Nawożenie gleby, cz. 2

Na wstępie trzeba sobie zdać sprawę z tego, jak bardzo mamy zakwaszone gleby. Połowa użytkowanych rolniczo gleb w Polsce ma odczyn bardzo kwaśny i kwaśny, około 28% gleb – lekko kwaśny, a tylko 22% charakteryzuje się odczynem obojętnym i zasadowym. Gleby najsilniej zakwaszone występują w województwach: podkarpackim, podlaskim, łódzkim, warmińsko-mazurskim, mazowieckim i małopolskim. Najmniej takich gleb występuje w woj. opolskim i kujawsko-pomorskim. Najwięcej gleb o odczynie obojętnym i zasadowym występuje w woj. kujawsko-pomorskim i świętokrzyskim.

Przy ocenie zakwaszenia gleby warto wziąć pod uwagę przyczyny tego stanu. Jednym z nich, mało docenianym jest stosowanie nawozów mineralnych. Podczas przemian nawozów mineralnych w glebie, dochodzi do powstawania jonów wodorowych, które powodują obniżenie pH gleby. Przy stosowaniu wysokich dawek nawozów mineralnych (szczególnie azotowych), wapnowanie jest koniecznością.  (patrz Tabela 1)

Tabela 1. Równoważenie skutków zakwaszenia gleby przez nawozy mineralne (dr S. Gosek, IUNG Puławy)

Zakwaszenie gleby postępuje także wskutek wymywania wapnia i innych kationów zasadowych z gleby przez opady atmosferyczne. Na glebach lekkich średnio rocznie wymywane jest około  150 kg CaO na hektar, a świeżo po zwapnowaniu i przy dużych opadach w okresie jesienno-zimowym straty mogą dochodzić nawet do 500 kg CaO na hektar. Należy więc spodziewać się, że w latach o dużej kumulacji opadów, nawalnych deszczów, wymywanie Ca⁺⁺ w głąb gleby będzie większe, co sprzyjać będzie degradacji gleby.

Podstawowym, choć nie jedynym, sposobem na regulowanie pH gleby jest wapnowanie. To nie jest tylko podnoszenie odczynu (pH) gleby i dostarczanie roślin wapnia (Ca). W klimacie umiarkowanym optymalny odczyn pH (w 1M KCl), dla większości roślin uprawnych, wynosi od 5,7 do 6,5. Doprowadzając glebę do takiego odczynu, w łatwy i tani sposób spowodujemy zwiększenie zawartości form przyswajalnych składników w roztworze glebowym. Zabieg wapnowania nie bez kozery zwany jest „melioracyjnym” (z francuskiego amelioration, czyli ulepszanie), gdyż skutecznie poprawia strukturę gleby. Jony wapnia są mostkami chemicznymi łączącymi cząsteczki minerałów, w procesie koagulacji i agregacji. Próchnica z wapniem tworzy związki mniej rozpuszczalne w wodzie, co przeciwdziała ich wypłukiwaniu do głębszych warstw.

Odczyn gleby, czyli pH jest to ujemny logarytm dziesiętny stężenia jonów H⁺. Oznacza to, że gleba o  pH 5,0 zawiera 10 razy więcej jonów wodoru niż gleba o pH 6,0 i 100 razy więcej niż gleba o pH 7,0. A gleba o pH 4,0 zawiera 1000 razy więcej jonów wodoru niż gleba o pH 7,0, czyli, kolokwialnie mówiąc, jest 1000 razy bardziej kwaśna. Należy o tym pamietać, gdyż często przecenia się różnicę miedzy pH 5,0 a pH 5,5 lub pH 6,0.

Omawiając odkwaszanie gleby przy pomocy nawozów wapniowych warto pamiętać, że to nie wapń (Ca) odkwasza. Działanie odkwaszające posiadają aniony (OH^-, O^2-, CO₃^2-) wchodzące w skład związków wapnia znajdujących się w nawozie wapniowym. Poniżej jest wyjaśnienie tego procesu chemicznego.

OH^- + H⁺ → H₂O (w przypadku wodorotlenku wapnia)
O^2- + 2 H⁺ → H₂O (w przypadku tlenku wapnia)
CO₃^2- + 2 H⁺ → CO₂ + H₂O (w przypadku węglanu wapnia)

W każdym przypadku jony wodorowe będące przyczyną zakwaszenia gleby są neutralizowane do cząsteczek wody.

A więc nawozy zawierające inne związki wapnia, niż tlenek, wodorotlenek i węglan wapnia nie będą poprawiały pH gleby. Dla przykładu nawozy zawierające siarczany wapnia (czyli gips) w żadnym wypadku nie działają odkwaszająco, a nawet mogą lekko glebę zakwaszać (jony siarczanowe). Na szczęście, uczciwi dystrybutorzy nawozów zawierających wyłącznie gips informują o tym swoich klientów. Nawozy oparte o gips pojawiają się na rynku, w coraz większej ilości. Najczęściej jest to gips pochodzący z instalacji odsiarczania spalin (ciepłownie, elektrownie i in.). Jest to produkt pełnowartościowy, nie należy obawiać się jego zanieczyszczenia metalami ciężkimi lub toksycznymi związkami chemicznymi, gdyż musi być on być systematycznie badany przed sprzedażą na cele rolnicze. Gips stanowi cenne źródło siarki i wapnia. Wapń z gipsu jest bardzo przydatny dla poprawiania jakości fizycznej gleb ciężkich o skłonnościach do ugniatania, zdegradowanych, o złych stosunkach powietrzno-wodnych. Gips nadaje się też dobrze do usuwania nadmiaru toksycznego glinu z gleby – powoduje wytrącanie siarczanów glinu, które są mało toksyczne dla roślin. Przypominam raz jeszcze, że gips nie podnosi pH gleby.

Najbardziej prawidłowym terminem wapnowania jest okres pożniwny (przed wykonaniem uprawek), bo jest wówczas możliwość dokładnego wymieszania z glebą i dłuższy okres reakcji przed siewem rośliny. Bardzo dobrym jest również termin jesienny. By wapno mogło dobrze zadziałać potrzebne jest dobre uwilgotnienie gleby, czyli najlepiej skorzystać z jesienno-zimowych zapasów wody. Znacznie gorszym jest wiosenny termin wapnowania.

Wapnowanie wiosenne jest dopuszczalne tylko w wyjątkowych sytuacjach (fot. Sylwester Lipski)

Po zwapnowaniu przez okres około jednego roku następują zmiany i stabilizacja odczynu, a w konsekwencji w tym okresie mogą następować zakłócenia w pobieraniu niektórych składników pokarmowych (azotu, fosforu, magnezu), a szczególnie większości mikroskładników pokarmowych, oprócz molibdenu. Dlatego nie zaleca się wapnowania, szczególnie wyższymi dawkami, bezpośrednio przed uprawą roślin o dużych wymaganiach względem mikroskładników (burak cukrowy, rzepak, motylkowe drobnonasienne i wiele warzyw). Ze względu na specyfikę działania wapnia na glebę i łatwość jego wymywania, najlepsze efekty uzyskuje się stosując jednorazowo mniejsze dawki. Lepiej zalecane przez okręgowe stacje chemiczno-rolnicze dawki dzielić i stosować jednorazowo na gleby lżejsze około 1-1,5 t CaO/ha, a na gleby cięższe 1,5-2,0 t CaO/ha. Wyniki wieloletnich badań wskazują, że na kwaśnych, lekkich, łatwo przemywanych glebach, nawet małe dawki wapna działają bardzo efektywnie i zaskakująco długo, bo co najmniej 8 lat. W 1-2 lata po zastosowaniu wapna wskazane jest ponowne zbadanie odczynu gleby i ewentualnie zastosować wapnowanie zachowawcze.

Sposób aplikacji nawozów wapniowych ma duży wpływ na ich skuteczność odkwaszającą. Na gleby zaorane nawóz wapniowy powinien być stosowany powierzchniowo, niewskazane jest jego mieszanie z glebą. Cząsteczki nawozu (pod warunkiem, że jest dobrze rozdrobniony) przenikają wtedy powoli wraz z wodami opadowymi w głąb gleby i neutralizują jony wodoru i glinu. Jeśli natomiast nawóz wapniowych jest przyorany, to jest szybciej wymywany do głębszych warstw gleby, gdzie nie zachodzi pobieranie składników pokarmowych przez korzenie roślin. Najczęściej dolne warstwy gleby, poniżej 1 m głębokości, mają wyższe (często dużo wyższe) pH niż warstwa orna.

W przypadku stosowania wapnowania na ściernisko, po zbiorze zbóż, kukurydzy lub rzepaku, nawóz wapniowych należy wymieszać płytko z glebą i resztkami pożniwnymi do głębokości 10-12 cm, np. agregatem z sekcją zębów kultywatorowych. Wapnowanie resztek pożniwnych ma ogromne znaczenie dla ich prawidłowego rozkładu oraz wzrostu i rozwoju uprawy następczej. Podczas rozkładu słomy, szczególnie przyoranej lub w warunkach nadmiernego uwilgotnienia gleby (deszcze) produkty hydrolizy składników słomy w wyniku procesów fermentacji prowadzonych przez bakterie ulegają przekształceniu w kwas octowy, propionowy, mlekowy i masłowy. Kwasy te, jak również kwasy fenolowe będące produktami hydrolizy lignin m.in. kwas benzoesowy, salicylowy i syryngowy są silne fitotoksyczne. Kwasy organiczne uszkadzają włośniki korzeni, co powoduje nekrozy, zwiększoną podatność na infekcje, ograniczenie pobierania składników pokarmowych i wypadanie roślin po wschodach oraz gorsze przezimowanie. Zastosowanie nawozu wapniowego lub lepiej wapniowo-magnezowego (np. dolomitowego) neutralizuje działanie kwasów organicznych powstających w procesie fermentacji beztlenowej resztek pożniwnych. Dowiodły tego badania naukowe wykonane w Zakładzie Mikrobiologii Rolniczej na UP Wrocław przez profesora Stanisława Pietra (Tabela 2).

Tabela 2. Zawartość kwasów organicznych produktów fermentacji w glebie w zależności od sposobu nawożenia przyoranej słomy pszenicy jesienią (mg/kg gleby).

Często pojawia się pytanie, czy stosować wapnowanie co roku, czy raz na kilka (3-4 lata). Oczywiście, coroczne wapnowanie jest skuteczniejsze, bo podtrzymuje odpowiednie pH gleby. Ze względów ekonomicznych, najczęściej stosuje się wapnowanie co kilka lat, tym bardziej, że zwykłe nawozy wapniowe są to drobno zmielone skały wapienne (najczęściej kreda i dolomity) i ich rozkład w glebie jest powolny. Do corocznego wapnowania nadają się szczególnie nawozy granulowane, składają się ze zmielonych na pył, a później „sklejonych” do postaci granuli skał wapiennych. Warto także pamiętać o tym, że wnoszenie do gleby dużych ilość wapnia może spowodować zmniejszenie pobierania magnezu przez rośliny. Magnez i wapń konkurują miedzy sobą w procesach pobierania składników z gleby przez rośliny. Lepiej jest więc stosować nawozy wapniowo-magnezowe, aby uniknąć tego zjawiska i konieczności dokarmiania roślin magnezem dolistnie.

Kilka zasad racjonalnego wapnowania:

przed podjęciem decyzji o wapnowaniu, koniecznie wykonać analizy chemiczne gleby

przy wyborze nawozu wapniowego kierować się jego jakością (parametry fizyczne i chemiczne) niż ceną

najlepszy termin wapnowania to po zbiorze, na resztki pożniwne

nie wapnować przed lub po zastosowaniu nawozów fosforowych lub azotowych

nie wapnować przed lub po nawożeniu obornikiem, gnojowica lub kompostem

nawóz wapniowy wymieszać płytko z glebą lub pozostawić na powierzchni

lepiej stosować nawozy wapniowe zawierające magnez (Mg), niż zawierające tylko wapń (Ca)

im większy stopień rozdrobnienia nawozu wapniowego tym lepiej

lepiej jest stosować mniejsze dawki nawozu wapniowego co roku, niż duże dawki co 3-4 lata.

Regulacja pH gleby i wapnowanie są tak złożonymi problemami, że z pewnością będziemy o nich jeszcze pisali na igrit.pl.

Tym bardziej, że wapnowanie zostało wymienione jako ważny element w Programie Poprawy Żyzności Gleb dla Polski, zapowiedzianym przez Ministra Rolnictwa Jana Krzysztofa Ardanowskiego.

dr inż. Sylwester Lipski