Wpływ odczynu na zdrowotność gleby

Czy gleba może być toksyczna? Niestety tak. Na glebach zakwaszonych przy pH poniżej 5,5, często pojawia się problem aktywnego glinu oraz wyższej aktywności metali ciężkich. Oba te czynniki bezpośrednio przyczyniają się do obniżenia plonu. 

Odczyn gleby silnie wpływa na warunki wzrostu i rozwoju roślin. Zarówno gleby kwaśne, jak i alkaliczne oddziałują na pobieranie składników pokarmowych przez system korzeniowy. Przykładowo uprawie buraków cukrowych jednym z dużych ograniczników plonowania jest toksyczność aktywnego glinu, który ogranicza rozwój systemu korzeniowego. Efekt? Rośliny nie są w stanie pobrać odpowiedniej ilości składników pokarmowych (mimo optymalnego nawożenia), następnie nie są w stanie wytworzyć dostatecznej biomasy liści, a to skutkuje obniżonym plonem.

Toksyczność glinu w uprawie roślin

Najwyższa aktywność glinu występuje, gdy gleba jest silnie zakwaszona (pH 4,0-4,5). Glin ogranicza rozwój wierzchołków korzeni oraz rozrost korzeni bocznych, powoduje karłowacenie korzeni, ograniczając pobór wody oraz składników z roztworu glebowego. Występowanie toksycznego Al3+ w glebach jest wynikiem rozpuszczającego działania kwasów. Bardzo często występowanie ruchomego glinu skorelowane jest z obecnością metali ciężkich, wyższym stężeniem jonów wodorowych oraz zmniejszoną ilością dostępnego wapnia, magnezu oraz fosforu. 

Najbardziej wrażliwe na obecność ruchomego glinu są lucerna, koniczyna, buraki cukrowe, marchew, pszenica, len i jęczmień. Szkodliwe działanie ruchomego glinu na koniczynę zaczyna się przy koncentracji 3-4 mg tego jonu na 100 g gleby. W środowisku silnie alkalicznym pH > 9 w glebie występują anionowe formy glinu, mające działanie toksyczne np. dla pszenicy. 

Objawy toksyczności glinu

Identyfikacja objawów toksyczności glinu na roślinie jest bardzo trudna. Najbardziej podatne są najmłodsze części roślin. Bardzo często pochodną toksyczności glinu są objawy deficytu fosforu na liściach, ponieważ glin jest bardzo szybko pobierany przez korzenie (<1 h), ale w niewielkim stopniu przemieszczany do części nadziemnych z powodu wytrącenia się fosforanów glinu w korzeniach, które blokują odżywianie fosforowe. 

Toksyczność glinu może objawiać się deficytem wapnia w roślinie. Można zaobserwować wówczas zwijanie się lub rolowanie młodych liści, zamieranie wierzchołków wzrostu czy więdnięcie ogonków liściowych. Systematyczne stosowanie nawozów mineralnych powoduje nasilenie zakwaszenia gleby. W efekcie możemy spodziewać się wzrostu aktywności jonów glinowych w kolejności: siarczan amonu > saletra amonowa > mocznik > saletra wapniowa.

Jak przeciwdziałać toksyczności glinu?

Wśród czynników ograniczających toksyczność najskuteczniejsza jest zmiana odczynu gleby. Wzrost pH gleby o 1 jednostkę zmniejsza toksyczność 1000-krotnie. Zmiana odczynu z kwaśnego na obojętny zwiększa żyzność gleby, tym samym zwiększa plon uprawianych roślin. Przykładowo dla pszenicy przyrost plonu może wynieść nawet 70-170%.  

Łagodzące działanie względem glinu mają kwasy organiczne (kwas cytrynowy, kwas jabłkowy, kwas szczawiowy oraz kwas mlekowy) powstające w wyniku przemian mikrobiologicznych. Szczególne znaczenie ma tu stosowanie obornika, z którego mikroorganizmy wytwarzają wspomniane kwasy. 

Na toksyczność glinu ma wpływ również zagospodarowanie resztek pożniwnych. Rozkład biomasy organicznej w trakcie pierwszych 1-2 miesięcy powoduje wzrost pH gleby. W zależności od rodzaju resztek oraz ich ilości, przy dawce ok. 20 t/ha przyrost pH wynosi przeciętnie 0,2-0,6 jednostki. Przy dawce 50 t/ha przyrost pH wynosi przeciętnie 0,8-1,5 jednostki. Na dalszym etapie rozkładu, pH gleby powraca do wartości początkowej. 

Biorąc pod uwagę kolejne warstwy gleby, problem toksyczności glinu występuje najczęściej w wierzchniej warstwie: 0-30 cm. Gleba lekka płowa (charakterystyczna dla większości gleb w Polsce) silnie zakwaszona (pH < 4,5), nawożona mineralnie może zawierać w warstwie ornej nawet 12 mg glinu na kg. Zmiana odczynu do poziomu 6,3 powoduje kilkunastokrotny spadek ilości ruchomego glinu (0,3 mg glinu na kg). Okazuje się że na glebach zakwaszonych efekt toksyczności glinu zwiększa się przy nawożeniu wyłącznie azotowo-potasowym (17,5 mg Al na kg). Z jednej strony wzrasta zakwaszenie na skutek działania azotu i potasu, a z drugiej deficyt fosforu sprawia, że mechanizm wytrącania glinu za pomocą fosforu nie działa.

Metale ciężkie w uprawie roślin

Największą zdolność gromadzenia metali ciężkich mają: sałata, kapusta, buraki, marchew, szpinak, pietruszka i ziemniaki. Zdecydowanie mniej metali zatrzymują pomidory, ogórki, warzywa strączkowe i dyniowate, a także owoce. Zanieczyszczone mogą być też ziarna zbóż, a w konsekwencji mąka i przetwory zbożowe. 

Na glebach z dominującym udziałem zbóż w zmianowaniu występuje wyższa mobilność metali ciężkich w porównaniu ze zmianowaniami, w których nie uprawia się roślin zbożowych.

Na rozpuszczalność metali ciężkich w rozworze glebowym (a co za tym idzie ich akumulację) największy wpływ mają: 

• • odczyn gleby 
  • zawartość i rodzaj materii organicznej 
  • pojemność kompleksu sorpcyjnego. 

Ilość substancji organicznej ma wpływ na wiązanie metali ciężkich. Najskuteczniej wiązana jest rtęć, a dalej miedź, nikiel, cynk, mangan i kadm.

Metale ciężkie gromadzą się w największych ilościach w warstwie ornej i ich zawartość zmniejsza się wraz z głębokością gleby. Najbardziej ruchliwy w profilu jest kadm. Nieco mniej miedź i cynk tworzące połączenia z materią organiczną. Ołów jest najmniej ruchliwy. Ołów w środowisku lekko kwaśnym (pH > 6) jest skutecznie wytrącany przez węglany (pochodzące z gleby lub wapnowania) oraz fosforany (pochodzące z nawozów). Badania polowe na glebie lekkiej wykazują, że ilość dostępnych metali ciężkich na głębokości 0-75 cm, w warunkach silnego zakwaszenia (pH 4,4), jest zdecydowanie większa w porównaniu do gleby lekko zakwaszonej (pH 6,2).

O biodostępności metali ciężkich w glebie decyduje również nawożenie mineralne i organiczne, same nawozy mineralne zawierają pewne ilości metali ciężkich zasilających pulę dostępnych form tych pierwiastków.

Mangan, żelazo i zanieczyszczone nawozy

W przypadku ołowiu antagonistyczny wpływ na pobieranie mają takie pierwiastki, jak: Ca, S i P, powodując wytrącanie go w formach słabo rozpuszczalnych. W specyficznych warunkach, np. w glebie słabo napowietrzonej przy pH około 6,0 lub w glebie dobrze zdrenowanej przy pH < 5,5, zwiększa się mobilność manganu i jest on łatwo dostępny dla roślin. Optymalny stosunek przyswajalnego żelaza do manganu w glebie przyjmuje się 1,5-2,5:1. Odczyn gleby ma bardzo duże znaczenie na relację ilościową obu tych form. Okazuje się, że wraz ze zmianą odczynu gleby z silnie kwaśnego do obojętnego ilość manganu zmniejsza się szybciej niż żelaza, w związku z tym można spotkać się z dysproporcją tych składników w glebie nawet do wartości 4:1. Z drugiej strony zarówno mangan i żelazo podlegają mniejszym zmianom względem zmiany odczynu, jeżeli do gleby dodamy obornik. 

O biodostępności metali ciężkich w glebie decyduje również nawożenie mineralne i organiczne, same nawozy mineralne zawierają pewne ilości metali ciężkich zasilających pulę dostępnych form tych pierwiastków. Nawozy mineralne najbardziej zanieczyszczone metalami ciężkimi występują w kolejności: fosforowe > potasowe > azotowe. 

Jeśli chcesz dowiedzieć się czym dokładnie jest odczyn gleby zachęcam do obejrzenia krótkiego filmu: