Úvod / Pôdohospodárstvo podľa tém / Pôda

Vápnik – motor pôdnej úrodnosti

22-11-2022
Ing. Stanislav Torma, PhD.1; prof. Ing. Jozef Vilček, PhD.1,2 | stanislav.torma@nppc.sk
1 NPPC - Výskumný ústav pôdoznalectva a ochrany pôdy, pracovisko Prešov; 2 Fakulta humanitných a prírodných vied, Prešovská univerzita v Prešove

Stabilizácia priaznivých hodnôt pôdnej reakcie je jedným z predpokladov stability pôdy a následne aj jej produkčnej funkcie. V tejto súvislosti je potrebné poznamenať, že tendencia okysľovania najmä nekarbonátových pôd je stále aktuálna, a to v dôsledku okysľovania atmosférických zrážok nielen vzdušným oxidom uhličitým, ale aj emisiami oxidu siričitého a oxidov dusíka. Negatívny účinok na kyslosť pôdy majú aj výlučky koreňového systému rastlín, fyziologicky kyslé minerálne hnojivá, ako aj skutočnosť, že vápnik a horčík v kombinovaných hnojivách chýbajú, resp. ich obsah je nedostatočný.

Vápnik v pôde

Vápnik sa v pôdach nachádza ako dvojmocný katión pôdneho roztoku alebo výmenný ión sorpčného komplexu. Okrem toho sa v pôde nachádzajú početné primárne a sekundárne minerály obsahujúce vápnik. Celkový obsah vápnika v pôdach sa pohybuje v značnom rozpätí a dosahuje v závislosti od pôdneho typu od 0,15 až do 6,0 a viac percent. Najviac vápnika sa nachádza vo forme vo vode nerozpustných zlúčenín. Málo rozpustné sú sírany a uhličitany. Veľmi dobre rozpustné sú dusičnany a chloridy.

Vápnik zohráva významnú úlohu v pôdotvornom procese. Svojím obsahom v materskej hornine, v interakcii s inými pôdotvornými činiteľmi, podmieňuje vznik určitého pôdneho predstaviteľa. Materská hornina bohatá na vápnik zvetráva rýchlejšie, čo ovplyvňuje dynamiku pôdotvorných procesov.

Nehľadiac na to, že vápnik sa viaže na koloidnú frakciu pôdy, vyplavuje sa z pôdy podľa obsahu a pôdno-ekologických podmienok v množstve až 50-600 kg CaO z jedného hektára ročne. Na tento fakt má vplyv aj gravitačná voda. Nadbytkom zrážok sa vápnik vylúhuje do rozličných hĺbok pôdneho profilu alebo až do podzemných vôd.

Na vertikálnu migráciu vápnika, a tým na okysľovanie pôd, má vplyv aj intenzita hnojenia minerálnymi hnojivami, najmä dusíkatými. Tabuľka 1 prináša údaje, ako sa zmení obsah vápnika v pôde pri aplikácii 100 kg vybraných hnojív.

Tabuľka 1: Vplyv aplikácie minerálnych hnojív na „stav“ vápnika v pôdach

Tabuľka 1

Vápnik je základným prvkom pôdnej úrodnosti. Ako najdôležitejší bázický katión rozhoduje o pôdnej reakcii a pufrácii pôd. Viazaný v sorpčnom komplexe a v soliach sa vymieňa za voľné katióny H+ a tlmí posun pôdnej reakcie. Vápnik sa viaže na anorganické a organické koloidy pôdy, čím sa podmieňuje ich koagulácia a vytvára sa drobnohrudkovitá štruktúra.

Vzhľadom na významný vplyv vápnika na vlastnosti pôd je možné vápnik nazvať motorom pôdnej úrodnosti a ochrancom životného prostredia (obr. 1).

Obr. 1

Obr. 1: Funkcie vápnika v pôde

Okrem toho vápnik podstatne ovplyvňuje prístupnosť makro- i mikroelementov, čo sa prejavuje na produkcii a kvalite krmív, potravín a následne aj na zdraví zvierat a človeka. Nezanedbateľnú úlohu zohráva vápnik pri inaktivácii ťažkých kovov v pôde. Je zistené, že v kyslom pôdnom prostredí sú takmer všetky toxické ťažké kovy mobilnejšie, a tým aj pre rastliny ľahšie a rýchlejšie prístupné.

Napríklad kadmium v prostredí s pôdnou reakciou pod 4,0 má takmer osemnásobne vyšší mobilný podiel ako pri pH 6,0. Podobne sa prejavuje aj pohyblivosť chrómu. Na druhej strane mobilita ortuti nie je hodnotou pôdnej reakcie ovplyvnená vôbec. Naopak, molybdén je pohyblivejší, a tým aj prístupnejší v pôdach s hodnotou pH nad 6,0. Toto má zase význam pri fixácii vzdušného dusíka hrčkotvornými baktériami, kde molybdén zohráva mimoriadne dôležitú úlohu (graf 1).

Graf 1

Graf 1: Mobilita niektorých ťažkých kovov a molybdénu v závislosti od pH pôdy

Vápnik v rastlinách

Vápnik ako makrobiogénny prvok má mnohostranný pozitívny vplyv na rastliny. Najviac vápnika sa hromadí v starnúcich bunkách. Z celkového množstva vápnika, ktorý sa nachádza v rastlinách, je 20-60% rozpustných vo vode, zvyšok sa rozpúšťa v slabých kyselinách.

Rastliny svojou úrodou odčerpávajú rozličné množstvo tejto živiny. Najväčšie požiadavky na vápnik majú kapusta, lucerna a ďatelina, ktoré sú aj veľmi citlivé na jeho nedostatok v pôde. Najviac vápnika sa nachádza vo vegetatívnych orgánoch rastlín. Napr. hľuzy zemiakov obsahujú iba 7% katiónu, zatiaľ čo listy až 93%, zrno kukurice má len 3,4% vápnika, no zvyšok rastliny až 96,6%. Preto sa veľká časť vápnika, na rozdiel od ostatných živín, z pôdy síce odčerpáva, ale zároveň sa aj do pôdy vracia vo forme rastlinných zvyškov alebo organických hnojív.

Vápnik zintenzívňuje výmenu látok v rastlinách, zohráva dôležitú úlohu pri transporte glycidov, ovplyvňuje premenu dusíkatých látok, urýchľuje spotrebu zásobných bielkovín semien pri klíčení. Vápnik ovplyvňuje aj aktivitu enzýmov. V pokusoch bol zaznamenaný pozitívny vplyv vápnika na aktivitu katalázy u ovsa. Vplyv vápnika na aktivitu enzýmov sa prejavuje nielen pre jeho priame pôsobenie, ale aj preto, že samotný vápnik zlepšuje fyzikálno-chemické vlastnosti pôdy a režim výživy rastlín. Vápnenie pôdy podstatne ovplyvňuje biosyntézu bielkovín.

Úloha vápnika v rastlinách je mnohotvárna a príčiny rozdielnej citlivosti rastlín na jeho nedostatok či nadbytok sú späté s celým radom zvláštností látkovej premeny. Niektorí autori pripisujú iónom vápnika ochrannú funkciu, v dôsledku čoho rastliny lepšie znášajú nepriaznivé podmienky prostredia. Prejavuje sa stúpaním hladiny vápnika v rastlinách, čím sa chránia štruktúrne prvky protoplazmy pred poškodením.

Nedostatok a prebytok vápnika v rastlinách

Nedostatok vápnika sa v pôdnom prostredí prejavuje hlavne nepriamo – ovplyvnením pôdnych vlastností, a to predovšetkým: jeho nižším zastúpením v pôdnom sorpčnom komplexe, znížením hodnoty pôdnej reakcie, znížením obsahu vápenatých iónov a zhoršením podmienok na jeho príjem rastlinami.

Zjavné príznaky nedostatku vápnika pri rastlinách sa vyskytujú zriedka, väčšinou ide o latentný (skrytý) nedostatok. V rokoch, kde sa hnojilo vysokými dávkami najmä draselných hnojív, sa častejšie pozorovali poruchy výživy rastlín z nedostatku vápnika, ktoré boli spôsobené jeho antagonizmom s draslíkom.

Vizuálne príznaky nedostatku vápnika sa objavujú najskôr na vegetačnom vrchole a najmladších listoch, pretože pohyblivosť vápnika je v rastline minimálna. V dôsledku nedostatku vápnika nastáva postupné zbelenie, zasychanie a nalamovanie vegetačného vrcholu. Tieto príznaky sú známe najmä u repky, maku, paradajok, slnečnice, ľanu, ďateliny, kukurice i iných plodín. Na okrajoch listov sa od špičky listu začína tvoriť nekróza, ktorá pokračuje smerom dole. U paradajok vzniká typická vrcholová hniloba, napádajúca v neskoršom období aj plody (obr. 2)

Obr. 2

Obr. 2: Nedostatok vápnika v plodoch paradajok

Pri nízkom obsahu vápnika v rastline je výrazne zabrzdený rast hlavného koreňa a koreňových vláskov, čím je obmedzený príjem vody aj ostatných živín. Korene sú sfarbené do hneda až hnedočierna a zahnívajú.

Prebytok vápnika v prostredí sa prejavuje iba v súvislosti s vysokou hodnotou pH pôdy po vápnení, kedy dochádza k obmedzeniu rozpustnosti najmä železa a mangánu, čo môže vyvolať deficit týchto prvkov pre rastliny. Známa je napríklad chloróza viniča z prevápnenia pôdy, čo má za následok nedostatok prístupného železa (obr. 3). Typická je aj chrastavitosť zemiakov vyvolaná vysokým obsahom vápnika v pôde aj v rastline. Symptómy prebytku vápnika v rastline sa prejavujú zníženou intenzitou rastu. Mladé listy sú sfarbené do žlto-hneda, staršie sú škvrnité, so zasychajúcimi okrajmi (obr. 4).

Obr. 3

Obr. 3: Chloróza viniča pri prebytku vápnika a nedostatku železa

Obr. 4

Obr. 4: Nedostatok vápnika v zemiakoch – list a vegetační vrchol

Dávky vápenatých hmôt

Podstatou vápnenia je nasýtenie sorpčného komplexu pôdy bázickými katiónmi Ca a Mg, ktorých optimálny obsah predstavuje 60-80% Ca a 10-15% Mg z katiónovej výmennej kapacity. Na zabezpečenie tohto cieľa je potrebné do pôdy dodať vápnik, prípadne horčík v množstve, ktoré niekoľkonásobne prevyšuje potreby rastlín v týchto živinách.

Východiskovými parametrami na stanovenie dávok vápenatých hnojív sú pôdny druh (zrnitosť) a pH/KCl pôdy. Bežne sa určuje potreba vápnenia na základe východiskovej a cieľovej hodnoty pôdnej reakcie. Táto hodnota je pre rôzne pôdy rôzna: pre ľahké pôdy (piesočnaté a hlinito-piesočnaté) pH = 6,0, pre stredne ťažké pôdy (piesočno-hlinité a hlinité) pH = 6,5 a pre ťažké pôdy (ílovito-hlinité, ílovité a íly) pH = 6,8. Tieto hodnoty platia pre ornú pôdu, pre trvalé trávne porasty sú o niečo nižšie: 5,0 – 5,5 – 6,0. Cieľové hodnoty pH pôdy zahŕňajú viac aspektov – lepšie uvoľňovanie živín v neutrálnom prostredí, stabilizácia štruktúry pôdy, zníženie príjmu hliníka a ťažkých kovov a iné. Nároky jednotlivých plodina na pôdnu reakciu je možné zohľadňovať len čiastočne, a to osevným postupom v závislosti od reacidifikácie pôdy po jej vyvápnení.

Tabuľka 2: Dávky vápenatých hmôt pre dosiahnutie cieľovej hodnoty pH vo vrstve pôdy 0,0-0,2 m (t CaO.ha-1) (Bujnovský, 2002)

Tabuľka 2

Záverom

Kyslá pôdna reakcia je v mnohých prípadoch jednou z najdôležitejších príčin nízkej úrodnosti pôd. Kyslé pôdne prostredie ako také svojou podstatou zhoršuje prostredie pre rast koreňov väčšiny plodín a znižuje efektívnosť využitia aplikovaných hnojív, pôdna kyslosť súčasne zhoršuje dôležité chemické, fyzikálne a biologické vlastnosti pôdy. Nižšie sú uvedené iba niektoré z nich:

  • pri veľmi kyslej pôdnej reakcii nastáva v pôde chemická fixácia fosforu, ktorý potom rastliny nemôžu využiť pre svoju potrebu, pri nízkej hodnote pH pôdy je draslík menej pútaný pôdou a skôr sa vyplavuje do hlbších horizontov pôdy. Tieto dva fenomény majú za následok nižší príjem uvedených živín rastlinami (graf 2);

    Graf 2

    Graf 2: Efektivita príjmu živín rastlinami (%) pri rôznej pôdnej reakcii

  • príjem jednotlivých mikroelementov rastlinami je rôzny v závislosti od pH pôdy. Napr. mobilita železa, mangánu a medi stúpa v kyslom prostredí, ale molybdén, ktorý pozitívne pôsobí na vývoj hrčkotvorných baktérií, je v prostredí pH pod 5,0 takmer nefunkčný;
  • nízka hodnota pH pôdy podporuje mobilitu ťažkých kovov, ktoré sa tak jednoduchšie dostávajú do pestovaných plodín a tým aj do potravového reťazca a ohrozujú zdravie človeka a hospodárskych zvierat;
  • kvalita humusu klesá pri kyslej pôdnej reakcii v dôsledku nízkeho pomeru humínových kyselín k fulvokyselinám;
  • kyslé pôdy nemajú stabilnú štruktúru a ľahko podliehajú erózii;
  • biologická aktivita kyslej pôdy je nízka, pretože v nej hynie úžitková mikroflóra a mikrofauna. V dôsledku toho je nízka nitrifikačná schopnosť, malá intenzita rozkladu celulózy a znížená dýchacia mohutnosť pôdy;
  • pri okysľovaní pôdy na hodnoty pH nižšie ako 5,0 nastáva deštrukcia niektorých pôdnych minerálov, humusových látok a vznikajú aj ďalšie nepriaznivé dôsledky na pôdnu úrodnosť a ekologické funkcie pôdy;
  • vápnenie kyslej pôdy priaznivo ovplyvňuje nielen pôdnu reakciu, ale aj minerálnu výživu rastlín, kvalitu produkcie a ochranu životného prostredia. Kyslá pôdna reakcia je pre vápnomilné plodiny škodlivá, z dôvodu ťažšieho príjmu draslíka, fosforu, vápnika a molybdénu. Vápnením sa znižuje toxické pôsobenie hliníka na rastliny, ale zvyšuje sa aj pomer draslíka k dvojmocným katiónom (Ca a Mg) v nich, čo má pozitívny účinok pri spásaní tráv dobytkom. Tento potom dosahuje vyššiu dojivosť, reprodukčnú schopnosť a pod.

Poďakovanie:

Táto publikácia vznikla vďaka podpore v rámci Operačného programu Integrovaná infraštruktúra pre projekt: Údajová a vedomostná podpora pre systémy rozhodovania a strategického plánovania v oblasti adaptácie poľnohospodárskej krajiny na klimatické zmeny a minimalizáciu degradácie poľnohospodárskych pôd č. 313011W580, spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja, ako aj podpore v rámci riešenia projektu APVV-15-0406.