Między województwami jest duże regionalne zróżnicowanie odczynu gleb i zużycia nawozów mineralnych NPK i CaO. Ma to bezpośredni wpływ na uzyskiwane plony zbóż. W województwach podkarpackim, podlaskim i mazowieckim udział gleb o największych potrzebach wapnowania dochodzi do 70 proc., a zużycie wapna nawozowego i NPK są najniższe w kraju i zboża plonują też najgorzej. 

Przyczyny zakwaszenia

W roztworze glebowym i kompleksie sorpcyjnym najważniejszą rolę odgrywa jon wodoru, który z natury jest kwaśny i przede wszystkim zakwasza glebę. Im więcej go w roztworze glebowym i kompleksie sorpcyjnym, tym gleba kwaśniejsza. Kwasowość gleby, czyli jej odczyn, mierzona jest współczynnikiem pH, który waha się od 4 do 8,5. Źródłami kationów wodoru są naturalne źródła zakwaszenia gleb: mineralizacja materii organicznej gleby, oddychanie korzeni roślin, utlenianie azotu amonowego gleby, wietrzenie gleby, pobieranie kationów (Ca++, Mg+, K+) przez rośliny oraz nawozy azotowe (amonowe i amidowe), kwaśne deszcze.

W glebach uprawnych głównym bezpośrednim źródłem kationów wodoru jestdwutlenek węgla, który rozpuszczając się w wodzie, tworzy kwas węglowy. Kolejne, ważne źródło jonów wodoru to utlenianie azotu amonowego zawartego w glebie, wprowadzanego w nawozach organicznych i resztkach pożniwnych, a także w mineralnych nawozach azotowych. Część azotu amonowego w procesie nitryfikacji przekształcane jest w formę azotanową i uwalniane są wolne jony wodorowe.

Dwutlenek węgla w glebach powstaje z rozkładu materii organicznej i w procesie oddychania korzeni. W intensywnym rolnictwie jego produkcja jest znaczna, co prowadzi do wzrostu zakwaszania gleb. Rolnik, stosując nawozy azotowe (saletrę amonową, mocznik, siarczan amonu), wzmaga intensywność zakwaszania gleb, bo kilogram azotu z nawozu mineralnego wywołuje zakwaszenie równoważone przez 2 kg CaO. Kolejnym źródłem zakwaszania gleb są jony wodorowe uwalniane podczas wietrzenia w glebach związków żelaza, manganu i siarki. To istotny czynnik, ponieważ 90 proc. gleb w Polsce wytworzonych jest na kwaśnych skałach. Na nich następuje intensywne wymywanie zasadowych składników pokarmowych – wapnia i magnezu. Pierwiastki te wywożone są również z pól z plonami, co przyczynia się do wzrostu zakwaszenia gleb.

Ocenia się, że straty wapna z gleby w wyniku stosowania nawozów mineralnych, jego wymywania i wywożenia z plonami, w zależności od pogody i odległości od ośrodków przemysłowych emitujących gazy powodujące kwaśne deszcze, każdego roku wynoszą 140–350 kg/ha CaO. W gospodarstwach prowadzących intensywną produkcję roślinną i uzyskujących wysokie plony zbóż, rzepaku i innych roślin, w których stosuje się nawożenie azotem na poziomie 170 kg N/ha, do zmniejszenia jego zakwaszającego działania potrzeba 340 kg CaO. Równie podobną wielkość CaO można oszacować dla zniwelowania zakwaszającego działania dwutlenku węgla pochodzącego z oddychania korzeni.

Skutki zakwaszania

Odczyn gleby decyduje o jej życiu biologicznym i przyswajalności składników pokarmowych, zarówno makro-, jak i mikroelementów. Na glebach bardzo silnie zakwaszonych (o pH 4) azot, fosfor, potas, wapń, magnez są bardzo słabo dostępne dla roślin. Przyswajalność ich zwiększa się w miarę wzrostu pH. Optimum dostępności azotu, fosforu i potasu dla korzeni zaczyna się dopiero przy pH powyżej 6. Przy niskim pH najmniej spośród makroelementów dostępny dla roślin jest magnez. To tłumaczy bezwzględną konieczność nawożenia wapnem i magnezem gleb zakwaszonych i jednocześnie ubogich w magnez.

Część ważnych dla roślin mikroelementów: żelazo, miedź, cynk, mangan, kobalt jest bardziej dostępna na glebach zakwaszonych. Z kolei molibden najlepiej dostępny okazuje się na glebach zasadowych, a bor na glebach lekko kwaśnych i obojętnych.

Na glebach kwaśnych w roztworze glebowym uruchamia się wolny glin i występuje też nadmierna koncentracja manganu – pierwiastków, które zakłócają i hamują wzrost korzeni u niektórych roślin. Na nadmiar glinu bardzo wrażliwe są jęczmień i lucerna, wrażliwy jest rzepak, a żyto, łubin żółty, groch polny, seradela są bardzo tolerancyjne. Z kolei na nadmiar manganu bardzo wrażliwą obok lucerny i jęczmienia okazuje się kukurydza cukrowa, dużą wrażliwość wykazuje (obok rzepaku) koniczyna biała, a tolerancyjne są trawy pastewne i słonecznik.

Na glebach kwaśnych fosfor wprowadzany w nawozach mineralnych wiąże się z glinem i żelazem w formy niedostępne dla roślin, ulegając tzw. uwstecznieniu. Fosfor ulega uwstecznianiu również na glebach zasadowych o pH powyżej 7,5, na których łączy się z wapnem.

Niski odczyn gleby hamuje procesy utleniania azotu amonowego (NH4+) do azotanowego (NO3-), a jednocześnie słabo rozwinięty system korzeniowy roślin nie jest w stanie skutecznie pobierać jonów azotanowych z gleby. W rezultacie wzrasta wymycie azotu azotanowego poza zasięg systemu korzeniowego i następuje skażenie wód gruntowych.

Nadmiar kwaśnych kationów w glebie zmniejsza aktywność mikroorganizmów rozkładających słomę, resztki pożniwne, obornik i inne nawozy organiczne. W glebach zakwaszonych słabo rozwijają się mikroorganizmy utleniające azot amonowy do azotanowego, co powoduje gorsze zaopatrzenie roślin w ten składnik pokarmowy i w rezultacie ich wolniejszy wzrost. Nie mają także warunków do życia bakterie wiążące wolny azot z powietrza (azotobacter) i większość bakterii brodawkowych współżyjących z roślinami motylkowymi.

Korzyści z wapnowania

Podstawowym celem wapnowania jest poprawienie żyzności gleb kwaśnych. Wapń wpływa na:

  • lepszy dostęp dla roślin składników pokarmowych z gleby i wnoszonych w nawozach organicznych i mineralnych, zwłaszcza magnezu i fosforu,
  • obniżenie kwasowości, dzięki czemu można nadać glebie odpowiedni odczyn, dostosowany do wymagań różnych gatunków roślin,
  • zmniejszenie toksycznego działania glinu i manganu na system korzeniowy u części roślin,
  • pobudzenie rozwoju korzystnej mikroflory glebowej, która rozkłada materię organiczną w glebie i udostępnia składniki pokarmowe dla roślin,
  • poprawę właściwości fizycznych warstwy ornej – wapno, wchodząc w reakcje z cząsteczkami próchnicy, przyczynia się do tworzenia struktury gruzełkowatej, dzięki czemu gleby stają się bardziej przewiewne, łatwiejsze do uprawy,
  • osłabienie procesów denitryfikacji i w rezultacie ograniczenie strat azotu w glebie w glebach strukturalnych,
  • regulację pobierania potasu przez rośliny z gleby – na glebach kwaśnych potas pobierany jest w nadmiarze przez rośliny pastewne, co pogarsza jakość paszy.

Wapnowanie ma korzystny wpływ na życie i rozwój dżdżownic, nicieni, skąposzczetów, roztoczy i innych przedstawicieli fauny glebowej i bakterii rozkładających w glebie materię organiczną, pochodzącą z przyorywanej słomy, resztek pożniwnych, masy organicznej z międzyplonów ścierniskowych, obornika i innych nawozów organicznych. Ich działalność umożliwia włączenie składników pokarmowych do cyklu obiegu materii w ekosystemie.

Wapnowanie przyczynia się do lepszego wykorzystania przez rośliny nawożenia mineralnego. Stwierdzono to m.in. podczas 14-letnich doświadczeń prowadzonych przez autora.

Ocena odczynu

Każdy rolnik powinien się starać doprowadzić gleby do optymalnego odczynu. Określa się go na podstawie analiz chemicznych próbek gleby, które wykonują stacje chemiczno-rolnicze lub inne wyspecjalizowane laboratoria. W próbkach, obok pH, oznaczana jest zawartość P2O5, K2O i MgO. Na podstawie uzyskanych wyników podawane są nie tylko dawki wapna, ale także fosforu, potasu i magnezu.

Po wejściu Polski do Unii obowiązuje Kodeks Dobrej Praktyki Rolniczej, który obliguje rolników do analiz gleb co 4–6 lat. Pobranie próbek gleby do analiz można zlecić wyspecjalizowanej firmie lub zrobić to samemu. Pobrana próbka gleby powinna dobrze odzwierciedlać skład chemiczny na danym polu. Przyjmuje się, że na dużych polach jedną próbkę pobiera się z powierzchni do 4 ha. Na jedną próbę powinno się pobrać laską glebową 20–50 próbek cząstkowych. Z wymieszanych próbek cząstkowych wydziela się uśrednioną próbkę o wadze 0,5 kg, którą przekazuje się do laboratorium. Próbki pobiera się z warstwy ornej, z głębokości 0–20 cm, najlepiej po zbiorze danej rośliny, przed wysiewem nawozów mineralnych.

Zasady ustalania dawek

Za optymalną dawkę wapna uznaje się taką, która umożliwia doprowadzenie pH gleby do dolnej granicy jego optymalnego przedziału. Wielkość dawki wapna zależy od pH i kategorii agronomicznej (zwięzłości) gleby. Zalecane dawki wapna dołączane są do wyników analizy chemicznej gleby lub można je określić na podstawie danych w tablicach. Po otrzymaniu wyników z laboratorium uzyskaną wartość pH dla danej próbki należy podporządkować odpowiedniemu przedziałowi potrzeb wapnowania, któremu odpowiada zalecana dawka wapna. Przykład: próbkę gleby pobrano z gleby średniej i pH wyniosło 5,4, czyli mieści się w przedziale „wapnowanie konieczne”, a zatem zgodnie z zaleceniem na pole należy wysiać 2,5 t/ha CaO.

Ponad połowa gleb w naszym kraju wykazuje niedobór magnezu. Nawozy wapniowo--magnezowe są głównym i najtańszym źródłem magnezu. W związku z tym nawożenie magnezem ściśle wiąże się z wapnowaniem. Magnez jest pierwiastkiem bardzo ruchliwym w glebie i z tego powodu nie można nawozić nim na zapas. Dawki magnezu (MgO) zależą od kategorii agronomicznej gleby i zawartości MgO i oblicza się je według tych samych zasad co dawki CaO. 

Nawożenie magnezem w nawozach wapniowo-magnezowych wymaga indywidualnego podejścia w zależności od stopnia zakwaszenia i zwięzłości gleby. Na glebach kwaśnych i o bardzo niskiej zawartości magnezu połowę naliczonej dawki CaO trzeba zastosować w postaci wapna zwykłego, a połowę w formie wapna magnezowego w stosunku Ca:Mg jak 3–2:1. Jeżeli dysponuje się nawozami o większym stosunku Ca:Mg, wówczas wyliczoną dawkę CaO stosuje się w całości w postaci wapna magnezowego.
Na glebach kwaśnych i o niskiej zawartości przyswajalnego magnezu 2/3 naliczonej dawki CaO należy zastosować w postaci wapna zwykłego, a 1/3 w postaci wapna magnezowego.

Na glebach, na których wapnowanie jest wskazane lub ograniczone, a wykazują one bardzo niską lub niską zawartość magnezu, zaleca się bezwapniowe nawozy magnezowe (np. kizeryt, siarczan magnezu).

Nawozy wapniowe

Wyróżnia się dwa rodzaje nawozów:

  • nawozy wapniowe, które dzieli się na: węglanowe – zawierające wapń w węglanie wapna (CaCO3), i na wapno tlenkowe (CaO),
  • nawozy wapniowo-magnezowe: węglanowe (CaCO3 + MgCO3) i tlenkowe (CaO + MgO).

Nawozy wapniowe z przerobu skał wapiennych zawierają 40–80 proc. CaO, a pochodzące z pozysku, jako odpady 20–35 proc. CaO. Nawozy wapniowo-magnezowe tlenkowe, np. Oxyfertil MG 75/25, zawierają 75 proc. CaO + MgO, w tym MgO min. 25 proc. Z kolei nawozy wapniowo-magnezowe węglanowe (mielone dolomity) zawierają 40–50 proc. CaO + MgO, w tym 8–15 proc. MgO. Przy wyborze formy nawozu wapniowego i ustalaniu warunków jego stosowania należy wziąć pod uwagę rodzaj gleby podlegającej wapnowaniu.

Wapno tlenkowe (CaO) lub tlenkowo-magnezowe (CaO+MgO) działa szybko – „agresywnie” – i dlatego musi być stosowane z rozwagą. Nadaje się głównie na gleby cięższe i średnie, których odczyn zmienia się powoli. Dawka wapna w formie tlenkowej (CaO) powyżej 2 t/ha na glebach lekkich, 3 t/ha – na średnich i 4 t/ha – na glebach ciężkich jest za wysoka i może prowadzić do przewapnowania. Gdy zalecana dawka wapna na podstawie analizy chemicznej gleby przekracza podane wartości, należy podzielić ją na dwie części – wysiać część, po upływie roku od wapnowania zbadać ponownie odczyn i o ile okaże się to potrzebne, zastosować pozostałą część przewidzianej dawki CaO. Natomiast na glebach lekkich należy stosować wapno węglanowe, najlepiej magnezowe, w ilości 1–1,5 t/ha w cyklu 3–4-letnim.

Nawozy wapniowe, zwłaszcza węglanowe, działają najlepiej w drugim roku po wysiewie. Dlatego też pod takie rośliny, jak: burak cukrowy, rzepak ozimy, bobik, groch, lucernę, koniczynę – wymagające wapnowania i jednocześnie dające największe zwyżki plonów w wyniku jego zastosowania – wapno należy wysiać pod przedplon, którym przeważnie jest pszenica lub jęczmień. Przy braku wapnowania pod przedplon dla tych roślin pole wapnuje się po zbiorze przedplonu – na ścierń, pod podorywkę. Wapnować należy również bezpośrednio pod pszenicę, jęczmień i kukurydzę, o ile na to wskażą wyniki badań odczynu.

W gospodarstwach prowadzących intensywną uprawę roślin i uzyskujących wysokie plony, gospodarujących na glebach o uregulowanym odczynie, na których potrzeby wapnowania są ograniczone, zaleca się wysiew co dwa lata niedużych dawek wapna, 0,5–1 tCaO/ha. Wapno to konieczne jest do bieżącego niwelowania jonów wodorowych, które tworzą się w wyniku stosowania wysokich dawek nawozów azotowych, oddychania korzeni i rozkładu materii organicznej w glebie. Nie zaleca się wapnować pola przeznaczonego pod uprawę ziemniaków, owsa, lnu i łubinu żółtego.

Wapno nawozowe, aby mogło efektywnie działać, powinno być wymieszane dokładnie z całą warstwą orną gleby. Najlepszą porą wapnowania jest okres pożniwny, kiedy wapno można wysiać na ścierń i wymieszać z glebą w trakcie wykonywania uprawek pożniwnych. Pola można wapnować także pod orkę przedzimową, pod warunkiem jednak, że nie stosuje się obornika, gnojowicy i nawozów fosforowych. Niestety, czasami z różnych względów nie można tego zabiegu przeprowadzić latem i wczesną jesienią. Wówczas można to zrobić na przedwiośniu, na glebę powierzchniowo zamarzniętą, niepodtopioną lub wczesną wiosną na pola obsiane międzyplonami ścierniskowymi uprawianymi w ramach programów rolnośrodowiskowych. Wapno może być wysiewane wówczas pod kukurydzę, zboża jare i w mniejszych dawkach pod buraki.

Pola należy wapnować podczas słonecznej pogody na suchą glebę. To ważne przy wysiewie wapna tlenkowego, które jest bardzo higroskopijne i w zetknięciu się z wilgocią, np. kroplami rosy, ulega zlasowaniu i zbryla się w grudki. Wapno tlenkowe po wysianiu powinno natychmiast zostać dokładnie wymieszane z glebą. Z kolei wapno węglanowe rozsiane na mokrą ziemię musi pozostać dłuższy czas bez przykrycia, gdyż jakikolwiek zabieg uprawowy w tych warunkach grozi zniszczeniem struktury gleby.

Nie wolno wysiewać wapna na świeżo wywieziony obornik lub gnojowicę. Nie należy również łącznie stosować wapna palonego, dolomitowego z siarczanem amonu i superfosfatem. Zastosowane razem z siarczanem amonu spowodują reakcję chemiczną, w której wyniku powstanie amoniak i wyparuje w powietrze. Połączone z superfosfatem powodują uwstecznienie fosforu, który staje się niedostępny dla roślin.

Autor jest doradcą rolnym

Źródło: "Farmer" 12/2008