Sposoby regulacji odczynu gleb

Należą do nich m.in.:

• wietrzenie minerałów,
• mikrobiologiczna produkcja kwasów organicznych,
• wynoszenie z plonami kationów zasadowych lub ich wymywanie w głąb profilu glebowego,
• procesy oddychania i wydzielania CO₂,
• rozkład substancji organicznej.

W czasach współczesnych procesy naturalne wspierane są czynnikami antropogenicznymi, takimi jak kwasotwórcze gazowe zanieczyszczenie powietrza głównie dwutlenkiem siarki
(SO₂), tlenkami azotu (NOx), amoniakiem (NH₃) oraz dwutlenkiem wegla (CO₂). Nie bez znaczenia jest również stosowanie nawozów mineralnych, zwłaszcza fizjologicznie kwaśnych. Efektem działania tych czynników jest wzrost stężenia jonów wodorowych w roztworze glebowym oraz zwiększenie stopnia nasycenia nimi kompleksu sorpcyjnego. Taki stan rzeczy wpływa na zmianę właściwości fizycznych, chemicznych i biologicznych gleby i decyduje o jej żyzności oraz dostępności składników pokarmowych dla roślin.

Tabela 1. Liczba bakterii i grzybów w glebie w zależności od odczynu

W wyniku zakwaszenia następuje rozkład minerałów ilastych, co prowadzi do powstawania nietrwałej i wadliwej struktury gleby, gdyż z uwagi na niewielką zawartość wapnia gruzełki gleby łatwo ulegają rozpadowi pod wpływem uprawy mechanicznej, co prowadzi do jej zaskorupienia się i zbrylania w okresie suszy, a przy nadmiarze opadów czyni je mazistymi. W glebach kwaśnych następuje obniżenie aktywacji biologicznej, gdyż środowisko takie wpływa na rozwój grzybów i promieniowców, ogranicza natomiast rozwój bakterii, zwłaszcza współżyjących z roślinami motylkowymi, wzbogacającymi glebę w azot (tab. 1). Prowadzić to może do zahamowania wielu procesów biochemicznych takich jak rozkład substancji organicznej substancji, która zamiast humifikacji ulega butwieniu.

Zakwaszenie gleb wpływa na zmiany zawartości i stopień przyswajalności składników pokarmowych dla roślin, zarówno makro jak i mikroelementów (tab. 2) poprzez:

• zakłócenie wzajemnego stosunku między przyswajalnymi formami składników mineralnych. W glebie pojawia się wówczas ruchomy glin, aktywny mangan i łatwo rozpuszczalne żelazo, których nadmiar jest toksyczny dla roślin,
• zmniejszenie przyswajalności fosforu wskutek łatwego przechodzenia tego składnika w trudno rozpuszczalne polaczenia z glinem i manganem,
• słabsze wykorzystanie azotu, gdyż przy zbyt kwaśnym odczynie rośliny gorzej pobierają azot w formie amonowej, a w takich warunkach obniża się również proces nitryfikacji
• wzrost przyswajalności i pobierania potasu, co w warunkach gleb kwaśnych ogranicza pobieranie przez rośliny wapnia i magnezu,
• zwiększenie mobilności metali ciężkich takich jak ołów, kadm, chrom i inne, które oddziałują toksycznie na rośliny,
• ograniczenie przyswajalności niektórych mikroelementów takich jak bor i molibden, a czasem również miedz i cynk, co w warunkach nadmiaru manganu i żelaza wpływa na obniżenie plonów i pogorszenię się jakości.

Tabela 2. Wykorzystanie składników pokarmowych przez rośliny w zależności od odczynu gleby (w %)

Zgodnie z danymi opublikowanymi przez FAO, warunki zbliżone do potrzeb uprawy roślin występuje tylko na około 10% powierzchni użytków rolnych świata. Na pozostałym obszarze wzrost i rozwój roślin odbywa się w warunkach stresowych. Na niemal jednej czwartej powierzchni gleb uprawnych produkcje rolnicza ograniczają czynniki chemiczne, w tym głównie zakwaszenie. Rośliny wyższe mocno reagują na niekorzystny odczyn gleb i jak wskazuje tabela 3, chociaż niektóre z nich plonują zadowalająco przy odczynie lekko kwaśnym, a nawet kwaśnym, to dla większości z nich pełny potencjał plonowania wymaga odczynu zawierającego się w przedziale pH 6-7.

Tabela 3. Wpływ odczynu gleby na plonowanie roslin

W Polsce zakwaszenie gleb od dłuższego czasu jest jednym z najpoważniejszych problemów rolnictwa. Wiąże się to z dużym udziałem gleb lekkich, klimatem oraz znaczącym wpływem czynników antropogenicznych. Duży wpływ na ten stan rzeczy ma także niewielkie zużycie nawozów wapniowych oraz obniżenie udziału składników pokarmowych wnoszonych z nawozami mineralnymi. Jak podaje Lipiński(1) badania prowadzone przez Okręgowe Stacje Chemiczno –Rolnicze wykazały, że chociaż występuje znaczne zróżnicowanie na terenie całego kraju, to średnio około 50% gleb wykazuje odczyn bardzo kwaśny i kwaśny, a tylko 15% gleb charakteryzuje się odczynem obojętnym. Optymistyczne jest jednak to, że w porównaniu z latami ubiegłymi wykazano poprawę zasobności tych gleb w przyswajalny fosfor i magnez. W dalszym ciągu duży niepokój budzi jednak ogromny odsetek tych gleb zawierających niewystarczające ilości potasu.

Jedyną metodą regulacji odczynu gleb jest ich wapnowanie, które w praktyce rolniczej sprowadza się do stworzenia roślinom dobrych warunków do ich wzrostu i rozwoju poprzez:

• eliminacje toksycznego glinu obecnego w glebie,
• budowę silnego i głębokiego systemu korzeniowego roślin, tworzenie struktury agregatowej gleby i tym samym poprawę warunków powietrzno- wodnych,
• zwiększenie aktywności mikroorganizmów w glebie, a zmniejszenie liczebności patogenów,
• wzrost przyswajalności składników mineralnych, a zwłaszcza poprawę gospodarki azotem,
• obniżenie mobilności metali ciężkich a tym samym trudniejsza ich dostępność dla roślin.

Według najnowszych danych zużycie wapna nawozowego w ostatnich latach w Polsce znowu uległo zmniejszeniu i średnio oscyluje wokół 50 kg CaO/ ha, a jedynie w województwie opolskim przekracza 100 kg CaO/ha. Z obliczeń uwzględniających potrzeby wapnowania gleb i zalecane dawki CaO wynika, że dla uregulowania odczynu gruntów ornych naszego kraju konieczne byłoby zużycie około 20 mln ton CaO, a wapnowanie powinno objąć ponad 50% powierzchni użytków rolnych.

Z szacunków podawanych przez IUNG-PIB wynika, że uregulowanie odczynu gleb w Polsce pozwoliłoby na wzrost plonów roślin uprawnych o 10-15% w porównaniu z plonami obecnie uzyskiwanymi. Chcąc umiejętnie wapnować gleby należy najpierw poznać dokładnie nawozy wapniowe. Skład bowiem i działanie poszczególnych z nich jest różne, dlatego w zależności od rodzaju gleby powinno się umieć właściwie je dobierać i dawkować.

Generalnie nawozy wapniowe występujące w ofercie handlowej zgodnie z uregulowaniami zawartymi w Ustawie o nawozach i nawożeniu dzielimy na wapniowe i wapniowo-magnezowe. Z rolniczego punktu widzenia zasadnicze znaczenie ma jednak to, w jakiej formie w tych nawozach występuje wapń, gdyż ona decyduje o jego działaniu w glebie.

Z tego punktu widzenia wyróżnia się nawozy wapniowe:

• tlenkowe, zawierające wapń w postaci tlenku wapnia (CaO), działają one krótko ale bardzo szybko i energicznie, dlatego stosujemy je przede wszystkim na gleby ciężkie, gdzie chodzi nam o to, aby oprócz regulacji kwasowości działały melioracyjnie na glebę i uczyniły ją bardziej przepuszczalną i przewiewną. Zastosowanie tych nawozów na gleby lekkie, szczególnie w większych dawkach mogłoby zwiększyć i tak już duża ich przepuszczalność oraz spowodować zbyt szybki rozkład substancji organicznej,
• węglanowe, zawierające wapń w postaci CaCO₃ czyli mielonych wapieni. Działanie ich w glebie jest powolne, ale za to długotrwałe i z tego powodu doskonale nadają się do wapnowania gleb lekkich,
• mieszane, zawierające wapń zarówno w formie CaO jak i CaCO₃. Maja one pośrednie działanie w stosunku do grup wcześniej wymienionych i w większości nadają się do wapnowania wszystkich gleb wymagających tego zabiegu.

Przed przystąpieniem do ustalenia dawek nawozów wapniowych należy się zastanowić, czy wszystkie gleby wymagają wapnowania oraz czym się kierować przy wapnowaniu – czy potrzebami roślin, czy właściwościami gleby, a także jak często stosować nawozy wapniowe i pod jakie rośliny?

Odpowiadając na te pytania należy stwierdzić, ze wapnowania wymagają tylko gleby bardzo kwaśne i kwaśne zarówno lekkie, jak i ciężkie. Może tylko gleb bardzo lekkich, wykazujących odczyn lekko kwaśny, można nie brać pod uwagę. Szczególna uwagę należy zwracać na wapnowanie w tych rejonach kraju, w których średnia rocznych opadów jest wysoka, z uwagi na łatwość wymywania składników zasadowych w głąb profilu glebowego.

Podstawowym czynnikiem przy decydowaniu o wapnowaniu pola jest gleba, jej stopień zakwaszenia i właściwości fizyczne, głównie struktura. Jednak o tym, kiedy wysiewać nawóz wapniowy powinny decydować rośliny uprawne. Należy tak rozplanować stosowanie nawozów wapniowych, aby poprzedzało uprawę roślin z grupy wrażliwych na kwaśny odczyn gleby co wpłynie na lepsze wykorzystanie tych nawozów i wzrost plonów. Wapnowanie przed zasiewem roślin, które nie wymagają odczynu obojętnego lub zasadowego może natomiast niekorzystnie wpłynąć na ich plonowanie. Pamiętać należy także o tym, ze przy ustalaniu terminu wapnowania i wyborze rośliny, przed której uprawa je zastosujemy, dużą role odgrywa zmianowanie roślin i organizacja prac polowych w gospodarstwie.

Przy charakterystyce nawozów wapniowych podano, które z nich przeznaczone są do stosowania na glebach ciężkich, a które należy wysiewać na gleby lekkie. Należy jednak dodać, że nie tylko rodzaj gleby ma wpływ na dobór nawozów wapniowych, ale i pora, w której chcemy wapniowanie przeprowadzać.

Jako zasadę należy przyjąć, że nawozy tlenkowe lepiej wysiewać jesienią, w okresie od żniw do orek przedzimowych, a wiosna zaś używać nawozów węglanowych, gdyż bezpośredni wysiew szybko działającego tlenku wapnia tuz przed siewem roślin jarych może ujemnie wpływać na kiełkujące rośliny i ich dalszy rozwój, natomiast nawozy węglanowe działają wolniej i dlatego bez obaw można wysiewać je wiosną.

Aby nawozy wapniowe odniosły pożądany skutek, musza być dobrze wymieszane z cała warstwa orna, a wysiew powinien odbywać się na niezbyt wilgotna glebę. Nie wolno wysiewać nawozów wapniowych bezpośrednio przed lub po wysiewie siarczanu amonu i saletry amonowej, gdyż prowadzi to do strat azotu na drodze ulatniania się w postaci amoniaku. Na glebach lżejszych należy unikać także stosowania obornika i nawozów wapniowych w tym samym okresie, aby nie przyśpieszyć i tak juz szybkiego na tych glebach rozkładu substancji organicznej. Jednoczesne stosowanie nawozów wapniowych z niektórymi nawozami fosforowymi również nie jest zalecane, gdyż fosfor zawarty np. w superfosfacie przy bezpośrednim zetknięciu się z wapniem staje się trudno przyswajalny dla roślin.

Jak często należy wapnować gleby? Odpowiedz na to pytanie można dać na podstawie zmian ilościowych, które zachodzą w zapasach wapnia w glebie w ciągu jednego roku. Dopiero ustalenie tych zmian może dostarczyć przybliżonych wskazówek do częstotliwości wapnowania. Głównym celem tego zabiegu jest odkwaszenie gleby, gdyż niedostatek wapnia jako składnika pokarmowego bezpośrednio potrzebnego roślinom zdarza się w zasadzie bardzo rzadko i to na glebach bardzo lekkich oraz przy uprawie roślin o dużych wymaganiach w stosunku do wapnia jak np. buraki cukrowe, lucerna czy rzepak. Szacuje sie, ze wraz z plonami wynosi się rocznie z jednego hektara od 30 do 300 kg CaO. W tym samym czasie i z takiej samej powierzchni w przeciętnych warunkach klimatycznych do głębokich warstw gleby wymywane jest od 150 do 400 kg CaO. Wynika z tego, ze w sumie z gleb ubywa rocznie 180 – 700 kg wapnia z powierzchni 1 hektara. Opisane wyżej ubytki można częściowo uzupełnić poprzez nawożenie innymi nawozami zawierających wapń np. obornikiem lub saletrzakiem. Wapń z tych źródeł nie jest w stanie jednak wyrównać jego ubytków i dlatego wapnowanie należy powtarzać systematycznie.

Dawniej panował pogląd, ze nawozy wapniowe należy stosować w dużych dawkach i w dużych odstępach czasu. Obecnie nauka i praktyka rolnicza zaleca stosowanie mniejszych dawek wapnia, ale za to wysiewanych częściej, co trzy albo co cztery lata. Mino, ze w zakresie wapnowania trudno jest dać dokładne wskazówki, które mogą być zastosowane w każdym gospodarstwie rolnym to orientacyjne dawki, w zależności od odczynu i kategorii agronomicznej gleby przedstawiono w tabeli 4.

Tabela 4. Wielkosc zalecanych dawek nawozów wapniowych na gleby gruntów ornych w Polsce w CaO·ha-1

Wskazówek, pod jakie rośliny należy stosować nawozy wapniowe, należy natomiast szukać w tabeli nr 3, w której przedstawiono w jakich granicach odczynu poszczególne gatunki roślin mogą byc uprawiane oraz przy jakim odczynie plonuja najlepiej. Z danych tych wynika, ze gleby należy wapnowac przede wszystkim przed uprawa takich roślin jak: burak cukrowy, lucerna, koniczyna, jeczmien i pszenica. Duze wymagania co do odczynu ma także rzepak. Przy planowaniu zabiegu wapnowania trzeba równiez pamietac, ze skutecznosc tego zabiegu jest najwieksza w drugim i trzecim roku, a na ujawnienie się jego dodatnich skutków wpływa dokładne wymieszanie nawozu z gleba.

Literatura:

1. Filipek T. (2001) Przyrodnicze i antropogeniczne przyczyny oraz skutki zakwaszenia gleb. Nawozy i nawożenie, 3 (8) 5 – 26

2. Lipiński W. (2013) Problemy zakwaszenia gleb. Efektywność wapnowania. Dobre praktyki rolnicze w nawożeniu użytków rolnych. CDR O/Radom 18 – 37

3. Filipek T., Skowrońska M. (2009) Optymalizacja odczynu gleby i gospodarki składnikami pokarmowymi w rolnictwie polskim, Postępy Nauk Rolniczych 1/2009, 25 – 37

4. Boguszewski W. (1980) Wapnowanie gleb. PWR i L Warszawa Robson A.D. (1989) Soil acidity and plant growth Academic Press, Sydney

Prof. dr hab. Zofia Spiak
Katedra Żywienia Roślin
Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu