EKSPERT RADZI

Wapń, to nie to samo co wapno


Rozeznani w temacie stwierdzą pewnie, że gorszego tytułu wpisu nie dało się wymyślić. Tytuł ma jednak prowokować. Proszę mi wierzyć, że ta prowokacja jest uzasadniona. Gdy podczas spotkań z rolnikami mówię o roli wapnia w produkcji roślinnej często słyszę: mam glebę o uregulowanym odczynie, nie ma wskazań do odkwaszania, a mimo to mam stosować wapno? Dlatego postanowiłem jeszcze raz zająć się tym problemem.

W rolnictwie mówiąc wapno mamy na myśli związki wapnia (najczęściej tlenki lub węglany), które stosujemy w celu likwidacji kwasowości gleby. Prawdą jest, że przy okazji wprowadzamy do gleby sporą ilość wapnia, ściślej Ca2+. Jednak nadrzędnym celem zabiegu jest poprawa właściwości agrochemicznych gleby zależnych od odczynu i obecności wapnia, choć nie zawsze. Paradoksalnie bowiem może się zdarzyć, że oferują nam wapno magnezowe, w skład którego wchodzą związki magnezu działające na glebę odkwaszająco, przy czym w nawozie nie znajdziemy w ogóle wapnia.

Teraz ważna informacja – rzadko się zdarza, że zauważymy na roślinach objawy niedoboru wapnia. W czasach gdy byłem studentem (a było to dość dawno temu) uczono mnie, że praktycznie w każdej glebie jest wystarczająca ilość kationów wapniowych, dlatego wartość żywieniowa Ca2+ wprowadzanego w nawozach jest nieznaczna, a wapń nie jest czynnikiem limitującym wzrost roślin. Dzisiaj ten pogląd jest już nieaktualny, a jedną z przyczyn jest intensyfikacja produkcji roślinnej i coraz większe wyniesienie tego pierwiastka. Stąd w kolejnych akapitach zajmiemy się znaczeniem wapnia (nie wapna) jako składnika niezbędnego dla każdej rośliny uprawnej, przy okazji wskazując na znaczenie wapnia w budowaniu struktury gleby.

Z corocznej oceny chemicznej roślin, wykonywanej w różnych stadiach rozwojowych wynika, że mimo braku wizualnych symptomów, ponad 50% próbek roślinnych wykazuje utajony (wykrywalny chemicznie) deficyt wapnia. Wbrew pozorom sytuacja taka jest bardzo niebezpieczna, ponieważ nie zdając sobie sprawy z problemu, co roku powtarzamy ten sam schemat nawożenia, pogłębiając ujemne saldo bilansowe wapnia przynajmniej w warstwie ornej. Jeśli zauważymy zmiany morfologiczne na roślinach jesteśmy już skłonni do podjęcia działań naprawczych, lecz wtedy pojawiają się następne pytania związane z odpowiednim sklasyfikowaniem objawów.

W warunkach silnego deficytu wapnia na roślinach można zauważyć symptomy niedoboru, zarówno uogólnione jak i specyficzne. Typowym uogólnionym objawem jest pozornie zwiędnięty pokrój rośliny i łamliwości liści. Wynika to z roli wapnia jako pierwiastka odpowiedzialnego za sztywny pokrój łodygi (źdźbła). Atomy Ca wysycają ścianę komórkową, co oznacza, że poszczególne tkanki są odporniejsze na uszkodzenia mechaniczne związane z działaniem czynników zewnętrznych. Mało kto wie, że zwinięte ku dołowi kwiatostany rzepaku ozimego w okresie kwitnienia świadczą o niedoborze wapnia. Podobnie dzieje się na plantacjach zbóż, które wylegają. Tę fotografię publikowałem już wielokrotnie (ryc. 1). Przywołam ją jednak jeszcze raz, żeby przypomnieć, że nawet niewielka ilość Ca wchodzącego w skład nawozu azotowego powoduje mniejszą podatność źdźbła na różnego typu odkształcenia. Podobne działanie wykazują związki wapnia zawarte w nawozach fosforowych czy wieloskładnikowych.

Rycina 1. Rodzaj nawozu azotowego, a podatność pszenicy ozimej na wyleganie

Dobre zaopatrzenie w wapń, powodujące zwiększenie stabilności tkanek powierzchniowych, ma jeszcze jeden ważny wymiar profilaktyczny związany z ograniczeniem wnikania patogenów, na każdym etapie wzrostu rośliny. Istnieją mechanizmy zależne od obecności wapnia (także boru i krzemu) warunkujące syntezę związków proteolitycznych, które działają toksycznie na strzępki grzyba. W literaturze podkreśla się duże zapotrzebowanie rzepaku ozimego i roślin bobowatych na wapń. Pierwszy z wymienionych gatunków na wyprodukowanie jednej tony nasion wraz z odpowiednią ilością słomy pobiera około 55-60 kg Ca/ha Jest to wartość zbliżona do pobrania jednostkowego azotu i dwukrotnie większa niż fosforu (P2O5). Ciekawym przykładem dydaktycznym są bulwy ziemniaków, ze względu na fakt, że 2 (w niektórych przypadkach nawet 5) razy więcej wapnia zawiera skórka niż miąższ. Należy to odnieść do: (i) zdrowotności bulw, (ii) ograniczenia uszkodzeń w trakcie zbioru, (iii) przechowywania, (iv) wigoru sadzeniaków. W tym zakresie interesujące badania wykonano pod moim kierunkiem na Uniwersytecie Przyrodniczym w Poznaniu. Okazało się, że wprowadzenie do gleby siarczanu wapnia – związku, który znajduje się na przykład w superfosfacie prostym – spowodowało istotne zwiększenie się zawartości wapnia w skórce, przy czym efektu takiego nie odnotowano w odniesieniu do miąższu.

Warto wiedzieć, że wapń nie jest składnikiem mobilnym w roślinie. Co to oznacza? Kationy Ca2+ w warunkach nawet niewielkiego deficytu nie są wycofywane ze starszych liści do rozwijających się młodych tkanek. Dlatego bardzo powszechne są ciemne plamy na owocach (jabłkach, gruszkach, czereśniach czy pomidorach), które tworzą się jako odpowiedź rośliny na brak wapnia w późniejszych stadiach rozwojowych, najczęściej po kwitnieniu. Plamy te są zresztą często klasyfikowane jako zgnilizny i/lub efekt działania grzybów patogennych. Tymczasem są to choroby fizjologiczne, do których należą gorzka plamistość podskórna (ryc. 2) i sucha zgnilizna wierzchołków pomidora (ryc. 3).

 

Rycina 2. Objawy niedoboru wapnia

 

Rycina 3. Typowy niedobór wapnia na owocach pomidorów

Dla praktyki ogrodniczej i rolniczej jest to przesłanka do stosowania nawozów zawierających wapń, lecz o umiarkowanej szybkości uwalniania tego pierwiastka z granuli nawozowej, po to by zapewnić odpowiednią dostępność w całym sezonie wegetacyjnym. W tej grupie nawozów znajdują się produkty, w których nośnikami są częściowo rozłożone fosforyty lub miękkie fosforyty – takie jak w nawozach typu Lubofos. W razie wątpliwości wyjaśnię tylko, że fosforyt to nie tylko źródło fosforu (aniony fosforanowe), lecz także wapnia (kation Ca2+). Pozostając jeszcze przez chwilę przy asortymencie firmy z Lubonia zapamiętajmy, że fosforany wapnia dobrze rozpuszczalne w wodzie czyli szybkodziałające znajdziemy w klasycznym Superfosfacie prostym i wszystkich Lubofoskach.

Niezależnie od uprawianego gatunku, wapń kontroluje najpierw podział, a potem różnicowanie się komórek. Procesy te przebiegają w merystemach wierzchołkowych i warunkują zarówno wzrost organów nadziemnych jak i korzeni. Dlatego na plantacjach w stanowiskach ubogich w wapń tak powszechne są objawy zwijania młodych liści oraz (czego ze zrozumiałych względów nie widać) upośledzenie systemu korzeniowego. W takich warunkach korzenie są nitkowate, pokryte śluzem, z niewielką strefą włośnikową. Rośliny odpowiednio odżywione wapniem są dłużej aktywne fotosyntetycznie, co oznacza, że dłużej produkują asymilaty, które ostatecznie przekształcane są przecież w plon biologiczny (ryc. 4).

Rycina 4. Wapń a produkcja asymilatów w roślinie (schemat, źródło: Potarzycki)

Rola wapnia w fotosyntezie wynika z kontroli fotolizy wody. Ponadto wapń wraz z potasem odpowiada za ruchy aparatów szparkowych, a więc pośrednio kontroluje gospodarkę wodną roślin. Regulując procesy enzymatyczne w roślinach wapń odpowiada za funkcjonowanie ATP-azy, fosfolipazy czy alfa-amylazy. Ma to ogromne znaczenie w procesach przemian cukrów, niezależnie od grupy roślin. Z kolei duże zapotrzebowanie bobowatych na wapń wynika z udziału tego pierwiastka w zawiązywaniu brodawek korzeniowych – a to jest kluczowe w procesie wiązania azotu atmosferycznego. Niedocenianą i rzadko eksponowaną funkcją wapnia jest synteza białek stresu termicznego czyli ograniczanie negatywnej reakcji roślin na wysoką temperaturę.

Badania wykonane w ostatnich latach potwierdzają wpływ wapnia na gospodarkę azotem roślin uprawnych. Poniżej zamieszczono przykład zestawionych średnich wyników z trzech lat badań (ryc. 5). Dodatni wpływ wapnia w nawozie zastosowanym przed sadzeniem ziemniaków na efektywność saletry amonowej ujawnił się zwłaszcza w zakresie mniejszych dawek, co może stanowić punkt wyjścia do weryfikacji strategii nawożenia azotem nakierowanej na zmniejszenie rozpraszania azotu w środowisku i poprawy wyniku ekonomicznego.

Rycina 5. Wpływ nawożenia wapniem na wskaźniki efektywności azotu (źródło: Potarzycki, niepublikowane), wariant NPKS (kontrola) = 100%

Jak zaznaczono wcześniej wapń spełnia w glebie szereg funkcji, wśród których jedną z ważniejszych jest rola w budowaniu struktury gleby. Na strukturę gleby składają się agregaty glebowe, które w dobrych stanowiskach mają kształt zbliżony do kulistego, powinny być trwałe, a pod wpływem siły zewnętrznej rozpadać się na mniejsze gruzełki. Powiemy wtedy, że gleba ma strukturę gruzełkową. Wapń stanowi swoiste lepiszcze agregatów glebowych. W literaturze fachowej mówi się, że Ca stanowi pomost łączący koloidy mineralne (cząstki ilaste) ze kwasami próchnicznymi i ich solami (ryc. 5). W ten sposób wapń przyczyniając się do poprawy struktury gleby pozytywnie wpływa na warunki powietrzno-wodne. Nie muszę chyba dodawać, że w takich glebach lepiej rozwijają się korzenie roślin, a przemieszczanie składników w kierunku korzeni przebiega sprawniej. Związki wapnia kontrolują także  właściwości buforowych gleb. Nie wchodząc w szczegóły przypomnijmy tylko, że efektywnie działające mechanizmy buforowe przyczyniają się do zmniejszenia podatności gleb na gwałtowne zmiany odczynu, a także zdolności sorpcyjnych koloidów glebowych. Z kolei mniejsza pojemność sorpcyjna gleby, to większe wymycie składników stosowanych w nawozach poza zasięg systemu korzeniowego.

Rycina 6. Znaczenia wapnia w kształtowaniu struktury gleby

Na koniec przyjrzyjmy się asortymentowi nawozów produkowanych w firmie Luvena, uwzględniając nie tylko zawartość wapnia, lecz także przeznaczenie konkretnych produktów (ryc. 7 i 8). Praktycznie wszystkie nawozy oferowane w Luboniu zawierają wapń, a wyjątek pod tym względem stanowi tylko klasyczny nawóz potasowy jakim jest sól potasowa. Są to w zasadzie trzy grupy nawozów:

  1. zawierające składniki pierwszoplanowe, w których wapń często nie jest należycie eksponowany;
  2. stanowiące nośnik wapnia, bez właściwości odkwaszających;
  3. służące do odkwaszania gleb

Rycina 7. Źródła wapnia dla roślin w nawozach wieloskładnikowych i pojedynczych

Rycina 8. Źródła wapnia ważne dla żyzności gleby