KTÓRE SKŁADNIKI UCIEKAJĄ?

Tytuł dzisiejszego wpisu brzmi trochę infantylnie. Celowo – po to, by zwrócić uwagę, ale nie tylko. Podjęty temat to efekt wątpliwości pojawiających się w ostatnich tygodniach, a problem wcale nie jest błahy. Nie wykluczone, że przyczyną pytań o uciekanie składników (pisownia dosłowna) były większe niż zwykle opady.

Zbyt dużo, też niedobrze

Ktoś kto „z boku” obserwowałby toczące się tego lata dyskusje na temat strat składników mineralnych mógłby dojść do wniosku, że w rolnictwie ciągle wyszukiwane są jakieś problemy związane z pogodą. O tym, że niedobór opadów ogranicza pobieranie składników nie trzeba chyba nikogo przekonywać. W tym roku, w wielu regionach kraju narzekano jednak na nadmiar opadów. Zainteresowanych po szczegóły odsyłam do danych IMiGW. Opracowania pod kątem rolniczym znajdują się z kolei na stronach IUNG. Poniżej zamieszczono dane i fragment komentarza dotyczącego monitoringu dla ostatniego okresu, kończącego się 20 września (ryc. 1).

Rycina 1. Klimatyczny bilans wodny za okres 21.07. – 20.09.2017 (źródło: http://www.susza.iung.pulawy.pl/komentarz/13/)

Obfite opady najpierw utrudniały żniwa, potem przygotowanie pola i siew, ostatecznie wschody ozimin (tak jak na zdjęciu głównym w tytule wpisu). W takiej sytuacji – częściej niż kiedykolwiek – pojawiło się przynajmniej kilka pytań:

1. Czy rzeczywiście ilość opadów może powodować duże straty składników i zmniejszenie efektywności nawożenia?
2. A jeśli tak, to czy dotyczy wszystkich pierwiastków?
3. Czy w każdej glebie mobilność składników jest taka sama?
4. Jak można to zmienić?
5. Czy w warunkach dużej wilgotności wszystkie nawozy zachowują się jednakowo?

O ładunkach

Rozpocznijmy od podstawowego stwierdzenia, które formułuję zwykle na pierwszym wykładzie dotyczącym nawożenia:

Rośliny uprawne pobierają składniki mineralne z roztworu glebowego (wody glebowej), w formie kationu (jon z ładunkiem dodatnim) lub anionu (jon z ładunkiem ujemnym).

W praktyce oznacza to, że aby roślina mogła skorzystać na przykład z siarczanu magnezu, najpierw związek ten musi się ulec rozpadowi na jony czyli dysocjacji. W naszym przykładzie będą to jony Mg²⁺ i SO₄²⁺. Szybkość tego procesu zależy z jednej strony od wilgotności gleby, z drugiej od natury chemicznej (rozpuszczalności) samego związku chemicznego zawartego w nawozie. Teraz musimy sobie przypomnieć, że gleba jest układem trójfazowym, składającym się z fazy stałej, ciekłej i gazowej. Chwilę wcześniej napisałem, że korzenie roślin akumulują jony pochodzące z roztworu glebowego czyli z fazy ciekłej. Nie jest to jednak jedyne miejsce w glebie, gdzie „przechowywane” są składniki. Jony mogą być wiązane (przyciągane) przez naładowane cząstki glebowe. Nie wchodząc w szczegóły zapamiętajmy, że w polskich glebach dominują ładunki ujemne, a to znaczy, że przyciągane do ich powierzchni są jony z ładunkiem dodatnim (+) czyli kationy, choć możliwe jest także wiązanie anionów. Miejsca, do których przyłączane są jony umownie nazywane są kompleksem sorpcyjnym. Jeśli silniej wiązane są kationy, to wyraźnie większe jest prawdopodobieństwo przemieszczenia się do głębszych warstw gleby anionów (-). Oczywistym jest, że proces wymywania wszystkich jonów jest zależny od ilości opadów. Stąd tak duże obawy o straty składników w okresie nasilenia opadów deszczu.

Najważniejszymi kationami pobieranymi przez rośliny uprawne są: NH₄⁺ (azot – jon amonowy), K⁺(potas), Ca²⁺(wapń), Mg²⁺(magnez), Zn²⁺(cynk), Cu²⁺(miedź), Mn²⁺(mangan), Fe²⁺/Fe³⁺. Głównymi anionami dla roślin uprawnych są: NO₃ (azot – azotany), SO₄^2- (siarka – siarczany), H₂PO₄^– (fosfor – fosforany), Cl^– (chlor – chlorki), MoO₄^2-(molibden – molibdeniany) i B(OH)₄ (bor – borany, w przypadku boru ciągle dyskutowana jest kwestia formy pobierania). W tym miejscu jedna bardzo ważna uwaga. Aniony fosforanowe H₂PO₄^– bardzo słabo przemieszczają się w glebie, co jest wyjątkiem. Dlatego w przypadku fosforu nie należy obawiać się dużych strat w głąb profilu glebowego. Problemy z fosforem związane są natomiast z uwstecznianiem, ale to zupełnie inne zagadnienie.

Straty zależą od właściwości gleby

Nie trudno dojść do wniosku, że im więcej w glebie wolnych ładunków – nazwijmy je magazynem gleby – tym mniejsza możliwość „ucieczki” jonów. Magazyn gleby stanowią:

1. minerały ilaste (najdrobniejsze cząstki glebowe);
2. próchnica glebowa (kwasy próchniczne, które w porównaniu z minerałami ilastymi mają bardzo dużą zdolność do wiązania jonów czyli pojemność sorpcyjną);
3. hydroksytlenki glinu, żelaza i manganu (pod względem ilościowym bez znaczenia)

Zawartość minerałów ilastych w danej glebie jest stała. Rolnik nie ma wpływu na tę cechę gleby – albo ma glebę piaszczystą (z małą zawartością minerałów ilastych), albo gliniastą (zasobniejszą w najdrobniejszą frakcję).

O próchnicy glebowej była już kiedyś mowa. Przypomnę tylko, że wprawdzie zawartość materii organicznej w glebie jest względnie stała, lecz w tym przypadku możliwa jest pewna modyfikacja ze strony rolnika. Substratem do powstania kwasów próchnicznych są nawozy naturalne, zwłaszcza obornik oraz nawozy organiczne (słoma, kompost, nawozy zielone). Moje przesłanie jest następujące: więcej próchnicy to większa pojemność wodna gleby, lecz także większy magazyn składników mineralnych, a to oznacza mniejsze straty jonów. W tym momencie aż prosi się by przypomnieć o tym, że po zbiorze plonu głównego słoma (o ile to tylko możliwe) powinna pozostać na polu.

W naszych rozważaniach kolejny raz zwróćmy uwagę na odczyn gleby. Na wykładzie na temat gospodarki składnikami mineralnymi, co roku tłumaczę studentom dlaczego trzeba odkwaszać gleby. Używam różnych argumentów, ale dość dobrze trafia do wyobraźni studenta informacja o tym, że gdy gleba jest kwaśna to nie tylko sama roślina, ale także magazyn gleby źle funkcjonuje. Dlaczego? Jeśli większość miejsc w tym magazynie zajmują kationy aktywne w środowisku kwaśnym (H⁺ i Al³⁺), to nie ma już miejsca na składniki ważne dla roślin. Skoro nie ma miejsca w kompleksie sorpcyjnym, a system korzeniowy jest upośledzony, pierwiastki te przemieszczą się poza zasięg korzeni. Efekt: w takim roku jak bieżący znaczna część nakładów poniesionych na kupno nawozu zasili wody gruntowe. Będziemy mieli więc do czynienia nie tylko z gorszym efektem ekonomicznym, ale także z zagrożeniami środowiskowymi. Podsumowując ten wątek zapamiętajmy, że oprócz obfitych opadów deszczu straty składników mogą być generowane też przez zaniedbania związane z odczynem gleby.

Uważny czytelnik zada pewnie jeszcze jedno pytanie: czy straty składników są bezpowrotne? Odpowiadając – na wstępie wyjaśniam, że to zależy od gleby. W dobrych glebach gliniastych lub z gliną w podglebiu możliwe jest przemieszczanie wody wbrew grawitacji czyli z dołu ku górze, nawet o kilkadziesiąt centymetrów (tak, tak). Fachowo nazywa się to podsiąk kapilarny. Podkreślam jednak bardzo dobitnie, że skuteczny zasięg tego zjawiska jest różny w zależności od rodzaju gleby (tab. 1). Jeśli mamy świadomość, że z wodą przemieszcza się większość jonów, które dalej wędrują do wnętrza korzenia z tak zwany prądem transpiracyjnym, to optymistycznie możemy założyć odzyskanie przynajmniej części przemieszczonych składników. Pewnych ograniczeń w tym zakresie należy się jednak spodziewać w przypadku fosforu i potasu, które migrują do korzeni na drodze dyfuzji.

Tabela 1. Orientacyjne wartości podsiąku kapilarnego (opracowano na podstawie Mocek 2014)

O czym należy pamiętać

Poniżej zamieszczam kilka uwag związanych z gospodarką składnikami mineralnymi, będących jednocześnie podsumowaniem zagadnień omówionych powyżej:

1. Bardziej podatne na wymywanie są aniony czyli: azot azotanowy (dominująca forma azotu w glebie), siarka (siarczany), chlor i bor;
2. Fosfor mimo że występuje w glebie w formie anionu, bardzo słabo migruje w profilu glebowym, co jest wyjątkiem. Fosforany mogą być tracone na drodze spływu po powierzchni pola, stąd zalecenie mieszania nawozów fosforowych z glebą. W środowisku kwaśnym i zasadowym fosfor jest jednak bardzo podatny na uwstecznianie czyli przechodzenie w formy trudnorozpuszczalne w roztworze glebowym;
3. Kationy (azot amonowy, potas, wapń, magnez, cynk, miedź i in.) są dobrze wiązane w glebowym kompleksie sorpcyjnym. Nie oznacza to jednak, że część puli kationów nie przemieszcza się do głębszych warstw gleby;
4. Podatność składników na wymywanie zależy od ilości opadów, rodzaju gleby (jest większa w glebach piaszczystych) oraz od odczynu, co szczególnie podkreślam;
5. Istotą efektywnej gospodarki składnikami mineralnymi jest prawidłowa ocena zasobności gleby oraz rozpoznanie nie tylko zdolności sorpcyjnych powierzchniowej warstwy gleby, ale też podglebia. Podglebie bogate w koloidy glebowe gwarantuje zatrzymanie składników w strefie zasięgu korzeni;
6. Jeśli konieczne jest wprowadzenie dużej ilości składnika, sumaryczną dawkę należy aplikować przynajmniej w dwóch terminach. Uwaga ta dotyczy szczególnie roślin jarych;
7. W przypadku siewu ozimin w stanowiskach podatnych na wymywanie składników należy rozważyć wprowadzenie systemu dawek dzielonych, uwzględniając termin przedsiewny i wczesno-wiosenny;
8. O ile to możliwe należy preferować systemy uprawy promujące odbudową materii organicznej (słoma, obornik, liście buraczane) – jako źródła składników mineralnych i próchnicy;
9. Jeśli uprawiane są rośliny siane w szerokich rzędach (kukurydza, buraki cukrowe), na obszarach narażonych na wymywanie i uwstecznianie składników, dobrym rozwiązaniem jest zlokalizowany wysiew nawozów;
10. Przy wyborze nawozu konieczne jest uwzględnienie specyfiki uprawy (długość wegetacji) i dynamiki pobierania składników. W tym kontekście decydująca jest szybkość uwalniania jonów z granuli nawozowej czyli rozpuszczalność.

Różna szybkość działania to atut nawozów z Lubonia

Zanim zajmiemy się konkretnymi produktami muszę zwrócić uwagę Czytelników na mechanizm działania (rozpuszczania) granuli nawozowej. Pewnie niektórym trudno w to uwierzyć, ale bardzo często spotykam rolników o zacięciu chemicznym, którzy relacjonują, że wykonali eksperyment. Doświadczenie polegało na tym, że do naczynia z wodą wrzucili kilka granul nawozu i prowadzili obserwacje. Czekali dzień, dwa, trzy… dziesięć i nic. Granula się nie rozpuściła. Czy wniosek, że nawóz nie działa jest prawdziwy? Moja odpowiedź: nie musi być prawdziwy. Po pierwsze – granula nawozowe ma rozpuszczać się w roztworze glebowym, a to nie to samo co woda. Roztwór glebowy jest przecież mieszaniną różnych związków chemicznych, w tym kwasów, które mogą zwiększać rozpuszczalność głównego związku nawozu. Po drugie – granula nawozowa zawiera zwykle kilka związków chemicznych, o różnej rozpuszczalności, a to znaczy, że trzeba rozróżnić szybkość działania najważniejszego nośnika składnika (deklarowanego na ulotce czy worku) od związków dodatkowych, określanych często jako balast (przyznam, że nie lubię tego sformułowania). W praktyce zdarza się, że odnajdujemy na polu resztki nawozu jeszcze po kilku tygodniach od zastosowania, choć główne związku dawno uwolniły się z granuli i pracują już w roślinie na zysk rolnika.

Oferta nawozowa firmy Luvena jest bardzo szeroka. Tym razem chciałbym zwrócić uwagę nie tyle na skład chemiczny, co na rozpuszczalność nawozów (ryc. 2):

1. Jeśli poszukujemy nośnika fosforu i innych składników w formach bardzo dobrze rozpuszczalnych czyli szybkodziałających – wybierzmy jedną z Lubofosek lub kombinację nawozów pojedynczych superfosfat prosty i sól potasowa;
2. W sytuacji gdy jednym z celów nawożenia jest poprawa zasobności gleby, a w przyjętej strategii nawożenia chcemy to zrobić jesienią z myślą o roślinie jarej, z powodzeniem warto wybrać nawóz typu Lubofos. Możemy to zrobić bez obaw o intensywne wymycie składników, nawet w tak wilgotnym roku jak bieżący. Składniki z nawozów typu Lubofos są bowiem uwalniane stopniowo, przy współudziale samej rośliny. Dzieje się to wyniku zdolności systemu korzeniowego do wydzielania różnych metabolitów, które zwiększają rozpuszczanie nawozu.
3. Do odkwaszania gleby do dyspozycji rolników pozostaje nawóz Kreda Mg+ o dużej reaktywności, która wynika ze zdolności granul nawozowych do tworzenia zawiesiny rozprzestrzeniającej się w całym profilu glebowym.
4. Umiarkowaną szybkość działania posiadają Luboplony, zarówno te z wapniem / magnezem i siarką, jak i stanowiący źródło potasu.

Ryc. 2. Szybkość działania nawozów z Lubonia

Osobnego omówienia wymaga siarka, która znajduje się w większości nawozów produkowanych w Luboniu. We wszystkich nawozach powstających na bazie superfosfatu czyli w Lubofoskach i Lubofosach nośnikiem siarki są związki siarczanów wapnia o różnym stopniu uwodnienia czyli różnej rozpuszczalności. Prawdą jest, że nie są to związki, które działają od razu po wprowadzeniu do gleby. Uważam jednak, że jest to zaleta, a nie wada tych nawozów. Pamiętajmy, że siarczany (jako aniony – wiemy to już) są łatwo wymywane. Tak więc, gdyby zastosować świetnie rozpuszczalną siarkę jesienią, na przykład pod rzepak czy pszenicę ozimą, należałoby liczyć się ze stratami tego pierwiastka już jesienią. I to jest właśnie najczęściej zadawane pytanie w tym roku, a mianowicie: czy siarka z nawozów lubońskich nie ucieknie w okresie jesienno-zimowym? Odpowiadam: pewna ilość może tak, ale główna pula siarczanów uwolni się dopiero na wiosną. To dobrze, bo rzepak ozimy pobiera (akumuluje) siarkę jeszcze po kwitnieniu. Przypominam także, że jeśli decydujemy się na zakup nawozu wieloskładnikowego z azotem posiadającego logo Luveny źródłem azotu w tym nawozie jest zazwyczaj siarczan amonu czyli związek świetnie rozpuszczalny w wodzie, pokrywający zapotrzebowanie roślin na siarkę w początkowym okresie wzrostu.

Odpowiadając wprost na pytanie zawarte w tytule niniejszego wpisu: wszystkie składniki mogą uciekać, ale szczególnie podatne są aniony. Poza kontrolą rolnika pozostają skład granulometryczny gleby i ilość opadów. Korekta gospodarki składnikami jest jednak możliwa poprzez kontrolę odczynu i zasobności gleby, odpowiednie zagospodarowanie plonu ubocznego (na przykład słomy), wybór nawozów o określonej szybkości działania i terminu aplikacji.