Właściwości gleby możemy scharakteryzować przez setki różnych parametrów, a jednym z nich jest pojemność wymiany kationów, w skrócie PWK lub CEC od angielskiego określenia cation exchange capacity. Według definicji pojemność wymiany kationów to suma wszystkich kationów zasadowych i kwasowych zaabsorbowanych przez glebę. Brzmi to dość enigmatycznie i znajomość PWK z pozoru nie wydaje się przydatną wiedzą, jest jednak jednym z kluczowych wskaźników żyzności gleby. Żeby pojemność wymiany kationów przedstawić od strony praktycznej, z rolniczego punktu widzenia, zwróciliśmy się do eksperta Piotra Mazura, właściciela firmy Agrotechnology, która od lat zajmuje się m.in. właśnie badaniami gleby i wykorzystywaniem uzyskiwanych danych w narzędziach rolnictwa precyzyjnego.

„Farmer”: O czym informuje nas pojemność wymiany kationów w glebie?

Piotr Mazur: Pojemność wymiany kationów to nic innego, jak zdolność gleby do magazynowania składników pokarmowych. Im wyższa pojemność wymiany kationów, tym wyższa zdolność gleby do przechowywania składników pokarmowych i – w uproszczeniu – tym lepsza gleba i lepsze stanowisko. Na spotkaniach z rolnikami używam porównania gleby do lodówki. Gdy lodówka jest mała, niewiele mieści, zapasy w niej szybko się kończą i często trzeba ją uzupełniać. Mała lodówka to gleba o niskiej PWK, która ma ograniczone możliwości magazynowania składników i wymaga od nas nawożenia w odpowiednich dawkach i odpowiednich momentach. Duża lodówka, czyli gleba o wysokiej PWK, daje nam duże bezpieczeństwo i większą pewność, że nawet przy ograniczonym nawożeniu gleba będzie w stanie dostarczyć składniki pokarmowe roślinom.

W jaki sposób bada się pojemność wymiany kationów?

Można ją zbadać na podstawie analizy laboratoryjnej pobranych próbek gleby, jednak ponieważ jedna próba odpowiada stosunkowo dużej powierzchni pola, informacja uzyskana z takiego badania jest mało dokładna. W Agrotechnology wykonujemy mapowanie CEC z wykorzystaniem specjalnego skanera liniowego. Mapę kalibrujemy na podstawie 4-5 próbek kalibracyjnych, badanych laboratoryjnie, a skaner wykonuje 100-200 pomiarów na jednym hektarze. W efekcie uzyskujemy precyzyjną mapę, którą możemy dalej wykorzystać w sposób praktyczny, np. ustalając dawkowanie nawozów.

Czy rolnik może w jakiś sposób wpłynąć na pojemność wymiany kationów na swoich glebach?

Żyzność gleby kształtuje się przez tysiące lat i jej polepszenie za pomocą doraźnych środków nie będzie proste. Pojemność wymiany kationów ma oczywiście związek z odczynem gleby – bez skontrolowanego pH nie mamy podstaw do pracy nad PWK gleby. Ten parametr jest też związany z zawartością węgla organicznego (próchnicy) w glebie. W pewnym choć zakresie możemy poprawic zawartość próchnicy, np. poprzez nawożenie organiczne czy ograniczenie intensywnej uprawy roli, jednak nasze działania powinny skupiać się nie tyle na zmianie pojemności wymiany kationów, lecz na dostosowaniu do niej agrotechniki.

Jak zatem postępować, jeżeli mamy do czynienia z niską PWK na danym polu?

Wskazane jest wówczas podzielenie całkowitej dawki podstawowych nawozów mineralnych na kilka mniejszych dawek. Badania zasobności gleby w składniki pokarmowe i oszacowane potrzeby roślin mogą wskazywać na konieczność zastosowania większych dawek nawozów, ale podawanie ich w standardowy sposób może nie poskutkować, bo gleba o niskim CEC „nie przyjmie” dużych ilości składników pokarmowych jednorazowo. Ważny jest dobór odpowiedniej odmiany, której wymagania pasują do warunków i możliwości danego stanowiska. Według wzorców amerykańskich możemy na słabszych glebach modyfikować obsadę roślin. Można to opisać na przykładzie kukurydzy – niska PWK wiąże się zwykle z niską zawartością próchnicy, co z kolei zwiększa ryzyko, że na tym stanowisku może brakować wody, wówczas rośliny wykształcą mniej kolb. Jeżeli w takich miejscach będziemy zmniejszać obsadę, to rośliny, mimo że będzie ich mniej, skompensują to większymi, lepiej rozwiniętymi kolbami, bo nie będą wzajemnie konkurować o ograniczone zasoby wody.

Jakie badania warto wykonać wraz z analizą PWK, by uzyskać pełny obraz żyzności gleby?

Warto jednocześnie sprawdzić granulometrię gleby, co da nam dokładną informację o jej klasie, określić ukształtowanie terenu oraz zbadać zawartość węgla organicznego. Pojedyncze wyniki badań mogą niewiele nam powiedzieć, ale istnieją rozwiązania, które pozwalają przekształcać „surowe” mapy w użytkowe mapy dla rolników, np. zmiennej ilości wysiewu nasion czy zmiennego dawkowania nawozów. Ciekawym rozwiązaniem, zwłaszcza w ostatnim czasie, jest opracowanie tzw. mapy kredytu azotowego, która określa, ile zawartego w glebie azotu powinno wejść w bilans tego składnika na danym polu. Jeżeli na podstawie badań stwierdzimy wysoką zawartość węgla organicznego, wysokie CEC i mamy do czynienia z płaskim terenem, wówczas większa ilość azotu pozostaje w glebie do wykorzystania przez rośliny uprawne, co pozwala na oszczędności w zakupie drogich nawozów.

Czy rolnicy są zainteresowani tak zaawansowanymi analizami swoich gleb?

Zainteresowanie rolników rośnie, bo coraz częściej traktują oni glebę jako swój majątek i dziedzictwo i chętnie dowiadują się o niej więcej. Oczywiście, rolnicy po wielu latach pracy na swoich polach wiele rzeczy oceniają intuicyjnie, na podstawie swoich obserwacji, potrzebują jednak przełożenia tej wiedzy na konkretne dane i liczby, ich digitalizacji i cyfryzacji, co znajduje swoje odzwierciedlenie już w rozsiewaczu nawozów czy siewniku.