosforyt.
Rycina 7. Źródła wapnia dla roślin w nawozach wieloskładnikowych i pojedynczych
Jeśli mamy do czynienia ze słabszym stanowiskiem, w którym prawdopodobieństwo wymycia wapnia jest duże i/lub gleba jest zakwaszona, wymagająca szybkiej interwencji w ofercie pozostają nawozy opracowane specjalnie z myślą o poprawie jakości przynajmniej warstwy ornej (ryc. 8). Luboplon wapniowo-magnezowy jest zalecany do uzupełnienia niedoborów wapnia w glebie i stabilizacji odczynu, ewentualnie także ograniczenia toksycznego działania glinu, natomiast Kreda Mg+ to typowy nawozów odkwaszający.
Rycina 8. Źródła wapnia ważne dla żyzności gleby
