Zasady odkwaszania gleb nawozami wapniowo-magnezowymi
Artykuł opublikowano w Lubuskich Aktualnościach Rolniczych nr 4/2007
Zasady odkwaszania gleb nawozami wapniowo-magnezowymi
Rozważając możliwości rolniczego wykorzystania nawozów wapniowo-magnezowych, należy wskazać, że są one zaliczane do grupy nawozów przeznaczonych do odkwaszania gleb. Aktualnie udział gleb o odczynie bardzo kwaśnym i kwaśnym w Polsce przekracza 50% powierzchni użytków rolnych. Zakwaszenie gleb głównie wiąże się z ich kategorią agronomiczną. Przyjmuje się, że około 76% gleb bardzo lekkich i lekkich posiada odczyn bardzo kwaśny i kwaśny. Natomiast w kategorii agronomicznej gleb średnich niskim zakwaszeniem charakteryzuje się mniej aniżeli 50%.
Nadmierne zakwaszenie gleb jest wypadkową działania wielu procesów bardzo często wzajemnie powiązanych. Na glebach nadmiernie zakwaszonych można zaobserwować:
- zwiększone wymywanie składników pokarmowych poza strefę korzeni roślin. Jest to związane
z ograniczeniem rozwoju systemu korzeniowego roślin. Korzenie mają małą masę i nie przenikają w głębsze warstwy profilu glebowego. Nie pobierają łatwo przemieszczających się z warstwy ornej w głąb profilu gleb azotu azotanowego (V), potasu, magnezu i siarki,
- uwstecznienie (zmniejszenie dostępności dla roślin) składników pokarmowych. W glebach charakteryzujących się pHKCl poniżej 5,5 pojawiają się formy wymienne glinu (Al3+)
i żelaza trójwartościowego (Fe3+), które łącząc się z przyswajalnymi formami fosforu powodują jego niedostępność dla roślin,
- zahamowanie rozwoju drobnoustrojów glebowych asymilujących azot z powietrza i dostarczających ten pierwiastek roślinom. Bakterie wolno żyjące (Azotobacter i Clostridium) mogą dostarczyć roślinom od 9 do 20 kg N • ha-1 rocznie. Bakterie Rhizobium żyjące w symbiozie z roślinami motylkowatymi mogą dostarczyć od 80 do 200 kg N • kg-1 ha rocznie,
- zwiększenie zawartości form rozpuszczalnych pobieranych przez rośliny niektórych metali ciężkich (Cd, Ni, Pb), które mogą oddziaływać hamująco na wzrost i rozwój roślin. Mogą się także zwiększyć i powyżej wymaganych norm zawartości form rozpuszczalnych Mn i Zn w glebach.
Ponadto należy wskazać, że optymalny odczyn gleb (pHKCl 6,0-7,2) sprzyja występowaniu procesów biologicznych i chemicznych w glebach, w trakcie których następuje zwiększenie zawartości składników pokarmowych dla roślin pochodzących z rozkładu resztek pożniwnych, masy organicznej gleb oraz zastosowanych nawozów naturalnych i organicznych.
Sumując, można stwierdzić, że warunkiem uzyskania opłacalnych jakościowo dobrych plonów roślin w pierwszym rzędzie jest doprowadzenie gleb do optymalnego odczynu. Ustalając wielkość dawki nawozów wapniowych i wapniowo-magnezowych należy wziąć pod uwagę wymagania roślin pod względem odczynu gleb. Rośliny podzielono na trzy grupy. Grupa pierwsza, to rośliny wrażliwe na zakwaszenie gleb. Wymagają one gleb o pHKCl od 6,5 do 7,2. Do grupy tej zalicza się: buraki cukrowe i pastewne, pszenicę, jęczmień, kończynę, lucernę, bobik, kapustę, rzepak i konopie. Grupa druga to rośliny wymagające gleb pHKCl od 5,5 do 6,5. W tej grupie występują: ziemniaki, owies, żyto, pszenżyto, rzepa, brukiew, len, łubiny: biały i niebieski. W grupie trzeciej są rośliny, które w niewielkim stopniu reagują na zakwaszenie gleb, a nawet na glebach zakwaszonych (pHKCl 5,5) dobrze się rozwijają (łubin żółty, seradela).
Stacje chemiczno-rolnicze oceniają potrzeby wapnowania (konieczne, potrzebne, ograniczone i zbędne) na podstawie kategorii agronomicznej gleb i pH oznaczonego w 1 M KCl (tabela 1).
Tabela 1. Potrzeby wapnowania gleb mineralnych (gleby orne)
| Ocena potrzeb wapnowania | Kategoria agronomiczna gleb | |||
| bardzo lekkie | lekkie | średnie | ciężkie | |
| pH w 1 mol KCl | ||||
| Konieczne | do 4,0 | do 4,5 | do 5,0 | do 5,5 |
| Potrzebne | 4,1-4,5 | 4,6-5,0 | 5,1-5,5 | 5,6-6,0 |
| Wskazane | 4,6-5,0 | 5,1-5,5 | 5,6-6,0 | 6,1-6,5 |
| Ograniczone* | 5,1-5,5 | 5,6-6,0 | 6,1-6,5 | 6,6-7,0 |
| Zbędne | od 5,6 | od 6,1 | od 6,6 | od 7,1 |
* optymalny zakres odczynu dla danej kategorii agronomicznej gleby
Znając kategorię agronomiczną gleb i potrzeby wapnowania można ustalić wielkość dawki nawozów wapniowych i wapniowo-magnezowych w przeliczeniu na CaO według danych podanych w tabeli 2.
Tabela 2. Dawki nawozów wapniowych w tonach CaO na 1 hektar
| Kategoria agronomiczna gleby | Ocena potrzeb wapnowania | |||
| konieczne | potrzebne | wskazane | ograniczone | |
| Bardzo lekkieLekkieŚrednieCiężkie | 3,03,5*4,5*6,0* | 2,02,5*3,03,0 | 1,01,51,72,0 | --1,01,0 |
* stosując nawozy tlenkowe rozłożyć na okres kilku lat
Wielkość dawek różnych form nawozów wapniowych i wapniowo-magnezowych wyraża się w CaO, stosując następujące przeliczniki:
1 kg węglanu wapnia (CaCO3) odpowiada 0,56 kg CaO
1 kg wapna palonego (CaO) odpowiada 1,78 kg CaCO3
1 kg tlenku magnezu (MgO) odpowiada 1,39 kg CaO
1 kg wapna palonego (CaO) odpowiada 0,72 kg MgO
1 kg węglanu magnezu (MgCO3) odpowiada 0,66 kg CaO
1 kg wapna palonego (CaO) odpowiada 1,52 kg MgCO3.
Ustalenie wielkości dawki nawozu węglanowego wapniowo-magnezowego rozpoczyna się od przeliczenia formy węglanowej na CaO. Na przykład dysponując dolomitem zawierającym 30% CaCO3 i 20% MgCO3 wykonuje się następujące przeliczenia: 30% CaCO3 x 0,56 = 16,8% CaO i 20% MgCO3 x 0,66 = 13,2% CaO.
Z powyższego obliczenia wynika, że nawóz odpowiada zawartości 30% CaO. W niektórych wypadkach podawane są dane tych pierwiastków w nawozie w formie tlenkowej wapnia i magnezu. W takiej sytuacji zawartość formy tlenkowej magnezu należy przemnożyć przez współczynnik 1,39. Otrzymany rezultat dodać do formy CaO i uzyska się ogólną zawartość odpowiadającą CaO w nawozie.
Wielkość dawek nawozów wapniowych obliczona i wapniowo-magnezowych na podstawie zaleceń stacji chemiczno-rolniczych powinna zlikwidować zakwaszenie gleb na okres od 3 do 4 lat. Spośród nawozów wapniowych na gleby ciężkie i średnie stosuje się wapno tlenkowe (palone), natomiast do gleb bardzo lekkich i lekkich wprowadza się wapno węglanowe (wapniaki, dolomity, magnezyty oraz niektóre odpady przemysłowe zawierające CaCO3 i MgCO3). Na gleby średnie można także stosować nawozy węglanowe, ale należy się liczyć z długim okresem odkwaszania tych gleb.
Nawozy wapniowe i wapniowo-magnezowych w zmianowaniu najlepiej stosować jesienią pod przedplon poprzedzający rośliny najbardziej wrażliwe na kwaśny odczyn gleby. Jeżeli przedplonem jest roślina mało wrażliwa na zakwaszenie gleby, to nawozy wapniowe i wapniowo-magnezowe stosuje się po zbiorze przedplonu poprzedzającego uprawę rośliny wrażliwej na gleby kwaśne. Dopuszcza się także stosowanie nawozów wapniowych i wapniowo-magnezowych wczesną wiosną pod warunkiem, że będą to formy węglanowe.
Na użytkach zielonych nawozy wapniowe i wapniowo-magnezowe stosuje się w takich dawkach, ażeby utrzymać pHKCl gleb mineralnych w granicach 5,5-6,5, a gleb organicznych w przedziale 4,5-5,0. Na użytkach zielonych z dużym udziałem roślin motylkowatych w runi, pHKCl gleb mineralnych winno wynosić 6,0, a gleb organicznych 5,3. Z reguły na użytkach zielonych stosuje się nawozy wapniowe i wapniowo-magnezowe w formie węglanowej. Wapno węglanowe w dawkach od 1,0 do 1,5 t CaO • ha-1 co 5-6 lat. Nawozy wapniowe lub wapniowo-magnezowe na użytkach zielonych powinny być stosowane późną jesienią lub wczesną wiosną przed ruszeniem wegetacji, albo w trakcie przeprowadzania zabiegów regeneracyjnych.
Spośród nawozów wapniowo-magnezowych należy zwrócić uwagę na dolomity.
Dolomity (węglany wapniowo-magnezowe) wchodzą w skład grupy nawozów węglanowych. Według Zięby (1982) wapno dolomitowe z Siewierza zawiera 33,7% CaO i 17,6% MgO, a ze Szczakowej 32,0% CaO i 15,2% MgO. Według atestu z czerwca 2006 r., dolomity dostarczane przez Jeleniogórskie Kopalnie Surowców Mineralnych SA w Szklarskiej Porębie zawierają 29,4% CaO i 21,1% MgO, co w sumie stanowi 58,7% CaO.
Na podstawie składu chemicznego dolomitów można stwierdzić, że ta forma nawozów wapniowych może służyć nie tylko do odkwaszania gleb, ale także dostarczać roślinom magnez, którego niedobór bardzo często występuje w glebach bardzo lekkich i lekkich.
Kaczor (1996), stosując wapno dolomitowe, stwierdził że nawóz ten chronił glebę przed zmniejszeniem zawartości przyswajalnych form fosforu, potasu i magnezu co wpływało na zwiększenie plonów roślin.
Z badań Stępnia i Mercika (1996) wynika, że wprowadzone do gleby kwaśnej wapno dolomitowe miało istotny wpływ na niektóre jej właściwości (tabela 3).
Tabela 3.Wpływ zwiększających się dawek dolomitu na wielkość pHKCl gleby oraz zawartość w niej rozpuszczalnych form wapnia, magnezu, glinu i żelaza (Stępień i Mercik 1998).
| Dawka dolomitu obliczona na podstawie kwasowości hydrolitycznej | Lata badań | pHKCl gleby | Zawartość form rozpuszczalnych w mg∙kg-1 s.m. gleby | |||
| Ca | Mg | Fe | Al | |||
| Kontrola | IIII | 3,953,75 | 107126 | 6,08,0 | 453433 | 932884 |
| Dawka odpowiadająca 1Hh | IIII | 6,255,95 | 731652 | 106,058,0 | 352321 | 901786 |
| Dawka odpowiadająca 2 Hh | IIII | 6,656,40 | 949876 | 217,090,0 | 301300 | 842708 |
| Dawka odpowiadająca III Hh | IIIII | 7,106,60 | 1091923 | 275,0152,0 | 224182 | 760656 |
Objaśnienie Hh dawka wapna obliczona według pojedynczej, podwojonej i potrojonej kwasowości hydrolitycznej. W praktyce stosuje się dawkę nawozów wapniowych lub wapniowo-magnezowych wg 1 Hh.
Dane zawarte w tabeli 3, wskazują, że standardowa (1Hh) dawka dolomitu spowodowała zwiększenie wartości pHKCl gleby z 3,95 do 6,25. Dawki wapna dolomitowego obliczone według podwojonej i potrojonej kwasowości hydrolitycznej zwiększyły pHKCl gleby do 6,65 i 7,10. Po trzech latach badań od zastosowania wapna dolomitowego pHKCl gleby wyniosło odpowiednio 5,95, 6,40 i 6,60.
Wzrastające dawki dolomitu bardzo wyraźnie wpłynęły na zwiększenie zawartości form rozpuszczalnych wapnia i magnezu w glebie. Po trzech latach badań zawartość form rozpuszczalnych wapnia i magnezu w glebie zmniejszyła się w stosunku do pierwszego roku badań. Było to spowodowane pobieraniem tych pierwiastków przez rośliny.
Wzrastające dawki wapna dolomitowego zmniejszyły zawartość form rozpuszczalnych glinu i żelaza w glebie. Najmniej form rozpuszczalnych glinu i żelaza zawierała gleba, do której wprowadzono największą dawkę wapna dolomitowego (3 Hh). W miarę upływu czasu prowadzenia badań pod wpływem wapna dolomitowego zawartość form rozpuszczalnych glinu i żelaza zmniejszyła się.
Nawozy wapniowo-magnezowe węglanowe można także stosować pod uprawy leśne. Kryterium odkwaszenia upraw leśnych wg Szołtyk (2006) stanowi odczyn w poziomie akumulacyjno-próchnicznym (A) poniżej 3,5 pHKCl, a w przypadku szkólek leśnych poniżej 4,0 pHKCl w poziomie uprawowym gleby. W glebach leśnych nie zachodzi potrzeba doprowadzenia odczynu gleb do obojętnego. Wystarcza ażeby pHKCl tych gleb było na poziomie jednej jednostki więcej od wyżej podanych.
Najlepsze efekty w odkwaszaniu gleb leśnych zwłaszcza zagrożonych ekologicznie dają dolomity stosowane w dawkach 2-3 t • ha-1 co 4-5 lat. Szacuje się, że roczne zapotrzebowanie wapna dolomitowego w Polsce pod uprawy leśne wynosi około 260 tys. ton.
Literatura
1. Grzebisz W., Diatta J.B., Szczepaniak W., 2006. Produkcyjne i ekologiczne uwarunkowania wapnowania gleb gruntów ornych. Nawozy i nawożenie. 2 (27), 69-85.
2. Goliński P., 2006. Produkcyjne i ekologiczne uwarunkowania wapnowania gleb pod użytkami zielonymi. Nawozy i nawożenie 2(27), 86-123.
3. Kaczor A., 1996. Działanie następcze stymulowanych opadów i dolomitów na plonowanie kupkówki pospolitej oraz na zawartość w glebie przyswajalnych form fosforu, potasu i magnezu. Roczniki Gleboznawcze t XLVII, 3, 223-229.
4. Stępień W., Mercik S., 1996. Bezpiośrednie i następcze działanie wzrastajacych dawek dolomitu na glebie kwaśnej. Zeszt. Probl. Post. Nauk Rol. 456, 237-241.
5. Szołtyk G., 2006. Rola wapnowania w gospodarce leśnej. Nawozy i nawożenie 2(27), 104-114.
6. Zięba S., 1982. Surowce wtórne do nawożenia gleb. Wydaw. PWRiL ss.120.
prof. dr hab. Edward Krzywy,
dr hab. Czesław Wołoszyk
Katedra Chemii Środowiska
Akademia Rolnicza w Szczecinie